从几何学到动力学(伽利略牛顿)

蒋闻铭
楼主 (文学峸)

从几何学到动力学(伽利略牛顿)

蒋闻铭

 

前面我们讲了伽利略的两件事,有一件是从比萨斜塔上往下扔重量不同的球。他的结论,第一,地球对所有物体都有吸引力, 这个伽利略就知道,不用等苹果掉到牛顿头上;第二,地球对表面物体的吸引力产生的加速度,与物体的重量无关。有了这两条,能想到太阳对地球也有吸引力,用不着是天才。问题是这个吸引力有多大,这个再想想其实也容易,质量越大,引力越强,距离越远,吸引力就越小。 所以后来胡克 (Hook)说万有引力定律是牛顿从他那儿听去的,也不是没有可能。当年他是英国皇家科学院的院长,老资格,牛顿是他的后辈。

力和加速度成正比,又是从伽利略那儿来的。这时候已经有了微积分,加速度是二阶导数,牛顿就写了个方程式。 方程式写下来,解起来不难,但是解出来一看,了不得。地球的轨道,是椭圆,开普勒的三大定律,轻而易举都从这个方程式里溜了出来。一个人在纸上写了一行,倒来倒去,居然一点不差推出了行星运动的三大定律。关键是这几行,给学过微积分的大学生写出来,简简单单,大家都看得明白。

你要是说大学生都看得明白,没什么大不了,你就错了。一个人从幼儿园学数数开始,小学五年,加减乘除,分数小数;初中三年,几何代数,高中又是四年,直角坐标三角函数,才到微积分,一环扣一环,想想看是多大的一个工程。

科学的兴起,现代天文学是当仁不让的里程碑。虽然行星绕太阳转,地球降了格,不再是世界的中心。但是人非但没有感到失落,反而从新兴的科学理论中,找到了前所未有的自信。人在神面前不再卑微,在自然的力量面前感到的,不再是恐惧。人类能够应用自己的聪明才智,去理解驾驭自然。培根 (Francis Bacon)说知识就是力量的时候,他表达的,是人类从科学的兴起中取得的强大无比的自信。 知识就是力量,是人类对大自然的宣战书。人和动物不同,是因为人有智识,有能力对自然现象做理性的解读。人类智识的最高成就,是微积分,经典力学,万有引力定律。

现代文明,德先生赛先生,源头是赛先生,没有现代科学的兴起,就不会有现代文明的社会。我们现在的这个物资精神无比丰富多彩的世界,都是从是微积分,经典力学,万有引力定律这三样那里来的。 

现代化学的源头,是炼金术;达芬奇伽利略,研究自由落体,是为了让抛石机的发射,更有准头;牛顿莱布尼茨发明微积分,是因为当时各种各样的应用问题,都归到了如何做优化。这两位给的答案,不约而同,是让导数等于零。后来的天文学家,钻山打洞想尽办法,要把月亮行星的位置算准了,是为了航海定位。

现代科学,之所以能够在旧文明的废墟上,将被中断了过千年的古希腊科学和理性批判的传统,发扬光大,使科学长成了参天大树,究其根本,是因为到了近代,科学的发展,有了新的,比求知欲远为强大的动因。现代科学,从一开始,就不只是以认识自然,而是以改造自然为目标。现代科学的方法论归纳法的发明者,是培根。他的表述再直白不过:知识就是力量!现代人认识自然,是为了获取改造自然的力量!现代科学,不是有闲阶级的智力游戏,而是人类改造自然的手段。培根去世,是因为他在雪地里做冷藏实验,着凉得了感冒不治。

科学的兴起,现代天文学是当仁不让的里程碑。虽然行星绕太阳转,地球降了格,不再是世界的中心。但是人非但没有感到失落,反而从新兴的科学理论中,找到了前所未有的自信。人在神面前不再卑微,在自然的力量面前感到的,不再是恐惧。人类能够应用自己的聪明才智,去理解驾驭自然。知识就是力量,是人类对大自然的宣战书。人和动物不同,是因为人有智识,人类智识的最高成就,是微积分,经典力学,万有引力定律。

现代文明和近代中国 (目录链接)

 

 

老生常谈12
还有电磁光学
郭大平
科学的兴起,现代天文学是当仁不让的里程碑:牛顿的三大运动定律,是从天文学来的?我看是相反,三大运动定律,推出了天文学。
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viBravo5
经典物理可以说是英国物理,基于归纳法,从实验归纳出定律。现代物理量子论相对论,可以说是德国物理,基于演绎法,都是原理出发
郭大平
说得有洞见。爱因斯坦的思想实验,其实就是演绎法的高峰。
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viBravo5
从英国物理到德国物理,就是“弯道”超车的范例
v
viBravo5
相对论量子论全是原理,光速不变原理等效原理测不准原理不相容原理。。。
c
coach1960
袁磊厉害,发两句感慨,

袁磊爸是编筐的,但人家慧眼识珠啊,珍珠岂能埋在土里呢?小子,好好学习,不用干啥老么子家务杂活儿,将来必成大器!

我爹妈误判大势,觉得兄弟三人资质平平,举“孝廉”又嫌成色(红色)不足。

因此敦促我等强身健体,包揽杂役,粗通文墨,以求生存,足矣。

蒋闻铭
牛顿力学,是三大定律(伽利略)加万有引力定律,后面这个,是牛顿的原创,从开普勒来的。
蒋闻铭
现代科学的开山者,是哥白尼开普勒伽利略牛顿,您看前面三位,了解他们做了什么,就不会说我看未必这样的话了。都是定论,不是我

别出心裁。

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viBravo5
天才往往出自普通家庭。自然现象多有回归平均趋向
郭大平
敦促我等强身健体:健康的身体是1,家庭、事业、房子、车子、存款等等是后面的0。没有1,你的一生等于0. 你爹妈无比英明啊
蒋闻铭
电磁学是后来的事,牛顿的光学,远没有资格和牛顿力学相提并论。
蒋闻铭
老郭这个话,我无条件同意。
蒋闻铭
超车是对的,但是不是弯道。不管是科学,还是哲学思想,欧洲大陆一直是英国的对手,没有落后过,落后的,是社会制度。
v
viBravo5
只有paradigm shift才会有超越。哲学政治科学上,欧洲大陆都追求“统一”,英美则追求分散
波粒子3
“这时候已经有了微积分”,加速度是二阶导数,牛顿就写了个方程式。大错特错!不及格!

牛顿说他发明微积分。

方外居士
量化各种物理量,用数学描述他们之间的关系是一个伟大的贡献。
c
chufang
电磁学应该是从法拉第开始。
晚春就是牛
天文学很早就有了。欧洲人靠日心说的天文学环绕了地球
唐宋韵
蒋老师好文。您说“人类智识的最高成就,是微积分,经典力学,万有引力定律。” 我认为后面三者是智慧的例子,过于具体、排他。
唐宋韵
这就是为什么老生常网友提出电磁学,它后发,但却是独立于您的三条,又极为重要的。
唐宋韵
所以我认为,不在于具体的例子和成就,关键是人类一旦开始产生逻辑思维和推理体系,就开始真正认识和探究宇宙。
蒋闻铭
多谢您的评论。见仁见智吧。我是数学家加力学家,所以有这一说。:)
唐宋韵
这个起点,恐怕还是古希腊的几何学。。。 勾三股四玄五与毕达哥拉斯定理是不可同日而语的。这个体系中国古人从来没有建立起来。
唐宋韵
向您致敬!
g
guxc
I guess you never studied physics
波粒子3
中国的物理教育不行