牛顿的《自然哲学的数学原理》有哪些影响?

2024-04-28 00:57

1. 牛顿的《自然哲学的数学原理》有哪些影响?

牛顿完成了《自然哲学的数学原理》一书。这本书是用当时学术界的国际语言——拉丁文写成的,全书共分成三大卷。书的内容包罗万象,其中以牛顿的三大运动定律最著名。《自然哲学的数学原理》终于在1687年6月正式出版。由于这是一本探讨力学最完整的论著,所以这本书的销路非常好,牛顿的声誉也跟着越来越高。

牛顿的《自然哲学的数学原理》有哪些影响?

2. 牛顿在自然哲学的数学原理一书中主张运用

牛顿在自然哲学的数学原理如下:
《自然哲学的数学原理》是英国物理学家艾萨克·牛顿创作的物理学哲学著作,1687年首次出版。《自然哲学的数学原理》是牛顿重要的物理学哲学著作。全书分为三卷,第一卷“论物体的运动”,表述了牛顿三定律;第二卷也是“论物体的运动”,论述了阻力下物体的运动。

为流体力学开先河;第三卷“论宇宙的系统”,讨论了宇宙系统。《自然哲学的数学原理》总结了近代天体力学和地面力学的成就,为经典力学规定了一套基本概念,提出了力学的三大定律和万有引力定律,从而使经典力学成为一个完整的理论体系。
该书意味着经典力学的成熟,其中所建立的经典力学的理论体系成为近代科学的标准尺度。《自然哲学的数学原理》的宗旨是从各种运动现象中探究自然力,再用这些力来解释自然现象。
贯穿全书始终的核心内容,是三大运动定律和万有引力定律。全书共分五部分,第一部分是写在正文前面的一个长长的“说明”,对书中用到的一些概念,诸如力、天体、力学、运动、物质的量等给出了定义和必要的说明。

3. 简述牛顿的著作《自然哲学的数学原理》的内容和影响

内容


《自然哲学的数学原理》提出了经典力学的三个基本定律和万有引力定律,这些定律都是建立在客观研究的基础上。牛顿十分重视科学研究的方法和态度,他指明了研究自然的四条基本规则,这四条规则的核心问题是强调研究的客观性,即坚持对自然研究的唯物主义的态度。他自身的研究就是建立在长期实际观察的基础上。
同时他通过定律对自然现象的解释,是以大量的数学分析为基础的,在本书的第一编第一章中,牛顿讲述了有关微积分及几何学方面的内容。这些内容实际上是全书的数学基础。牛顿本来是微积分的发明人之一,但为了便于读者接受,他在这本书中却尽量避免使用比较困难的微积分的方法。他用的数学工具严格地限于几何。
书的开头部分有很长的“说明”,对书中所运用的一些概念的基本定义,诸如力、天体、力学、运动等进行必要的解释说明。
在“说明”之后,牛顿认真详细地介绍了“运动之基本定理或定律”,即牛顿关于物体运动的三个定律。这就是我们现在所说的经典力学的三个基本定律。
第一定律:每个物体如果没有外界影响使其改变状态,那么该物  苹果的故事体仍保持其原来静止的或等速直线运动的状态。牛顿认为这是一个基本的普遍的自然界的事实,也是无可争辩的。由这条定律出发,外力是改变物体运动状态的原因,而不是维持原有状态的原因。例如炮弹会停止和下落,是因为空气的阻力和重力的影响,如果不存在这种外力,那么炮弹将保持它匀速运动的状态。
第二定律:运动的变化与所施加的力成正比,并沿力的作用方向发生。这其实就是今天我们所说的动量问题,动量等于物体的质量与速度的乘积,速度的变化就是加速度。对同一个物体而言,所施加的力与由此产生的加速度成正比。
第三定律:对于每一个作用力,总存在一个与之相等的反作用力和它对抗;或者说,两个物质彼此施加的相互作用力恒等,方向则恰恰相反。根据这个定律,牛顿指出,相互作用的两个物体不管表面上是否产生运动状态的变化,它们之间的作用力和反作用力都是成对出现或同时存在的。例如人用桨划船前进的运动中,船能前进,就在于人用桨划入水中时,对水有作用力,水产生了一个相等的反作用力,推动船的前进。第三定律同样也适用于圆周运动中的向心力和离心力。  《自然哲学的数学原理》
《原理》的主要内容是万有引力定律的确立及其应用。《原理》第一编第二章就是“论向心力之法”。从这章开始,牛顿通过对各种涉及到向心力的特殊运动形态的仔细认真地研究,逐步扩展到第三编论宇宙系统。他在第三编第一章论宇宙系统之原因的开头部分,用三个定理分别说明“使木星恒离开直线运动而留在其轨道内之力”,“使行星恒离开直线运动而留在其轨道内之力”,和“使月球不能离开其轨道的力”,都是一种向心力(其心分别为木星、太阳和地球),这些向心力均与其心的距离平方成反比。他在区别引力与磁力的不同之后,做出结论:一切物体均有重力(即引力),而且与其所含的物质之量(即质量)相比即成正比。牛顿提出了关于万有引力定律的比较完整的也是经典的叙述:
定理:两个球之物质相互间有重量,即相互间有吸引力,假如此物质在其距中心相等处为均匀的,则其一球对于其他球之重量即二者之间的吸引力,与二中心间距离之平方成反比。
在对万有引力定律进行了经典的表述之后,牛顿立即用它解释大量的实际问题,也就是从大量的自然事实来说明万有引力的存在。他所举的自然事实,包括月球运动的偏差、潮汐的大小变化、岁差的长短不一等等。


