从大航海到工业革&命-07万有引力定律的发现和微积分的发明
1669年,牛顿的老师巴罗辞职,牛顿接替了他在剑桥大学的位置,成为一名数学教授。这一年牛顿26岁。虽然是数学教授,但是牛顿在剑桥研究的领域非常广泛,包括天文学、力学和光学等。
从大航海到工业革&命-07万有引力定律的发现和微积分的发明
1669年,牛顿的老师巴罗辞职,牛顿接替了他在剑桥大学的位置,成为一名数学教授。这一年牛顿26岁。虽然是数学教授,但是牛顿在剑桥研究的领域非常广泛,包括天文学、力学和光学等。
在剑桥的学术生涯中,牛顿最大的成就就是发现了物理学上的万有引力定律和发明了微积分。而牛顿发明微积分原本是为了解决力学问题,因此这两项成果并不是孤立的。当然牛顿还有很多其他重要的发明和发现,我们放到下一节再讲。在这一节我们只关注这两项,这不仅是因为他们对后世影响非常巨大,而且有其他人宣称对这两项发明发现也有贡献。
说起万有引力定律的发现,人们总要说这样一件事,就是牛顿看到了成熟的苹果从树上落下,得到了灵感,发现了这个定律。这个说法最早来自于牛顿本人,他多次讲他发现万有引力定律是从苹果落地受到的歧视。事实上,这不过是一个传奇故事。牛顿的老朋友、牛顿生平一书的作者威廉斯蒂克利讲,牛顿看到苹果落地是确有其事,但是并非像卡通片里描述的那样,苹果砸到了牛顿的头上。实际上,牛顿发现万有引力定律是一个很长的过程,并非这样灵机一动就想出来了。
牛顿在发现行星引力和地球重力的物理学规律时,周围有很多科学家和他一起在探讨这个问题。这些人中包括有胡克,发现了细胞和物理学上的胡克定律。哈雷发现了哈雷彗星。雷恩,天文学家和建筑师,伦敦的设计者之一,建有圣保罗大教堂以及波伊尔物理学家波义耳马略特定律的发现者之一。
其中胡克和牛顿的关系颇为微妙。胡克比牛顿大七岁,算是牛顿的前辈,但是两个人的学术观点常常不同,有人甚至把他说成是牛顿的宿敌。当牛顿刚刚入选皇家学会时,按照惯例,应该在皇家学会宣读一篇论文。牛顿的报告是关于光和颜色的理论,胡克却以自己的光波动说批评牛顿的光微粒说,以及用折射率的不同来说明颜色的观点。这本来应该是正常的学术之争。但是不久之后,胡克开始批评牛顿的反射式望远镜,并且在哲学汇报上发表批评文章,这就显得有点无理取闹了。从此产生了科学史上著名的光的波动说与光的微粒说之争……