重物和轻物哪个下落得更快——伽利略对亚里士多德的一次失败挑战

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重物和轻物哪个下落得更快——伽利略对亚里士多德的一次失败的挑战

亚里士多德认为：物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，则下落得越慢。这个观点统治了西方学术界将近2000年。

第一个向亚里士多德提出挑战的是意大利物理学家伽利略。1590年的一天，年轻的比萨大学数学教授伽利略，邀请一些学者和大学生来到比萨斜塔下面，看他做自由落体实验。他和他的助手登上斜塔，然后将一大一小两个铁球从相同的高度同时扔下，结果两个铅球同时落地。伽利略把实验重复一次，结果仍然相同。伽利略的实验，动摇了亚里士多德在物理学中长期占统治地位的定律，引起了极大的震动。

这个流传极广的故事记载在他的学生维维安尼写的《伽利略生平的历史故事》（1717）一书中，但后世的历史学家普遍认为是虚构的，因为伽利略、比萨大学和同時代的其他人都沒有关于这次实验的片言只语。

不过，伽利略确实在他的《两种新科学的对话》（1636）一书中，驳斥了亚里士多德的这个观点。书中伽利略以萨尔维阿蒂的身份出现，而以辛普利邱代表亚里士多德的观点。两人展开了下述的一段对话：

萨尔维阿蒂：如果把两个自然速率不同的物体连在一起，那么落得快的物体会被落得慢的物体拖着而减速，慢的物体会被快的物体拖着而加速。你同意吗？

辛普利邱：没有疑问，你说得对。

萨尔维阿蒂：但是，如果这是对的，那么我们取一块大石头，例如它的下落速率为8，再取一块小石头，下 落的速率为4，将它们拴在一起，整个系统的下落速率应该小于8；但是两块石头拴在一起要比那块速率是8的石头大，因此，重物比轻物的运动速率要小；这个结论刚好和你的推测相反……我怎么得出了重物体下落得更慢的结论？

辛普利邱：我完全被搞糊涂了……说实在的，这完全超出了我的理解力……

在这段对话中，如果我们仔细推敲，就会发现，伽利略的假设其实是完全站不住脚的，因为两种性质完全相同的东西，当它们合在一起的时候，只能做加法；只有两种性质不同的东西，才会相互抵消。比如你将酒和水这两种不同性质的液体混在一起的时候，酒就会变淡，而水就会变浓；但若你向远处同时投一大一小两只铁球，怎么可能比光投一只大的铁球远呢？这两种性质相同的东西怎么可能相互抵消呢？所以如果亚里士多德这样反问伽利略：“既然投向远处的一大一小两只铁球拴在一起产生了新的重量后，并不能否定两只铁球单独远投时各自的速率，那么当下落的一大一小两只铁球拴在一起产生了新的重量后，是不是也应该不能否定两只铁球单独下落时各自的速率？”伽利略该如何回答呢？他可能也只能这么说：“我完全被搞糊涂了……说实在的，这完全超出了我的理解力……”

伽利略自以为已经驳倒了亚里士多德，但其实他自己先已陷入了自相矛盾之中。用自己的悖论去驳斥亚里士多德的悖论，结果他并没有驳倒亚里士多德。也许他的学生后来发现了伽利略在这一推论方面的致命缺陷，所以编造了这么一个故事。