​公元1687年,也就是清康熙二十六年,34岁康熙皇帝正是年富力强之时,平三藩、收台湾的功业已经完成,两年前还在雅克萨围城战把老毛子打的满地找牙。这一年,法国国王路易十四派遣的传教士白晋、张诚等五人到达中国,白晋和张诚两位神父被康熙帝留京供职,其他三人则获准前往各省传教。白晋、张诚进宫向康熙皇帝进献了当时欧洲先进的天文仪器,包括带测高望远镜的四分象限仪、水平仪、天文钟,还有一些数学仪器。康熙皇帝纵然英明神武,但是在那个时代背景下,他也看不到这些科技知识对国家发展将会起到的巨大作用,他能做到的也就是保持个人对科学的兴趣,他甚至自己动手使用四分象限仪观测太阳子午线的高度,让大臣们惊叹不已。但是,他的这种行为对当时的中国影响是微乎其微。他的继承者们,尤其是乾隆皇帝更是傲慢自大,认为这些都是不值一提的奇技淫巧,更别提认识科技的真正价值了,这不能不说是个巨大的遗憾。

牛顿总结出了万有引力定律(历史上的今天1687年7月5日)(1)

但也就在这一年1687年,英国物理学家艾萨克.牛顿发表了他的巨著《自然哲学的数学原理》,可以这么说,这本书的出版预示着科学时代的到来。《自然哲学的数学原理》是牛顿重要的物理学哲学著作。在《自然哲学的数学原理》中有关“定义”的部分,牛顿提出了一个假设实验:在高山之巅放射炮弹,炮力不足,炮弹飞了一阵便以弧形曲线下落地面。假如炮力足够大,炮弹将绕地球面周行,这是向心力的表演。在“公理或运动的定律”部分,牛顿了提出并论述了“运动的定律”,也就是牛顿三大定律。其中第一定律,也叫惯性定律:“每个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动的状态,除非有力加于其上,迫使它改变这种状态。”第二定律为:“运动的改变和所加的动力成正比,并且发生在所加的力的那个直线方向上。”第三定律,也叫作用和反作用定律:“每一个作用总是有一个相等的反作用和它对抗;或者说,两物体彼此之间的相互作用永远相等,并且各自指向其对方。”牛顿的运动定律,是他对物理学的一项贡献。

牛顿总结出了万有引力定律(历史上的今天1687年7月5日)(2)

在美国学者麦克·哈特所著的《影响人类历史进程的100名人排行榜》,牛顿名列第2位,仅次于穆罕默德。书中指出:在牛顿诞生后的数百年里,人们的生活方式发现了翻天覆地的变化,而这些变化大都是基于牛顿的理论和发现。在过去500年里,随着现代科学的兴起,大多数人的日常生活发生了革命性的变化。同1500年前的人相比,我们穿着不同,饮食不同,工作不同,更与他们不同的是我们还有大量的闲暇时间。科学发现不仅带来技术上和经济上的革命,它还完全改变了政治、宗教思想、艺术和哲学。

2003年,英国广播公司在一次全球性的评选最伟大的英国人活动当中,牛顿被评为最伟大的英国人之首。在《伟大的英国人》系列纪录片中专门编辑了牛顿专集的历史学家特里斯特拉姆·亨特表示:“全球的公众意识到牛顿的成就是世界性的,而且对全人类都产生影响。这些投票者显然都跨越了国界,他对于牛顿的一马当先感到高兴。”

牛顿总结出了万有引力定律(历史上的今天1687年7月5日)(3)

万有引力定律的发现是近代经典物理学发展的必然结果。科学史上普遍认为,这一成果应该归功于伟大的牛顿。但是,其他杰出的科学家如胡克、哈雷等在这一方面也做出了非常重要的贡献。但与牛顿相比,他们的观点和研究方法总是存在着这样或那样的缺陷,最终与跨时代的科学发现失之交臂。

早在1661年,罗伯特·胡克就已觉察到引力和地球上物体的重力有同样的本质。1662年和1666年,他曾在山顶上和矿井下用测定摆的周期的方法做实验,企图找出物体的重量随离地心距离而变化的关系,但没有得出结果。不过,胡克首先使用了“万有引力”这个词。他所提出的三条假设,实际上已包含了有关万有引力的一切问题,所缺乏的只是定量的表述和论证。但是,胡克本人缺乏深厚的数学基础和敏捷的逻辑思维能力。他错误地认为,目前需要的是更加准确的实验数据,而没有想到精确的测量结果已经包含在开普勒的实验记录中了。

牛顿总结出了万有引力定律(历史上的今天1687年7月5日)(4)

1680年1月6日,胡克在给牛顿的一封信中,提出了引力反比于距离的平方的猜测,并问道,如果是这样,行星的轨道将是什么形状。1684年,在胡克和爱德蒙·哈雷、克里斯多夫·伦恩等人的一次聚会中,又提出了推动这一研究的问题。伦恩拿出了一笔奖金,条件是要在两个月内完成这样的证明:从平方反比关系得到椭圆轨道的结果。胡克声言他已完成了这一证明,但他要等待别人的努力都失败后才肯把自己的证明公布出来。哈雷经过反复思考,最后于1684年8月专程到剑桥大学向当时已有些名望的牛顿求教。牛顿说他早已完成了这一证明,但当时没有找到这份手稿;在1684年底牛顿把重新作出的证明寄给了哈雷。在哈雷的热情劝告和资助下,1687年7月5日,牛顿出版了他的名著《自然哲学的数学原理》,公布了他的研究成果。

牛顿总结出了万有引力定律(历史上的今天1687年7月5日)(5)

牛顿在《自然哲学的数学原理》第三卷中写道:“最后,如果由实验和天文学观测,普遍显示出地球周围的一切天体被地球重力所吸引,并且其重力与它们各自含有的物质之量成比例,则月球同样按照物质之量被地球重力所吸引。另一方面,它显示出,我们的海洋被月球重力所吸引;并且一切行星相互被重力所吸引,彗星同样被太阳的重力所吸引。由于这个规则,我们必须普遍承认,一切物体,不论是什么,都被赋与了相互的引力(gravitation)的原理。因为根据这个表象所得出的一切物体的万有引力(universalgravitation)的论证……”

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