阅读点燃智慧的目录

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序 “幼儿识字有害论”可以休矣

前言 轻松脱盲，快乐阅读

第一讲 汉字的特色极利于早期识字阅读

数千年来，汉字为继承和发展中华文化，引进外来文明，维护国家统一和稳定，作出了不朽的历史贡献，这是不容置疑的。但是一百多年来，也有许多人对汉字提出了责难，认为方块字“音形分离”，“难学难记”，甚至有人把我国近代经济、文化的落后，也极不公正地归咎于汉字的繁难。我们实在有必要来重新认识自己的国宝。

第二讲 生活游戏是识字阅读教学的新里程碑

生活中“环境濡染”“感知积累”“活动游戏”等婴幼儿识字阅读教学，是人类文化生活的重大发展，是教育科学的划时代的创新，是识字教学的新的里程碑。对开发人的巨大潜能，提高民族人口素质有不可估量的意义。

第三讲 早期识字阅读是人才成长的一大基础工程

早期识字阅读对于孩子，如同认识环境、适应社会、发展体力和运动、学习口语等一样，有着现实作用和长远意义。谁也不否认识字阅读是人才成长的一大基本建设，但早期识字远非只是目的，更重要的是通过游戏识字和习读低幼读物，催发智力和培养优良性格，给孩子插上腾飞的一翼。

第四讲 名人的成长离不开早期识字阅读

人才成长的路途总是有规律可循的，因为世上没有天生的才子。名人的早期发展，是他们智慧的“雏”，才能的“芽”，人生的起步。而早期识字阅读，则是人生征途上最初的足迹。这里让我们辨认这些足迹，为培养当代高素质人才作一参考。

第五讲 早期识字阅读是“雏鹰”腾飞的一翼

丰富的生活实践和游戏，并不是儿童心理发展的惟一动力，它只是一个侧面，是雏鹰的一只翅膀，仅靠它是不能腾飞的。只有给孩子插上另一只同样有力的翅膀———早期识字阅读，人才能早慧而坚实地发展，雏鹰方可翱翔于蓝天，以至于鹏程万里。

第六讲 早期识字阅读的孩子们

我们虽然强调儿童实践感受的重要，但培养起读书自学的能力总归是成才的捷径。在科学高度发达的今天，怎能每个人再去经历科学发展的漫长岁月呢？学物理总不能上比萨斜塔扔球来验证伽利略的理论吧？还是教孩子全面发展吧，而识字阅读是其中必备的内容。

第七讲 婴幼儿个个都是“神童”

如果说人世间真有神童，那么婴幼儿个个都是“神童”！只要对孩子的潜能有足够的认识，有全面发展、充分发展的指导方针，创设丰富的生活、游戏环境，选择适合他们年龄特征的教育方法，让他们天天接触学习的对象，孩子能不知不觉地接收成千上万的信息，自然而然适应人类社会的生活，轻松自如地习得“人生第一难”的语言！

第八讲 婴幼儿的五大特殊认识功能

我们的人类存在一个未被完全了解的“婴儿世界”，正如著名儿童教育家蒙台梭利所说:“儿童是人生的另一极。”“如果从生命的变化、生命的适应性和对外界的征服，以及所取得的成就来看，人的功能在0~3岁这一阶段，实际上比3岁以后直到死亡的各个阶段的总和还要长。从这一点来讲，我们可以把这三年看作是人的一生。”

第九讲 婴幼儿处于识字的最佳时期

汉字是瑰宝，婴幼儿是探宝的“天才”，只要给予识字环境，使用恰当的教育方法，他们就会像学会口语一样，掌握汉字，进入阅读。事实证明，孩子降生时，不仅是文盲，还是“人盲”“物盲”“语盲”“行为盲”，只要发挥他们天才般的学习能力，他们定会像其他“盲”一样，不知不觉摘除“文盲”的帽子。

第十讲 诱发孩子的自信心和好胜心

婴幼儿还谈不上崇高理想、远大目标、坚强意志、高尚志趣、形势压力等等，他们的主动性和积极性完全来自由好奇心发展起来的求趣心，由喜欢表扬而发展起来的好胜心。这两者是婴幼儿参与学习活动的“双桨”，他们为获得爱、鼓励、夸奖和快乐而活动，百玩不厌，这种“玩”赋予了教育内容就是“学习”。

第十一讲 发展孩子的好奇心和求知欲

兴趣是最好的老师，学习活动只要满足婴幼儿的趣味要求，那就成功了一半。对孩子来说，世上什么知识最难学？不是深的繁的，而是学起来没有乐趣的东西；世上什么知识最好学？不是成人看来最简单的，而是学起来得到快乐的东西。婴幼儿学习中的难易，不在内容的多寡、深浅和学科的不同，而在学习活动能否使他们得到快乐。

