『伽利略』伽利略著名的“铁球实验”向世人证明了什么,有什么科学意义?( 二 )



『伽利略』伽利略著名的“铁球实验”向世人证明了什么,有什么科学意义?
本文插图

再来看两个气球的情况 。 它们所受的重力是一样的 , 但是充气的那个受到的表面曳力要大得多 , 这个力很快就大到和重力抗衡的地步 。 所以 , 当没充气的气球轻装前进、绝尘而去的时候 , 充气的那个只好在后面闲庭信步 , 欣赏沿途的风景 。

『伽利略』伽利略著名的“铁球实验”向世人证明了什么,有什么科学意义?
本文插图

又如两个泡沫球的情况 , 相对于铁球来说 , 它们密度小很多 , 所以同样的重量 , 体积要大得多 , 受到的表面曳力也就大得多 。 在下落的时候 , 表面曳力很快就可以和重力一较长短 , 甚至完全抗衡 , 达到斯托克斯沉降速度 。 把一个球的直径减小到一半 , 重力为原来的1/8 , 而表面曳力是原来的1/4 。 变小的球受到表面曳力的影响要大得多 , 所以小球会后落地 。
科学的意义

『伽利略』伽利略著名的“铁球实验”向世人证明了什么,有什么科学意义?
本文插图

这样回到开始的问题 , “伽利略错了没有”似乎就没有多大意义了 。 我们说科学的结论都是相对的 , 今天认为是对的 , 明天就可能是错的 。 而实际上 , 科学“真理”的相对性说的是它的适用范围和条件 。 科学结论只是对于自然的一种近似 , 每一个结论都有它的适用条件 。 伽利略的结论对于他做的铁球实验是正确的 , 因为他所考虑的影响因素在那里都占据主要影响 , 而别的因素都可以忽略掉 。 在其他的情况下 , 当别的因素变得不可忽略时 , 结论也就不适用了 。 科学的发展 , 就是人们逐渐减少近似 , 更加趋近真实的过程 。
伽利略的近似 , 今天的一个初中学生就可以从数学上理解:而表面曳力的数学推导 , 就至少需要大学本科的知识背景:如果把这个问题考虑得更为复杂 , 比如下落的物体内部还有其他不可忽略的成分 , 或者一个下降的物体可以旋转、空气中存在的流动、甚至下降物体还可以有动力系统等等 , 那么问题就会变得异乎寻常的复杂 。 伽利略是科学史上的巨人 , 但是他大概也不会做这么复杂的分析 。 所以 , 科学——总是在踩着前人的肩膀前进 。


推荐阅读