万有引力的发现

2022-11-13 05:04:24 发布:网友投稿
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万有引力定律虽然是牛顿发现的,但并不能完全归功于牛顿一个人。

误读:

提起万有引力定律的发现,人们立即就会想到牛顿和苹果落地的故事。然而这个故事真实吗?万有引力定律的发现是牛顿一个人的功劳吗?

很多人会说,这有什么值得怀疑的呢?苹果落地的故事来自教科书,肯定不会错。万有引力定律的发现不是牛顿的一个人的功劳,难道是集体的功劳?

其实,万有引力定律虽然是牛顿发现的,但并不能完全归功于牛顿一个人。

正解:

最早详细记载苹果落地故事的人是英国的布雷斯特。他于1831年在《牛顿的生平》一书中提到这件事。后来,他于1855年又在《牛顿的生平、著作和发现的回忆》一书中提起此事。

他是这样记载的:“苹果从沃尔斯索普的树上落下来,因而使牛顿想到这个问题。1814年,我在沃尔斯索普时,曾经看到这棵苹果树,树的一部分已经开始枯萎,一部分树干已经脱离树根。到1820年,这棵树已经完全腐朽而倒下去To这一棵树的标本后来由伊・特纳小心地保存着。”

布雷斯特在牛顿的传记中,一方面记述了苹果落地启迪产生万有引力的思想,同时又对此表示怀疑。布雷斯特不相信苹果落地的故事是真实的,他认为在牛顿之前,已有不少科学家具有万有引力的观念,牛顿对此也应当知道的。

也就是说,牛顿的万有引力观念可能来自前人。苹果落下是平常的现象,牛顿也可能看到苹果下落,但是苹果下落现象并不一定是启发牛顿发现万有引力定律的来源。

布雷斯特在书中还指出,苹果落地的故事又经过大名鼎鼎的格林和伏尔泰之口说过,在读者心目中产生较大影响,并广为流传。

格林是在牛顿去世那一年在《哲学原理》一书中谈到苹果落地的故事。他说:“有一天,牛顿在花园中思考问题,突然有一个苹果从树上落下,使牛顿想到万有引力定律。”

可是格林却是从福克斯那儿听到牛顿看苹果落地的故事。法国的伏尔泰也是从牛顿的外甥女凯瑟琳・巴沃那儿听来的。在伏尔泰所著的《哲学通信》中,对苹果落地的故事这样说:“1666年,由于瘟疫流行,牛顿回到剑桥大学附近的故居。有一天,他在花园中散步,看到一个苹果从苹果树上落下。这样使得牛顿想到许多科学家所研究而未获突破的重力起源问题。”

伏尔泰认为牛顿在自然科学方面有很多贡献,而且对法国有很大影响,所以应该把牛顿的创见介绍到欧洲大陆来。于是,伏尔泰在《哲学通信》和《牛顿哲学思想》两本书里,以大量篇幅介绍了引力理论,同时也转述了苹果落地的故事。因此,苹果落地的故事也由英国传到欧陆,成为家喻户晓的科学史上佳话。

在牛顿逝世后不久,斯图克莱在他所著的《牛顿的生平传记》一文中写道:“1726年4月15日,我到牛顿的寓所去拜访他,和他待了一整天。在谈话中,他向我谈起苹果落地的事。他说:有一天,他在花园里思考引力问题的时候,一个苹果从树上落下来。这时候,他就想,为什么苹果总是垂直落向地面呢?为什么苹果不向外侧或向上运动呢?

无疑,这是地球向下拉着它,有一个向下的拉力作用在物体上,而且这个向下的拉力总和必须指向地球中心,而不是指向地球其他部分。所以苹果总是垂直下落,或者总是朝向地球的中心。苹果向着地球,也可看成是地球向着苹果,物体和物体之间是相互朝着对方运动的。物体之间的作用力必须正比于它们的质量。这个力,我们称之为引力。”

斯图克莱是牛顿的好朋友,他所记述有关苹果落地的故事比较完整,而且和格林、伏尔泰不同的是,斯图克莱是直接从牛顿那儿引述的,而格林和伏尔泰则是从别人那里听来的,这是科学史上第一次直接来自牛顿的苹果落地故事。因此有很大的权威性。

牛顿的关于苹果落地的故事是他晚年自己向人宣传的,但奇怪的是,之前的50年间他却从未对此有只言片语的提及。牛顿宣称,早在1666年他在乡下老家避疫的时候,就由看见苹果落地而得到启发,证明了引力平方反比定律。

然而仍然有不少疑点存在:为什么在牛顿生前没有有关苹果落地的故事?为什么牛顿本人没有在公开场合说过这种故事?为什么当时的许多科学家或者牛顿的朋友都没有听过这种故事,而在牛顿逝世后才逐渐传出来呢?所以其真实性值得分析研究。

事实上,早在牛顿之前,已有不少科学家研究引力问题。公元1625年,天文学家开普勒发现了行星三运动的定律,但是只对运动给出了简单而准确的描述。对于什么原因使行星环绕太阳作椭圆轨道运动,他没有作充分而有力的解释。

开普勒仅指出,支配行星环绕太阳作椭圆轨道运动的力是来自太阳,并认为这个力随距离的增加而减少。开普勒的见解已有一点万有引力的观念。他还认为太阳和行星之间也有引力,不然的话,地球上的海水岂不是会被月球吸走?只是开普勒忽略了伽利略关于物体具有惯性的见解,误认为需要不断地对运动物体施加推动力,才能使其保持运动。

荷兰物理学家惠更斯于公元1659年,也就是牛顿发现苹果落地传说之前七年,也提出万有引力概念。

牛顿临终前曾经说过:“如果说我比笛卡儿看得远一点,那是因为我站在巨人的肩上。”表示他不忘前人对他成果的贡献。

总之,万有引力定律的发现,无疑是在许多前人——哥白尼、伽利略、开卜勒、惠更斯、胡克等研究成果上,加上牛顿本人在天文学、变量数学等多方面研究的基础上取得的成果。万有引力定律观念早在牛顿之前已有萌芽,故绝不是牛顿一人的功劳。

苹果落地的故事,可能真有其事,也可能是虚构的。即使是真有其事,它也不过是一个伟大发现的标志而已,绝不能说牛顿是因为看到一个苹果落地才想到万有引力的定律。

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