万卷好书236《100本互联网人必读》系列:《万物简史》3-1:上帝说,让牛顿来吧!
文/杜豆豆
倾一生之力,读经典好书,写有厚度的文字,过有深度的人生。大家好,我是杜豆豆。欢迎收听我解读的《100本互联网人必读》系列。
威斯敏斯特教堂,牛顿墓地1
大自然与大自然的法则,都隐藏在黑暗之中;上帝说"让牛顿来吧!"于是,一切变为光明。
(Nature and Nature' law lay hid in night ; God said,"Let Newton be," and all was light。)
牛顿是人类历史上第一个获得国葬的自然科学家。他的墓地位于英国圣地威斯敏斯特教堂正面大厅的中央。这段文字,是诗人亚历山大·波普(Alexander Pope)为牛顿写下的墓志铭。
其实,如果你读读牛顿的传记,就会发现,牛顿打小其实并不出众。他三个月时,父亲就去世了,是个没爹的遗腹子。因为早产,他出生时“小得可以把他装进一夸脱的马克杯中”。后来,亲妈改嫁,把他丢给了不识字的外祖母。他的童年是怀着对亲妈和后爸的恨意长大的。
6岁上学读书,他在校时也是成绩平平,性格孤僻,甚至还和同学打架。好在他喜欢读书,经常有些奇奇怪怪的小发明,让他的童年多少有些自我沉浸的快乐。
到11岁上中学,他才开始慢慢成绩出众。然而他的亲娘却不看好他,一心想让他识点字后回家当个农民,甚至后来因为生活困难,还曾经一度让他停学回家,务农养家。
结果他并不好好干活,经常打发佣人帮替,自己躲起来看书。他的好学引起了舅舅的注意,力劝他母亲支持他复学,并送他上大学。这才有了后来的牛顿。
如果撇开牛顿的科学成就,单看他为人,可以说牛顿实在是情商不高。他对女人没兴趣,也没什么朋友,生性孤傲,看谁都是傻瓜,一点都不谦虚。不过,这种种不足,都掩盖不了他的成就本身。所以,还是那句话:
人无完人,一辈子能做好一件事,就是成功。
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要说牛顿有多牛,不需要罗列那么多成就。单说说他那本举世闻名的书——《自然哲学的数学原理》,你就能领略了。
要说这本书的出世,还真是曲折有趣。这个故事,和咱们中国的老子出《道德经》还有异曲同工之处。
当年老子要出函谷关准备云游天下,结果被把守函谷关的长官尹喜听说了,这位老子的粉丝就想设法留住老子。于是,尹长官就提出要求,说你出关可以,但得留下一部著作才行。
老子说,那行吧。于是在函谷关住了几天,给了尹喜一篇五千字左右的著作,骑青牛而去。这部著作就是传世千年的《道德经》。
老子出关,尹喜跪求真传牛顿可不会想云游天下,他是个宅男,喜欢在屋子里搞实验。当时,地球这个大课题是科学家们的研究兴趣热点。哈雷,就是发现那颗著名彗星的科学家,因为一个关于行星轨道为何是“一条特殊而精确的曲线”的赌注,跑去请教艾萨克·牛顿博士。
牛顿告诉哈雷说:“地球是个椭圆。” 哈雷说:“您怎么知道的呀?” 牛顿说,等着,我写给你看。
于是,牛顿用两年时间,写了一本《自然哲学的数学原理》,丢给了哈雷。哈雷拿到这本晦涩难懂但令人惊奇的杰作,激动不已,即使自费掏腰包,都要帮牛顿出版。
因为这本书里的牛顿三大定律和万有引力定律,解释了许多之前无法理解的现象,比如行星的运动,潮水的来去等等,也是人类第一次提出普遍意义上的自然规律。
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定律咱就不讲了,牛顿被苹果砸的故事你也听腻了。咱今天就说说牛顿的两个假设引起后世科学界的震动,来体会体会牛顿的本事有多大。
第一个假设是,牛顿认为地球不是标准的球形,而是赤道略微鼓起的椭球形,是因为自转产生的离心力导致的。
于是,许多科学家开始实际测量地球的大小,来验证这一假设。先是两个科学家,理查德.诺伍德和皮卡尔分别花两年时间徒步测量出了1度经线的长度分别为110.72公里和110.46公里。
后来,乔瓦尼和雅克.卡西尼又把他们的实验重做了一遍,却得出了一个延伸的结论:地球鼓起的地方不在赤道,而是在两极。难道牛顿错了吗?
