《物理的故事——在悖论中前行》
第15节

作者: 江湖小片
收藏本书TXT下载
  一个初出茅庐的小子居然对领导这样说话,在同时期的中国(康熙十年),问成十个大不敬之罪是绰绰有余的了。可骂完领导的牛顿居然还生气了,他表示在一切尘埃落定前不会发表任何论文,也不想成为别人提问的机器。和避乱时候一样,他把自己锁在剑桥大学的一个小屋子里,把灵魂留在自己的精神世界里,宛如一个隐士。直到哈雷(Halley,1656-1742)的拜访打破了他隐居的生活——这已经是12年后的1684年的事情了。

  在这12年间,外面发生了很多事,1673年,惠更斯在研究他发明的钟摆时钟时得出一个计算公式。不久后,法国一位学者拿着精准的时钟往返于巴黎和赤道时发现,时间不一样。从而论证了平方反比的概念。此时,英国很多物理学家比如胡克、哈雷等人都隐隐约约感到天体引力与距离平方成反比的正确性,但是无法用数学方法从这个假设计算出行星的椭圆轨道上,为此胡克于1679年还写信给牛顿,请求帮助,此时牛顿早已把天体引力的问题放到了一边,胡克的几封信再次激发了牛顿的兴趣。他通过计算得出引力、椭圆轨道和实际现象之间的协调性。高傲的牛顿自然没有给胡克回信,要不然就不会有1684年的故事了。

  1684年,哈雷突然来访,问了牛顿一个问题:
  “要是引力和距离平方成反比的话,那么行星的轨道是什么样的?”
  “椭圆”牛顿回答道。

  哈雷大吃一惊,问:“你怎么知道的”?
  “我算过啊。”
  哈雷便向牛顿索要手稿。
  牛顿说:“太乱找不到了,我再算给你看看吧。”
  于是牛顿重新计算了一遍给哈雷看。哈雷喜出望外,若干年后,他用这个方法精确预算了一个彗星——哈雷彗星。
  在此后的2年,牛顿用微积分计算出引力和物体质量、距离之间的关系公式: F= (Gm_1 m_2)/r^2
  这边是统治宇宙的万有引力公式。在哈雷的鼓励下,牛顿写了本改变历史进程的书《自然哲学科学原理》(下称原理),时间是1687年,写完后,皇家科学院没经费将其出版,还是哈雷自费将其出版。该书一经面世,引起了非常大的轰动,上流社会人物皆以结识牛顿为荣——应酬多了,可能也导致了后来的牛顿在科学上没有太大进步的原因吧。
  同时在《原理》一书中,牛顿还写了关于时间、空间的定义。这也是恒久远、永流传的话题。牛顿认为时间就是时间,不与任何物体产生关系,换言之,不管测量不测量、有没有人类、甚至有没有地球,时间照样存在,而且一成不变的走下去。可是俗话说:当你有两块表时,你就不知道时间了,改怎么解释呢?牛顿认为那只能怪衡量时间(钟、表)的仪器不准确了。同样,空间也是如此,时间空间也没有任何联系,它们都是绝对的,称为牛顿绝对时空观。

  牛顿的成功意味着亚里士多德体系最终被取代,但不代表上帝也被赶出了物理学。虽然牛顿将宇宙的“第一动力”归于万有引力,但是最终又回到上帝身上,有人说这是因为牛顿是一位虔诚的教徒,也有人说牛顿的性格决定的,要知道他的晚年都在炼金、为皇家挣钱和寻找上帝中度过的,精神错乱也未可知。而我则认为这是一种必然,因为还有更深层面的东西没有解决。
  日期:2017-08-13 16:27:07

