第89章 牛顿《自然哲学的数学原理》出版

伊萨克·牛顿（1642—1627）巨著《自然哲学的数学原理》1687年以拉丁文出版。它集牛顿在自然科学领域中近30年的研究成果于一体，可谓是17世纪数学、物理学百科全书。全书共三篇。第一篇讨论在各种力作用下的质点和物体的无阻力运动。牛顿定义了质量、动量、力等基本概念，阐述了牛顿运动三定律，万有引力定律，力的迭加原理，动量守恒定律，推导出了伽利略相对性原理，证明了开普勒的行星运动三定律，并为光的折射的衍射现象提供了理论解释。在数学方面他引入了他自己创立的微积分学的基本要点，讨论了无穷小量运算。第二篇讨论了在介质阻力下物体的运动，阐述了不可压缩的和气态流体的性质，对流体动力学中比较广泛的内容进行了探讨，最后还讨论了粘滞性问题。第三篇重点论述了力学基本定律在天文学中的应用。牛顿认为，位于太阳系中的天体在引力的作用下在各自的轨道上以满足开普勒三定律的形式运动，太阳系的中心不是太阳本身，而是太阳系的重心。慧星的运动亦服从万有引力定律。牛顿试图通过计算来说明地球是一个椭圆体，且自转在空间描绘出的是一个锥形轨迹。牛顿还试图通过对潮汐现象的研究，来比较月球相对于太阳，以及月球相对于地球的质量。《原理》是一部伟大的杰作，它是在英国皇家学会和哈雷的大力协助下出版的。1675年以后，牛顿曾在学术上沉默了几年，后来在胡克的启发下重新考虑行星轨道的动力学问题。1684年应哈雷的请求，完成了包括运动第一、第二定律在内的《论运动》一文。这篇论文的扩充就是近代科学巨著《原理》。皇家学会最初决定将牛顿这一成果发表在《哲学学报》上，后来决定付印成书，但又没有资金。哈雷慷慨解囊，自费资助牛顿出版这本巨著。1713年和1726年《原理》两度再版。再版时牛顿讨论了重力的本质，并利用重力对太阳系的有关现象给予了成功的解释。《原理》一书以其严谨的结构和与天文学的紧密结合征服了与它同时代的科学工作者，是经典力学的纲领性著作。