牛顿到底有多牛?

您所在的位置:网站首页 牛顿不结婚原因 牛顿到底有多牛?

牛顿到底有多牛?

2024-05-24 01:27| 来源: 网络整理| 查看: 265

有人问牛顿是如何作出科学发现的,他说:“靠长时间的冥思苦想。我让问题一直呈现在我面前,并且一直等待着,直到黎明一点点显露并最终变成白昼”。

(英) 马克斯·F. 佩鲁茨著,张春美译,真该早些惹怒你:关于科学、科学家和人性的随笔, 上海 上海科学技术出版社 2004

英国诗人亚历山大·蒲柏(Alexander Pope)为牛顿写的墓志铭:

Nature and nature's laws lay hid in night;

God said "Let Newton be" and all was light.

自然与自然的法则在黑夜隐藏,

上帝说,让牛顿去吧!

于是,一片光明。

牛顿为什么这么牛?他牛在哪里?下面看几个片段。

牛顿的“问题表”

1644年,牛顿在剑桥

“牛顿在剑桥最早买的东西之一是一个笔记本,也许正是在这本笔记中,他记下了自己对所设置课程的读书心得。”

“他读过伽利略的《对话》,但显然没有读过他的《谈话录》。他读过罗伯特.玻意尔、托马斯.霍布斯、凯内尔姆.迪格比、约瑟夫.格兰维尔、亨利.莫尔等人的著作,显然还有其他人的著作。”

“牛顿由一位作者引到另一位作者,直至达到一个全新思想天地的过程。他终于发现了他到剑桥应该追寻的东西,并且毫不犹豫地将之据为己有。”

“他定下45个小标题,以此组织自己的读书心得,从物质特性、地点、时间和运动等一般题目开始,进到宇宙的秩序,然后是大量的感观特征(如稀度、流度、软度),随后是关于剧烈运动、隐秘特征、光、色、视觉、一般感觉等问题。”

“‘问题表’中的大多数条目是推论,是牛顿的读书笔记。然而,它从整体上反映出作者的功力。在很大程度上,‘问题表’预示了它的科学生涯将专注的课题以及它着手研讨这些课题的方法。至于后者,‘问题表’不仅列出了以组标题,而且表达了它们的内容,提出的是主动探询——它是牛顿的实验探询法的基础。很多问题是直接针对他所研读的作者的,他不仅仅是被动地记录他们的观点。笛卡儿的关学理论就引出了一些反对意见……”

《牛顿传》【英】 理查德.韦斯特福尔 著,中国对外翻译出版公司,1999年7月,p26-31

爱因斯坦说,“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要,因为解决一个问题也许是一个数学上或实验上的技巧。而提出新的问题、新的可能性,从新的角度看旧问题,却需要创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”(爱因斯坦,《物理学的进化》,转引自《21世纪100可科学难题》,周光召,《序一》,p1)

由此可见,牛顿牛在他的研究方法!这个问题表,即便许多做科研工作的人,都不曾做过,更何况像牛顿这么做了。

牛顿的创造标志着现代力学诞生、物理学诞生,乃至近代自然科学诞生。

关于物理,有一件很奇怪的事儿,不知道你发现了没有。在两千多年前已经出现了物理学。最著名的就是亚里士多德的《物理学》。亚里士多德生活在公元前384年-前322年。在高中的物理里面,亚里士多德的名声很差。实际上一直到大学物理,都是如此。因为,亚里士多德的物理学大部分内容都是错的。但即便是错的,这个事实也已经表明,2000多年前,西方已经诞生了物理学。但是,为什么直到伽利略、牛顿时代,物理学才真正诞生呢?

在科学史上以1687年牛顿出版《自然哲学之数学原理》为标志,力学诞生、物理学诞生,近代自然科学诞生。在此之前,亚里士多德的物理学竟然统治西方思想世界长达2000年左右。这是为什么?为什么牛顿的著作出版标志着近代自然科学的诞生呢?原因只有两个。

牛顿手稿

第一个原因是,物理学的实验传统建立。

第谷布拉赫用他的精密仪器,一辈子仰望星空,积累了大量的观测数据。开普勒对第谷布拉赫的数据研究了一辈子,提出了开普勒三大定律。到了伽利略,他不但发明了望远镜,直接看到了月球上的环形山,而且,他还做实验。伽利略用实验证明亚里士多德的论断是错误的。最著名的是比萨斜塔实验推翻了亚里士多德的论断,更重的物体比轻一些的物体更快快的落地。

