Начнем опять с Галилея

Галилей был первым, кто открыл закон инерции и сформулировал классический принцип относительности; это положило начало специальной теории относительности. Галилею же мы обязаны открытием и тех законов природы, которые позже легли в основу общей теории относительно­сти. Это были законы свободного падения тел.
Чем отличается падение легкого тела от падения тяже­лого? Казалось бы, вопрос прост. Каждый из нас имел воз­можность удостовериться, что легкие тела падают медлен­нее, чем тяжелые. Пусть падают, например, с лесов кир­пич и платок. Несомненно, кирпич раньше достигнет
земли. Можно ли отсюда заключить, что тяжелые тела падают быстрее?
Выпустим из рук пушинку. Она станет, кружась, под­ниматься. Следует ли из этого, что легкие, как пушинка, тела вообще не падают на землю? Разумеется, ни один из наших читателей с таким выводом не согласится. Пушинку подняли потоки воздуха. Не будь этих потоков — пушин­ка упала бы на землю.

Галилей был первым, кто открыл закон инерции и сформулировал классический принцип относительности; это положило начало специальной теории относительности. Галилею же мы обязаны открытием и тех законов природы, которые позже легли в основу общей теории относительно­сти. Это были законы свободного падения тел.
Чем отличается падение легкого тела от падения тяже­лого? Казалось бы, вопрос прост. Каждый из нас имел воз­можность удостовериться, что легкие тела падают медлен­нее, чем тяжелые. Пусть падают, например, с лесов кир­пич и платок. Несомненно, кирпич раньше достигнет
земли. Можно ли отсюда заключить, что тяжелые тела падают быстрее?
Выпустим из рук пушинку. Она станет, кружась, под­ниматься. Следует ли из этого, что легкие, как пушинка, тела вообще не падают на землю? Разумеется, ни один из наших читателей с таким выводом не согласится. Пушинку подняли потоки воздуха. Не будь этих потоков — пушин­ка упала бы на землю.
Отсюда видно, что сопротивление воздуха может ока­зать большое влияние на падение тел. Однако влияние воздушной среды здесь нас не интересует. Будем рассмат­ривать только свободное падение тел, т. е. движение тел под действием одного лишь притяжения Земли при отсут­ствии всех побочных воздействий, в том числе и сопротив­ления воздуха.
Вряд ли кто-нибудь последует приглашению прыгнуть вниз с высокой башни. Спрыгнуть же со стула совсем не страшно. Этот опыт повседневной жизни отражает одно существенное свойство падения тел: свободно падающие тела движутся с ускорением. При прыжке с высоты к мо­менту встречи с Землей скорость может возрасти весьма значительно.
Уже Аристотелю было известно, что свободные тела па­дают ускоряясь, однако он, как и другие античные фило­софы, был убежден, что легкие тела падают медленнее тяжелых. Истину в этом вопросе нашел лишь Галилей.
Для выяснения законов свободного падения Галилей, начиная с 1589 г., проводил многочисленные опыты. В го­роде Пиза, где в то время он работал, есть известная на­клонная башня, как будто специально построенная для подобных опытов. Галилей ронял с этой башни тела самого различного веса и формы и измерял время их падения. При этом были выбраны наиболее компактные тела, чтобы по возможности исключить тормозящее действие воздуха. Результат опытов был поразительным: оказалось, что все тела, независимо от их массы, падают с одним и тем же ускорением. Если два каких-нибудь тела начинают паде­ние вместе, то и заканчивают его вместе. При этом падение тел происходит равномерно-ускоренно. В конце первой се­кунды тело приобретает скорость 9,8 м/сек, в конце вто­рой секунды скорость падения достигает уже 19,6 м/сек и т. д. Скорость тела увеличивается в течение каждой секун­ды на 9,8 м/сек.
В школе на уроках физики закон свободного падения тел обычно демонстрируют с помощью длинной стеклян­ной трубки с запаянными концами, внутри которой нахо­дятся дробинка и пушинка. Если быстро повернуть труб­ку в вертикальном направлении относительно Земли дро­бинка и пушинка начинают падать, причем дробинка зна­чительно опережает пушинку. Затем из тубки выкачи­вают воздух и повторяют опыт. В этом случае пушинка, падая, уже не отстает от дробинки. Задержка пушинки прежде всего была вызвана тормозящим влиянием возду­ха. В безвоздушном пространстве скорость падения те­ла не зависит от его массы.
То, что при отсутствии воздуха все тела падают одина­ково, Галилей к тому же обосновал очень интересным логи­ческим рассуждением, Предположим, что тяжелое тело падает быстрее легкого. Свяжем эти тела. Как должно па­дать теперь это составное тело? С одной стороны, составное тело весит больше, чем каждое из тел до связывания в от­дельности. Поэтому оно должно падать быстрее, чем каж­дое из его составляющих тел в отдельности. Но с другой стороны, легкое тело, падающее медленнее, будучи при­крепленным к тяжелому, должно тормозить падение по­следнего. Оба вывода логически верны, но между собой на­ходятся в противоречии. Следовательно, ошибка должна содержаться уже в предпосылке, утверждающей, что более тяжелое тело падает быстрее легкого. Правильным будет признать, что все тела падают с одинаковым ускорением независимо от их массы.