的是,通过实验他发现牛顿的设想并不完全正确,实际上物体下落时应该落在偏东南方向。
胡克的纠正虽然再度引起了牛顿对引力问题的兴趣,但是未能解决的一个问题仍使牛顿感到纳闷。他没有忘记,在乌尔索普村用地球的引力去解释月球的运动所遭遇到的失败。1666年他在乌尔索普村计算引力时所采用的地球表面的大圆弧上,曾经把长度定为_60英里,根据笛卡尔的测量,这一数字应当是69.1英里。1682年他在皇家学会听到这个消息后,才发现了自己错误的原因,他通过重新计算得出的结果与理论值相符合,这时他才认识了使苹果落地的力:和使月球围绕地球转动的力是同一种力。
牛顿在剑桥大学学习天文学时,已经接受了哥白尼日心说的理论,而且深刻地领会到开普勒和伽利略等人工作的意义。开普勒企阔用力学原理去说明行星为什么能在轨道上运行,他认为,必定有一种力在推动它们。伽利略发现了惯性原理后,认为这种力来自太阳。牛顿在总结前人的基础上,通过自己反复细致的实验观察和精确的计算,提出了著名的万有引力定律,即一切物体相互吸引,引力与它们的质量乘积成正比,而与它们间的距离平方成反比。
1682年,牛顿根据引力按距离平方成反比而变化的定律进行计算之后,便去寻找行星运行的轨道问题,通过一段时间的努力,牛顿螫于得到了这个问题的解答。他的方程式告诉他,行星运行的轨道瘦该是椭圆,从而他解决了当时天文学的一个最大问题。趁热打铁,紧接着牛顿于1684—1685年间在剑桥做了一系列名为《论天体运动》的学术演讲,论证了万有引力的普遍性。他指出,宇宙间的一切物体,无论是地球上的两物体之间,还是地球与月球、地球或其他行星与太阳之间,都无一例外地遵循着万有引力定律。
当时牛顿42岁,在科学研究上所表现出的智慧达到了顶峰期。由于皇家学会一些会员,特别是哈雷的敦促,1685年牛顿开始着手编他那本流传后世的巨著《自然哲学的数学原理》。在写作期间,牛顿倾注全力、废寝忘食。他经常在书房里踱来踱去,对周围发生的事件充耳不闻。他经常到花园里散步,但常常会突然冲锋似的跑回楼上去,人未坐稳便快速地将他一瞬间得到的意念记录下来。
牛顿正是在这种忘我的境界下计算和证明命题、定理、方程式、原则,以及精密绘制图表等,经过18个月的不懈努力,终于在1686年完成了这部不朽巨著。在这部巨著中,牛顿阐述了他著名的三大定律。
定律一:每个物体在没有外力作用的情况下,将永远保持其静止或匀速直线运动的状态。此定律即为人们熟悉的“惯性定律”。
定律二:当物体受到外力作用时,它的加速度与作用力成反比,与物体的质量成正比,加速度的方向与作用力的方向相同。
定律三:两物体间的作用力和反作用力在同一条直线上,大小相等,方向相反。这条即是“作用力与反作用力定律”。用牛顿自己的话来解释:如果你用手指推压一块石头,那么手指也要被石头所推压。
三条定律的语句非常精练,却蕴含了丰富、普遍的道理。人们可以用它来解释日常遇到的许多事,它们是近代物理学的基础。
牛顿在前人研究的基础上,创造性地把物体的运动规律归结为三条运动基本定律和一条万有引力定律,建立了一个完整的经典力学理论体系,从而把过去一向认为是截然无关的地球上的运动规律和天体的运动规律概括在一个严密的统一理论之中,它正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律,在人类对自然的认识史上实现了第一次理论大综合。牛顿的科学成就影响深远,它使机械唯物论的自然观在欧洲统治自然领域达200年之久,推动了科学研究突飞猛进的发展。 牛顿严肃地进行科学工作,认真地学习前人及同时代人的科学成果,认真做科学实验和数学计算,从中总结出科学概念、原则和理论结论,又根据天文观察和测量以及自己的反复实验进行验证。他事实上遵循的是唯物主义的认识路线,因此他获得了巨大的成就,成为伟大的自然科学家。尽管牛顿在自己的著作中并未用唯物主义的名词来概括他在实际科学活动中所坚持的认识路线,但重要的在于实质。
由于时代条件的限制,牛顿不可能彻底坚持自然科学唯物主义的立场,后来沉迷于宗教意识,热衷于神学研究,晚年对上帝极力赞颂。他写道:“各个行星现有的运动不能单单出于某一个自然原因,而是出于一个全智的主宰的推动。”即上帝的第一次推动。他的有关神学的文稿多达150万字,基本上放弃了科学的思考、科学方法和严肃的态度。
牛顿一生为人谦和,生活上一直保持节俭质朴的作风,在青年人面前一点也不傲慢,和蔼得令人着迷,当然他也是一位容易被激怒的人,而且被人激怒时,与平时相比真是判若两人。由于他出身于贫寒家庭,用钱极有节制,富裕时也一再提醒他的晚辈不要奢侈。然而他并不是一个只看重金钱的人,相反,对于他的亲友,他总是很慷慨,尤其对于具有数学才干的青年学生更是尽心培养。
1727年3月20日黎明之前,牛顿在睡眠中病逝。出于对伟人的崇敬,人们在他的墓碑上刻有这样一句话:“人们啊,欢欣吧!人类中曾经出现了这样伟大的一个光荣。”
牛顿是近代最伟大的科学家,他对近代物理学的研究成果做了全面而出色的总结,他完善了经典力学体系,他那卓越的工作和杰出,的贡献极大地改变了人类的技术和经济状况,使人类认识自然的能力达到了他那个时代前所未有的水平,在物 上一页 [1] [2] [3] [4] 下一页
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