正文 第十章 牛顿革命

牛顿革命不同我业已考察的那些(确实生了或据说生了的)科革命数革命,在其一生中,牛顿一直被认引了一场革命。在其《哲的数原理》中,牛顿导致了微积分革命力科的革命,因此,他受了与他同代人的赞赏。牛顿在历史独领风,他是一位非凡的人物,因他在诸不同领域中做了此十分重的贡献:纯数应数;光、及光颜色的理论;科仪器的设计;力理论的整理编纂及一科基本概念的系统阐述;物理的主概念(质量)的明;新的科方法论的系统的论述等等。他热、化物质理论、炼丹术、年代及基督教《圣经》的解释其他一些问题进行了研究。

牛顿的数革命分两方面:微积分的明(他与莱布尼兹共享此荣),及数在物理文中的应。正是一方面导致了(相其数革命言的)科中的牛顿革命。,在牛顿的前辈中,曾有一些伟的人物探索数原理陈述哲,西蒙·斯蒂文,伽利略,普勒,沃利斯,胡克,惠更斯等。从意义讲,牛顿革命是(追溯科革命初的储者所创造的果的顶峰,不是牛顿的某全新的创造、牛顿的《原理》与普勒的《新文》、伽利略的《两新科》、沃利斯的《力》、胡克有关运动问题的论述、或惠更斯(有关摆钟的论文)关匀加速运动的论述等最简单的比较就,在深度、范围技巧几等级方面,存在着某不同。正是由总体规模的猛增,牛顿的《原理》了"物理革命"的"新纪元"[正克雷洛(1714)所说的那〕。

常有人断言,牛顿诸普勒、侧利略或明克等科完全不同的思或原理汇集在一,并它进行了综合。,很难说牛顿富有革命的科就是些思的合或组合,因实际,牛顿在其《原理》中它的荒谬不实处披露了。"真"科不是荒谬不实的思或原理的产物。牛顿在《原理》中展示的此类错误观点包括:

普勒:三行星定律行星运动的"真实"描述;在那些体的太阳力随着距离的增加减弱,且是在接近黄平面处挥。太阳肯定是一巨的磁铁;任一运动的物体由其"固有的惰",一旦动力不再挥,它就停止运动。

笛卡尔:太海运载着行星在巨的旋涡中处运动;原子并不(不)存在,真空或虚空是不存在的。

伽利略:落向面的物体的加速度在整程中保持不变,即使离球落向月球的物体亦是此;月球海洋的潮汐运动不有任何影响(或其原因)。

胡克:一(具有惯运动分量的)物体、遵循平方反比律的同力,导致了一轨运动,即其速度与其力的中的距离反比:一运动定律与普勒的面积定律是一致的。

我进一步,牛顿否定了"离"力的存在,离力恰恰是惠更斯运动物理展的基础。牛顿"向"力概念取代了它,牛顿所选名称,是因它与惠更斯的"vistrifugs(离力)"有些相似——尽管意义不同且所指方向相反。

牛顿的《哲原理》(他常常名称指他的著)与笛卡尔的《哲原理》加比较照,就牛顿革命的本质。具有批评眼光的读者现,笛卡尔《原理》的一异常处就是,它避数,热中进行哲、物理(或哲)的哲的研究。在本书的四部分中,有两部分专门讨论物理宇宙的涡旋体系的展。笛卡尔确实在提了碰撞的数量规则,但我已经知,在每一例子中些规则是错的。笛卡尔些规则一子集纳入了他的三定律中。不,沃利斯在《皇哲报》表正确的规则,它有了一更严格更准确的称谓:"运动定律"。牛顿在其《哲原理》一始,就提了一组定义,随是一些"运动的公理或运动定律",其中前两条与笛卡尔的定律的前两条致相。牛顿似乎笛卡尔的"regulae quaedam sive leges naturae "("数量规则或法则")转变了他的"axiomata sive leges molus"("运动公理或运动法则")。牛顿的运动三定律他所归纳的理论力的公理:(1)惯原理:任一物体将继续保持其静止或匀速直线运动的状态,除非有外力其;(2)力与其动力效应间的关系,即一次推动(或相继产生)的外力使物体的动量沿外力的方向生变化(相继产生的力言,是指某一单位间内的变化);(3)力反力相等。

牛顿笛卡尔的标题"Principia Philosophiae 〔哲原理)”改了“PhilosoPhiae naturalis principia mathematica(哲的数原理)",他因此夸耀说,在使原理数化的程中,他创立了一门非同一般哲的哲。牛顿《原理》的数化特点不仅表现在些原理的阐述,且表现在命题的证明应;它阐明了一在哲中使数的重的新的尚。

牛顿的《原理》在许方面堪称杰。它包含了纯数最初的一些果(极限理论圆锥截面几何),它展了动力的主概念(质量、动量、力),它整理编纂了动力的诸项原理(运动三定律),它说明了普勒行星运动的三定律的动力意义及伽利略实验结论的动力意义:重量不同的物体(在球的同一位置)由落有着相同的加速度相同的速度。它阐述了曲线运动定律、摆的运动的分析及表面约束运动的本质,它说明了怎处理连续变化的力场中粒子的运动问题。牛顿指了分析波的运动的方法,并探讨了物体在各具有阻力的媒介中运动的方式。书的最一部分亦即三篇,谓是全书的顶峰,在,他揭示了受万有引力、及一广义力的(其中一特别的现象就是众所周知的球的重量)制约的牛顿的宇宙体系。牛顿在部分讨论了行星及其卫星的轨的长度,彗星的运动运动轨,及海洋中潮汐现象的产生等。

不妨考虑一月球运动明显的不规则问题,《原理》问题的探讨是该书的思具有新水平的一实例。在的一千五百年间,文在处理月球运动问题,总是在构造几何图式,不考虑原因。现在,牛顿指,摄动现象是"月行差"的主根源,摄动则是太阳引力球引力月球的的主结果。随着1687年《原理》的版,人就有从一原理或一原因始,通结果的研究处理一问题。正《原理》二版的评论者注意的那,是一全新的处理类问题的方法。

许,在所有些就中,最伟的就是潮汐的解释,即潮汐是太阳月亮的引力海洋的吸引导致的。"海洋中的潮涨潮落",牛顿断言(bk.3,prop.24),"源太阳月亮的。"他分析了岁差月球球假定的赤鼓区不平衡的吸引,此基础,他预言,球的形状呈扇圆形;从我牛顿所取的就的重意义。

从《原理》所表现的致力惯物理的研究一点,一些分析此书的伟所在;牛顿讲,惯是质量的一特。牛顿是一位明确区分质量与重量的者,且他进一步认识,物体的质量具有两各独立彼此不同的方面。质量是物体阻止被加速或阻止使其运动状态或静止状态生变化的一量度;就是它的惯。(牛顿有使"惯力"或"visiiae"的术语-一类型的力有别那"活动的功或产生加速的力。)不,物体的质量同给定的引力场的一反应的量度。那,在物体加速的(惯的)阻力与其某一引力场的(引力的)反应间什又有着某联系呢?在经典物理中是找不答案的。牛顿独具慧眼,他认识,关系的了解必须实验依据,所,他着手进行实验证明惯与重力间的恒定的关系。,有在爱因斯坦的相论中才"惯"质量与"引力"质量等价的逻辑必。爱因斯坦极佩服牛顿,因牛顿问题有了此深刻的见识,且认识了,他解释等价关系的理由实验依据。

牛顿《原理》中的数的本质常常被人误解。果是泛泛一页一项翻着,那就给人一印象,即牛顿所使的数是几何尤其是古希腊的几

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