伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）1564年2月15日出生于意大利西海岸比萨城，毕业于比萨大学，是意大利的数学家、物理学家、天文学家，也是科学革命的先驱，近代实验科学的奠基人之一，“观测天文学之父”、“近代物理学之父”。1642年，伽利略在遭受发烧和心脏病后逝世，享年77岁。

伽利略的比萨斜塔实验通过语文课文《两个铁球同时着地》被很多人得知。根据课文《两个铁球同时着地》，25岁的伽利略对先哲亚里士多德“两个铁球，一个10磅重，一个1磅重，同时从高处落下来，10磅重的一定先着地，速度是1磅重的10倍。”这句话产生了疑问，并反复通过试验证明亚里士多德的这句话的确错了。于是，在伽利略向学生们宣布了试验的结果，同时也宣布要在比萨斜塔上做一次公开的试验，结果大家看见两个铁球同时着地。通过这篇课文，人们不仅知道了伽利略在意大利的比萨斜塔上抛下质量不同的两个小球后两个小球同时着地了，还知道了里面蕴含的科学道理：物体的下落速度与物体的质量没有关系。但是，历史上的伽利略是否做过“比萨斜塔”实验？如果伽利略真的在比萨斜塔上做过实验，实验结果可能是两个铁球同时着地吗？

关于伽利略是否做过“比萨斜塔”实验，日本著名科学史家广重彻、我国科学史专家吴国胜等都认为伽利略并没有做过“比萨斜塔”实验。虽然，伽利略晚年的学生维维安尼（Viviani，1622-1703）在1654年写的《伽利略的历史故事》中介绍伽利略在晚年向他说过自己曾在比萨斜塔上公开做过实验。但是，很多学者认为是维维安尼在伽利略死后，不希望自己的老师在物理学和天文学快速发展的同时被人们遗忘才写出了这个故事。

如果伽利略做过“比萨斜塔”实验的话，那么他在实验之前，必定经过严谨的逻辑推理以及数学演算。关于“比萨斜塔”实验，亚里士多德的观点可以简单地概括为：重物愈重，下落愈快。伽利略找到了这句话中的逻辑漏洞，即把一重一轻两个物体捆在一起，在同一时间、同一高度放下，会推理出两个截然不同的结果：如果把两个捆在一起的物体分开研究，重物会带动轻的物体下落更快，同时轻的物体又会使重物下落得更慢，导致重物和轻物的连接体下落的时间比单独释放重物慢、比单独释放轻物快。如果把两个物体合在一起研究，我们不难发现，捆在一起的两个物体的质量是两个物体的质量加在一起，肯定比单独的重物和单独的轻物要重，那么捆在一起的重物的下落时间比重物和轻物都要快。这两个矛盾的结果也就使得了伽利略仅从思想上的实验就能证明亚里士多德的说法是错误的。

所以，伽利略没有做过“比萨斜塔”实验。毕竟，一个年纪轻轻的教授敢在比萨斜塔上公开挑战亚里士多德那样伟大的先贤，如果真的发生过，一定会在当时的社会上引起轰动，但我们在维维安尼的记录之前，并没有关于伽利略做过“比萨斜塔”实验的记录。甚至在伽利略本人的著作中也未曾提及这个重要的实验，相反的是，他在青年时代确实多次从高塔上向下扔东西，但结果却证明铅块总比木块下落得快。

为什么伽利略的思想实验会与在高塔扔东西的实验结果相反呢？原因就是我们的四周充满了流动的空气，所以，在物体下落的过程中，四周的空气会对物体产生一个阻力，同时随着小物体运动速度的增大，这个阻力也会增大，就好像是我们跑步的时候感受到的阻力比走路的时候感受到的阻力更大。但是在伽利略的思想实验中，是忽略了空气阻力，只考虑物体仅受重力的情况。当小球所受的阻力增大到与小球自身所受的重力相等的时候，小球就会以匀速下落。这个小球下落的最大速度被称为收尾速度或终极速度，这个收尾速度与小球的半径大小和球体的密度大小有关。下落的距离越大，下落所需要的时间就越长，物体就越有可能接近收尾速度。如果伽利略当年真的做过“比萨斜塔”实验的话，比萨斜塔高54.5米，如果下落的物体仅受到重力的影响，下落的时间大约是11.1秒，如果考虑到空气的阻力，物体下落的时间会大于11.1秒。那么，当他用大小相同但质量不同的球（比如大小相同、实心的木球和铁球）做实验，那么铁球的密度大于木球的密度，所以，铁球在空气中能到达的最大速度大于木球，在相同的下落高度下，铁球会先着地；当他用大小不同、密度相同的两个铁球做实验，那么大球的半径要大于小球，所以，大球在空气中能到达的最大速度大于小球，在相同的下落高度下，大球会先着地。所以，在不忽略空气阻力的情况下，的确是重的物体下落更快。

这也可以说明伽利略为什么没有做“比萨斜塔”实验，因为我们现实生活中，空气无处不在，我们没有办法做到完全忽略空气阻力对于实验所带来的影响。而伽利略得出的结论是在完全忽略空气阻力，只考虑重力影响的理想情况。

所以，伽利略没有做过“比萨斜塔”实验，即使他站在比萨斜塔上同一时间、同一高度的情况下释放两个质量不同的小球，在空气阻力的作用下，两个小球也不可能同时着地！

科学是“不唯书、不唯上、只唯实”的辩证思想：不唯书本上的结论，不唯权威的论据，只唯探究的实事求是！

（本文系典赞·2021宁夏科普作品创作与传播大赛文章类入围作品，作者系北京市西城区黄城根小学王欣琪（黄小中部科学组）。）