|
1680年代中期，牛顿对于数学、物理以及天文学的研究才被人所知。他写了很多篇论文，但只发表了一些。他经常强调他的科学研究只属于他自己，以及他死了之后研究这一方面的后人。1684年，天文学家埃德蒙·哈雷到剑桥大学拜访牛顿。（留心哈雷彗星，那是由哈雷的名字命名的彗星，2061年可以再次从地球上观测到）哈雷当时在和虎克讨论一个物体绕着另外一个物体转的轨迹的形状是怎样的（就像地球绕着太阳的轨迹，月球绕着地球的轨迹）。他们怀疑引力可以改变物体的轨迹，其实就是我们现在所说的“平方反比定律”。引力只是这个定律的一个例子罢了。意思就是两个物体距离越来越远的时候，他们之间的引力也会以距离的平方逐渐变小，而反之，两个物体越来越近的时候，他们之间的引力也会以同样的比例变大。吸引力是相互的，但两个物体的质量也非常重要。如果一个物体——比方说地球吧，很大，另一个物体则很小——比方说苹果，地球完成了几乎所有的吸引。12章解释了伽利略如何在他的落球实验中使用一个平方函数。在后面的章节里我们也会看到，大自然喜欢事物以平方的函数形式出现，不管是时间、加速度还是吸引力。当你与平方打交道的时候（比如三乘三等于九，或者三的平方等于九），大自然可能正在微笑。 哈雷的拜访使牛顿暂时停止了研究神学和点金术。他开始工作并撰写了他最伟大的书，尽管这本书不好读懂，它仍是科学史上最重要的书之一。今天我们管他叫作《原理》，原来拉丁文的题目（牛顿用拉丁文写的）是《自然哲学的数学原理》（自然哲学就是科学的老名字啊）。牛顿的这本书为如何应用他的数学运算提供了充足的细节，用数字解释了自然物理的方方面面，而不是用冗长的文字。在牛顿活着的时候，只有几个人能理解，但关于这本书的报道则更被广为欣赏。这是一个新的观察并解释宇宙的方式。 牛顿有许多关于世界和天堂的看法都记录在他的运动三定律当中，他也写在了《原理》中。他的第一个原理是任何物体都要保持静止或者匀速直线运动的状态，直到有外力作用在其上。山上的岩石会永远地在那里，除非——风雨或者人为因素使其移动；而且如果没有任何干扰（摩擦），石头会一直做匀速直线运动。 他的第二定律是，力可以改变运动物体的速度和方向。改变有多大，取决于力有多大，而方向的改变只发生在一条直线上，力的方向上。所以，如果你用力从一旁拍打一个下落的气球，它会沿着那个方向向旁边移动；如果你从上面拍打，它就会更快速地下落。 他的第三条定律的结论是，对于所有的力，总有一个大小相同方向相反的力。意思是说，两个物体相互作用的时候，受到的力是相等的，但方向是相反的。你拍打气球的时候，气球会飞走，但同时它也对你的手作用了力（你能感觉到）。如果你击打一块大卵石，它不会动，但你的手会弹回来，而且很疼。这是因为用轻小物体去影响重物要比重物影响轻小物体难（和重力是一个道理）。 这三个定律解决了早先的物理难题。而在牛顿的手中，它们解释了许多现象，从行星的移动到从弓中射出的箭轨。力学定律使得我们能够将宇宙看成一个巨大的、有规律的机器，就像有弹簧、杠杆因而能计时的钟表一样。牛顿的《原理》被视为天才之作。它把这个隐居的有问题的男人变成了一个名人。他获得的奖励就是当铸币厂的厂长，也就是政府生产并调节全国货币供应的地方。牛顿带着由衷的热情投入了工作，他查获了伪造假币的人并监管着全国的货币供应量。他必须在伦敦居住下来，所以他解除了所有和剑桥大学的联系并将他生命中的最后三十年留在了首都，成为皇家学会会长。 值得注意的是，他在伦敦的时候，对《原理》作了重大的修订，修订内容包括他之后的研究成果以及回答自从发表以来人们对这本书提出的批评之声。科学家常常这么做。罗伯特·虎克死后不久，牛顿发表了他第二重要的书《光学》（1704），一本关于光的书。牛顿和虎克关于他们谁先发现或是如何理解什么是光及其性质的实验结果一直不停地争吵。牛顿在四十年前就已经完成了书中的大部分内容，但他不愿意在虎克在世的时候发表。像《原理》一样，《光学》很重要。我们在之后的章节里会提到其中的一些结论，当其他的科学家站在牛顿的肩膀上时。 牛顿是第一位被授予爵位的科学家，他成为了艾萨克爵士。他很享受权力，但他并不开心。他不是一个和蔼的人，但他是个伟人，他是有史以来最有创造性的科学家之一，因为他对于我们理解宇宙做出的巨大贡献而享有盛名。牛顿的《原理》是被开普勒、伽利略、笛卡尔和其他科学家孜孜不倦研究的天文学和物理学的高峰。在这本书中，牛顿将天地放到了同一个系统中，因为他的定律适用于整个宇宙。他提供了行星运动的方式和物体落向地球的数学和物理解释。他提供了物理学的基础，直到二十世纪，科学家都一直沿用他的理论，而后来，爱因斯坦和其他的科学家展示了一些连艾萨克爵士都想象不到的宇宙的景象。
本文译自《A Little History Of Science》。该书由耶鲁大学出版社出版，作者William F. Bynum。通俗易懂，深入浅出，雅俗共赏，老少皆宜。 |
|
|
