牛頓是一個偉大的科學家,他為物理學的發展做出了巨大的貢獻,牛頓那個時候還沒有諾貝爾獎,如果按照現在的諾貝爾獎的評判標準,牛頓的成就能領多少枚諾獎呢?
答案居然是8
牛頓提出的物理學定律具有巨大的開創性,尤其是三大定律和萬有引力定律,事實上,三大定律中的前兩條定律都是伽利略發現的,只有第三條才是牛頓發現的,那為什麼還要叫做牛頓三大定律呢?
巨人伽利略
牛頓曾經說過:如果說我看得比別人更遠,那是因為我站在巨人的肩膀上。這句話雖然是調侃別人的話,但是牛頓的成就也來源於對之前科學巨人的繼承,這個巨人就是伽利略,伽利略也被稱作現代物理學之父,經典力學的鼻祖,物理學上的速度、加速度、自由落體、重力和慣性等理論都是伽利略率先提出的。
伽利略作為一個距離牛頓力學最近的科學家,他是第一個將實驗和力學結合起來。通過嚴密的數學邏輯推理進行科學研究的科學家,他改變了古希臘亞里斯多德許多錯誤的力學結論和通過觀察總結的研究方法。但是,伽利略所處的時代依然是封閉的中世紀,強大的教會依然在打擊著新的科學思想,這也是伽利略的不幸。
牛頓三大定律
牛頓第一定律也被稱作慣性定律,物體在不受力的情況下,會保持靜止或勻速直線運動。
牛頓第一定律是並不是牛頓發現的,是伽利略通過做實驗發現的,伽利略設計了著名的斜面實驗,得出了結論,物體在自然狀態下會維持原有運動而非趨於停止,這個表述牛頓第一定律很接近了。
牛頓第二定律:物體的加速度跟物體所受的合外力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。也就是F合=ma。
牛頓第二定律也是伽利略發現的,伽利略在做實驗的時候,發現,物體的速度的大小和方向的改變是歸結於力的作用。
牛頓第三定律則是牛頓的原創,兩個物體之間的作用力和反作用力,在同一直線上,大小相等,方向相反。
萬有引力
事實上,英國科學家羅伯特·胡克更早察覺到了引力定律的存在,甚至猜想引力和距離成反比的關係,但是缺乏數學手段來證明,而牛頓有著深厚的數學功底, 這使得牛頓後來者居上,很快他就做出了嚴格的數學證明,宣布了萬有引力定律的誕生。
有人產生了疑問,許多人都站在引力定律的邊緣,如果給予一定的時間,萬有引力被誰發現還不一定?而牛頓也不過只是比別人早一點發現萬有引力?
為什麼是牛頓力學
這麼一說,似乎牛頓的重要性沒有想像的那麼大,然而事實並非如此。
牛頓的貢獻不僅僅是發現,而是建立了一個力學的體系。
牛頓的偉大之處就在於將數學、物理學和天文學統一起來,在牛頓之前,許多科學家也掌握了很多的力學知識,但是,都是零星的,更無法用簡潔的公式表達出來。
在地球上蘋果往下落和水往低處流的力以及地球圍繞太陽旋轉的力,究竟是不是一種力?其他科學家也試圖來回答,但他們失敗了,而牛頓成功了,牛頓將這些力統一在一起,這就是萬有引力。
任性的牛頓
我們知道數學是科學的基礎,數學的發展水平直接影響著科學的進程。牛頓所處的時代,初等數學在力處理力學問題上顯得力不從心,間接的影響了物理學的發展,但是,這並沒有難倒牛頓?所謂沒有工具,創造工具。牛頓就創立了微積分,這種任性,就像聖經開篇的敘述:神說要有光,便有了光。而牛頓說要數學,便有了微積分。
而微積分就像一個工具,把物理學解放出來,之後,牛頓將三大力學和萬有引力定律統一起來,創建了牛頓經典力學體系。牛頓定義了經典力學的概念,把它們像歐幾裡得構建公理化幾何學的過程那樣,而牛頓則把它們歸類,搭建了物理學的大廈,力、慣性、動能、質量等這些物理學的概念擁有了清晰的定義,物理學也有了一個體系。
科學的發展也推動了加深了人類對於世界的了解和認識。牛頓的科學發現將人類從神秘主義引向了規律,而這種規律是客觀存在的,這種新的世界觀也在鼓勵和激發人類去探索和了解世界背後的規律,引導著人類的進步。