在一处明确的叙述中,伽利略提到他曾在高塔上做落体实验。他在比萨大学任数学教师期间撰写了手稿《论运动》,其中5处提到了关于“高塔”或“塔”的落体实验。其中1处并非描述真实实验,而是假设了与亚里斯多德理论相反的情况,以表明亚里斯多德理论的不正确。剩下的4处则是描述了实验的情况。其中1处明确表示他本人经常在高塔上进行落体实验,但并非为了否定亚里斯多德理论,而是为了测试他自己的新的落体定律:落体速度与物体密度成正比。伽利略认为在真空中,相同材料做的物体其下落速度与重量无关,但是不同材料的下落速度与比重成正比。因此,如果同时抛出一枚金球和一枚银球,由于金的比重大于银的两倍,金球应先被银球领先一半的距离落地。
伽利略报告了他经常进行同时抛出木球和铅球的实验,并发现木球一开始的下落速度比铅球更快,但随后铅球追上并领先落地。这个奇怪的结果被认为是因为在扔球时下意识地先松开负重较轻的那一手。两名美国科学家米克里奇和塞特尔在上个世纪80年代重复了伽利略的实验,得到了结果,即88%的实验中木球的确一开始比铁球先落地。这表明伽利略的报道是真实的。
虽然伽利略的研究不是他所首创,在他之前已经有人针对亚里斯多德理论做过落体实验。但伽利略的成就在于他通过实验证明了在真空中任何物体的下落速度都是一样的,从而推翻了亚里斯多德的理论。此外,他也提出了落体速度与物体密度成正比的新理论,虽然这个假说后来被证明是错误的,但伽利略在物理学发展史上的地位不可动摇。
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