伽利略和自由落體
亞里士多德的學(xué)說(shuō)在十六世紀(jì)仍然很受歡迎。 大家都將其奉為經(jīng)典，沒(méi)有人提出質(zhì)疑。 亞里士多德的“自由落體”理論是，物體從高處自由落體的速度與其重量成正比。 換句話說(shuō)，十磅重的物體下落的速度比一磅重的物體下落速度快十倍。 這個(gè)理論在表面上看起來(lái)很有道理，大家都相信這個(gè)理論的真實(shí)性。 教授們認(rèn)真地把這個(gè)理論傳授給學(xué)生，學(xué)生們也恭敬地接受。 只有伽利略持懷疑態(tài)度。
伽利略曾經(jīng)目睹過(guò)大小不同的冰雹同時(shí)落到地上。 按照常理，它們似乎是從同一高度一起落下的，但按照亞里士多德的理論，較大的冰雹應(yīng)該先落到地面上，然后才是較小的冰雹。 這不是伽利略觀察到的。
他做了很多實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)亞里士多德的理論是錯(cuò)誤的，他決心指出錯(cuò)誤。 傳說(shuō)有一天，他邀請(qǐng)有關(guān)教授來(lái)到比塞塔塔，拿出了一個(gè)一百磅的砝碼和一個(gè)一磅的砝碼。
伽利略問(wèn)所有教授：
“如果這兩具沉重的尸體同時(shí)從塔頂自由落下，會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？”
教授們聊了很多。 沒(méi)有人做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)，也沒(méi)有人敢預(yù)測(cè)結(jié)果。
過(guò)去，他們嚴(yán)格遵循亞里士多德的教誨，從未有過(guò)任何懷疑。 現(xiàn)在，一個(gè)二十五歲的年輕人，竟然索要證據(jù)。 結(jié)果呢？ 如果兩個(gè)重物以截然不同的速度落到地上物理學(xué)家及故事，教授們就可以松一口氣，證明亞里士多德的理論是正確的，伽利略就會(huì)被指責(zé)為“騙子”和“劇透”。 如果兩個(gè)重物同時(shí)落地怎么辦？ 怎么解釋呢？ 我們是應(yīng)該放棄實(shí)踐多年的亞里士多德理論，接受伽利略實(shí)驗(yàn)所證明的事實(shí)，還是對(duì)伽利略的實(shí)驗(yàn)視而不見(jiàn)？
比薩斜塔的傾斜使得下落的身體沒(méi)有受到阻礙，伽利略在塔頂大聲喊道：
“你看清楚了嗎？我們要下來(lái)了！”
兩具沉重的尸體轟然倒下。 小重物始終與大重物平行，同時(shí)落地。 這兩個(gè)重物的撞擊并不意味著亞里士多德的學(xué)說(shuō)已經(jīng)崩潰。 因?yàn)楫?dāng)這群教授不愿意相信一個(gè)真實(shí)的東西時(shí)，他們連看都不看、摸不著，無(wú)論如何也不愿意承認(rèn)亞里士多德的理論是錯(cuò)誤的。 更可笑的是，他們懷疑伽利略在沉重的身體內(nèi)部隱藏了“魔法”，以證明速度是相同的。
牛頓和蘋(píng)果??的故事
版本1：小時(shí)候，牛頓發(fā)現(xiàn)一個(gè)蘋(píng)果掉到地上。 1642年12月25日，牛頓出生于英國(guó)林肯郡伍爾索普村的一個(gè)農(nóng)民家庭。 12歲在格蘭瑟姆公立學(xué)校讀書(shū)時(shí)，他對(duì)實(shí)驗(yàn)和機(jī)械發(fā)明表現(xiàn)出了濃厚的興趣，并親手制作了水鐘、風(fēng)車和日晷。 一次偶然的機(jī)會(huì)，蘋(píng)果掉到了地上，引起了他的注意。 一個(gè)炎熱的中午，小牛頓正在他母親的農(nóng)場(chǎng)里休息。 就在這時(shí)，一個(gè)熟透的蘋(píng)果掉了下來(lái)。 蘋(píng)果不偏不倚地砸在牛頓的頭上。 牛頓想：為什么蘋(píng)果不跑起來(lái)而是掉下來(lái)呢？ 他問(wèn)母親，母親卻無(wú)法解釋。 所有的科學(xué)家都保有一顆童心，牛頓也不例外。 當(dāng)他長(zhǎng)大成為一名物理學(xué)家時(shí)，他想起了男孩“蘋(píng)果掉到地上”的故事。 可能是地球上有某種力量吸引了蘋(píng)果掉落。 由此，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力。
