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【名家说第19期】牛顿与哈雷的伟大友谊不仅催生了哈雷彗星的发生，还催生了……？

环球物理 · 公众号 · 物理 · 2017-04-29 22:47

正文

大家好，

这里是放眼宇宙世界、纵观物理发展、

科技人文共赏，环球物理

【名家说】！

上一节我们已经分享了牛顿贡献一：力学原理与万有引力定律的发现，

今天我们将继续跟大家分享——

牛顿贡献二：《自然哲学的数学原理》

下面我们来详细讲述牛顿与哈雷的友谊推动《自然哲学的数学原理》的诞生牛顿是个对批评很敏感的人，许多发现，如果没有绝对把握，都秘而不宣。以至于人们有这样的说法：牛顿的发现有两个阶段，首先是牛顿做出发现，然后一些人再从他那里打听出来并公之于世。这种做法至少是造成许多关于优创权的争论的部分原因（更基本的原因来自牛顿的性格），如牛顿和胡克关于谁发现平方反比力的争论、牛顿和莱布尼兹关于微积分发明权的争论等。

而牛顿关于万有引力、关于微积分的研究结果，都是首先在《原理》中发表的。如果牛顿生前没有写出《原理》这本书，那么按牛顿的传记作者威斯特福的话说，“我们至多只会三言两语地提一下他，对他没能有很大的成就感到痛惜而已。”因此，哈雷和牛顿的友谊，哈雷鼓励和帮助牛顿出版《原理》，是科学史上一件大事，一段佳话。哈雷比牛顿年轻13岁，家境富裕，为人和蔼可亲，对牛顿很尊敬。因此，虽然牛顿不是一个好相处的人，但和哈雷的关系却一直很好。

哈雷彗星实际上也和牛顿有关系：1682年大彗星出现后，牛顿曾根据观测资料对其轨道进行过计算，得出它沿以太阳为焦点的抛物线轨道运动。哈雷根据牛顿的天体运行理论，仔细观察1682年大彗星的轨道后，认为它的轨道虽然偏心率很大，但仍是一条拉得很长的椭圆轨道，因此还会再次回归，周期约为76年。它同

1531年和1607年两次出现的彗星是同一颗彗星，并将于1758年再次出现。

1758年，这颗彗星果然再次出现了，从此人们便把这颗彗星叫做哈雷彗星。许多国家发行的哈雷彗星邮票中有牛顿，一些国家发行的哈雷彗星邮票还直接表现了牛顿和哈雷的友谊，如图1-8中非1985中牛顿和哈雷一同观测彗星；图1-9几内亚1986中哈雷向牛顿显示彗星的周期和回归年份，墙上挂着彗星运行的椭圆轨道图；图1-10（格林纳达1989）是“哈雷出版牛顿的《原理》”；图1-11是多哥1986年发行的哈雷彗星邮票的小型张上的邮票，为牛顿和哈雷的肖像。

《原理》共分三篇。在最前面是极重要的导论部分，包括“定义和注释”及“运动的基本定理或定律”两节。它首先给出“质量”、“运动（量）”、“力”、“惯性”等的定义，并在注释中提出了绝对时间、绝对空间、绝对运动和绝对静止的概念。然后给出著名的运动三定律，以及矢量的合成和分解的法则、运动叠加原理、动量守恒原理、伽利略相对性原理等。这一部分是牛顿对前人工作的系统化，是牛顿力学的概念基础。《原理》中对运动三定律的叙述是：

Ⅰ .每个物体继续处于静止或沿直线做匀速运动的状态，除非有力作用于此物体迫使它改变此状态。

Ⅱ .运动的变化同所加的力成正比，并且发生在所加的力的直线方向上。

Ⅲ .每一个作用总是有一个和它相等而方向相反的反作用。换句话说，两个物体相互作用时，总是以相等的作用施加于对方。

第一定律继承了笛卡儿关于惯性的说法。对第二定律要注意的是，牛顿说的是运动的变化而不是变化率，因此它的公式表述应当是（mυ） =Ft。现在更常用的微分形式 F=ma是欧拉1750年引入的。应当指出，对于速度很高的相对论情形，F = ma不成立，但是牛顿原来给出的形式仍然正确，好像牛顿对此有预见似的。图10-23是以色列1972年发行的发展教育邮票中的一张。它表明，今天F = ma同勾股弦定理a^2+b^2= c^2、展开式（a+b）^2=a^2+2ab+b^2一样，已成为中学生必须掌握的知识。副票上是旧约上《箴言》的一段话：“教养孩童，使他走当行的道……”。每张邮票都带副票，是以色列邮票的特点。

今天就先跟大家分享到这里，明天我们继续为大家分享——牛顿贡献三：万有引力定律推导下的力学“框架体系”

《方寸格致》的介绍：

方寸，可跨越时空，可俯仰宇宙。

格致，需潜心治学，需蓦然顿悟。

然而，迥异的名词，却在这本《方寸格致》（原名《邮票上的物理学史》）中完美契合。

本书作者秦克诚先生自幼开始集邮，入读北京大学后，他将这一业余兴趣与专业志趣结合起来。经历新中国的建立，经历十年浩劫，也曾飘洋过海去斯坦福大学进修，去德国访问，无论何时何地，他始终坚持这一兴趣，集邮迄今已逾甲子轮回，占据了他年岁的近九成。

秦克诚先生崇尚古希腊璀璨的文明，更崇尚亚里士多德响彻云霄的“吾尤爱真理”的宣言；他热爱文艺复兴的波澜壮阔，不忘达芬奇神来之笔下的黄金分割；他赞美被苹果引发灵感的牛顿，也赞美牛顿同时代的群星荟萃；他向爱因斯坦的幽默与豁达致敬，尤其是72岁生日留影时伸出的舌头……这些都记录在一格一格的方寸之上，格物的态度、致知的精神，在方寸间追溯了古往今来，跨越了须弥芥子。

本书是秦先生毕生的蒐求，是艺术对科学的回响，也是赠予世界的礼物。

他的书曾经获得这样的评价：

诺贝尔奖得主杨振宁教授2006年7月5日主持吴大猷奖颁奖典礼时的讲话——

作者用深入浅出的文笔，把邮票上的物理事件、重要发现、主要人物和事件发生的经过，写成这本图文并茂的书，很有意思，这种科普书会影响很多人。

清华大学陈难先院士——

秦克诚的必然独到之处就在于是用他的心向读者作奉献的，他写的书当然和别人不会一样，因为他的工作条件没有别人那么好，但是他对物理和邮票坚持特有的兴趣和品味。它的命题，它的内容，它的陈述，它的意义都是与众不同的。创新来自积累和想象力，哪来条条框框可以套用？他今天写的和昨天写的也不会一样。