
前因:开普勒提出开普勒定律;后果:海王星发现。
作者:张绘宇 / 编辑:陆伯让
前因:开普勒提出开普勒定律
1609-1619年,开普勒陆续提出关于行星运动的三大定律,对牛顿万有引力定律对发现产生巨大影响。
1687年,牛顿的《自然哲学的数学原理》出版引起轰动,标志着经典力学体系的建成,而其背后是一段天时地利人和造就的传奇故事。
随着斯图亚特王朝复辟,十七世纪六十年代的英国结束了长期的战乱,迎来了和平。科学技术得到机会发展,成立皇家学会、发现植物细胞、建立格林尼治天文台。
英国科学界群星璀璨,其中一颗新星冉冉升起,这就是牛顿。

牛顿从小对物理、数学兴趣浓厚,时不时发明些小物件。进入剑桥之后,他很快在学术界小有名气。他不仅在光学、力学等领域写出了多本著作,还发明了微积分。
剑桥教授、皇家学会成员的双重身份也足够令人仰望,但距离他写出一生中最重要的著作《自然哲学的数学原理》,还差一把激发灵感的钥匙。
故事开始于天文学家哈雷的一个问题。
1684年1月的一天,哈雷与胡克约在一家咖啡馆见面,胡克是皇家学会的著名科学家。
哈雷向胡克请教一个难题:行星绕太阳转的作用力,和它与太阳距离的平方是否成反比呢?自信如胡克,答应两个月解答。可哈雷最终等来的只有空气。
哈雷决定直接去剑桥,拜访同样研究重力的牛顿,牛顿直接给出答案。哈雷又惊又喜,想要看看演算过程。
只可惜牛顿翻遍了纸堆,也没有找到记录过程的稿纸,只好答应重新计算一遍,将过程寄给他。

三个月后,牛顿就将一篇名为《绕转物体的研究》的小论文寄到伦敦。
在得到允许后,牛顿将这篇论文里的新发现报告给皇家学会。皇家学会认识到了这篇文章的价值,答应牛顿,一旦成稿,立刻给他出版。
这就是牛顿著作《自然哲学的数学原理》雏形,但还有许多细节需要完善。
于是在1685年,牛顿全身心投入到创作中。其实早在20年前,牛顿就已经对天体运动问题感兴趣,哈雷的问题为他提供了一个切入点,他决定在此基础上写一篇长论文。
但此时,摆在他面前的还有一个难题:如何把复杂的自然现象转化为简单化的物理模型。
对这个问题,前辈们多采用实验证明的方式,但事实证明行不通。这时候牛顿之前发明的微积分就派上了用场,这个问题迎刃而解。
1686年春,书稿基本成型,只差最后一部分便可截稿。
牛顿那边冲刺最后一部分,哈雷开始帮他联系出版,但却困难重重。
此时新国王詹姆斯二世上任不久,因为倾向天主教,导致国内反对。他也不像哥哥查理二世那样推崇科学,指使学会工作,并减少经费。于是学会答应好的出版工作拖延了下来

不仅如此,之前提到的胡克,没有回应哈雷的疑问,让牛顿做出了成果。此时,他突然指出牛顿论文中的一个概念,是他先提出的,要求牛顿在作品中提到自己对牛顿的启发。
牛顿坚决不同意。
胡克与牛顿其实早已交恶。
在科学界,胡克是牛顿的前辈,在牛顿还是个无名小卒之时,就已经当上皇家学院的实验室主任,被称为“英国达芬奇”。
当年牛顿发明出望远镜拿到皇家学会时,胡克就表示这是自己七年前玩剩下的。
从此之后,牛顿与胡克一直关系不好。之后,牛顿和他争论光的性质,两人关系降至冰点。
这下,牛顿越想越气,本来出版受阻就心情不佳,干脆停止了工作。于是只有哈雷一边奔走于学会,一边安抚牛顿的情绪,让牛顿继续之前的工作。
但是为了报复之前胡克的质疑,牛顿一气之下几乎将新作中提到胡克的地方完全删除。
1687年4月初,牛顿最终顺利完成《自然哲学的数学原理》全部内容,7月这本书出版,让牛顿的名声攀升到前所未有的地步,因为这是人类第一个完整的科学理论体系。
有画家把牛顿画成了勾勒世界的神祇,可见他当时的形象有多么高大。

后果:海王星发现
勒维耶根据万有引力定律推算出海王星运动轨迹。1846年9月23日,海王星被发现。
结论:《自然哲学的数学原理》的出版标志着经典力学体系的建立和天体物理学诞生,影响了几乎所有经典自然科学的领域。