科学史上著名公案——伽利略有没有做比萨斜塔实验？
16 06 2009年这是一个连小学生都知道的科学故事：古希腊哲学家亚里斯多德（公元前384～322）认为物体的下落速度和重量成正比，物体越重，下落的速度越快。千百年来这被当成是不可怀疑的真理。但是年轻的伽利略（1564～1642）不信这个邪。他在比萨斜塔上当众实验，扔下了一重一轻两个球。在众人的惊呼声中，两个球同时落地。千年的教条被推翻了，一条新的科学定律——自由落体运动定律——被发现了。
这个故事最早出现在伽利略晚年的秘书维维亚尼写的伽利略传记中。这本传记写于1654年（1717年才出版），此时伽利略已去世12年。按维维亚尼的说法，伽利略是在比萨大学任教期间（约1590年），当着其他教授和全体学生的面在比萨斜塔做的实验。但是伽利略本人的著作都没有提到在比萨斜塔当众演示，比萨大学的记录、伽利略同时代的其他人也都没有提到这个据说很轰动的实验，倒是提到了其他人在比萨斜塔做自由落体实验。由于当时的传记写作有喜欢夸大其词编造故事吸引读者的风气，许多人认为这个比萨斜塔实验不过是维维亚尼编造的一个传奇而已。
还有人认为，伽利略根本没有必要去做这个实验，因为他用“思想实验”已经推翻亚里斯多德落体运动法则。伽利略在晚年（1638年）出版的《关于两门新科学的对话》一书中，详细介绍了这个思想实验。根据当时教的亚里斯多德物理学，每个物体在每种介质中都有一个自然下落速度，在同一种介质中，物体的下落速度和它的重量成正比，物体越重，下落的速度越快。伽利略据此设想，有一重一轻两个球，重球的下落速度将比轻球快。再设想把这两个球绑在一起，速度慢的轻球会拖慢速度快的重球，因此它们一起下落的速度应介于它们各自下落的速度之间。但是两球合在一起的重量大于重球，它们一起下落的速度又应该比它们各自下落的速度都大。这样就出现了自相矛盾，因此亚里斯多德的落体运动法则是不能成立的。
伽利略对他的这番论证非常自信，认为无需进一步做实验，就已证明了物体的下落速度和重量大小无关。在真空中，这个结论无疑是正确的，因此很多物理学家、科学哲学家认为伽利略的论证简洁有力、十分精彩，是思想实验的典范。且不说推翻了亚里斯多德落体运动法则并不能就得出物体下落速度和重量无关的结论（速度和重量还可以存在其他关系，例如非线性关系），严格地说，伽利略的思想实验并没能推翻亚里斯多德落体运动法则。人们往往误以为这个思想实验是关于真空中的自由落体。其实不是，它针对的是任一介质中的自由落体（亚里斯多德物理学不相信真空的存在）。而在有介质时，下落速度并非都与重量无关，在某些条件下物体越重，下落速度越快（例如在粘性介质中，具有相同的投影面积的物体，它们的下落速度和质量的开方成正比）。
既然伽利略的思想实验出现了与事实不符的结果，那么它的推理过程就有不严谨之处。伽利略在推理时承认亚里斯多德的这一前提：每个物体下落时都有一个自然速度。那么把两个球绑在一起，还能不能做为一个物体看待？如果它是一个物体，它就获得了一个新的自然下落速度，应根据它的新重量来算这个新速度（即比重球的速度要大），而不能再根据两个球分别下落的速度去计算新速度，这样就不存在矛盾。如果它不是一个物体，轻球会拖慢重球，但是这时轻球的重量不能加到重球之上，不存在一个有二者的重量之和的新物体，不能根据重量之和算出另一个更大的速度，这样也不存在矛盾。亚里斯多德可以反驳说，伽利略之所以会认为有矛盾，是因为他一方面把绑在一起的两个球当成两个物体，一方面又当成一个物体，自己自相矛盾造成的。
