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《自然哲学之数学原理》导读
《自然哲学之数学原理》导读

更新时间:2018-09-29 08:00 点击数: [字体:字体颜色]

《自然哲学之数学原理》是划时代的巨著,也是人类掌握的首个完整的、科学的宇宙论和科学理论体系。牛顿在本书中构建了一个人类有史以来最为宏伟的物理理论体系。这一理论体系很好地解释了当时已知的一切运动形式和现象。 

《自然哲学之数学原理》的影响所及,遍布经典物理学的所有领域,并在其后300年里一再取得丰硕成果,它达到的理论高度前所未见的,其后也不多见。内容涉及天文、物理、生物、心理、政治、经济、法律与军事等领域,是过去、现在和将来人类认识世界与发现世界的重要理论基石。

导读 

《自然哲学之数学原理》是牛顿一生中最重要的科学著作。

《原理》(第一版)成书于1687年,是牛顿经过20年的思考、实验研究、大量的天文观测和无数次数学演算的结晶。这20年,以及这之前的几十年里,欧洲的许多先进思想家和科学家在研究自然和数学方面取得了许多成就。其中直接或间接影响牛顿的思想体系以及《原理》的主要有:

哥白尼(Nicholas Copernicus,1473—1543)提出了日心说。在哥白尼以前,欧洲占统治地位的宇宙学说是亚里士多德—托勒密(Aristotle—Ptolemy)地心说体系。地心说本来是许多种宇宙学说中的一种,与纪元前后人们的天文观测水平相适应,它认为地球处于宇宙的中心,行星和太阳、月亮围绕着地球旋转,宇宙的最外层是不动的恒星,上帝住在遥远的恒星天注视着人类活动的地球,主宰着整个宇宙。由于这一学说符合上帝创造世界和人的基督教教义,后来在政教合一的欧洲成为占统治地位的意识形态,长期禁锢欧洲的思想界达千年之久。它的影响所及,既包括人们对于世界的基本看法,也影响人们对于天文历法编制、普通物体运动,甚至人类的生老病死的具体看法、解释和态度,可谓无所不包。但是,到中世纪中后期,随着人们天文观测精度的提高和观测资料的大量积累,地心说越来越不能自圆其说,不能满足实际需要。例如编制历法,到中世纪后期,天文现象与历法之间的误差越来越大,不仅天象(如日月食)无法预报和解释,连季节变换和每年的元旦都定不准,误差竟达几个月。

波兰的天主教神父和天文学家哥白尼对地心说体系发起了挑战,他用神学的语言和毕生天文观测的数据写成了《天体运行论》一书。他指出,更合理的宇宙结构应当是太阳为宇宙中心,地球和其他行星绕太阳旋转,旋转的轨道是完美的圆形。但哥白尼预计到自己的学说会被当做宗教异端对待,他直到临死前才发表了这部著作。

哥白尼的著作和学说赢得了有独立思考能力的思想家和科学家的赏识。意大利哲学家布鲁诺(Giordano Bruno,1548—1600)就到处宣传日心说,遭到教会的迫害,他在备受酷刑摧残之后,被烧死在火刑柱上。

意大利科学家伽利略也相信日心说。他进一步认为,自然的语言是数学,观察和研究自然要通过科学的实验,而要表达自然的运动规律,应当使用数学和实验数据。伽利略发明了折射望远镜,并且用望远镜发现了木星的卫星,伽利略认为木星的卫星围绕木星旋转充分说明了哥白尼原理的正确性。伽利略还发现了惯性原理,他用数学关系精确表达了运动物体的距离与时间的关系(如自由落体),他研究过单摆的运动,他还研究了力的合成及抛体运动。伽利略写下了两本著名的书:《关于托勒密和哥白尼两大世界宇宙体系的对话》和《关于两种科学的对话》,集中表达了他的科学(主要是物理学和天文学)成就,以及他对于宇宙和新的实验科学的看法。他被宗教法庭判为异端。他屈服了,写下了“悔过书”,但他被押离法庭时还是喃喃自语:“但是地球毕竟是在动的!”伽利略死于1642年,10天之后,牛顿出生了。


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