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牛顿发表万有引力定律,改变世界

时间:2023-12-03 百科知识 版权反馈
【摘要】:牛顿想,一定是地球具有什么吸引力,把所有的物体都吸引过来了。当1672年法国科学家皮卡尔测算出地球直径更准确的数值后,牛顿根据这个数值,推导出万有引力系数的理论值。1687年7月5日,牛顿在《自然哲学的数学原理》上发表了这一宇宙间所有物体都普遍适用的规律。牛顿还利用太阳和月亮之间的万有引力,向人们解释地球上的潮汐现象,推翻了古代许多神秘的超自然的说法,使得人们更加坚定信心,燃起进一步探索世间奥秘的热情。

牛顿发表万有引力定律,改变世界

1666年的秋天,苹果成熟的季节,在英国北部的林肯郡的一个名叫乌尔斯索普的小村庄中,发生了一件后来震惊世界的“小事”。

忙了一天的牛顿在傍晚时闲了下来,他打算出去走走,休息一下,感受大自然带给人的安宁和惬意,或许还可以从中获得意外的发现。牛顿是一个善于从大自然中得到灵感的人,他对万事万物都保持着一颗好奇心,能够用孩子一般的眼睛观察到被别人忽视的东西。

牛顿想,在这样美妙的大自然之中,一定有什么规律在悄然统领万事万物,才使世界这么和谐自然地迎接着一天又一天,而最深奥的自然规律或许就隐藏在最简单的事物当中,等待着有人去认识去发现。苹果树间传来一阵果实的幽香,牛顿不由得停下脚步,坐在一棵苹果树下,闭上眼睛使劲吸入苹果的芳香,然后慢慢回味。突然,有什么东西“咚”的一下砸到他头上,牛顿不由得睁开眼,一只熟透的苹果从他头上滚落下来,滚到脚边。这马上激发了牛顿的求知欲,他不禁自问:苹果为什么会直直掉到地上来,而不是飞到天上去,或者斜着掉到别处呢?他把砸到他的那个苹果捡起来,顺手抛上去,苹果被抛到一定高度又重新掉落在他手里。牛顿想,一定是地球具有什么吸引力,把所有的物体都吸引过来了。但是,为什么太空中围绕地球运转的卫星不会掉落到地球上来呢?比如月亮,总是围绕地球旋转,而不是像苹果一样落到地面上来,地球等行星也是这样,总是围绕太阳旋转,而没有掉到太阳上去。回到家以后,牛顿无法让自己的思维停下来。他不想轻易放弃这个疑问,凭着直觉,他感到自然之中人类未知的一个真理离他越来越近了。

牛顿的宴席

有一天,大科学家牛顿请朋友们来家里吃饭,他早早准备好宴席——酒、菜摆满餐桌,然后坐下来等客人到来。但是他的饭菜准备得有些早,等了一会儿,不见一个人到来,牛顿突然想到那个没做完的实验,就走进实验室,想趁等待客人入场的时间把实验做完。谁知一做就是一个小时,客人们陆续走进牛顿的家,知道牛顿在实验室,没有人敢去打扰,因为他有个怪脾气,做实验的时候心无旁骛,有人打扰就会大发脾气。

于是大家耐心等待他把实验做完,又过了一个小时,眼看饭菜就要凉了,牛顿依然在实验室忙活得不亦乐乎。最后有个朋友看了看时间,对大家说:“牛顿肯定早就忘了请客这回事,不如大家先吃吧。”于是大家开始自斟自饮,在没有主人的情况下,把一桌酒菜享用殆尽,然后纷纷离开,直到这时,牛顿还没有从实验室走出来。

等到客人走了好一会儿,牛顿把这个实验做完时,突然想起今天请客的事情,赶忙走出来,发现杯盘狼藉,人去楼空。他呆呆地在客厅站了好大一会儿,拍着自己的脑袋自言自语:“原来我已经陪大家用过餐了,怎么就一点也不记得了呢?”他又想起还有一个实验需要做,就又赶紧转回身,急着向实验室走去。

