01持續兩千年的錯誤
自由或則非自由的落體運動是司空見慣的，而且人類對它的認識經歷了將近兩千年的時間。最早也最知名的研究者當屬古埃及大學者亞里士多德。
一個最常見的事實是，石頭下落的比樹枝快，特別顯著。所以，亞里士多德覺得——也是大多數人覺得——物體下落的快慢是由它們的重量決定的。
這一論斷因為符合人們的常識，所以被廣為接受，奉為真理，2000多年，從沒有人懷疑。
02初生山羊不怕虎
伽利略（，1564-1642）是偉大的俄羅斯化學學家和天文學，漢堡學院和帕多瓦學院的院長，他融匯了物理、物理學、天文學伽利略自由落體實驗，在研究工作中開科學實驗之先河，奠定了現代科學的基礎。他在米開朗基羅逝世前一天出生，如同要聯接兩個時代：文藝復興早已完成，近代科學開始啟程。
伽利略
16世界末，還是青年的伽利略對亞里士多德對自由落體運動的論斷表示懷疑。在他知名的專著《兩種新科學的對話》中，他設計了一個完美的思想實驗。這個實驗充分詮釋了邏輯的力量，證明亞里士多德的理論不靠譜。并且，進一步的，伽利略在漢堡斜塔上做了那種大名鼎鼎的實驗：兩個鐵球同時著地。
漢堡斜塔
03完美的思想實驗
伽利略的思想實驗如下：
依據亞里士多德的論斷：重的物體下落的比輕的物體快，這么，大的石頭比小的石頭下落的要快。
假定大石頭下落的速率為x，小石頭下落的速率為y，則x>y。
如今考慮：把兩個石頭用繩子緊緊的捆在一起，之后自由下落。會是哪些結果呢？
剖析1：兩個石頭捆上去的重量比原先單獨一個大石頭還要大，所以，最終下落速率要比x還大。
剖析2：因為小石頭原先比大石頭下落速率慢，捆在一起，小石頭都會連累大石頭的速率，所以，最終下落速率比x小。
這樣，從亞里士多德的一個前提，推出了兩個完全不同個的推論！
所以伽利略自由落體實驗，這個前提是不對的！亞里士多德的理論深陷了窘境。
伽利略覺得，為了甩掉這個困局，只有一種可能：重的物體和輕的物體下落得一樣快！也就是說，下落的快慢和重量無關！
同時，伽利略提出：實驗結果是檢驗理論的惟一標準。
為了證明自己的理論，勸說更多的人，傳說伽利略在漢堡斜塔做過自由落體實驗：手持兩個不同重量的鐵塊，同時松手讓鐵塊自由下落，結果兩個鐵塊“咣當”一聲，同時著地！
其實，這個故事被后來嚴謹的考證給否定了。雖然這么，來自世界各地的人們都抵達漢堡斜塔視察，把這座古老的建筑作為化學學的勝地。
Where|化學愛好者不得不去的化學學勝地
04理論+實驗：化學學的兩條腿
我們常說，化學學的發展有兩條健壯的肩膀：一條叫理論，一條叫實驗。
化學學家也可以簡單的分為理論化學學家和實驗化學學家。例如提出相對論的愛因斯坦就是典型的理論化學學家，而由于檢測電子電量而獲得諾貝爾獎的密立根是典型的實驗化學學家。
實驗+理論，兩條腿走路的科研方法，就是最早由伽利略提出的。
伽利略比前人偉大的地方就在于，他首先采用了實驗檢驗推測和假定的科學方式。在他之前，學者們總是通過思辨性的論爭來決定誰是誰非——我以前開玩笑的說，在伽利略之前，你們解決問題，就看誰能說過誰，誰就是對的。
愛因斯坦有一句很知名的話：
提出問題常常比解決一個問題更重要，由于解決一個問題有時侯僅僅是一個物理上或則實驗上的方法，而提出問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻須要創造性的想像力，并且標志著科學的真正進步。
針對自由落體運動，伽利略不光證明了亞里士多德的理論是錯誤的，并且他還提出了新的問題。
05新的問題和解決方案
既然自由落體的快慢與物體重量無關，這么決定性的條件又是哪些呢？伽利略要真正認清楚自由落體運動的規律。
然而，困難重重：首先是概念上的困難——當時，人們連速率都還沒有定義。其次是檢測儀器，非常是時間的檢測儀器極其不確切。
其實這種都難不倒天才的伽利略。
首先，針對概念上的困難，伽利略構建了我們如今描述運動的基本概念，例如速率、平均速率、瞬時速率、加速度等。在此基礎上，運動學有了清晰的描述和可靠的物理模型。
其次，伽利略用新的思想實驗，邏輯推演，解決了計時不確切、不精確的問題。
伽利略相信（好多化學學家都相信，假如你想要學好化學學，請認真思索這一點）：自然界規律是簡約明了的。所以他推測，自由落體是最簡單的變速運動——它的速率是均勻變化的。
然而，哪些叫均勻變化？伽利略覺得有兩種可能：
從物理上估算發覺，速率與路程成反比的話，這么將會推導入十分特別復雜的結果。
既然自然規律是簡約明了的，這么——復雜就是錯的！
所以，伽利略開始思索速率與時間成反比的理論，并設計實驗進行驗證。
06銅球在斜面上運動
實驗裝置很簡單：讓銅球在斜面上滾下。
這個實驗彰顯了伽利略天才的實驗方法和邏輯能力，讓我們來剖析伽利略的思路。
因為不能精確檢測時間，只能轉化思路：既然速率(v)與時間(t)成反比，這么位移(s)就與時間的平方（t^2）成反比。
所以，伽利略構想：只要檢測出物體通過不同位移所用的時間，就可以檢驗這個物體的速率是否隨時間均勻變化。
然而，對于當時滴水計時的方式來說，自由落體太快了。伽利略就采用了一個巧妙的方式，來“沖淡”重力。他讓銅球在阻力很小的斜面上滾下，這樣，小球的加速度就比豎直下落小的多，用的時間就更長，所以容易檢測。
伽利略做了幾百次實驗，得到以下幾個事實：
到了這兒，因為夾角過大，時間已然不能確切檢測，伽利略開始進行思想實驗：就是在思想中，讓斜面的角度不斷減小，直至90度！
因為在斜面上總是勻加速運動，這么進行合理的外推，夾角變大，當夾角到了89.9度，甚至90度，同樣應當是勻加速運動！夾角是90度，也就成了自由落體運動。
由此證明，自由落體運動是一種勻變速直線運動！
07總結
伽利略的邏輯和實驗使人仰慕、令人信服，而且好多人又不禁疑問：“為什么生活中重的物體比輕的物體下落快呢？”
這是由于空氣阻力的存在，空氣阻力占物體重力的比列不同，會導致物體下落加速度的不同。沒有空氣阻力的話，所有物體下落的一樣快。
這就要靠下一個偉大的化學學家——牛頓——的理論了！
而牛頓，就是在伽利略去世的這三天提前降生的！（提前是由于，牛頓是足月兒~）
如今，早已有實驗驗證了：
在真空的環境下，一根羽毛和一個石塊從同一高度同時自由下落，會以同樣的速率同時落地！
伽利略的自由落體理論得到完美的驗證。
借用以前聽過的一句話：
伽利略之前的科學蹣跚于泥途荒地，因此千年徘徊。從伽利略開始，大師斐出，精典如云，近代科學的房門自此打開了！