萬有引力定律真是牛頓發現的嗎?

網絡上流傳的各種各樣的名人靈機一動有了大發現的小故事,多半都是虛構的或者誇大其詞。其中最著名的恐怕莫過於牛頓通過蘋果下落髮現萬有引力了。

實際上,這個故事如同瓦特觀察燒開水後靈機一動發明了蒸汽機一樣,假得不能再假。

就算你不知道萬有引力的計算公式,至少也應該思考一下:難道在牛頓之前的幾千年時間裏就沒有一個人會去思考蘋果爲什麼會從樹上落地而不是直接飛上天嗎?

你可能會說,這不是常識嘛,蘋果不可能直接飛上天。那實際上所有的科學原理都是存在的,都是“常識”,但只有人進行思考總結實驗歸納之後,“常識”才能夠被發現並被總結爲一個簡潔明瞭的公式。

實際上很早的時候人們就普遍意識到地球上存在一種力量使得物體普遍會下墜而不是飛昇。古希臘哲學家亞里士多德他通過自己的總結和猜測,認爲地球是宇宙的中心,將宇宙中所有質量都吸引向它。他還認爲物體下落的速度隨着其質量的增加而增加(當然這種觀點是錯誤的)。古希臘的很多其他科學家,如普魯塔克,甚至能猜測到這種引力不是地球獨有的。

數學家阿基米德發現了三角形的重心,但他不把引力解釋成一種力。到了公元6世紀,東羅馬的亞歷山大學者約翰·菲羅波努斯(John Philoponus)提出了動力理論,修改了亞里士多德的理論。

公元7世紀,印度數學家和天文學家婆羅摩笈多提出引力是一種將物體吸引到地球的吸引力的觀點 。約兩世紀後,波斯的比魯尼(Al-Biruni)認爲引力並不是地球獨有的,其它天體也應該有引力 。

不過直到這時,對於引力的思考還是隻停留在對現象的推測上。直到文藝復興時期,這種推測才轉變爲計算和實驗。

西班牙多米尼加牧師多明戈·德·索托(Domingo de Soto)在1551年寫道,自由落體的物體均勻加速。意大利物理學家詹巴蒂斯塔·貝內德蒂(Giambattista Benedetti)在論文中稱:由於比重,由相同材料製成但質量不同的物體會以相同的速度下落 。在1586年的代爾夫特塔實驗中,佛蘭德物理學家西蒙·史蒂文(Simon Stevin)觀察到,當炮彈從塔上下落時,兩枚大小和重量不同的炮彈以相同的速度下落 。在16世紀後期,伽利略·伽利萊(Galileo Galilei)對從斜坡上滾動的球的仔細測量中發現:所有物體的引力加速度是相同的。(是的,孩子們,其實伽利略扔鐵球的故事也是假的)

1604年,伽利略正確地假設了下落物體的距離與所經過的時間的平方成正比。1640年至1650年間,意大利科學家弗朗切斯科·馬麗亞·格里馬爾迪(Francesco Maria Grimaldi)和喬瓦尼·巴蒂斯塔·裏喬利(Giovanni Battista Riccioli)證實。他們通過測量鐘擺的震盪計算了地球引力的大小。

1657 年,牛頓的死對頭羅伯特·胡克出版了《顯微圖譜》,他在書中假設月球一定有自己的引力 。1666 年,他又補充了兩條原理:所有物體都沿直線運動,除非受到某種力的作用而發生偏轉;物體之間靠的越近,吸引力也就越大。在1666 年,胡克在寫給皇家學會的一封信中寫道:

我將解釋一個與迄今所接受的世界體系截然不同的世界體系。它建立在以下立場之上。1. 所有天體不僅有引力將各部分引向它們自己的中心,而且它們還在各自的作用範圍內相互吸引。2. 所有做簡單運動的物體都會繼續沿直線運動,除非受到某種外力不斷偏離直線,導致它們畫出圓、橢圓或其他曲線。3. 物體之間的距離越近,這種吸引力就越大。至於這些力隨着距離的增加而減小的比例,我承認我還沒有發現……

胡克在 1674 年的格雷欣演講《證明地球週年運動的嘗試》中解釋說,引力適用於“所有天體”。

所以說,在牛頓的時代,人們不僅早就知曉了地球上存在引力,已經在計算引力的大小,甚至已經猜測到引力可能是“萬有引力”,不是隻在地球上存在,而是一種放之四海而皆準的原理。

牛頓他作爲一個當時從劍橋大學畢業的青年才俊,常年潛心研究數學物理問題,他不可能不瞭解人類在幾千年以來已有的對萬有引力探索的積累,所以他實際上最後做了一個臨門一腳的收尾工作。

在1684 年,牛頓將一份題爲《論物體在軌道上的運動》的手稿寄給了埃德蒙·哈雷,這份手稿爲開普勒的行星運動定律提供了物理依據。幾年後,牛頓出版了《自然哲學的數學原理》。在這本書中,牛頓將引力描述爲一種宇宙力,並聲稱“使行星保持在軌道上的力必定與它們到其繞轉中心的距離的平方成反比”。(在1798年英國物理學家亨利·卡文迪許(Henry Cavendish)測定了引力常數的準確數值)

萬有引力定律從亞里士多德的猜想開始,再到牛頓最後以一個簡潔的公式結尾,這其中哪有那麼多“靈機一動”?哪有那麼多“彎道超車”?哪有那麼多“撿漏”?有的不過是一代代人一步一個腳印最後結出的碩果罷了。

更多遊戲資訊請關註:電玩幫遊戲資訊專區

電玩幫圖文攻略 www.vgover.com