在某問答平臺上有人提了這麽壹個問題:如果壹個農民發現了反重力的原理,他該怎麽辦?
嗯,這其實算不上壹個好問題,就像是“如果我中了500萬要怎麽花”壹樣,如果是修身養性之前我壹定會直接開嘲諷了,但是這壹次不壹樣,我決定用最認真的態度來回答這個問題,讓同學們從根源改變對這個問題的認識。
首先我想問大家壹個問題:
牛頓是因意識到引力存在而名垂千古的嗎?
答案:並不是。
這壹切比多數人理解的要復雜得多。如果只是意識到人在大地上有重力,那在亞裏士多德時代他提出的元素輕重論中就已經指出了“重的會下沈,輕的會上浮”這壹概念。事實上用腦子想壹想,人們怎麽可能沒有意識到自己站在壹個存在重力的星球上呢?只要是妳能直接想到的東西,基本上都已經被其它人想過了這才符合邏輯。
那牛頓看到下落的蘋果到底給他以怎樣的啟示呢?我們來看壹看當初記錄下這個細節的法國啟蒙作家伏爾泰的原文吧:
1666年,他退隱到劍橋附近的鄉下,有壹天在自己的花園裏散步,看到有水果從樹上掉下來,便陷入了對重力的沈思......使重物墜落的力量是壹樣的,不管是在地下多深處,也不管是在多高的山上,都不會有明顯的減小,為什麽這壹力量不會壹直延伸到月球上呢?如果這壹力量真的壹直深入月球,從表面上看,難道不正是這壹力量使月球保持在其軌道上嗎?
發現沒,蘋果不是重點,重點是月亮!
萬有引力之“萬有”正是指除了地面上的萬物,就連天上的月亮也同樣接受到了地球的引力束縛。
這有什麽特別之處嗎?這難道不是壹個常識嗎?
在如今確實是壹個常識,但是在那個時代卻並不是。以那時的理解,天文學家給天體定下的軌道就真的是字面意義上的軌道——天體沿著壹些看不見的“軌道”在運動,這種運動其實是壹種規律、規則或是教條,天體之間並沒有內在的聯系。
也就是說,牛頓這壹想法的閃光點是將我們非常熟悉的重力與“高冷”的天體運行規律相統壹起來,將“神造之物”拖下了凡間。
第壹個想到的人什麽也不是
那麽問題來了:
1、是不是除了牛頓之外,都沒有人想到過這個問題呢?
2、這個理論有沒有可能被壹名農民斬獲呢?
先回答第壹個問題:當然……不是!當時還有壹個人也在研究天體的運行規律,他就是後來的第二任英國皇家科學院院長——胡克。
早在1662年,他和另壹位皇家學會的創始人之壹萊恩討論了行星如何在軌道上運動,他猜想太陽和行星之間有相互吸引的力,這種力可能隨著距離而減少。他還設計了壹個簡單的實驗檢驗重力是否隨高度而發生變化,但是受到當時儀器的精度限制,沒有得出結果。
在1674年胡克出版了著作《證明地球運動的嘗試》(An Attempt to Prove the Motion of the Earth from Observations),他在書中明確指出所有的天體都有壹種指向其中心的重力,不僅吸引自己的各個部分使其不至飛散,且可以吸引位於其作用區域內的其它天體,而牛頓在1686年發表的《自然哲學的數學原理》第壹卷中才正式提出萬有引力。
也就是說,從提出萬有引力的概念上來說,胡克比牛頓要早。
公式!公式!公式!重要的事情要說三遍
那為什麽這壹榮譽最終還是歸於牛頓了呢?因為胡克沒有給出天體受引力的公式,不能通過計算還原天體的運動軌道。
之前我說過,受限於儀器精度,當時的地球上無法測出不同高度間的重力差。所以胡克並不知道引力到底是以什麽樣的規律減少的。
而牛頓先行壹步的,正是領悟到了“引力大小與距離的平方成反比”。並給出了計算公式,用這個公式可以精確地計算出天體的軌道,正是橢圓形!與觀測高度吻合。
第壹個符合計算結果的當然就是月球的軌道,那計算月球的軌道需要些什麽數據呢?需要知道月球到地心的距離,還需要知道地球的重力加速度。
這些數據從哪裏來?地月距離由公元前190年出生的古希臘天文學家喜帕恰斯測出,為60.5個地球半徑,而地球半徑由公元前275年出生的古希臘天文學家埃拉托色尼測出;地球重力加速度由伽利略用單擺測出。
這樣,萬有引力說就算是正式落地了,它提供的公式可以完美地計算五大行星與月亮的軌道,真正實現了“天上地下,合而為壹”的偉大創舉。
靈感支持不起科學探索
現在,請讀者妳來回答第二個問題,妳認為壹個農民有可能在不接受系統教育的前提下,發表萬有引力的所有原理與公式以及證明過程嗎?
如果這個農民只是說出了“月亮與地球之間存在吸引”,那根本毫無價值,因為古往今來有過這種“靈光”的人不要太多,第壹個想出來並不算什麽成就,否則現在教科書裏的萬有引力發現人就是胡克了。
好的,現在我們知道了,就連數百年前發現的萬有引力尚且有這樣的難度,請問如果真的存在反重力的原理,要如何被壹名農民斬獲呢?
不見滄海,不知其闊。對科學沒有概念性的認識,才會幻想壹個靈光就可以參悟出宇宙真理,以為壹個蘋果就可以讓牛某人名垂千古。科學不存在什麽捷徑,靈光壹閃確實有點用,但是至少這個人得已經站在真理的大門前。
我是酋知魚,壹個有點東西的科學創作者,歡迎關註!