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背景 上周的文章谈到了亚里士多德的世界观是如何一步步地，在哥白尼、第谷、开普勒、伽利略等人的努力下，被推翻了。 世界观被摧毁，后果很严重，你想想，就跟天塌了一样，原来宇宙原来那么大，地球不再是宇宙的中心，我一生兢兢业业，清规戒律，就想着死后能飞出镶满了恒星的宇宙外壳上天堂，结果你现在跟我说没有外壳，天堂也不在那，价值观、人生观也全毁了，迷茫得不行，连为什么东西会往下掉都不知道，完全搞不懂这个世界是怎么回事，那活在这个世界的意义是什么呢？ 好在我们的封面人物这个时候出现了，发表了一部巨著《自然哲学的数学原理》，里面讲的内容能够重新解释整个世界，重新拼凑起了人类新的世界观拼图。    书里写的什么内容这么牛叉？ 就是著名的牛顿三大定律以及万有引力定律。 先说说三大定律： 1 惯性定律 即：除非有外力的作用，否则运动中的物体会维持直线运动，静止的物体则会保持静止。 现在大家觉得稀疏平常，但仔细想想，根据我们现实生活中的经验，应该是除非有外力作用，否则所有运动中的物体最后都会停下来，而这个就是亚里士多德世界观里的一条定律，惯性定律应该说是一条违背平日经验却正确的定律。 2 第二运动定律 即：物体运动的改变程度和物体受到的力成正比，而且和力所作用的方向成一条直线。 简单解释一下，想像一下打棒球，杆往哪打，球往哪飞，越用力球飞得越远，同样大小的力，打在棒球上能飞20米远，打在铅球上，估计只能飞2米远，而且手会麻。。。 3 第三运动定律 即：力的作用是相互的，大小相等，方向相反。 举例说明：除了用棒球棒打铅球手会被震麻了以外，枪有后坐力也能说明这个原理。 《原理》这本书，现在英文翻译版一共有600多页，鸿篇巨著，不过令人惊奇的是，这三大定律，可以说是宏观物理中力学的核心要素，牛顿只用了两页就说完了。。。剩下600多页都在解释万有引力的概念，为什么牛顿要这么缓慢小心地解释万有引力呢？ 先看看万有引力是什么？ 4 万有引力 万有引力，即两个物体之间互相吸引的理论，例如，太阳的重力吸引地球靠近太阳，同时地球的重力吸引太阳靠近地球；同样的，如果我们把手里的一本书放开，地球的重力吸引书本靠近地球，同时因为力的作用是相互的，所以书也吸引地球靠近书； 因为地球的质量远大于书本，所以书的吸引力对于地球来说毫无影响；同样的，太阳的质量远大于地球，所以地球的重力对于太阳也没什么影响。 有趣的是，两个物理之间的吸引力和它们的质量成正比，质量越大，引力就越强；并且还跟物体之间的距离的平方成反比，也就是说距离增加时，他们之间的引力会快速地减少。 以上就是《原理》里面对于万有引力的解释，并且以此为基础，可以很好地解释月球绕地球，是因为地球的引力延伸到了月球；同样的，行星绕太阳，跟月球绕地球是一个道理；同样的，木星上的卫星也是因为木星的引力才绕着它转； 这种解释很好理解，但为什么牛顿要用600多页纸来解释这个事情呢？ 因为万有引力不像科学，更像一种魔法； 桌子上放了一根笔，除非你跟笔有任何接触，比如你对笔吹气，用东西丢他，或者摇晃桌子，否则你无法使笔移动，这个大家都知道，除非通过某种接触，否则不可能影像到另外一个物体；
也就是说，人类相信没有远距作用这种东西，隔空移物什么的，就是超能力了。。。然后我们看一下重力，笔跟地球直接没有任何接触，比就会被地球的吸引力牵引着往下掉，这不就是隔空移物吗？因此，牛顿必须小心翼翼地证明，他提出的这套理论不是魔法，而是科学推论，是可以用数学公式严谨精确地表达出来的科学定理。 让我们回想一下哥白尼的日心说和托勒密的地心说，尽管哥白尼的日心说能够更好地解释行星的运动规律，但人们只是把它当做一种工具来看待，宇宙真实的样子是托勒密认为的地心说，哥白尼只是碰巧找到了一个规律可以准确地预测而已。 因此，牛顿的万有引力定律是不是也只是一个工具呢？重力、或者说万有引力其实并不存在，只是刚好用重力可以解释所有这一切现象？ 