『兩個鐵球』實驗不存在？

楊津濤

從小學語文課文《兩個鐵球同時著地》中，無數學子記住了伽利略，知道他為駁倒亞里士多德的經典理論做了著名的“比薩斜塔鐵球實驗”。但這個實驗其實并不存在。

“比薩斜塔鐵球實驗”的故事是在民國時期由國外傳入的。由于故事流傳已久，不同圖書中提到的細節各有不同，但都包含“伽利略在比薩斜塔上做公開實驗”“他把兩個重量不同的物體同時扔下”“眾人圍觀”等要素。

然而，近現代研究者們翻遍當時的各種檔案，也沒有找到任何相關記述。如果這個實驗確實如《兩個鐵球同時著地》所說，曾引起很大轟動的話，不可能一點兒記錄都沒留下。1909年，一位德國學者率先表示質疑：“伽利略從未在比薩時的著作中寫過這件事，在后來的著作中也未提到。”1935年，一位美國學者在《亞里士多德、伽利略和比薩斜塔》一書中更是大量舉證，證明伽利略沒有做過“比薩斜塔鐵球實驗”。

現在科學史學者基本證實，當初伽利略在反駁亞里士多德“物體下落速度和其重量成正比”這一觀點時，使用的是“思想實驗”，即通過計算和推演，證明按照亞里士多德的理論會產生兩種自相矛盾的結論，所以該理論不能成立，而非實際動手實驗。

那“比薩斜塔實驗”的說法從何而來的呢？這一說法最早見于伽利略門徒維維亞尼于1654年所著的《伽利略傳》。但是如果真如維維亞尼所言，該實驗是“當著其他許多大學講師、哲學家及全體科學家的面，從比薩塔頂反復做實驗加以證明”，是不可能找不到任何記載的。所以，維維亞尼可能是出于美化老師的目的，編寫了這個故事；也可能是按照伽利略手稿中有關“塔”的一些落體實驗夸大而成；還可能是將荷蘭人西蒙·斯臺文在1587年做的落體實驗誤安在了伽利略頭上。

西蒙·斯臺文做過鐵球實驗后，在書中描述了自己的做法：“讓我們拿兩只鉛球，其中一只比另一只重十倍，把它們從30英尺的高度同時丟下來，落在一塊木板或者什么可以發出清浙響聲的東西上面，那么，我們會看出輕鉛球并不需要比重鉛球十倍的時間，而是同時落到木板，因此它們發出的聲音聽上去就像是一個聲音一樣。”

這和傳說中伽利略的“比薩斜塔實驗”何其相似。為了突出老師的形象，維維亞尼很有可能將西蒙·斯臺文的實驗當成了老師伽利略的成就。霍金在《時間簡史》中也否定了“比薩斜塔實驗”的真實性。近年來，一些相對專業的書籍也逐漸糾正舊說，指出“伽利略并沒有在比薩斜塔上做過傳說的那個著名的判決性實驗”。

不過，沒有做“比薩斜塔實驗”也絲毫無損于伽利略的偉大。伽利略在那個時代通過科學的推理方法正確總結出了自由落體運動的規律，正如愛因斯坦所說，這是“人類認識史最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開始”。

編 輯/安 楠