Дискуссия №4. Доказательство Галилея.

Когда-то давно, еще обучаясь в школе, я где-то прочитал, будто бы Галилей пришел к выводу об одинаковом времени падения тел с башни на Землю не в результате поставленного им эксперимента, а исходя из примерно следующего логического рассуждения: «Предположим, что более массивные тела падают на Землю быстрее, чем легкие. Тогда, с одной стороны, если к массивному телу присоединить легкое, оно будет тормозить падение тяжелого тела. Но, с другой стороны, суммарная масса тел при этом возрастает и, следовательно, по нашему допущению объединенное тело должно падать быстрее. Получено явное противоречие. Следовательно, наше предположение было ошибочным».

Означает ли приведенное доказательство, что один из весьма фундаментальных законов физики (экспериментальной науки) может быть получен не в результате постановки экспериментов, а из чисто логических рассуждений?

4170 просмотров

Во времена Галилея было принято считать, что тяжелые предметы падают на землю быстрее, чем легкие (эта теория была выдвинута еще Аристотелем). Это подтверждали опыты с падением пера и камня или какой-нибудь другой подобной пары. Галилей понял, что различие во времени падения этих предметов возникает только из-за сопротивления воздуха. По легенде, он сбрасывал камни разного веса с Пизанской башни, желая удостовериться, что они достигнут земли одновременно. Однако в действительности он экспериментировал с мраморными шарами (что подтверждено документально), скатывая их по наклонной плоскости, и обнаружил, что их движение не зависит от массы. Точных часов тогда не было (использовались водяные или собственный пульс экспериментатора), и поэтому скатывание шаров было удобнее для измерений, чем падение. При этом Галилей проверил, что полученные им законы скатывания качественно не зависят от угла наклона плоскости, и, следовательно, их можно распространить на случай падения. Он также предложил теоретическое доказательство того, что Аристотель не может быть прав. Предположим, что тяжелый камень падает быстрее, чем легкий. Представьте теперь, что они соединены друг с другом очень легкой струной. Как это повлияет на падение тяжелого камня? С одной стороны, отстающий легкий камень должен заставить более тяжелый падать несколько медленнее, чем прежде. С другой стороны, два камня, рассматриваемые вместе, массивнее тяжелого камня, а значит, должны падать быстрее. Это противоречие показывает, что аристотелевская теория непоследовательна.

Нельзя сказать, что Галилей вывел свой закон на основании только лишь теории. Ведь ей предшествовал анализ опытов с падение легких и тяжелых предметов (пера и камня). И затем теория была подкреплена экспериментами с шарами. Так что в физике без экпериментов все-таки никуда - любая физическая теория должна быть подтверждена или опровергнута экспериментом.

Я думаю вопрос скорее в принципиальной выводимости данного конкретного закона только логическими рассуждениями, а не в том как фактически он был получен :)

YanTaypa абсолютно прав.Проблема в том, как ЛОГИЧЕСКИ можно получить закон физики. Согласитесь, аналогичное утверждение с электрически заряженными шарами в электрическом поле неверно - более заряженный шар будет "падать" быстрее. (при равных массах, разумеется). Как в этом случае быть в "ЛОГИКОЙ" доказательства? ))))))

Ну что тут сказать? В исторических примерах я за исторические факты =)

Данная логика рассуждения сама по себе является мысленным экспериментом, из которого получается закон, который подтверждается уже не только мысленным экспериментом, но и вполне реальным. Так что вот даже в этом "чисто логическом" примере без экспериментов никуда. И это правильно, ведь физика - наука экспериментальная. Вообще логически можно вывести очень многое (вспомним софистов), но главным критерием физической теории всегда остается ее совпадение с реальным экспериментом. История знает не мало примеров, когда физические теории получались сначала на бумаге и лишь потом получали экспериментальное доказательство. Возьмем ту же теорию большого взрыва - Гамов предложил ее в 1948 году, в 1953 предсказал на основе ее реликтовое излучение, которое открыли только в 1964; и вот только тогда в 1964 теория получила свой эксперимент и свое подтверждение реальности; ниже в комментариях тоже примеры есть да и я могу еще дополнить, но считаю это избыточным, тк мы разбираем конкретный случай галилеевского закона.

Ну и как вывод, логически вывести этот (как и любой другой) закон, несомненно, можно, но главное - это совпадение с реальным опытом

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