第十二讲 敞开婴幼儿心灵的门户

人人都喜欢活泼上进的儿童。但心理健康成长的活泼儿童，决不简单表现为好动，也不是浮躁，更不是没完没了地折腾，使人不得安宁。健康的活泼是与精神的专注同时和谐地发展起来的，是身心全面发展的表现。

第十三讲 早期识字阅读的十大原则

婴儿识字阅读的快乐情绪和积极上进心态，比识字数量重要得多。必须使孩子在有说有笑、有商有量、有动有静、有问有答中认真玩耍和学习，这种情趣和求知欲的培养，本身就是最重要的教学目的。教育者决不可在识字数量上急功近利，强制学习。“欲速则不达”，这在婴儿教育上是一条金科玉律。

第十四讲 早期识字阅读的九大方法

婴幼儿应当在日常生活中识字，在游戏活动中识字，这是由他们的身心特点和认识水平决定的，是儿童早期学习汉字与阅读的惟一正确途径。但生活中识字并非提倡主观随意性，随心所欲地想教什么就教什么，想何时教就何时教，想怎样教就怎样教，使人摸不着边际。须知任何有趣的活动，离开了方法和规则就进行不下去了，兴趣也就荡然无存。

第十五讲 如何让婴儿与文字交朋友

3岁前婴儿识字的中心环节，是让他们常常看字、听字、接触书本，与文字交朋友，建立起“识字敏感”。当孩子喜欢文字以后，就能初识2000字左右，并培养起识字能力和最初的读句能力，逐步进入阅读。

第十六讲 丰富多彩的婴儿识字阅读游戏

婴儿的识字游戏最好要做到“三定”：一是定时间，二是定地点，三是定教育者，使孩子形成条件反射，从而养成识字阅读的习惯，以提高学习效率。

第十七讲 怎样制作和使用识字卡片

使用识字卡片应结合多种多样的生活游戏教学法，但这些游戏活动要在孩子获得那个生字的鲜明的第一印象以后再进行，并在活动中多次重复那个字的形象，这样就有好的识字效果。不可丢开字，为活动而活动；也不可死读字，把识字教学弄得索然无趣；一定要把两者自然、生动地结合起来。

第十八讲 如何克服“3岁波折”现象

儿童到3岁左右时的厌学情绪，我们称之为“3岁波折”，这是他们心理发展日趋成熟的一种表现，是“反抗期”的一种反应。因为婴儿到3岁左右向幼儿期过渡，运动能力显著增强，知识面明显加宽，自我意识发展起来，要求独立活动的愿望也很快表现出来，被称为“第二次断奶”。这一变化对教育提出了更高的要求。

第十九讲 游戏是早期识字阅读的最佳途径

游戏是儿童时期最重要的精神需要和快乐享受，它是造就一个健全的、发展优良的社会人的必然经历。从这个意义上讲，儿童游戏的意义极大地高于成人劳动后的娱乐，因为儿童游戏是造就人才幼苗的课堂。

第二十讲 婴幼儿游戏识字阅读举例

儿童游戏是十分广泛的，游戏中识字阅读的内容和方法也可以花样翻新。但为孩子设计和选择游戏识字，一定要根据年龄的大小、基础的差异、所在环境的不同、教育条件的优劣来区别对待，内容或增或减，或深或浅，或另有选择；方法因人、因事、因时、因地创造更新。

附录一 冯德全早期识字阅读答问录

附录二 早期识字阅读教学说明及参考字表

附录三 早期识字阅读教材参考

附录四 《国家标准》一级字频度表

自然哲学的数学原理中有没有比萨斜塔实验

《狭义相对论》也是如此，因为在日常生活中，我们所接触的一切事物，如果利用《狭义相对论》来计算更精确，但是与我们原本的常识之间的误差，更加微不足道，除非利用更加精密的仪器，否则你要突然蹦出来一句?时间是相对的，我的时间比你走得慢?，肯定分分钟让吐沫淹死。实际上狭义相对论并非难以攀登，就是一层窗户纸，捅破了也就破了。下面我们开始捅：你无法判断船是否在动

要讲《狭义相对论》，我们就要先讲一下相对运动，很简单两张图。两个小孩在一个密闭空间里面扔球玩，没有窗户，看不到外面的世界。其中一个小孩说：?我们应该在屋子里，因为我们没有感觉到这个空间在动。?