所以伽利略的思想实验并不能像他认为的那样清楚地证明亚里斯多德的理论有内在矛盾，最多表明其中可能有问题，孰是孰非，仍然要靠实验来解决。伽利略虽然声称无需实验，但在书中还是提到了两个否定亚里斯多德理论的实验：从200肘尺（1肘尺大约等于半米）处扔下一个100～200磅的炮弹和一个只有半磅的步枪子弹，前者只比后者领先一掌距（23厘米）落地；从100肘尺处扔下一个100磅的铁球和一个1磅的球，前者只比后者领先2指宽落地。但是伽利略既没有在书中明确说是他本人（即书中人物萨尔维亚蒂）做的实验，也没有说这是在比萨斜塔做的实验（第一个实验明显不可能是在比萨斜塔做的，因为塔高只有50几米）。那么伽利略究竟做没做过自由落体实验？如果做过的话，是不是在比萨斜塔做的？是不是当众做的？
伽利略在另一处倒是明确地到他曾经在高塔上做落体实验。伽利略在比萨大学当数学教师期间，写了一部没有出版的手稿《论运动》（写于约1590年），其中5处提到在“高塔”或“塔”上做的落体实验。这5处，只有一处是为了反驳亚里斯多德理论，是以反诘语气提出的（“如果两块石头从一座高塔同时扔出，一块的大小是另一块的两倍，那么谁会相信，在大石头已落地时，小石头只下落了一半路程？”），显然只是假设，而不是对真实实验的描述。剩下的4处是在描述实验，其中一处更是明确地说他本人经常在高塔上做试验，但是不是为了否定亚里斯多德理论，而是为了验证他提出的一个新的落体定律：落体的速度和物体的密度成正比。原来此时伽利略并不完全否定亚里斯多德理论。他认为，在真空中，如果是相同材料做的物体，那么它们的下落速度和重量无关；但是如果是不同材料做的物体，那么下落速度和它们的比重成正比。假如扔下一个金球和一个银球，由于金的比重大约是银的两倍，伽利略认为金球应领先银球一半的距离先落地。
伽利略说他经常做的实验是同时抛木球和铅球的实验。他报告一个奇怪的现象：一开始木球的下降速度比铅球还快，之后铅球逐渐赶上木球，领先木球落地。根据现在的物理学知识，如果考虑到空气阻力，铅球领先落地是预料中的，但是木球一开始领先铅球，则似乎是荒唐的。因此有人怀疑伽利略是不是真的做了实验。
上个世纪80年代初，两名美国科学家米克里奇和塞特尔重复了伽利略的实验。他们让51名学生做实验，一手握铁球，一手握木球（二者重量比约为10倍），两手朝下，同时松手让球下落，并对整个过程进行摄影。对摄影结果进行比较，发现在大多数（占88％）实验中，一开始木球的确明显领先铁球。原因不是由于物理定律不成立，而是由于人们在扔球时，会下意识地先松开负重较轻的那一手（可能是因为人们要用更大的劲握住重球，因此松开要稍慢一些）。伽利略报道的这个奇怪结果，恰恰证明了伽利略的确在高塔上做过落体实验。既然他用不同材料的物体做过落体实验，那么也应该用相同材料的物体做过。维维亚尼很可能是根据《论运动》中的这些叙述，夸大成当着众人的面在比萨斜塔做演示。在维维亚尼的故事中，伽利略是为了证明用相同材料做成、重量不同的物体的下落速度相同，这与伽利略当时的观点相符。
伽利略通过实验发现如他预料的，比重大的物体的下落速度略快于比重小的，但是并非如他的假说所预言的下落速度与比重成正比。伽利略想出了别的假说试图解释为什么实验结果与理论的预测不符，以及为什么比重小的物体的下落速度一开始会比比重大的快。他最终放弃了原先的假说，得出了正确的结论：在真空中（或在介质阻力可忽略时），任何物体，不管其重量、形状和比重，下落速度都是一样的。
