牛頓雖然發現了萬有引力定律,但不會做出任何的說明!

2020-11-29 薛叔說美食

牛頓雖然發現了萬有引力定律,但是,他決不企圖對萬有引力的本質和原因作出任何說明。他公開表明:「直到現在,我還未能從現象中發現重力所以有這些屬性的原因,……對我們來說,能知道重力確實存在,並且按照我們所已說明的那些定律起著作用,就已經足夠了。」在牛頓看來,從已知事實,如克卜勒定律出發,能找到一種既符合事實,又能用數學公式表達出來的「作用力」,建立起一套數學理論;再返回來從這個理論出發,得出有關天體運動和海洋運動的種種推論,這樣就足夠了。至於引力的原因,那是一個第二位的問題,是不是牛頓認為引力本質的問題不值得認真探索呢?不是的。

牛頓曾經根據「以太」的觀點,對引力的本質提出過猜測,認為地球的重力吸引作用,也許是由於某種「以太氣精」的不斷凝聚產生的。但是牛頓清楚地意識到,引力本質即使是需要探明的,那也只能是以後的事情,所以,他只把引力的原因作為問題提出來。他說:「我之所以用提問的方式把它說出來,乃是因為缺乏實驗,至重力的原因是什麼,我不能不懂裝懂。」牛頓死後的自然科學發展的事實表明,牛頓在引力本質問題上所表現出來的謹慎態度,是非常明智的。20世紀初,愛因斯坦創立的廣義相對論理論,對引力的本質從幾何學角度進行了說明,這個理論認為,引力場不過是時間一空間「彎曲」的表現,並不是什麼力。

根據同樣的慎重態度,牛頓對萬有引力的作用機制,也不肯輕易發表無法用實驗證實的看法。兩個被真空隔開而相互遠離的物體,怎麼會在不發生相互接觸,發生互相吸引的作用呢?這些問題在當時是未曾解決,也不可能解決的。所以,牛頓只是從數學的角度,對兩個物體之間的吸引作,用進行了量的研究,對前面所提出的兩個問題,採&了迴避的辦法。可是牛頓的慎重態度,被人們誤解了,以為他是主張「超距作用」觀念的。這使牛頓不得不特別聲明說:「至於重力是物質所內在的、固有的和根本的,因而一個物體可以穿過真空超距地作用於另一個物體,毋須有任何一種東西的中間參與,用以把它們的作用和力從一個物體傳遞到另一個物體;這種說法對我來說,是十分荒謬的,我相信凡在哲學方面有思考才能的人絕不會陷入這種謬誤之中。

科學是老老實實的學問,不能有半點虛偽和浮誇。「我不能不懂裝懂」。牛頓這句樸實無華的話,深刻地表現出一個誠實的科學家,在對待科學問題上的嚴肅態度。在對待科學問題上,誠實和謙虛總是分不開的。在人類發展科學認識的徵途中,牛頓作出了許多轟動一時、開創了科學新時代的發現,特別需要指出的是,牛頓的這些發現,大部分是在他二十多歲的青年時期接連取得的,然而,牛頓卻始終保持著謙虛的態度。和牛頓同時,有許多人都從事著力學、數學、光學和天文學等方面的研究工作,他們也經常地取得了某些方面的研究成果。因此,牛頓一生中有好幾次,在一些科學發現的發明權問題上,和別人發生爭論。

但是,一旦弄清真相,牛頓決不貶低和埋沒別人的工作成就。《自然哲學的數學原理》出版之後,胡克就立即提出,萬有引力的理論,是他首先進行研究和完成的,同時胡克還設法使皇家學會站在自己一邊,支持自己的要求。實際情況是,胡克確實曾研究過引力問題,但胡克那時是否已經精確地證明了這個定律,並把它如此確切明了地表達出來,是很可懷疑的。在經過一番爭論之後,當《自然哲學的數學原理》再版時,牛頓把許多創建工作歸功於胡克。另外,牛頓在1666年發現萬有引力定律之後,很自然地就得出了,圓周運動中物體所受向心力的公式。1673年,荷蘭物理學家惠更斯,在研究擺的堵動現象時,獨立地提出了一項離心力理論,其中也提出了向心力公式。

