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遇事不決,量子力學(三)

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遇事不決,量子力學(三)

雖然仙畫還沒有系統的提起數學,但是很多朝代都有先見之明的開設了算術課,而且增加了算科的考試,有的甚至都已經開始推廣阿拉伯數字。

無數學子們被算術課折磨得要死要活,此時更是眼含熱淚,狠狠的盯著天幕。

這什麽微積分,聽著就很難,千萬不要講!

他們不想再經受更多的折磨了啊啊啊!

唯有像是落下閎、祖沖之等真正的數學大家,眼睛裏的神采擋都擋不住:“微積分?聽上去似乎很有意思啊!”

......

仙畫。

年輕的牛頓躺在花園的一顆蘋果樹下面,正在看著書。

忽然,一只熟透了的蘋果掉了下來,砸在了他的頭上。

牛頓原本有些氣惱的掃了那只蘋果一眼,但很快,他就撿起了它,眼神中也閃過一絲疑惑。

然後,以這個姿勢在原地安靜的坐了半個小時。

他在想:“為什麽蘋果總是往下掉,而不是朝著反方向飄在空中呢?”

【不過,當時這個想法也就是一閃而過,還沒有輪到它正式出場。】

“他是不是個憨憨?”有人小聲的嘀咕道,“這蘋果當然是往下掉,怎麽可能飄上天?”

“傻啦吧唧的。”

他兒子聽不下去了:“人家就是想要知道,到底是為什麽往下掉!”

那人一臉理所當然的表情:“這天經地義的,難不成還有原因?”

他兒子默默的在心中翻個大的白眼,心累得不想再說話了。

算了。

總之,天幕下的百姓們甚至是學識相對更過人的士人和朝臣們,在此時都隱隱的分成了兩個陣營。

絕大多數是:“他有毛病嗎?蘋果當然是往地上掉。”

一小部分是:“啊,他的腦子到底是怎麽長的?居然掉一個蘋果就能想到這麽多,而且看樣子似乎還真想出點什麽來了。”

“到底是為什麽非要往下掉?”

懷著這樣覆雜的心情,大家好奇的看向天幕,眼睛都不眨一下。

【不過,我們先把蘋果放一放。】

【那年,倫敦開始流行起大瘟疫,劍橋的所有學院和實驗室都關閉了。牛頓也只能回到了自己的家裏。但那段時間他也沒閑著,開始研究了光學。】

【他對眼睛所接收到的光線感到很好奇。】

牛頓給朋友寫信道:“我想要知道,我們的眼睛所註視到的光,有哪些是理性存在的,有哪些只是經過處理之後的幻象?”

為此,他做了各種實驗。

他把自己關在黑暗的屋子裏,然後重覆從黑暗到光明那一刻,人的眼睛所接收到的光線印象。

瘋狂的時候,他甚至用一根鈍針擠壓自己的眼球。

後來,牛頓從村鎮的集市上買來了一個三棱鏡。

他把房間的窗簾拉上,營造出一個暗室的感覺,然後只留一束光射進來。他把三棱鏡放到那一束光裏,神奇的一幕出現了。

原本純凈的光在經過三棱鏡的折射後,再射出來的光竟然是七彩的!

“果真如此,”牛頓喃喃道,轉動著手上的三棱鏡,“太陽的光芒其實是由不同顏色的光芒混合在一起的。”

“紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫......”

他嘗試著又放了一個三棱鏡在更前方,讓這些五顏六色的光通過三棱鏡,結果在鏡子後,它們又混合成為了一道白光。

【這就是光的色散實驗。】

【後來,這種現象被科學家們稱為“光譜”。後來,化學家們發現和確定新元素就經常用到光譜分析法。現在更是被用於很多項技術中。】

【光學也成為了物理學的重要分支學科。】

【而在十七世紀,這絕對一個具有開創性的發現。】

在牛頓用鈍針按眼睛的時候,天幕下的人們忍不住倒吸了一口涼氣。

嘶聲四起。

“這人怎麽老喜歡想一些莫名其妙的問題?”

“就是,什麽叫真實存在,什麽叫幻象?”有人簡直是丈二和尚摸不著頭腦,“難道眼睛看到的不就是真實存在的嗎?”

“無聊之至。”

明朝。

王守仁看得津津有味。

他對妻子道:“看,格物致知,這位牛頓兄才是此中代表啊,我不如他!”

