| 三大運(yùn)動(dòng)定律——人類最偉大的十個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)之三 |
| 作者：塔米姆·… 文章來源：科技園 |
| 本站將陸續(xù)推出這十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的故事，它們分別是勾股定理、微生物的存在、三大運(yùn)動(dòng)定律、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、血液循環(huán)、電流、物種進(jìn)化、基因、熱力學(xué)四大定律、光的波粒二相性，敬請(qǐng)關(guān)注。 三大運(yùn)動(dòng)定律——人類最偉大的十個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)之三 塔米姆·安薩利 牛頓（Isaac Newton，1643～1727）（如右圖）是物理學(xué)家、天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家，經(jīng)典力學(xué)理論的集大成者。他系統(tǒng)地總結(jié)了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作，提出了著名的萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)三定律。萬有引力的發(fā)現(xiàn)說明，天上星體運(yùn)動(dòng)和地面上物體運(yùn)動(dòng)都受到同樣的規(guī)律——力學(xué)規(guī)律的支配。 1659年，荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯（Christian Huygens 1629-1695）（如下左圖）從研究擺的運(yùn)動(dòng)中發(fā)現(xiàn)，保持物體沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)需要一種向心力。英國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家羅伯特·胡克（Robert Hooke，1635～1703）（如下右圖）等人認(rèn)為是引力，并且試圖推到引力和距離的關(guān)系。 1674年，胡克發(fā)表了《試證地球的運(yùn)動(dòng)》(Attempt to Prove the Motion of the Earth)。胡克在這篇著作中，闡述了自己的行星運(yùn)動(dòng)理論:一切天體都具有傾向其中心的吸引力或重力；天體在未受其他使其傾斜的作用力前保持直線運(yùn)動(dòng)不變；離吸引中心越近，吸引力越大；行星的運(yùn)動(dòng)是慣性、外在引力和自身引力共同作用的結(jié)果。 胡克研究重力學(xué)的歷史長達(dá)20年，但因他不擅長數(shù)學(xué)，計(jì)算不出行星的運(yùn)行軌道。1679年，胡克曾經(jīng)寫信問牛頓，能不能根據(jù)向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律，來證明行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)。牛頓沒有回答這個(gè)問題。 1685年，哈雷登門拜訪牛頓時(shí)，牛頓已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律：兩個(gè)物體之間有引力，引力和距離的平方成反比，和兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積成正比，他解決了胡克等人沒有能夠解決的數(shù)學(xué)論證問題。 當(dāng)時(shí)已經(jīng)有了地球半徑、日地距離等精確的數(shù)據(jù)可以供計(jì)算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力，也證明了在太陽引力作用下，行星運(yùn)動(dòng)符合開普勒運(yùn)動(dòng)三定律。 牛頓在這部書中，從力學(xué)的基本概念(質(zhì)量、動(dòng)量、慣性、力)和基本定律(運(yùn)動(dòng)三定律)出發(fā)，運(yùn)用他所發(fā)明的微積分這一銳利的數(shù)學(xué)工具，不但從數(shù)學(xué)上論證了萬有引力定律，而且把經(jīng)典力學(xué)確立為完整而嚴(yán)密的體系，把天體力學(xué)和地面上的物體力學(xué)統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大的綜合。 |
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