吳景亮

（浙江省安吉縣昌碩高級(jí)中學(xué)，浙江 湖州 313300）

《亞里士多德》（西方百科全書），是10卷本的亞里士多德全集.其《物理卷》討論了物理學(xué)的眾多基本概念，例如時(shí)間與空間，有限與無(wú)限，運(yùn)動(dòng)和靜止，可以說(shuō)此后的力學(xué)發(fā)展都是以其為藍(lán)圖展開的.但是，由于年代久遠(yuǎn)，對(duì)于其物理思想的介紹，也見爭(zhēng)議不斷，更有斷章取義者，混淆視聽.本文介紹亞里士多德關(guān)于輕重物體下落快慢的一些認(rèn)識(shí)，并結(jié)合美國(guó)教材的一道習(xí)題來(lái)看如何介紹這位偉大的哲學(xué)家.

關(guān)于落體運(yùn)動(dòng)的分析在《物理卷》第4章第7、8、9節(jié).本章主要討論空間和虛空的問(wèn)題，其中第7節(jié)為虛空的含義，第8節(jié)為沒(méi)有和物體分離的虛空，第9節(jié)為沒(méi)有物體里的虛空，關(guān)于落體運(yùn)動(dòng)的原文摘抄如下：

運(yùn)動(dòng)的快慢有兩個(gè)原因：（1）運(yùn)動(dòng)通過(guò)的介質(zhì)不同，（2）運(yùn)動(dòng)物體自身輕重程度不同，如果運(yùn)動(dòng)的其他條件相同的話.

（1）介質(zhì)造成運(yùn)動(dòng)速度的差異是因?yàn)樗鼘?duì)運(yùn)動(dòng)物體的妨礙作用，如果它作相反方向的運(yùn)動(dòng)妨礙作用最大，靜止時(shí)的妨礙作用次之；另外，不易分開的介質(zhì)，即比較致密的事物，阻礙作用也較大.……因此，假設(shè)速度比等于空氣和水的密度比，即水的密度是空氣的兩倍，那么時(shí)間的比也是兩倍.介質(zhì)的可見程度越差，阻力越小，運(yùn)動(dòng)的速度越快.但沒(méi)有一個(gè)比例可以表示虛空被物體超越的程度，……總的說(shuō)來(lái)，運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)都是有比例的，但空對(duì)實(shí)是沒(méi)有比例的.（注：由此亞里士多德推出它將以超過(guò)所有比例的速度通過(guò)虛空，這是不可能的）

（2）運(yùn)動(dòng)速度受到運(yùn)動(dòng)物體本身差異的影響.我們看到有較大動(dòng)勢(shì)——重的向下，輕的向上——的物體（假設(shè)結(jié)構(gòu)上的其他方面相同）通過(guò)同一距離的速度也較大，并且速度的比等于這些物體量的比.因此他們也將以同樣的速度比通過(guò)虛空.但這是不行的.因?yàn)?，為什么一物體要比另一物體運(yùn)動(dòng)得快些呢？在實(shí)的空間里情況必然如此，因?yàn)榱^大的物體分開介質(zhì)的速度也較快.因?yàn)槲矬w破開介質(zhì)前進(jìn)的速度若非取決于形狀，就是取決于自然運(yùn)動(dòng)物體或被拋扔物體所具有的動(dòng)勢(shì).因此在沒(méi)有介質(zhì)的虛空里一切物體就會(huì)以同樣的速度運(yùn)動(dòng)了.但這是不可能的.

此段即為亞里士多德的結(jié)論，定量結(jié)論是錯(cuò)誤的，但定性分析是正確的.

關(guān)于推翻亞里士多德重的物體下落快，輕的物體下落慢的論述有兩個(gè)：

第一個(gè)是比薩斜塔的實(shí)驗(yàn)，但此實(shí)驗(yàn)歷史上根本沒(méi)有記錄，應(yīng)為他人杜撰，所以比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕滩囊呀?jīng)不再介紹.

