Jak Galileusz udowodnił że wszystkie ciała spadają z jednakową prędkością?

Jest rzeczą niesłychanie ważną, dla należytego pojmowania dróg i środków nauki, zdawać sobie dokładnie sprawę ze stosunku, który zachodzi w badaniach naukowych pomiędzy zmysłami a myśleniem, czyli pomiędzy doświadczeniem a rozumem. Wykrycie i udowodnienie przez Galileusza, iż wszystkie ciała spadają z prędkością jednakową, może być tutaj wysoce dogodną sposobnością do uświadomienia sobie tego tak niesłychanie ważnego zagadnienia.

Jak się tę sprawę zwykle przedstawia w podręcznikach?

Oto jeden z największych uczonych wszystkich czasów i zarazem, jak wiadomo, największy za-gważdżacz nauki i myśli ludzkiej na tysiąclecia — twórca wielu nauk (logiki, psychologii i inn.), a jednocześnie wysoce szkodliwy przeciwnik nauki o ruchu Ziemi, przeciwnik atomizmu itd. — słowem, Arystoteles, zgodnie z pospolitym tej sprawy pojmowaniem, sądził, że ciała cięższe spadają prędzej, lżejsze — wolniej. Pogląd ten narzucił on nauce, wraz z innymi błędami, na lat mniej więcej półtora tysiąca i dopiero „ojciec fizyki doświadczalnej“ — „uczony włoski Galileusz“ — cytujemy dalej ustęp ze znanej „Fizyki“ Kalinowskich (str. 32) — „poglądowi temu zaprzeczył i podał właściwy opis zjawiska spadania. Co więcej, Galileusz zdecydował się na krok, który nam dziś wydaje się jedynie słusznym, na tamte jednak czasy był krokiem rewolucyjnym, rozpoczynającym nową kartę w dziejach fizyki: Galileusz postanowił wykonać doświadczenie i przekonać się w ten sposób, jak naprawdę ciała spadają. Z wierzchołka słynnej wieży pochyłej w Pizie puszcza on jednocześnie różne ciała „lżejsze“ i „cięższe“ i stwierdza, że spadają jednakowo…”

Takie uproszczone przedstawienie zagadnienie jest w podręczniku szkolnym konieczne ze względów dydaktycznych, nie jest jednak zupełnie ścisłe.

Nie trzeba zapominać, że i naprawdę ściśle Jednakową prędkością ciała spadają tylko w próżni. A Galileusz tą próżnią ani przyrządami do jej wytwarzania wówczas jeszcze nie rozporządzał — odpowiednie doświadczenie mógł wykonać i wykonał z należytą dokładnością dopiero później Newton. Galileusz w doświadczeniu swoim otrzymał na razie wyniki zaledwie przybliżone, które zdolne były może zadowolić widzów głośnego spuszczania ciał z wieży pizańskiej, ale bynajmniej nie Galileusza. Ten natomiast, w tym właśnie doświadczalnie słabym punkcie, uciekł się do — nieodzownego zresztą w każdym istotnym eksperymencie — współdziałania myśli ze zmysłami. I tak oto rozumowa! owocnie — pomimo, czy może właśnie dlatego, że ówczesnego, scholastycznego uniwersytetu w Pizie, z braku środków, nie ukończył:

Przypuśćmy, że mamy dwie równe masy A i B, które spadają — w myśli — obok siebie. Są jednakowe, a przeto spadają z prędkością jednakową, według wszelkich poglądów, słusznych czy niesłusznych, scholastycznych, arystotelesowych. Pomyślmy sobie dalej: a co się też stanie, jeśli te poruszające się obok siebie z tą samą prędkością masy złączymy teraz w jedną? Ciało o masie A plus B, jako cięższe, powinno, zgodnie z Arystotelesem, spadać prędzej; skądże się jednak weźmie ta zwiększona prędkość podwójnie cięższego ciała?

Masa A nie może pod względem ruchu oddziałać na masę B i prędkość jej powiększyć, sama bowiem porusza się z tą samą co tamta prędkością, więc tej większej prędkości, której sama nie posiada, nie zdoła udzielić złączonej z nią teraz w jedno towarzyszce drogi. I zupełnie to samo można, z drugiej strony, powiedzieć również i o masie B, w stosunku do złączonej z nią masy A. Zatem, zjednoczone w jedno ciało cięższe, muszą one spadać z tą samą prędkością, co 1 każde z poprzednich dwóch ciał lżejszych.

I oto dopiero to rozumowanie, w połączeniu z przybliżonym wynikiem doświadczenia, pozwoliło Galileuszowi wypowiedzieć stanowcze twierdzenie, iż wszystkie ciała, czy cięższe, czy lżejsze, zdążają ku ziemi z jednakową prędkością.

Powie ktoś na to: rozumowania było tutaj tylko dodatkiem, mającym zastąpić próżnię niemożliwą jeszcze wówczas do osiągnięcia; ale skoro na własne oczy widzimy, że w tej próżni wszystkie ciała różne spadają jednakowo…. Byłby to wszakże pogląd zupełnie niesłuszny. Wzrok może zawsze łudzić, zmysły są omylne — że Słońce się porusza, widzimy to codziennie — na samych zmysłach w nauce opierać się nie można i nawet nie wolno. W nauce zresztą nieraz, wychodząc z tych czy innych, jakże niekiedy skąpych danych zmysłowych, rozumujemy dalej o rzeczach zupełnie zmysłom niedostępnych — atomach, elektronach — i dochodzimy do wyników, których nikt nie kwestionuje. A nawet dopiero te właśnie wyniki, otrzymywane przez współdziałanie zmysłów oraz myśli, doświadczenia i rozumu, odczytywania pomiarów z instrumentów, tudzież ich opracowania matematycznego — dopiero te wyniki są naprawdę pewne. I to właśnie w fizyce, w nauce ścisłej, znaczy metoda doświadczalna.

Galileusz od samego początku był ojcem takiej metody badań naukowych, od pierwszego doświadczenia z wieżą pizańską. Najlepszy tego dowód stanowi całe dalsze, matematyczne ujęcie przezeń praw spadku ciał. Fizyka może się wahać, mieć swoje odchylenia od tej linii generalnej — może się stawiać zbyt wyłącznie eksperymentalna, czy jak dzisiaj, zdaniem niektórych, zbyt matematyczna. Lecz tylko współdziałanie zmysłów oraz myśli stwarza ją i czyni nauką sensu stricto.