版本2：年輕時(shí)的牛頓發(fā)現(xiàn)一個(gè)蘋(píng)果掉到了地上。 中世紀(jì)1347年至1345年間，“黑死病”在歐洲爆發(fā)，導(dǎo)致歐洲近四分之一的人口死亡。 300年后，黑死病卷土重來(lái)，歐洲緊急疏散城市人口。 就讀于劍橋大學(xué)三一學(xué)院的牛頓回到了他出生的林肯郡小村莊。 為了排解心中的郁悶，他經(jīng)常去父親的莊園讀書(shū)、散步。 有一天，一個(gè)蘋(píng)果從他常去的蘋(píng)果樹(shù)上掉下來(lái)，這引起他的思考，蘋(píng)果為什么會(huì)掉到地上呢？ 他為什么不飛上天呢？ 一定有某種力量在拉動(dòng)它。 受到掉落的蘋(píng)果的啟發(fā)，他發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力。 這是大約 1666 年。
第三版，晚年的牛頓發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果掉到了地上。 目前流傳最廣的故事是著名的格林和伏爾泰講述的蘋(píng)果掉落的故事，在讀者中產(chǎn)生了很大的影響，廣為流傳。 格林在牛頓去世那年的《哲學(xué)原理》一書(shū)中談到了蘋(píng)果掉落的故事。 他說(shuō)：“有一天，牛頓正在花園里思考一個(gè)問(wèn)題，突然一個(gè)蘋(píng)果從樹(shù)上掉下來(lái)，這讓牛頓想到了‘萬(wàn)有引力定律’。但是格林聽(tīng)到了牛頓的蘋(píng)果從狐貍身上掉下來(lái)的故事。法國(guó)人伏爾泰也是從牛頓的侄女凱瑟琳·巴沃那里聽(tīng)來(lái)的，在伏爾泰寫(xiě)的《哲學(xué)通訊錄》中，蘋(píng)果掉落的故事是這樣寫(xiě)的：“牛頓回到了劍橋大學(xué)附近的故居。 有一天，他在花園里散步，看到一個(gè)蘋(píng)果從蘋(píng)果樹(shù)上掉下來(lái)。 ，這讓牛頓思考了很多科學(xué)家都研究過(guò)但尚未取得突破的引力起源問(wèn)題。 “此時(shí)，牛頓已經(jīng)老了。
挪威跳傘運(yùn)動(dòng)員從高峰自由落體幸存
一名挪威跳傘愛(ài)好者4日表示物理學(xué)家及故事，他在海拔1600米的山上練習(xí)跳傘時(shí)，落地前未能及時(shí)打開(kāi)降落傘。 幸好被樹(shù)枝擋住，才幸免于難，只斷了一條腿。 英國(guó)獨(dú)立電視臺(tái)播出了頭盔攝像機(jī)拍攝的視頻。
自由落體
該男子名叫漢斯·蘭格，44歲，是一位經(jīng)驗(yàn)豐富的極限跳傘愛(ài)好者。
蘭格4日在挪威首都奧斯陸通過(guò)電話對(duì)美聯(lián)社記者表示，事故于今年8月23日發(fā)生在挪威博約克峰，海拔約1600米。
蘭格在特制的黃色跳傘服上安裝了一臺(tái)攝像機(jī)來(lái)拍攝這次跳傘。 英國(guó)獨(dú)立電視臺(tái)播出的視頻中，蘭格沿著山脊從峰頂跳水，幾乎是自由落體，沐浴在燦爛的陽(yáng)光下。 大約30秒后，當(dāng)他看到山下的湖泊時(shí)，他嘗試打開(kāi)降落傘。
回憶起當(dāng)時(shí)的場(chǎng)景，蘭格說(shuō)，他以接近每小時(shí)180公里的速度飛下山坡。 但他距離一堆巖石太近，沒(méi)有足夠的時(shí)間打開(kāi)降落傘。
當(dāng)他打開(kāi)降落傘試圖飛離巖石時(shí)，身體重重地撞在了巖石上。 在試圖解開(kāi)降落傘繩逃跑時(shí)，蘭格多次與巖石相撞，痛苦地尖叫起來(lái)。
樹(shù)枝拯救生命
與巖石相撞后大約半分鐘，蘭格被山坡上的樹(shù)枝夾住，救了自己的命。
災(zāi)難發(fā)生后，蘭格還不忘對(duì)著鏡頭說(shuō)道：“千鈞一發(fā)。但我還活著。”
他距離預(yù)定著陸點(diǎn)大約 100 米。
大約45分鐘后，挪威航空救援機(jī)構(gòu)的一架直升機(jī)抵達(dá)并營(yíng)救了他。 蘭格腿部骨折，多處擦傷和瘀傷。
永不放棄追求
這次不幸并沒(méi)有澆滅蘭格對(duì)極限跳傘運(yùn)動(dòng)的熱情。
“我從來(lái)沒(méi)有把它視為最后一跳，”他說(shuō)。 “在空中伸展身體，飄下山坡，感受頸后的頭發(fā)，一切都在你的掌控之中。 這是一種美好的感覺(jué)，也是我一直努力追求的。 感覺(jué)就像我要繼續(xù)這樣跳下去。”
極限跳傘運(yùn)動(dòng)使用建筑物、橋梁、電纜、山頂?shù)裙潭ㄎ矬w作為起飛地點(diǎn)。 跳傘運(yùn)動(dòng)員直到接近著陸點(diǎn)才打開(kāi)降落傘，體驗(yàn)自由落體的快感。
談及未來(lái)的計(jì)劃，蘭格表示：“我發(fā)現(xiàn)我還能跳舞，我會(huì)制定更好的計(jì)劃。”
英國(guó)《每日電訊報(bào)》稱，自1981年以來(lái)，已有123人因極限跳傘而死亡。
慣性的故事——薩爾維亞蒂的船
