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中外科学家发明家丛书_多人【完结】(1018)

  一个月过去了,皇家学会还没有得到足够的经费。哈雷不想让牛顿的这 一杰作无法问世,于是便向学会提出自己愿出资代学会支付出版费用。正因 为哈雷的努力,牛顿的书才得以很快问世。这件事充分显示了哈雷的高尚人 格;他自己也并不富裕,况且还有家庭的负担。为了让人类科学宝库中增添 一笔巨大财富,哈雷几乎倾其所有,他与牛顿这种建立在共同事业基础上的 支持和友谊是非常崇高的,其价值是无法用金钱来进行衡量的。在哈雷的全 力支持下,《原理》终于在1687年正式出版了。

  牛顿的这部著作决非简单地总结前人的知识,而是反映牛顿本人成就的 一部科学巨著,是科学史上极有创见性的作品,占有重要的地位。牛顿不但 总结出力学的基本定律,而且还发明了证明这些定律的数学方法。书中所叙 述的一些运动定律,以前从来没有人像他讲得那样透彻。《原理》这部书精 辟地解答了几个世纪以来最有才智的人都无法回答的问题。这本杰出的著作 的全部内容显得严正、简明而宏伟,使这部书及其作者——伊萨克·牛顿在 科学成就上达到了登峰造极的地步。

  《原理》出版后,销量很好,第一版很快销售一空;半年后,这本书即 使以高于定价的几倍的钱,也难以买到。有一位年青的学者,因为没能买到 这本书,就索性手抄其中有关部分。

  牛顿在《原理》中讲述了很多东西,这里只能把重要的内容概述如下:

  这本书的开头,作者以导言的方式,开门见山地写明了他所确立的三大 运动定律:

  第一定律:一切物体除非受到外力作用,否则原来静止的将保持静止, 原来运动的将保持匀速直线运动。

  这个定律导入了“惯性”的概念,所以又叫做惯性定律。要理解这个定 律很容易,例如:假设你坐在一辆时速为40公里的汽车上,汽车忽然煞车, 那你的身体将会向前倾,这是因为虽然汽车借助外力停住了,而你此时仍处 在运动的状态中。反过来,如果你坐的车突然加速或停车后突然启动;那你 的身体就会向后仰。而你所感觉到的这个使你向前倾或向后仰的力就是惯性 在日常生活中的表现。所以,惯性就是物体有保持原有静止或运动状态的特 征。一个物体所具有的惯性量,与用以使物体减速或加速,停止或改变方向 所需的力成正比。

  但是,也许有人会说:当给一个物体向前推动的力后,根据这一定律, 物体应该保持运动下去,但实际情况却是,在没有任何外力阻挡的情况下, 物体运行一定距离后就会停止,这该如何解释呢?好,现在就回头看第一定 律的第一个句子“一切物体除非受外力作用”,物体受力向前运动的同时, 就在受外力的作用,这个外力就是无处不在的摩擦力。正是因为有摩擦力的 存在,我们这个世界才会安全,否则一切物体受到一点外力就会永远运动下 去,那岂不是天下大乱了。

  第二定律:当物体受到外力作用时,它的加速度与作用力成反比,与物 体的质量成正比,加速度的方向与作用力的方向相同。

  牛顿的运动第二定律为科学家测量力提供了一个重要方法。根据物体的 质量和物体的速度变化,便可计算这个外加力的大小。第二运动定律提供的 数学关系能使科学家计算出地球表面上任何一点的引力大小。对于现代科学 工作者制定人造卫星运动轨道,这一定律具有非常重要的价值。

  第三定律:两物体间的作用力与反作用力在同一条直线上,大小相等, 方向相反。

  牛顿自己对第三定律作了这样的注释:“任何东西拉引或推压另一个东 西时,同时也要被那另一个东西所拉引或推压。如果你用手指推压一块石头, 那末手指也要被石头所推压;如果有一匹马拉引一块系于绳上的石头,那么 这匹马 (如果我可以这样说)将被相等的力往后拉向石头。”这一定律即是 作用力与反作用力的定律。

  在今天,最能体现牛顿第三运动定律的重要性的,恐怕就是喷气式飞机 和火箭领域的应用了。

  就喷气式飞机来说,它是由喷气引擎喷出的气体的后推力,反作用于引 擎本身,从而产生前推力的。而喷气引擎是吸气式的,在引擎里燃烧的热气 是以引擎从大气中吸进的空气为燃料的。火箭又是另一种情况,它自身携带 燃料,能在没有空气,因而也没有空气阻力的外空间飞行。在接近于真空的 太空中,牛顿的第三定律很理想地起着作用。因为外空间没有空气阻力,火 箭引擎内部的强大推力便产生同样大小的、反方向的、使火箭前进的推力。 正是这股推力,使火箭达到极高的速度。现在,人造探测器已经能飞出太阳 系,而它们飞行所依据的基本原则,就是牛顿的运动第三定律。

  在现代科技领域里,乃至我们的日常生活中,牛顿的三大运动定律,都 具有重要的意义。现代物理学与天文学工作者探求新知识所用的方法,基础 正是建立在这些定律上的。如摩天大楼的建筑、稳定桥梁的结构、机车的奔 驰、飞机的飞行、船只的行驶,甚至精确时刻的测定……这些都离不开牛顿 运动定律的实际运用。相反地,如果在工程建筑、机械制造以及应用等方面, 不仔细考虑到或运用牛顿力学的基本定律,常常会发生意想不到的事故。


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