1735年,两位科学家布格和孔达米纳加入了测量的队伍,用了10年时间,历经艰险、穿越安第斯山脉,用三角测定法进行测量。最后的结论是:赤道比环绕两极的测量结果厚出了47公里。牛顿是对的。可惜的是,他们快结束时,一个法国小组抢先发布了这一结论。
第二个假设,是通过测量铅垂线在一座大山旁的偏差来计算万有引力常数,甚至地球的质量。
又是一轮乱哄哄的科学验证,先是马斯基林和梅森发起了金星凌日的项目,之后科学界掀起了一次更大规模的跨国际合作。这些毅力十足的科学家们排除万难,奔赴了100多个地点进行观测,最终由马斯基林和赫顿完成了这一任务。但由于种种现实困难限制,地球质量的测算结果并不精确。
后来,还是当时被人们认为最为古怪但有才华的卡文迪许,借助另一位同样天才的约翰·米歇尔生前留给他的几箱子设备,花了一年时间,足不出户,测出了地球的质量不超过6万亿亿吨。
和现在最准确的估计值59725亿亿吨相比,这个结果只差1%左右,而这只是证明了牛顿在110年前的估计。如今也没有迹象表明,牛顿做过任何实验。
牛顿4
地球的形状和大小知道了,那地球到底多大年龄呢?
想知道大树的年龄,看看年轮就知道了。可想知道地球的年龄,该怎么办呢?这个问题,我们要奔赴英格兰,先去访访这个人—— 詹姆斯·赫顿。
詹姆斯·赫顿1726年出生在苏格兰一个富裕家庭,这让他能够安心钻研自己感兴趣的学问。他几乎是独自一人,开创了地质学,改变了我们对地球的认识。
然而他虽然思想敏锐,写作能力却差强人意。他写了本地质学著作《地球论以及证据与说明》,里面蕴含着大量开创性见解,可没人听得懂他在说什么。
后来,还是他的好友约翰·普莱费尔,在赫顿去世后5年,推出了赫顿原理的简写本,题目是《关于赫顿地球论的说明》,这才让人们搞明白他的思想。
赫顿原理中一个核心的观点,被称为“火成论”。比如,为什么在山顶上会发现古代海洋中生物化石?赫顿解释说,这是因为地球内部热量在缓慢积聚,新的山脉会不断被创造。而山顶的海洋化石和大山一样,是由于地质板块运动而隆起来的。
于是,很多科学家加入了“敲石头”的地质学行列,研究出很多成果。
比如,默奇森对杂砂岩的研究,出了一本《志留纪体系》;詹姆斯·帕金森博士,除了对“震颤性麻痹”——现在被称为“帕金森综合症”——的研究让他久负盛名,还除了本地质学重要著作《上个世纪的有机遗骸》;查尔斯·莱尔的均变论以及他的《地质学原理》,影响巨大,他本人也因此被称为“近代地质学之父”。
同时,地质学家们还做了大量的分类工作。对岩石形成时期的分类,争吵不休。
比如,鲁迪克写了本《泥盆纪大争论》,描述了地质学家们关于泥盆纪、寒武纪和志留纪等等的争论。这之前,地质史曾简单地按一、二、三、是被分为不同的纪。莱尔则在《原理》中使用了新单位“世“和“段”来涵盖恐龙之后的时代。还有其他更多的分法,简直是一锅粥。
总之,大家公认地球很古老。但到底老到什么程度,没人能给出确切的推测。因为,谁也想不出办法。
而突然之间,19世纪发现了大量的化石。
化石又让科学家们意识到了什么呢?
下次接着讲。
神秘的化石,诉说地球的古老(未完待续)
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