伽利略对自由落体的研究的各个方面，分开了看都并非他的首创。古罗马哲学家卢克莱修（公元前99～公元前55）在承认在介质中落体速度与重量成正比的同时，也正确地指出在真空中所有落体的速度都将一样快。早期基督教神学家斐罗庞努士（490～570）在给亚里斯多德的著作做注解时，指出试验能证明亚里斯多德的落体法则是错误的，如果从同一高度扔下重量差别很大的两个物体，它们落地的时间差异将会极其小。这是首次有关落体实验的记载，斐罗庞努士很可能只是在叙述前人的实验。在伽利略时代，也有多人在他之前做了否定亚里斯多德理论的落体实验。1544年，意大利历史学家法奇在一篇有关炼金术的文章中顺笔提及试验否定了亚里斯多德的落体法则。1576年，先于伽利略担任帕多瓦大学数学教授的莫勒提报告说，如果从塔顶扔下相同材料但不同重量的物体，或者相同体积但不同材料（铅球和木球）的物体，它们将同时落地。莫勒提声称他做了多次试验都得到了这个结果。1586年，比利时数学家斯蒂文详细报告说他以前做过实验，从30英尺高处让重量相差10倍的两个铅球落到木板上，将只听到一声落地的声音。
甚至思想实验也并非伽利略的独创。意大利数学家贝尼德蒂在1585年出版的书中，已提出了一个否定亚里斯多德理论的思想实验：假设两个重量相同物体由一根线连着一起下落，按亚里斯多德的说法它们的速度将由它们的总重量决定；再假设在下落过程中这根线断了，这两个物体将保持原来的速度下落，但是重量只有合起来时的一半了，因此下落的速度和重量无关。伽利略的思想实验可以说是这个思想实验的改进版。
但是只有伽利略历时多年，通过系统实验彻底解决了落体运动的问题。他不再满足于做扔球这种简单的定性实验，而是设计出了定量测量落体速度的实验：让球从光滑的斜板上滚下，测定在某个时间点球与起点的距离，从而不仅证明在阻力可忽略时下落速度与物体重量无关，而且证明自由落体运动是一种速度不断增大的匀加速运动，下落的距离正比于时间的平方。这才是我们现在说的自由落体运动定律。伽利略对物体运动的系统研究，为现代物理学奠定了基础。
伽利略在研究自由落体的过程中，不仅做理论上的思辨提出假说，而且做实验对假说进行验证，根据实验的结果对假说进行修正，根据新的假说再对实验进行改进。这是历史上首次系统地应用科学方法。虽然受古希腊自然哲学家和当时的风气的影响，伽利略也热衷于在其公开著作中做逻辑思辨，有时甚至声称通过思辨而不做实验也能解决问题。但是他实际上更注重实验。在1640年的一封信中，伽利略如此说：“追求真理的可靠途径是把实验放在任何推理的前面，我们相信后者将会含有（至少是隐含）谬误，而一个合理的实验不可能与真理相对立。”在伽利略之前，从来没有人如此强调实验的重要性。所以伽利略被爱因斯坦称为现代物理学乃至现代科学之父，当之无愧。
2009.5.29
（《经济观察报》2009.6.8, 2009.6.15）
在哥白尼之前，也有人提出“日心说”。但这丝毫不会动摇哥白尼在科学史中的地位！
仅仅有观点是不够的，还要做大量艰苦、细致的研究，才能彻底解决问题！
好文。只有真正坚实的实验才能提供科学上的证据，但不可否认思想实验是物理学研究过程中重要的“脚手架”。
好文章。我觉得所谓科普，就是在讲解科学知识的同时，更多的传播科学思想，使大众认知科学家是如何用科学方法来发现真理的。方先生的文章使读者的收益并非仅仅是知识的接受，更不会是先锋娱乐的傲慢，而是对科学精神的领会与感悟。
以前对伽利略的思想实验佩服的五体投地，没想到也并不是无懈可击啊
上小学老师讲《两个铁球同时着地》这篇课文时就有疑问，看来伽利略那里的分析是不够严谨的，那时就没敢质疑。
李培刚是谁？一个被央视《面对面》重磅报道的医生，一个据称只用手就可以让截瘫病人站起来的“神医”。
如果相对论摆在你面前，你就能根据指导搞出些东西。假如相对论摆在你面前，你搞不出什么，是否就能说明这个相对论太落后了，爱因斯坦太糟糕了呢？
方舟子就是在这样诡辩中医，归根结底是因为方舟子不懂得中医，所以他搞不出什么东西，因此说中医这个东西太落后了，太糟糕了。
仁者见仁，智者见智，方舟子仁智都非，当然看不到经典中的仁智了。
时代在前进，会抛弃那些落后的东西。刚开始开网站的人都赚大钱了，方舟子没有这个能耐，只能骂人出名。
