牛顿揭开了阳光之谜(牛顿揭开了阳光的秘密)
,实验室中所发生的一次火灾的起因却几乎难倒了这位伟大的科学家,他整整花了几年的时间才解开这其中的谜团。事情是这样的一天上午,牛顿正在洗脸,突然想到了一个学术观点,于是他顾不得擦脸,便走到自己的论文旁边拿起笔在论文上做了一点修改。其间他脸上的水珠滴在了稿纸上,他也没有顾得上擦去。
写完之后,牛顿才用毛巾擦了把脸,然后换上衣服到外面办事去了。,牛顿办完事回家之后,发现仆人正在自己的实验室里救火。所幸火势不大,仆人很快将火扑灭了,没有酿成大祸。不过,牛顿许多宝贵的论文都被烧成了灰烬。这使牛顿比遭受了物质上的损失更令他难受。
“到底是怎么回事,无缘无故怎么会起火?”牛顿焦急地问仆人。
“不知道啊,先生,是不是您忘了灭掉蜡烛了?”仆人推测道。
“不可能,我明明记得蜡烛是吹灭了的,你知道的,我出去时已经是上午了。”牛顿肯定地说道。
“那么,先生,会不会是您实验室里有镜片之类的,受到阳光的照射,形成焦点,投射在了您的稿纸上,引起了火灾?”跟随牛顿时间长了,仆人谈起科学来也是一套一套的。
仆人这么一提醒,也赶紧去检查了一下起火的桌面。,他在上面并没有发现凸透镜或者是凹面镜之类的能够聚焦阳光的东西,而只是看到了一块用来压稿纸的平面玻璃,与烧焦的稿子和书混在一起。
“瞧,先生,这儿还真有块玻璃板!”仆人提醒牛顿道。
“不不,这只是块平面玻璃,不可能引起火灾!”牛顿肯定地说,他想了一下后问道,“是不是有人溜进来放的火?”“不可能,先生,我一直在院子里除草,如果有人进来,我不可能看不到!”仆人十分肯定地说。
于是,这次火灾原因牛顿便没有找出来,在接下来的几年里,他也因为这次火灾所损失的研究成果而一直感到闷闷不乐。
直到几年后的一天,牛顿又要出门去办事,他在洗脸的时候,突然想起了几年前发生火灾的那天早上他洗脸的情景。突然,他想到了火灾发生的原因,“原来正是那块玻璃的缘故啊!”牛顿忍不住说了出来。
你能推测出火灾发生的原因吗?
火灾的原因是当时牛顿没有擦脸便去改稿子,水珠掉在了稿子上的,也落在了那块用来压稿子的玻璃板上。由于表面张力的缘故,水在玻璃上成了半圆形,这便形成了一个简易凸透镜,阳光透过水滴形成焦点,使稿纸着了火。
一、引力有速度么,如果太阳突然消失,地球是一下飞出去还是等8分钟再飞出去?
优质答案1
引力在广义相对论中被认为是时空弯曲的几何效应,如果太阳突然消失,那么地球将会在8分20秒左右沿着切线方向飞出去(与此,地球上的人也会突然发现太阳消失了),太阳系的解体也是由内而外的进行。
如果用一个通俗的比喻来解释这个问题,我们姑且将时空比作一张蹦床,在没有东西放在上面时,蹦床是平直的,此时我们放入一颗重球,会发现重球将蹦床压出了一个凹陷,了,凹陷是由于地球引力所致,但我们不必深究这一点,因为这个例子本身就不太合理,只是可以比较直观表现几何效应。
之后我们将一颗轻球射入凹陷附近,只要方向恰当,我们会发现这颗轻球可以较长时间的环绕凹陷运动,如果我们将重球突然拿出,蹦床势必会恢复原先的平直状态,但这个过程不是瞬间完成的,可以想象这个过程最先开始的部位就是凹陷的中心处,以一定的速度向四周扩散,在一个有限的时间后轻球感知到了蹦床的变化。
而这样的过程就好比于地球太阳之间的关系,而相对论表明,引力传播的速度恰好等于光速,所以说当太阳消失后的8分20秒,地球除了会沿着切线方向飞出之外,地球上处于白天的人们会突然发现天空一下子暗淡了下来。
优质答案2
话说科学家一直都有一个伟大的梦想,这种梦想就好像是帝王想要统一领土一样,他们总想着实现“大一统”理论。牛顿追求过,失败了;爱因斯坦追求过,也失败了。他们的失败其实有时代的原因,也有可能是根本就不存在大一统理论。这些都是后话,如果我们放眼整个物理学的发展,你就发现在成就位列第一梯队的物理学家都实现了部分统一。
