两个铁球同时落地——自由落体

古希腊伟大的哲学家、科学家、教育家、思想家亚里士多德在他的书中写到自己的观点：“重的物体下落比较快。”

这个结论跟我们的日常生活中某些现象是吻合的，比如，我们从高处分别向下扔一个篮球和一根鸡毛，会发现篮球“砰”的一下就掉到地上，然后反弹得老高；鸡毛却在空中飘来飘去，不知道什么时候才能落到地面。篮球比鸡毛重得多，下落得比鸡毛更快。看起来，亚里士多德的结论是正确的。

篮球下落得比鸡毛快

在过去很长一段时间里，大家都认为亚里士多德的这个观点是对的，一方面亚里士多德的地位让人不敢质疑，另一方面确实跟人们的常识相符合。

直到17世纪，意大利科学家伽利略经过认真深入的思考和推理，认为重的物体和轻的物体下落的速度一样，也就是说物体下落的速度跟物体的重量没有关系。

显然，我们可以用篮球和鸡毛的例子来反驳伽利略。而伽利略的解释是，由于空气阻力的影响，鸡毛下落得比篮球慢。这对今天的人来说，是个常识。但是对400多年前的人来说，空气看不见、摸不着，空气阻力又是个什么玩意儿？人们无法理解这个解释。

●比萨斜塔实验可能只是一个思想实验

传说中，伽利略为了证明他的理论，在比萨斜塔做过一个实验。

伽利略召集了一大批观众来到比萨斜塔底下。他站在斜塔顶层，一手拿一个铁球，一个重、一个轻。然后他同时放手，两个铁球就齐刷刷地掉下来，同时砸到地面上，砸出了两个大小不一的坑。于是，观众就很信服地点头。伽利略的理论是正确的，亚里士多德的理论被推翻了。这个故事被收入某一版的小学语文课本中，题目叫作《两个铁球同时落地》。

传说中的比萨斜塔实验

然而，“两个铁球同时落地”也许并没有真正发生在比萨斜塔上，因为伽利略本人并没有提到他在比萨斜塔上做过这个实验，虽然他做过很多次自由落体实验。他留下记载的是一个思想实验。所谓思想实验就是在脑海里做的实验，不是在现实世界中真的做实验。

思想实验也是物理学中一种重要的思想方法。

除了伽利略之外，爱因斯坦、薛定谔等大物理学家也提出过一些著名的思想实验。有兴趣的小朋友可以去查一查相关的资料。

●如何证明亚里士多德的自由落体理论是错误的？

回头说伽利略这个思想实验，大意是将篮球和鸡毛捆绑在一起，同时从高处向下扔。按亚里士多德的理论，重的物体下落更快，那篮球就会下落更快，而鸡毛就会下落更慢。因为鸡毛拖慢篮球的速度，所以篮球和鸡毛整体下落的速度就会比篮球单独下落的速度慢。

同样，按亚里士多德的理论，篮球和鸡毛整体的重量比篮球要大，所以整体下落的速度应该比篮球要快才对。

同样是根据亚里士多德理论，却推理出两个互相矛盾的结论。这就说明亚里士多德的理论有问题啊！

所以，伽利略通过这个思想实验和大量的落体实验，证明了亚里士多德的自由落体理论是错误的。事实上，重物和轻物的自由落体速度是一样的。物体下落的速度跟它的重量无关。

我们还可以更进一步推理，假如有两团橡皮泥，一团重、一团轻，从高处往下扔。然后，把两团橡皮泥揉成一团，再从高处往下扔。这三者的下落速度会怎么样呢？估计亚里士多德要瞠目结舌、无言以对了。

回头再来说篮球和鸡毛，我们现在都能理解，因为空气阻力，导致鸡毛下落得慢。在现实生活中，空气阻力总是存在的。那么有没有办法把空气阻力去掉呢？答案是肯定的。

我们可以设计一个玻璃罐子，把罐内的空气抽掉，一直到接近真空。再在里边同时放进篮球和鸡毛，这样就能看到篮球和鸡毛以同样的速度下落了。

1971年，阿波罗15号的宇航员大卫·斯科特在月球上，一手拿锤子，一手拿羽毛，同时放手，结果它们同时落到月球表面上。

考考你吧

（1）鸡毛比篮球下落慢，主要是因为（　　）。

A.鸡毛比篮球轻

B.鸡毛比篮球重

C.鸡毛受空气阻力阻碍的影响更大

D.鸡毛会飞

（2）伽利略的思想实验得到的结论是（　　）。

A.重的物体下落比较快

B.轻的物体下落比较快

C.重的物体和轻的物体下落一样快

D.亚里士多德的自由落体理论是正确的

答案：（1）C（2）C