影响和评价


《自然哲学的数学原理》无论从科学史还是整个人类文明史来看,牛顿的《自然哲学的数学原理》都是一部划时代的巨著。在科学的历史上,《自然哲学的数学原理》是经典力学的第一部经典著作,也是人类掌握的第一个完整的科学的宇宙论和科学理论体系,其影响所及遍布经典自然科学的所有领域,在其后的300年时间里一再取得丰硕成果。从科学研究内部来看,《自然哲学的数学原理》示范了一种现代科学理论体系的样板,包括理论体系结构、研究方法和研究态度、如何处理人与自然的关系等多个方面的内容。此外,《自然哲学的数学原理》及其作者与同时代著名人物的互动关系也是科学史研究和其它学术史研究中经久不息的话题。

简述牛顿的著作《自然哲学的数学原理》的内容和影响

4. 牛顿为什么要写《自然哲学的数学原理?

牛顿写《自然哲学的数学原理》这本书是想让人们了解他的科学成果,从而依据科学解释宇宙天体的运动问题。在这本书中他提出了经典力学的三个基本定律和万有引力定律,通过定律对自然现象进行解释;他运用三个定理说明“使木星恒离开直线运动而留在其轨道三内”“使行星恒离开直线运动而留在其轨道之内”和“使月球不能离开其轨道力”都是一种向心力(其心分别是木星、太阳和地球)。牛顿用万有引力定律解释了大量的实际问题,也通过大量的自然事实来说明万有引力的存在,他所举的自然事实包括月球运动的偏差和潮汐的大小变化等。
这本著作无论是从科学史还是整个人类的文明史来看都是一部划时代的著作,是科学的历史上经典力学的第一部经典著作,也是人类掌握的第一个完整的科学的宇宙论和科学理论体系,在其后的三百年年时间里一再取得丰硕成果。从科学研究来看《自然哲学的数学原理》示范了一种现代科学理论体系的样板,包括理论体系结构、研究方法和态度,如何处理人与自然的关系等多方面内容。此外《自然哲学的数学原理》及其作者与同时代著名人物的互动关系也是科学史研究和其它学术史研究中经久不息的话题。
牛顿写《自然哲学的数学原理》这本书的目的是为了找寻到上帝是如何构建世界的真相,或者说上帝是基于哪几个法则来构建世界的。牛顿是个虔诚的新教徒,很多人被一些观点迷惑了,认为牛顿是晚年才相信上帝的,这是错的。牛顿是自幼就信封上帝。他在这本书里尽可能用古典几何学的办法来描述微积分,这就能看出牛顿是打算像古希腊数学家那样去用数学去探索世界,而牛顿则是用数学来探索上帝。
牛顿本义是用数学证明上帝的,但是结果却适得其反。由于受到启蒙运动的影响,欧洲大陆很多数学家、物理学家则是以牛顿的理论来反对上帝存在。拉普拉斯在《天体力学》一书里直接排除了上帝的存在。法国皇帝拿破仑问他:为什么书里没有提到上帝的存在?拉普拉斯直接说道:我的书里不需要上帝这个假设。
如果题主去翻看牛顿最初版的《自然哲学的数学原理》就会发现,牛顿不是用英语来书写的,而是用拉丁语。拉丁语在当时是神学专用语言。拉丁语从罗马帝国灭亡之后一直是全欧洲通用的学术语言(这里的"学术"指的是神学)。牛顿此举就是证明自己是在写神书,而非是科学著作。