在牛顿之前,人们认为月上和月下是不同的,说白了,就是天上有一套规则,而地上有一套规则。而牛顿在哥白尼,伽利略,开普勒的成就之上,统一了“天上”和“地下”的物理学。也就是说,天上和地下用的物理学是一样的。
接下来实现统一的是麦克斯韦,麦克斯韦在法拉第等科学家的成就上,提出了麦克斯韦方程。
麦克斯韦方程统一“电”和“磁”。也就是说,电和磁其实是一回事。并且他还预言了电磁波的存在,光是一种电磁波。这后来也被赫兹所证明。
,牛顿理论和麦克斯韦理论,在“光速”上是有矛盾的。麦克斯韦方程告诉我们,光速在任何惯性参考系下都是不变的,牛顿理论,光速却没有得到特殊的对待。
那问题到底出在了哪里呢?如果要说谁会是物理学史上第一梯队的成员,那无疑就是牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦了。
所以,接下来出场的就是爱因斯坦,他统一了“时间”和“空间”,将它们并称为“时空”(,其实爱因斯坦不止统一了时空,他还统一了质量和能量,提出了质能方程)。爱因斯坦认为
光速是时空的特征属性,描述了任意两个事件之间的时空距离。
也就是说,光速是“时空”的一种几何性质,光速不变原理决定了
任意两个事件的时空距离都是不变量,不会随参考系的改变而改变。
后来,爱因斯坦的老师闵可夫斯基建立了光锥,有一句很有名的话是这么说的
光锥之内就是命运。
通过光锥,我们可以知道的是,过去决定现在,现在决定未来。举一个最常见的例子,如果你照镜子,你看到的其实不是现在的自己,而是过去的自己,而现在的自己,将会被未来的自己所看到,这就是因为光速是时空的特殊属性所造成的。
而地球只是沿着时空的测地线在运动。这里补充一句,测地线指的其实就是空间中两点之间的最短距离。就好比在二维平面上走直线是一个道理。
所以,如果太阳突然间消失了,太阳消失的这个事件会影响到未来,时空传递的速度就是光速,而地球和太阳之间的平均距离达到1.5亿公里,太阳消失的事件要影响到地球,要等到8分20秒之后才可以。
所以,如果太阳消失了,结果应该是这样的,距离太阳最近的水星会先从轨道上甩出去,紧接着是距离太阳第二近的金星,然后才是地球,火星,木星…………
一下,地球之所以绕着太阳转,是因为太阳压弯了周围的时空,地球沿着时空的测地线在运动。当太阳消失后,由于光速是时空的特殊属性,它描述了任意两个事件之间的时空距离,,地球要等到8分20秒之后,才会飞出轨道。
二、牛顿一生中有哪些重大的理论发现?其贡献有哪些?
优质答案1
牛顿一生对科学的贡献,主要有
创立了经典力学。牛顿不仅系统地归纳出并证明了经典力学的三个定律,并使经典力学定律与伽利略变换得到了兼容,使经典力学有了欧几里得空间的数学空间。这使牛顿力学在相对论出现之前,成为整个物理学的基础。
牛顿发现的万有引力定律,至今还是经典天体力学的基础。现代航天技术,人造卫星运动理论,很大程度上依然以经典天体力学为基础。
牛顿在光学方面也有贡献。不仅制造出了望远镜,还提出了光的微粒说。现代量子力学证明,光具有波粒二象性,所以牛顿所提出的光的微粒说,也是有一定价值的。
在数学方面,创立了牛顿二项式,并与莱布尼茨彼此独立地创立了微积分。
,牛顿对物理学、天文学、数学的贡献是非常巨大的。
优质答案2
牛顿经典力学定律(三大定律),代表作为《自然哲学的数学原理》;微积分方面的贡献,与莱布尼兹一起。晚年醉心于神学研究,在自然科学方面没有再做出伟大的贡献。
优质答案3
物理:万有引力定律。
数学:牛顿一一莱布尼兹定律。
用数学计算物理形态。
三、牛顿到底有多牛?
