牛顿、胡克与万有引力定律的发现

2017-09-08作者:赵峥编辑:茹鑫

牛顿时代的天文学家和物理学家,都熟知开普勒通过精细的天文观测得到的行星运动三定律(图1-3):



图1-3 开普勒的行星运动定律


第一定律:行星绕日运动的轨道是一个椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。


第二定律:行星的矢径在单位时间内扫过的面积相等。


第三定律:行星绕日运动周期的平方,与椭圆轨道半长轴的立方成正比。


牛顿和胡克等人几乎同时认识到,如果开普勒第三定律成立,则太阳和行星间的引力就一定与距离的平方成反比。问题是,与距离平方成反比的力是否一定能导致行星运动轨道是一个椭圆?


有一次,哈雷与胡克等人在一起议论这个问题,胡克说,与距离平方成反比的引力,一定能导致行星运动轨道是椭圆,而且声称他证明过这一点。哈雷想看看他的证明,胡克不肯。


于是哈雷又去请教牛顿,牛顿也说,与距离平方成反比的引力一定能导致椭圆轨道,自己也证明过。哈雷说他想看一下牛顿的证明,牛顿当场找了半天,也没有翻出来。不过牛顿答应再证一遍给哈雷看。不久之后,哈雷收到了牛顿的来信,看到了牛顿的证明。


当牛顿发表《自然哲学之数学原理》一书时,遇到了麻烦。胡克说你书中的万有引力定律是我先发现的,于是二人争吵起来,导致书无法出版。牛顿不得不做出让步,在书的序言中被迫写上胡克也是“万有引力与距离平方成反比”的发现者之一。不过,给出万有引力定律的正确而完整表达式(1.1)的人,肯定是牛顿。



牛顿与夫莱姆斯梯德的冲突


除去与胡克争夺万有引力定律的发现权之外,牛顿还与天文学家夫莱姆斯梯德发生了争吵。牛顿在《原理》一书中引用了夫莱姆斯梯德的许多天文观测数据。《原理》一书再版时,牛顿听说夫莱姆斯梯德又有了许多新数据,就向他要,夫莱姆斯梯德不给。牛顿当时已经坐上了皇家学会会长的宝座,傲气十足,就命令夫莱姆斯梯德把数据交出来。夫莱姆斯梯德就是不给,牛顿也没有办法。于是牛顿又想了一招,让他的好友哈雷去向夫莱姆斯梯德借这批数据,哈雷拿到数据后,按照牛顿的主意把这批数据用在自己写的一本书上。牛顿想,哈雷这本书一出版,自己就可以光明正大地引用这批数据了。不料此事被夫莱姆斯梯德觉察到了,他就把哈雷告上了法庭,法庭裁决不许哈雷出版这本“剽窃的著作”。


牛顿一气之下,删掉了《原理》一书中原已引用过的来自夫莱姆斯梯德的所有数据。


夫莱姆斯梯德非常愤怒,此后不再和牛顿讲话。他认为“牛顿是一个阴险的,野心勃勃的、极其贪婪的沽名钓誉者,根本不能容纳不同意见……”,不过他最后还是表现得比牛顿有度量,较为公正地评价了牛顿,“……归根到底是个好人,但生性多疑。”


内容来源:书问

作者赵峥
出版清华大学出版社
定价35元
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