鐵球落地與人造衛星上天

公元1589年的一個風和日麗的日子，25歲的伽利略聲稱將在比薩斜塔向他的辯論對手演示鐵球落地的實驗。實驗引起了社會和輿論的廣泛關注。年輕氣盛的伽利略居然始敢于質疑鼎鼎大名的哲學家亞理士多德的觀點，聲稱大小重量不同的物體會同時落地——難道一塊石頭比一根羽毛更快地落到地面的“真理”還需要質疑嗎？

實驗的當天可謂萬人空巷，成千上萬的人翹首以盼，期待著事實真相揭露時刻的到來，對于今天的我們來說，實驗的結果自然沒有什么懸念，然而，在當時的時代背景下，一個簡簡單單的鐵球實驗，卻承載著改寫幾千年來一直占據著人們主導思想的錯誤觀點的偉大使命——質量較重的物體比質量較輕的物體先落到地面僅僅是一種假象。今天我們知道，一根羽毛之所以比一塊石頭更晚落地是因為它受到了更大的阻力作用的結果。

其實，伽利略實驗成功的意義不單單在于改變了千百來一直占據著統治地位的傳統觀點，其可貴之處還在于，年輕的科學家勇于改變思維定勢，具有勇敢的質疑精神及其縝密周全的思維思思辨能力。這種思想和邏輯能力，才是啟迪人們心智的寶貴財富，其美妙的思維美感才是啟迪教育開啟人們智慧之門的鑰匙。伽利略之所以能夠初生牛犢不怕虎，首先在于他擁有了這種可貴的品質及智慧縝密的邏輯思維能力。伽利略首先發現了亞里士多德的觀點在邏輯上的矛盾：當一塊大石頭和一塊小石頭從某個高度同時下降時，如果我們把兩塊石頭捆綁在一起，那么這塊重量等于兩塊石頭之和的“新石頭”下降的速度是快于或者慢于原來的兩塊石頭呢？按照“亞氏”的論斷，我們將得出截然相反的兩個結論。一方面，“新石頭”下降的速度應該小于第一塊大石頭下降的速度，因為綁上了一塊小石頭會使第一塊大石頭下降的速度變緩；另一方面，新石頭下降的速度又應該大于第一塊大石頭下降的速度，因為捆綁在一起的“新石頭”的重量要大于原來第一塊大的石頭。這兩個相互矛盾的結論顯然是不能夠同時成立的，由此可見亞里士多德的論斷是不合邏輯的。

還有一個大家耳熟能詳的事例是牛頓發現萬有引力的故事。地球對周圍的物體有引力的作用，因而拋出的物體終歸要落回地面。但是，當拋出的物體速度越大時，它們就會飛得越遠。牛頓在思考萬有引力定律時，就曾作過這樣的設想：當人們從高山上用不同的水平速度拋出物體，如果速度一次比一次大時，那么物體落地就會一次比一次離山腳遠，同時如果不考慮空氣阻力的話，在理論的環境中，當拋出物體的速度足夠大時，物體就永遠不會落到地面上來了。它將圍繞著地球旋轉，成為一顆繞地運行的人造地球衛星。牛頓并且在他的著作中繪制了一幅人造衛星的原理圖。在后來人們的航天實踐中，人們把人造衛星在地面附近環繞地球作勻速圓周運動所必需具有的速度，叫做第一宇宙速度，也叫環繞速度即V=7.9km/S。

事實上，在我們學習和了解這兩個故事的時候，常識性的記憶物體降落的速度相同以及第一宇宙速度為7.9km/S固然重要，但同時，真正有高度的教育的內涵還在于引導人們去認識那種邏輯思辨的美妙。我們的教育還應注重引導學生體驗以“子”之“矛”攻“子”之 “盾”的邏輯思維的快樂，體驗牛頓先生思維天馬行空，自由馳騁于想象世界的快樂，并舉一反三，努力誘導和培養受教育者縝密的邏輯思維能力及大膽的想象能力。

從鐵球落地到人造衛星上天，兩個科學發現的故事，實際上極具人文色彩，更帶給了我們深刻的思想啟迪。我們對以上兩個科學發現的認識和理解角度的不同，將代表著不同的教育理念訴求和認識水準。如果我們的教育者和導師們不再滿足于要求學生們死記硬背：羽毛與石頭將同時落地的“真理”，及所謂的第一宇宙速度為“V=7.9km/S”，同時轉而能夠啟發和誘導學生去探究科學發現背后可貴的思維方式，感悟一種美妙而靈動的思維品質，并激發學生自主探究和獨立思維興趣，大膽的展開想象的翅膀，感受邏輯思維的美感，感受探究與發現的快樂，那么，我們的教育和我們的民族將大有希望。