帅气，更牛气冲天
培根和笛卡尔在知识体系上建立了世界的宏图，但真正把人类从原始的中世纪推到新时代的大圣人是牛顿。
01 人物背景
牛顿的故居相当于明朝末期的一个建筑，在那里你可以发现墙壁上有很多画。那个时候还没有铅笔，人们喜欢拿石头在墙上作画，画了很多东西，是用来驱邪的。因为以前认为恶魔会躲在墙角里，所以人们建房子时都会画一些东西来驱邪，就像我们有些民居门口会挂八卦镜一样。牛顿自己也画了一幅一米多高的画，画的是一个大教堂，画得很精细。虽然工笔不是特别好，但是可以看出牛顿是一个非常认真的人。通过这个细节要告诉大家的是牛顿是在一个什么样的时代背景中成长出来的。他就像出淤泥而不染的莲花一样，在一个蒙昧落后的时代，在所有人都相信妖魔鬼怪存在于我们周围的这样的一个时代建立了科学的思维体系。这个就真的是非圣人而不能为之。那牛顿的发现是什么呢？
我们在中学都学过牛顿物理，但那些物理并没有告诉我们这个世界的本来面貌是什么，而是让我们去做题。这是19世纪德国人为了训练有数理化的个人而设立的，并不是让我们去了解这个世界。因此我们有必要去讲讲牛顿物理背后的逻辑。用一句话来概括就是打破我们这个世界不合理的常识。
02 牛顿的三大定律
打破常识并不是从牛顿开始的，是从哥白尼开始的。哥白尼发现了日心说，这本来就是不合常理的现象。因为如果地球正在绕着太阳飞速运转，那我们坐在一个每秒运行29.8公里的飞行器上，这么快的速度为什么我们没有感觉，这是一个非常诡异的事。再看看我们去游乐场玩的滚动轮盘，如果速度过快轮盘会把我们转吐。而地球的速度要比游乐场的器械快上几千倍，我们怎么可能觉得是静止的呢？这个问题直到哥白尼去世一百多年后才由伽利略、笛卡尔、牛顿这三位伟大的科学家共同解决出来。
1687年，牛顿在《自然哲学的数学原理》中系统阐述了这样一个思想，叫做牛顿第一定律：如果物体不受外力影响，则静止或者匀速直线运动。如果物体不受影响，会静止，这是一个常识，从亚里士多德时代所有人都知道。真正的发现不在于这里，而在于后半句，如果物体不受外力影响，会做匀速直线运动。物体不用力也可以运动，这是和常识相反的。你在地球上扔一个篮球，篮球自己不可能在地球上保持匀速运动，火车可以匀速运动是因为有火车头在拉。
实际上进入20世纪，人类进入太空，我们才真正通过实验确定这个定律是对的，速度可以免费。免费的基础是相对论，相对论可不一定是爱因斯坦的相对论。牛顿也有牛顿时代的相对论，这个相对论是速度的相对。我们都有这样的体验，即你坐着不动，但是一辆车以每小时50公里的速度离你远去，你也在以这个速度在离车远去，所以这个速度是相对的。这个相对是匀速运动之间的相对，我们没有资格说一个正在做匀速直线运动的人或者物体是运动的，因为相对他们而言，他们是静止的，我们是运动的。
有人说这个理论是伽利略和笛卡尔提出来的，这是没错的，但是牛顿把他推进了极大的一步。牛顿的一个能力是发现地上的逻辑和天上的逻辑是一样的。关于牛顿苹果树的故事是真的，因为那是牛顿自己说出来的，那棵树现在还在他家的庄园里。
牛顿当年看到苹果树上苹果掉下来，那他就想既然有一种力能够把树上的苹果拉下来，那这个树再高一点，苹果还会不会再掉下来，应该会，再高一点呢，应该也会。那高到哪里苹果不会掉下来呢，答案是高到哪里都会掉下来。所以这个力应该是无远弗届的，是宇宙中一个非常广泛的东西，牛顿的万有引力就是这么推论出来的。
