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伽利略比薩斜塔實驗是同時落地嗎
伽利略比薩斜塔實驗是同時落地嗎
更新时间:2024-10-01 03:27:45

亞裡士多德作為古希臘的自然哲學家,他的宇宙觀和自然哲學的觀點,長期在中世紀的教堂和學術機構占有不可動搖的地步。甚至被基督教當作是官方教義。

1、支配着中世紀學習方法和自然哲學的亞裡士多德

亞裡士多德的思想,在中世紀的時候,也深深影響過中亞的伊斯蘭文明。

伽利略比薩斜塔實驗是同時落地嗎(伽利略的比薩斜塔小球實驗)1

那麼,伊斯蘭文明多大程度受到希臘文明的影響?我們可以從曆史上這個記載中,可以窺見一二。

曆史上的阿拔斯王朝,可以說是伊斯蘭文明的高光時代。特别是他們的哈裡發麥蒙,作為第七代的王朝繼承者,麥蒙自身就是一個具有高哲學能力的王者。

他在位期間,重視學術交流和文化發展,促進多區域、民族文化的融合。哈裡發麥蒙平生癡迷于希臘哲學,其中尤為受到他認可的古希臘哲學家思想,就是亞裡士多德的學說。

甚至在一次做夢時,麥蒙因為夢見和亞裡士多德進行交談,而感到莫名的小确幸。這就是所謂的日有所思,夜有所想。

伽利略比薩斜塔實驗是同時落地嗎(伽利略的比薩斜塔小球實驗)2

鑒于亞裡士多德的影響力,伽利略的比薩斜塔的小球自由落體實驗,最早是通過思想實驗實現的。

以至于後人懷疑伽利略是否真的做過小球自由落體實驗。不過,後面據伽利略的好友維維尼亞證實其在比薩斜塔,用兩個不同的小球做實驗。

伽利略的“反亞裡士多德”的小球實驗,并非是第一人。在他之前就有荷蘭學者,做過類似的實驗。

伽利略比薩斜塔實驗是同時落地嗎(伽利略的比薩斜塔小球實驗)3

伽利略在《關于兩大世界體系或者兩門自然科學的對話》中,通過思想實驗反駁了亞裡士多德的觀點,

“物體下落的速度與其質量成正比。”

這個結論,看似符合邏輯,也印證了我們現實的經驗感受。在現實當中,當我們手拿兩個不同質量的物體時,總能感覺較重的物體,會更加快速地把我們的身體往下拉。

在亞裡士多德看來,每個物體都有自己的“目的因”,就是試圖回到原來位置的“沖動”。

而當我們把兩個不同質量的物體,“同時”放手時,很直觀地看到較重的物體都是先落地的。

2、用純粹理性辯駁以理性著稱的亞裡士多德‍‍‍學派‍

但伽利略設想了這麼一個實驗,就是兩塊一大一小的石頭綁在一起,它們的下落狀态是如何的?

假設大石頭的下落速度為8個速度單位,而小石頭的下落速度為4個速度單位。按照亞裡士多德的理論學說,大石頭會受到小石頭的拖累,而導緻這個石頭複合物的下落速度變慢。它的速度應介于8和4之間。

伽利略比薩斜塔實驗是同時落地嗎(伽利略的比薩斜塔小球實驗)4

但是兩塊拴在一起的石頭,它們的整體質量是大于他們其中任意一塊的。也就是說,這個石頭複合物,它的下落速度理應更加快速,大于8個速度單位才是。

就這樣,亞裡士多德的觀點出現了矛盾。

雖然伽利略通過思想實驗,證明了亞裡士多德關于物體下落學說的邏輯内在荒謬性,但是根據現有的資料顯示,當時伽利略在比薩斜塔上做的小球實驗,既是反亞裡士多德的觀點,也和當今的科學理論相反。

伽利略比薩斜塔實驗是同時落地嗎(伽利略的比薩斜塔小球實驗)5

據伽利略好友維維尼亞披露的實驗細節顯示,小球是先落地的。

但是我們現在知道,根據等效性原則,

“對任何一個物體來說,無論它們的質量或者何種材質組成,均會以相同的加速度降落。”

後面,有人重新還原了伽利略的小球實驗,終于在高速攝像機的幫助下發現,原來伽利略的小球會比大球先落地,是因為伽利略用手抓着小球時,本能地先放開了小球,而大球由于質量較重,人體會下意識地抓握一會,進而導緻大球釋放時慢了一些。

伽利略比薩斜塔實驗是同時落地嗎(伽利略的比薩斜塔小球實驗)6

試想要不是有觀察設備的先進,或者我們可能永遠無法知道真相。這也是為何在科學範式當中,即使目前的觀察結果,同理論不相符合,也無法一下子推翻理論的原因之一。

因為很可能是我們的觀察技術和設備,沒有獲得應有的提升,導緻觀察結果出現誤差。

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