大家好我是你們的老朋友憨憨,為了展現科學的魅力,以後的每一天我都將為大家放送最幹的貨,希望你們會喜歡。偉大的物理學家伽利略認為,沒有力作用的勻速運動只適用於平行於地球表面的運動,即圍繞地心的圓周運動。牛頓糾正了這一點,認為使物體偏離直線上的恆定速度需要力。需要多大的力呢?物體的質量越大,需要加速的力應該更大。牛頓推測,所需的力應等於物體的質量乘以力所產生的加速度,即f=ma。這就是牛頓的運動普適定律。但是在牛頓所處的時代,似乎有一個反例:下落呈加速過程,但卻看不見產生影響的力。年輕的牛頓曾同時設想出兩個思想深刻的概念:以他名字命名的運動定律和萬有引力。當瘟疫消退,牛頓回到劍橋。
當時的盧卡斯數學教授艾薩克·巴羅很快就對他的這位曾經的學生留下深刻印象,他決定辭去盧卡斯講席教職,讓牛頓來當。於是這個安靜的男孩變成了一個深居簡出的單身漢,因為在當時,獨自一人這種奇怪的要求是劍橋大學對教師提出來的。牛頓是個沉默寡言和鬱鬱寡歡的人,往往對善意的批評感到憤怒。他寧願花整晚的時間閱讀伽利略的著作。牛頓的想法需要檢驗。然而在地球上,可以移動的物體之間的萬有引力太小,使他無法測量,於是他將視線移向天空。他用他的運動方程和萬有引力定律推導出一個簡單的公式。但當他看著這個公式時,一股寒意不經意間流過脊背,他的這個公式正是克卜勒在幾十年前給出的每個行星繞日運動的確切時間的那個未經解釋的公式。
牛頓用這個公式還可以計算出月球軌道周期是27天,這與你讓一個自由落體獲得每秒10米的加速度時所得到的期望值是一樣的,伽利略已通過實驗證明了自由落體的這種加速度。也就是說,牛頓的運動公式和支配蘋果落地的萬有引力同樣適用於月球。這些公式是在地球上得到的,但它們適用於天體。牛頓的方程是普適的。牛頓意識到他的發現的意義,但他寫的第一篇論文所引起的爭議令他心煩,因此現在提出要將這套理論出版,這簡直讓他恐懼。大約在他回到農場的二十年後,有一天,年輕的天文學家埃德蒙·哈雷訪問了牛頓。哈雷知道當時其他人也正在猜測產生克卜勒的行星橢圓軌道的引力公式的形式,便問牛頓,他的萬有引力定律所預言的是什麼軌道。
牛頓立即回答說:「橢圓。」這種快速反應令哈雷印象深刻,於是他要求看看牛頓的計算。但牛頓找不到他的論文,一位歷史學家指出:「當其他人還在尋求萬有引力定律的具體形式時,牛頓已經弄丟了它。」哈雷提醒牛頓,別人可能搶在他前面發表這一結果,於是牛頓趕忙花了18個月的時間一口氣寫成了《自然哲學的數學原理》一書。我們現在讀到的《原理》是在哈雷的資助下於1687年出版的。牛頓對批評的恐懼變得現實起來,有人甚至聲稱,他偷了他們的成果。雖然人們廣泛認識到,《原理》揭示了自然規律的深刻性質,具有數學上的嚴謹性,但也正是這種數學上的特點和拉丁文敘述,使得這部著作很少有人能夠讀懂。
但普及版很快面世,《女士版牛頓原理》更是成為了暢銷書。伏爾泰在比他更具科學素養的情侶夏特萊侯爵夫人的幫助下寫了一本《牛頓理論精要》,在書中他聲稱「已經將這部巨著簡化到讓你我這樣的普通人讀得懂的程度」。揭示自然的理性的做法是革命性的。它意味著,世界至少在原則上,應該像鐘錶機械那樣是可以理解的。這種時鐘特徵在後來的哈雷對彗星回歸的準確預測上得到了充分體現。直到那時,在古代人們的心目中,一直普遍認為彗星的出現預示著國王的死亡。《原理》引發了稱為啟蒙運動的崇尚知識熱潮。整個社會不再到古希臘的黃金時代去尋求智慧。
亞歷山大·波普爾準確描繪了這種心態:「自然和自然法在夜間隱去。上帝說:讓牛頓來!於是一切都變得明亮起來。」當時他需要更好的數學方法,為此牛頓發明了微積分。他對光的研究改變了光學領域的面貌。他獲得了議會的席位,並作為劍橋大學的代表留在議會裡。他成了造幣廠主管,並認真履行職責。在他的晚年,艾薩克爵士是被授予爵位的第一位科學家,成為也許是當時西方世界中最受尊敬的人。奇怪的是,牛頓還是一個神秘主義者,曾沉溺於超自然的鍊金術和對《聖經》預言的解釋。那麼我們今天的文章到這裡就結束了,如果你喜歡憨憨的文章,那就點讚關注憨憨吧。以後的文章我們還會為大家持續帶來一些乾貨,記得關注憨憨哦!