比薩斜塔上的重力實驗
1590年的一天清晨,意大利古城比薩被大教堂的鐘聲喚醒。與往常一樣,市民又開始為生活而忙碌,古城到處充滿著喧囂。隨著太陽逐漸升高,大教堂廣場上的斜塔成為全城焦點,吸引眾多好奇者紛至沓來,面對即將發(fā)生的事情充滿期待,因為比薩大學青年教師伽利略提前發(fā)布了公告,決定于本日公開做一項物理實驗,歡迎大家前來觀看。
實驗的證明
一時間,斜塔周圍聚集眾多市民和應邀而來的學者。在眾人的期盼中,主角伽利略和幾個學生出場了。他們邁著矯健步伐,從容走進斜塔,沿著樓梯登上塔頂。他們攜帶了分別為10千克、1千克的大小鐵球,還有一個用于計時的沙漏,兩個鐵球被裝在一個特制的盒子里。站在高處,伽利略俯視下面觀眾,高聲說明實驗的意圖,并請大家注意觀察。
實驗開始了。伽利略舉著盒子,一按盒子上的按紐,盒底自動打開,兩個鐵球同時失去依托,從高空往下降落。
觀眾屏氣凝神,眼睛盯著兩個鐵球,視線隨著鐵球的下降而下降。一會兒,只聽見“咚”的一響,兩個鐵球同時落到地上。應觀眾的要求,伽利略和他的學生又把這個實驗重復了幾遍,結果都沒有改變:兩個鐵球從高處同時下落并同時著地。這意味著,物體下降的下降速度與其自重沒有關系。
眼見為實,上述實驗有力證實了伽利略的論斷:物體下降速度與它的重量無關。如果兩個物體受到空氣的阻力相同,或將空氣阻力忽略不計,輕重物體的自由下落速度是相同的,即重力加速度的大小相等。所以,兩個重量不同的物體在同一高度同時降落,下降速度相同,同時落地。實驗的結果,否定了亞里士多德的觀點。1800多年前,亞里士多德曾經斷言:物體從高空落下的速度同物體的重量成正比,重者下落快,輕者下落慢。比如說,十磅重的物體落下時要比一磅重的物體落下快十倍。
權威的桎梏
亞里士多德是被馬克思稱為古希臘最博學的人,在政治學、倫理學、形而上學、心理學、修辭學、邏輯學、神學、法學和自然科學等領域都有卓越建樹,堪稱百科全書式的學者。不過,亞里士多德并非全知全能的神,不可能洞悉世間一切,也難免不犯錯誤。在自由落體問題上,他的確作出了錯誤的論斷。就事論事,錯了就錯了,改正就是了;即便有錯誤,也無損于亞里士多德的偉大,畢竟在那個年代他是無與倫比的。
問題在于,亞里士多德在13世紀被基督教確定為西方世界中占主導地位的哲學權威。這一點,主要歸功于托馬斯·阿奎那,因為他以亞里士多德的哲學思想為工具證明了上帝的存在,受到羅馬教皇亞歷山大四世的青睞,托馬斯·阿奎那因此成為整個基督教世界的理論權威,他的觀點成為教廷的官方理論,他所推崇的亞里士多德亦被送上神壇。在中世紀,歐洲國家大都“政教合一”,羅馬教廷控制諸多王國,《圣經》及教廷認可的理論被奉為絕對真理,凡是違背《圣經》或權威理論的學說都被視為異端邪說,那些持有異見的人士會招致宗教裁判所的審訊與迫害。
其實《圣經》并沒有涉及“地球是宇宙的中心”、“天圓天方”等各類天文知識,但羅馬教廷認可古希臘天文學家托勒密的學說。托勒密認為,地球靜止不動地坐鎮(zhèn)宇宙的中心,所有的天體,包括太陽在內,都圍繞地球運轉,這個理論即為“地心說”。1327年,意大利天文學家采科·達斯科里被活活燒死,其罪名就是違背圣經的教義,論證地球呈球狀,在另一個半球上也有人類存在。兩個世紀之后,哥白尼提出了“日心說”(太陽為宇宙中心,地球及其他星體圍繞太陽運轉),當時羅馬教廷認為他的“日心說”違反《圣經》。后來,意大利學者布魯諾勇敢地捍衛(wèi)和發(fā)展了哥白尼的日心說,并把它傳遍歐洲,從而引起羅馬教廷的震怒,于是布魯諾被捕入獄;最終宗教裁判所判定他有罪,羅馬鮮花廣場成了他的刑場,烈火毀滅了他的身體,卻不能磨滅他堅信的真理。遠在宗教裁判所成立之前,基督教在勢力強大后就開始迫害異己分子,最早受害的是一位美貌博學的女數(shù)學家希帕蒂婭,她在講學回家的路上被幾個基督徒抓進教堂,他們先把她剝得一絲不掛,然后用鋒利的蚌殼割她身上的肉,再生生撕斷她的四肢,最后把抽搐的軀體扔入熊熊烈火之中。
在當時背景下,伽利略敢于挺身而出,站在比薩斜塔上做自由落體實驗,以真真切切的事實,雄辯地證明科學的定律,否定亞里士多德的權威論斷,無疑具有重大意義。
不盡的探索
大作家卡夫卡說過:“人類所有的錯誤無非是無耐心,是過于匆忙將按部就班的程序打亂,是用似是而非的樁子把似是而非的事物圈起來。”的確,很多錯誤往往就是這樣產生的。實際上,亞里士多德的思維方式十分縝密,他所提出的“三段論”仍不失為正確的推理方法。那么,他在自由落體問題上何以犯錯誤呢?究其原因,也許是他過于相信自己的推理,以至于缺乏耐心去做試驗,沒有通過實踐檢驗就匆忙作出論斷。
假如是普通人,犯點錯誤倒也無關緊要。問題在于,亞里士多德受到羅馬教廷推崇后,他的正確思想與似是而非的東西都被打包放入真理的保險箱,作為絕對權威供奉著,不容許他人質疑。實踐是檢驗真理的唯一標準,比薩斜塔上的自由落體實驗是最好的詮釋,大小不同的物體究竟誰先落地,做一做實驗就知道。兩匹駿馬哪個跑得快,不是相馬權威說了算,賽場比試就能見分曉。
據(jù)說,伽利略去世之前,他的一個學生在比薩斜塔上做了一次重力實驗。結果卻最終證明,兩個物體的下降速度的確有微小的差別,重量大的物體比重量小的物體落地時間要稍微早一些。得知這一實驗結果后,亞里士多德學派人士奔走相告,慶祝他們的勝利。當然,這是空氣阻力作用的結果,并不意味著亞里斯多德的論斷正確的,畢竟物體下落速度并不與自重成正比。
時至今日,有些學者對伽利略是否在比薩斜塔上做過著名的重力實驗表示懷疑,認為這個實驗不是伽利略做的,而是他的一個學生做的。因為伽利略是個非常謹慎的人,他知道自己的理論是有條件的(沒有空氣阻力),演示的結果有可能會誤導缺乏科學常識的群眾。其實,到底是誰做了那個著名的實驗并不重要,重要的是它檢驗了一個正確的理論,否定了一個權威性論斷。
事物是發(fā)展變化的,人類認知亦無止境。歷史事實反復表明,任何思想或理論一旦被奉為絕對真理并不容置疑,勢必禁錮人們的思想,阻礙科學技術與思想文化的發(fā)展。所以,任何時候都不能將未經實踐檢驗的東西奉為絕對真理,唯有堅持解放思想、實事求是、與時俱進,不斷探索,敢于糾錯,才能不斷進步。
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