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《自然哲学的数学原理》

《自然哲学的数学原理》

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由阿洛创建

日期：2023-11-25

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简介：书名：自然哲学的数学原理作者：【英】艾萨克·牛顿译者：任海洋

01.
我不知道我可以向世界呈现什么，但是对于我自己来说，我似乎是一个在海边玩耍的孩子，不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜，至于展现在我面前的浩瀚的真理海洋，却全然没有发现。

—— 牛顿
02.
上帝是一个代名词，与他的仆人有关一个人要证明有关……一个完美的神，却未同时证明他就是造物主或万物的创造者，也就尚未证明上帝的存在。一个永恒的、无限的、全智的和最完美的却无支配权的神，不是上帝，而是自然上帝的神性，最好不由抽象的概念，而由现象，由它们的最终原因来证明。

—— 牛顿
03.
爱因斯坦在谈到牛顿和他的《自然哲学的数学原理》时说：“自然在他面前好像是一本内容浩瀚的书，他毫不费力地遨游其中……其伟大之处在于，他集艺术家、实验者、机械师和理论家于一身。”
04.
当有人批评说，在他的书里，宇宙被说成是一个“没有计划、没有智慧、没有生气的世界”时，牛顿明确回答：“宇宙的设计如此美丽，设计所依据的法则如此和谐……这个事实本身就必须以神圣、智慧——造物者之手——的存在为先决条件。”
05.
万有引力定律：宇宙间任意两个物体都是相互吸引的，引力的大小与两物体的质量乘积成正比，并且与它们距离的平方成反比。
06.
世俗的冠冕啊，我鄙视它如同脚下的尘土，它是沉重的，而最佳也只是一场空虚。可是现在我愉快地欢迎一顶荆棘之冕，尽管刺得人痛，但味道却是甜。我看见光荣之冕在我的面前呈现，它充满幸福，永恒无边。

