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科技之光在闪烁:罗伯特·胡克

2024-10-20科学

牛顿对万有引力定律的研究始于1665年,并于1686年正式提出,经历了超过20年的探索。关于万有引力的发现过程及其发现权,历史上存在多种说法。

首先,意大利佛罗伦萨实验学院的院士博雷利系统地研究了开普勒的行星运动三定律。他在1666年提出,行星的椭圆轨道是由两种相反的力量合成的:一是将行星吸向太阳的引力,二是使行星远离太阳的离心力。这一理论类似于小球用绳子系住并作圆周运动的概念。尽管博雷利未能计算出太阳与行星之间引力的具体数值,但他关于引力与离心力平衡的观点为力学的发展做出了重要贡献。

另一位重要的贡献者是罗伯特·胡克,他是英国著名的物理学家和天文学家,具有显著的成就。在力学领域,他也是早期探索万有引力的科学家之一,并发现了著名的胡克定律。胡克于1635年出生在英格兰的威特岛,因身体虚弱而常常不能坚持学习。父亲去世后,他被威斯敏斯特中学校长巴斯比收留,开始了半工半读的求学之路。胡克经过不懈努力,最终进入牛津大学,并成为著名科学家波义耳的助手,开启了他漫长的科学生涯。

胡克以卓越的实验和设计能力于1662年成为英国皇家学会的会员,并被任命为实验室主任。在研究力学时,胡克提出地球与地球上物体之间必定存在某种吸引力,否则在地球自转时,物体将会像雨伞上的水珠一样因离心力而飞散。自1662年起,他多次在不同地形测量同一物体的重量,试图探讨物体重量与离地心距离的关系。

在1674年,胡克基于惠更斯的向心力定律和开普勒的定律,提出了三个假设:

  1. 所有天体都有向中心的吸引力,不仅吸引自身各部分,还吸引其作用范围内的其他天体。

  2. 任何作简单直线运动的天体,若不受外力影响,将保持直线运动状态。

  3. 靠近吸引中心的物体受到的吸引力越大。

虽然这三条假设未能完全证实,但为牛顿后来的万有引力定律奠定了基础。

1679年,胡克发现了平方反比定律,并向牛顿提出了自己的研究设想。尽管此时牛顿已发现万有引力定律,但他因治学严谨,未立即发表,也没有回复胡克的来信。1686年,牛顿完成了【自然哲学的数学原理】,正式公布了他的万有引力定律。胡克随后声称平方反比定律是他首先发现的。1693年,胡克在皇家学会的会议上正式提出他对万有引力优先权的主张,而牛顿则宣称早在1666年他就已发现该定律。

由于牛顿在科学界的巨大成就,他在1703年被任命为英国皇家学会的会长,使得胡克与牛顿之间的争论在后来的科学史上未能获得应有的重视。

此外,惠更斯也是万有引力发现的重要人物之一。他是荷兰著名的物理学家、数学家和天文学家,以提出光的波动说而闻名,并在其名著【摆钟论】中提出了力学系统守恒原则,创立了振动中心理论。他在1684年提出了力的反比定律。

另外,英国著名天文学家哈雷也对万有引力定律的发现做出了贡献。他首次利用万有引力计算了一颗彗星的轨道。1684年,哈雷悬赏征求行星作用力的计算方法,胡克提出了一种计算方法,但哈雷对此并不满意。最终,牛顿通过严密的数学推导提出了万有引力定律。

综观这几位科学家对万有引力的研究过程,牛顿在提出万有引力时,其理论已经相当成熟。尽管牛顿是众多杰出人物中的一位,他严格的数学方法和严谨的逻辑体系对科学发展产生了深远的影响。牛顿的力学定律成为经典力学的基石,因此人们习惯将经典力学称为牛顿力学。