伽利略的比萨斜塔实验，科学常识之谬
伽利略的比萨斜塔实验，科学常识之谬亚里士多德说，一个一百磅的球从一百腕尺的高度落到地面时，从同一高度落下的一磅的球才下落一腕尺。我说它们将在同一时刻到达地面。通过做这个实验你发现大球超过小球两英寸。现在，你想要把亚里士多德的九十九腕尺的误差用两英寸掩盖起来，只强调我的微不足道的误差，而闭口不谈亚里士多德的重大错误。英国学者S. 德雷克在《伽利略》一书中写道，比萨斜塔实验的故事是伽利略去世后，他的一个门徒讲述的。这个门徒讲伽利略不仅当着学生，而且当着信奉亚里士多德的哲学教授做的这个实验。而问题是，那个人是在“故事”发生很久之后才出生。按照科学史家柯瓦雷的说法，“伽利略声称的实验是纯粹的理想实验”或思想实验。伽利略实际上并没有做过这个实验。相反，是伽利略的一个论敌，一位比萨的物理学教授于1612年与伽利略论战时做的这个实验，而实验的结果支持的是亚里士多德。“他观察到：具有相同材料而重量不同的物体并非同一时刻到达地面。”伽利略在
科学常识，是科学知识、科学精神及科学文化在社会大众之中传播、流衍所致的观念形态。科学常识的传播力度与广度本身就是一个社会“科学”文化进步与否的表征。但同时还需看到，科学常识本身是科学知识、科学文化不断“传播”的结果。其中既有科学文化传播者最初的理论意图，也有文化传播过程中的社会建构，更有传播过程中所致的“扭曲”。不容否认的是，流传于今的“科学常识”中确有对科学原初本真的背离与偏差。此种背离与偏差，不仅有悖于科学史的真实，更有害于“科学”本身。以下，即以伽利略的“比萨斜塔实验”为例，来分析并阐明“科学常识”传播过程中的谬误与偏差。
众所周知，伽利略是近代著名的科学家，被誉为“近代科学之父”。在中国民众的常识观念中，流传得最广的就是他在比萨斜塔上所做的落体实验。这又与国内基础教育读本的体制化教育、传播分不开。一直以来，人们对伽利略的比萨斜塔实验津津乐道。然而伽利略是否真的做过这个实验呢？如果没有，事情的原委又是怎样的？对于这个问题的追踪与考察，有助于还原科学的事实之真。
伽利略“比萨斜塔实验”的常识溯源
若干年来，国内基础教育读本中都载有伽利略的比萨斜塔实验。文中叙述伽利略当着众人的面，将一大一小两个铁球同时从比萨斜塔上扔下。结果两个铁球同时落地。该实验成功地反驳了亚里士多德两千多年来的教条，从而赢得人们的阵阵欢呼。此一传说，对伽利略的科学形象增辉不少，亦凸显了求真的科学精神。然而问题是，基础教育读本中的这个故事从何而来？是否为真呢？
我们相信此一传说定然不是凭空而生，因此有必要进行一番追寻。国内出现较早的伽利略传记是李珩先生编写的《实验科学创始人伽利略》，书中生动地记有伽利略在比萨斜塔进行球体实验的场面。书中的记叙与基础教育读本一致。 这个传说构成了人们理解伽利略的一种故事原型。然而，这一“常识”是否为真呢？科学史上的真实状况是怎样的呢？
“比萨斜塔实验”真伪考证
科学常识的一种方式，是以故事或传说的方式展开的。然而，故事和传说往往存在着失真。为了纠正曲委与虚妄，有必要进行科学史的考察。关于伽利略“比萨斜塔实验”的实情及原委，许多伽利略传记及《科学史》著作都有专门的论述与考证。
