伽利略是一位家喻户晓的著名科学家,在物理学的发展史上占有显要地位,是近代实验物理学的奠基人,被冠以“现代科学之父”等诸多头衔。
在伽利略的一生中,发生过许多被后世纪念和记载的事件,其中最著名的莫过于他在比萨斜塔上做的自由落体实验,该实验被评为世界上最美丽的十大物理实验之一。
落体的运动是司空见惯的,是什么因素决定了一个物体下落的快慢呢?亚里士多德认为物体下落的快慢是由它们的重量决定的,重量大的物体比重量小的物体下落得快。他的这一论断符合人们的常识,比如平时观察到的事实是,一块石头比一片树叶落得快一些。以至于其后两千年的时间里,亚里士多德的论断都被人们奉为经典。
然而,伽利略却对亚里士多德的论断表示了怀疑,他在《两种新科学的对话》一书中对此做出了评论。根据亚里士多德的论断,一块大石头的下落速度要比小石头的下落速度大。假定大石头的下落速度为8,小石头的下落速度为4,当把两块石头捆在一起时,大石头会被小石头拖着而减慢,结果整个系统的下落速度应该小于8;但两块石头捆在一起,总的重量比大石头还要重,因此整个系统下落的速度要比8还大。这样,就从“重物比轻物落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论,这使亚里士多德的理论陷入了困境。为了摆脱这种困境,伽利略认为只有种可能性:重物与轻物应该下落得同样快。
伽利略的这一思想实验,演变为了一个科学史上著名故事:据说,伽利略为了批驳亚里士多德的落体理论,曾经登上比萨斜塔,从斜塔上同时扔下一轻一重的同样大小的两个球,让大家看到了两个球同时落地,从而证明了物体下落快慢与重量无关。这就是著名的斜塔落体实验。