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        趣味物理故事:牛頓與蘋(píng)果的故事

        發(fā)布時(shí)間:2017-06-27 18:53:11  編輯:林儀 手機(jī)版

           蘋(píng)果與牛頓,不但有故事,而且還異常豐富,其中膾炙人口的“蘋(píng)果落地”啟發(fā)牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力故事就有若干個(gè)版本:(來(lái)源:科學(xué)網(wǎng)蔣高明博客)

          版本一:少年時(shí)代的牛頓發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果落地。牛頓,1642年12月25日生于英國(guó)林肯郡伍爾索普村的一個(gè)農(nóng)民家庭。12歲他在格蘭撒姆的公立學(xué)校讀書(shū)時(shí),就表現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)和機(jī)械發(fā)明的濃厚興趣,自己動(dòng)手制作了水鐘、風(fēng)磨和日晷等。蘋(píng)果落地引起他的注意是偶然的。一個(gè)炎熱的中午,小牛頓在他母親的農(nóng)場(chǎng)里休息,正在這時(shí),一個(gè)熟透了的蘋(píng)果落下來(lái),這個(gè)蘋(píng)果不偏不倚,正好打在牛頓頭上。牛頓想:蘋(píng)果為什么不向上跑而向下落呢?他問(wèn)他的媽媽,他媽媽也不能解釋。大凡科學(xué)家都保留一顆童心,牛頓更不例外,當(dāng)他長(zhǎng)大成了物理學(xué)家后,他聯(lián)想到了少年的“蘋(píng)果落地”故事,可能是地球某種力量吸引了蘋(píng)果掉下來(lái)。于是,牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力。

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          版本二,青年時(shí)期的牛頓發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果落地。中世紀(jì)的1347-1345年間,歐洲爆發(fā)的“黑死病”奪取了近四分之一的歐洲人口,300年后,黑死病卷土重來(lái),歐洲緊急疏散城市人口。正在劍橋大學(xué)三一學(xué)院讀書(shū)的牛頓回到了他出生的家鄉(xiāng)林肯郡的小村莊。為了排遣心中的苦悶,他經(jīng)常到他父親的莊園里讀書(shū)和散步,有一天,一顆蘋(píng)果從他經(jīng)常散步的蘋(píng)果樹(shù)上落下來(lái),引起了他的思考,蘋(píng)果為什么會(huì)落地呢?他怎么不朝天上去呢?很定是有什么力在牽引著它。在蘋(píng)果落地的啟發(fā)下,他發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力。這大約是1666年的事情。

          版本三,老年時(shí)期的牛頓發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果落地。目前流傳較廣的是經(jīng)過(guò)大名鼎鼎的格林和伏爾泰之口說(shuō)過(guò)的蘋(píng)果落地故事,在讀者心目中產(chǎn)生很大的影響,并廣為流傳。格林是在牛頓去世那一年在《哲學(xué)原理》一書(shū)中談到蘋(píng)果落地的故事的,他說(shuō):“有一天,牛頓在花園中思考問(wèn)題,突然有一個(gè)蘋(píng)果從樹(shù)上落下,使得牛頓想到萬(wàn)有引力定律。”可是格林卻是從?怂鼓莾郝(tīng)到牛頓蘋(píng)果落地的故事。法國(guó)的伏爾泰也是從牛頓的外甥女凱瑟琳·巴沃那兒聽(tīng)來(lái)的。在伏爾泰所著的《哲學(xué)通信》中,對(duì)蘋(píng)果落地的故事這樣寫(xiě)道:“牛頓回到劍橋大學(xué)附近的故居。有一天,他在花園中散步,看到一個(gè)蘋(píng)果從蘋(píng)果樹(shù)上落下,這樣使得牛頓想到許多科學(xué)家所研究而未獲突破的重力起源問(wèn)題。”這時(shí)的牛頓已經(jīng)到了老年了。

          最詳細(xì)記載這個(gè)故事的人是英國(guó)人布雷斯特,他于1831年在《牛頓的生平》一書(shū)中又提到這一件事。后來(lái),他在1855年又在《牛頓的生平、著作和發(fā)現(xiàn)的回憶》一書(shū)中提出此事。他是這樣記載的:“蘋(píng)果從沃爾斯索普的樹(shù)上落下來(lái),因而使牛頓想到這個(gè)問(wèn)題。1814年,我在沃爾斯索普時(shí),曾經(jīng)看到這一棵蘋(píng)果樹(shù),樹(shù)的一部分已經(jīng)開(kāi)始枯萎,一部分樹(shù)干已經(jīng)脫離樹(shù)根。到1820年,這一棵樹(shù)已經(jīng)完全腐朽而倒下去了。這一棵樹(shù)的標(biāo)本后來(lái)由伊·特納小心地保存著。”

         