另一个小孩子说：?不对，我们也有可能在一架匀速行驶的汽车上或者一艘匀速行驶的船上，只是我们速度恒定，并不受力（合力为零），所以我们没有推背感。?

大人说：?你俩说的都挺对，因为无论是在地球上静止的房子里，还是在地球上匀速运动的空间中，物理性质都是一样的，抛出去小球的轨迹也是一样的，除非看到外面世界，观察外面的参考物，例如：山水、楼房，才可以判断我们的状态。这是相对论背后的核心思想，也是为什么我感觉不到地球围绕太阳的运动或太阳系在银河系中运动的原因。

这个思想源于在比萨斜塔上扔球把亚里士多德给否了的伽利略，他说想要确定物体动没动要先找一个参照物。

人在小车上，小车开在马路上，小车对人说：?你没动?，马路对人说：?你动了?。

小女孩2m/s的速度，追前面3m/s的小男孩，问小女孩能追上吗？我们可以通过速度相加或相减得出结果。3-2=1>0，所以追不上，以1m/s的相对速度，越落越远。小女孩相对于地面2m/s,相对于小男孩1m/s，参考物不同速度不同。可见在不同人看来，一个简单的问题，结果是不一样滴。

爱因斯坦来了

光速不变原理

如果一切都这么简单，那我们日子也能舒舒服服的不同废那么多脑细胞。然而在十九世纪末，人们发现了一件奇怪的事情。光是一个特立独行的孩子，谁的话也不听，谁也影响不了它。它永远保持一个速度3?10^8m/s。无论是马路看来，小车看来，车上的人看来，还是小男孩，小女孩看来，它都是一个速度，它也不跟你相加或相减，一贯我行我素。

时间也是相对的

爱因斯坦知道了便说：?如果光速是绝对的，对谁来说都不变，那么我的时间就不是你的时间了?。听不懂？没关系，这次用动图翻译一下：一对双胞胎小女孩，她们都有一个?光钟?，这个光钟上下是镜子，一束光在里面弹来弹去，当光撞到底部时会发出?嘀?一声，撞到顶部会发出?嗒?一声，于是一个小女孩的光钟就这么嘀嗒嘀嗒的，在静止的地面走着。

另一个小女孩带着她的嘀嗒钟上了飞船，因为飞船是匀速的飞行，根据伽利略的相对性原理，所以无论是静止在地面上的光钟，还是飞船上的，它俩物理性质是一样的。然后地面上的小女孩就发现了一件她百思不得其解的事情，在她看来飞船上，光钟的光走的是斜线，她自己在地面上的钟却是直上直下的。

它俩走的路程却不一样，所以嘀嗒的节奏也不一样：

地面上：嘀----------嗒!

飞船上：嘀-------------------------嗒!

听声音都知道飞船上的钟走得慢。

有人肯定要说，飞船上的光子的速度，还掺杂着飞船的速度，它的速度应该快于光速（有静质量的物质无法超越光速），虽然路程长了，但速度也快了，所以嘀嗒声是一致的，应该分解一下，例如：

但是爱因斯坦说了，光速不变，光速是特立独行的，不会和任何速度叠加，光子走的路，就是靠自己的速度走的，斜线方向的速度就是纯光速3?10^8m/s，这就是光的特性。所以结论就是飞船上的时间走得慢，这种效应称为时间膨胀。您速度越快，时间就越慢，当小女孩回到地球，就会比地球上的小女孩年轻。

经常出现的疑问

是不是做飞机，做高铁我就比别人年轻？

就像我开头提到的，早期人们认为地球就是平坦的，因为在古人的视野中，所观察到的地球曲率微不足道，除非用精密仪器。我们所认为的年轻，需要达到一个很快的速度才会出现明显的年轻，下图就是运动产生影响关系。在《狭义相对论》中有一个修正因子（洛伦兹因子），是用来修正高速运动时物体的性质及时间产生的变化，当修正因子约为1时，也就是不需要修正，所以在日常生活中，由于飞机、高铁、飞船速度都远远小于光速，所以微不足道的时间变慢，我们是无法感觉到的，就像我们感觉不到地球是圆的。

时间流速慢，是否可以永生

所谓相对时间变慢，就如同你的一生，对于别人来说是一部**，**的时长就是你的一生，当看到高潮部分（高速运动），观察者发现你降慢了速度（时间流速慢），动作和嘀嗒钟一样迟缓，然而你的一生的长短对于自己来说还是那么长，因为**的时长是不变的，你也可以理解为把一把格尺拉长了，虽然单位间隔变大了，但是尺子总长的示数并未改变。