第二个原因,是物理学的公理化的建立。

牛顿继承了第谷布拉赫、开普勒、伽利略的传统。首先,牛顿是实验的行家。牛顿的《光学》里面大量的记录了各种类型的实验,例如三棱镜实验证明自然光并不是白色的,而是许多颜色(波长或频率)的光混合在一起的,等等。三棱镜把白色的自然光“分解”成了多种颜色的单色光。其次,牛顿是数据分析的行家,如同开普勒一样,善于从数据中发现规律。不但如此,牛顿把他的前辈们积累的知识全都继承下来了。当然,即便如此,牛顿还称不上伟大。牛顿最伟大的贡献在于,他把物理学公理化了。

什么是物理学的公理化?秘密就在牛顿的著作名字里面。《自然哲学之数学原理》。这个名字的直接的意思就是说,自然现象的规律可以像数学原理一样进行描述。

什么是数学原理?数学原理最杰出的代表就是古希腊的《欧几里得几何学》。在这部著作里,古希腊此前在几何上的各种零散发现,都被编织成了一个公理化的体系。所谓公理化是指,从几个基本概念(例如点、直线、线段、圆、切线等等)和少数几个原理出发,可以推导出无数个命题。这种思想集中体现在初高中的平面几何和立体几何之中。

而牛顿居然把数学的公理化体系,用到了自然界。把人们关于自然现象,尤其涉及到力和运动的各种零散发现,编制成为一个井然有序,并且像几何学一般可以无限延伸的公理化体系之中。因此,《自然哲学之数学原理》名字本身蕴含的思想,足以震古烁今。在牛顿之前,人们想都不敢想。

在这本厚达700多页的《自然哲学之数学原理》,牛顿写道“我写的不是关于人手之力,而是关于自然力方面的东西,而且主要是探讨那些与重力、浮力、弹性力、流体阻力。以及诸如此类不论是吸引或排斥的力有关的事物。因此,我把这部著作叫作《自然哲学之数学原理》,因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力,而后用这些力去论证其他的现象。”(牛顿,p16)

显然,牛顿开创了一个典范。

对于这位伟大的前辈,爱因斯坦写道:

“在牛顿以前,并没有一个关于物理因果性的完整体系,能够表示经验世界的任何深刻特征。

在他以前和以后,都还没有人能象他那样地决定着西方的思想、研究和实践的方向。”

(爱因斯坦,《爱因斯坦文集(第一卷)》,商务印书馆,p222)

然而,牛顿想要研究的问题更多。

1704年,牛顿在《光学》中写道,“自然哲学的主要任务是不用虚构的假说而从现象来论证,并从结果中推导出其原因,直到我们找到最初的原因为止,而这原因一定不是力学的;自然哲学的任务不仅在于揭示宇宙的机制,而且主要在于解决下列那些以及类似的一些问题。”

这些任务是什么呢?牛顿用诗歌般的语言做了描述。

在几乎空无一物的地方有些什么,太阳和行星之间既然无稠密物质,它们何以会相互吸引?

何以自然界不作徒劳之事;而我们在宇宙中看到的一切秩序和完美又从何而来?

出现彗星的目的何在,并且何以行星都是沿着同样成同心轨道的路上运动,而彗星则沿着成很偏心的轨道的一切形式的路上运动?

是什么在阻止一个恒星下落到另一个的上面?

动物的身体怎么会造得如此巧妙,它们的各个部分各自为了哪些目的?

是不用光学技巧造出眼睛,不用声学知识造出耳朵吗?

身体的运动怎样遵从意志,而动物的本能又从何而来?

动物的感官是否就是敏感物质所在的地方,就是通过神经和大脑把事物的可感觉的各种形式传导进去的地方,它们是由于直接出现在敏感物质之前而感知的吗?

至今,这些问题中的大部分都没有可靠的回答。

牛顿说,

“这些事情都是这样的合理分派,从现象看来,岂不就有一位没有形体的、活的、智慧的、无所不在的上帝,他在无限空间中,像在他的感觉中一样,洞察地看到诸事物本身,深刻地理解并全面地领会直接呈现在他面前的事物。只有这些事物的印象通过我们的感觉器官而传导到我们的小小的感觉中枢,并在那里为我们司感觉和理性的东西所看见、所掌握。尽管这种哲学中的每一真正的步骤并不能直接给我们带来最初的原因的认识,可是它使我们更接近于它,基于那个理由而得到高度评价”。

有人认为牛顿最终信仰了上帝。甚至这段话就是明证。

在我看来,牛顿所信仰的上帝和爱因斯坦信仰的上帝并无多大区别,他们信仰的是宇宙的和谐。

如果用比喻的语言来说。宇宙是一个有生命的存在。



【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3