伽利略与亚里士多德的观点辨析

【拓展阅读】亚里士多德与伽利略给我们的启示亚里士多德在科学上并不是一个坐在椅子上空想的学者，他对周围的环境进行了敏锐的观察。

在对运动的观察中，亚里士多德注意到某些运动无需帮助即可维持,而另外一些运动只有借助外界作用才能维持.亚里士多德认为一个无需帮助的运动例子是：当你把一块石头丢下石桥,它在无明显帮助的情况下向地面落下。

亚里士多德把这种能够自己维持的运动称为自然运动.除固体下落外，亚里士多德还察觉到另外三种自然运动：泻下或沿坡流下的液体，上升的气体和向上跳动的火焰.在亚里士多德看来,这四种运动代表了地球上能发生的四种自然运动。

他认为，由于地球上所有的东西都由四种不同物质或元素——土、水、气和火构成，而每一种元素都力图到达不同的自然位置,所以就产生了自然运动。

虽然亚里士多德所说的元素不同于化学元素，但元素这个词仍沿用至今，意指那些构成万物的物质。

每个亚里士多德元素都有各自固有的自然运动和力图到达的固有自然位置：土元素向下运动，因为地球中心是它的自然静止位置(有学识的古希腊人知道大地是一个球）；水向下流动,因为它的自然位置刚好在土的上方;气上升,因为大气层是其自然位置；而火焰向上跳,这是因为其自然位置在气之上.亚里士多德认为万物皆由这四种元素构成，一个物体的自然运动由该物体所含的每种元素的多少而定.岩石在水中下沉,因为岩石主要由土构成；木头浮在水面，因为它除含土外还含有气；而热气上升,因为它含有火。

所有这些自然运动要么竖直向下,要么竖直向上。

水平运动有所不同。

当你沿着道路拉一辆小车,或水平抛出一块石头,或在地板上推一个箱子时,是你的活动维持着物体运动：你使小车运动；石头因你抛出而运动；你必须推这个箱子。

推和拉是让小车、石头和箱子运动所必需的。

亚里士多德认为，之所以需要推与拉，是因为物体必须受到强制才会背离其自身的本性行事，换句话说，才会做与其自然运动完全不同的运动。

亚里士多德把所有这些强制的运动归类为强迫运动，意思是需要外界的推或拉来维持它。

亚里士多德和伽利略引言亚里士多德（Aristotle）和伽利略（Galileo）是西方科学史上两位重要的科学家和哲学家。

他们在不同的时代和背景下，对于自然界和人类知识的探索做出了巨大贡献。

本文将从他们的生平背景、学术思想和科学成就三个方面来比较和分析亚里士多德和伽利略的不同之处和共同点。

一、生平背景1. 亚里士多德亚里士多德出生于公元前384年的古希腊斯托亚（Stagira），是当时著名哲学家柏拉图的学生。

他在柏拉图的影响下，对哲学和自然科学产生了浓厚的兴趣。

后来，亚里士多德成为亚历山大大帝的教师，并在此期间对自然界进行了广泛的观察和研究。

2. 伽利略伽利略生于1564年的意大利比萨市，是文艺复兴时期最重要的科学家之一。

他一直从事力学和天文学方面的研究，并通过自己的实验和观察，提出了许多颠覆性的理论和观点。

然而，由于他的科学观点与当时的教会权威相矛盾，他遭到了宗教迫害。

二、学术思想1. 亚里士多德亚里士多德是古希腊哲学的重要代表，他的学术思想广泛涉及哲学、逻辑、物理、生物学等领域。

他的理论基于对自然界的观察和推理，并强调通过感性经验来获取知识。

亚里士多德认为，万物都有一种内在的目的，例如，植物的目的是生长、动物的目的是生存。

他还提出了形而上学的观点，认为世界上存在着一种永恒不变的原理，被称为“第一原因”。

2. 伽利略伽利略是现代实证科学的奠基人之一，他强调通过实验和观察来验证理论，而不仅仅凭借推理和逻辑。

他的学术思想深受哥白尼的日心说和泰科布拉克的地心说的影响。

伽利略提出了许多力学和运动学方面的理论，例如，宇宙的物理规律是普遍适用的，所有物体在真空中下落的速度相同等等。

他的实验发现和理论贡献为后来的科学研究奠定了基础。

三、科学成就1. 亚里士多德亚里士多德对于分类学和生物学的发展做出了重要贡献。

他通过对植物和动物的观察和比较，提出了分类和命名的方法，形成了后来生物学的基础。

他还对自然界的运动和力学规律进行了研究，并提出了物体的天然运动和强迫运动的概念。

“亚里士多德和伽利略都不对！”——发自探究课堂的惊叹号公元前4世纪，以亚里士多德为代表的学者们认为重的物体一定比轻的物体下落得快，这种观点在近两千年里一直被人们奉为真理，直到17世纪才由伟大的物理学家伽利略所推翻。