优质答案1
牛顿之牛,体现在三个方面。第一个,牛顿是现代经典力学的奠基人;第二个,牛顿是世界上第一个自然神论者;第三个,牛顿是第一个一不小心终结了神学的人。
艾萨克·牛顿,是英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,被称赞为是百科全书式的“全才”,是给黑暗世界带去光明的人。牛顿著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。牛顿还被评选为2000年来最伟大科学家排行榜的榜首,而爱因斯坦只能屈居于第二名。牛顿在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;牛顿为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了近代的科学革命。在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。在经济学上,牛顿提出金本位制度(牛顿还是皇家铸币厂厂长),具有经济学上的巨大贡献。牛顿经典力学的基本定律,是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理,它是20世纪以前的力学。牛顿经典力学认为质量和能量各自独立存在,且各自守恒,它适用于物体运动速度远小于光速的范围。牛顿力学较多采用直观的几何方法,在解决简单的力学问题时,比分析力学方便简单。牛顿还是世界上第一个自然神论者。所谓“自然神论”,是相信神创造这世界之后,就让自然规律去统治这个世界,自己再不插手,世界在自然规律的支配下运转。牛顿正是抱着这种宇宙观,所以牛顿对事情的解释是自然规律加概率,没祷告什么事。在他那部著名的著作里面,牛顿明确地说:他认为天体之所以会运动,是因为上帝创造了万物以后,也设定了各种自然规律,比如运动定律等等。上帝先把它们一推,然后天体就按“动者恒动”的定律一直运动下去,事物都就按照自然规律和概率顺其自然的发生。上帝不再作任何事情。牛顿这一思想,在当时宗教神学笼罩的欧洲,非常具有进步性。牛顿还不是三位一体的信奉者。三位一体是基督教信仰的核心,是不可动摇的基本信念。牛顿不信三位一体,说明牛顿非常具有怀疑精神。牛顿出生的年代相当于中国的明朝,在那个时代,世界上是没有真正的无神论者的,所以牛顿不是无神论者,这非常正常。如果说牛顿是无神论者,那反而就特别奇怪了。虽然牛顿不是无神论者,但牛顿不但的质疑三位一体,而且没有看重上帝的地位,只把上帝看成一个可有可无的无足轻重的角色,他甚至在文章里面调侃过上帝。牛顿的这种质疑精神,在现在看来,也是非常具有进步精神的。牛顿不是无神论者,但他创建的物理帝国,是现代科学的起点,从此科学在大道上一路狂飙,把宗教神学抛到后面,与上帝分道扬镳。牛顿就是这样一不小心的就终结了神学,与20世纪爱因斯坦一不小心终结了哲学一样,都是历史发展注定的事情。神学是必定被终结的,即使没有牛顿也是一样。终结神学的历史任务落在了牛顿肩上,牛顿由此永垂史册,与日月同辉。
优质答案2
“天不生牛顿,万古如长夜”,牛顿作为近代物理学的奠基人,凭借其万有引力定律和微积分让人类重新认识了这个世界,堪称是物理数学全才的牛顿直接推动了科学革命,让科学成为了人类社会的主流,没有牛顿的出现,人类文明还不知道要在黑暗中摸索多长时间。
牛顿等“牛”是360度无死角的牛,单单是力学三定律的归纳就让牛顿成为了当时的“神”,在当时的环境下,牛顿力学可以描述地球上和太阳系内一切物体的运动,用牛顿力学人们还预测了海王星的存在。
牛顿力学后来一步步为人类的第一次和第二次工业革命奠定了基础,我们日常生活中的所有东西,人类的所有科技成果,背后都有牛顿力学的影子,牛顿让人类第一次真正投入科学的怀抱,从此任何事件都能用科学进行解释以及合理预测,而不是用神学去“一劳永逸”
牛顿不仅在物理学上功勋卓著,而且在政治上也是顺风顺水,牛顿后来担任皇家造币厂厂长,提出的“金本位”制度直接就让英国做了金融霸主几百年。
牛顿虽然牛,人品却不怎么样,虽然说牛顿和莱布尼茨各自独立创建了微积分,牛顿却把莱布尼茨打压的十分厉害。
由此可见再牛的科学家也是个普通人而已,还是要感谢他们为人类文明进步做出的贡献。