1.1 伽利略发现“自由落体定律”

如果两个物体从同一高度下落，是重的物体先落地，还是轻的物体先落地呢？也许有的人会想当然地说：“一定是重的物体先落地。”其实不然。根据自由落体定律，这两个物体几乎会同时落地。

不过，古希腊哲学家亚里士多德却说：“两个物体从同一高度自由下落，它们下落的速度与质量成正比。”意思是，从同一高度落下的物体，重的物体先落地。长期以来，这个结论被认为是真理，没有人敢怀疑。最先对此提出疑问的是意大利青年伽利略，他认为亚里士多德的结论有些自相矛盾。若依照亚里士多德的结论，假设有两块石头，大的石头质量为8，小的石头质量为4，则大的石头下落速度为8，小的石头下落速度为4。当两块石头被绑在一起时，下落快的石头会被下落慢的石头拖慢，所以整个体系（将绑在一起的大石头与小石头视作一个整体）的下落速度在4～8之间。但是，两块绑在一起的石头总质量为12，下落速度也应大于8。

当时，大家都认为这个年轻人胆大妄为，不知天高地厚。为了证实自己的判断，伽利略宣布，他要在比萨斜塔（图1-1）当众做一个实验。这天，风和日丽，人们早早来到斜塔下，观看伽利略的实验。伽利略双手各拿一个铁球，镇定地走上斜塔。这两个铁球大小相同，但一个是实心，一个是空心。只见伽利略同时松开双手，两个铁球在人们的惊呼声中，同时落到地上。就这样，伽利略向世界证明了自由落体定律。

图1-1 比萨斜塔

伽利略的成功告诉我们，敢于大胆提出怀疑，是探索和发现真理的第一步。

知识加油站：比萨斜塔实验的另一种说法

日本左卷健男所著《物理真好玩》上说，比萨斜塔实验是谎言，其理由是：对该实验的文字记录，最早见于实验之后60多年由伽利略的弟子维维亚尼所著的《伽利略传》，这本书写于1654年。而查阅在此之前有关伽利略做实验的所有记录，人们却找不到在比萨斜塔所做的这次实验。如果维维亚尼描述的内容是真的，那么这个实验在当时一定会成为很大的话题。但即使在伽利略自己的著作中，也从未见过有关在比萨斜塔做实验的记录。这到底是怎么一回事呢？实际上，荷兰的西蒙·斯蒂文早在1586年就做过自由落体实验。西蒙·斯蒂文将质量不同的两个铅球从二楼抛下，证实二者是同时落地的。不过，这个实验伽利略完全不知道。所以，维维亚尼可能为了尊敬自己的老师，而将斯蒂文的功绩张冠李戴安在了伽利略的头上，并且还把故事发生的舞台戏剧性地选在了比萨斜塔。