是他想茬了,格物不應該只是純看純想,還要用各種方法和各種手段甚至是各種想象去實現。

他陷入到了迷怔中:“真實存在的,和自我所制造出來的幻象......”

這好像和他心裏隱隱一直在想的一個問題有著某種程度上的類似。

只是這位牛頓兄所用的方式和他所想象的完全不同。

他的妻子忍不住道:“你該不會是也想要這樣吧?夫君,這可使不得!”

王守仁輕咳了一聲:“勿要擔心,我豈會如此莽撞?”

話雖如此,臉上的神情卻不那麽令人信服。

宋朝。

在一個年輕貴族男女們的聚會上,大家將場所搬到了花園裏。

有男有女——這幾年,一些心態比較開放的高門大戶對自家女孩兒的管束也稍微松了些,很多女子都開始走出家門去讀書。

像這樣數人一起的聚會場所,也逐漸多了女孩子們的身影。

有些老人雖然看不慣,但是也知道這是大勢所趨,如果不跟上那自家的兒孫輩可能就要被拋下,於是也只能在心裏默默的說一聲“世風日下”。

“太有意思了,太陽光居然是彩色的!”

“這是不是就類似於彩虹的出現?”

“可能是。”

一位性格活潑的郡主直接道:“我明天就要看到三棱鏡。”

“我也想要。這個實驗看上去很簡單。”

“不知道這東西好不好找?”

“無妨,我可以讓家中工匠燒了來。”家中開了玻璃作坊的公子一下子成為了焦點,“若是你們需要的話,我讓人送到各位府上。”

“這敢情好,先行謝過。”

有位出身顯貴的姑娘小聲的道:“這可比繡花什麽的,有意思多了。”

能參加這個聚會的,都是平日裏玩得好的,興趣什麽的都比較相近,聽得這話,圍坐在旁邊的女孩子都笑起來,都懂。

......

【當時,牛頓是英國皇家學會的普通成員。】

【對,這個學會大家應該很熟悉了。】

【它,一開始只是一群有著奇怪愛好,比如研究自然啦昆蟲啦什麽之類的貴族聚集在一起的組織,但後來卻成為了當時最頂尖也最牛逼的學術機構,網羅了一眾大神級科學家。】

【牛頓那會兒剛加入學會,得證明一下自己。他便把自己發現的光的秘密寫成了論文,給學會寄了過去。按照流程,必須要由學會中的其他成員對論文進行覆核才能通過。】

【負責審核的正是之前UP主曾提到過的羅伯特·胡克。就是和列文虎克傻傻分不清楚的那位。】

胡克眉頭緊鎖,看著牛頓的論文。

看完之後,他給牛頓寫信道:“光怎麽可能是微粒?光是以太的一種縱向波!牛頓先生,我不得不說您的這篇論文從頭到尾都是無稽之談,毫無價值可言!”

牛頓氣得要命。

他撤回了論文,並且氣惱的決定:“我發現對於我來說,發表論文沒有任何意義。我決定以後再也不關註這些事情!”

他甚至還想過退出英國皇家學會,好在被人勸阻了。

【就這樣,胡克和牛頓結下了梁子,並且一直延續到了最後。】

【大家都知道,天才的性格往往都是有些奇怪的,牛頓也不例外。他的個性按照現在來說就是有點神經質。被胡克這麽一說,牛頓覺得深受其辱,於是開始隱居不出十二年。】

【這十二年裏,他窩在家裏和實驗室裏研究起了煉金術。這段歷史咱們在講化學的時候提過,就不再贅述了,反正就蠻有意思的。】

【當然,除了煉金術之外,他還研究了點別的。比如,和那蘋果有關的。】

【一個契機,來自於哈雷的一個賭註。】

【對,就是發現哈雷彗星的那個天文學家哈雷。】

在倫敦街頭的酒館呢,哈雷和胡克還有另外一位科學家正在為天體的運行而爭論。

“它們為什麽會不停地轉動,從不停歇?”

“它們為什麽會一直在同一個軌道進行著運動?”

