牛頓這個人,幾乎可以說是家喻戶曉了。至少在我很小的時候貌似就聽說過這個,其中,印象比較深還是一個詩人對牛頓的評價。
“自然和自然界的規律,隱藏在黑暗裡。上帝說:讓牛頓出生吧,於是一切都是光明”
當然這是一首讚美型的詩,但是以我的認識來看,這句話並不誇張,如果瞭解過牛頓的話,其主要的貢獻是牛頓三大定律和萬有引力定律。這麼幾個文字如何能改變對自然的認識。可能在以後的時間裡陸續來對大家進行詳解。感興趣的話可以關注。
牛頓第一定律,也叫慣性定律。
任何一個物體在不受任何外力或受到的力平衡時,總保持勻速直線運動或靜止狀態,直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態為止。
笛卡爾說:
只要物體開始運動,就將繼續以同一速度並沿著同一直線方向運動,直到遇到某種外來原因造成的阻礙或偏離為止。
伽利略說:
一個運動的物體,假如有了某種速度以後,只要沒有增加或減小速度的外部原因,便會始終保持這種速度
諸位可以稍微停留辨析一下這幾段話的不同。核心思想是比較一致的,在這個時期,由於對物理的很多認識並不完善,並且還沒有一個共識體系,不過,在這裡我並不想糾結這個,我關心的是現在人該如何更好的理解牛頓定律。
簡短來說就是對於一個物體而言,如果沒有受到外界的干擾或者說,你沒“惹”它,那麼它就靜止或者按照原來的方式運動,想起來確實是很美好的、簡單、也比較容易理解。但是,把它放眼到我們對周圍的觀察,或者我們大腦對自然的幻想,很顯然,並不是這樣的。
先說靜止的部分:
靜止的還好說,只要不干擾它,大機率是不會動的。這點也是我們比較迷戀魔術的原因、或者說反常的東西,說明我們都是有一個自己對自然的一個經驗的認識,比如,大地傾向於把所有的東西都拉回地面,這是我們的常識,那麼懸浮在空中的東西就會顯得比較神奇。這是反經驗的。那麼根據這個定律的描述,說明向下的這種傾向其實就是大地對它的干擾。
靜止的東西傾是向於不動。這貌似是一句廢話。那反過來,也可以說,如果想讓靜止的東西運動起來就必須施加干擾,這也是很亞里士多德說的。也是符合我們大多經驗的說法。可是對自然要思考的話,我們卻不能用這種方法來思考。這裡留一個扣,具體後面還會說到。
那麼再說運動的部分
這裡要介紹伽利略的斜面實驗
在軌道的一邊釋放一顆鋼珠,如果忽略摩擦力帶來的影響,我們發現鋼珠從左邊滾下後,再從右邊的斜面滾上,鋼珠將上升到與左邊釋放高度相同的點;若將右邊的傾斜角減小,鋼珠還是上升到原來的高度,但透過的路程比原來更長;假設右邊的軌道為水平,鋼珠想要達到原來的高度,但是鋼珠無法達到原來的高度,鋼珠將永遠運動下去。
擷取實驗的後半段進行描述,在平面運動的小球沒有受到干擾,所以他將一直運動下去,也就是保持原來的運動狀態。同樣的反過來說,如果有干擾,比如摩擦,那麼運動會慢慢停下來。
這裡回到現實世界,在我們周圍的情況可能是反過來的,想要運動,則必須施加干擾才行,比如,騎腳踏車。必須得努力的蹬車,它才會運動,必須施加力,物體才能保持運動。定律的描述就跟經驗衝突了。
這裡我們先不討論變速的問題。把上面的邏輯抽離出來就是,就經驗而言,靜止的物體無需作用力也能維持靜止,但是運動的物理則需要施加力來維持運動。如果這種說法成立,那麼說明在物體在不同情況下,所具有的特性是不一樣的。它們不具備共同的特性。這貌似也是我們經驗的整合。有很多神奇的事情,也可以解釋成造物主的神奇造物。但是對於思考是不利的,為什麼這麼說呢?因為這個邏輯的終點可能是對於無法理解和邏輯統一的內容都可以用這種方法來解釋,它是神奇的,特有的。那麼如果我們要認識周圍的事物,那就得一件一件的來,因為它們不具備共同的特性。
但是如果按照牛頓定律來理解。那就是,物體的靜止和運動都不需要力來維持,而是在改變的時候才需要,並且對小球做了推廣,認為對所有的物體都是適用的。也就是物體在不同情況的特性是一樣的,且認為所有的物體特性也是一致的。
綜合上面的解析,牛頓定律雖然在我們的日常經驗中或許會產生一些矛盾,但是按照定律來理解世界就會變的簡單,揭示了,在沒受到干擾的情況下物體的運動情況。同樣,如果我們看到物體的運動既不是靜止或者不是恆定的運動,那麼我們的研究方向就可以定在為什麼這樣運動了,施加了什麼干擾,而不是神奇的現象。
{拿騎車舉例,依照經驗,是使用不同的力,或慢或快,想要研製出更加輕鬆的腳踏車也是可以的。不過得慢慢實驗。但是對於牛頓來說就不必那麼麻煩了,只要知道施加的力只是一方面,只要想到如何減少摩擦就可以的,這樣就可能分開研究,然後組合就可以了。都可以搞定腳踏車,但思考的路徑不一樣,那樣更好則可說仁者見仁智者見智。}
這裡還要留一個無獎競猜,上面的小球實驗,在現實中我們做實驗小球運動一定會停下來,假定,小球的直徑是一釐米,那麼問題是運動到多遠可以認為是永遠的運動下去?{不然這個定律無法驗證了}
如果各位感興趣或者有期待就請點選關注