—— 牛顿《三顶冠冕》
07.
《自然哲学的数学原理》一书的宗旨是：通过对各种运动现象的研究来探索自然力，并用这些自然力来解释各种自然现象。因此，该书所有命题都来自现实世界；它们或是数学的，或是天文学的，或是物理学的。在结构上，《自然哲学的数学原理》是一种标准的公理化体系
08.
真理从来就隐匿在黑暗之中，人类好奇的眼眸从来没有停止过对它的探索。从亚里士多德、托勒密，到哥白尼、伽利略、笛卡尔，每一个探索自然真理的脚印，都只是一个对自然哲学从朦胧到初开的接近过程。直到牛顿出现，那个有史以来最宏伟的最普世的真理体系，才开始在世人面前豁然开朗。
09.
从科学研究内部来看，《自然哲学的数学原理》示范了一种现代科学理论体系的样板，包括理论体系的结构、研究方法和研究态度以及如何处理人与自然的关系等多方面内容。
10.
对于牛顿取得的辉煌成就，恩格斯在《英国状况十八世纪》中完整概括为：“牛顿由于发现了万有引力定律而创立了科学的天文学。” 事实上，牛顿的科学研究对现代世界产生了更为深远的影响，包括爱因斯坦在内，许多科学家都认为，牛顿对于现代科学的贡献超过了历史上任何一个人。
11.
牛顿在数学方面的成就: ㈠发现二项式定理㈡超越前人，用代数取代了卡瓦列里、格雷哥里、惠更斯和巴罗的几何方法，创建了微积分㈢引进极坐标，发展三次曲线理论，且以极坐标的创始人第一个对高次平面曲线进行了广泛研究㈣推进方程论，开拓变分法
12.
在科学史上，《自然哲学的数学原理》是经典力学的第一部经典著作，也是人类掌握的第一个完整的宇宙论和科学理论体系，它对经典自然科学的所有领域都有着巨大影响。牛顿在书中所建立的力学体系具有重大意义，它标志着从哥白尼开始的对亚里士多德的世界图像所作转变的最后阶段。是近代科学开始形成的标志
13.
牛顿80岁后，健康状况每况愈下。起初是患了老年性痴呆，每天起床后，他会坐在床边发呆好一阵，时常忘记穿衣服。接着，膀胱结石、肺炎、脚部风湿令他的晚年开始变得痛苦。此时，他已经极少外出，除了一些熟识的朋友之外也不大接待外人。出于对健康的考虑，牛顿听从医生建议，搬到伦敦郊区的肯辛顿居住
14.
经统计，牛顿一生中写专著12本，其中科学著作6本，宗教和年代学6本。从文字数量看，剑桥大学图书馆现存的手稿约360万字，其中科学方面的100万字，宗教和年代学方面的140万字，炼金术约55万字，钱币以及难以分类的约65万字。
15.
牛顿晚年生活富裕，他的高额薪金足以支付他的所有开销，这使他比以往更加乐善好施。他慷慨资助那些需要帮助的人，对具有科学才华的青年人更是尽心培养。其中一位叫亨利·彭伯顿的人，后来成为英国著名的数学家兼医学家。
16.
1704年，牛顿把自己研究了30多年的光学成果写成了光学巨著《光学或光的反射、折射、弯曲与颜色的论述》在书中，牛顿不仅总结了自己的研究成果，还讨论到偏振光、电现象等远远超前于他所处时代的科学现象。他已经预见到了未来的科学家们以电来解释原子相互作用的正确途径。远见卓识令人望尘莫及
17.
1696年，牛顿赴伦敦就职。牛顿在任职期间，一改造币厂营私舞弊的恶习，在处理各种行政事务的同时，还运用自己的科学知识，对于机器运转、熔铸速度、金银纯度等技术一再加以改进。造币厂的造币量也由每星期15000磅增加到120000磅。仅用两年时间，英国就完成了铸币改革的工程。
18.
牛顿的化学实验也就是世俗所说的17世纪流行于欧洲的炼金术，但他并不是为了炼黄金，而是为了获取各种金属的转变规律。牛顿的炼金研究秘密地保守了一生。按照英国当时的法案规定，私自炼制金银是重罪。因此，他的许多炼金心得手稿都是后来才被发现。其著名的化学论文《论酸的性质》就诞生于这一时期。
19.
牛顿一生都笃信神学，沉湎于神学的考证与炼金术的研究，他利用自己无比强大的计算能力，计算出罗马教廷会在什么时候成为先知丹尼尔眼中的第四只野兽的第十一只角。此外，他写的有关基督教《圣经》研究的著作，手稿达150万字之多。
20.
《自然哲学的数学原理》出版时，牛顿刚好45岁，正是他处于科学研究的顶峰期。然而这给他带来巨大声誉的同时，也给他带来了许多困惑。他无法从方法上说服那些理解力平庸的数学家，并开始对出版、讨论、争论感到厌恶。
21.
在牛顿之前，科学家们都认为这种拖着长尾巴、不时出现的神秘宇宙来客是无法解释的。但牛顿认为：彗星也同样要遵从万有引力定律，它们也是在太阳引力下运动着的物体，只不过它们的运动轨道是很扁的椭圆形。
22.
现在我们知道，牛顿为什么称它为万有引力定律，他强调的就是“万有”这两个字。因为这一吸引力适用于任何地方的任何物体。它不仅适用于天体，并且也能说明为何水是从高处流向低处，为何篮球入筐后会重新落到地面上，为何长时间没人进入的房间会落满灰尘。
23.
牛顿进一步阐明，由于在宇宙空间运行的行星没有遇到什么阻力，所以它的运动将永远保持下去。而且每颗行星都是以太阳为焦点在椭圆形的轨道上围绕太阳运转。他进而总结道：一切天体必遵循万有引力定律，因此两个互相吸引的天体，应在相似的运行轨道上围绕公共重心互相绕行。
24.
牛顿打破了地球与天体运动无关，太阳是宇宙永恒的中心的传统看法。他论证了地球密度是水的5~6倍（现在的科学家使用的比例为5.5倍）。他提出地球是椭圆形的，两极的引力比赤道处要小，还证明了潮水的规律是月亮涨潮。
25.
牛顿还进一步认识到引力理论的基础是建立在这样一个事实上的：宇宙间物质的每一个质点都施加引力于其他物质的第一质点之上。通过这个原理，牛顿分析了海洋的潮汐现象。他认为，太阳与月球的引力共同促成地球上的海洋发生定时涨落。事实正是如此，又是牛顿奠定了潮汐理论的基础。
26.
牛顿在晚年回顾自己的科学生涯时写道：“这一切都是在鼠疫流行的两年（1665—1666年）中发生的，那是我一生中最旺盛的发明阶段，也是我一生中最专心于数学与科学的时期。”
27.
当科学真理与宗教信仰同时摆放在人们面前时，毫无疑问，17世纪的人们绝大多数会选择宗教。牛顿的母亲哈丽特就是一位虔诚的清教徒。她那种清教徒特有的对信仰的坚贞、对己欲的克制以及执着的精神与谦逊的态度深刻影响了牛顿。这一点，从他的生平便可清晰看出。
28.
牛顿出生于一个巫术与炼金术并行的时代。同时，新兴科学也在躁动着。从16世纪的哥白尼、布鲁诺、伽利略，到17世纪初的开普勒、培根、笛卡尔等，在新兴资本主义萌芽的时代潮流下，一面又一面反封建、反宗教、追求科学真理的大旗被高高举起。
29.
牛顿是17世纪自然科学的集大成者。他在书中提出的力学三定律和万有引力定律，是在总结开普勒、伽利略、惠更斯、胡克、哈雷等科学巨匠的研究成果的基础上形成的。对此，牛顿谦虚地说：“如果说我比别人看得更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。”
30.
在科学史上，《自然哲学的数学原理》是经典力学的第一部经典著作。在该书中，牛顿全面总结了近代天体力学和地面力学的成就，并在此基础上提出了力学的三大定律和万有引力定律，从而使经典力学成为一个完整的理论体系。

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