          關(guān)于伊·特納保存這一棵樹(shù)的標(biāo)本的故事,是他的曾孫在1939年告訴塔侖茲的。他的曾孫說(shuō),他的曾祖父伊·特納到沃爾斯索普村牛頓的故居時(shí),看到在原來(lái)枯死的蘋(píng)果樹(shù)的地方又補(bǔ)栽了新的蘋(píng)果樹(shù),而且補(bǔ)栽的蘋(píng)果樹(shù)已經(jīng)結(jié)果了。至今,在英國(guó)仍有許多觀光客到牛頓故居瞻仰這棵蘋(píng)果樹(shù)。

          布雷斯特在牛頓的傳記中,一方面記述了蘋(píng)果落地啟迪產(chǎn)生萬(wàn)有引力的思想,同時(shí)又對(duì)此表示懷疑。布雷斯特不相信蘋(píng)果落地的故事是真實(shí)的,他認(rèn)為在牛頓之前,已有不少科學(xué)家具有萬(wàn)有引力的觀念,牛頓對(duì)此也應(yīng)當(dāng)知道的。也就是說(shuō),牛頓的萬(wàn)有引力觀念可能來(lái)自前人。蘋(píng)果落下是平常的現(xiàn)象,牛頓也可能看到蘋(píng)果下落,但是蘋(píng)果下落現(xiàn)象并不一定是啟發(fā)牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的來(lái)源。布雷斯特在書(shū)中還指出:蘋(píng)果落地的故事又經(jīng)過(guò)大名鼎鼎的格林和伏爾泰之口說(shuō)過(guò),在讀者心目中產(chǎn)生較大的影響,并廣為流傳。

          格林是在牛頓去世那一年在《哲學(xué)原理》一書(shū)中談到蘋(píng)果落地的故事,他說(shuō):“有一天,牛頓在花園中思考問(wèn)題,突然有一個(gè)蘋(píng)果從樹(shù)上落下,使得牛頓想到萬(wàn)有引力定律。”可是格林卻是從?怂鼓莾郝(tīng)到牛頓蘋(píng)果落地的故事。法國(guó)的伏爾泰也是從牛頓的外甥女凱瑟琳·巴沃那兒聽(tīng)來(lái)的。在伏爾泰所著的《哲學(xué)通信》(發(fā)表于1733年)中,對(duì)蘋(píng)果落地的故事這樣說(shuō):“1666年,由于瘟疫流行,牛頓回到劍橋大學(xué)附近的故居。有一天,他在花園中散步,看到一個(gè)蘋(píng)果從蘋(píng)果樹(shù)上落下,這樣使得牛頓想到許多科學(xué)家所研究而未獲突破的重力起源問(wèn)題。”

          伏爾泰認(rèn)為牛頓在自然科學(xué)方面有很多貢獻(xiàn),而且對(duì)法國(guó)有很大的影響,所以應(yīng)該把牛頓的創(chuàng)見(jiàn)介紹到歐洲大陸來(lái)。這就是伏爾泰在《哲學(xué)通信》和《牛頓的哲學(xué)思想》兩本書(shū)里,以大量的篇幅介紹引力理論的道理,同時(shí)也轉(zhuǎn)述了蘋(píng)果落地的故事。因此,蘋(píng)果落地的故事也由英國(guó)傳到歐陸,成為家喻戶曉的科學(xué)佳話。

          在牛頓逝世后不久,斯圖克萊在他所著的《牛頓的生平傳記》一文中寫(xiě)道:在1726年4月15日,我到牛頓的寓所去拜訪他,和他在一起待了一整天。在談話中,他向我談起蘋(píng)果落地的事。他說(shuō):“有一天,他在花園里思考引力問(wèn)題的時(shí)候,一個(gè)蘋(píng)果從樹(shù)上落下來(lái)。這時(shí)候,他就想,為什么蘋(píng)果總是垂直落向地面呢?為什么蘋(píng)果不向外側(cè)或向上運(yùn)動(dòng),而總是向著地球中心運(yùn)動(dòng)呢?無(wú)疑地,這是地球向下拉著它,有一個(gè)向下的拉力作用在物體上,而且這個(gè)向下的拉力總和必須指向地球中心,而不是指向地球的其他部分。所以蘋(píng)果總是垂直下落,或者總是朝向地球的中心。蘋(píng)果向著地球,也可看成是地球向著蘋(píng)果,物體和物體之間是相互朝著對(duì)方運(yùn)動(dòng)的。物體之間的作用力必須正比于它們的質(zhì)量。這個(gè)力,我們稱之為引力。”

          斯圖克萊是牛頓的好朋友,他所記述有關(guān)蘋(píng)果落地的故事比較完整,而且和格林、伏爾泰不同的是,斯圖克萊是直接從牛頓那兒引述的,而格林和伏爾泰則是從別人那里聽(tīng)來(lái)的。這是科學(xué)史上第一次直接來(lái)自牛頓的蘋(píng)果落地故事,因此具有很大的權(quán)威性。

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