《两个铁球怎样落地···》历史文献

新物理学创始人黄沅（98年相片）

初稿发表于1997年《科学之友》杂志 第8期 44—45页（中国科协主席周光召帮助发表）

《两个铁球究竟怎样落地·牛顿力学竟然自相矛盾》

黄 沅 （陕西电视台高级工程师）

“物体不论体积大小、重量多少、物质成份如何，在同时、同地、同一高度向地球表面坠落，如果除去空气阻力（或真空中）其下落速度都是一样的”。这种运动被称为匀加速运动，也叫“自由落体运动”。

传说“自由落体运动”的理论，是17世纪时，伽利略在比萨斜塔试验的结果。但据史料记载，年青时代的伽利略在比萨大学任教时并没真正实施这一试验，只是后来当了教授才在斜木板上做了铁球的滚动试验。然而，比萨斜塔试验的真相是：“试验的那天早晨，组织者站在斜塔上告诉围观的人们：‘昨天晚上，反对派已经认输了，今天试验不再进行’”。 所以，有关比萨斜塔“两个铁球同时落地”的传说，却是后人以讹传讹长达400多年。

真正提出自由落体匀速运动理论的人是斯台文。在《自然科学史》一书中也有这样的记载：“斯台文1586年出版一本论力学的书，否定了亚里士多德重物体比轻物体坠落得快的见解，该试验曾经被人错误地说成是伽利略做的…；斯台文写道：‘让我们拿两只铅球，其中一只比另一只重10倍，把它们从9米高度同时丢下去，落在木板或可以发出清晰响声的物体上，那么我们就会知道轻铅球并不需要10倍于重铅球的时间，而是同时落到木板上，因为它们发出的响声听上去就像是一个声音’”。史书上记载的这段话，本是当年斯台文在矿井当工程师时，历史上发生的著名“深井试验”结果。

从原理上讲：“两个落体在地球的相同引力下，重物体坠落‘重量加速度’大，轻物体坠落‘重量加速度’小”。反之，人造卫星上天就是依据卫星重量计算运载火箭的大小。也就是说：“如果一磅重铁球和十磅重铁球能同时落地，那么一吨重卫星和十吨重卫星在相同运载火箭推动下也能同时上天”。 依照自由落体匀速运动原理“两个落体能怎样掉下来，那么两个物体也应该怎样出去”，科学家们计较卫星的重量，岂不是脑子有了毛病？为此，自由落体究竟怎样落地，在400年后的今天引起人们的质疑。

斯台文试验使人们会产生这样的看法：“当两个重量不同的物体同时坠落井中，如果重量大的先和水面碰撞发出响声，那么随后紧跟重量小的则不会和水面碰撞再发出响声，因为重物体先下去，先破坏了能发出响声的水平面”。所以，两个重量不同的铁球从9米高坠落到可以发出响声的物体上，发出的声音也很可能只是一声。其原由是：1）、地球对落体引力巨大，低空试验很难判别是哪个先落地。2）、单凭响声判断不精确、也不科学、根本没有目测的准确。3）、重的先落下砸在能发出响声的物体上，轻的后落下没砸在能发出响声的物体上。4）、后落下的也许有响声，但和先落下的混为一体而听不到，故听上去也只能像一个声音。

自由落体究竟是怎样落地？从原理上讲，“重量的大小取决于质量，有相对质量所发生的引力才会有相对的物体重量，若没有引力就没有重量。”所以，物体质量大则引力大；引力大则重量大；重量大则冲量大；冲量大则加速度大；加速度大发生的冲击力也就大，据此重物体应该先落地。

在地球上，物体的重量是“两极大、赤道小；地面大、山顶小”。不同纬度和不同高度其物体的重量和引力都是不一样的，而重力的大小具体表现为落体砸在地面上坑的大小与深浅。换言之；“相同重量的物体对地面作用力（压力）相同，不同重量的物体对地面作用力（压力）不同，落体不同现象的发生，仅在于把物体从地面拿到了空中，变物体成为了落体”。与此，从公式计算中也能得到正确答案。

据上“相同重量的物体在真空中坠落速度是相同的；不同重量的物体在真空中坠落速度是不同的”。也就是说：“一公斤棉花和一公斤铁块，其物质成分不同，体积也不同，但重量却是相同的，故在真空中下落其速度是相同的；一公斤棉花（或铁块）和十公斤棉花（或铁块），其物质成分相同，体积也可以相同，但重量却不同，故在真空中下落其速度也就不同”。为进一步阐述自由落体究竟怎样落地，我们可以举例证明：

