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从亚里士多德到伽利略：空间，时间和运动
甚至早在阿基米德从事力学研究之前，把希腊语中的物理一词引入我们词汇的亚里士多德（384-322BC）就已经考虑过物体的运动。当然，传统上，空间和时间是我们认识自然的最基本的概念，作为时间函数的位置则一直是描述物体运动的基础。亚里士多德探讨了这些问题，并把运动区分为星体等所做的完美的圆周运动（实际上，是地球绕地轴转动的反映）和地球表面物体所做的轨迹不完美的运动。但有一点很清楚，那就是——在研究物理问题时，他并不研究第一手的现象。他曾经提出一个非常著名的，但只需一个实验就能驳倒的论断——“两倍重的物体从同一高度下落只需一半时间”。中世纪，人们对抛体运动做了一些研究，但是直到17世纪才由伽利略把理论和实验结合起来，给出了自由落体和抛体的正确描述。我提到这些不是为了这一特定结论，而是因为它指出了物理学的另一个本质特征——依靠直接的观察或实验。如果同自然没有直接的交流，我们就不会有物理学。人们常说观察和实验证据是建构物理理论的起点，但我认为这种说法有些言过其实。公正地讲，物理学的发展依赖于理论和实践之间持续不断的相互作用。有可能先出现理论，然后提出可能的实验验证，通过实验支持或驳倒这一理论。一组特定的实验不可能仅仅只体现一个基础理论，但是有可能只体现出观测量之间的关系——如，在自由落体运动中距离正比于时间的平方（但是，这并不是引力理论）。