自然科学家牛顿的故事

一、童年

牛顿是17世纪的自然科学家。

1642年牛顿出生在英国北部林肯郡一个名叫乌尔索普的乡村。是一个遗腹子,出生前三个月父亲去世。因生活条件差,母亲虚弱,孩子瘦小,一般人以为这孩子很难存活,殊不知后来竟成为世界闻名的伟大科学家

母亲改嫁不久,牛顿便由外祖母扶养,家中除了外祖母与舅舅很少与人往来,从小寡言少语,唯独兴趣是看小画书,有时根据画面图形动手用锯、锤制作木头机械玩具自玩。

7岁后继父去世,回到母亲身边,因弟、妹较多,母子感情蔬远。母亲有意让他当个农民,跟着下地学农。牛顿不从。在舅舅的邦助下进镇学徒,几天后舅舅发现牛顿并不去学徒,却坐在路边人家屋檐下看书。舅问他可愿意上学,牛顿高兴。

舅把他送到远处一所学校,寄托在朋友家里,在校学习用功,朋友家书多,尤其数学多,正适合牛顿阅读促进成长。几年后以优异成绩考入剑桥三一学院。学院巴罗教授发现牛顿具有非凡才能,推荐他当研究生,指出攀登科研高峰方向。牛顿努力去做。

道路总是曲折弯延。一埸鼠疫在伦敦流行,各学校关闭停课。牛顿只得回家居住。一天旁晚,牛顿坐在树下乘凉,一个熟透的苹果不偏不斜打在牛顿头顶,不顾疼痛,没急去拾频果,抬头看树,见一轮明月挂在天空。苹果为什么落地,月亮为什么在天上不落?这一切引起了牛顿浓烈兴趣。

二、疑问

不久疫情解除,学校复课。牛顿带着问题回到学校,除正常听课外,一头扎进图书馆寻找苹果落地、月亮悬空的答案。

那时图书馆不像现代,书目成排,只是少数几本哲学、数学,几本杂志刊物外很少研究读物。倒有一本小册子值得一看,即哥白尼和托勒密的对话有意思,托勒密说太阳围着地球转——“地心说”;哥白尼说地球围着太阳转才对——“日心说”。地心说除太阳围地球转外所有星球都围地球转,为了纠正各星球轨道,地球的园周挂满了园圈。日心说却简明,一个太阳外围多个星球转动一目了然。

可托勒密是权威人物,他的思想当时进步,已统治人们思想1000多年,被罗马教皇当作上帝诣懿,谁反对,就是杀头之罪。哥白尼写好“日心说”后,将稿子压在枕下十多年不敢发表,怕引来麻烦,80多岁了被学生布鲁诺拿到国外印发,引起国外许多人士重视研究。掀起日心说与地心说争论浪潮。

这消息传到罗马教皇耳中,派人捉拿哥白尼,见已80多岁躺在床上阉阉一息,作罢。把布鲁诺以请他回国教学为名骗来,吊在十字架上活活烧死。把另一“日心说”崇拜者咖里略罚其终身监禁。牛顿对日心说和地心说故事兴趣极高。

再读一本最近出版的杂志,是开普勒写的天体三定律,更有意思,曰:地球围绕太阳转是一个椭圆圈;每天的角动量相等;椭圆长半径的立方等于地球围太阳转轨道的平方。这就解释了地球为

什么有一年四季,春、夏、秋、冬气候之分。这有意思,奇!

再看一篇法国笛卡尔写的,说地球围着太阳转是用力转动“以太”物质引起的,好像一桶水以手用力转动一样。牛顿取来一桶水伸手用力转,故然这样。可谁能用这么大力转动太阳?以太是什么?答曰:上帝,以太是看不见摸不着的物质。

还有一本杂志是法国人傅科报导的地球每天自转一周。

开普勒说地球一年有四季春夏秋冬之分,都因椭圆之故;傅科说地球有白天黑夜之分都因地球自转之故。

牛顿以当时英国尺码用圆周率计算一下,每天我躺在床上不动,也得向前行走十万八千里路。有意思!

得找上帝的力,弄清以太是什么?

三、研究

牛顿发现运动是绝对的,无论人或物。静止是没有的,或相对的。整体思考这些,为什么?上帝的力太大,没法测量;一天突然想到水,最现成。提着一桶水走路你得出力;不出力,水是不动的。他把水作些规定,100立方厘米水在地面上的质量为一公斤,提着一公斤水每秒钟前进一大步为(以后国际改为米)为一牛顿。研究出力的量度了。有了一种办法,好。

牛顿发现在地球上作相对运动必须用力,否则总是静止不动。他把力写成公式:F=Ma。F当作力,M当作质量,a作加速度。创出任何运动的力。称为惯性定律。

牛顿试验推动一物体,那物体总给予一个相等的反推力。他称为作用和反作用力。后来称第二运动定律。

牛顿又发现任何物体间有互相吸引力,如地球吸引月球,月球也吸引地球,而且吸引力大小与物体质量大小成正比,与之间距离成反比。后来牛顿定为运动第三定律。

继续研究发现,天上所有物体之间互相吸引,又互相排斥,所以太阳、月亮、星星谁也不靠近谁,各行其道。称为万有引力。

牛顿整天想啊,试验、研究、观察、计算、找书阅读、参考。整正十年写成一本书,书名:“自然哲学数学原理”。成为当时和后世几百年人们研究自然的经典。

作者:维洲