当你使足全身的力，抛出一只鸡或一根毛时，你会发现“重鸡”抛的远，“轻毛”却扔不动。有人会说：“重物比轻物扔的远，这是空气阻力造成的”。然而，当我们用弹簧气枪打出一颗重的铅弹时，这“重铅弹”会飞的很远，用这把枪打出一颗和铅弹体积大小相同的绿豆，这“轻绿豆弹”就飞不远，而空气阻力却是相同的。就是说：“铅弹会穿透人的皮肉，绿豆弹只能伤到人的表皮”。为什么弹簧抢作用力相同，子弹体积相同，空气阻力相同，而“重铅弹”却射的远，“轻绿豆弹”却射的近？为什么重的扔的远，轻的扔不动？这些现象传统物理学又能做何解释呢？

牛顿认为：给物施以相同的力，轻的扔的远，重的扔不动，定律为“F＝MA”，即：质量与加速度成反比。据此，在地球相同引力下，无论轻、重物体都应该同时落地。为什么牛顿力学和上述现象会矛盾呢？这关系到新物理学的能量、质量、重量、动量、冲量、惯量；重力、动能、势能；功、功率、功能及作用力与反作用力的基本定义与定律，但传统物理学把这些物理量分不清，也搞不明。

牛顿自己不承认他的定律是力，他说“力是上帝创造的”，这又从哪来的“牛顿力学”？什么是力？地球引力是力，落体砸在地上是力，一拳打在测力器上就是力，苹果在空中只是加速运动，怎么会是力呢？

传统物理把冲量或动能当成力，把重量与重力，冲量与冲力分不清。这都是统一场论能非常简单解答的问题。但统一场论却长期被科学界视为是“几代科学家的幻想，是不可能实现的美好愿望”。所以，统一场论就不让问世，就把古人和牛顿没有能力解答的问题变成了千古难题。

自由落体试验给我们这样的启迪：“在地球的相同引力下，若同时、同地、同一高度抛出两个重量不同，但体积相同的铁球，其空气阻力也应该是相同的（如同真空中），那么重铁球下落动能（冲量）大，其加速度也应该大，重的应该先落地”。为此，1996年研究者在西安市百米高广电大楼做了抛物实验，结果表明，各种不同重量的物体其坠落速度是不同的，重的比轻的除去空气阻力坠落速度要快的多。特别是同时抛出两个体积相同（空气阻力相同）重量不同的一个铁球和一个棒球时，铁球很快地砸到了地下，而棒球却还在数十米高的上空“缓缓”下落。

国外采用一米高真空箱测定一根鸡毛和一个铁球同时落地是不科学的（历史著名的“铅毛试验”），由于地球引力巨大，用地球质量与落体重量达数亿倍的比值是不能和铁球与鸡毛数千倍的比值来等价衡量的（比值超过光速），即使用光速也很难在短距离中判别不同事件是同时发生的。斜木板测定两个铁球同时落地也是不科学的，因为斜板距离地面太近，地球引力之大会使两个铁球滚落的速度无法看清。以后中央电视台现场做了试验，当放低斜板高度，重铁球比轻铁球明显是先落地。

为减小引力产生的重量加速度来证明自由落体究竟怎样落地，我们也可以从月球上发生的事件来证实：“在月球上，宇航员跳起来坠月速度是非常缓慢的，但一颗陨石的坠月却是一瞬间发生（陨石坑也能证明）”。

伽利略在斜板试验时首先表明：“球在空中的自由落体特征和球沿斜面滚下相同，斜面作用能有效的减小‘重力加速度’并使其运动变的缓慢下来”。与其伽利略斜板试验，那么还不如在水箱中试验，水能有效的减小“重量加速度”同时比斜板试验也更加可靠，因为水的均衡度类似于空气阻力。但谁都知道：水中重物体先沉底（落地）是无可非议的。所以，质量大，引力大；引力大，重量大；重量大，重力大；重力大，加速度大；两个铁球究竟怎样落地？重的先落地，天经地义！

通常认为，F=M1M2/R2定律是牛顿的万有引力，它表达的是：“两物体的质量和引力成正比，引力和两物体距离的平方成反比”。该定律是说：“质量大则引力大，引力大其距离就近”。万有引力告诉人们：“真空中重物体先落地”。而牛顿定律却说“F=MA”，它表达的是：“质量和加速度成反比，质量大则加速度就小，质量小其加速度就大”。也就是说：“在地球相同引力下，无论落体重量、体积、物质成分如何都是同时落地”。显然，牛顿定律和万有引力是相互矛盾的，但牛顿也决不会自己推翻自己的定律，故造成此错误的主要原由在于以下几个方面：