牛頓雖然感到,自己尚未公布的萬有引力定律的一個重要推論,已被別人先行提出了,但是,他仍然繼續著扎紮實實的研究工作。直到晚年,在回憶早年的科學創造活動時,牛頓還謙虛地說:「惠更斯先生後來發表的離心力理論,我相信是在我之前的。」對於發現萬有引力定律這一歷史功績,牛頓只承認自己有兩點貢獻:一是肯定了地球上的重力和宇宙天體間引力的同一性,一是用數學公式表示出了它的數量關係。牛頓的這種謙虛態度,一直保持終生。當最後在病床上彌留之際,這位受到全世界敬仰的科學巨人,曾這樣說到:「我不知道世人對於我是怎樣看法,但是在我看來,我不過像一個在海濱玩耍的孩子。

偶爾很高興地拾到幾顆光滑美麗的石子或貝殼;但那浩瀚無涯的真理的大海,卻還在我的前面,未曾被我發現哩!」接著,他又說道:「如果我之所見比笛卡兒等人要遠一些,那只是因為我是站在巨人的肩上的緣故。」牛頓寫完了《普林基卑阿》這部著作之後,好像放下了一個沉重包揪一樣,心裡感到非輕鬆。他為了恢復一下身心的疲勞,就決定到離劍橋大學不遠的地方去休養。有一天,他在客人稀少的旅館的院子裡,竟用麥杆吹起肥皂泡來。他在觀賞著那些被陽光照得五顏六色非常好看的肥皂泡。小小的肥皂泡,叭地一聲從麥杆裡吹出來,馬上就變成了紅色的大肥皂泡,隨著風慢悠悠地飄來飄去。

「這是一位多麼古怪的客人喲!一位快要50歲的挺體面的紳士,竟整天吹起肥皂泡來啦。」於是,人們就傳開了。第二年,1688年,英國的威廉三世加冕。繼承了王位。為了慶祝新國王登基,召開了一次自由國會。牛頓在民權黨的推舉下,當選了劍橋大學的議員代表。國會議員的生活,與每天在研究室裡作作實驗、看看書的生活不一樣。每天從早到晚要和很多人談話,整日非常忙碌。牛頓對這種政治生活並不感興趣。但是,儘管如此,他卻從來沒有缺席過。在這期間,牛頓同科學家克利斯琴惠更斯、哲學家約翰羅克的交往比較密切,彼此結下了親密的友誼。他還常和學術界以外的人打交道,同時,又和劍橋大學的同學蒙特格重溫了過去的友情。第二年,因為國會解散了,牛頓又重新回到了劍橋大學。過了不久,他接到了母親病危的消息。「媽媽~~媽媽。」已經年近半百的牛頓,竟像個孩子似地靠在媽媽的枕邊,侍候著媽媽。

和爸爸沒有見過一面的牛頓,一直是媽媽撫養成人的。他從小就離開了家,過著忙於搞學問、搞研究的生活,而媽媽卻長年累月地忙著一家吃穿,過著困苦的生活。母親用她那乾癟的手,撫摸著牛頓的手說:「依撒克,你真出息啦!」媽媽的眼睛噙滿了淚水,不久,她就在牛頓照看下,靜悄悄地離開了人世。牛頓沒有妻子,他唯一的親人媽媽的死,使他感到難以忍受的孤獨與寂寞。排解牛頓這種痛苦的心情的,只有科學研究。於是,他就把從學生時代經過長期觀察、實驗、研究寫成的有關光學方面的論文,又歸納整理起來。光的本質是波,還是粒子?這是牛頓長時間迷惑不解的問題。如果設想光是一種波,那麼,又如何來解釋光的直線傳播的現象呢?無論如何也解釋不通。就算作光是一種波巴,它又是通過什麼傳播出去擴展開的呢?

這也是一個一直困擾牛頓的問題。牛頓經過長時期研究的結果,傾向於光是由光源那裡射出來的極小粒子構成的。同時,他也沒有完全放棄光是一種波的設想。後來,發現了光在許多情況下,顯示出波的性質。並且,同時也表現出來粒子的性質。光同時具有波和粒子兩神不同性質,這在當時實在令人難以理解。牛頓把關於光學的手稿,一點一滴地整理完了。那是1692年一個夜晚的事情。牛頓又整理了一整天論文。為了休息一下,他便出去散步。那時,牛頓忘了把蠟燭熄滅。在他沒在家時,蠟燭被他平日心愛的叫做「金剛鑽」的小狗給碰倒了。桌子上放著牛頓幾十年來耗盡心血積累下來的手稿,不幸被蠟燭的火點著了,一轉眼就化成了灰燼。牛頓從外面回來一看,急忙用上衣,把火給撲滅了。雖然幸而沒有釀成火災,可是,他心血的結晶卻和煙一起消散了。

