意大利著名物理学家伽利略于16世纪末,在比萨斜塔上做了一次实验:他的两只手中,分别拿着一个十磅的铁球和一个一磅的铁球。两个铁球同时脱手,又同时着地。这个实验结果,推翻了亚里士多德保持了两千多年的理论,所以在近代物理学史上被传为佳话。 然而科学的探索是永远没有止境的。现代物理学的理论可以证实,真空中两个重量不同的铁球从相同的高度同时下落,一定会同时着地。但是两个材质不同的物体,比如一个铁球和一根羽毛,是不是也具备同样的性质呢?
众所周知,在生活中,羽毛的下落速度明显要比铁球慢得多。这也是当初亚里士多德理论的来源之一。伽利略认为,由于羽毛的重量太轻,所以在下落的过程中会受到较大的空气阻力。如果在真空中,铁球和羽毛从相同的高度同时下落,它们一定也会同时着地。伽利略受到当时实验条件的局限,没能在有生之年完成这个实验。随着科技的发展,人类在自然界中制造出了高真空,伽利略未完成的心愿也得以完成。在真空中,人们看到羽毛和铁球从相同的高度同时下落,的确是同时着地的。
20世纪以后,匈牙利科学家富佛斯在一次真空实验中发现,不同材料、不同重量的物体,从相同的高度同时下落,并不是完全同时着地的,而是存在着微小的时间差距。但是当时富佛斯的发现并没有及时引起当时物理界的关注。他的这一发现被搁置了60多年,直到1986年,世界物理学界才开始认真研究富佛斯的真空下落实验,结果得到了令人瞠目结舌的结论:在真空中,羽毛居然比铁球先着地1400年前伽利略的猜想,被事实所推翻。
现代的物理学家经过大量细致的研究总结出了如下结论:正在下落的物体,不仅受到重力的作用,而且还有一个较小的“排斥力”在捣乱。这种“排斥力”的方向恰巧与重力相反,所以影响了物体下落的速度。人们将这种“排斥力”称为“超电荷力”(也称为“超负载力”)。由不同材料构成的物体,它们所受到的“超负载力”也不同。这便是“真空中羽毛比铁球下落快”的原因。在“超负载力”被发现之前,人类所认识到的“力”总共可以归结为四大类,即万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用。而这种“超电荷力”不能归于四类中的任何一类,所以只能称为“第五种力”。
“第五种力”是否存在,物理学界还存在争论,因为不是每次实验的结果都一致。所以说,人类对这种“超负载力”的认识还处在初级阶段。伽利略和亚里士多德这两位伟人留给后人的悬案,究竟何时才能解开?我们只能拭目以待。
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