牛顿为什么能发现万有引力

生活 2019-07-01 03:24:35 1013

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  • Q1:牛顿发现万有引力的故事有哪些?
  • Q2:牛顿是怎样发现“万有引力”的呢?你怎么看?
  • Q3:为什么牛顿和伽利略共同发现万有引力,可是大家总是说是牛顿的功劳呢?
  • Q1:牛顿发现万有引力的故事有哪些?

    1666年,23岁的牛顿还是剑桥大学圣三一学院三年级的学生。

    牛顿一直被这样的问题困惑:是什么力量驱使月球围绕地球转,地球围绕太阳转?为什么月球不会掉落到地球上?为什么地球不会掉落到太阳上?

    坐在乡间姐姐的果园里,牛顿听到熟悉的声音,“咚”的一声,一只苹果落到草地上。他急忙转头观察第二只苹果落地。第二只苹果从外伸的树枝上落下,在地上反弹了一下,静静地躺在草地上。这只苹果肯定不是牛顿见到的第一只落地的苹果,当然第二只和第一只没有什么差别。苹果会落地,而月球却不会掉落到地球上,苹果和月亮之间存在什么不同呢?

    第二天早晨,天气晴朗,牛顿看见小外甥正在玩小球。他手上拴着一条皮筋,皮筋的另一端系着小球。他先慢慢地摇摆小球,然后越来越快,最后小球就径直抛出。
    牛顿猛地意识到月球和小球的运动极为相像。两种力量作用于小球,这两种力量是向外的推动力和皮筋的拉力。同样,也有两种力量作用于月球,即月球运行的推动力和重力的拉力。正是在重力作用下,苹果才会落地。

    牛顿首次认为,苹果落地、雨滴降落和行星沿着轨道围绕太阳运行都是重力作用的结果。人们普遍认为,适用于地球的自然定律与太空中的定律大相径庭。牛顿的万有引力定律沉重打击了这一观点,它告诉人们,支配自然和宇宙的法则是很简单的。

    艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,百科全书式的“全才”,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。

    他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。

    在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。

    Q2:牛顿是怎样发现“万有引力”的呢?你怎么看?

    对于牛顿是怎样发现“万有引力”的呢?你怎么看呢之话题,我个人认为,牛顿发现“万有引力”是看现象而分析现象所悟出来的结果。为什么会这样说呢?因为,牛顿能悟出科学伟大的“万有引力”现象,是与其发生一件小事启蒙所引发的扩展思路而提出的一种合理说法。是当代的某一天牛顿坐在萍果树下思考问题时,树上成熟的萍果突然坠下而正好落在牛顿的头上,


    这种现象无不提起牛顿自问为什么的兴趣,萍果为什么会坠入来?是什么动力引起之现象?随后延伸到太空星球为什么会运动?行星为什么能围绕太阳公转?思来想去之后,才悟出了这些自然现象可统称为“万有引力”现象,万有的原意是包罗万象,“万有引力”现象之说法虽然是看现象而分析现象所得出的结果,但在当时的科学水平环境下,能提出这个合理说法确实是当时科学界一大创新和突破,能合理解释了这一自然现象,被当时科学界一致公认并成为一个伟大的科学家称号一直延续至今。


    这件事可以说明一点,科学研究真谛的东西,不一定是越复杂就会显得更具有科学性,科学真谛的东西往往是很简单的悟性结果,或者就在你的眼前,只是你还未能悟出他的原理真谛吧了。在科学的道路上,简单的问题复杂化是不一定具有科学性的,而复杂的问题简单化或许才具有科学性。至于牛顿“万有引力”现象之说法,都把物体和天体运动现象全视为是“万有引力”所引发的自然现象,我觉得这样似乎大笼统了,况且牛顿的一生还没有阐述出“万有引力”的原理真谛,其实在目前理解的“万有引力”现象之中,涵盖着两种截然不同的引力现象,


    其一是物体与物体之间的磁性吸引力现象;其二是太阳自转时其磁场的圆周牵引力现象。太阳自转时其磁场的圆周牵引力现象,可连带性地推动着整个太阳系所有卫体物质(包括各类行星天体),都能围绕着太阳而进行公转圆周循环运动,这种太阳系全局性的运动现象应属于太阳磁场的圆周牵引力现象,我也认同这种现象也可以说是“万有引力”现象。但我还认为,物体与物体之间的磁性吸引力现象,

    不应该是“万有引力”现象,因为它是物体磁性的异性相互吸引力所引发的现象,是专属于物体间磁性的范围才会发生相互吸引力现象的,明知是磁性,何来的“万有”呢?以上只是我个人的观点和浅见,有不同观点的不要喷我。不知这样的回答是否准确?!如读者阅后觉得我说的对,希给个点赞并关注我,欢迎大家一起来讨论与学习。宇明于东莞市。(注:原创作品,版权所有,抄袭必究。)

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    Q3:为什么牛顿和伽利略共同发现万有引力,可是大家总是说是牛顿的功劳呢?

