誰先落地呢!?

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趣味科學社 jim

誰先落地呢!?

【目的】 利用實驗探索物體的輕重與下落時間的關係

【使用器材】 硬幣、紙張、羽毛、真空實驗管

【歷史故事】

話 說 1 6 0 0 年 2 月 1 7 日 , 羅 馬 宗 教 裁 判 所 咬 牙 切 齒 地 將 布 魯 諾 燒 死 在 鮮 花 廣 場 之 後 , 正 慶 幸 他 們 制 服 異 端 的 勝 利 , 卻 不 知 , 這 時 在 意 大 利 的 比 薩 城 裏 , 一 個 比 布 魯 諾 更 可 怕 的 叛 逆 已 經 成 長 起 來 , 他 便 是 近 代 物 理 學 的 鼻 祖 伽 利 略( 1 5 6 4 - 1 6 4 2 ) 。 原 來 , 在 伽 利 略 之 前 , 一 切 科 學 、 哲 學 問 題 , 全 部 包 括 在 亞 里 士 多 德( 前 3 8 4 ~ 3 2 2 ) 的 學 說 裏。後 者 可 是 一 位 古 聖 人 , 他 的 思 想 被 奉 為 金 科 玉 律。當 時 , 要 是 有 學 生 提 出 一 個 問 題 , 老 師 只 消 一 句 話 :" 這 是 亞 里 士 多 德 說 的 " , 問 者 便 不 敢 再 生 懷 疑 。 而 伽 利 略 卻 與 眾 不 同 , 凡 事 , 不 但 喜 歡 多 想 一 想 , 還 要 去 試 一 試。他 的 父 親 是 一 位 數 學 家 和 音 樂 家 , 因 家 境 貧 寒 , 不 讓 他 再 學 不 能 賺 錢 的 音 樂 和 數 學 , 而 送 他 到 比 薩 大 學 去 學 醫。可 是 他 學 醫 不 用 功 , 卻 對 數 學、物 理 格 外 有 心。2 ] 歲 那 年 , 父 親 見 他 這 樣 不 聽 話 , 一 生 氣 , 再 不 給 他 學 費 , 他 只 好 退 學。但 是 , 四 年 之 後 , 因 他 在 數 學、物 理 方 面 自 學 的 成 就 , 伽 利 略 被 母 校 聘 請 回 去 任 數 學 教 授。他 一 登 上 大 學 講 台 , 可 不 是 像 其 他 人 那 樣 照 宣 亞 里 士 多 德 的 教 條 , 而 是 大 力 提 倡 觀 察 和 實 驗 。

這 在 當 時 的 學 者 看 來 , 簡 直 是 一 個 不 知 天 高 地 厚 的 瘋 子。1 5 9 0 年 , 2 5 歲 的 伽 利 略 對 亞 里 士 多 德 的 一 個 經 典 理 論 提 出 懷 疑。亞 氏 說 , 如 果 把 兩 件 東 西 從 空 中 扔 下 , 必 定 是 重 的 先 落 地 , 輕 的 後 落 地。伽 利 略 卻 認 為 是 同 時 落 地。這 自 然 沒 有 人 相 信 他 的 , 於 是 他 決 心 搞 一 次 實 驗 , 讓 人 們 親 自 看 看 。

說 也 奇 怪 , 這 比 薩 城 裏 有 一 座 斜 塔 , 拔 地 之 後 , 卻 向 一 邊 斜 去 。 這 塔 建 於 1 1 7 4 年,

開 始 還 是 直 的 , 但 建 到 三 層 時 開 始 偏 斜 , 只 好 停 工。過 了 9 4 年 後 人 們 終 不 死 心 , 又 繼 續 施 工。最 後 共 修 了 八 層 , 高 5 4 . 5 米 , 重 一 萬 四 千 二 百 多 噸。沒 想 到 這 個 偶 然 的 施 工 錯 誤 , 倒 造 成 了 世 界 上 獨 一 無 二 的 名 勝 。 說 起 意 大 利 的 斜 塔 , 誰 人 不 知 , 何 人 不 曉 。 再 說 這 天 , 年 輕 的 伽 利 略 宣 佈 要 進 行 一 次 試 驗 , 一 班 教 授 大 為 不 滿 , 便 一 起 到 校 長 面 前 告 他 的 狀。校 長 轉 念 一 想 , 讓 他 當 眾 出 一 次 醜 , 也 好 殺 殺 他 的 傲 氣。這 時 , 早 有 一 班 喜 歡 新 奇 的 學 生 , 將 他 們 的 老 師 伽 利 略 擁 到 塔 下。一 會 , 伽 利 略 便 爬 上 斜 塔 七 層 的 陽 台。塔 下 已 是 人 頭 按 動 , 比 薩 大 學 的 校 長、教 授、學 生 , 還 有 許 多 看 熱 鬧 的 市 民 , 將 斜 塔 圍 了 個 水 泄 不 通。就 在 這 時 , 也 還 是 沒 有 一 個 人 相 信 伽 利 略 會 是 對 的。人 們 正 在 疑 惑 只 見 伽 利 略 將 身 子 從 陽 台 上 探 出 , 左 右 雙 手 各 拿 一 個 鐵 球 , 一 個 比 另 一 個 要 重 十 倍。當 他 兩 手 同 時 撤 開 時 , 只 見 這 兩 隻 球 從 空 中 落 下 , 齊 頭 並 進 , 眨 眼 之 間 , 恍 當 一 聲 , 同 時 落 地。塔 下 的 人 , 一 下 子 都 懵 了。先 是 寂 靜 了 片 刻 , 接 著 便 嗡 嗡 地 嚷 作 一 團。這 時 , 伽 利 略 從 塔 上 走 下 來 , 校 長 和 幾 個 老 教 授 立 即 將 他 圍 住 說 :" 你 一 定 是 施 了 什 麼 魔 術 , 讓 兩 個 球 同 時 落 地。亞 里 士 多 德 是 絕 對 不 會 錯 的。" 伽 利 略 說 : " 如 若 不 信 , 我 還 可 以 上 去 重 做 一 遍 , 這 回 你 們 可 要 注 意 看 看 。" 校 長 說 : " 不 必 做 了 , 亞 里 士 多 德 全 是 靠 道 理 服 人 的。重 東 西 當 然 比 輕 東 西 落 得 快 , 這 是 公 認 的 道 理。就 算 你 的 實 驗 是 真 的 , 但 它 不 符 合 道 理 , 也 是 不 能 承 認 的 。" 伽 利 略 說 : " 好 吧 , 既 然 你 們 不 相 信 事 實 , 一 定 要 講 道

