羽毛鉛球誰先落地?新發現「真空也有摩擦力」推翻400年伽利略論點

文/胖丁呷麵

如果說有很輕的羽毛跟一顆很重的鉛球,兩個同時從比薩斜塔(同高度)丟下來,哪一個會先落地?

上古希臘時期,亞里斯多德曾說,重量重的會先落地;但到了1580年代時,伽利略提出的「同時落地」觀點卻反轉了世界,如今伽利略的說法已是物理學界的共識。日前Nasa太空實驗中心還推出了「真空鉛球羽毛實驗」的影片,證實伽利略的「同時落地」是對的。

「不論重量差多少,只要在同高度的真空中一起丟下,一定同時落地。」這是現今物理學界的答案。

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雖然後續學者為伽利略的說法加上一個「真空狀態才成立」的前提,但新的理論卻告訴我們說,就算不同重量的物體,在真空中可能不會同時落地,這是為什麼呢?

那是近期科學家意外發現,真空狀態的空間,居然還有「神祕摩擦力」存在,這代表物體從真空中劃過仍可能會降低速度,這完全打破了一般人的常識。

英國格拉斯哥大學的物理學者山萊納(Matthias Sonnleitner)就在研究指出,當物體通過一個「完美真空」的空間時,如果過程中如果有原子產生衰變,就會有一股無形的力量阻礙前進,彷彿就像摩擦力一樣,這種「類真空摩擦力」讓他很傻眼,因為這完全牴觸了愛因斯坦的相對論。

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 「我們花了很多時間在想這個結論哪裡有問題,但現在我們已經知道,這個結論沒錯,也沒有推翻相對論。」山萊納如此說著。

如今山萊納已經找到了一個兩全其美的解釋,他說這是因為質量的變化導致我們觀測到的動量不同,實際上速度還是一樣。就像是看賽車,觀眾覺得車子一過山洞時就突然慢了下來,但實際上在駕駛員視角,不論是他的主觀感受還是看著時速表上的數字,都沒有變慢。

但簡單來說,看起來變慢,實際上沒有卻變慢。聽起來可能很怪,但這個世界就是這樣,看不到與無法想像的,並不代表不存在。

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回到開頭的丟球實驗,伽利略曾說「任何倆物體,從同高度丟下來會同時落地」這個說法,除了要補充上是真空狀態才成立以外,現在必須還要補上「假設物體沒有衰變」這句話。因為衰變*造成的「類真空摩擦力」,可能會讓觀測者覺得沒有同時落地。

(補充說明:非放射性物質的原子核很穩定,半衰期很長很難衰變,但這並不表示非放射性物質就不會衰變。再者,伽利略說的「任何倆物體」如果是包含放射性元素,那麼觀測到的就不一定是同時落地。)

▼日前Nasa的抽真空同時落地實驗,如今可能要再加上幾個假設

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(VIA:ScienceAlert)