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伽利略“比萨斜塔实验”:是科学常识,还是虚构故事?

2022-11-30 10:32:03 501

摘要:伽利略“比萨斜塔实验”的常识溯源:谁还记得小学语文课本与自然课本中那个神奇的物理实验?伽利略当着众人的面,将一大一小两个铁球同时从比萨斜塔上扔下。结果两个铁球同时落地。该实验成功地反驳了亚里士多德两千多年来的教条,从而赢得人们的阵阵欢呼。这...

伽利略“比萨斜塔实验”的常识溯源:

谁还记得小学语文课本与自然课本中那个神奇的物理实验?

伽利略当着众人的面,将一大一小两个铁球同时从比萨斜塔上扔下。结果两个铁球同时落地。该实验成功地反驳了亚里士多德两千多年来的教条,从而赢得人们的阵阵欢呼。

这个传说,对伽利略的科学形象增辉不少,亦凸显了求真的科学精神。

然而问题是,基础教育读本中的这个故事从何而来?是否真实发生过呢?

我们相信此一传说定然不是凭空而生,因此有必要进行一番追寻。

国内出现较早的伽利略传记是李珩先生编写的《实验科学创始人伽利略》书中生动地记有伽利略在比萨斜塔进行球体实验的场面。书中的记叙与基础教育读本一致。 这个传说构成了人们理解伽利略的一种故事原型。

《实验科学创始人伽利略》

然而,这一“常识”是否为真呢?科学史上的真实状况是怎样的呢?

“比萨斜塔实验”真伪考证

科学常识的一种方式,是以故事或传说的方式展开的。然而,故事和传说往往存在着失真。为了纠正曲委与虚妄,有必要进行科学史的考察。关于伽利略“比萨斜塔实验”的实情及原委,许多伽利略传记及《科学史》著作都有专门的论述与考证。

英国学者S. 德雷克《伽利略》一书中写道,比萨斜塔实验的故事是伽利略去世后,他的一个门徒讲述的。这个门徒讲伽利略不仅当着学生,而且当着信奉亚里士多德的哲学教授做的这个实验。而问题是,那个人是在“故事”发生很久之后才出生。

按照科学史家柯瓦雷的说法,“伽利略声称的实验是纯粹的理想实验”或思想实验。伽利略实际上并没有做过这个实验。相反,是伽利略的一个论敌,一位比萨的物理学教授于1612年与伽利略论战时做的这个实验,而实验的结果支持的是亚里士多德。“他观察到:具有相同材料而重量不同的物体并非同一时刻到达地面。”

科学思想史的魅力——评亚历山大·柯瓦雷研究科学革命的三本著作

伽利略在后来的一部著作《关于两门新科学的对话》中对这位教授的实验做了这样的解释:亚里士多德说,一个一百磅的球从一百腕尺的高度落到地面时,从同一高度落下的一磅的球才下落一腕尺。我说它们将在同一时刻到达地面。通过做这个实验你发现大球超过小球两英寸。现在,你想要把亚里士多德的九十九腕尺的误差用两英寸掩盖起来,只强调我的微不足道的误差,而闭口不谈亚里士多德的重大错误。

《伽利略传》的作者鲍·格·库兹涅佐夫也注意到了这个问题。

库兹涅佐夫否认了这个传说最初可能来自维维亚尼的《伽利略传》。

库兹涅佐夫通过考察指出,“实际上,传说并非来自维维亚尼的报道,维维亚尼讲的是比重相同的不同物体降落问题”。1589—1592年,伽利略在比萨时,曾设想过物体降落速度决定于比重。然而,伽利略做的仅仅是思想实验,而非真正的实验。

《伽利略传》

美国学者威廉·H.克劳普尔在著作《伟大的物理学家——从伽利略到霍金:物理学泰斗们的生平和时代》中则这样写道:“伽利略是这个传说中的英雄”,但是“他实际上并没有在比萨斜塔上做过实验”。1591年的那个夏天,“在比萨没有上演斜塔的故事”。

英国科学史家斯蒂芬·F.梅森《自然科学史》中对这个传说的考察更为细致。梅森指出,是意大利以外的一位著名的力学家西蒙·斯台文做的一项实验,该实验“否定了亚里士多德的重物比轻物体坠落得快的见解,这一项实验曾经被人错误地说成是伽利略做的”。

科学常识的传播容不得丝毫的马虎。偏离与谬误只能损害“科学”本身。而科学常识的纠偏工作,理应是科学史研究者义不容辞的使命。科学史的研究与传播,定有助于纠正科学的“常识”之谬。

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