牛頓世界觀

艾薩克·牛頓出生于1642年，即伽利略去世的那一年。隨著實驗方法被廣泛接受，科學取得了明顯進步，盡管亞里士多德的錯誤物理學還經常被教導。位于倫敦的英國皇家學會，今天主要的科學組織，成立于1660年。它的座右銘——Nullis in verba——翻譯過來大致是“任何人的話都別當真”。伽利略聽到會很高興。

牛頓是一位很利索的人，據說他接管了家里的農場。但他對讀書比對犁耙更感興趣，他設法去了劍橋大學，通過做點零活兒來支付學費。作為一名學生，他不是十分出色，但科學——那時叫“自然哲學”——令他著迷。大瘟疫來臨，大學被迫關閉，牛頓回到農場待了一年半。

年輕的牛頓了解到伽利略的教誨：在完全光滑的水平面上，滑塊一旦滑動移動，就將永遠滑下去，需要克服的只有摩擦力。如果有更大的力作用，滑塊的運動將加快，它將做加速運動。

圖3.2　艾薩克·牛頓（1642—1727）肖像（1702年）。Godfrey Kneller爵士攝制，承蒙Getty圖片社提供

然而，伽利略接受了亞里士多德的物體降落是“自然的”，無須任何力的作用的觀念。他還認為行星可以“自然地”、在沒有外力的作用下做著圓周運動。伽利略恰恰忽略了他的同時代人開普勒發現的橢圓軌道。由于牛頓提出了普適的運動定律和重力，因此他必然超越伽利略所接受的亞里士多德的“自然性”的思想而走得更遠。

牛頓說，他的靈感來自于他看到的蘋果落地。他可能會問自己：既然水平加速度需要力，那么為什么垂直加速度就不需要力了呢？如果有一個向下的力作用在蘋果上，為什么就不能作用在月球上呢？如果答案是肯定的，那為什么月球不會像蘋果那樣掉到地球上來呢？

圖3.3　牛頓畫的山上的大炮圖

月亮之所以不會撞向地球只是因為它有垂直于地球半徑方向的速度，就像打出去的快速炮彈。牛頓意識到了前人所不曾注意到的問題：月亮在降落。