在今天的科学课堂上，教师讲授这一知识采取的策略往往是先提出问题：重的物体与轻的物体哪个下落得快？然后假想学生对这个问题的认识与亚里士多德一样，都认为重的物体一定比轻的下落得快。

于是，教师开始做演示实验，努力纠正学生的这种错误观念，最后呈示结论：重的物体与轻的物体下落得一样快。

整堂课都沿着教师的思路进行，一切尽在教师的掌握之中。

可是，坐在下面的学生真的都认为重的物体一定比轻的下落得快吗？说不定有的学生已经预习过，早就知道了最后的结论；有的学生虽然嘴巴上接受教师教的、书上讲的观点，心里却另有想法。

对此，站在讲台上的教师又了解多少呢？最近，笔者在本所举办的青少年科学俱乐部的活动中，看到罗星凯教授以一种与众不同的方式给一群刚刚正式开始学习物理课程的学生讲同样内容的知识.所不同的是,罗老师转换了一个角度,扮演的不是真理传播者的角色,而是刻意站在错误观点的立场上以辩论的形式与学生一同探讨这个问题。

课堂上，罗老师在介绍了那段有趣的历史后，话锋一转说：“但是，我通过对大量日常生活现象的观察，确实认为重的物体一定比轻的物体下落得快！你赞成或者反对我的观点都可以，但要找证据讲道理才能让我信服。

”罗老师的话和他固执己见的态度，激起了学生的强烈反应。

学生们或低头思考或相互讨论,稍过片刻就有学生举手：“老师，我可以做一个实验驳你！”只见她两手拿着两张不同样式、大小也不同的纸片，解释说：“我右手的纸片比左手的轻，你看我放开它们（说着顺势放手），右边的纸片先落地，所以，老师你的看法不对！”罗老师摇摇头：“你这样不科学，凭什么说右手的纸片比左手的轻呢？我就说它比左手的纸片重！不行，我不服！”话刚说完，另一个学生站起来说：“老师，同一张纸片平分成两半，它们一样重吧？”罗老师点头：“这个我承认，不承认就是胡搅蛮缠啦！”（学生笑）“那么，我将其中一半揉成纸团。