说句实话，你一个生物学的博士后，在你研究的领域你做了什么？学术不用你打，那也都是假的，原因很简单，现状还没有发达到人人都能搞科研，而文化需要普及，所有大家恶补上去。这很鄙俗，但是对于学识渊博的人来说，心知肚明，根本不会去叫真。无论你打也好不打也好，进步的依然在进步。经济越发达，秩序会越好。你最后当不了警察，只不过是个癞皮狗
这篇科普文章，让我们领会到，一个看似简单的规律，需要敢于怀疑权威，需要论证、需要试验验证，前辈留下的结论，不都是宝贵的，甚至是糟粕！
可是，这位“方舟子的商业行为”朋友，你为何不能气定神闲的来了讨论一下这篇文章呢，如此发挥引申谩骂，能说明你什么呢？
倒希望你写出这样的科普文章，来印证你的观点。
这个“方舟子的商业行为”太糟糕
我猜有很多医生朋友关注方先生的博客，借贵宝地问个问题：血小板偏低，测的数字是80，好多人说喝红糖水，吃红皮花生、红枣可以治。我猜想这种说法是不是来自中医。那吃什么可以有助于减缓症状，如果是孕妇血小板偏低有什么大的危害么？
可怜的中国教育：
学习《两小儿辩日》，老师把文言文分析得字斟句酌，滴水不漏，把孔子揭露的体无完肤，等到学生弱弱的问一声：到底太阳的大小远近冷热是什么原因呀？老师无言了
学习物理，老师说：加热玻璃杯的水，冒出气泡，说明有空气溶解在水里。待学生反问，直到水开了还有源源不断的气泡，水里的空气这么多呀？老师窘住了。
自行车为何需要打气的轮胎？
车轮的辐条，承受重量吗？
月亮的圆缺，究竟什么回事？
。。。。
课本里面不讲，老师不引导，不鼓励学生们思考、怀疑，于是乎，高考成绩好才能笑开颜，人才就造就出来了！
方舟子可能错了，在我看来“亚里斯多德可以反驳说，伽利略之所以会认为有矛盾，是因为他一方面把绑在一起的两个球当成两个物体，一方面又当成一个物体，自己自相矛盾造成的。”这样的反驳是没有道理的。按照亚氏的理论，小铁球下落最慢，大铁球次之，大铁球小铁球连体后下落速度最快，但根据“常识就可以判断”大小铁球连起来后下落速度应该是和原来一样的。也许认为“常识判断”很可笑，但亚氏的理论也不就是根据常识判断的吗。需要指出的是，伽利略时代甚至不存在真正的物理学，不存在推理分析和实验证明，很多理论都是停留在对常识的认识上。
“（速度和重量还可以存在其他关系，例如非线性关系）”, 这句话是什么意思？
学习了。
受教了一个科学知识。
以前只是以为真空中自由落体速度相同，没有深究。
原来介质中自由落体的快慢还真与质量有关系啊~~
楼上的，建议你先看看高中的解释几何
有人插进来了，我说的是“路人”
To Jimmy：
血小板减少的原因很多，如果只是一过性轻度减少，那可能不是什么大问题，如果长期低于正常，逐渐加重或伴有牙龈出血、皮肤紫瘢等出血表现，应该进一步检查。
说到治疗，那当然是分清原因之后才谈得上。所谓“红糖水，吃红皮花生、红枣”，不是源自中医，就是老百姓的想当然，只能当成笑话听听。
ronaldfree (22:59:55) :
楼上的，建议你先看看高中的解释几何
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请教何解？
另：似乎只听过解析几何，未曾闻过解释几何~~
研究方法是否科学是一回事，它需要历史的检验；伽利略是否做过实验是另一回事，这需要事实和考证，没有直接证据说它有什么意义。要维护知识产权？方先生是否出了数曹雪芹几根白头发的问题。
方先生请看看这个：
李培刚是谁？一个被央视《面对面》重磅报道的医生，一个据称只用手就可以让截瘫病人站起来的“神医”。
对于央视重磅报道的“神医”，网友纷纷表示质疑，并希望“神医”帮桑兰、汤淼站起来。据李培刚公开的资料，他是唐山市第二医院唐山骨伤科研究所所长。记者打电话到唐山114查号台，接线员称，“经有关部门调查，没有这个单位，建议你找中央电视台”。
