万有引力最早是谁发现的?他通过什么自然现象发现的? 在科学史上,牛顿对万有引力定律的发现可以说功绩卓越 。 其他科学家如胡克、哈雷也在这方面作出了非常重要的贡献,但与牛顿相比,他们的观点和研究方法总是存在某些缺陷,最终与跨时代的利学发现失之交臂 。
万有引力定律的发现解释了行星围绕太阳运动的原因牛顿于1687年发表了《自然哲学的数学原理》 。 他所发现的万有引力定律,也在这部著作中得到了系统而深刻的论证 。 为物理理论中已经确立的定律、新假说、实验观测等,提供了一个极好的范例 。
关于万有引力的发现还有一个有趣的传说:一次,牛顿正在花园里小坐 。 这时,一个苹果从树上掉了下来……虽然这件曾发生过无数次的事再平常不过,但却引起了这位巨人的沉思:究竟什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢?牛顿思索着,终于,他发现了对人类具有划时代意义的万有引力 。
在《自然哲学的数学原理》中,牛顿提出了一个思想实验,设想有一个小星球很靠近地球,以至几乎触及到地球上最高的山顶,那么使它保持轨道运动的向心力当然就等于它在山顶处所受的重力 。 这时如果小星球突然失去了运动,它就如同山顶处的物体一样以相同的速度下落 。 如果它所受的向心力并不是重力,那么它就将在这两种力的作用下以更大的速度下落,这是同我们的经验不符合的 。 可见重物的重力和星球的向心力必然是出于同一个原因 。
紧接着,牛顿根据惠更斯的向心力公式和开普勒的三个定律推导了平方反比关系 。 牛顿还反过来证明了若物体所受的力指向一点而且遵从平方反比关系,则物体轨道呈圆锥曲线——椭圆、抛物线或双曲线 。 在原理中,牛顿同磁力作用相类比,得出这些指向物体的力应与这些物体的性质和量有关,从而把质量引进了万有引力定律 。
牛顿把他在月球方面得到的结果推广到行星的运动上去,并进一步得出所有物体之间万有引力都在起作用的结论 。 这个引力同相互吸引的物体质量成正比,同它们之间的距离的平方成正比 。 牛顿根据这个定律建立了天体力学的严密的数学理论,从而把天体的运动纳入到根据地面上的实验得出的力学原理之中,这是人类认识史上的一个重大的飞跃 。
你知道“万有引力定律”是谁发现的? 牛顿是17世纪科学革命的顶峰人物,被后人誉为“力学之父” 。 他的发现为人类生活带来了翻天覆地的变革,他被认为是人类有史以来最伟大的科学家 。 他的成就是多方面的 。 在光学方面,他发现了白光的组成,把颜色现象归纳入光的科学范畴内,从而建立了现代物理光学的基础;在力学方面,他的运动三定律是近代物理的基本原理,进而明确地表达了万有引力定律;在数学方面,他是首创微积分学的人;他的《自然哲学的数学原理》为近代科学奠定了基础 。
牛顿年轻的时候,就相信开普勒提出的行星按照一定轨道运动的理论 。 他感到一定有一种隐藏的力量在牵着这些行星,使它们不至于脱离轨道而在天空中乱飞 。 月亮绕着地球运转,一定是也有一种力在牵着它;一件东西向地面落下,也是因为被这种力吸向地面 。 经过深入地思考和研究,牛顿发现任何物体都具有吸引力 。 经过长时间的研究,他提出了万有引力定律:宇宙中的任何物体之间,都存在着相互吸引力;各个物体间吸引力的大小,与物体的大小成正比,与它们之间的距离成反比 。
然而,牛顿最重要的发现是在力学领域 。 力学是研究物体怎么运动的科学 。 伽利略已经发现了第一运动定律,它描述了物体不受外力作用时的运动状态 。 毫无疑问,在现实中所有的物体都受到外力的作用,因此力学里最重要的问题是在这样的环境下物体是怎么运动的 。 牛顿用他著名的第二定律解决了这一问题 。 该定律堪称是经典力学中最基本的定律 。 第二定律(用数学方程表述为F=ma)说明了一个物体的加速度(即该物体速度的变化率)等于作用在该物体上净力除以该物体的质量 。 作为这两个定律的补充,牛顿又加上了他著名的第三运动定律(该定律说明每一个作用力,都存在一个大小相等方向相反的反作用力),以及他最为有名的科学定律——万有引力定律 。 这一组四个定律结合起来形成了一个统一的体系,借助这一体系,人们可以研究从钟摆的摆动到行星沿着它们的轨道绕太阳运行等实际上所有的宏观力学系统的问题,也可以对它们的状态进行预测 。 牛顿不仅阐明了这些力学定律,而且他本人还亲自运用微积分等数学工具,示范了怎么应用这些基本定律解决实际问题 。
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