伽利略果真從比薩斜塔上扔過鐵球？

有一個家喻戶曉的傳奇：16世紀80年代晚期的某一天，伽利略爬上了比薩斜塔，隨身攜帶著一枚子彈丸和一發炮彈丸，他發起了一場戰爭，不是向哪支軍隊，而是挑戰兩千年的科學迷信。

那時，物理學大多還遵循著亞里士多德的教條。古希臘人相信，物體下落的速度與其重量相關。亞里士多德就宣稱，一百磅重的土塊與一磅重的土塊同時落下，大的每下落一百米，小的下降一米。此說如今很是荒誕不經，但彼時卻被奉為圭臬。

那一天，伽利略并不是要證明任何尺寸、重量或密度的任何東西都以同樣的速度下落，他并不相信那些。他所相信的是：同時扔下子彈和炮彈，它們會幾乎同時落地。塔下面聚集著學生、教師和一些科學家，全都屏息以待。據說隨后發生了這樣的故事：伽利略將兩球拋下塔墻，雙球劃破長空，同時砸向草地。伽利略的主張大獲全勝，亞里士多德統治近兩千年的理論被徹底推翻了。

此事要是發生在網絡時代，一定會被全程直播，事件的進程將毫無爭議。但在四百多年前，照相術還沒發明，現場也沒有畫家進行速寫，甚至當時也沒人留下相關的記錄。過了60年，也就是伽利略去世12年后，有關實驗的敘述才首次出現。講述人是溫琴佐·維維亞尼，乃伽利略的密友與傳記作者。

如今，人們甚至在熱議比薩斜塔前是否真的發生過那個實驗，考慮到爭論的激烈程度，我們不禁要問：何必如此計較呢？畢竟，結論擺在那里，至于伽利略怎樣得出的結論似乎并不重要。不過有跡象表明，至少有兩人有機會搶在伽利略之前捷足先登。一位是鮮為人知的6世紀的約翰·菲洛波努斯，他曾講過：如果兩個不同重量的物體一起下落，它們同時落地，而不像亞里士多德所言與重量相關。依據菲洛波努斯的說法，甚至一個物體比另一個重一倍，落地的時間差也小得可以忽略。

隨后，距伽利略登上比薩斜塔之前僅4年，荷蘭代爾夫特的一位名為西蒙·斯蒂文的數學家兼工程師描述了他扔兩個鐵球的情形：兩個鐵球，一個比另一個重十倍，從9米高處同時落向一塊木板，兩球同時砸到木板，幾乎只聽到一下撞擊聲。伽利略本人對比薩斜塔的實驗只字未提，不過他確實聲稱用子彈和炮彈做過測試，并預測如果所拋的是其他物體將會發生怎樣的情況。比如，他預言一個鉛球和一只木球從100米高處落下，落地時先后差距不會超過一根手指的長度。

無可否認，伽利略令科學掙脫了古希臘傳統而進入17世紀。不過頗為諷刺的是，盡管（傳說中的）比薩斜塔實驗聞名遐邇，但伽利略對下落物體的預測卻是錯誤的，他忽略了空氣阻力。在空氣中下落的物體會受到摩擦力的牽扯，當物體從足夠高的地方下落時，會不斷加速，直到空氣阻力增大到足以抵消重力，便達到了恒定的速度。物體受空氣阻力的程度取決于它的尺寸和密度。

從20世紀60年代到21世紀初，科學家們進行了多次嘗試，都希望重現伽利略的實驗。其中一個實驗使用了相同尺寸的鐵球和橡膠球，兩個密度不同的球從38米高處落下，當鐵球著地時，橡膠球距地面尚有7米。科學家還對伽利略的推測進行了計算，如果鉛球與木球的直徑同為10厘米，同時從100米高處落下，到達地面時，兩球的差距應為5米，遠非伽利略所預測的一根手指的差距。木球與鉛球的密度不同，那么密度相同的情況又會怎樣呢？伽利略預言過，如果兩個分別重1磅與100磅的鐵球，同時從60米以上的高度落下，撞地時兩球先后的差距不會超過5厘米。可是，這位大科學家又搞錯了，兩球實際的差距會在1.2米以上。

在沒有空氣摩擦力的條件下，所有的物體，無所謂形狀、密度和尺寸，都以同樣的速度下落并同時著地。真空條件下所做的許多實驗都證明了這點。人們可以在地球上創造真空環境，類似伽利略的實驗也確實在真空條件下被重復過，但真正激動人心的是在月球上進行測試。當阿波羅15號飛船到達月球后，宇航員大衛·斯科特用一片羽毛和一把錘子進行了試驗，他讓它們同時下墜，模糊的錄像顯示兩個物體分毫不差地同時跌入了月球的塵埃。在試驗前，宇航員就對結果信心十足，其實試驗明顯存在失敗的風險。事實上，在成功演示之前，斯科特曾嘗試過一次，但靜電使羽毛粘在了他的手上。這次意外還揭示了另一個重要的問題：即使在月球上，當兩個重量相差懸殊的物體同時下落時，你會不自覺地讓較輕的那個先脫手，尤其是在握住物體雙臂伸直的情況下。

上面的事實未必能說服所有的人，要知道，有四分之一的北美人竟然相信：如果某人跳下懸崖，他將一路下墜，并在半途中慢下來、停下來，就像動畫片里的歪心狼那般。相信越重落得越快的一定大有人在，那畢竟是憑直覺的判斷，盡管直覺往往引人們走入歧途。

比薩斜塔前的秘密很可能永無昭示之日了。我不禁追問，為何這般離奇的情節卻有如此盛名？在一個戲劇化的單一故事里，一個人徹底扭轉了人們對事物原理固守千年的看法。

這哪里是科學，這是表演才藝！