地面上的女孩时间也变慢

还有很多人有这样的疑问，飞船相对地面匀速运动，地面小女孩看到船上光子走斜线，因为伽利略的相对性原理，地面也相对于船运动，那么飞船上的女孩看到地面上的光子也走的是斜线，她会发现地面的钟走得慢，它俩互相看，都发现对方走得慢，为什么飞船上小女孩回来就年轻了？

因为小女孩出发时和回来时落地时，飞船经历了加速和减速的过程，打破了相对性原理的对称性，改变了它的参照系，在飞船内部进行的加速和减速实验将表明，有些东西正在发生变化。如果要完全解释就涉及到更高阶的《广义相对论》等效原理，就是用来解决不对称的问题，由于篇幅，next time。

光速不变原理怎么来的

这个解是两个物理测量值的函数，即真空的介电常数（?）与磁导率（?），都是测量下的客观值，是常数，所以光速也是常数，是一个性质，是绝对的。除此外，迈克逊莫雷实验也证明了光速不变，这些都是1900年以前就证实了的事情。

伽利略的自由落体实验是真的还是假的？

科学史话

曹天元专栏

关于伽利略,接下来自然要说说他那个天下闻名的故事：斜塔扔球实验.在2002年《物理世界》杂志的一次评选中,它排名有史以来最优美的物理实验之第二位.而如果说起

知名度,我相信在科学史上,再也没有第二个物理实验能像它那样闻名遐迩,家喻户晓.

1971年8月,阿波罗15号的航天员甚至在月球表面用一根羽毛和一把锤子重复了这个实验,并对大众进行了直播.伽利略的光辉在月球上依然闪亮,事实上,世间万物都不得不乖乖地听从他的指挥,在相同的重力加速度下驯服地同时落在地面上.

但是,作为怀疑派,我们始终要问的是,这个著名的故事在历史上真的发生过么?

回顾历史,首先记载这件事的人是伽利略晚年的一个学生兼助手,名叫维瓦尼.他为伽利略写了一本传记,提到当这位科学巨匠年方25岁,还在比萨大学当教授时,在那座著名的斜塔上当着众多学生和教授的面做了这个实验,一举打破了亚里士多德重物比轻物下落快的错误观点.可尴尬的是,除了这条孤证以外,就再也没有任何同时代人的描述或记载可以验证这次重大事件了.如果它真有维瓦尼所说的那样轰动一时,为什么没有在别的地方留下任何只言片语呢?

而维瓦尼为恩师所做的这本传记,却又不幸地被历史学家们在其中发现了n个漏洞.他为了拔高老师的地位,在字里行间总是有意无意地为伽利略增添光彩,结果许多记载严重地与历史不符,这使得材料本身的可靠性成了大问题.更何况,维瓦尼本人从来没有亲眼目睹这次实验,他是要到事情发生近50年之后,才成为伽利略的学生.就算他没有主动发挥创造,也不能保证伽利略本人的回忆正确无误.要知道伽利略那时已经年逾古稀,双目失明,离去世只有4年了.

而且,现在我们可以相当肯定的是,指出重物比轻物落地快这一错误并非伽利略的首创.早在他十多个世纪之前,拜占庭的学者就已经明确指出了这一点.而直到伽利略登上斜塔前不久,意大利的学者还出版了详细的实验结果,说明不同重量物体落地的时间并无大的不同.看起来,伽利略的示范,如果真有的话,也并不像我们通常所理解的那样,具有那样划时代的破除意义.

