亚里士多德的运动观

亚里士多德不仅对宇宙有其见解，对运动也有自己的看法。同样，这次又是伽利略证明了亚里士多德的运动观基本上是错误的。尽管亚里士多德很多的科学观点都没能经得住时间的考验，但旧观点往往会被新发现推翻，这是科学的本质所决定的。

在物理学中，亚里士多德之所以如此重要，很大程度上是他强调应对自然进行直接观察，且理论必须服从事实。很多更早的古希腊哲学家（以及后来世界各地的许多哲学家）都相信，对事物的了解可以从纯粹理性中获取，而亚里士多德对这种观点的背叛有着深远的意义。

今天，一大批科学家相信，只有将亚里士多德和他的反对者的观点相结合，才是科学的方法论。他们认为，尽管观察在科学中占有重要地位，但仅通过观察是无法发现自然规律的。这种观点认为，想象力也同样重要。就像光懂语法的人无法成为大作家一样，对“科学工具”的掌握，不管它意味着什么，也无法成就一个伟大的科学家。伟大科学家的炼成是一门艺术。让我们回到亚里士多德物理上来。亚里士多德相信地球上所有事物的自然状态是静止的。我们很容易理解他为何会得出这一结论。在地板上滚动一个球，球最终会停下来。在冰上向前滑动，你会慢慢地停下来。那么，亚里士多德是如何解释地球上运动的存在？亚里士多德认为，地球上的运动只是一个过渡状态。物体可以被置于运动状态，但如果之后没有外界干扰，物体迟早会到达静止状态。

亚里士多德还宣称，空中物体的基本运动状态是以一个恒定的速度坠落。雨点大概符合亚里士多德的理论。亚里士多德接着说，重物坠落快于轻物。例如，石头比羽毛坠落得快。亚里士多德一定注意到了这么一个现象——某些物体的坠落速度并不是恒定的，而是越来越快。之前，我们说过加速度的定义是速度的变化率。换句话说，加速度是速度变化的大小与所用时间的比值。用手抓起一个物体置于空中，然后放手让其掉落。该物体在某段时间内肯定有加速度，否则它便会停留在空中静止不动，而不是像我们观察到的一样掉落地面。亚里士多德肯定将一个正在掉落的物体的初始加速度视为一种过渡状态，就像他将地球上物体的运动视为过渡状态一样。亚里士多德认为，物体在触地之前迟早会停止加速，而以一个恒定的速度坠落。

尽管亚里士多德的许多观察是正确的，但他从对的观察中得出了错误的结论，或者更准确地说，他对运动的基本特性理解错误。举个简单的例子来说明亚里士多德错在哪。你向前奔跑，然后在一块铺满沙砾的地面上滑行。你再以同样的速度向前奔跑，然后在一块冰面上滑行。两次滑行最终都会停下来，但是在冰面上比在沙砾地上滑行的距离要远，为什么？亚里士多德显然没能重视这个问题。但如果要深究下去，而不是仅仅停留在知道地球上的物体会因某种原因静止下来的话，我们就必须面对一个问题——为什么物体在不同条件下达到静止所需要的时间长短不同。

我们在这里先提前了解一下伽利略所给出的答案，在下一节我们将更深入地探讨：人在沙砾地上滑行的时间比在冰面上短是因为沙砾地对运动的阻力大于冰面的阻力。一旦知道物体达到静止是因为其运动受到了阻力的作用，我们就能想到运动是持续的，除非受到相反的作用力，而这与亚里士多德的观点恰好相反。

再举个例子。让一个气球和一块石头在楼顶掉落。气球慢慢地下落，大多数时候速度都保持恒定，而石头却一直在加速，直到落地。为什么呢？同样，亚里士多德无法给出令人满意的解释。这次又是伽利略意识到，是空气的阻力导致了气球和石块的运动有如此大的差异。在下一节中我们将进一步探讨伽利略给出的答案。