（转自腾讯网新闻）
to 林泉散人：这种明目张胆的骗子就不用麻烦方先生了，大家应该都有这个常识吧。
尊敬的方舟先生：
您好，很早就听说过您在学术打假方面很有造诣，我乃一高校研究生，现在有一不解困惑缠绕着我，想向您及有过同类遭遇的人说说我的事，事情是这样的，在我们实验室现在简单说三层关系，有个大老板（实验室负责人）接下来就是小老板（我的导师）接下来就是我了，事情如下：早期小老板与大老板想让我在某方面（此不方便透露）有所探索，其实当时他们心中也没有底，就是说没有具体的想法，仅有方向，于是我就一头扑进去调研，就在去年暑假，偶然间来灵感，想出一个新的原理方法以及新的装置，当时我就冲动的给他们说了而且就要求撰写专利，于是小老板和大老板硬是没答应，说需要试验验证，这我也就听他们的，老老实实实验验证，其实原理用脚趾头想都是可行的，他们就一直拖着，我今年又一次又一次得催促小老板我要写专利，不光是专利的问题，要是专利不申请也就无法发表小论文，从而达不到学校毕业要求。最近小老板估计是实在是受不了我的每次催促，终于找大老板商量让我开始写了。
于是我就兴奋地开始写，包括与专利代理打交道总共花了将近一周时间完全搞定，到了定发明人以及排序的问题了，这下我傻了，最后两位老板商量的结果是，发明专利：大老板第一，小老板第二，我殿后。联系人也与我无关；实用新型专利：任然他们俩在前，只是交换了位置，我任然殿后；
我很生气，很气愤，这就是明显的学术诈骗吗？太残忍，太无耻，还是某知名教授，平时看似很像人，做起这种事来让我很伤心，我发誓这东西完全是我自己的想法，跟他们一点关系都没有，更让人气愤的是在他们私下敲定后回来给我说学校申请专利不能让学生成为第一发明人，多弱智的借口，（我都想骂人了）很想跟他们理论，跟他们评评理，可是我硬是按着自己坐在椅子上一上午静想，权衡这中间的利害关系，我知道我要是冲动的去理论去评理，结果不敢想象，能不能顺利毕业我都有些担心，因为实验室以前就有过因为某事得罪大老板而毕业得很痛苦，可是我心不甘啊，就这样让他们给“强奸”了，我应该向谁说去，不是我胆小，因为现在需要的是理智。
终于明白为什么常会有人说学术中有一批人真的很肮脏！
愿意听听您的见解和朋友们的意见！
chenyuandeyijia (23:35:42) :
ronaldfree (22:59:55) :
楼上的，建议你先看看高中的解释几何
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请教何解？
另：似乎只听过解析几何，未曾闻过解释几何~~
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不好意思，笔误
最近CCTV10播出节目说通古斯大爆炸很可能是特斯拉干的，你评论看看里面有没有什么不科学的说法，或者错误的言论。
http://v.youku.com/v_show/id_XOTkxMTM5ODg=.html
你看看这个节目，看看他们说的是否有不真实或者夸张的地方。期待你的评论
http://v.youku.com/v_show/id_XOTkxMTM5ODg=.html
最近CCTV10上播出节目说通古斯大爆炸是特斯拉干的，请方哥哥评论。（视频）
你看看这个节目，看看他们说的是否有不真实或者夸张的地方。期待你的评论
http://v.youku.com/v_show/id_XOTkxMTM5ODg=.html
这个现在很难定论，因为跟多证据条件都因为时间久远无法查证，当事人也早都不在了。