英国学者S. 德雷克在《伽利略》一书中写道，比萨斜塔实验的故事是伽利略去世后，他的一个门徒讲述的。这个门徒讲伽利略不仅当着学生，而且当着信奉亚里士多德的哲学教授做的这个实验。而问题是，那个人是在“故事”发生很久之后才出生。按照科学史家柯瓦雷的说法，“伽利略声称的实验是纯粹的理想实验”或思想实验。伽利略实际上并没有做过这个实验。相反，是伽利略的一个论敌，一位比萨的物理学教授于1612年与伽利略论战时做的这个实验，而实验的结果支持的是亚里士多德。“他观察到：具有相同材料而重量不同的物体并非同一时刻到达地面。”伽利略在后来的一部著作《关于两门新科学的对话》中对这位教授的实验做了这样的解释：
亚里士多德说，一个一百磅的球从一百腕尺的高度落到地面时，从同一高度落下的一磅的球才下落一腕尺。我说它们将在同一时刻到达地面。通过做这个实验你发现大球超过小球两英寸。现在，你想要把亚里士多德的九十九腕尺的误差用两英寸掩盖起来，只强调我的微不足道的误差，而闭口不谈亚里士多德的重大错误。
美国学者威廉·H.克劳普尔在著作《伟大的物理学家——从伽利略到霍金：物理学泰斗们的生平和时代》中则这样写道：“伽利略是这个传说中的英雄”，但是“他实际上并没有在比萨斜塔上做过实验”。1591年的那个夏天，“在比萨没有上演斜塔的故事”。
《伽利略传》的作者鲍·格·库兹涅佐夫也注意到了这个问题。库兹涅佐夫否认了这个传说最初可能来自维维亚尼的《伽利略传》。库兹涅佐夫通过考察指出，“实际上，传说并非来自维维亚尼的报道，维维亚尼讲的是比重相同的不同物体降落问题”。1589—1592年，伽利略在比萨时，曾设想过物体降落速度决定于比重。然而，伽利略做的仅仅是思想实验，而非真正的实验。
英国科学史家斯蒂芬·F.梅森在《自然科学史》中对这个传说的考察更为细致。梅森指出，是意大利以外的一位著名的力学家西蒙·斯台文做的一项实验，该实验“否定了亚里士多德的重物比轻物体坠落得快的见解，这一项实验曾经被人错误地说成是伽利略做的”。斯台文曾这样写道：
反对亚里士多德的实验是这样的：让我们拿两只铅球，其中一只比另一只重十倍，把它们从三十呎的高度同时丢下来，落在一块木板或者深刻可以发出清晰响声的东西上面，那末，我们会看出轻铅球并不需要比重铅球十倍的时间，而是同时落到木板上，因此它们发出的声音听上去就像是一个声音一样。
通过上述传记及科学史著作的考察，我们可以得出这样的认识，即虽然伽利略提出比重相同的物体同时落地的思想；但就现实而言，伽利略并没有做过这个实验。比萨斜塔的实验传说并不符合史实。
“在比萨没有上演斜塔的故事”
通过以上梳理，我们知道伽利略并没有做过比萨斜塔实验。伽利略做的仅仅是一种思想实验。然而这丝毫不曾有损于伽利略作为近代科学之父的光辉与伟大。这里需要我们深刻反思的是：科学常识缘何会有如此多的“谬误”？
实际上，现实生活中“科学常识”的谬误还有很多。任定成先生在给《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》写弁言时曾指出：“遗憾的是，我们的基础教育课本和不少科普读物中讲的许多科学史故事都是误讹相传的东西。比如，把血液循环的发现归于哈维，指责道尔顿提出二元化合物的元素原子数最简比是当时的错误，讲伽利略在比萨斜塔上做出落体实验，宣称牛顿提出了牛顿定律的诸数学表达式，等等。”此外，还有耳熟能详的“爱迪生救妈妈”的故事……这些都构成了科学普及的常识之谬，构成了基础教育之误。所有这些都是需要我们认真反思的问题，需要科普书籍的编者及教育工作者深刻反思的问题。科学常识的传播容不得丝毫的马虎。偏离与谬误只能损害“科学”本身。而科学常识的纠偏工作，理应是科学史研究者义不容辞的使命。科学史的研究与传播，定有助于纠正科学的“常识”之谬。
（作者单位：山东理工大学法学院）
