万有引力的发现过程(万有引力的发现者是谁)
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虽然牛顿发现了万有引力定律,但也不能只归功于牛顿一人。
误读:
提起万有引力定律的发现,人们马上会想到牛顿和苹果落地的故事。但是这个故事是真的吗?牛顿是唯一一个发现万有引力定律的人吗?
很多人会说,这有什么好怀疑的?苹果落地的故事来自教科书,不会错。万有引力定律的发现不是归功于牛顿个人,而是归功于集体?
其实牛顿虽然发现了万有引力定律,但也不能只归功于牛顿一个人。
正解:
最早详细记录苹果落地故事的人是英国的布雷斯特。他在1831年的著作《牛顿的生平》中提到过。后来他在1855年的《牛顿的生平、著作和发现的回忆》一书中提到了。
他是这样写的:“苹果从沃尔索普的树上掉下来,让牛顿想到了这个问题。1814年,当我在沃尔索普的时候,我曾经见过这棵苹果树。这棵树的一部分已经开始枯萎,一部分树干已经从根部脱落。到1820年,这棵树已经完全腐烂并倒下了。伊特纳小心翼翼地保存着这棵树的标本。”
在布列斯特牛顿的传记中,一方面描述了苹果触地激发万有引力的观点,同时又存疑。布雷斯特不相信苹果落地的故事是真的。他认为在牛顿之前,很多科学家都有引力的概念,牛顿应该知道。
也就是说,牛顿的万有引力概念可能来自于前人。苹果落地是普遍现象,牛顿也可能看到了苹果落地,但苹果落地现象不一定是启发牛顿发现万有引力定律的源头。
布列斯特在书中还指出,苹果落地的故事是由著名的格林和伏尔泰讲述的,对读者影响很大,广为流传。
正是在牛顿去世的那一年,格林在《哲学原理》一书中谈到了苹果落地的故事。他说:“有一天,牛顿正在花园里思考,突然一个苹果从树上掉了下来,这让牛顿想到了万有引力定律。”
然而,格林是从福克斯那里听到牛顿看着苹果落地的故事的。法国的伏尔泰也是从牛顿的侄女凯瑟琳巴沃那里听说的。在伏尔泰的《哲学通信》一书中,苹果落地的故事是这样说的:“1666年,牛顿因为瘟疫回到了他在剑桥大学附近的故居。一天,当他在花园散步时,他看到一个苹果从苹果树上掉了下来。这让牛顿想到了很多科学家研究过却没有突破的引力起源。”
伏尔泰认为牛顿对自然科学有很多贡献,对法国影响很大,应该把牛顿的原创思想介绍到欧洲大陆。因此,伏尔泰在《哲学通信》和《牛顿哲学思想》两本书里介绍了大量空间的引力理论,还转述了苹果落地的故事。因此,苹果落地的故事从英国传到了欧洲,成为科学史上家喻户晓的名字。
牛顿去世后不久,斯图克利在他的文章《牛顿的生平传记》中写道:“1726年4月15日,我去拜访牛顿的公寓,并和他呆了一整天。交谈中,他给我讲了苹果落地的事。他说:有一天,当他在花园里思考万有引力时,一个苹果从树上掉了下来。这时他想,为什么苹果总是垂直落地?苹果为什么不向外或向上移动?
毫无疑问,这是地球把它往下拉,有一个向下的拉力作用在物体上,而这个向下的拉力之和一定指向地球的中心,而不是地球的其他地方。所以苹果总是垂直落下,或者总是面向地心。苹果对着地球,或者说地球对着苹果,物体和物体相向运动。物体之间的力一定与它们的质量成正比。这个力,我们称之为引力。”
斯图克雷是牛顿的好朋友。他关于苹果落地的故事比较完整。而且与格林和伏尔泰不同的是,斯图克雷直接引用了牛顿的话,而格林和伏尔泰则是听别人说的。这是科学史上第一次苹果落地的故事直接来自牛顿。因此,它具有很大的权威性。
牛顿关于苹果落地的故事,晚年自己也宣传过,但奇怪的是,在之前的50年里,他从来没有提起过。牛顿声称,早在1666年,他在乡下的家乡躲避疫情时,看到苹果落地而受到启发,证明了万有引力平方反比定律。
但是还有很多疑点:为什么牛顿去世前没有苹果落地的故事?为什么牛顿本人不在公开场合讲这样的故事?为什么当时很多科学家或者牛顿的朋友都没有听说过这种故事,而牛顿死后却逐渐流传开来?所以它的真实性值得分析研究。
事实上,在牛顿之前,许多科学家已经研究过万有引力。公元1625年,天文学家开普勒发现了行星的三大运动规律,但只是对运动进行了简单而准确的描述。他没有给出一个完整而有力的解释,来解释是什么导致了行星绕着太阳做椭圆轨道运动。
开普勒只是指出主导行星绕太阳椭圆轨道的力来自太阳,并认为这种力随着距离的增加而减小。开普勒的观点有点引力的概念。他还认为太阳和行星之间存在引力,否则地球上的海水岂不是被月球吸走了?开普勒只是忽略了伽利略认为物体具有惯性的观点,错误地认为需要不断地推动运动的物体才能保持运动。
荷兰物理学家惠更斯在公元1659年提出了万有引力的概念,比牛顿发现苹果落地的传说早了7年。
牛顿临终前曾说:“如果我能比笛卡尔看得更远,那是因为我站在巨人的肩膀上。”他说他没有忘记前辈们对他成就的贡献。
总之,万有引力定律的发现无疑是建立在许多前人的研究成果基础上的,如哥白尼、伽利略、开普勒、惠更斯、胡克等。以及牛顿本人在天文学、变量数学等基础上取得的成就。万有引力定律的概念在牛顿之前就已经萌芽了,所以绝不是牛顿一个人的功劳。
苹果落地的故事可能是真的,也可能是虚构的。就算是真的,也只是一个伟大发现的征兆。不能说牛顿是因为看到一个苹果落地才想到万有引力定律的。
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