牛頓的發(fā)現(xiàn)萬有引力的故事
艾薩克·牛頓提出了“萬有引力定律”,萬有引力和美麗的銀河系有關,這一定律確定了天文學的理論基礎,適用于宇宙中的所有物體,同時也在科學實驗中得到廣泛的應用和驗證。
牛頓的發(fā)現(xiàn)萬有引力的故事
凡旋轉的都在掉落:衛(wèi)星朝著行星掉落,行星朝著太陽掉落。而在牛頓之后很久,天文學家們還會發(fā)現(xiàn),我們在天空中看到的所有星星都在以一種螺旋運動的形式相互掉落,就此形成了我們的星系——銀河系。
這一如此簡單而深奧的原理,將如此的優(yōu)雅與力量集于一身。萬物落在萬物之上,一刻不停,一切都得到了解釋,這就是萬有引力。
牛頓看到蘋果落下而發(fā)現(xiàn)萬有引力的故事是大家都耳熟能詳?shù)摹So念牛頓《自然哲學的數(shù)學原理》一書三百周年出版的文集封面也用的是一個蘋果,牛頓家鄉(xiāng)的蘋果樹也被移栽到世界各地的許多著名學術機構。
關于牛頓如何發(fā)現(xiàn)萬有引力有一個膾炙人口的故事。1666年的盛夏,當牛頓坐在沃爾索浦的一棵蘋果樹下乘涼時,一個成熟的蘋果掉落在他的腦袋上,從而令他聯(lián)想到引力。
事實上,并不是單純一個蘋果促使他思考,真正令他著迷的課題是:蘋果為什么會自上而下墜落?在牛頓出生之前的半個世紀,開普勒就發(fā)現(xiàn)了行星的軌道成橢圓形,伽利略則發(fā)現(xiàn)物體從高處往低處掉落時總是做加速運動,卻從來沒有人把兩者聯(lián)系起來考慮,更不用說想到它們之間有任何共同的內因了。
然而牛頓卻想到,蘋果并非是單純的下落,而是有某種看不見的力在拉它。
接著他又想到在軌道上運行的行星是否也受到這種力的作用:正如把蘋果往地面拽一樣,是不是某種力也同樣存在于天體之間,令月球圍繞地球旋轉,而行星圍繞太陽旋轉,使得它們不會飛遠呢?這種思考看似簡單,實則巧妙,促使牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。
牛頓是什么之父
牛頓一生輝煌,在物理學、天文、力學、神學等方面都有所涉獵,所以他榮獲了很多殊榮和稱號,例如說牛頓是“力學之父”“現(xiàn)代科學之父”以及“近代物理學之父”。
關于第一種說法是因為他僅在力學方面就達到了相當高的水平。牛頓在畢業(yè)后尚未工作留校,就在此時他研究了許多的書籍,并運用其知識發(fā)現(xiàn)了眾多力學理論,這些規(guī)律被眾人認定成定律。
關于牛頓的第二種說法說與科學有著千絲萬縷的聯(lián)系,其原因是牛頓都以有理論依據的操作和方式為基礎進行科學實驗的,一定程度上推動了科學發(fā)展,以至于在以后的幾個世紀里都有所影響。
關于牛頓是什么之父第三種說法,對牛頓贊譽極佳。這種說法與其說是一種稱呼,不如說是一種贊譽。因為他在力學方面的成就,使得其引領了物理學研究進程。
三種牛頓是什么之父的說法,各有各的道理。但三種說法字面不同,但實質相同。無論是物理學還是科學的方面的說法都是在贊譽牛頓人生中的成果,我們看到這些成果,在發(fā)出贊嘆的同時也深受其蒙澤。
煉金術給牛頓帶來了什么
在近代科學史上,牛頓的作用可謂舉足輕重,被稱之為“科學巨人”。
幾百年來,他一直被視為科學界的典范,其出版的《自然哲學的數(shù)學原理》和《光學》,奠定了他的地位。同時期的詩人蒲柏用詩歌這樣陳贊他:自然與自然規(guī)律隱匿于黑暗之中,上帝說,讓牛頓出世吧,于是一切都變得光明。
二十世紀,牛頓生前手稿被拍賣、研究,牛頓形象的另一面漸漸被挖掘出來,通過手稿中那些負面故事,讓世人知道了,原來牛頓癡迷于煉金術,這令學界大為震驚,因為牛頓代表著理性與現(xiàn)實,而煉金術則被認為是江湖勾當。
近代科學的奠基人物為何癡迷于煉金術?這個疑問英國作家邁克爾.懷特也有,為了得到一個合理說明牛頓行為的解釋,他在反復研究現(xiàn)有資料后,在《最后的煉金術:牛頓傳》給出這樣一個說法:
煉金術起源于古希臘時代,過程是為了尋找一種石頭——哲人石,它具有神奇的功能,能夠將石頭點綴成黃金。過往的歐洲,不論是意大利詩人但丁或是羅馬教皇,對于煉金術都很鄙夷,但仍舊有很多人將一生獻給煉金術,例如化學家“波義耳”。
實際上,盡管煉金術被披上神秘面紗,其實它就是歐洲人對科學探索最早的嘗試,從某種角度來看,近現(xiàn)代化學正是其衍生物。
牛頓所生活的時代,煉金術與科學研究的界限很模糊,根本難以區(qū)別。
因此,統(tǒng)籌來看,牛頓是務實的人,為了發(fā)現(xiàn)“自然結構”,必然是要將一切琢磨透,任何一塊自己不了解的石頭都需要了解,那么他研究煉金術只有一個原因,里面有一定的價值;世人將煉金術看作“江湖術法”,但與牛頓同時期的許多科學家卻專心研究它,這也間接影響了牛頓。
科學一詞誕生于近代,在這之前化學與煉金術是相互依存的,所以為了科學研究,他有必要去探索煉金術;其好友波義耳通過研究煉金術,已經取得了一些成就,牛頓不愿屈居人后。
具有化學性質的煉金術,在一定程度上給了牛頓科學上的幫助。拿煉金術中的“發(fā)氣原理”舉例,正是由于這個知識點,才讓牛頓想到物體間的超距作用,而要明白,在萬有理論中超距作用是最關鍵的一環(huán)。
科學不是枯燥的研究,它需要從外部汲取營養(yǎng),這里的營養(yǎng)指的是“靈感與構想”。正如邁克爾.懷特所說:如果用冷靜明智的態(tài)度審視煉金術,我們應當承認它帶給了這個世界一些有用的技術與器具。最重要的是它至少激起了一位偉大的17世紀科學家的靈感。