從美國教材的一道習題看對亞里士多德的介紹

吳景亮

（浙江省安吉縣昌碩高級中學，浙江 湖州 313300）

《亞里士多德》（西方百科全書），是10卷本的亞里士多德全集.其《物理卷》討論了物理學的眾多基本概念，例如時間與空間，有限與無限，運動和靜止，可以說此后的力學發(fā)展都是以其為藍圖展開的.但是，由于年代久遠，對于其物理思想的介紹，也見爭議不斷，更有斷章取義者，混淆視聽.本文介紹亞里士多德關(guān)于輕重物體下落快慢的一些認識，并結(jié)合美國教材的一道習題來看如何介紹這位偉大的哲學家.

關(guān)于落體運動的分析在《物理卷》第4章第7、8、9節(jié).本章主要討論空間和虛空的問題，其中第7節(jié)為虛空的含義，第8節(jié)為沒有和物體分離的虛空，第9節(jié)為沒有物體里的虛空，關(guān)于落體運動的原文摘抄如下：

運動的快慢有兩個原因：（1）運動通過的介質(zhì)不同，（2）運動物體自身輕重程度不同，如果運動的其他條件相同的話.

（1）介質(zhì)造成運動速度的差異是因為它對運動物體的妨礙作用，如果它作相反方向的運動妨礙作用最大，靜止時的妨礙作用次之；另外，不易分開的介質(zhì)，即比較致密的事物，阻礙作用也較大.……因此，假設速度比等于空氣和水的密度比，即水的密度是空氣的兩倍，那么時間的比也是兩倍.介質(zhì)的可見程度越差，阻力越小，運動的速度越快.但沒有一個比例可以表示虛空被物體超越的程度，……總的說來，運動對運動都是有比例的，但空對實是沒有比例的.（注：由此亞里士多德推出它將以超過所有比例的速度通過虛空，這是不可能的）

（2）運動速度受到運動物體本身差異的影響.我們看到有較大動勢——重的向下，輕的向上——的物體（假設結(jié)構(gòu)上的其他方面相同）通過同一距離的速度也較大，并且速度的比等于這些物體量的比.因此他們也將以同樣的速度比通過虛空.但這是不行的.因為，為什么一物體要比另一物體運動得快些呢？在實的空間里情況必然如此，因為力較大的物體分開介質(zhì)的速度也較快.因為物體破開介質(zhì)前進的速度若非取決于形狀，就是取決于自然運動物體或被拋扔物體所具有的動勢.因此在沒有介質(zhì)的虛空里一切物體就會以同樣的速度運動了.但這是不可能的.

此段即為亞里士多德的結(jié)論，定量結(jié)論是錯誤的，但定性分析是正確的.

關(guān)于推翻亞里士多德重的物體下落快，輕的物體下落慢的論述有兩個：

第一個是比薩斜塔的實驗，但此實驗歷史上根本沒有記錄，應為他人杜撰，所以比較嚴謹?shù)慕滩囊呀?jīng)不再介紹.

第二個是伽利略的理想實驗，將輕重不同的兩個球連在一起，會得出悖論.但如此簡單的邏輯悖論，作為邏輯學的開山鼻祖怎會不知！亞里士多德的結(jié)論是大小相同的兩個球，重的比輕的先落地，現(xiàn)在將兩個球綁后作為一個整體，但這個整體的形狀已經(jīng)改變，如何比較？又如何能推翻亞里士多德的論述呢？顯然伽利略的批評是錯誤的.

其實細細分析，兩位大師的推理都是正確的，前提不同罷了.亞里士多德的論述前提是物體在空氣中或其他介質(zhì)中，現(xiàn)代理論已經(jīng)證明，有空氣阻力情況下，形狀相同的兩個物體重的先落地.而伽利略的推理前提是物體在真空中，當然輕重兩球同時落地.所以問題的關(guān)鍵在于對真空的認可上.這一點從其書中所處的位置也能明顯看出來，亞里士多德將此段論述作為證明虛空不存在的理由放在第8章，其思想前提已經(jīng)非常清楚了.亞里士多德的年代，由于技術(shù)粗糙，人們還無法得到真空，所以他做出了“自然界厭惡真空”的論斷，實在是怪不得他.而到了伽利略的時代，人們的技術(shù)水平已經(jīng)大大提高，人們已經(jīng)有足夠的經(jīng)驗了解真空是可以存在的，從而順利地幫助伽利略排除了空氣阻力的干擾.

下面來看美國高中教材《科學發(fā)現(xiàn)者》第1章測評第61題對亞里士多德思想的介紹：

亞里士多德說過，自由落體的速度與其下降時通過的介質(zhì)的密度成反比.

（a）按照亞里士多德的說法，一塊巖石在水中的下落速度快，還是在空氣中的下落速度快？

（b）一塊巖石在真空中下落的速度為多快？從這點出發(fā)，說明亞里士多德認為根本不存在真空的原因.

此題首先給出了亞里士多德的觀點，此觀點由于科技所限，定量結(jié)果錯誤，但是定性分析是正確的.作為一位兩千年前的學者，能認識到這一點已經(jīng)是很不容易的事情了.接下來通過兩個問題，讓學生體會亞里士多德的研究思路，從而讓學生體會到對真空的認識是亞里士多德和伽利略的根本區(qū)別，同時也告訴學生，由于科技條件所限，亞里士多德的認識也是可以理解的.

此題對亞里士多德的介紹可謂是用心很深，既介紹了亞里士多德的研究結(jié)果，又讓學生體會他所處的時代特點，做到了尊重歷史，以科學的眼光去看待前人的成果.我們再來看人教版物理必修1教材第2章第6節(jié)“伽利略對自由落體的研究”，其對亞里士多德的介紹就明顯沒有尊重歷史和科學的發(fā)展，希望編者在以后再版時可以借鑒上面的介紹方法.

1 梁紹榮，管靖.基礎(chǔ)物理學.北京：高等教育出版社，2004.

2 ［古希臘］亞里士多德著，張竹明譯.亞里士多德全集物理卷.北京：商務印書館，1982.

3 ［美］保羅·齊澤維茨等著，錢振華等譯.科學發(fā)現(xiàn)者，杭州：浙江教育出版社，2008.