  万有引力置于椭圆轨道,其出发点是开普勒的第二定律,即面积定律。可以说,牛顿踩着开普勒得出了万有引力,踩着伽利略得出了自然力学中的三大定律。当然中间还有个笛卡尔垫背。
  日期:2017-08-13 16:41:12
  第十三回:牛顿与上帝
  对于宇宙的第一动力,亚里士多德认为是上帝,牛顿认为是万有引力,但是牛顿却没有否定上帝。这是必然的,就好比清朝汉人敢不剃头,更何况带着辫子入关的满族人呢?另外还有几个更主要的问题一直悬而未决:
  第一个问题:引力作用距离的问题。笛卡尔认为是接触性的,并引入了以太;而牛顿虽然对以太不置可否(有时是反对的),但是他认为引力作用是超巨的,所以和以太没有关系。究竟谁对呢?根据笛卡尔的以太漩涡学说,地球在长时间的以太漩涡中,会变成一个中间(赤道)瘦两头(南北极)尖,就像搓丸子一样;而根据牛顿的万有引力,中间受力要大,所以中间要肥,两头更圆(中间引力最大)。

  1735年,法国皇帝路易十五命令巴黎科学院测量地球的形状,证实了牛顿的预言,向来以民族自豪的法国人终于向英国人底下了高贵的头颅,力的超距作用也成为了主流,但是超距作用毕竟怎么“Duang”的呢?牛顿时代没有答案。
  第二个问题:宇宙坍缩问题。当所有的星体相互吸引,宇宙将会坍缩,最终会被吸到一起。有位神父本就在寻找上帝的存在,正好宇宙坍缩为他提供了证据。他写信给牛顿说道:“正是因为上帝的存在,宇宙才保持平衡。”每当宇宙因为万有引力而收缩到不可逆时,上帝就轻轻的拨一下或者哈一个气,让宇宙回复原理的形状。就像摆钟式时钟慢了,要人为的转动一下法条才让钟不停下来。我们常说晚年的牛顿一直在证明上帝的存在,可是又无法有图有真相的拍照,所以这种间接的方法是教会的不二法宝。

  不过此时,虔诚的牛顿给回信道:首先他不否认上帝的存在,但是他认为上帝在创作完宇宙之后就不再参与宇宙的运作了,因为上帝已经制定好了规则,所以他认为上帝已经让宇宙中所有的星体保持了平衡。拿地球为例,虽然受到太阳的引力,但是同时也受到其他星球的引力,从而导致受力平衡。但是这种平衡态是非脆弱的,只要稍微扰动,就会成几何指数般地坍缩下去,所以牛顿的平衡解释很牵强。

  第三个问题:自转的初始化问题。这个问题曾困扰伽利略的问题,在万有引力之后有了答案,假设地球上有个质点,当地球静止时,万有引力等于质点的重力,当地球运动时,重力则不一定等于万有引力,因为万有引力还要分出一部分作为质点的向心力。只有当质点处于赤道上时,重力才会等于万有引力。既然有向心力,为什么人感受不到呢?那是因为这个力非常非常微弱,以至于我们处理问题时都将万有引力等同于重力看待。但当这个质点是一股洋流时,就不能忽略了,那就是传说中的“洪荒之力”。

  日期:2017-08-13 18:08:40
  所以如果我们能在太空中放入一个小球,给它一个转动的初速度,它会一直转下去,这和圆惯性无关。问题是谁给了地球自转的初速度呢?牛顿曾将其解释为:“上帝踹了一脚。”
  这可能是他在百思不得其解后的戏谑之言。

  认真也好,戏谑也罢,在诸多问题没有水落石出之前,牛顿认为的“上帝存在”并不是一种矫情,而是一种必然。假设上帝真的存在,请允许我也戏谑一把:
请按 Ctrl+D 将本页加入书签
提意见或您需要哪些图书的全集整理?
上一节目录下一节
【网站提示】 读者如发现作品内容与法律抵触之处,请向本站举报。 非常感谢您对易读的支持!举报
© CopyRight 2011 yiread.com 易读所有作品由自动化设备收集于互联网.作品各种权益与责任归原作者所有.