經(jīng)典物理學(xué)始于否定亞里士多德的空間和時(shí)間觀。 大家展開(kāi)了激烈的爭(zhēng)論。 支持哥白尼學(xué)說(shuō)的人認(rèn)為地球是運(yùn)動(dòng)的，而支持亞里士多德-托勒密體系的人則主張地球靜止的理論。 地安靜論者有充分的理由反對(duì)地震理論：如果地球在高速運(yùn)動(dòng)，為什么地面上的人根本感覺(jué)不到呢？ 這確實(shí)是一個(gè)無(wú)法回避的問(wèn)題。
1632年，伽利略出版了他的名著《關(guān)于托勒密和哥白尼兩個(gè)世界體系的對(duì)話》。 書(shū)中的地震“薩爾維蒂”對(duì)上述問(wèn)題給出了徹底的回答。他說(shuō)：“把你和一些朋友放在一艘大船甲板下面的主艙里，讓你帶幾只蒼蠅、蝴蝶和其他小船。”在船艙里放一個(gè)大水碗，里面有幾條魚(yú)，然后掛一個(gè)水瓶，讓水一滴一滴地滴到下面的廣口罐里，當(dāng)船靜止時(shí)，你要注意。然后觀察船艙里的蟲(chóng)子往四面八方飛，魚(yú)兒往四面八方飛，就游來(lái)游去，水滴到下面的水箱里，你放什么東西。
當(dāng)向你的朋友扔?xùn)|西時(shí)，只要距離相等，你不必在一個(gè)方向上比另一個(gè)方向使用更多的力。 你用雙腳跳躍，向兩個(gè)方向跳躍相同的距離。 當(dāng)你仔細(xì)觀察這些事情之后，然后讓船以任何速度前進(jìn)，只要運(yùn)動(dòng)恒定，不左搖右擺，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)。 以上現(xiàn)象都沒(méi)有絲毫改變。 您也無(wú)法從這些現(xiàn)象中判斷出船是在移動(dòng)還是靜止。 即使船移動(dòng)得很快，當(dāng)你跳躍時(shí)，你會(huì)在船底跳躍和以前一樣的距離，而且你到船尾的距離不會(huì)比到船頭的距離更遠(yuǎn)。 盡管當(dāng)你跳到空中時(shí)，你腳下的船底會(huì)向與你跳躍相反的方向移動(dòng)。 當(dāng)你向同伴扔?xùn)|西時(shí)，無(wú)論他在船頭還是船尾，只要你站在對(duì)面，就不需要用更大的力氣。 水滴會(huì)像以前一樣落入下面的罐子里，而不會(huì)一滴落到后面。 雖然空中有水滴，但船已經(jīng)行駛了很多英里。 魚(yú)在水中游到水碗前部所用的力并不比游到水碗后部所用的力大。 它們就像悠閑地游動(dòng)到放置在水碗邊緣的任何地方的誘餌一樣。 最后，蝴蝶和蒼蠅繼續(xù)悠閑地飛來(lái)飛去。 它們也不會(huì)集中在船尾，這并不是因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)在空中停留很長(zhǎng)時(shí)間，與船的運(yùn)動(dòng)分離，并且在試圖追上船的運(yùn)動(dòng)時(shí)顯得疲倦。 ”
薩爾維亞蒂的船說(shuō)明了一個(gè)非常重要的道理：從船上發(fā)生的任何現(xiàn)象，你都無(wú)法判斷這艘船是在移動(dòng)還是靜止。 這個(gè)斷言現(xiàn)在被稱為伽利略相對(duì)論原理。
用現(xiàn)代術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，薩爾維亞蒂的船是一個(gè)所謂的慣性參考系統(tǒng)。 也就是說(shuō)，以不同勻速運(yùn)動(dòng)而不左右擺動(dòng)的船舶都是慣性參考系。 在一個(gè)慣性參考系中可以看到的各種現(xiàn)象也必須在另一慣性參考系中看到而沒(méi)有任何差異。 也就是說(shuō)，所有慣性參考系都是平等且等價(jià)的。 我們無(wú)法確定哪個(gè)慣性參考系處于絕對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，哪個(gè)慣性參考系處于絕對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
伽利略的相對(duì)論不僅從根本上否定了地統(tǒng)計(jì)學(xué)家對(duì)地動(dòng)理論的批評(píng)，而且否定了絕對(duì)空間的概念（至少在慣性運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi)）。 因此，在從經(jīng)典力學(xué)向相對(duì)論過(guò)渡的過(guò)程中，經(jīng)典力學(xué)的許多概念都要改變。 然而，伽利略的相對(duì)論原理不但不需要任何修改，而且還成為狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理之一。