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理 , 我 也 可 以 來 講 一 講。就 算 重 物 下 落 比 輕 物 快 吧 , 我 現 在 把 兩 個 球 綁 在 一 起 , 從 空 中 扔 下 , 按 照 亞 里 士 多 德 的 道 理 , 你 們 說 說 看 , 它 落 下 時 比 重 球 快 呢 ? 還 是 比 重 球 慢 ?"

校 長 不 屑 一 答 地 說 道 :" 當 然 比 重 球 要 快 ! 因 為 它 是 重 球 加 輕 球 , 自 然 更 重 了。"

這 時 一 個 老 教 授 忙 將 校 長 的 衣 袖 扯 了 一 下 , 擠 上 前 來 說 : " 當 然 比 重 球 要 慢 。 它 是 重 球 加 輕 球 , 輕 球 拉 著 它 , 所 以 下 落 速 度 應 是 兩 球 的 平 均 值 , 介 乎 重 球 和 輕 球 之 間。"

伽 利 略 這 時 才 不 慌 不 忙 地 說 道 : " 可 是 世 上 只 有 一 個 亞 里 士 多 德 啊 , 按 照 他 的 理 論,

怎 麼 會 得 出 兩 個 不 同 的 結 果 呢 ?"

校 長 和 教 授 們 面 面 相 觀 , 半 天 說 不 出 話 來。一 會 兒 才 突 然 醒 悟 到 , 他 們 本 是 一 起 來 對 付 伽 利 略 的 , 怎 麼 能 在 伽 利 略 面 前 互 相 對 立 起 來 呢 ? 校 長 的 臉 一 下 紅 到 脖 根 , 氣 急 敗 壞 地 喊 道 :" 你 這 是 強 辯 , 放 肆 ! " 這 時 圍 觀 的 學 生 轟 地 一 聲 大 笑 起 來 。 伽 利 略 還 是 不 動 火 , 慢 條 斯 理 地 說 :" 看 來 還 是 亞 里 士 多 德 錯 了 ! 物 體 從 空 中 自 由 落 下 時 不 管 輕 重,

都 是 同 時 落 地 , 就 是 說 物 體 無 論 輕 重 , 它 們 的 加 速 度 是 相 同 的 。"

正 是 :

物 體 從 空 自 由 下 , 輕 重 沒 有 快 慢 差 。 你 我 一 個 加 速 度 , 共 同 享 受 九 點 八 。

別 看 伽 利 略 慢 慢 說 出 這 句 話 來 , 這 卻 是 物 理 學 上 一 條 極 重 要 的 定 律 : 自 由 落 體 定 律。它 導 致 了 以 後 一 系 列 重 大 的 科 學 發 現 。 請 記 住 , 這 年 是 1 5 9 0 年 。

再 說 當 時 校 長 和 那 一 群 教 授 聽 了 伽 利 略 的 這 幾 句 話 , 半 天 竟 無 人 能 再 想 出 一 句 反 駁 的 話 來 , 試 驗 可 以 不 信 , 理 又 講 不 過 這 個 年 輕 人 , 眼 看 看 他 們 所 崇 拜 的 千 古 聖 人 亞 里 士 多 德 , 就 這 樣 , 被 這 個 初 生 牛 犢 , 輕 易 地 推 翻 了。那 一 群 青 年 學 生 , 看 見 自 己 的 老 師 得 勝 , 轟 笑 著 將 伽 利 略 擁 載 而 去。校 長 和 那 班 教 授 , 在 塔 下 氣 得 又 瞪 眼 又 跺 腳 , 咬 著 牙 , 狠 狠 地 說 :" 等 著 , 有 你 高 興 的 時 候 ! "

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