“不不不,笛卡爾的漩渦論存在著很大的問題,並不能完美的解釋這種情況。”

“我認為,還是以太。”

三個人爭著爭著,索性立下了一個賭註,誰能夠真正的闡述出天體運行的原理就能贏得一本書。

書並不貴重,但贏很重要。

可半年過去了,三個人都沒有什麽收獲。

這時候,哈雷想起了自己的好友牛頓:“他是一位頂尖的數學家和自然哲學家,我覺得他肯定會有辦法。”

胡克撇了撇嘴,但是沒有說話。

哈雷興沖沖的來拜訪牛頓,將他們之間的賭註與問題告訴牛頓:“或許,你能有什麽新的見解?”

牛頓慢條斯理的道:“當然,很多年前,當我在花園裏被一顆掉下來的蘋果砸到頭的時候,我就在思考這個問題。”

“我認為,這世間存在著一種引力,它作用於宇宙中的天體,而且也作用於我們本身,甚至是世界上存在的任何事物之上。”

哈雷聽得很認真。

牛頓繼續說:“甚至,這種引力和天體的運行軌道是可以計算出來的。”

不久後,他交給哈雷一疊手稿,上面有他的整個推算過程。

【牛頓所拿出來的,就是現在物理學界的基石,萬有引力!】

牛頓被蘋果砸到了頭,然後發現了萬有引力。

而觀看仙畫的所有人,現在感受到了蘋果的力量。只不過,有人若有所思,有人卻是腦袋一團漿糊。

“哪裏的引力?”

想了半天,覺得還不如牛頓和胡克吵架這件事來得有趣:“難怪姓牛,一副牛脾氣!”

“可不是,對著上官也敢甩臉色,這以後可不好出頭了。”他們顯然將胡克認為是牛頓的上官。

“人家有真本事!”有人不認同,“我倒是覺得這胡克以後有難了。三十年河東三十年河西,世事啊,難說得很。”

一群人直接將這幕場景演繹為了官場厚黑心術。

上位者們也有自己的看法。

“大才往往高傲,”求賢若渴的劉徹道,“有本事的人有點脾氣,倒也正常。”

如果他能尋得大才,必不會讓人受委屈!

仙畫這一段出現的,哈雷、胡克、牛頓,都是之前曾經提到過的科學家,如今居然湊一起了,他們是同時代的人。

劉徹不免有些眼熱。

他手下的人才當然多,東方朔、主父偃、桑弘羊、張騫、衛青、霍去病......哪一個不是驚才絕艷?

但是!在科學這方面,還真的少。

幾年過去了,除了原本就在的落下閎等人外,就再難找到合適的人。

這讓他醞釀中的大學,只能以最簡易的方法來分科,這讓劉徹略微有那麽一點點的不滿意。

東方朔在一旁,洞悉了自家君主的想法,拱手道:“陛下,急不得。難道西方在諸如牛頓等人沒出來之前,就沒有學校了嗎?”

事情是一步一步向前發展的嘛。

劉徹點頭:“朕當然知曉。”

只是,還是眼熱,還是羨慕,這屬於無法控制的心底的本能......

落下閎和一眾研究天文以及算術的星官們急得直跳腳:

“你倒是把他的手稿給放出來啊!”

他們想要看!

落下閎看著天幕之外的星鬥,想象著在這浩瀚宇宙裏有一種看不見但是切實存在的力,這力讓星辰們,甚至讓太陽都安穩的待在自己的軌道上。

而人居然可以通過計算得出其中的規律,這是何等的智慧!

他就覺得有些暈眩。

落下閎受到了來自於知識的沖擊,腦子宕機,出現了混亂,讓他只能坐下來,然後大口的喘著氣。

太刺激了!

宋朝。

在貴族少男少女們的聚會上,有人忽然提議:“不如,我們來組建一個學會。就像這英國皇家學會一樣。”

在座的人也都對這些還挺感興趣,當下紛紛讚同。

“這個好,就像是他們的詩社和各種文會一樣。”

“我對那些東西不感興趣,這個倒是挺有意思,我要加入。”

“我也要。說不定到時候咱們的學會也能和這什麽英國皇家學會一樣,流芳後世呢。”

大家開始認真的想學會的名字。

不單單是這裏,一時間,各朝代也湧現出了無數的以科學為名的學會。

......

