万有引力定律,是牛顿力学中的一个独立定律,不是推导出来的,而是先经过猜想再得到验证后,成为经典力学中的一个独立定律。
格物致知
中国古人讲究“格物致知”,实际上在大多数情况下都颠倒的,包括现在中学课本中的很多知识,都是先“致知”再“格物”,就好比先射箭再画靶!
比较典型的,就是中学引入“虚数”的概念,无论是课本还是数学老师,差不多的都会这么给你说:因为x^2=-1在实数上无解,所以数学家引入了虚数单位i。
懂点数学历史的人,会知道这个说法是完全错误的,数学家从被虚数困惑,到正式承认虚数地位,花了两百多年的时间,而现在课本一句话带过,不让学生去了解一个伟大事物的发现历程,会很难让学生正确地学习发现新事物的方法,或许这也是创新不足的一个根源吧!
万有引力定律
关于题目的疑问,我上面的观点其实已经做了回答,因为万有引力定律本来就不是推导出来的,而是科学家总结物质运动规律,然后先猜测,再逐步得到验证的。
试图用其他经典力学定律,反推万有引力定律的做法(广义相对论除外),都是“先射箭,在画靶”,是没有意义的!
不过在这,艾伯菌简述一下万有引力的发现历程,其历史得从哥白尼说起:
在十五世纪,哥白尼提出日心说,这一观点遭到当时教会的打压,但真理是不可能被埋没的,哥白尼的日心说为今后的天文学奠定了基础。
哥白尼死后不久,在丹麦诞生了另外一位伟大的天文学家——第谷·布拉赫(1546~1601),不知为何历史上都叫他“第谷”而非“布拉赫”,在英文名字中称呼名而非姓的,科学家中好像只有他和伽利略。
第谷出生于贵族家庭,从小对天文学产生了兴趣,他耗尽几十年的心血,用肉眼观测并记录了当时的所有天文现象,还制订了恒星表,其精度之高让现代科学家都觉得不可思议,有些数据到目前为止还在被天文学家使用。
经第谷测定的地球年,首次精确到1秒之内;而在当时的中国,最精确的历法由我国古代著名科学家郭守敬给出,“年”的误差大约是26秒。
第谷收了一个助手,并把他的所有资料继承给了这位助手——约翰尼斯·开普勒,开普勒研究了他老师第谷的观测数据,最终提出了天文学上的开普勒三大定律。
在牛顿之前,伽利略已经有了惯性定律的想法,哈雷等人也得到了向心力的准确公式,甚至科学家胡克也提出过万有引力的概念,并猜测万有引力和距离二次方成反比。
胡克可以在圆周运动的情况下,验证他的猜想,但是无法扩展到椭圆轨道上;在当时,只有牛顿能做到这点,因为牛顿发明了一个强有力的工具“微积分”,在哈雷的帮助下,牛顿发表了《原理》一书,把万有引力定律的皇冠收入囊中。
书中牛顿以三大运动定律和万有引力定律为基础,建立了一套完整的力学系统,从微观粒子的热运动,到行星绕太阳运行,都可以用牛顿力学来解释。
如果要问牛顿如何想到万有引力定律的,这个真没人说得清楚,但是肯定和开普勒定律以及向心力公式有关,加上牛顿天才的灵感碰撞,成就了牛顿力学今后的辉煌。