伽利略与亚⾥⼠多德的观点辨析
伽利略
⽇⼼说的早期⽀持者之⼀。

伽利略早先把科学实验和数学⽅法相结合⽤于⼒学研究，对现代科学思想的发展作出了重⼤贡献。

1632年，伽利略发表《关于两种世界体系的对话》，阐述了他对⽇⼼说的⽀持。

次年完成的《两种新科学的对话》概述了他早期的实验和对⼒学的研究，正是这些研究成果和思想，为以后⽜顿⼒学的诞⽣奠定了基础。

亚⾥⼠多德
亚⾥⼠多德的著作论述过⼒学问题。

他已经具有正交情况下⼒平⾏四边形（见静⼒学公理）的概念。

他解释杠杆理论说:距⽀点较远的⼒更易移动重物,因为它画出⼀个较⼤的圆。

他把杠杆端点重物的运动分解为切向的(他称为“合乎⾃然的”)运动和法向的（“违反⾃然
的”）运动。

亚⾥⼠多德关于落体运动的观点是：“体积相等的两个物体，较重的下落得较快”,他甚⾄说,物体下落的快慢精确地与它们的重量成正⽐。

这个错误观点对后世影响颇⼤。

后来法国⼈N.奥尔斯姆等给出正确的见解，但没有加以验证。

16世纪末S.斯蒂⽂和伽利略
不仅从理论上说明，⽽且⽤实验证实了亚⾥⼠多德的错误。

亚⾥⼠多德还认为：“凡运动着的事物必然都有推动者在推着它运动”，但⼀个推⼀个不能⽆限地追溯上去，因⽽“必然存在第⼀推动者”，即存在超⾃然的神⼒。

这⾥的运动是指⼀般意义下的运动，也包括⼒学运动在内。

亚⾥⼠多德关于落体运动的论述见于《论天》（DeCaelo）,他在另⼀著作《物理学》（有中译本，1982年商务印书馆出版）中曾多次应⽤他的落体定律。

这是⼀本关于⾃然哲学的著作，主要讨论运动。

亚里士多德是古希腊著名的科学家，由于时代的局限和科学条件的限制，提出了许多观点，当时被人们认为是正确的、后来又被科学实验否定，意大利科学家伽利略就是敢于挑战所谓权威的众多人之一，从下面仅供的两个例子中我们就可以看到科学与谬误针锋相对斗争的一个侧面。

一、关于运动与力1、亚里士多德。

观察现象：马用力拉车，车前进；马停止用力，车就停止结论：力是维持物体运动状态的原因解释：物体受到力的作用，才能运动；不受力，物体就静止不动2、伽利略。

理想实验：小球沿一个斜面的某一固定高度从静止开始滚下，如果没有摩擦力，小球将运动到另一个斜面上，其最后高度与小球原来静止时的高度相同。

结论：力不是维持物体运动状态的原因解释：在水平面上运动的小球，之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故；若没有摩擦力，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度继续运动下去。

正确结论：力是改变物体运动状态的原因3、现代验证实验：气垫导轨模拟实验，在无摩擦的条件下，物体的运动与是否受力无关二、关于自由落体运动1、亚里士多德。

观察现象：石头与小木片从统一高度从静止开始往下落，结果石头先落到地面。

结论：物体下落的快慢是由它们的重量大小决定，物体越重，下落的越快。

解释：物体的运动速率同物体所含的物质多少成正比，由于重的物体比轻的物体含的物质多，所以重的物体要先落地，即速度与重量成正比2、伽利略。

逻辑推论：假如速度与重量成正比，取一个大石头、一个小石头，从相同的高度同时从静止开始落，大石头下落的快，小石头下落的慢；如果将它们栓在一起，情况如何呢？结论一：快的会被慢的拖着而减速，慢的会被快的拖着而加速，因而它们将以比原来哪个较重的物体小一点、比较轻的快一点的速度下落。

结论二：栓在一起后，它们的总重量大于大石头的重量，它们的下落速度应该比大石头的速度还快。

焦点：两个结论很明显自相矛盾。

分析：只有假定物体运动速度与重量无关才能消除这一矛盾。

正确结论：无论轻重物体，只要只受重力作用，都是初速度为0的匀速直线运动3、后期验证实验：比萨斜塔实验，大小不同的两个金属球，从同一高度同时静止开始下落，结果同时落地。