对象分析： 青少年学生正处于身心发育、发展阶段,对自然界的一切都充满了好奇.这篇课文将带着学生走进科学的领域,去倾听科学家矢志探索的心律,品味那石破天惊的奇思妙想,从而激起勇攀科学高峰的热情. 教学设想与目标： 这是一篇介绍科学家伽利略的文章.作者真实地记叙了科学家伽利略在科学道路上不断探索的事迹,表现了科学家们矢志探索的精神和奋斗不息的足迹. 在教学时,要引导学生了解课文涉及到的相关知识,如：伽利略生活的背景、比萨斜塔、亚里士多德的影响等,使学生增长知识；还要引导学生进行探究,激起同学们勇攀科学高峰的热情；另外,再引导学生领会知识创新的重要性,努力创新. 教学重点： 1.了解课中涉及到的相关知识,丰富知识背景. 2.了解科学知识的重要性,激发勇攀科学高峰的热情. 教学过程: 一、导入 1、出示投影. 你知道牛顿其人吗?（简述其人其事：牛顿 英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家.苹果落地的事情.） 评价：他是科学史上的一颗璀璨的明珠,推动了我们人类的进步,可他的伟大正来自于平凡的生活.这正如牛顿所说：“无穷无尽的知识之海,我不过是个海边捡贝壳的小童.” 2、我们今天知道他,都是因为他发现了万有引力.因为其事而知其人. 这节课,我们就一起来了解伽利略其人其事. 二、展开 3、出示伽利略投影.你认识他吗?你在哪认识他的? （联系《两个铁球同时落地》,伽利略 伟大的意大利物理学家和天文学家,被世人称为“近代科学之父”.复述课文,导入《斜塔上的实验》.） 4、找出文中斜塔上实验的部分内容,然后说说它们内容上都写到了什么?（快速阅读“实验”部分,理解课文.）（交流自学结果） 质疑、释疑：这是一个怎样的实验?为什么要做这个实验?实验的结果怎样?人们对伽利略的态度? 5、你相信伽利略的实验结果吗? 伽利略的实验结果证明了他的发现是正确的,我们今天也知道他的发现是正确的.下面我们一起来做一下伽利略著名的自由落体实验.（同桌合作,一人做一人看,观察比较结果准备当堂交流.学生上台演示.） 如果我用一张纸和橡皮的实验,结果会怎样呢?启发学生进行探究.（高一物理毛钱管实验：在真空条件下可行.）老师送给同学们一句话：“科学的每一项巨大成就,都是以大胆的幻想为出发点.（杜威）”如果你能关心生活,生活同样也会回报你. 6、但是在当时的人们对于伽利略的伟大发现却持不同态度.阅读课文,找出人们对伽利略此次实验的态度. （笑、骂——威胁说——将威胁付诸行动：嘘 哄笑） 人们对科学的态度其实就告诉我们当时不讲科学之风盛行.（联系课文背景：亚里士多德集中古代知识于一身,在他死后几百年中,没有一个人象那样对知识有过系统考察和全面掌握.他的著作是古代的百科全书,对后来的哲学和科学的发展起了很大的影响.恩格斯称他是“最博学的人”.但是当时的人们却全盘相信亚里士多德,把他奉为神明.） 7、他在生活中发现了自由落体定律,并坚持顶住压力用实验来证明了科学正确.他获得了成功,但他的成功之路上布满了荆棘.他身上散发出的精神值得我们学习. 探讨他的性格特征. 8、他的精神在文中什么地方还有所体现,请找出来并简述. 三、结语 9、在伽利略身上,同学们肯定受到很深的启发.你能从伽利略的事迹中总结出几条关于知识创新的经验,并用简洁的语句表达出来. 相信你只要如此去做,你也会成功的. 10、今年我们学校创建省示范初中,学校环境美化了,学校文化氛围更浓厚了,标语、名人名言可以处处见到,相信同学们肯定能从中汲取养分.如果现在要用的画像布置校园,你认为可以放哪?为什么?（说明理由：物理实验室、图书馆等）出示样本,模仿写介绍词. 四、作业 课后了解哥白尼的事迹. 附：板书 伽利略 斜塔上的实验 自由落体定律 不轻易相信权威 热爱科学 教堂钟摆 摆的定律 勤于思考 勇于创新探索 将威胁付诸行动：嘘、哄笑 仔细观察 不亲信权威 大吃一惊、窃窃私语 不断实验 导学目标： 1、了解伽利略追求真理的可贵精神. 2、体会文章精巧的构思. 导学过程： 一、生活结累,认识伽利略 1、出示伽利略投影.你认识他吗?你在哪认识他的? （学生介绍所了解的伽利略） 2、教师归纳,激发兴趣. 这节课,我们就来学习课文《斜塔上的实验》,进一步了解这位伟大的科学家身上所具有的精神和品质. （揭示课题——《斜塔上的实验》） 二、阅读课文,走近伽利略 1、请同学们速读浏览课文,仿照投影上给出的填空题,认识伽利略. （出示填空题） 读《斜塔上的实验》,我知道了 的伽利略. 如：不怕威胁、勇于探索、注重实践、不迷信权威、热爱科学的科学家. 要求学生分析文中相应的段落.（强调学生的主体阅读） 范例： （1）、有些教授也骂得他狗血喷头,这个不知天高地厚的后生小子想要干什么? 分析：“也”和“骂”说明学生们对老师是如此,连教授,有思想的人也对伽利略的做法持坚决反对态度,“狗血喷头”说明骂得很凶.“天高地厚”指事物的复杂性,“不知天高地厚”说明在这些人的心目中,伽利略是个天真无知的人, 这些词都是贬义,表明伽利略当时所面对的反对势力之巨大. （2）、表演的地点在比萨斜塔,教授们穿着他们的紫色丝绒长袍,整队走到塔前,学生们和镇上的人则走在这些人的前面,大家吵吵嚷嚷,兴高采烈,准备看伽利略出洋相,对他的人品宣判死刑. 分析：“表演”说明对伽利略来说这只是一次公开演示,从另一侧面反映伽利略很有信心,这已不是一次实验.教授们穿着长袍反映了他们对这件事的郑重,从另一侧面可以看出他们想看看伽利略会在这具有代表性的建筑——比萨斜塔上做出怎样荒唐的“游戏”,学生“不客气地嘲笑”使得他们最想看到这个可笑的老师会怎样出丑. （3）、他的目的是重新检验亚里士多德有关科学的学说,而不是把这些学说当作福音真理来接受,他发现真理的道路,不是靠背诵亚里士多德的著作,而是通过学习大自然这本宝书. “重新检验”说明是再次检验,也反映了以前有人检验过,但没能推翻亚里士多德的结论,说明伽利略不是把前人的结论当作真理,而是要用实验去证明.反映了伽利略注重实验、实践,不迷信权威的精神. （4）、伽利略拒绝停止他的实验,伽利略乐于接受这个挑战. “拒绝”说明伽利略的坚持,“乐于”说明伽利略愿意用实验来证明自己的结论. 等等 2、那么,课文的题目可以改为《伽利略传》呢?（学习文章的写法） 明确：这和普通的人物传记按时间顺序写作不同?掌握构思的巧妙. 小组讨论,师生交流. （教师总结：全文是按照“摆动挂灯的启示——学生和孩提时代的经历——比萨斜塔上的实验”的思路展开的.课文首先描写了伽利略发现摆动规律的经过,写得引人入胜,这就一下子抓住了读者.然后再略写伽利略孩童和学生时代的情况,接着再重点写伽利略发现自由落体定律的情况.这样构思全文不仅使读者清楚地了解到伽利略的生平和两个重大发现.而且读来感到波澜起伏,兴趣盎然.） （教学提示：问题由浅入深,教师应引导学生逐层深入,逐个解决.在“构思巧妙在何处?”这一问题上,可引导同学们自由探讨,各抒己见,鼓励他们说出自己的独特见解.） 三、延伸拓展,学习伽利略 在伽利略身上,同学们肯定受到很深的启发.你能从伽利略的事迹中总结知识创新的经验,相信你只要如此去做,你也会成功的. 板书设计 斜塔上的实验 热爱科学 注重实践 坚持不懈 挑战权威

