牛頓背后的幾個巨人

【摘要】牛頓在1675年2月給胡克的回信中，曾經(jīng)說過：“如果說我比笛卡爾看得更遠，那是因為我站在巨人們的肩膀上。”牛頓所說的巨人具體指誰我們不清楚，但是下面講述的這些科學家對牛頓的工作確實有過很大的幫助。

【關(guān)鍵詞】巨人 《原理》

一、牛頓運動定律的建立

1.伽利略？伽利萊（Galileo Galilei，1564—1642）。伽利略，意大利杰出的物理學家。他對經(jīng)典力學作出了創(chuàng)造性貢獻，并創(chuàng)立了理性與實驗相結(jié)合的科學方法，成為科學史上劃時代的人物，被后世譽為“近代科學之父”。在《自然哲學的數(shù)學原理》（以下簡稱《原理》）中，牛頓說，伽利略不僅知道運動之定律中的第一、二條，而且知道第一、二定律的各種推論……牛頓把伽利略譽為他自己理論動力學的最初奠基者。可見，伽利略是牛頓眼中的巨人之一。但是牛頓對伽利略的評價有點言過其實。在研究問題的方法上，牛頓接受了伽利略的觀點：“從數(shù)學觀點去考慮物理學問題，而不去探索力的原因和性質(zhì)”。這正是牛頓走向成功的關(guān)鍵。

2. 勒內(nèi)？笛卡爾。勒內(nèi)？笛卡兒（1596-1650），是世界著名的哲學家、數(shù)學家、物理學家。他對現(xiàn)代數(shù)學的發(fā)展做出了重要的貢獻，因?qū)缀巫鴺梭w系公式化而被認為是解析幾何之父。他還是西方現(xiàn)代哲學思想的奠基人，是近代唯物論的開拓者且提出了“普遍懷疑”的主張。黑格爾稱他為“現(xiàn)代哲學之父”。他的哲學思想深深影響了之后的幾代歐洲人，開拓了所謂“歐陸理性主義”哲學。堪稱17世紀的歐洲哲學界和科學界最有影響力的巨匠之一，被譽為“近代科學的始祖”。當前的許多物理教科書都過高頌揚了伽利略在近代科學革命中的成就，相反，卻過低評價了笛卡爾對那段革命的貢獻。笛卡爾對牛頓的影響是比較大的。笛卡爾在近代科學革命中的成就也是非常大的，牛頓也很少把自己的成功歸結(jié)于笛卡爾，但不管怎么說，他都應該是牛頓背后的巨人之一，是牛頓口中的一架好“梯子”。

3.惠更斯？惠更斯（Christiaan Huygens，1629—1695）1629年4月14日生于荷蘭海牙，1695年7月8日卒于海牙。他是17世紀著名的物理學家、數(shù)學家、天文學家，在望遠鏡制造、土星觀測、碰撞理論以及在擺的研究等眾多領域做出貢獻，并最早觸及波動光學理論?；莞乖谂ｎD建立第二、第三定律方面有很大的貢獻。他也應該是牛頓背后的巨人之一。

二、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)

1.開普勒。在《原理》中，牛頓是從分析開普勒三定律或“行星假設”的物理意義著手進行研究的。因此，開普勒是牛頓所說的巨人之一。開普勒行星運動規(guī)律的發(fā)現(xiàn)為牛頓萬有引力的發(fā)現(xiàn)提供了事實依據(jù)。牛頓在《論運動》和《原理》的開頭，對開普勒定律的討論的思路是這樣的：“（1）開普勒討論的是在中心力作用下運動的單體體系。綜合慣性運動與中心力兩種因素。（2）對這個體系，由“公理：運動定律”推導出它的數(shù)學體系。把這種推導與面積定律聯(lián)系起來，……（3）牛頓證明了行星的橢圓軌道運動是慣性運動與一個特殊的、與距離平方成反比的向心力相結(jié)合的結(jié)果，并推導了諧和定律?！迸ｎD正是解決行星的橢圓軌道的所遵循的力學問題而發(fā)現(xiàn)萬有引力的。

2.羅伯特？胡克。羅伯特？胡克（Hooke Robert 1635-1703）是17世紀英國最杰出的科學家之一。他在力學、光學、天文學等諸多方面都有重大成就。他所設計和發(fā)明的科學儀器在當時是無與倫比的。他本人被譽為是英國皇家學會的“雙眼和雙手”。從牛頓1675年2月給胡克的回信中可知，牛頓不認為胡克對他有幫助，也就是說胡克不是牛頓所指的巨人。雖然牛頓本人不承認，但是胡克對牛頓萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)確實有著不可磨滅的指導作用。

3.約翰？弗拉姆斯蒂德。約翰？弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed，1646-1719），英國首任皇家天文學家，是格林尼治（Greenwich）天文臺的創(chuàng)始人，是現(xiàn)代精密天文觀測的開拓者。他在 1676-1689年間共作了大約2萬次觀測，測量精度約為10\"，他對3000顆星的測量結(jié)果收入了著名的“不列顛星表”（Britannic Catalogue）。他對月球的觀測，協(xié)助牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并為萬有引力定律提供了觀測數(shù)據(jù)的支持?？梢?，牛頓著名的“月球檢驗”的觀測數(shù)據(jù)來自于弗拉姆斯蒂德之手。他是牛頓沒有提到過的一位科學家，是被牛頓踩著肩膀的巨人之一。

4.埃德蒙？哈雷（Edmond Halley）.1684年，哈雷說服牛頓并出資全力促成了牛頓的《原理》出版，是他促使牛頓將20年前就已開始思考的引力問題最終成熟、完善，是他成就了《原理》。對于哈雷的熱忱支持和辛勤工作，牛頓在《原理》第一版所寫的序言中做了答謝：“埃德蒙？哈雷先生是最機敏淵博的學者，他在本書出版中，不僅幫助我校正排版錯誤和制備幾何插圖，而且，正是由于他的推動本書才得以發(fā)表。哈雷不僅在生前促成了《原理》的問世，在他身后，他的科學預言又帶給了《原理》無尚的榮耀。不僅1758年，在以后的漫長歲月中，1835年、1910年、1986年，哈雷彗星都如期地回歸過地球，科學的預言一次又一次地證實了《原理》理論的正確！歷史和實踐給了牛頓和《原理》崇高的評價，但是在巨人的背后，哈雷的名字將永遠與《原理》聯(lián)系在一起。

伽利略、笛卡爾、惠更斯等人協(xié)助牛頓建立力學三大運動定律；開普勒、弗拉姆斯蒂德對行星運動的研究為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)提供了寶貴的觀測數(shù)據(jù)；胡克協(xié)助了牛頓萬有引力定律的建立，功不可沒；哈雷促成牛頓的《原理》出版，還驗證了萬有引力定律。他們都是牛頓背后的巨人。