第二個(gè)是伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，將輕重不同的兩個(gè)球連在一起，會(huì)得出悖論.但如此簡(jiǎn)單的邏輯悖論，作為邏輯學(xué)的開山鼻祖怎會(huì)不知！亞里士多德的結(jié)論是大小相同的兩個(gè)球，重的比輕的先落地，現(xiàn)在將兩個(gè)球綁后作為一個(gè)整體，但這個(gè)整體的形狀已經(jīng)改變，如何比較？又如何能推翻亞里士多德的論述呢？顯然伽利略的批評(píng)是錯(cuò)誤的.

其實(shí)細(xì)細(xì)分析，兩位大師的推理都是正確的，前提不同罷了.亞里士多德的論述前提是物體在空氣中或其他介質(zhì)中，現(xiàn)代理論已經(jīng)證明，有空氣阻力情況下，形狀相同的兩個(gè)物體重的先落地.而伽利略的推理前提是物體在真空中，當(dāng)然輕重兩球同時(shí)落地.所以問(wèn)題的關(guān)鍵在于對(duì)真空的認(rèn)可上.這一點(diǎn)從其書中所處的位置也能明顯看出來(lái)，亞里士多德將此段論述作為證明虛空不存在的理由放在第8章，其思想前提已經(jīng)非常清楚了.亞里士多德的年代，由于技術(shù)粗糙，人們還無(wú)法得到真空，所以他做出了“自然界厭惡真空”的論斷，實(shí)在是怪不得他.而到了伽利略的時(shí)代，人們的技術(shù)水平已經(jīng)大大提高，人們已經(jīng)有足夠的經(jīng)驗(yàn)了解真空是可以存在的，從而順利地幫助伽利略排除了空氣阻力的干擾.

下面來(lái)看美國(guó)高中教材《科學(xué)發(fā)現(xiàn)者》第1章測(cè)評(píng)第61題對(duì)亞里士多德思想的介紹：

亞里士多德說(shuō)過(guò)，自由落體的速度與其下降時(shí)通過(guò)的介質(zhì)的密度成反比.

（a）按照亞里士多德的說(shuō)法，一塊巖石在水中的下落速度快，還是在空氣中的下落速度快？

（b）一塊巖石在真空中下落的速度為多快？從這點(diǎn)出發(fā)，說(shuō)明亞里士多德認(rèn)為根本不存在真空的原因.

此題首先給出了亞里士多德的觀點(diǎn)，此觀點(diǎn)由于科技所限，定量結(jié)果錯(cuò)誤，但是定性分析是正確的.作為一位兩千年前的學(xué)者，能認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)已經(jīng)是很不容易的事情了.接下來(lái)通過(guò)兩個(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生體會(huì)亞里士多德的研究思路，從而讓學(xué)生體會(huì)到對(duì)真空的認(rèn)識(shí)是亞里士多德和伽利略的根本區(qū)別，同時(shí)也告訴學(xué)生，由于科技條件所限，亞里士多德的認(rèn)識(shí)也是可以理解的.

此題對(duì)亞里士多德的介紹可謂是用心很深，既介紹了亞里士多德的研究結(jié)果，又讓學(xué)生體會(huì)他所處的時(shí)代特點(diǎn)，做到了尊重歷史，以科學(xué)的眼光去看待前人的成果.我們?cè)賮?lái)看人教版物理必修1教材第2章第6節(jié)“伽利略對(duì)自由落體的研究”，其對(duì)亞里士多德的介紹就明顯沒(méi)有尊重歷史和科學(xué)的發(fā)展，希望編者在以后再版時(shí)可以借鑒上面的介紹方法.

1 梁紹榮，管靖.基礎(chǔ)物理學(xué).北京：高等教育出版社，2004.

2 ［古希臘］亞里士多德著，張竹明譯.亞里士多德全集物理卷.北京：商務(wù)印書館，1982.

3 ［美］保羅·齊澤維茨等著，錢振華等譯.科學(xué)發(fā)現(xiàn)者，杭州：浙江教育出版社，2008.