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比萨斜塔的故事

(2016-11-15 11:20:05)
分类: 物理教研
比萨斜塔的故事
云南省泸西一中 马克斌

在伽利略的一生中,发生过许多被后世纪念和记载的事件,也许最流行的故事是1591年在比萨斜塔顶上进行的一项实验。

 

比萨城里有一座斜塔,拔地之后,却向一边斜去。这塔建于1174年,开始还是直的,但建到三层时开始偏斜,只好停工。过了94年后人们终不死心,又继续施工。最后共修了八层,高54.5米,重14200多吨。没想到这个偶然的施工错误,倒建造了世界上独一无二的名胜。

 

在伽利略之前,一切科学、哲学问题,全部包括在亚里士多德(前384~前322)的学说里。后者可是一位古圣人,他的思想被奉为金科玉律。当时,要是有学生提出一个问题,老师只消一句话:“这是亚里士多德说的”,问者便不敢再生怀疑。而伽利略却与众不同,凡事,不但喜欢多想一想,还要去试一试。他的父亲是一位数学家和音乐家,因家境贫寒,不让他再学不能赚钱的音乐和数学,而送他到比萨大学去学医。可是,他学医不用功,却对数学、物理格外有心。21岁那年,父亲见他这样不听话,一生气,再不给他学费,他只好退学。但是,四年之后,因他的数学、物理方面自学的成就,伽利略被母校聘请回去任数学教授。他一登上大学讲台,可不是像其他人那样照宣亚里士多德的教条,而是大力提倡观察和实验。这在当时的学者看来,简直是一个不知天高地厚的疯子。1590年,25岁的伽利略,对亚里士多德的一个经典理论提出怀疑。亚氏说,如果把两件东西从空中扔下,必定是重的先落地,轻的后落地。伽利略却认为是同时落地。这自然没有人信他的,于是他决心搞一次实验,让人们亲自看看。

 

年轻的伽利略宣布要进行一次试验,一群教授大为不满,便一起到校长面前告他的状。校长转念一想,这样也好,让他当众出一次丑,也好杀杀他的傲气。这时,早有一群喜欢新奇的学生,将他们的老师伽利略拥到塔下。一会儿,伽利略便爬上斜塔七层的阳台。塔下已是人头攒动,比萨大学的校长、教授、学生,还有许多看热闹的市民,将斜塔围了个水泄不通。就在这时,也还是没有一个人相信伽利略会是对的。人们正在疑惑,只见伽利略将身子从阳台上探出,左右双手各拿一个铁球,一个比另一个要重十倍。当他两手同时撒开时,只见这两只球从空中落下,齐头并进,眨眼之间,“咣当”一声,同时落地。塔下的人,一下子都懵了。先是寂静了片刻,接着便嗡嗡地嚷作一团。这时,伽利略从塔上走下来,校长和几个老教授立即将他围住说:“你一定是施了什么魔术,让两个球同时落地。亚里士多德是绝对不会错的。”伽利略说:“如若不信,我还可以上去重做一遍,这回你们可要注意看着。”校长说:“不必做了,亚里士多德全是靠道理服人的。重东西当然比轻东西落得快,这是公认的道理。就算你的实验是真的,但它不符合道理,也是不能承认的。”伽利略说:“好吧,既然你们不相信事实,一定要讲道理,我也可以来讲一讲。就算重物下落比轻物快吧,我现在把这两个球绑在一起,从空中扔下,按照亚里士多德的道理,你们说说看,它落下时比重球快呢还是比重球慢?”

 

校长不屑一答地说道:“当然比重球要快!因为它是重球加轻球,自然更重了。”

 

这时一个老教授忙将校长的衣袖扯了一下,挤上前来说:“当然比重球要慢。它是重球加轻球,轻球接拉它,所以下落速度应是两球的平均值,介乎重球和轻球之间。”

 

伽利略这时才不慌不忙地说道:“可是世上只有一个亚里士多德啊,按照他的理论,怎么会得出两个不同的结果呢?”校长和教授们面面相觑,半天说不出话来。一会儿才突然醒悟到,他们本是一起来对付伽利略的,怎么能在伽利略面前互相对立起来呢?校长的脸一下红到脖根,气急败坏地喊道:“你这是强辩,放肆!”这时围观的学生轰的一声大笑起来。伽利略还是不动火,慢条斯理地说:“看来还是亚里士多德错了!物体从空中自由落下时不管轻重,都是同时落地,就是说物体无论轻重,它们的加速度是相同的。”(后来测得是9.8m/s2)

 

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