这个问题非常有趣，因为它的答案，变了好几次。。。 最初，牛顿自己也认为，应该以工具的角度对待他这套万有引力理论，也就是说，万有引力并不真实存在，但用他这套理论，可以准确地解释宇宙中物体的运动规律； 然后，随着牛顿的规律被广泛地应用到各个领域（后面会谈到），发现无一例外地符合牛顿提出的运动规律，万有引力定律也被普罗大众所接受，后来成为经典力学； 一直到，爱因斯坦提出相对论之后，发现原来万有引力定律真的只是工具，没错，万有引力可以说是不存在的，万有引力只是我们观测到的结果，不是物体如此运动的原因，这个我们下期再说。 至此，可以做一个总结： 为什么东西会往下掉？ 不是因为土和水的天然属性是趋向宇宙中心，而是因为地球有吸引力； 为什么行星会绕着太阳转？ 不是因为以太的天然属性是做完美的圆周运动，而是因为太阳的吸引力，并且宇宙是真空，没有外力，所以运动的物体会持续运动下去； 牛顿世界观和亚里士多德世界观有什么区别？ 亚里士多德的宇宙是有目的性的宇宙，各种元素都有自己的目标，也有自己的位置，运动是由物质的本质决定的，宇宙是上帝创造的，人类是上帝创造的，整个宇宙都在上帝的操作下围绕着人类转； 牛顿的宇宙，则更像是一台巨大而精密的自动运作的机器，物体之所以这么运动，是因为外在的，无目的性的结果，宇宙的运作不再需要上帝，或者说，上帝创造宇宙之后，便不再需要管理它，像钟表一样，一天一天自动走动着。 牛顿世界观有何影响？ 1.人类接受了新的世界观之后，也伴随着新的价值观和人生观；首当其冲的，就是君权神授的瓦解，以往人们以为大自然都各安其位，上帝安排着一切，结果现在发现，哦，原来我们不一定非得当底层百姓，世界不是之前认为的那样，所以欧洲就爆发了各种革命，开始君主立宪（就是说君王你当没问题，但是，你的行为必须受到宪法的约束）等等。 2.化学分支并入物理分支； 举个例子：牛顿之前，化学研究的主要是质的变化，比如颜色变化，最著名的就是炼金术士想把铅变成黄金，铅和金以质来说相当类似，可塑性都很高，唯一的区别就是颜色看起来不一样，铅是暗灰色的，金是明亮的淡黄色，而火焰也是明亮的黄色，所以如果将火的淡黄色引入铅中，那么结果就是黄金了。。。 后来，科学家发现了分子、原子的存在，气体之间的反应，原子之间也存在力的相互作用，也都能用数学公式表达出来，所以这个被研究的世界，不管是通过化学还是通过物理，都是一个牛顿式的世界。 3.生物学分支并入物理分支； 同样的，牛顿之前，人们认为对生物的研究应该跟其他研究不同，人体明显跟石头不一样，不能一概而论； 直到后来，科学家发现通过电流能让蛙腿的肌肉收缩，证明我们的神经系统，其实就是通过体液传导的电流系统； 另外，人类用无机物合成了有机物，就是尿素，证明生命物质，有机物原来也同属于这个牛顿式的世界。 4.电磁理论并入物理分支； 牛顿以前，电和磁是单独拎出来研究的，一直到库伦和法拉第两位猛人的出现； 库伦发现两个物体之间的电或者磁的吸引力或拍磁力强度，跟电荷量成正比，跟两者距离的平方成反比。。。这跟万有引力定律的数学公式及其相似； 法拉第发现电和磁之间能相互转化，他最著名的发现，就是磁场中能产生电流，这个就是发电机的原理，而且也可以用数学公式表达。（太伟大了！我们的世界离不开他。。。） 还有许多例子，不一一列举，总之，牛顿开创了一个新的世界观，这个世界观最大的特点就是对于世界的研究，都用量化、数学的方法做研究，不再是想当然地以为如何如何。（为什么我想到了西医和中医的区别了。。。） 可以这么说，牛顿之后，才有了我们现在所谓的科学。 在牛顿之后的200年，科学领域取得了相当惊人的成就，我们才得以生活在如今这个科学昌明的时代，当时科学家门也以为，科学大厦已经建成，人类的后代子孙们只需修修补补就行了，太幸福了。 然而我们知道，事情并非那么简单，牛顿的世界观并不完美，人类又开始新的一轮摧毁原三观的进程了，感兴趣的话，期待下周的文章吧。 |
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