一、1688年牛顿与胡克发生了举世目睹的知识产权争夺，由于牛顿发表了《自然哲学的数学原理》一书，使牛顿的地位就发生了根本的变化。所以，胡克的“平方反比定律”就被更名为牛顿“万有引力定律”。但谁又能知道，万有引力定律与牛顿定律是截然不同的两种定律，这两条定律如果用在落体上，其根本就是相互矛盾的。

二、牛顿一律认为：“物体发生的是惯性运动并能永远运动”，该律用公式表达应该是B=MS直；牛顿二律认为：

“物体不仅惯性运动而且能加速运动”，该律用公式表达是P=MA。显然，这两条定律只说出了物体的惯性运动和加速运动，并没有说到什么是力。反之，牛顿却说了，“推动物体发生惯性运动的力，及苹果落地的力（原始力），均是上帝创造的”。所以，牛顿自己都不承认他的惯性运动量或冲量是力，那么后人为什么还非要去篡改这段历史？

三、牛顿原本是说“苹果”是怎样落地的，苹果落地是在地球引力下发生的一种加速运动。此运动是地球引力发生的一种俯冲的量，此量实为冲量。而什么是力？苹果砸到地上是力，作用苹果发生运动的是力（地球引力）。所以，砸到地上的力是重量、速度、距离三者乘积（F=GVS），而地球引力大小通常是1公斤等于1千克。然而，重量也非等于重力，如：“一公斤重物体放在台秤上，其重量等于重力；拿起来再砸到台秤上，重量就不等于重力”。所以，人们往往把“量”与“力”分不清。

四、物体并非惯性运动并永远运动，没有力物体不运动，没有力物体也不可能永动。地球所以绕太阳能发生惯性运动，在于太阳不断释能产生的力作用于地球，故才发生了地球的公转运动；反之，地球也不断释能产生斥力，便又发生了地球的自转运动。如果丧失了这种力，地球就不会转动，太阳和地球也只能是太空中的质点不可能永动。

五、通常认为：“万有引力是建立在物体之间一种遥远的、未知的、神秘的、相互作用的力”。此力原本是科学界难解之迷，也是能获诺贝尔奖的重要研究课题。然而，万有引力本是粒子在运动中成为带电粒子，当粒子聚集成天体或物体时就会形成中心引力场和磁场；物质聚集必然导致能量释放，磁场形成会产生磁力，能量释放的力及磁场产生的力就发生了“同性斥”与“异性吸”现象。所以，万有引力决非“上帝”创造。

六、地球为什么会绕太阳会发生公转与自转运动，就如同用绳子悬挂一块磁铁，若用另一块磁铁去撞击它，“同性斥”就发生了磁铁的自转运动，这也如同电机的转子和定子同理。行星、卫星是太阳外围分离出来的同性物质，故使行星、卫星与太阳同性相斥并绕太阳发生了公转与自转运动；彗星、陨星、陨石等（非小行星）所以能撞击太阳或地球，则在于它们是太空的外来异性物质，在耗尽动能后，会撞击太阳或其它行星系。

七、总之，什么是力？第一推动是力，第一推动本是原始力，原始力是源于能量的释放（E=F2）；什么是力？物体撞到墙上才是力，物体撞到墙上是动能加速中产生的力，动能与力成正比和时间成反比；什么是力？运动的物体本身就有力，此力的大小与物体动量等价，和运动速度成正比；什么是力？落体砸到地上是力。此力大小表现为落体砸在地面上坑的大小与深浅，也是冲量与时间乘积产生的冲击力。所以，自然界的力是多种多样的，但无论什么力均可用物体的动量来表示。

八、没有质量就没有能量E（力）；没有能量就没有动量MV（速度）；没有动量就没有冲量MA（加速度）。这是运动力学的基本原理。而传统的东西是过去的东西，过去的东西是过时的东西，过时的东西有些是会被历史所淘汰的。古人有错，错不在其人而在历史，历史造就了古人必然会犯错误，这是人类发展的必然规律。所以，抱着传统观念不放的人，是搞封建迷信活动的人；而搞封建迷信盲目崇拜古的人，是因循守旧的人，也是不懂科学的人。

研究者在西安市百米大楼抛物实验时还发现这样的现象，沿着大楼一侧坠落的物体在空中不是垂直坠落，而是靠大楼的一侧呈现弧状坠落，这说明物体在高速运动中会产生强大的磁性吸引力，使大楼和落体之间发生了磁场吸引现象。据此也可证明：光束为何会在宇宙空间发生歪曲的事实。总之，有关牛顿力学及物理学中的其它许多错误这里不再逐一阐述，而统一场论的问世将使人类攀上科学理论的顶峰。