古人认为天上和地下是不一样的，天上是神圣的，牛顿第一个打破这样一个迷思。自然界中的很多特性是宇宙一般特性，地上的也是天上的。所以牛顿三大定律和万有引力定律不光是地上的定律也是天上的定律，这是前人完全没有想到的。所以牛顿第一定律能够适应完整的宇宙，这和牛顿本人是分不开的。牛顿第一定律说明速度是免费的，那第二定律实际上就说明了不免费的速度能带来一个什么样的现象。不免费的速度就是加速度，加速度的效果来自力，因为F=m*a 。也就是物体的质量、加速度、力这三个东西是相关的。力可以改变物体的运动方向，或者说运动速度，改变的效果取决于这个物体的质量。换言之，这个质量和什么相关。要注意，质量并不是重量，在天空中，一头大象和一根羽毛在天平上都是一样重的。质量不是重量，根据前面的公式，质量是一种阻力。也就是说同样的力施加于物体之上，会有不同的变化。施加在羽毛上，羽毛会非常快，而在大象上，加速度会很小，因为质量大，所以阻力大。
在宇宙太空中称量一个人的体重用的是弹簧秤，因为看弹簧收缩的速率能够最精准地判断这个人的质量，因为天平无法作用。但是加速度和质量的关系，不关是在地球上适用，在宇宙都适用。这就是牛顿的逻辑，不仅仅在地球适用，在宇宙中完全一样。在以前的高中物理中为什么经常看到弹簧秤，就是因为弹簧秤不光在地球有用，在宇宙天空里也能用。这是人类第一次有了宇宙的伟大视角，通过这个视角我们可以发现质量原来是一种阻力，而且可以发现在宇宙中怎样移动呢，要往外喷出一些东西。所以宇宙中的很多飞行器的移动靠的是往外喷射，这是作用力与反作用力原理，是牛顿第三定律。所以他的逻辑不光在那个时代适用，在现在依然是研究这个宇宙的重要指针。并不是说完全准确，但是却非常重要。
03 牛顿不仅是科学家，还是哲学家
众所周知牛顿是一个科学家，但牛顿还是一个哲学家，他写的那本名著《自然哲学的数学原理》，所以在他自己的观点里他还是一个自然哲学家。其实早期的科学家都认为自己是自然哲学家。哲学，自古以来的范围就非常广，除了思想上的，还有外界的事物，还有其他各种各样的学科。其实“科学”一词是由日本人发明的，他们有一个观点说得很好，科学就是一科一科的学问。由于各科的学问成长过大，所以没有办法再出现一个包罗万象的哲学家，像亚里士多德、柏拉图那样的。很多学问从哲学里面剥离出去，自成一科，自成体系。这也是为什么我们今天的哲学系研究的东西都相对小众，相对狭隘。我们究竟是谁?这个世界究竟是怎样的，这些话题自古以来都是哲学的话题。虽然现在我们把研究这些课题的领域变成物理、化学、生物，但是从广义来看这些都是哲学最关注的事情，也可以说是哲学的核心部件。但是由于我们现在各科知识的高度深入，再也没有一个人能够统罗所有的知识。因此，哲学被拆分了，但是从一个基本的观点即哲学三大问题：我们是谁，我们从哪里来，我们到哪里去?凡是与此相关的都属于正统的哲学，所以牛顿是一个哲学家毫无问题。
坠落与平行
04 神奇的万有引力
牛顿的三大定律，其中第一定律速度是免费的。牛顿第二定律则告诉我们质量是阻碍物体加速的因素，在天空里质量大的东西更难被加速，质量小的东西更容易被加速，但是这又跟另外一个现象产生了矛盾。当年伽利略做过一个实验，一个大铁球和一个小铁球同时从高处往地下扔，你会发现二者是同时落地的。不同质量的东西在地球上同时往下掉，它们的加速度是一样的，这也是我们的秤能在地球上运行的根本原理。由于只有在地球上，不同重量的物体往下落加速度一样，所以秤才能运转。在天空里没有这个现象，秤就运转不了。在根据F =ma ，质量不一样，加速度完全一样。这说明不同的东西，面对相同的地球，受到了不同的引力。换言之，地球是看人下菜单的。