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亚里士多德的运动观念以及伽利略对它的批评

孙清野
2023-12-01
希腊大哲学家亚里士多德说,运动有两种,
	一种是天然运动,
		轻的东西有“轻性”,如气、火,它们天然地向上走;
		重的东西有“重性”,如水、土,天然地向下跑。
		这些都是天然运动,是由它们的本性决定的。
		俗话所说的“人往高处走,水往低处流”,表达的也是这个意思。
		世间万物都向往它们各自的天然位置,有各归其所的倾向,
	另一种是受迫运动
		如果轻的东西向下运动、重的东西向上运动,那就不是出自本性的天然运动,而是受迫运动。
		物体到达自己的天然位置之后,就不再有运动的倾向了,
			如果它这时候还在运动,那也是受迫运动。
		受迫运动依赖于外力,一旦外力消失,受迫运动也就停止了。

亚里士多德关于运动的这些观念很符合常识。
	比如,从其天然运动理论可以得出重的东西下落得快,而轻的东西下落得慢的结论,而这是得到经验证实的。
		玻璃弹子当然比羽毛下落得快。
	又比如,由其受迫运动理论可以得出,一个静止的物体如果没有外力推动就不会运动,推力越大运动越快,如果外力撤销,物体就会重归静止状态。
		这个说法也有经验证据,比如地板上的一只装满东西的重箱子就是这样


伽利略从一个逻辑推理开始批评亚里士多德的理论。
他设想一个重物(如铁球)与一个轻物(如纸团)同时下落。
按亚里士多德的理论,当然是铁球落得快,纸团落得慢,因为较重物含有更多的重性。
现在,伽利略设想把重物与轻物绑在一起下落会发生什么情况。
	一方面,绑在一起的两个物体构成了一个新的更重的物体,因此,它的速度应该比原来的铁球还快,因为它比铁球更重;
	但另一方面,两个不同下落速度的物体绑在一起,快的物体必然被慢的物体拖住,不再那么快,同时,慢的物体也被快的物体所带动,比之前更快一些,这样,绑在一起的两个物体最终会达到一个平衡速度,这个速度比原来铁球的速度小,但比原来纸团的速度大。
	从同一个理论前提出发,可以推出两个相互不一致的结论,伽利略据此推测理论前提有问题,也就是说,亚里士多德关于落体速度与其重量有关的说法值得怀疑。
从逻辑上讲,解决这个矛盾的唯一途径是:
	下落速度与重量无关,所有物体的下落速度都相同。

当然,科学的进步并不完全是凭借逻辑推理取得的。
	伽利略这位真正的近代科学之父,近代实验科学精神的缔造者,
		并未满足于逻辑推理,而是继续做了斜面实验
			斜面实验表明,物体运动的保持并不需要力,需要力的是物体运动的改变。这是一个重大的观念更新!

在此基础上,伽利略最终借助“思想实验”由斜面的情形推导出自由落体和水平运动的情形

note:
	伽利略报告说,他观察到轻物在一开始的时候反而比重物落得快,重物是在后来追上轻物的。
	这是如何实现的呢?
		直到20世纪80年代,谜团才被解开。
		原来在实验中,实验者拿着两个不同重量的物体,很难做到同时释放,即使他本人以为是同时释放的。
		相反,他往往先释放轻的那一个




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