【其實當時科學家們在研究天體的運轉時已經對引力有所察覺,他們認為那是一種介質,但是說不清楚也算不出來。而牛頓,卻破天荒的用自己開創的微積分證明了萬有引力的存在,而且還計算出來了。】

【他認為並不只是太陽才具有引力,而任何一個星體之間都存在引力。】

月球繞著地球在轉。

而地球、水星、木星等行星也都繞著太陽在轉。

還有無數的小行星。

甚至是無數的星系,它們之間也遵循著某種運動規律。

【它是自然界中普遍存在的一種力。任何兩個有質量的物體之間都存在著引力。它的大小與兩個物體質量的乘積成正比,而與兩個物體間距離的平方成反比。】

【重力也是萬有引力之中的一個分力。】

【正是因為有了重力,蘋果成熟了之後會掉在地上。】

【因為有了重力,即使地球是圓的,我們也能穩穩的站在地面。】

【掉在牛頓頭上的蘋果,也成為了科學史上的一個傳奇。】

【後來,哈雷讓牛頓把這些都寫成著作,因為英國皇家學會那時候資金緊張,哈雷還拿出了全部的積蓄來支持他,為此讓自己的家庭陷入到了拮據當中。】

【牛頓因此寫出了《自然哲學之數學原理》這一本巨著。】

【因為當時物理還被劃分在自然哲學裏嘛,所以起了這個名字。這本書的出現也標志著近代經典物理學的創立。】

【牛頓在其中詳細的敘述了萬有引力和他所發現的第一第二第三運動定律。】

路小柒在天幕上放出牛頓運動定律的主要文字內容。

還放出萬有引力和重力的兩個公式。

當然,全是英文,但她很貼心的用中文備註了一下。

【有了這兩個公式,我們可以計算出行星運動的周期,計算出彗星的回歸,計算出海洋潮汐的到來,計算出火箭飛出天外需要多大的推力才能擺脫地球引力。】

【等等等等。】

【我們甚至可以因此而推算出整個地球的質量,與整個地球的形狀。】

巴黎天文臺:“地球是一個紡錘形的球體,就像是直立起來的雞蛋。”

牛頓:“不不,根據我的萬有引力定律,可以推算出地球是一個兩極略為扁平,而赤道隆起的橢圓形球體。”

爭論的聲音傳到了伏爾泰的耳中。

伏爾泰笑道:“巴黎說像西瓜,倫敦說像橘子。那到底像什麽?”

為了搞清楚這個問題,法國國王路易十五派了兩個隊伍。一隊前往北極,一隊前往赤道,測量實際熟慮,看看到底是誰說得對。

結果,事實證明是牛頓算得更對。

伏爾泰又有話說了:“所以,你們經歷千難萬險,遠涉蠻荒為了發現牛頓在家裏就知道的情況!”

【就這樣,牛頓一手建立起了物理的力學帝國。】

【力學,後來為諸多的機械發明、工程技術提供理論基礎。】

汽車在路上行駛;

飛機在跑道上獲得加速度後騰空飛向天際;

水泵、水輪機等水力機械正在運轉......

【至此,牛頓一躍成為了科學界裏面如同神一般的存在。他被封為爵士、以科學家的身份成為國會議員、擔任了英國鑄幣廠的廠長,後來還擔任了英國皇家學會的會長。】

“我說呢!”民間有人恍然大悟,“為什麽地球是圓的,咱們還不會飄在空中,原來是因為重力啊!”

“難怪,難怪!這牛頓果然聰明。”

他的家人幽幽的問他:“那你明白重力是什麽了嗎?”

那人哽了一下,隨即理直氣壯的道:“我為什麽要看懂?只要知道那是重力不就行了!”

這麽難懂的事情,留給聰明人去想就好了嘛。

當那兩個公式和那幾個定律的內容出來後,所有的天文學家、數學家都在瘋狂的抄作業。

連英文字母都照著摹寫了下來。

祖沖之將公式裏的英文字母替換成備註的中文,然後就陷入到了沈思之中。

等到他搞清楚這兩個公式的真正含義時,擡起頭竟然臉上老淚縱橫。

祖暅慌忙上前:“父親?”

祖沖之哽咽的道:“這是數學啊!”

不單單是算術,而是一門學科,《自然哲學之數學原理》,竟然用數學的方式來表達世間萬物的運行規律。

這是何等宏偉又何等精妙的一件事!

這不就是他日常在心裏在腦海裏曾經想過的嗎?