第二天,牛顿走出家门,看到小孩子们在玩一种小球游戏。把小球拴在皮筋上,慢慢抡小球,速度越来越快,小球就能从手中直着抛出。牛顿突然想到他思考的月亮为什么不会落地的问题,月亮就像眼前的小球,小球受到孩子抛出的力量和皮筋的拉力,所以会径直抛出,月亮在围绕地球旋转的过程中,也受到两种力量:运行的推力和向下拉的重力,所以才不会像苹果一样落到地面上。但是牛顿并没有就此停止思考,他捡起一块小石子水平抛出去,抛了两次,用不同的力气,石子分别沿着不同的抛物线落到地面。于是,他想到一个大胆的假设,假如一个大力士站在很高的山顶上,拿起一块石头,水平抛出去,石头肯定在飞行一段时间后由于本身有重量而下落,最终落到地面上。大力士抛出石头时,越用力石头水平飞行的速度就越快,下落的抛物线路径就越平滑,落地也就会越远。地球的形状是椭圆形的,如果石头飞行的轨迹与地球表面弯曲的程度相同的话,石头就不会落到地面上来了,而是会像月亮一样,围着地球表面旋转,周而复始。这便是万有引力定律的雏形,它已经很清晰地呈现在牛顿的头脑中,但是他并没有马上发表它,对待科学一向严谨的牛顿需要进一步研究证明,从理论上为他的想法推导出可靠的论据。(www.xing528.com)

当1672年法国科学家皮卡尔测算出地球直径更准确的数值后,牛顿根据这个数值,推导出万有引力系数的理论值。紧接着,他又进一步从数学上进行推算,终于得出一个规律:任何物体间都有吸引力,物体质量越大,吸引力就越大,物体距离越大,吸引力就越小。1687年7月5日,牛顿在《自然哲学数学原理》上发表了这一宇宙间所有物体都普遍适用的规律。

万有引力定律是人类17世纪最伟大的自然科学发现之一。以前,人们认为地面上的物体运动所遵循的规律对于天体运行是不适用的,但是万有引力的发现推翻了人们的这种偏见,自此以后,天文学和物理学的发展都进入一个新的境界,万有引力的发现可谓是人类在认识自然,探索自然奥秘进程中的一座里程碑。牛顿还利用太阳和月亮之间的万有引力,向人们解释地球上的潮汐现象,推翻了古代许多神秘的超自然的说法,使得人们更加坚定信心,燃起进一步探索世间奥秘的热情。

苹果落地是一个普通的自然现象,如果当初那个苹果是落在牛顿之外的别人身上,可能只会引发一阵吃惊的欷歔,或者一声怨骂,或者一个哗众取宠的笑话,一笑而过之后,一切都复归平静,那一天也和其他日子一样,不会在人类历史的长河中留下任何特殊的印记。但是因为它落在了牛顿身上,从此就变成了一个启发人类智慧的金苹果,这一天也随之成为改变人类命运的伟大时刻。作为一个科学家,牛顿时刻保持着一颗充满求知欲的心。更加难能可贵的是,在求知的同时,他也保持着对大自然的敬畏,对知识的谦虚。他的名言是:“我不知道在别人看来,我是什么样的人;但在我自己看来,我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石,或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋,却全然没有发现。”还有众所周知的那句:“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上。”

其实,牛顿仅以发现万有引力的功绩就足以令世人铭记,但天才从不在科学探索中故步自封,因一个领域的成就而停下向前的步伐,牛顿不但是力学研究的先驱,还是其他自然科学研究探索的佼佼者。

牛顿在光学方面的成就同样让世人瞩目,他第一个发现了光的本质,发现白光是由七种颜色组成的,他还制作了世界上第一架反射天文望远镜。除去在光学和力学等物理学、天文学、哲学方面的成就,牛顿在数学上也做出了突出贡献。他创建了微积分,发现了二项式定理,以至于德国数学家哲学家莱布尼茨曾说:“在从世界开始到牛顿生活的时代的全部数学中,牛顿的工作超过了一半。”

1727年,当牛顿去世之后,英国诗人波普给他题写了墓志铭:自然和自然的规律,都藏在黑暗的夜间;上帝说“让牛顿降生”,使一切变得灿烂光明

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