時代的英雄——牛頓

筱妖

在牛頓之前，伽利略已經開創了新的科學方法，打開了新世界的大門，為新的理論產生奠定了基礎。隨著伽利略的去世，一個不同于以往的時代隨之結束，但物理學的革命遠未完成。

說到牛頓，最令人印象深刻的大概就是上面的那句名言以及牛頓被蘋果砸中而悟出萬有引力的故事了。關于牛頓的傳說，有的可能只是故事中的影像，但這并不影響他帶來了物理學的一個新時代這一事實。

牛頓的童年其實是非常孤單的，他的父親在他出生前就去世了，他的母親帶著他改嫁后沒多久，他的繼父也去世了。牛頓的母親想要他繼承農場，牛頓沒有選擇地離開了學校返回農場干活，但顯然他沒有干農活的才干。與此相反的是，因為他有足夠的好奇心，總是能抓住一切機會去看書。他的一位叔叔看見牛頓如此刻苦，便把他送到了劍橋大學去讀書。

少年時期的牛頓并不是神童，在學校也沒有顯示出過人的才能。牛頓特別喜歡一些關于

簡單機械模型制作的讀物，并同樣學著做一些小玩意兒，如風車、木鐘等。牛頓在劍橋大學三一學院學習的時候，那里的老師教學都是基于亞里士多德的學說，但牛頓更為喜歡哥白尼、開普勒、伽利略這些人的先進思想，他對一切自然現象都保持著濃厚的好奇心。

1665年，倫敦爆發了一場大瘟疫，牛頓只好再次返回農場，在那里，他度了長達18個月的假期。正是這次長假，讓他有時間好好整理了自己的一些想法。在這段時間里，他為發明微積分打下了基礎。微積分是一種數學計算方法，能夠應付更為復雜的方程式。同樣是在這個時候，發生了那個廣為人知的故事——蘋果掉下來砸中牛頓從而讓他悟出萬有引力的存在。其實真實的情況并不是牛頓被落下來的蘋果砸中了頭，是他注意到一個蘋果落到了地面上，這件事令他陷入了思考：為什么蘋果是往下掉的？把蘋果拉到地面上的力跟令月亮圍繞地球運行的力是不是同一個力？他的這個想法，跟亞里士多德的觀點完全相反，因為亞里士多德堅持認為：在地上運行的物體和天上運行的天體是完全不同的體系。但牛頓認為，他所看到的蘋果落地和月亮遵照的某種運行方式都是一樣的自然規律，那么，這應該就是一套普遍適用于全宇宙的定律。

牛頓再次回到劍橋的時候，身份已變成了數學教授，幸運的是他所在的那個時代已不像哥白尼或伽利略那樣，發表自己的觀點還要擔心遭到教會的迫害。經過了文藝復興的熏陶，科學在當時已經受到了廣泛的關注，并且四處都充滿了各種交流和辯論，學術風氣相對來說自由了很多。

行星為什么以橢圓軌道運行？開普勒的這個問題讓當時的科學家們苦思冥想而不得解。

這個問題吸引了當時最為優秀的科學家們的關注，但是仍然沒有人能夠解開這個橢圓軌道的奧秘。皇家學會會貝哈雷也向牛頓提出了這個問題，當時牛頓已經開始思考蘋果和月亮跟地球的吸引力的關系了。牛頓用微積分證明了開普勒定律中太陽對行星的作用力是吸引力，他還通過了大量實驗，證明了任何兩個物體之間都存在著吸引力，并由此總結出了萬有引力定律。牛頓花了18個月的時間寫出了一部偉大的著作《自然哲學的數學原理》，在這本書中總結出了三大定律。我們也可以說牛頓的研究是真的站在“巨人”的肩膀上完成的，因為他始終沿著哥白尼、開普勒和伽利略的腳步前行。

牛頓以《自然哲學的數學原理》中的三個定律為基礎，去計算了地球與月亮之間存在的引力，并且他還認為，這一引力定律可以適用于整個宇宙，以此能很好地解釋開普勒定律。

有意思的是，牛頓證明了地球就是不同部分的吸力合在一起的結果，才會使它成為一個球形。同時由于地球自轉，總會有另外一個力去影響地球的形狀，因此他預言地球在赤道的位置會有突出，就是說地球不會是一個完美的圓形，而是受引力的影響，形狀會略有點橢圓。他還計算出了突出的大小，可惜由于當時地圖的制作有問題，他的這一觀點并沒有得到驗證，這令他感到很失望，以為是自己的失誤，但其實他沒有錯，地球的形狀正是橢圓而非完整的圓形，他所得出的數據也能精確到百分之一。

除此之外，牛頓還有一個令人震驚的預言，他認為彗星也按照一個橢圓軌道圍繞太陽運行，只是彗星的軌道更扁更長。他的這個預言后來也得到了證明。

牛頓的萬有引力學說可以說解決了關于宇宙的很多問題，更使得當時人們的宇宙觀發生翻天覆地的變化，進入了之前人們想也不敢想的時代，是牛頓帶來了宇宙認識的革命和一個嶄新的時代，將人類對宇宙的認識向前推進了一大步。