亚里士多德那套关于落体的说法,其实有个大漏洞。老人家总说东西往下掉是因为天性使然,要么自然要么被迫,但他压根没算过速度是怎么变快的。到了14世纪60年代,巴黎大学的学者们还是在这道题上打转。尼古拉·奥雷姆就坐在漏风的书房里,对着厚厚的羊皮纸死磕。他写下一串又一串的比例公式,写完又划掉。每次拿实际掉下来的石头一比对,那些死板的算式全对不上。他想摸清速度变化的规律,可老一套的词儿根本不够用。
算烦了,他干脆把废稿全扫到地上,转头盯上了桌上的黄铜水钟。水滴砸进陶盆,滴答滴答,节奏稳得很。就在那一瞬间,他脑子里的线接上了。时间不就是一条一直往前走的直线吗?要是把速度一个个叠在这条线上,看不见的加速过程,不就能画出形状了?他赶紧抽出一张新纸,先画了条横线代表时间,再往上竖起一道道刻度,去接住每一瞬间的速度变化。
顺着时间的横线和往上爬的速度刻度,他把纸面填得满满当当。把顶端连起来,一个利落的直角三角形就出来了。总路程怎么算?就看这图形占多大地方。想象一堆碎石子倒出来,越堆越宽,形成个斜坡。要是把斜坡顶上那一半切下来,往下平移补齐,歪歪扭扭的三角形立马就变成一个规整的长方形,面积一点没少。就这么简单的几何变换,他独立证明了平均速度定理:一个自由落体跑过的距离,正好等于一个以它末速度一半匀速跑动的物体所走的距离。
这下全对上了。奥雷姆把画好的图收进手稿里,彻底甩开了过去几百年靠猜的哲学套路,换上了清清楚楚的几何推演。清晨的光线终于挤进高高的拱窗,照亮了橡木桌上方飘着的灰尘。他松开手里的木炭,肩膀一松,抬头望向窗外清透的巴黎天空。落体不再是猜不透的谜题,它只是纸上的一条线。