至于牛顿写书和科学有无关系,这个问题要回到那个时代去看看。其实牛顿在写这本书以前的时代里,近代科学并没有诞生。注意这本书的名字——自然哲学,牛顿为什么不起名为"自然科学",因为近代意义的自然科学还在旧世界的胞胎里尚未成熟。牛顿的书从历史上看,是近代自然科学的开宗明义第一书。牛顿的《自然哲学的数学原理》一书是中世纪科学的最后一本书,是近代科学的第一本书。这一点和但丁类似——恩格斯说,但丁是中世纪的最后一位诗人,是近代的第一位诗人。
为什么这么评价牛顿。因为虽然牛顿是一个新教徒,但是牛顿发明了近代科学的最具标志的数学工具——微积分。他成功地应用微积分去解释天体力学,证明天体力学和地面的力学其实一回事。这件事情在牛顿看来没有多少意义,充其量是上帝的普适性。但是在启蒙运动家面前,那就是推倒教会的最好证据。不存在高高在上的神,所有人在科学面前都是平等的,启蒙运动由此发轫。法国启蒙运动家伏尔泰将牛顿置于了很高的地位,甚至将他放置在神的对立面。其实这是伏尔泰抬举了牛顿了。牛顿其实不过是上帝面前的仆人,到了伏尔泰那里上帝成了牛顿的阶下囚。后世的政治革命需要一个精神导师,牛顿就这样不对也对、不错也错地成为了上帝的否定者,成为了无神论第一人——而这恰恰歪曲了历史,歪曲了牛顿。
PS:未经同意不得转载(图片来源网络)

5. 牛顿发表了《自然哲学的数学原理》一书对他和科学发展史分别有什么影响?

1686年,牛顿总结了自己在力学上的研究成果写成了著名的《自然哲学的数学原理》一书,这在科学发展史上具有划时代意义。翌年这部著作出版以后,牛顿成了家喻户晓的科学巨星。

牛顿发表了《自然哲学的数学原理》一书对他和科学发展史分别有什么影响?

6. 《自然哲学的数学原理》为什么是牛顿最重要的科学著作?

《自然哲学的数学原理》是牛顿经过20年的思考、实验、大量的天文观测和无数次演算的结晶,它从最基本的定义和公理出发,是一种标准的公理化体系。在序言中,牛顿制定了一个用力学解释所有物理现象的纲领。

7. 《自然哲学的数学原理》发表之后给牛顿带来哪些声誉?

《自然哲学的数学原理》发表之后,牛顿声名大噪,尽管欧洲大陆还没有广泛接受他有关力的理论,但当时最重要的科学家很快就公认他是继伽利略、笛卡尔之后的最伟大的天才。

《自然哲学的数学原理》发表之后给牛顿带来哪些声誉?

8. 《自然哲学的数学原理》中,牛顿提出了什么思想实验?

设想有一个小星球很靠近地球,以至几乎触及到地球上最高的山顶,那么使它保持轨道运动的向心力当然就等于它在山顶处所受的重力。这时如果小星球突然失去了运动,它就如同山顶处的物体一样以相同的速度下落。如果它所受的向心力并不是重力,那么它就将在这两种力的作用下以更大的速度下落,这是同我们的经验不符合的。可见重物的重力和星球的向心力必然是出于同一个原因。
最新文章
热门文章
推荐阅读