《機械宇宙》

所有混亂屠橄,都是尚未被理解的和諧族跛。

一. 局勢混亂的17世紀

根據(jù)《圣經(jīng)》的線索闰挡,1660年,應該是世界末日礁哄。所以彗星就成了忌諱长酗,它是來自宇宙的警告,也是上帝不悅的征兆姐仅。瘟疫恰逢其會花枫,肆虐歐洲,奪走了10萬人的生命掏膏。

二. 科學與愚昧混雜

同樣是1660年劳翰,皇家學會成立,這是第一個正式的科學組織馒疹〖阳ぃ皇家學會人才濟濟:有“現(xiàn)代科學之父”之稱的羅伯特·波義耳,發(fā)明復式顯微鏡和真空吸引器的羅伯特·胡克颖变,身兼天文學家生均、數(shù)學家和建筑師身份的克里斯托弗·雷恩等等。
就是這樣一群科學家腥刹,他們一方面智慧马胧、理性、雄心勃勃衔峰,另一方面愚昧佩脊、迷信、充滿困惑垫卤。他們一方面在盡其所能尋找宇宙運行的法則威彰,另一方面又相信天使、煉金術和魔鬼穴肘,落后得令人難以置信歇盼。
皇家學會非常熱衷于做各種實驗,但大多數(shù)的實驗在今天看來评抚,手法過于殘酷豹缀。但重視實驗依然是創(chuàng)新之舉,是跨向現(xiàn)代文明的重要象征慨代。對我們而言邢笙,“新”就等同于進步,但幾乎所有的人類歷史都將新的想法視為危險的想法鱼响。在上帝被視為全能者的年代鸣剪,堅持自己進行調(diào)查,即是對神的不敬。

但這群新興科學家堅持觀察自然勝過埋首書堆筐骇,并且他們不僅滿足于單純地觀察世界债鸡,他們還堅持親手操作。

三. 鋪路的巨人們

1. 開普勒

開普勒是第谷的助手铛纬,在第谷去世后厌均,開普勒得到了全部數(shù)據(jù),又花了6年時間告唆,發(fā)現(xiàn)了開普勒定律的前兩條棺弊。第一條定律,是關于行星繞太陽的路徑擒悬。他發(fā)現(xiàn)行星的運行軌道根本不是象征完美的正圓形模她,而是橢圓形的,而太陽位于該橢圓形的其中一個焦點上懂牧。這一發(fā)現(xiàn)連他自己也抱怨侈净,作為一名虔誠的信徒,他不知道上帝為何不采用完美的圓形僧凤,而是橢圓這種仿佛是“一車糞便”的形狀畜侦?
第二條定律也被視為異端。他認為行星的運行速度也不是穩(wěn)定的躯保。行星離太陽較遠時旋膳,運行速度會減慢;靠近太陽時途事,運行速度就會加快验懊。開普勒第三條定律則更為復雜,它描述的是行星與太陽之間的距離和沿軌道圍繞太陽運轉(zhuǎn)的時間盯孙。
但開普勒最大的困惑在于鲁森,即便公式在手祟滴,他仍不知行星運行的動力為何振惰。他跑在科學賽道的最前端,手握著研究天體的接力棒垄懂,卻茫然不知下一棒該遞給誰骑晶。

2. 伽利略

科學的發(fā)展從來不是孤立的。伽利略在天文學上的造詣的奇特之處在于草慧,他好像不知道開普勒定律的存在桶蛔。盡管開普勒曾經(jīng)將自己寫的書寄給伽利略,但是伽利略把書丟在一旁并沒有讀過漫谷。伽利略開始研究地球會不會移動仔雷,這一點哥白尼和開普勒都不曾涉及。然后,他將自己的發(fā)現(xiàn)公之于世碟婆,駁斥了地球不動的觀點电抚。
他是通過斜坡實驗得出有關距離和時間的定量法則。在一塊斜坡上擺了很多細繩竖共,又拿起一個球蝙叛,讓它從斜坡上滾落,仔細聽小球碾過細繩的聲音并做記錄公给。又用不同重量的炮彈和塑料子彈做實驗借帘,發(fā)現(xiàn)球的重量并未對滾落速度造成影響,它們會一路并行并同時抵達底部淌铐。而球滾動的距離與時間的平方成正比肺然,即使是陡峭的斜坡也不例外。而最陡峭的斜坡狀況腿准,就是自由落體了狰挡。由此伽利略得出結(jié)論,所有的物體释涛,無論重量為何加叁,都會以完全相同的速度落下。

3. 笛卡爾

笛卡兒認識到蒼蠅移動的軌跡可以被精確的數(shù)字描述唇撬。你只需要兩條會交成直角的線它匕,比如水平線是墻面和地板的交會處,垂直線是兩面墻的交會處窖认。然后無論在任何時刻豫柬,蒼蠅所在的位置就可以被指出。

笛卡兒首次以一種全新的方式處理幾何學扑浸,他將所有的曲線當作一個方程式烧给,而非圖形。曲線是種方程式喝噪,方程式也可以以曲線呈現(xiàn)础嫡。他的洞見是一項概念性的革命。代數(shù)和幾何一直被視為各自獨立的學科酝惧,現(xiàn)在笛卡兒卻將二者視為描述同樣一個事實的兩種語言榴鼎。笛卡兒坐標系的出現(xiàn),被譽為“精密科學前所未有的一大進步”晚唇。

四. 巨人肩膀上的艾薩克·牛頓

開普勒當初發(fā)現(xiàn)了行星運行的軌道是橢圓形的巫财,但是開普勒百思不得其解,只能證明這是符合觀測所得的曲線哩陕。而牛頓解釋了為什么是橢圓形平项。他利用微積分為基礎的參數(shù)表示赫舒,如果行星運行的軌道是橢圓形,那么吸引它的力量必定遵循平方反比定律闽瓢,反之亦然号阿。橢圓形和平方反比定律緊密相連,但只有牛頓才看出了這層關系鸳粉。
牛頓的這項發(fā)現(xiàn)讓另一位天文學家哈雷大為震驚扔涧。他費盡周折,幫助牛頓完成了他人生中最重要的一部科學著作届谈,即《數(shù)學原理》枯夜。

在《數(shù)學原理》一書中,牛頓從自己的三大定律和少數(shù)命題開始艰山,推導出開普勒的三項定律湖雹,處理行星繞行太陽的問題,也推導出了伽利略的自由落體定律曙搬,還解釋了月球的運行摔吏、彗星的路徑以及潮汐現(xiàn)象。需要提一句纵装,這個解釋了潮汐的成因的人征讲,一生從未見過大海。
從滑下斜坡的物體到空中落下的物體橡娄,伽利略已經(jīng)有過一次躍進了诗箍。牛頓則是從地球?qū)μO果的引力,一躍到宇宙中所有物體彼此吸引挽唉。他寫道:“引力涉及所有物體滤祖,與其所含物質(zhì)的量成正比∑孔眩”這就是“萬有引力”理論匠童。物理學家保羅·狄拉克說:“拾起地球上的一朵花,你拉動了最遙遠的星星塑顺√狼螅”
1687年7月5日,《數(shù)學原理》一書面世茬暇∈孜簦科學界試圖以最高級的形容詞來匹配牛頓的成就寡喝。法國天文學家拉格朗日宣稱糙俗,牛頓不止是最偉大的科學家,也是最幸運的科學家预鬓,因為宇宙只有一個巧骚,而牛頓發(fā)現(xiàn)了它赊颠。
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