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  • 1 # 矩陣鏈

    伽利略可能沒有在比薩斜塔上做過兩個鐵球同時著地試驗!

    伽利略·伽利萊(Galileo Galilei,1564年2月15日-1642年1月8日),是義大利物理學家、數學家、天文學家及哲學家。我們很多人都熟悉伽利略在比薩斜塔用兩個鐵球做自由落體試驗的故事。人教版小學語文教材中也有《兩個鐵球同時著地》的課文,講述伽利略勇於堅持真理,敢於懷疑權威亞里士多德,用試驗證明亞里士多德關於“落體速度與重量成正比”的論斷錯誤的故事。但據考證,這個故事的證據是不充分的。

    近現代研究者查遍了當時的各種檔案,除了他的助手維維亞尼(Yiviani)所著的《伽利略傳》外,沒有找到其他任何相關記錄。如果這個實驗確如《兩個鐵球同時著地》所說,引起當時那麼大的轟動,不可能一點記錄都沒留下。1909年,德國學者沃爾維爾(E·W0hlwill)率先表示質疑,“伽利略從未在比薩時的著作中寫過此事,後來的著作中也未提到”。1935年,美國學者庫珀(Lane Cooper)在《亞里士多德、伽利略和比薩斜塔》一書中大量舉證,證明伽利略沒有做過“比薩斜塔實驗”。

    霍金在他的《時間簡史》中針對此事寫到,“據說,伽利略從比薩斜塔上將重物落下,從而證明了亞里士多德的信念是錯的。這故事幾乎不可能是真的,但是伽利略的確做了一些等同的事——將不同重量的球從光滑的斜面上滾下。這種情況類似於重物的垂直下落,只是因為速度小而更容易觀察而已。伽利略的測量指出,不管物體的重量是多少,其速度增加的速率是一樣的……當然,一個鉛垂比一片羽毛下落得更快,那是因為空氣對羽毛的阻力引起的……”

    現在多數學者認為,最早提到“比薩斜塔鐵球實驗”的是伽利略的學生維維亞尼(Yiviani)所著的《伽利略傳》(1654年):“由同類物質構成,但重量不同的幾個物體,其運動速度不像亞里士多德所認定的那樣與其重量成正比例,而是全部以同樣的速度運動。這個論點,他(伽利略)曾當著其他許多大學講師、哲學家及全體科學家的面,從比薩塔頂反覆做實驗加以證明”。敘述相當簡單,並不像課文故事中描寫的那麼動人。因為伽利略在比薩大學任教三年(1589—1591年),如果做這個試驗,應該在這個時期為合理。但維維亞尼1639年才成為伽利略的助手,當時他17歲。1638年以後,伽利略雙目逐漸失明,並於1642年去世。所以維維亞尼不會親眼看到老師的試驗。

    伽利略在《兩種新科學的對話》(Discourses and Demonstrations Concerning Two New Sciences,1638)中寫道:如果依照亞里士多德的理論,假設有兩塊石頭,大的下落速度為8,小的下落速度為4,當兩塊石頭綁在一起的時候,下落快的會被下落慢的拖慢。所以兩塊石頭的下落速度應該在4-8之間。但是,兩塊石頭的重量為12,下落速度應該大於8,這就陷入了一個自相矛盾的境界。伽利略由此推斷物體下落的速度應該不是由其重量決定的。書中設想,自由落體運動的速度是勻速變化的。

    在他的多種著作中,提到過落體實驗30多次,其中一些實驗地點就是在“塔上”,相信伽利略做過“比薩斜塔實驗”的人,大都以此為依據。但許多研究人員稱,無法肯定那就是比薩斜塔。

    其實早在伽利略之前,已有不少人對亞里士多德的自由落體理論提出質疑。基督教神學家斐羅龐努士(490~570)在給亞里斯多德的著作做註解時指出,透過實驗能證明亞里斯多德有關落體的觀點是錯誤的,因為從同一高度扔下重量差別很大的兩個物體,它們幾乎會同時落地。

    在伽利略時代,也有多人在他之前做了否定亞里斯多德理論的落體實驗。1576年,先於伽利略擔任帕多瓦大學數學教授的莫勒提報告說,如果從塔頂扔下相同材料但不同重量的物體,或者相同體積但不同材料(鉛球和木球)的物體,它們將同時落地。莫勒提聲稱他做了多次試驗都得到了這個結果。1586年,比利時數學家斯蒂文詳細報告說他以前做過實驗,從30英尺高處讓重量相差10倍的兩個鉛球落到木板上,將只聽到一聲落地的聲音。

    甚至思想實驗也並非伽利略的獨創。義大利數學家貝尼德蒂在1585年出版的書中,已提出了一個否定亞里斯多德理論的思想實驗:假設兩個重量相同物體由一根線連著一起下落,按亞里斯多德的說法它們的速度將由它們的總重量決定;再假設在下落過程中這根線斷了,這兩個物體將保持原來的速度下落,但是重量只有合起來時的一半了,因此下落的速度和重量無關。伽利略的思想實驗可以說是這個思想實驗的改進版。

    但是隻有伽利略歷時多年,透過系統實驗徹底解決了落體運動的問題。他不再滿足於做扔球這種簡單的定性實驗,而是設計出了定量測量落體速度的實驗:讓球從光滑的斜板上滾下,測定在某個時間點球與起點的距離,從而不僅證明在阻力可忽略時下落速度與物體重量無關,而且證明自由落體運動是一種速度不斷增大的勻加速運動,下落的距離正比於時間的平方。這才是我們現在說的自由落體運動

    即使伽利略沒有做“比薩斜塔實驗”,這也無損於伽利略的偉大。正如美國學者威廉·H.克勞普爾在《偉大的物理學家》一書中所言:“伽利略是這個傳說中的英雄,雖然他實際上並沒有在比薩斜塔上做過實驗,但在實質上,他完全做了他應當做的事情。”

  • 2 # cuibono

    他沒做過這實驗。只是個傳說。

    如果他做了:

    分析一下,塔高54米,下降時間為2.39秒

    落地速度2.39*9.8=23米/秒。

    換成公里為23*3600/1000=82公里/小時

    一拳頭大小的兩個鐵球,以82公里/小時從你10米開外飛過,你能分清楚誰先誰後,或同時著地

    所以下來時沒人給他掌聲!

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