科学史上著名公案——伽利略有没有做比萨斜塔实验？ 这是一个连小学生都知道的科学故事：古希腊哲学家亚里斯多德（公元前384～322）认为物体的下落速度和重量成正比，物体越重，下落的速度越快。千百年来这被当成是不可怀疑的真理。但是年轻的伽利略（1564～1642）不信这个邪。他在比萨斜塔上当众实验，扔下了一重一轻两个球。在众人的惊呼声中，两个球同时落地。千年的教条被推翻了，一条新的科学定律——自由落体运动定律——被发现了。这个故事最早出现在伽利略晚年的秘书维维亚尼写的伽利略传记中。这本传记写于1654年（1717年才出版），此时伽利略已去世12年。按维维亚尼的说法，伽利略是在比萨大学任教期间（约1590年），当着其他教授和全体学生的面在比萨斜塔做的实验。但是伽利略本人的著作都没有提到在比萨斜塔当众演示，比萨大学的记录、伽利略同时代的其他人也都没有提到这个据说很轰动的实验，倒是提到了其他人在比萨斜塔做自由落体实验。由于当时的传记写作有喜欢夸大其词编造故事吸引读者的风气，许多人认为这个比萨斜塔实验不过是维维亚尼编造的一个传奇而已。 还有人认为，伽利略根本没有必要去做这个实验，因为他用“思想实验”已经推翻亚里斯多德落体运动法则。伽利略在晚年（1638年）出版的《关于两门新科学的对话》一书中，详细介绍了这个思想实验。根据当时教的亚里斯多德物理学，每个物体在每种介质中都有一个自然下落速度，在同一种介质中，物体的下落速度和它的重量成正比，物体越重，下落的速度越快。伽利略据此设想，有一重一轻两个球，重球的下落速度将比轻球快。再设想把这两个球绑在一起，速度慢的轻球会拖慢速度快的重球，因此它们一起下落的速度应介于它们各自下落的速度之间。但是两球合在一起的重量大于重球，它们一起下落的速度又应该比它们各自下落的速度都大。这样就出现了自相矛盾，因此亚里斯多德的落体运动法则是不能成立的。 伽利略对他的这番论证非常自信，认为无需进一步做实验，就已证明了物体的下落速度和重量大小无关。在真空中，这个结论无疑是正确的，因此很多物理学家、科学哲学家认为伽利略的论证简洁有力、十分精彩，是思想实验的典范。且不说推翻了亚里斯多德落体运动法则并不能就得出物体下落速度和重量无关的结论（速度和重量还可以存在其他关系，例如非线性关系），严格地说，伽利略的思想实验并没能推翻亚里斯多德落体运动法则。人们往往误以为这个思想实验是关于真空中的自由落体。其实不是，它针对的是任一介质中的自由落体（亚里斯多德物理学不相信真空的存在）。而在有介质时，下落速度并非都与重量无关，在某些条件下物体越重，下落速度越快（例如在粘性介质中，具有相同的投影面积的物体，它们的下落速度和质量的开方成正比）。 既然伽利略的思想实验出现了与事实不符的结果，那么它的推理过程就有不严谨之处。伽利略在推理时承认亚里斯多德的这一前提：每个物体下落时都有一个自然速度。那么把两个球绑在一起，还能不能做为一个物体看待？如果它是一个物体，它就获得了一个新的自然下落速度，应根据它的新重量来算这个新速度（即比重球的速度要大），而不能再根据两个球分别下落的速度去计算新速度，这样就不存在矛盾。如果它不是一个物体，轻球会拖慢重球，但是这时轻球的重量不能加到重球之上，不存在一个有二者的重量之和的新物体，不能根据重量之和算出另一个更大的速度，这样也不存在矛盾。亚里斯多德可以反驳说，伽利略之所以会认为有矛盾，是因为他一方面把绑在一起的两个球当成两个物体，一方面又当成一个物体，自己自相矛盾造成的。

