欧洲的文艺复兴与万有引力定律

许荣

摘 要： 本文讲述了万有引力定律产生的背景，对比了中西方当时的文化，阐述了文艺复兴在欧洲兴起的原因，介绍了万有引力定律产生的过程。

关键词： 欧洲 文艺复兴 万有引力定律

一、欧洲的文艺复兴

必修二第六章是《万有引力与航天》，就我来说很喜欢这章内容，从小就看着神秘的天空，听着宇宙飞船航行的故事，现在居然可以对其进行初步的研究，说实话内心是很自豪的。而这章内容以前在讲授的时候往往注重理论及应用，对于期间蕴含的万有引力定律产生的过程及历史背景很多时候就忽略，可随着阅读研究的深入现在我认为不能忽略，而且值得一讲，为什么这些重要的理论在中国没有被发现？当时这些科学家又是怎样思考问题的？我想这些都值得今天的我们借鉴和研究。

所以这章的学习有两个重点：（1）万有引力定律产生的历史背景；（2）万有引力定律的产生过程及应用。

十四世纪中叶欧洲的文化科技各方面都很落后，教会严格地控制着人们的思想，奥斯曼土耳其帝国的入侵，致使东罗马帝国的人们不断地逃亡意大利，带去古希腊罗马的文明，人们的思想开始由对神的崇拜转向对人的关注，16世纪这场思想革命在欧洲盛行。而与此同时的中国正处在元末明初的动荡时期，但明朝建立后中国在当时世界来说是很强大的，当年郑和下西洋时带了两万多人的队伍杨帆远航，史无前例，据说上个世纪50年代在南京出土了一根长11米的木杆，这根木杆是船上的哪个部分呢？鉴定结果让人目瞪口呆，舵杆。也就是说光船的舵叶就有两层楼高，所以我一直在想，为什么那个年代中国没有这么一场深入的思想革命？当时的中国太强大了，太富足了。人民的日子过得还是蛮好的，比起元朝那不知道要好多少倍。而且盛行在中国的儒家文化使人们对科学这些所谓的旁门左道是不感兴趣的。朱棣时期的黑衣宰相姚广孝通儒、道、佛诸家之学，善诗文，精通阴阳术数，我想所谓的阴阳术数多指今天的天文学数学之类的，但那时的人们不感兴趣，因为皇帝不感兴趣，学了也不能做官，反而让人觉得神神秘秘，不入流了。所以中国错失了世界发展的关键时期，也是近现代中国落后的根源所在。这警示我们要跟上世界的步伐，暂时强大只能蒙蔽我们的双眼，今后一定要为此买单。

接下来看看以文艺复兴为背景的万有引力定律发展过程，1543年哥白尼临死之前发表《天体运行论》，提出日心说，而在此之前的1300年中人们都认为地球才是宇宙的中心，为什么地心说能统治人们的思想这么多年呢？

（1）星体绕着某一中心的匀角速运动，符合当时占主导思想的柏拉图的假设，也适合于亚里士多德的物理学，易于被人们接受。

（2）用几种圆周轨道不同的组合解释、预言了行星的运动位置，解释了行星的亮度变化，这与实际相差很小，相比以前的体系有所改进。

（3）地球不动的说法，对当时人们的生活是令人安慰的假设，也符合基督教信仰。

所以当哥白尼提出自己的学说时是很小心翼翼的，我想大家应该还记得小时候学过的一篇文章，讲述布鲁诺为了支持哥白尼的学说而被烧死的故事，由此可见当时的宗教势力；哥白尼去世三年后丹麦的天才观测家第谷出生了，第谷的一生充满传奇色彩。一生最大的成就之一，对星体出色而精确的观察，达到用肉眼所能达到的最佳观察效果，至今尚未有人在没有望远镜的条件下进行更精确的观察。托协密观察的准确度达到十弧分，而第谷观察的准确度达到二弧分，这大概是用肉眼观察在理论上所能达到的极限。他制作的第谷·布拉赫的第二天文台太阳运动阴比任何前人所作的都要精确得多，他断定一年的长度误差不到一秒钟。

二、发现开普勒

而丹麦国王腓特烈二世为其建立的天文台也只有第谷用过，此后再无人用过（因为伽利略的望远镜使这一切都显得过时了），但开普勒根据第谷的观测所提出的行星运行的三大定律，我想足以证明这座天文台存在的意义，第谷之后再无第谷。

开普勒，一个德国青年，既对天文很感兴趣在数学方面又很有造诣，我想这就是为什么第谷当年选择他的原因，要知道开普勒当时并不知名，和声名显赫的第谷相比简直可以忽略，用我们今天的话讲就是要钱没钱，要权没权，甚至没有什么家庭背景；但有时候看人真的很重要，如果不是开普勒16年的潜心钻研，对老师所给数据的研究、坚持和信任，我想第谷的观测最终会被历史尘封，而其间隐藏的天体运动的秘密又不知道要过多久才能被发现。而我一直很佩服的是开普勒居然可以从那么多杂乱无章毫无头绪的观测中用自己非凡的数学才能总结出那么精炼的行星运动三定律，其数学功底可见一斑，也难怪第谷死后开普勒继任为皇帝鲁道夫二世的御用数学家，只是给他的俸禄只有第谷的一半，且常常拖欠，看来皇帝也是看人下菜。所以有时候我们在讲历史时很轻易地一句话带过，实际上蕴含一些偶然和不确定性，以及当事人无比的智慧。

开普勒之后就是伟大的牛顿，开普勒不知道自己发现的三大定律蕴含了重要的“天机”，这个“天机”是什么呢？就是牛顿的万有引力定律，据说这个故事从一个苹果开始，苹果很巧合地掉在了牛顿头上（也有人说这是杜撰，谁知道呢），可是这个苹果怎么会落到头上呢？我觉得倒霉，可是牛顿不这么想，他在想这个苹果为什么落到了我的头上，是什么原因让苹果落了下来？于是一场人类历史上著名的思考与推论开始了（也有人说这是胡克先发现的，并且和牛顿进行过长时间的交流与讨论），牛顿认为地球拉住月亮的力与拉苹果的力是一样的，根据圆周运动的向心力公式、牛顿第三定律及开普勒第三定律，这种力和距离的平方成反比，和质量的乘积成正比，而且进行著名的月地检验，所以牛顿大胆地提出自己著名的万有引力定律：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量乘积成正比、与它们之间距离的二次方成反比。想一想对于当时人们来说简直太不可思议，作用于天体和作用于人间的力居然是一回事，那上帝到哪里去了？科学家就是科学家，想问题的方式和我们常人都不一样，这个牛顿提出的万有引力定律不客气地说就是牛顿根据现有的知识连猜带蒙的，也难怪马克？吐温曾满怀激情地说：“科学真是迷人。根据零星的事实，添加一点猜想，竟能赢得那么多收获。”而万有引力定律是100多年后也就是1797年（万有引力定律是1687年牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中提出的）由卡文迪许真正证明出来的，这个理论是对的。牛顿，天才。以至于阿波罗8号从月球返航的途中，当地面控制中心问及“是谁在驾驶”的时候，指令长这样回答：“我想现在是牛顿在驾驶。”这就是科学，也是为什么有那么多科学家为此前仆后继，满怀激情为此付诸一生的原因。

文艺复兴，一个伟大的时代，造就了一批伟大的人，直至今天我们还在享受那个时代带给我们的文明，我满怀敬意与钦佩。

参考文献：

[1]普通高中课程标准实验教科书必修2.第三版.人民教育出版社，2010.

[2]当年明月《明朝那些事儿》第一版.中国友谊出版公司，2009.