許榮

摘 要： 本文講述了萬(wàn)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(wàn)有引力定律產(chǎn)生的過(guò)程。

關(guān)鍵詞： 歐洲 文藝復(fù)興 萬(wàn)有引力定律

一、歐洲的文藝復(fù)興

必修二第六章是《萬(wàn)有引力與航天》，就我來(lái)說(shuō)很喜歡這章內(nèi)容，從小就看著神秘的天空，聽(tīng)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(shuō)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(wàn)有引力定律產(chǎn)生的過(guò)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(méi)有被發(fā)現(xiàn)？當(dāng)時(shí)這些科學(xué)家又是怎樣思考問(wèn)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(wàn)有引力定律產(chǎn)生的歷史背景；（2）萬(wàn)有引力定律的產(chǎn)生過(guò)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(kāi)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(lái)說(shuō)是很強(qiáng)大的，當(dāng)年鄭和下西洋時(shí)帶了兩萬(wàn)多人的隊(duì)伍楊帆遠(yuǎn)航，史無(wú)前例，據(jù)說(shuō)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(shuō)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(méi)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(guò)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(mén)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(shī)文，精通陰陽(yáng)術(shù)數(shù)，我想所謂的陰陽(yáng)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(jué)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(lái)看看以文藝復(fù)興為背景的萬(wàn)有引力定律發(fā)展過(guò)程，1543年哥白尼臨死之前發(fā)表《天體運(yùn)行論》，提出日心說(shuō)，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(shuō)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(shuō)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(shuō)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(guò)的一篇文章，講述布魯諾為了支持哥白尼的學(xué)說(shuō)而被燒死的故事，由此可見(jiàn)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(méi)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(yáng)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(kāi)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(guò)，此后再無(wú)人用過(guò)（因?yàn)橘だ缘耐h(yuǎn)鏡使這一切都顯得過(guò)時(shí)了），但開(kāi)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(wú)第谷。

開(kāi)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(kāi)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(qián)沒(méi)錢(qián)，要權(quán)沒(méi)權(quán)，甚至沒(méi)有什么家庭背景；但有時(shí)候看人真的很重要，如果不是開(kāi)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(guò)多久才能被發(fā)現(xiàn)。而我一直很佩服的是開(kāi)普勒居然可以從那么多雜亂無(wú)章毫無(wú)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(jiàn)一斑，也難怪第谷死后開(kāi)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(lái)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(guò)，實(shí)際上蘊(yùn)含一些偶然和不確定性，以及當(dāng)事人無(wú)比的智慧。

開(kāi)普勒之后就是偉大的牛頓，開(kāi)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(wàn)有引力定律，據(jù)說(shuō)這個(gè)故事從一個(gè)蘋(píng)果開(kāi)始，蘋(píng)果很巧合地掉在了牛頓頭上（也有人說(shuō)這是杜撰，誰(shuí)知道呢），可是這個(gè)蘋(píng)果怎么會(huì)落到頭上呢？我覺(jué)得倒霉，可是牛頓不這么想，他在想這個(gè)蘋(píng)果為什么落到了我的頭上，是什么原因讓蘋(píng)果落了下來(lái)？于是一場(chǎng)人類歷史上著名的思考與推論開(kāi)始了（也有人說(shuō)這是胡克先發(fā)現(xiàn)的，并且和牛頓進(jìn)行過(guò)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(píng)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(kāi)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(wàn)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(lái)說(shuō)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(wèn)題的方式和我們常人都不一樣，這個(gè)牛頓提出的萬(wàn)有引力定律不客氣地說(shuō)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(shuō)：“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(wàn)有引力定律是100多年后也就是1797年（萬(wàn)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(shū)中提出的）由卡文迪許真正證明出來(lái)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?wèn)及“是誰(shuí)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(shū)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.