所以伽利略的思想实验并不能像他认为的那样清楚地证明亚里斯多德的理论有内在矛盾，最多表明其中可能有问题，孰是孰非，仍然要靠实验来解决。伽利略虽然声称无需实验，但在书中还是提到了两个否定亚里斯多德理论的实验：从200肘尺（1肘尺大约等于半米）处扔下一个100～200磅的炮弹和一个只有半磅的步枪子弹，前者只比后者领先一掌距（23厘米）落地；从100肘尺处扔下一个100磅的铁球和一个1磅的球，前者只比后者领先2指宽落地。但是伽利略既没有在书中明确说是他本人（即书中人物萨尔维亚蒂）做的实验，也没有说这是在比萨斜塔做的实验（第一个实验明显不可能是在比萨斜塔做的，因为塔高只有50几米）。那么伽利略究竟做没做过自由落体实验？如果做过的话，是不是在比萨斜塔做的？是不是当众做的？ 伽利略在另一处倒是明确地到他曾经在高塔上做落体实验。伽利略在比萨大学当数学教师期间，写了一部没有出版的手稿《论运动》（写于约1590年），其中5处提到在“高塔”或“塔”上做的落体实验。这5处，只有一处是为了反驳亚里斯多德理论，是以反诘语气提出的（“如果两块石头从一座高塔同时扔出，一块的大小是另一块的两倍，那么谁会相信，在大石头已落地时，小石头只下落了一半路程？”），显然只是假设，而不是对真实实验的描述。剩下的4处是在描述实验，其中一处更是明确地说他本人经常在高塔上做试验，但是不是为了否定亚里斯多德理论，而是为了验证他提出的一个新的落体定律：落体的速度和物体的密度成正比。原来此时伽利略并不完全否定亚里斯多德理论。他认为，在真空中，如果是相同材料做的物体，那么它们的下落速度和重量无关；但是如果是不同材料做的物体，那么下落速度和它们的比重成正比。假如扔下一个金球和一个银球，由于金的比重大约是银的两倍，伽利略认为金球应领先银球一半的距离先落地。

