開普勒為宇宙天體學打開了一扇窗戶,人類對行星運動規律的引力研究開始走向正軌。早在1645年,法國天文學家布裡阿德就提出了引力與距離的平方成反比關系的猜想,後來人們根據開普勒第三定律,推導出這個結論是正确的。
但問題是力和距離的平方成反比,能否推出軌道一定是一個橢圓,并且滿足開普勒第一定律和第二定律?大部分人都苦于數學不好,無法給出“從平方反比關系得到橢圓軌道運動”的嚴格證明。例如,英國著名的物理學家胡克是牛頓的對手,一直夢想着推翻牛頓的理論,他聲稱自己給出了“力和距離的平方成反比”的證明,卻一直沒有公布證明過程。
他的聲明驚動了哈雷,于是哈雷隔三岔五地往胡克家跑,但胡克怎樣也不肯把自己的證明手稿拿出來。時間久了,哈雷也厭煩了,他感覺胡克在吹牛。
1684年,哈雷到劍橋登門拜訪胡克的對手牛頓。牛頓說自己在五年前就證明了這個問題,哈雷驚喜萬分,趕緊聲稱要出資幫助牛頓整理證明手稿并出版。被哈雷鼓動而鬥志昂揚的牛頓也很配合,立馬整理了《論運動》手稿,運用開普勒三定律、從離心力定律演化出的向心力定律、數學上的極限概念、微積分概念及幾何法,證明了橢圓軌道上的引力平方反比定律。
1687年,牛頓在哈雷的資助下正式出版《自然哲學之數學原理》,這本書給牛頓帶來莫大名聲,确立了其“英國科學界第一人”地位,而萬有引力的全貌也在此書中首次被披露。
人類追尋了千年的“神秘之力”在此豁然開朗,全部功勞都将歸于牛頓一人。胡克很不服氣,要求牛頓至少在書的前言中提及他的貢獻,畢竟他對“萬有引力”确實有發現權。胡克在1674年發表過一篇有關引力的論文,還寫信告訴過牛頓引力反比定律。沒想到,牛頓毫不在意,反而回到家後立即把書中涉及胡克的引用通通删除。這場針鋒相對的“萬有引力”之争也由此成了科學史上著名的公案。
但是,胡克隻提出了行星與太陽之間引力關系的猜想,而牛頓卻能利用自己創立的微積分證明這個猜想,并将萬有引力定律推廣到宇宙間一切物體。在牛頓的猜想中,地上的蘋果與天上的行星受到了同種力的作用。因為月球在軌道上運動的向心加速度與地面重力加速度的比值等于地球半徑平方與月球軌道半徑平方之比,即1/3600。
現在,我們知道地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同一種力。牛頓把天地萬物統一了起來,這樣宏大的格局是胡克難以達到的的。
讀書筆記:每一個科學理論都不是靠一個人就可以完善的,是很多耕耘在這個領域的人的成果。但科學領域的開創是處于智力巅峰的人,站在前人研究的基礎上取得的突破,牛頓就是這樣的人,他用宏大的格局将萬有引力推廣到宇宙間的一切天體,終于揭開了籠罩在人類上空千年的神秘之力的真面目。在現代科學的基礎上,未來科學的發展一定會有這樣一個引領者,開創出新的科學領域,将科學技術推向更高峰。也許有生之年,我們還可以走向宇宙。
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