我前阵子看了一个几年前的视频，是方舟子和万峰在上海一个电视台的关于中医伪科学的辩论，我不是因为喜欢方舟子就诋毁万峰，客观地说他那天的表现就像一个地痞无赖蛮不讲理，抢着讲话不给别人讲话，毫无风度和礼貌，而且知识层面和机构也成问题，就像电影《有话好好说》中的台词形容他最合适—别拿无知当个性
像在一虎一席谈的辩论中，至少正反两方都有些接近对等的水准，那个北大的教授口才不错，我觉得方舟子讲话风格比较谦和，不是那种咄咄逼人的，但是这种风格很多时候由于你的礼让，却你根本就得不到发言和完整表达自己意思的机会和时间，希望那些打着科学旗号的伪科学骗子们最终都被统统消灭。
支持！
虽然文章对解决大众切身问题没有用，但依然要支持。
因为…
每个人出生时心中都有一颗种子，它为追求真理、真相、公正而存在，对于许多人来，至死都未能体会它的存在，因贫穷，压力而使种子不能发芽，
对此，能同情而不能责罚。但如果有条件，请让它吸收养份，成长成材，这是义不容辞的责任。
纵然千万骂声，依然支持…
点滴细水，涓积成河，所做的所坚持的正是生活原则、追求之所在！
to taki009 ：央视10套有很多伪科学、反科学的观点，所以不要把它的观点作为科学界的主流观点。
确实没有史料记载伽利略本人亲手在比萨斜塔做过落体实验，只因他的学生的追忆材料提过，故后人流传下来。我教物理学史20多年，一直告诉学生这个事实。
这篇文章写得非常好，史料充分，合乎逻辑，评价恰当。
http://news.qq.com/a/20090617/000800.htm
方先生，需不需要分析一下？
这个就不用方先生评论了！
很多庸医对病人不加细致的观察、诊断，乱下结论，让“神医”捞住了机会！
这位“神医”的忽悠水平简直比轮子功还牛！
打到中医，打到陈竺！
取消中国的所谓武功，都是玄乎的东西
看了前半部分,好文采,好逻辑.
士多德这个人物十分厉害,超级哲学家,但对待科学实验不太严谨,这方面失败啊.
要求几千年前的人实验严谨，太强人所难了吧！那时候全世界的人都不知道实验为何物，何来严谨一说？
晕,我知道”严谨”这个词没用好,但不知道该怎么说了,说他”不重视”嘛,也没有证据啊…
中央十台简直就是迷信频道，改叫迷信频道算了，这样看的人肯定要比现在多很多啊
伽利略的证明在真空情况下没有问题。两个物体，既可以看成两个部分，也可以看成一个整体。这相当于“公理“，无需证明。
伽利略的证明是反证法， 证明“重量越大，下降速度越快“是谬论。与真空非真空无关。两个物体，既可以看成两个部分，也可以看成一个整体, 无需证明。
根据万有引力定律，两物相吸的力取决于两物质量大小，因相吸而靠拢的加速度也取决于两者质量（具体的公式我懒得演绎了）。综合考虑下来，在重物下落试验中，地球质量恒定，加速度“g”取决于重物质量，质量大者，”g”也稍大，换句话说会稍快些落地。
因此，不懂牛顿定律的伽利略，其思想实验必然是错误的。
当然，说的是真空状态下。
由于这种差别微乎其微，所以实验过程中几乎不可能被察觉到，但从理论上，伽利略肯定是错误的。
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谁告诉你“加速度“g”取决于重物质量，质量大者，”g”也稍大“？
F=k*m1*m2/r^2
g=F/m1=k*m2/r^2
质量m1的加速度，在实际上并不取决于m1的取值。因此可推论出对于任何物体，无论它们的质量为多少，它们都将按照同样的比率向地面坠落（忽略空气阻力）。
让伽利略懂牛顿定律，难度不是一般的大……
一位高中数学老师教人证明勾股定理，居然用 sinx平方 + cosx平方 = 1 来证明，呵呵，
科学的普及，难度也不是一般的大
伽利略之所以成为物理学的开创者，主要功绩也许并不是钟摆和《对话》，自由落体，应该是，他是把实验引入科学研究，并且作为验证标准的开创者