伽利略的科学实验
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伽利略的科学实验检验一个理论最好的方式就是实践。
——(德国)恩格斯
科学是不断进步的,作为指导思想的哲学也是这样。早期的自然科学家都是哲学家,他们通过对事物的观察而得出普遍的结论然后推广到所有的事物,可以说是一种经验的总结。而现代科学则是以近代机械论和实验哲学的兴起为指导的,事物的规律要用实验来发现和证实。关于实验的作用,科学史上有一个著名的案例来说明:
两个重量不同的物体从同一高度下落,哪个会先落地?这个问题对于现代人来说可能没有什么难度,因为大家都知道物体的质量与它下落的速度并没有什么关系,然而古代哲学家并不这么认为。伟大的古希腊哲学家、自然科学家亚里士多德认为物体的下落与其质量有直接的关系,质量大的下落快,质量小的下落慢。
为了反驳亚里士多德的自由落体速度取决于物体的质量的理论,伽利略构造了一个简单的思想实验。根据亚里士多德的说法,如果一个轻的物体和一个重的物体绑在一起然后从塔上丢下来,那么重的物体下落的速度快,两个物体之间的绳子会被拉直。这时轻的物体对重物会产生一个阻力,使得下落速度变慢。但是,从另一方面来看,两个物体绑在一起以后的质量应该比任意一个单独的物体都大,那么整个系统下落的速度应该最快。这个矛盾证明了亚里士多德的理论是错误的。
但亚里士多德的理论被认为是不可能出错的,因为他是两千年来最伟大的自然科学家,而他的其他成就已经得到了教会的认可。对此,伽利略决定用实验的方式来证明自己的理论。1590年的一天清晨,伽利略和他的助手在亚里士多德信徒的阵阵嘘声中登上了意大利著名的比萨斜塔。伽利略一只手拿一个10磅重的铅球,另一只手拿着一个1磅重的铅球。他大声说道:“请下面的人看清,铅球下来了!”说完,两手同时松开,把两个铅球同时从塔上抛下。围观的群众先是一阵嘲弄的哄笑,但是奇迹出现了,由塔上同时自然下落的两个铅球同时穿过空中,轻的和重的同时落在地上。众人吃惊地窃窃私语:“这难道是真的吗?”顽固的亚里士多德的信徒们仍不愿相信他们的崇拜者——亚里士多德会有错误,愚蠢地认为伽利略在铅球里施了魔术。为了使所有的人信服,伽利略又重复了一次实验,结果相同。伽利略以雄辩的事实证明“物体下落的速度与物体的重量无关”,从而击败了亚里士多德的信徒们。
正是这次闻名史册的比萨斜塔实验,第一次动摇了亚里士多德在物理学中长期的统治地位,打破了亚里士多德的神话。后来,伽利略又通过计算,得出了自由落体定律。但是,比萨斜塔实验却惹怒了比萨大学的许多权威人士,从此,年轻的科学家受到守旧派的仇视和迫害,伽利略被他们从比萨大学排挤了出来。
时间最终证明了伽利略的正确性,亚里士多德的权威被打破了。在我们今天看来是常识的东西,其实是经历了相当长的争论和怀疑的,而真正改变局势的,正是这次著名的“比萨斜塔实验”。实验性的说明战胜了理论上的空想,这是时代的进步,也是我们应该掌握的科学的态度。 哲学其实很有趣:超有用超好看的哲学故事