在伽利略的斜塔上,一大一小两个不同重量的铁球同时落下,两个铁球同时落地。这个实验推翻了公元前古希腊学者亚里士多德认为的两个物体从同一高度降落,较重的物体比较轻的物体降
在伽利略的斜塔上,一大一小两个不同重量的铁球同时落下,两个铁球同时落地。这个实验推翻了公元前古希腊学者亚里士多德认为的两个物体从同一高度降落,较重的物体比较轻的物体降落得早的错误论断。亚里士多德通过主观思考和纯推理得出结论。许多观点是理想主义的,所以许多是谬误的。伽利略是实验物理学的先驱,他不仅推翻了亚里士多德在实验上的错误观点,也推翻了他在推理上的错误观点。他用反证法从亚里士多德的结论出发:如果重的铁球先于轻的铁球落地,那么连接两个铁球的重量一定大于单个大铁球的重量,结论一定是两个连接的铁球先于单个大铁球落地。但是,另一方面,由于小铁球下落的速度比大铁球慢,与大铁球相连必然会减缓大铁球下落的速度,结果必然是两个。结果结论是矛盾的,从而证明亚里士多德认为谁的重量最大,谁就先倒地的观点是错误的。
实际上,伽利略一开始只是从实验现象和推理上推翻了亚里士多德的错误观点,并没有从理论上解释这种现象。后来伽利略发现,只要是真的空,所有物体都是以相同的速度从相同的高度落下,哪怕是羽毛和铁球相比。伽利略由此得到了自由落体定律:自由落体运动是匀加速的直线运动,与静止时的加速度相同。他敏锐地发现了加速度相同的现象,认为落体的速度与重量无关。但是他为什么没能解决呢?后来牛顿发现了牛顿第二定律和万有引力定律,问题得到了解释。物体下落是因为被地球吸引,导致重力加速。重力加速度虽然与地球引力(引力)成正比,但也与物体的重量(质量)成反比。所以重力加速度变成了常数,对任何物体都是相等的,所以会同时落地。体重这个概念其实是不准确的。严格来说是重力的一个量,指的是重力,但人们往往把质量称为重量。为什么?这与质量的概念来源于对物体上重力的测量有关,重力是物质的属性。这个性质叫做质量,有时叫做引力质量,是物体引力的度量。引力质量通常被称为重量,因为引力质量总是与重力成正比。当然,质量的概念也来源于惯性的度量,惯性也是物质的属性。这个质量也叫惯性质量。爱因斯坦的广义相对论认为引力质量等于惯性质量。这也已经被现代科学准确地验证了。所以在自由落体运动中遵循牛顿第二定律的惯性质量就像引力质量一样与物体的引力成正比,所以这个正比数——引力加速度是一个常数,与重量无关。