許榮

摘 要： 本文講述了萬有引力定律產(chǎn)生的背景，對(duì)比了中西方當(dāng)時(shí)的文化，闡述了文藝復(fù)興在歐洲興起的原因，介紹了萬有引力定律產(chǎn)生的過程。

關(guān)鍵詞： 歐洲 文藝復(fù)興 萬有引力定律

一、歐洲的文藝復(fù)興

必修二第六章是《萬有引力與航天》，就我來說很喜歡這章內(nèi)容，從小就看著神秘的天空，聽著宇宙飛船航行的故事，現(xiàn)在居然可以對(duì)其進(jìn)行初步的研究，說實(shí)話內(nèi)心是很自豪的。而這章內(nèi)容以前在講授的時(shí)候往往注重理論及應(yīng)用，對(duì)于期間蘊(yùn)含的萬有引力定律產(chǎn)生的過程及歷史背景很多時(shí)候就忽略，可隨著閱讀研究的深入現(xiàn)在我認(rèn)為不能忽略，而且值得一講，為什么這些重要的理論在中國(guó)沒有被發(fā)現(xiàn)？當(dāng)時(shí)這些科學(xué)家又是怎樣思考問題的？我想這些都值得今天的我們借鑒和研究。

所以這章的學(xué)習(xí)有兩個(gè)重點(diǎn)：（1）萬有引力定律產(chǎn)生的歷史背景；（2）萬有引力定律的產(chǎn)生過程及應(yīng)用。

十四世紀(jì)中葉歐洲的文化科技各方面都很落后，教會(huì)嚴(yán)格地控制著人們的思想，奧斯曼土耳其帝國(guó)的入侵，致使東羅馬帝國(guó)的人們不斷地逃亡意大利，帶去古希臘羅馬的文明，人們的思想開始由對(duì)神的崇拜轉(zhuǎn)向?qū)θ说年P(guān)注，16世紀(jì)這場(chǎng)思想革命在歐洲盛行。而與此同時(shí)的中國(guó)正處在元末明初的動(dòng)蕩時(shí)期，但明朝建立后中國(guó)在當(dāng)時(shí)世界來說是很強(qiáng)大的，當(dāng)年鄭和下西洋時(shí)帶了兩萬多人的隊(duì)伍楊帆遠(yuǎn)航，史無前例，據(jù)說上個(gè)世紀(jì)50年代在南京出土了一根長(zhǎng)11米的木桿，這根木桿是船上的哪個(gè)部分呢？鑒定結(jié)果讓人目瞪口呆，舵桿。也就是說光船的舵葉就有兩層樓高，所以我一直在想，為什么那個(gè)年代中國(guó)沒有這么一場(chǎng)深入的思想革命？當(dāng)時(shí)的中國(guó)太強(qiáng)大了，太富足了。人民的日子過得還是蠻好的，比起元朝那不知道要好多少倍。而且盛行在中國(guó)的儒家文化使人們對(duì)科學(xué)這些所謂的旁門左道是不感興趣的。朱棣時(shí)期的黑衣宰相姚廣孝通儒、道、佛諸家之學(xué)，善詩文，精通陰陽術(shù)數(shù)，我想所謂的陰陽術(shù)數(shù)多指今天的天文學(xué)數(shù)學(xué)之類的，但那時(shí)的人們不感興趣，因?yàn)榛实鄄桓信d趣，學(xué)了也不能做官，反而讓人覺得神神秘秘，不入流了。所以中國(guó)錯(cuò)失了世界發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，也是近現(xiàn)代中國(guó)落后的根源所在。這警示我們要跟上世界的步伐，暫時(shí)強(qiáng)大只能蒙蔽我們的雙眼，今后一定要為此買單。

接下來看看以文藝復(fù)興為背景的萬有引力定律發(fā)展過程，1543年哥白尼臨死之前發(fā)表《天體運(yùn)行論》，提出日心說，而在此之前的1300年中人們都認(rèn)為地球才是宇宙的中心，為什么地心說能統(tǒng)治人們的思想這么多年呢？

（1）星體繞著某一中心的勻角速運(yùn)動(dòng)，符合當(dāng)時(shí)占主導(dǎo)思想的柏拉圖的假設(shè)，也適合于亞里士多德的物理學(xué)，易于被人們接受。

（2）用幾種圓周軌道不同的組合解釋、預(yù)言了行星的運(yùn)動(dòng)位置，解釋了行星的亮度變化，這與實(shí)際相差很小，相比以前的體系有所改進(jìn)。

（3）地球不動(dòng)的說法，對(duì)當(dāng)時(shí)人們的生活是令人安慰的假設(shè)，也符合基督教信仰。

所以當(dāng)哥白尼提出自己的學(xué)說時(shí)是很小心翼翼的，我想大家應(yīng)該還記得小時(shí)候?qū)W過的一篇文章，講述布魯諾為了支持哥白尼的學(xué)說而被燒死的故事，由此可見當(dāng)時(shí)的宗教勢(shì)力；哥白尼去世三年后丹麥的天才觀測(cè)家第谷出生了，第谷的一生充滿傳奇色彩。一生最大的成就之一，對(duì)星體出色而精確的觀察，達(dá)到用肉眼所能達(dá)到的最佳觀察效果，至今尚未有人在沒有望遠(yuǎn)鏡的條件下進(jìn)行更精確的觀察。托協(xié)密觀察的準(zhǔn)確度達(dá)到十弧分，而第谷觀察的準(zhǔn)確度達(dá)到二弧分，這大概是用肉眼觀察在理論上所能達(dá)到的極限。他制作的第谷·布拉赫的第二天文臺(tái)太陽運(yùn)動(dòng)陰比任何前人所作的都要精確得多，他斷定一年的長(zhǎng)度誤差不到一秒鐘。