伽利略推翻亚里士多德定律的哲学原理伽利略是一位伟大的科学家和哲学家，他在物理学和天文学领域做出了重大的贡献。

他通过实验和观察，推翻了亚里士多德的观点，而其哲学原理可以总结为以下几点。

首先，伽利略强调了实验的重要性。

亚里士多德的观点主要基于理论推理和逻辑推断，而伽利略认为实验是研究自然界的最佳方法。

他进行了一系列的实验，例如在倾斜的平面上滚动小球、观察物体下落的速度等，通过观察实际现象来验证或推翻理论。

其次，伽利略提出了观察者的相对性原理。

根据亚里士多德的观点，地球位于宇宙的中心，而其他星体绕地球运行。

然而，伽利略通过观察天空中的行星和卫星，得出了与亚里士多德的观点相悖的结论。

他发现，木星的卫星围绕木星旋转，而不是地球，这暗示着地球不是宇宙的中心。

这一观察结果挑战了传统的天文观点，引发了对亚里士多德天文学观点的怀疑。

伽利略还推翻了亚里士多德的物态观点。

亚里士多德认为，物体在空气中下落的速度与其质量有关，重的物体下落更快。

然而，伽利略进行了自由下落实验，并得出了与亚里士多德观点相悖的结果。

他发现，不考虑阻力的情况下，物体的质量并不影响下落速度。

这一发现引发了对亚里士多德物态观点的质疑，揭示了物体运动的本质。

此外，伽利略还提出了惯性原理。

亚里士多德认为，物体需要外力才能保持运动，否则会停止。

然而，伽利略通过实验和观察，发现了物体在缺乏外力的情况下仍然保持匀速直线运动的现象。

他得出了结论，即物体具有惯性，仅在受到外力作用时才会改变运动状态。

这一原理揭示了运动的本质和物体的行为规律，对后来牛顿的力学理论产生了深远影响。

最后，伽利略强调科学观察的客观性。

亚里士多德的观点主要基于逻辑和理论推理，而伽利略认为科学观察应该基于实证和实证数据。

他将实验和观察作为科学方法的核心，强调了观察者的客观性和中立性。

他认为，科学观察应该摆脱主观偏见和预设观点，以客观的态度去研究自然界。

总之，伽利略通过实验和观察，推翻了亚里士多德的定律，提出了新的哲学原理。

亚里士多德和伽利略关于自由落体运动
的观点
自由落体运动是物体在无外力作用下自由下落的运动。

亚里士多德（Aristotle）和伽利略（Galileo）是两位重要的古代学者，他们对自由落体运动有着不同的观点。

亚里士多德的观点
亚里士多德认为，自由落体运动的速度与物体的质量成正比。

他认为，如果一个物体的质量是另一个物体的两倍，那么它在相同的时间内会下落两倍的距离。

亚里士多德的观点是基于他对宇宙中的四个元素和天体运动的理论，他认为物体自然地朝着地心运动。

他的观点在几乎两千年的时间里被广泛接受。

伽利略的观点
伽利略对亚里士多德的观点提出了质疑并进行了实验证明。

他认为，不考虑空气阻力的情况下，所有物体在相同的重力作用下会以相同的加速度下落。

这意味着物体的质量不会影响落体时间。

伽利略通过倾斜平面和滑块的实验，观察到两个不同质量的物体从同一高度落下后，在同一时间内到达目标点。

这一实验结果与亚里士多德的观点相悖，成为近代物理学发展中的重要突破点。

结论
亚里士多德和伽利略在自由落体运动的观点上存在明显的分歧。

亚里士多德的观点强调物体的质量对于自由落体运动的影响，而伽利略的观点则认为质量不会影响物体的下落速度。

伽利略通过实验证明了亚里士多德观点的局限性，为后来对自由落体运动的研究奠定了基础。

一、历史上落体运动的两种观点：1、亚里士多德据观察，直接提出重的物体比轻的物体下落得快。

2、伽利略观点如果排靤空气阻力，轻重不同的物体下落完全一样。

3、伽利略佯谬比萨斜塔4、揭开阻力的迷雾如果排除空气阻力的影响，轻重不同的物体下落完全相同。

思考讨论：亚里士多德为什么会产生错误的认识呢？为什么这个错误被延续了两千多年？直观经验，忽视了阻力的作用，未抓住事务的本质。

符合生活经验，对权威的崇拜。

思考讨论：伽利略推翻亚里士多德的观点采用什么推理方法？又怎样验证自己佯谬——推翻，比萨斜塔实验——验证。

二、伽利略探究之路1、大胆猜想：物体的v随t均匀增加。

阅读思考：伽利略在实验过程中遇到什么困难？他又是怎样克服的？2、实验验证⑴困难之一：验证，瞬时V 无法准确测量。

解决方法伽利略寻求间接验证的途径，数学推理间接验证：测S与t2成正比。

⑵困难之二物体下落很快，计时工具不准确解决方法设计“冲淡重力”的斜面实验用“水钟”测时间实验验证伽利略手稿中记录的一组实验数据时间单位 1 2 3 4 5 6 7 8距离单位32 130 298 526 824 1192 1600 2104结果表示为：伽利略发现：随着斜面倾角θ的增大，比例关系仍成立，常数值也会增大。

⑶困难之三怎样说明落体运动也符合斜面实验规律？解决方法合理外推得出结论3、伽利略的研究思路问题（落体运动规律）猜想假说数学推理实验验证合理外推得出结论（落体运动规律）（落体运动规律）（落体运动规律）三、超越伽利略现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，采用现代化的仪器设备可以对落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质算一算：据P48图2-8频闪照片，你能得出的结论吗小结一、历史上落体运动的两种观点：1、亚里士多德观点：2、伽利略观点：二、伽利略的探究之路：1、大胆猜想：v∝t2、实验验证：遇到的困难和解决方案：3、伽利略的科学方法：三、超越伽利略：验证h∝t2作业与活动1、利用现代的测量仪器设计出一个研究自由落体运动规律的实验，写出需要的器材和实验过程。