提要: 1590年,伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時著地”的實(shí)驗(yàn),得出了重量不同的兩個鐵球同時下落的結(jié)論,從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學(xué)說,糾正了這個持續(xù)了1900多年之久的錯誤結(jié)論
在十六世紀(jì)近代科學(xué)興起之后,科學(xué)與教會的斗爭是何等地你死我活,如火如荼。雙方在長長的戰(zhàn)線上,這里戰(zhàn)鼓如雷,那邊殺聲震天。這里我先按下生理科學(xué)這頭不提,再說說天文和物理那路大軍。
話說1600年2月17日,羅馬宗教裁判所咬牙切齒地將布魯諾燒死在鮮花廣場之后,正慶幸他們制服異端的勝利,卻不知,這時在意大利的比薩城里,一個比布魯諾更可怕的叛逆已經(jīng)成長起來,他便是近代物理學(xué)的鼻祖伽利略(1564-1642)。
原來,在伽利略之前,一切科學(xué)、哲學(xué)問題,全部包括在亞里士多德(前384-322)的學(xué)說里。后者可是一位古圣人,他的思想被奉為金科玉律。當(dāng)時,要是有學(xué)生提出一個問題,老師只消一句話:“這是亞里士多德說的”,問者便不敢再生懷疑。而伽利略卻與眾不同,凡事,不但喜歡多想一想,還要去試一試。他的父親是一位數(shù)學(xué)家和音樂家,因家境貧寒,不讓他再學(xué)不能賺錢的音樂和數(shù)學(xué),而送他到比薩大學(xué)去學(xué)醫(yī)??墒?,他學(xué)醫(yī)不用功,卻對數(shù)學(xué)、物理格外有心。21歲那年,父親見他這樣不聽話,一生氣,再不給他學(xué)費(fèi),他只好退學(xué)。但是,四年之后,因他在數(shù)學(xué)、物理方面自學(xué)的成就,伽利略被母校聘請回去任數(shù)學(xué)教授。他一登上大學(xué)講臺,可不是像其他人那樣照宣亞里士多德的教條,而是大力提倡觀察和實(shí)驗(yàn)。
這在當(dāng)時的學(xué)者看來,簡直是一個不知天高地厚的瘋子。1590年,25歲的伽利略,對亞里士多德的一個經(jīng)典理論提出懷疑。亞氏說,如果把兩件東西從空中扔下,必定是重的先落地,輕的后落地。伽利略卻認(rèn)為是同時落地。這自然沒有人相信他的,于是他決心搞一次實(shí)驗(yàn),讓人們親自看看。
說也奇怪,這比薩城里有一座斜塔,拔地之后,卻向一邊斜去。這塔建于1174年,開始還是直的,但建到三層時開始偏斜,只好停工。過了94年后人們終不死心,又繼續(xù)施工。最后共修了八層,高54.5米,重14200多噸。沒想到這個偶然的施工錯誤,倒造成了世界上獨(dú)一無二的名勝。說起意大利的斜塔,誰人不知,何人不曉。
再說這天,年輕的伽利略宣布要進(jìn)行一次試驗(yàn),一班教授大為不滿,便一起到校長面前告他的狀。校長轉(zhuǎn)念一想,讓他當(dāng)眾出一次丑,也好殺殺他的傲氣。這時,早有一班喜歡新奇的學(xué)生,將他們的老師伽利略擁到塔下。一會,伽利略便爬上斜塔七層的陽臺。塔下已是人頭攢動,比薩大學(xué)的校長、教授、學(xué)生,還有許多看熱鬧的市民,將斜塔圍了個水泄不通。就在這時,也還是沒有一個人相信伽利略會是對的。人們正在疑惑,只見伽利略將身子從陽臺上探出,左右雙手各拿一個鐵球,一個比另一個要重十倍。當(dāng)他兩手同時撤開時,只見這兩只球從空中落下,齊頭并進(jìn),眨眼之間,恍當(dāng)一聲,同時落地。塔下的人,一下子都懵了。先是寂靜了片刻,接著便嗡嗡地嚷作一團(tuán)。這時,伽利略從塔上走下來,校長和幾個老教授立即將他圍住說:“你一定是施了什么魔術(shù),讓兩個球同時落地。亞里士多德是絕對不會錯的?!辟だ哉f:“如若不信,我還可以上去重做一遍,這回你們可要注意看看?!毙iL說:“不必做了,亞里士多德全是靠道理服人的。重東西當(dāng)然比輕東西落得快,這是公認(rèn)的道理。就算你的實(shí)驗(yàn)是真的,但它不符合道理,也是不能承認(rèn)的?!辟だ哉f:“好吧,既然你們不相信事實(shí),一定要講道理,我也可以來講一講。就算重物下落比輕物快吧,我現(xiàn)在把兩個球綁在一起,從空中扔下,按照亞里士多德的道理,你們說說看,它落下時比重球快呢?還是比重球慢?”
校長不屑一答地說道:“當(dāng)然比重球要快!因?yàn)樗侵厍蚣虞p球,自然更重了?!?/p>
這時一個老教授忙將校長的衣袖扯了一下,擠上前來說:“當(dāng)然比重球要慢。它是重球加輕球,輕球拉著它,所以下落速度應(yīng)是兩球的平均值,介乎重球和輕球之間?!?/p>
伽利略這時才不慌不忙地說道:“可是世上只有一個亞里士多德啊,按照他的理論,怎么會得出兩個不同的結(jié)果呢?”
校長和教授們面面相覷,半天說不出話來。一會兒才突然醒悟到,他們本是一起來對付伽利略的,怎么能在伽利略面前互相對立起來呢?校長的臉一下紅到脖根,氣急敗壞地喊道:“你這是強(qiáng)辯,放肆!”這時圍觀的學(xué)生轟地一聲大笑起來。伽利略還是不動火,慢條斯理地說:“看來還是亞里士多德錯了!物體從空中自由落下時不管輕重,都是同時落地,就是說物體無論輕重,它們的加速度是相同的?!?(后來測得是9.8米/秒2)
正是: 物體從空自由下,輕重沒有快慢差。 你我一個加速度,共同享受九點(diǎn)八。
別看伽利略慢慢說出這句話來,這卻是物理學(xué)上一條極重要的定律:自由落體定律。它導(dǎo)致了以后一系列重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。請大家記住,這年是1590年。
再說當(dāng)時校長和那一群教授聽了伽利略的這幾句話,半天竟無人能再想出一句反駁的話來,試驗(yàn)可以不信,理又講不過這個年輕人,眼看著他們所崇拜的千古圣人亞里士多德,就這樣,被這個初生牛犢,輕易地推翻了。那一群青年學(xué)生,看見自己的老師得勝,哄笑著將伽利略擁載而去。校長和那班教授,在塔下氣得又瞪眼又跺腳,咬著牙,狠狠地說:“等著,有你高興的時候!”