    是因为牛顿系统的阐释了万有引力,而伽利略却没有系统的阐释而且当牛顿阐释出万有引力是得到科学界的认可,而伽利略却被立为反派打击。下面是对牛顿和伽利略的评价科学史上的地位伽利略的科学发现,不仅在物理学史上而且在整个科学中上都占有极其重要的地位。他不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点,更创立了研究自然科学的新方法。 伽利略·伽利雷
    伽利略在总结自己的科学研究方法时说过,“这是第一次为新的方法打开了大门,这种将带来大量奇妙成果的新方法,在未来的年代里,会博得许多人的重视。”后来,惠更斯继续了伽利略的研究工作,他导出了单摆的周期公式和向心加速度的数学表达式。牛顿在系统地总结了伽利略、惠更斯等人的工作后,得到了万有引力定律和牛顿运动三定律。伽利略留给后人的精神财富是宝贵的。爱因斯坦曾这样评价:“伽利略的发现,以及他所用的科学推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正的开端!” 科学研究方法伽利略对物理规律的论证非常严格。他创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。例如,为了说明惯性,他曾设计一个无摩擦的理想实验:在一定点O悬挂一单摆,将摆球拉到离竖直位置一定距离的左侧A点,释放小球,小球将摆到竖直位置的右侧B点,此时A点与B点处于同一高度。若在O的正下方C用钉子改变单摆的运动路线,小球将摆到与A、B两点同样高度的D。伽利略指出,对于斜面会得出同样的结论。他将两个斜面对接起来,让小球沿一个斜面从静止滚下,小球将滚上另一斜面。如果无摩擦,小球将上升到原来的高度。他推论说,如果减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面达到原来的高度就要通过更长的距离。然后使第二个斜面的倾角越来越小,小球将合滚得越来越远。如果第二个斜面改成水平面,小球就永远达不到原来的高度,而要沿水平面以恒定速度持续运动下去。伽利略设计的实验虽是想象中的,但却是建立在可靠的事实的基础上。把研究的事物理想化,就可以更加突出事物的主要特征,化繁为简,容易于认识其规律。伽利略的这一自然科学新方法,有力地促进物理学的发展,他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。 对牛顿1942年爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年而写的文章,对牛顿的一生作如下的评价“只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上一幕才能理解他”。此赞语最恰当不过的了。
    牛顿在科学上的成就须由他的哲学思想和科学方法来寻根求源。牛顿的学生R.科茨曾在《原理》第2版序言中道出了其中的奥妙。古希腊、罗马的哲学家凭着对自然现象的观察和思考总结出论断,例如泰勒斯的学说:万物的根源是水。即使像德谟克利特、卢克莱修的原子论,现在来评价还是很高的。但是他们的方法凭天才的臆测、思维与辩论,称之为思辨哲学。到了中世纪,对自然现象的观察、测量和实验的风气逐渐形成了。在物理学科中伽利略的实验工作是实验物理学的开端,牛顿深受其影响。随后牛顿使作为实验科学的物理学形成一个光辉体系,同时也使科学实验方法闯入了哲学思想的殿堂。
    牛顿认为从现象中可以得出科学原理,或者说科学基本原理可以从现象中导得或推出。牛顿在《原理》和《光学》两书中明白表达他的做学问的方法,即要明白无误地区别猜测、假设和实验结果(及由此而归纳得出的结论),还有从某些假设条件下所得到数学推导。《原理》第一编十四章中处理细微粒子的运动和第二编命题23中设想气体中有相互排斥质点的模型都是牛顿运用具有物理实质性的数学模型的例子,但是他对这些问题缺少实质性的实验证据,未能写出无可辩驳的论述。论者可能认为牛顿只注重从实验运用归纳法得出定律,而无视演绎法的重要性。这是有违事实的。1713年牛顿在出版《原理》第2版时在给他的学生科茨的信中提到运动定律是居于首位的定律或称之为公理,并说它们都是从现象中推断或称演绎而来的,并运用归纳法使之普适化。牛顿说:“这是一个命题在哲学中所能达到最高境界的例证。”诚然,必须看到归纳与演绎不能人为地对立起来。恩格斯指出“归纳和演绎正如分析和综合一样,是必然相互联系着的。不应当牺牲一个而把另一个捧到天上去”。牛顿在此早着先鞭。关于实验与假设之间的关系,牛顿在各种场合都有论述。他在给奥尔登堡的信中说:“进行哲学研究的最好和最可靠的方法,看来第一是勤勤恳恳地探索事物的属性并用实验来证明这些属性。然后进而建立一些假说,用以解释这些事物的本性。”给科茨信中说:“任何不是从现象中推论出来的说法都应称之为假说,而这样一种假说无论是形而上学的还是物理学的,无论属于隐蔽性质的还是力学性质的,在实验哲学中都没有它们的地位。”牛顿这些论述奠定了自然哲学的基础,启开了实验科学的大门,300年来为自然科学的繁荣立下了不朽功勋。牛顿研究事物规律的方法不同于那些只从简单的物理假设出发的人,而是通过逻辑的演绎法得到对事物现象的解释。爱因斯坦指出:“牛顿才第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础,从这基础出发他用数学的思维,逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合。”“在牛顿之前还没有什么实际的结果支持那种认为物理因果关系有完整链条的信念。”

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