发生时间
17世纪末~18世纪
入选理由
牛顿创立经典力学开辟了科学发展的新时代,标志着理论自然科学的诞生。
事件简介
1687年,英国数学家、物理学家艾萨克·牛顿出版了《自然哲学的数学原理》一书,系统地阐述了他的万有引力定律和牛顿运动三大定律。此书一经出版,立刻在英国本土和欧洲大陆掀起了一场力学研究的热潮。牛顿的经典力学不仅极大地促进了自然科学的研究,使经典物理学得以最终建立,也对哲学和人类思维方式的发展,产生了革命性的影响。
事件经过
1642年,是一个值得记忆的年份,伟大的科学家伽利略在这一年与世长辞,而另一位科学巨人——牛顿则在这一年呱呱坠地。这种巧合并非完全没有意义,因为在接下来的一个世纪,牛顿将伽利略的研究推进到了一个崭新的阶段,正如他自己所说:“我站在了巨人的肩膀上。”
除了伽利略,哥白尼、开普勒、笛卡尔等人,都被牛顿奉为“能使自己看得更远”的“巨人”,这些人之中又以伽利略和开普勒对牛顿创立经典力学的影响最大。在研究自由落体时,伽利略已经发现了物体的惯性运动以及在重力作用下的匀加速运动,他的发现为牛顿第一定律和第二定律提供了基础。而伽利略关于抛物体运动定律的发现以及开普勒发现的行星运动定律,则是牛顿建立万有引力学说的重要前提。
牛顿关于牛顿运动三大定律,很难考证牛顿究竟是在何时、如何发现的,这三大定律虽然很重要,但显然没有牛顿创立万有引力学说那么富于传奇色彩,因此也只能作为一个结论,在《自然哲学的数学原理》一书出版之时被公之于众。简单地说,三大定律从“力”的概念以及“力”的相互作用的角度重新解释了物体的运动。牛顿将受力的物体称为“质点”,将质点所受到的所有外力作为一个统一的受力系统,而物体的运动就是这些外力共同作用的结果。第一定律又称“惯性定律”,科学地解释了物体的惯性运动;第二定律指出了物体运动过程中的加速度定律;第三定律用以分析方向相反的力共同作用物体时所体现的法则。三大定律揭示了物体运动的奥秘,但更重要的是,三大定律的提出为人类提供了一种以“力”为核心的新视角,奠定了牛顿经典力学的基础。
关于牛顿发现万有引力定律的过程,有一个有趣的小故事可以讲述。这个故事最初是由法国作家伏尔泰讲述的,作为牛顿的狂热“粉丝”,他在1727年前往英国,在他写的通讯中最早提到了这个故事。他在文章中说,是牛顿的侄女告诉他的:据说,在1665年~1666年之间,为了躲避剑桥大学流行的黑死病,牛顿回到家乡英格兰。有一天,牛顿正在一棵苹果树下看书、思考,突然一个苹果落了下来。牛顿在日记中回忆道“苹果并没有砸到自己”,但这位科学天才却在苹果落地的一瞬间,找到了千百年来人们一直试图寻找的一种“力量”。
这种“力量”被命名为“万有引力”。牛顿之前的科学家曾经困惑良久:究竟是什么力量使行星永远按照椭圆的轨道运行而不会直线飞离。正是这种力量,牛顿猛然间攫住了一种诠释宇宙的灵感。在此基础上,牛顿进行了深入的研究和运算,终于提出了闻名于世的“万有引力定律”。在《自然哲学的数学原理》一书中,牛顿系统地表述了这一定律,简单地说便是:一切物质都在运动,任何两个质点之间都存在着一种相互吸引的力,其大小和它们质量的乘积成正比,和它们之间距离的平方成反比。大到宇宙天体,小到生活中的物件,都适用于这个定律。这无疑是人类认识世界的一次重大飞跃,经典物理学由此建立了。在爱因斯坦之前,牛顿的经典力学始终被作为物理学界的最高权威。
牛顿经典力学的提出不仅仅是一个物理命题,同时也是一场深刻的观念革命。在牛顿之后,人们思考和把握世界的方式改变了。人们开始尝试用“力”的视角来看待世界,并把世界的运行理解为一种机械运动的过程,从中,人们开始看到自然规律的普遍性,并学会运用科学的而非盲目的方式重新认识世界。牛顿之后,人类探索自然的热情被空前地解放了。
在社会科学领域,受牛顿经典力学的启发,英国的哲学家霍布斯和洛克提出了一种新的机械唯物主义哲学。唯物论从此成为一种新的理论,第一次用科学的精神挑战了宗教神学的权威。随后,人类历史出现了唯物主义与唯心主义的激烈争论,经过康德、黑格尔以及马克思、恩格斯等人,唯物主义辩证法最终确立。
牛顿是伟大的,因为他不仅创立了微积分,提出了二项式定理,创立了牛顿法,还发明了反射式望远镜,制定了可以预测月亮在诸星体中未来方位的数表。他的这些发现,至今还在各个专业领域中发挥着深远的影响力。然而,他的经典力学却完全超越了物理学领域的革命意义,使科学和哲学真正走向科学化和现代化,人类的思维方式从此焕然一新。曾有人用各种鲜亮的字眼来赞誉他的伟大,然而牛顿却始终表现出一种平易近人的谦卑,他曾说过:“我不知道世人怎样看我,但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子,不时为发现比寻常更为美丽的贝壳而沾沾自喜。”然而事实上,牛顿所说的这些美丽“贝壳”为人类所带来的,远远超过一片汪洋大海。
影响和评价
艾赛亚·柏林曾说:“牛顿思想的冲击是巨大的。无论对它们的理解正确与否,启蒙运动的整个纲领,尤其是在法国,是有意识地以牛顿的原则和方法为基础的,同时,它从他那惊人的成果中获得了信心并由此产生了深刻的影响。”在艾赛亚那里,牛顿思想被当作启蒙思想的渊源。尽管后来的历史学家和文学家试图用各种方式评估牛顿对于整个人类做出的贡献,然而其影响依然是无法估量的。正如诗人蒲柏在诗中所歌唱的那样:“自然和规律隐现在黑暗之中/上帝说:让牛顿出生吧/于是一切显现光明。”的确,牛顿给人类带来了光明,从17世纪末开始,人类认识世界的方式便焕然一新了。