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  • 印度官員:不是牛頓最早發現萬有引力 是印度數學家
    2018年1月10日訊,[環球網綜合報導]英國著名科學家牛頓最早發現萬有引力定律,這是大家都公認的事實,但印度一位地方教育官員打算挑戰歷史。該官員稱,最早發現萬有引力的並不是牛頓,而是一名印度數學家,而且這位印度科學家發現萬有引力的時間要比牛頓早一千多年。
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    當有人把這個問題提給牛頓的時候,牛頓知道他必須回答,因為當時他是英國皇家學會的會長,也是萬有引力定律和牛頓運動定律的發現者,實際上回答這個問題的困難之處正跟牛頓發現的萬有引力定律有關。№1:萬有引力定律是一條優美、和諧、簡單的定律萬有引力定律自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小與兩者物體的質量成正比,與物體間距離成反比,問題就出現在這裡,宇宙中的行星受到恆星的吸引,行星運轉時產生向外的離心力,離心力的大小與恆星對它的引力相等
  • 同樣隔離在家,牛頓發現三大運動定律、萬有引力,你在幹啥?
    彼時,還在劍橋大學念書的牛頓因為疫情越來越嚴峻,回到了位於伍爾索普的鄉下莊園。停學持續了18個月,牛頓也在鄉村度過了18個月與世隔絕的生活。這段時期,他蓬勃的創造力和想像力沒有受到任何影響,反而迸發出更加耀眼的活力,成為他後來幾十年學術之路的起點。我們今天熟悉的牛頓三大運動定律、萬有引力這些研究,均始於牛頓在老家的「自我隔離」時期。
  • 其實,不能完全說是牛頓發現了萬有引力,而是歷史選擇了牛頓!
    幾乎所有人都認為萬有引力定律是牛頓發現的,然而,事實並非如此。在人類歷史上,任何一項偉大的發現和發明,都不是一個人的功勞,都是綜合了世代人的智慧成果。我們都聽過蘋果落地而啟發了牛頓,讓牛頓發現了萬有引力的故事,然而,我們不知道牛頓發現萬有引力的背後,那是經歷了多少科學家的辛勞!
  • 牛頓萬有引力定律與愛因斯坦時空彎曲理論有什麼聯繫和區別?
    牛頓萬有引力定律與愛因斯坦相對論是兩個層次的理論。萬有引力定律就像一個梯子的下面幾級,比較接地氣,指導了人類幾百年的科學研究和技術發展;而廣義相對論是梯子的上面幾級,站得更高看得更遠。但我們爬梯子必須先踩在下面幾級才能攀爬到上面。
  • 從蘋果落地到萬有引力定律,牛頓的成功從愛問開始
    牛頓是全世界家喻戶曉的物理學家,在漫長的一生中,他為人類做出許多貢獻:創立了微積分;他分解了日光;發現了光色的秘密;發現了萬有引力定律......,他的一切成功都離不開母親的啟蒙教育。牛頓於1642年出生於英格蘭林肯州活兒斯索鋪。小時候牛頓總愛提問一些稀奇古怪的問題,母親總是不厭其煩的,耐心的回答。
  • 引力原來不是「力」,牛頓萬有引力定律早已被愛因斯坦相對論推翻
    而這就是數百年前被牛頓總結出的萬有引力定律。並且在牛頓之後的兩百年之中,由於有越來越多天文觀測的結果符合運用萬有引力定律所計算出的結論,而被認為是絕對的真理。而即使有少數不符合定律的,也被當成是計算錯誤或者是有觀測不到的影響因素。
  • 印度地方官員:最早發現萬有引力的不是牛頓,而是一名印度數學家
    【環球網綜合報導】英國著名科學家牛頓最早發現萬有引力定律,這是大家都公認的事實,但印度一位地方教育官員打算挑戰歷史。該官員稱,最早發現萬有引力的並不是牛頓,而是一名印度數學家,而且這位印度科學家發現萬有引力的時間要比牛頓早一千多年。
  • 牛頓三大定律
    牛頓運動定律包括牛頓第一運動定律、牛頓第二運動定律和牛頓第三運動定律三條定律,其中:第一定律說明了力的含義:力是改變物體運動狀態的原因;第二定律指出了力的作用效果:力使物體獲得加速度;第三定律揭示出力的本質:力是物體間的相互作用。牛頓運動定律中的各定律互相獨立,且內在邏輯符合自洽一致性。
  • 運用克卜勒行星運動三定律和牛頓運動第二定律推導萬有引力定律
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