祖暅一楞,忽然也熱淚盈眶。

對,這是物理,但這也是數學!

數學家們當然高興,但原本看得高高興興的學子們的臉頓時垮了下來。

“物理難道不單單只是做實驗嗎?”

看做實驗的時候他還挺高興的,但看到那些數字,他就覺得頭疼不已。

“這到底是物理還是數學?!”

感覺這是自己完全無法駕馭的東西。

倒是他的同窗非常感興趣:“但學會了這些,感覺很有意思啊,居然還可以算出天體的運行軌跡,可以算出地球的形狀。”

對他來說,這些數字十分的可愛。

兩人對視一眼,恍如學霸和學渣,互相確認了彼此之間的不合拍。

唐朝。

李世民對路易十五稱讚有加:“他倒是對科學很是重視,看來應該也是位有為之君。”

所謂上行下效,楚王好細腰,民間多餓死。上面的君主對科學感興趣,願意花大代價去驗證一個科學原理,那自然民間對於科學的認識和追捧也會逐漸起來。

也難怪那邊的學術氛圍如此熱烈。

李世民對這位路易十五留下了還不錯的印象。

不知如果他聽到路易十五那句“我死之後哪怕它洪水滔天”會作何感想?

宋朝。

沈括在不斷的重覆著牛頓定律裏的那些東西:“力能改變運動的速度......大小相等、方向相反的反作用力......”

雖然這些詞語都很好懂,聽上去似乎是非常的簡單。

但沈括越念越覺得裏面似乎包含了無窮的奧秘,就像這宇宙一樣,無邊無際。

【這裏還有個小插曲。】

【之前我們不是講他因為光學和胡克結了梁子嗎?但其實在研究力學的時候,兩人應該有過交集,並且一起研究過點東西,但後來可能各有各的看法,又分道揚鑣了。】

【在牛頓的著作出版後,胡克認為萬有引力的發現他做出了很大的貢獻,這個成就應該加上他的名字。牛頓對此,勃然大怒。】

牛頓和胡克在皇家學會的會議上大吵。

胡克:“我認為我才是構想並發現天體運動的原理的人!”

牛頓:“如果說我能看得更遠,那是因為我站在了巨人的肩膀上。”

胡克勃然大怒,揮袖而走。

【是的,我們認為的表示牛頓有著謙卑之心的這句話,其實很有可能是因為他在諷刺胡克,因為胡克是個小個子!】

【這次,兩人的梁子算是結得更深了。】

【在胡克死後,牛頓擔任了英國皇家學會的會長,他甚至命人全部銷毀了胡克的畫像,以至於現在咱們都不知道胡克長什麽樣。】

【據說他還打算燒毀胡克的手稿和文章,但被人阻止了,所以才作罷。】

【只能說,天才並不是完美的。甚至大概率,天才總是孤獨的、與眾不同的、還有著很明顯的性格缺點。】

【但不管如何,艾薩克·牛頓爵士都依然是近現代最偉大的科學家之一。】

路小柒念了一段恩格斯對於牛頓的評價。

“他發現了萬有定律而創立了科學的天文學。”

“他進行了光的分解而創立了科學的光學。”

“他創立了二項式定理和無限理論而創立了科學的數學。”

“他認識了力的本性而創立了科學的力學。”①

牛頓的畫像,他那雙理性甚至帶一點淡漠的眼睛正在默默的註視著下方。

【由他開始,人類開始由物理學的萌芽時期邁入到了經典物理學時期。】

【而物理學的興盛,也帶來了第一次工業革命。】

①引用自恩格斯的原文,不過我稍微改了一下。

牛頓的那個針壓眼睛,也有說是將針戳進了眼窩和骨縫中間,挺瘋狂的,不是很能想象,所以我用了按壓這個說法。

然後他和胡克之間的糾纏,也有說胡克的確是參與了很多,我采取了折中的說法。另外,之前講化學的時候,我寫牛頓晚年沈迷於煉金術,但這次認真查了資料發現不是晚年哈,後續我會把化學卷的改一下。牛頓晚年,成為了一個公務員,哈哈哈,而且權力還挺大。“金本位”就是他提出來的。

另外,他被蘋果砸的這個事,他自己晚年是說過好幾次的。

本章參考:

《艾薩克·牛頓:最後的魔術師》

《萬有引力那點事兒》

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