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科学家们的“规范”·《自然哲学的数学原理》

时间:2022-02-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:在英国皇家学会的一些成员,尤其是天文学家哈雷的敦促下,他开始撰写至今仍被誉为“个人智慧的伟大结晶”的科学巨著——《自然哲学的数学原理》。《自然哲学的数学原理》的影响,遍布经典自然科学的所有领域,并在其后300年里一再取得丰硕成果。

对于英国科学家艾萨克·牛顿,我们所熟知的是他被苹果砸中后提出的万有引力定律,不过他的成就不仅如此。他的著作《自然哲学的数学原理》在很长时间内,成为科学家们共同遵守的“规范”。

1685年,牛顿43岁,正值他科学创造的巅峰时期。在英国皇家学会的一些成员,尤其是天文学家哈雷的敦促下,他开始撰写至今仍被誉为“个人智慧的伟大结晶”的科学巨著——《自然哲学的数学原理》。

1687年,这部书正式出版,书中汇集了牛顿关于经典力学体系的研究成果,是牛顿关于物体运动的三大定律和万有引力定律的结晶,标志着经典力学体系的完成,并在相当长的时期内被科学界奉为圭臬。

《自然哲学的数学原理》的影响,遍布经典自然科学的所有领域,并在其后300年里一再取得丰硕成果。就人类文明史而言,它成就了英国工业革命,诱发了法国启蒙运动和大革命,在社会生产力和基本社会制度两方面都有深刻的影响。

艾萨克·牛顿

《自然哲学的数学原理》中包括了著名的“牛顿三大定律”,即力是改变物体运动状态的原因、力与加速度的关系、作用力与反作用力的关系。

除创立了经典力学体系,牛顿还创立了光的微粒说,进行了光的色散等实验,提出关于光的颜色理论;在数学方面,他与德国数学家莱布尼茨共同创立了微积分学。可以说,他在天文学、力学和数学等诸多领域都取得了巨大成果,是科学史上最负盛名的物理学大师、杰出的科学巨匠,为人类文明史开创了牛顿时代。

虽然牛顿因万有引力而闻名于世,但不为人熟悉的是,他曾在长达30年的时间内执掌着英国皇家铸币厂。

生产金币的精确性是至关重要的,因为如果金币的重量超过了它们的面值,精明的金匠们就会从铸币厂大量购入超值的金币,熔化它们,再卖回给铸币厂,从中获利。

加拿大数学家阿里·贝兰克通过历史文献、牛顿的笔记和数学推理计算,对比了牛顿接管铸币厂前后生产的金币。结果表明,牛顿将标准差从1.3格令(约85毫克)减少到了0.75格令(约49毫克)。

牛顿的改革至少节约了41510英镑,相当于现在的300万英镑。而牛顿之后的四任皇家铸币厂主管都沿用了牛顿的技术,这意味着铸币主管牛顿为英国节约了差不多1000万英镑。

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