给不同的东西不同的引力，所以引力的大小不关是地球决定的，而是地球和地球吸引的东西共同决定的。所以在牛顿的万有引力公式里面你会发现，两个物体的质量全部算进去才能算出引力，因为引力是双方共同决定的。并且这个引力无远弗届，能够无限延伸。因为引力没有斥力，只是离得越远，效果越弱。就像光线一样，离光越远，那么看到的光越弱，因为在同等面积上，达到的光子就越少。那接收的光子少，自然光越弱。引力和光线的效果一样，距离远一倍，引力就变成四分之一。但无论有多远，引力的效果都在，可以无限划分下去。
引力不仅在地球上，而且地球的引力直接伸到月亮上去。包括我们和月亮之间也有引力，只不过有些引力太小，我们感觉不到。但是月亮的引力很大，所以我们能感觉到。地球和月亮是一个双子星系统，那你会不会奇怪月亮既然受地球的引力但为什么掉不下来呢？好比说放开一个粉笔头，那么粉笔头掉下去的速度是固定的，掉下去需要一定时间。然而我们还知道地球的表面是圆的，也就是说把地球表面往足够长去看，地球表面也是在下降的。换言之这个粉笔头如果不是往地上扔，而是往前扔，只要速度够快，落地的速度和地面下降的速度达到一个平行，那这个粉笔头就永远掉不下来。那这个速度是多少呢，是每秒钟7.9公里。换言之，一个速度每秒7.9公里的飞行器想掉到地面上是掉不下来的，除非减速，月球就是这么一个情况。月球的速度很高，所以不断往下掉的同时，地面也在不断往下走，所以月球掉不下来。地球和月球的关系像奥运会上的大力士扔链球，万有引力就像二者之间的链子。什么时候万有引力没了，月球就飞出去了。这也是为什么宇航员在天空站里会失重，实际上他们没有失重，他们只是横向速度太快了。横向速度太快，所以他们掉不下来，掉不下来但又一直在坠落。人在不断向地球坠落的同时，往上会有一个虚拟力和万有引力抵消，所以他好像处在一个无重力的状态，但是还是有引力的。要是没有引力，宇航员就直接飞到天空里面去了。
牛顿是第一个发现万有引力的人，他也是第一个给引力定名的人。在以前，人们认为引力就是一个自然的属性，不认为是一种外力。牛顿发现这是一种外力，而且这个外力和我们日常接触的所有力都是不一样的，因为这个力不需要任何的接触。你推一个桌子，拿起手机，都是需要接触的。你在高处丢一个物体，物体没有和地面接触就往地面去了。这个引力可以跨越距离，跨越真空。两个东西毫无接触，但却能够互相吸引，实在神奇。而且引力是看人下菜单的，根据双方的距离而改变。双方都必须要知道对方在哪里，否则怎么可能出现恰当的引力呢？除非地球知道太阳在哪里，否则怎么能绕着太阳转?除非月亮知道地球在哪里，否则怎么能绕着地球转?所以当时这个东西很难让人理解，所以当时人们认为这是神的证明。
牛顿本人是一个虔诚的基督徒，但是他身后的学术素养让他对这个问题做了一个可观的描述。他说对于万有引力的描述仅仅是来自观测，至于为什么是这样，他说不知道也不想引申。这个说法在哲学上其实叫工具主义方法论。实际上是什么样就是什么样，知之为知之，不知为不知。不知道万有引力背后还有什么逻辑，但是运算时可以这么运算。
牛顿并没有简单地用神迹来描述引力，因为用神来描述引力无非是用一个神秘去代替另一个神秘。然而这个神秘终究在这里，所以后来其他一些在哲学史上的圣人包括法拉第，包括爱因斯坦，他们对这个万有引力有更深刻的解读，后续会接着讲。
但按着时间线的发展，我们先讲哲学史上的另外一个伟大的发现——进化论。
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