二、發(fā)現(xiàn)開普勒

而丹麥國(guó)王腓特烈二世為其建立的天文臺(tái)也只有第谷用過，此后再無人用過（因?yàn)橘だ缘耐h(yuǎn)鏡使這一切都顯得過時(shí)了），但開普勒根據(jù)第谷的觀測(cè)所提出的行星運(yùn)行的三大定律，我想足以證明這座天文臺(tái)存在的意義，第谷之后再無第谷。

開普勒，一個(gè)德國(guó)青年，既對(duì)天文很感興趣在數(shù)學(xué)方面又很有造詣，我想這就是為什么第谷當(dāng)年選擇他的原因，要知道開普勒當(dāng)時(shí)并不知名，和聲名顯赫的第谷相比簡(jiǎn)直可以忽略，用我們今天的話講就是要錢沒錢，要權(quán)沒權(quán)，甚至沒有什么家庭背景；但有時(shí)候看人真的很重要，如果不是開普勒16年的潛心鉆研，對(duì)老師所給數(shù)據(jù)的研究、堅(jiān)持和信任，我想第谷的觀測(cè)最終會(huì)被歷史塵封，而其間隱藏的天體運(yùn)動(dòng)的秘密又不知道要過多久才能被發(fā)現(xiàn)。而我一直很佩服的是開普勒居然可以從那么多雜亂無章毫無頭緒的觀測(cè)中用自己非凡的數(shù)學(xué)才能總結(jié)出那么精煉的行星運(yùn)動(dòng)三定律，其數(shù)學(xué)功底可見一斑，也難怪第谷死后開普勒繼任為皇帝魯?shù)婪蚨赖挠脭?shù)學(xué)家，只是給他的俸祿只有第谷的一半，且常常拖欠，看來皇帝也是看人下菜。所以有時(shí)候我們?cè)谥v歷史時(shí)很輕易地一句話帶過，實(shí)際上蘊(yùn)含一些偶然和不確定性，以及當(dāng)事人無比的智慧。

開普勒之后就是偉大的牛頓，開普勒不知道自己發(fā)現(xiàn)的三大定律蘊(yùn)含了重要的“天機(jī)”，這個(gè)“天機(jī)”是什么呢？就是牛頓的萬有引力定律，據(jù)說這個(gè)故事從一個(gè)蘋果開始，蘋果很巧合地掉在了牛頓頭上（也有人說這是杜撰，誰知道呢），可是這個(gè)蘋果怎么會(huì)落到頭上呢？我覺得倒霉，可是牛頓不這么想，他在想這個(gè)蘋果為什么落到了我的頭上，是什么原因讓蘋果落了下來？于是一場(chǎng)人類歷史上著名的思考與推論開始了（也有人說這是胡克先發(fā)現(xiàn)的，并且和牛頓進(jìn)行過長(zhǎng)時(shí)間的交流與討論），牛頓認(rèn)為地球拉住月亮的力與拉蘋果的力是一樣的，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式、牛頓第三定律及開普勒第三定律，這種力和距離的平方成反比，和質(zhì)量的乘積成正比，而且進(jìn)行著名的月地檢驗(yàn)，所以牛頓大膽地提出自己著名的萬有引力定律：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量乘積成正比、與它們之間距離的二次方成反比。想一想對(duì)于當(dāng)時(shí)人們來說簡(jiǎn)直太不可思議，作用于天體和作用于人間的力居然是一回事，那上帝到哪里去了？科學(xué)家就是科學(xué)家，想問題的方式和我們常人都不一樣，這個(gè)牛頓提出的萬有引力定律不客氣地說就是牛頓根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí)連猜帶蒙的，也難怪馬克？吐溫曾滿懷激情地說：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，添加一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多收獲?！倍f有引力定律是100多年后也就是1797年（萬有引力定律是1687年牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中提出的）由卡文迪許真正證明出來的，這個(gè)理論是對(duì)的。牛頓，天才。以至于阿波羅8號(hào)從月球返航的途中，當(dāng)?shù)孛婵刂浦行膯柤啊笆钦l在駕駛”的時(shí)候，指令長(zhǎng)這樣回答：“我想現(xiàn)在是牛頓在駕駛?！边@就是科學(xué)，也是為什么有那么多科學(xué)家為此前仆后繼，滿懷激情為此付諸一生的原因。

文藝復(fù)興，一個(gè)偉大的時(shí)代，造就了一批偉大的人，直至今天我們還在享受那個(gè)時(shí)代帶給我們的文明，我滿懷敬意與欽佩。

參考文獻(xiàn)：

[1]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書必修2.第三版.人民教育出版社，2010.

[2]當(dāng)年明月《明朝那些事兒》第一版.中國(guó)友誼出版公司，2009.