伽利略是怎么发现自由落体定律的？

古希腊权威思想家亚里士多德（公元前384—322年）曾经断言：物体从高空落下的快慢同物体的重量成正比,重者下落快,轻者下落慢.比如说,十磅重的物体落下时要比一磅重的物体落下快十倍.1800多年来,人们都把这个错误论断当作真理而信守不移.直到16世纪,伽利略（公元1564—1642年）才发现了这一理论在逻辑上的矛盾.伽利略说,假如一块大石头以某种速度下降,那么,按照亚里士多德的论断,一块小些的石头就会以相应慢些的速度下降.要是我们把这两块石头捆在一起,那这块重量等于两块石头重量之和的新石头 ,将以何种速度下降呢?如果仍按亚里士多德的论断,势必得出截然相反的两个结论.

一方面,新石头的下降速度应小于第一块大石头的下降速度,因为加上了一块以较慢速度下降的石头,会使第一块大石头下降的速度减缓；

另一方面,新石头的下降速度又应大于第一块大石头的下降速度,因为把两块石头捆在一起,它的重量大于第一块大石头.

这两个互相矛盾的结论不能同时成立,可见亚里士多德的论断是不合逻辑的.伽利略进而假定,物体下降速度与它的重量无关.如果两个物体受到的空气阻力相同,或将空气阻力略去不计,那么,两个重量不同的物体将以同样的速度下落,同时到达地面.

为了证明这一观点,1589年的一天,比萨大学青年数学讲师,年方25岁的伽利略,同他的辩论对手及许多人一道来到比萨斜塔.伽利略登上塔顶,将一个重100磅和一个重一磅的铁球同时抛下.在众目睽睽之下,两个铁球出人意料地差不多是平行地一齐落到地上.面对这个无情的实验,在场观看的人个个目瞪口呆,不知所措.

这个被科学界誉为“比萨斜塔试验”的美谈佳话,用事实证明,轻重不同的物体,从同一高度坠落,加速度一样,它们将同时着地,从而推翻了亚里士多德的错误论断.这就是被伽利略所证明的,现在已为人们所认识的自由落体定律.“比萨斜塔试验”作为自然科学实例,为实践是检验真理的惟一标准提供了一个生动的例证.

参考资料：

伽利略：《关于两门新科学的对话》

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