伽利略说他经常做的实验是同时抛木球和铅球的实验。他报告一个奇怪的现象：一开始木球的下降速度比铅球还快，之后铅球逐渐赶上木球，领先木球落地。根据现在的物理学知识，如果考虑到空气阻力，铅球领先落地是预料中的，但是木球一开始领先铅球，则似乎是荒唐的。因此有人怀疑伽利略是不是真的做了实验。 上个世纪80年代初，两名美国科学家米克里奇和塞特尔重复了伽利略的实验。他们让51名学生做实验，一手握铁球，一手握木球（二者重量比约为10倍），两手朝下，同时松手让球下落，并对整个过程进行摄影。对摄影结果进行比较，发现在大多数（占88％）实验中，一开始木球的确明显领先铁球。原因不是由于物理定律不成立，而是由于人们在扔球时，会下意识地先松开负重较轻的那一手（可能是因为人们要用更大的劲握住重球，因此松开要稍慢一些）。伽利略报道的这个奇怪结果，恰恰证明了伽利略的确在高塔上做过落体实验。既然他用不同材料的物体做过落体实验，那么也应该用相同材料的物体做过。维维亚尼很可能是根据《论运动》中的这些叙述，夸大成当着众人的面在比萨斜塔做演示。在维维亚尼的故事中，伽利略是为了证明用相同材料做成、重量不同的物体的下落速度相同，这与伽利略当时的观点相符。

伽利略通过实验发现如他预料的，比重大的物体的下落速度略快于比重小的，但是并非如他的假说所预言的下落速度与比重成正比。伽利略想出了别的假说试图解释为什么实验结果与理论的预测不符，以及为什么比重小的物体的下落速度一开始会比比重大的快。他最终放弃了原先的假说，得出了正确的结论：在真空中（或在介质阻力可忽略时），任何物体，不管其重量、形状和比重，下落速度都是一样的。

伽利略对自由落体的研究的各个方面，分开了看都并非他的首创。古罗马哲学家卢克莱修（公元前99～公元前55）在承认在介质中落体速度与重量成正比的同时，也正确地指出在真空中所有落体的速度都将一样快。早期基督教神学家斐罗庞努士（490～570）在给亚里斯多德的著作做注解时，指出试验能证明亚里斯多德的落体法则是错误的，如果从同一高度扔下重量差别很大的两个物体，它们落地的时间差异将会极其小。这是首次有关落体实验的记载，斐罗庞努士很可能只是在叙述前人的实验。在伽利略时代，也有多人在他之前做了否定亚里斯多德理论的落体实验。1544年，意大利历史学家法奇在一篇有关炼金术的文章中顺笔提及试验否定了亚里斯多德的落体法则。1576年，先于伽利略担任帕多瓦大学数学教授的莫勒提报告说，如果从塔顶扔下相同材料但不同重量的物体，或者相同体积但不同材料（铅球和木球）的物体，它们将同时落地。莫勒提声称他做了多次试验都得到了这个结果。1586年，比利时数学家斯蒂文详细报告说他以前做过实验，从30英尺高处让重量相差10倍的两个铅球落到木板上，将只听到一声落地的声音。 甚至思想实验也并非伽利略的独创。意大利数学家贝尼德蒂在1585年出版的书中，已提出了一个否定亚里斯多德理论的思想实验：假设两个重量相同物体由一根线连着一起下落，按亚里斯多德的说法它们的速度将由它们的总重量决定；再假设在下落过程中这根线断了，这两个物体将保持原来的速度下落，但是重量只有合起来时的一半了，因此下落的速度和重量无关。伽利略的思想实验可以说是这个思想实验的改进版。 但是只有伽利略历时多年，通过系统实验彻底解决了落体运动的问题。他不再满足于做扔球这种简单的定性实验，而是设计出了定量测量落体速度的实验：让球从光滑的斜板上滚下，测定在某个时间点球与起点的距离，从而不仅证明在阻力可忽略时下落速度与物体重量无关，而且证明自由落体运动是一种速度不断增大的匀加速运动，下落的距离正比于时间的平方。这才是我们现在说的自由落体运动定律。伽利略对物体运动的系统研究，为现代物理学奠定了基础。

伽利略在研究自由落体的过程中，不仅做理论上的思辨提出假说，而且做实验对假说进行验证，根据实验的结果对假说进行修正，根据新的假说再对实验进行改进。这是历史上首次系统地应用科学方法。虽然受古希腊自然哲学家和当时的风气的影响，伽利略也热衷于在其公开著作中做逻辑思辨，有时甚至声称通过思辨而不做实验也能解决问题。但是他实际上更注重实验。在1640年的一封信中，伽利略如此说：“追求真理的可靠途径是把实验放在任何推理的前面，我们相信后者将会含有（至少是隐含）谬误，而一个合理的实验不可能与真理相对立。”在伽利略之前，从来没有人如此强调实验的重要性。所以伽利略被爱因斯坦称为现代物理学乃至现代科学之父，当之无愧。

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