在念小学的时候，我们就已经从课本得知，伽利略从著名的比萨斜塔，扔下了两个大小不一的铁球，结果两个铁球同时落地。伽利略这个实验，推翻了亚里士多德对运动的错误理解，科学从此翻开了新的篇章。这，就是著名的自由落体实验。
比萨斜塔
这个传奇故事，是由伽利略的学生维维安尼记录流传下来的，但无论是伽利略本人的作品，还是其他同时代人的作品，都没有相关记载，所以维维安尼杜撰的可能性是很大的。不过，这个故事确实很精彩，我们就姑且当它是真的吧。那这个故事发生的时间，也是1589年，就是16世纪的时候，到现在，已经过去四百多年了。
这四百年里，不少人都在反复做这个实验，以及这个实验的衍生实验。甚至1971年，在月球上，阿波罗15号的指挥官大卫·斯哥特，还做了这个著名实验。他手拿1.32公斤重的铝合金，跟只有0.03公斤重的鹰羽，在距离月球地面1.6米的高度上，同时松手，结果铝合金与鹰羽同时落在地上，再一次验证了伽利略当初的猜想。
阿波罗15号指挥官大卫·斯哥特在月球做自由落体实验
在一些科学类的综艺节目上，我们也可以经常看到，两个真空管，钢球与羽毛同时下坠，同时落地，引来观众的惊呼。
既然四百年前，伽利略已经做了实验，证明两个铁球同时落地，证明了运动与质量无关。那为何我们后人，却要一再重复这个实验？
这就要从自由落体实验的原理说起。
为何实验的时候，质量不同，甚至相差悬殊的物体，同时下坠，会同时下地？而现实生活中，似乎又不是如此？
只要念过中学物理的人，几乎都能解释，那是因为物体下坠的速度，跟质量无关。只是我们日常生活中有空气，质量大的物体，受到空气阻力影响小，质量小的物体，受到空气阻力影响大，所以日常生活中，质量大的物体下坠得更快。但如果像实验那样，把空气抽走，没有了空气，那铁球跟羽毛是同时落地的。
如果用物理公式来解释，根据牛顿第二定律，加速度等于力除以质量，即a=F/m，假设空气阻力为f，那自由落体的加速度a，就是a=(mg-f)/m，在日常生活中，因为有空气阻力存在，所以不同质量的加速度是不一样的，但如果把空气抽走，没有了f，则加速度a=mg/m=g，物体下落的加速度等于重力加速度，两个自由落体的初始位置一样，初始速度都为0，加速度又都是g，那肯定是同时落地的。
道理是这样，没错，但，这是中学物理的水平。
公式中的mg/m，前后两个m，是同一个m吗？其实不是，只是如果那时候讲给少年的你听，只怕你就听不懂，听糊涂，要怀疑人生了。
我们都知道，m是质量。但牛顿力学中，其实有两种质量，一种质量来源于万有引力公式，所以叫引力质量，另一个质量来源于牛顿第二定律，也就是惯性定律，所以叫惯性质量。
万有引力公式
这两种质量，来源于不同公式，其实并不是一回事。但科学家做实验发现，这两者，在数量上是等价的，也就是说，两者的比例是一比一，因为在数量上相同，所以物理学家都默认把它们当作一回事，都叫质量。
自由落体实验，要验证的，就是这惯性质量跟引力质量，是不是等价的，这，才是这个实验最重要的目的！
后来，因为自由落体实验不好做，难以精确，所以，牛顿就设计了一个单摆实验，来验证引力质量跟惯性质量，是不是等价。牛顿尝试了不同材质的物体来做单摆，经过反复测量，把测量的结果尽量精确到小数点后四五位，牛顿发现，引力质量跟惯性质量，在数值上是一样的，没有区别。
牛顿
1900年，匈牙利物理学家厄缶，他改进了扭秤的设计，把实验的精度提升到小数点后八位，仍然没有发现引力质量跟惯性质量，两者究竟有啥差别。
物理学家厄缶
不过，在牛顿力学体系中，最重要的基础，是绝对时空，万有引力公式跟牛顿三大运动定律，这引力质量跟惯性质量，究竟是不是一回事，也就是个物理常数问题，并不是特别重要的事情，但几年后，一个大神出手，重构物理学大厦，这引力质量跟惯性质量，霎时间就成了物理学至关重要的问题。
这大神是谁？自然是20世纪物理学的绝对主角爱因斯坦了。
现代物理之父
爱因斯坦在1905年创立狭义相对论，推翻了牛顿的绝对时空观。狭义相对论描述的是惯性参照系下的运动定律，然而，当爱因斯坦想把相对论推广到非惯性系的时候，却遇到了很大的困难。因为，传统的牛顿力学，是建立在牛顿的绝对时空观的基础上的，有了绝对时空，惯性系非惯性系，就很好定义。然而一旦没有了绝对时空，这惯性系非惯性系，就难以定义了。惯性系非惯性系都定义不了，相对论自然也就无法推广了。
爱因斯坦一直在沉思这个问题，某一天坐电梯的时候，他体验到失重的感觉，由此灵光一闪，从引力质量跟惯性质量等价，这个大多数物理学家没有太注意的现象出发，将之作为广义相对论的基础性原理，称之为等效原理。
美剧《天才爱因斯坦》中，爱因斯坦从电梯中领悟了等效原理
等效原理，再加上另一个广义相对性原理，这两个原理成为了广义相对论的支柱性原理，两者撑起了相对论这座森严的大厦，而相对论跟量子力学，又支撑起了整个现代物理。
讲到现在，大家也应该明白，这惯性质量跟引力质量为何重要，两者的等价，是现代物理基础中的基础。一旦能够通过做实验，证明两者并非等价，那整个相对论都会被推翻，现代的物理学理论，也要重新构建。如果真有科学家做出这样的实验，那他一定可以永垂物理学史册。
正因如此，才不断有科学家孜孜不倦地在做自由落体实验，去验证引力质量跟惯性质量，两者究竟是否等价。前苏联物理学家布拉金斯基，把实验做到了小数点后12位，仍然没有发现，这两者在数量上有啥区别。
也许，数百年后，随着人类的技术发展，人类终于可以发现引力质量跟惯性质量的区别，相对论需要被修正，爱因斯坦被推翻，那时的基础科学，才能够形成真正的突破？还是人类就像《三体》中描述的那样，科技被封锁，基础科学永无突破，爱因斯坦永远被封神？聪明的网友们，你认为呢？
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