原创 伽利略关于自由落体运动的推理逻辑其实是错误的

伽利略是最伟大的科学家之一。他在《两种新科学的对话》关于自由落体运动的推理被奉为科学研究的经典（在高中物理教科书上也有这个故事）。但是我认为，伽利略在这里的推理过程是错误的，尽管他推理的结果是正确的。

伽利略在1636年的《两种新科学的对话》中写道：如果依照亚里士多德的理论（物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快），假设有两块石头，大的重量为8，小的为4，则大的下落速度为8，小的下落速度为4，当两块石头被绳子拴在一起的时候，下落快的会因为慢的而被拖慢。所以整个体系和下落速度在4-8之间。但是，两块绑在一起的石头的整体重量为12，下落速度也就应该大于8，这就陷入了一个自相矛盾的境界。伽利略由此推断物体下落的速度应该不是由其重量决定的。他在书中设想，自由落体运动的速度是匀速变化的。

   伽利略错在哪里呢？在他假设的这个例子中，伽利略假设大小不同的两个石头拴在一起，他一会儿看成两个石头是独立的个体，只是通过绳子相互影响；一会儿又假设这两个石头当成了一个物体。我认为，石头和石头之间拴在一起要把当成一个个体，就要考虑到有可能有其它的物理量或其他物理作用产生了变化，这个新的物体所受到的外界作用已经不能假单地认为是两者单独受外界作用的相加了。当然，伽利略是幸运的，尽管他的推理逻辑是不合理的，但他歪打正着，得出的结果是正确的。换一种说法，伽利略在这个推理中用的是诡辩的手法。如果你不信。我可以给你举一个例子。

有这个一个地方，那里的物体，如果从静止放开，物体的运动速度是这样的：物体质量越小，其速度就越快。

如果按照伽利略同样的逻辑的推理，我说的这种情况是不可能存在的。因为假设又是把两个质量不同的物体拴在一起，那么一样会得出相互矛盾的结果。所以按照伽利略的逻辑推理，我说的那种情况是不可能存在的。

但是我可以告诉你，我说的那种情况完全是有可能存在的。假设在失重的空间中，均匀地分布着均强电场，电场上有一些带电量相同的物体，但是这些物体的质量不同。那么，如果从静止放开这些物体，则质量越小，其速度就越快。在这个例子里，如果把把两个质量不同的物体拴在一起，并不会有伽利略逻辑中的那种矛盾。你可以自己算算。

伽利略的推理逻辑虽然是错误的，但是他又是幸运的，所以“歪打正着”地“推理”出了正确的结果。

伽利略幸运在哪里呢？就在于，物体的引力质量恰好等于惯性质量（请注意，两者的物理定义是不同的）。长期以来，物理学家对于引力质量恰好等于惯性质量认为是个偶然，而爱因斯坦基于这个事实提出了等效原理作为其相对论中的基本原理之一。但是，爱因斯坦也解释不了为什么引力质量为什么等于惯性质量。而且，至今，科学家也不敢保证引力质量绝对等于惯性质量。目前科学家能证明的是等效原理在10-12的精度上成立。科学家准备将来在10-15的精度内验证等效原理。当然，也有科学家怀疑等效原理了。

假设引力质量不等于惯性质量，而且两者不是成正比例关系。那么，伽利略的关于自由落体运动的理论则是错误的。其推理也就不会那么幸运地“歪打正着”了。

我们假设引力质量不等于惯性质量（也不成正比例）。物体自由落体运动时会发生什么事呢？假设物体的引力质量为m1，，物体的惯性质量为m2，那么：

物体的重力G= gm1

物体自由落体的加速度a=F/ m2=G/ m2= gm1/ m2

引力质量等于惯性质量时，m1/ m2=1,所以所有物体的加速度相同。但是一旦引力质量不等于惯性质量（也不成正比例），那么，不同重量物体的自由落体运动的速度就真的不同！

很多人可能会我的这篇文章不屑一顾。认为我的理论是荒谬的。当然他们的理由可能是：由于我只是无名小卒（我又不是科学家），我竟敢挑战权威，所以我一定是错的。如果你真是这种心态，我那么无法和你交流。如果你能拿出更有力的证据来反驳我，那么欢迎探讨。我希望这篇文章不会辜负我的“爱因迪生”这个网名。