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牛顿第二定律F=ma看起来是不是很简单?牛顿是不是撞大运了? 然而,如果不用秒表等现代计时工具,让我们动手做包括时间测量工具和长度测量工具在内的实验工具来证明已经知道的牛顿第二定律,估计99%以上的大学生都会傻眼。让我们来想想证明F=ma有多难。
我们可以用重力作为施加在物体上的恒定的力。让物体自由下落行不行? 由于物体下落速度越来越快,物体瞬时高度测量怎么办? 时间测量怎么办? 如何把时间测量的精度提高到0.1秒? 自己做一个秒表是不是太难了? 通过观测物体自由下落来证明牛顿第二定律是不是很难?
做一个很光滑的槽,再做一个很光滑的小球,通过小球在与地面成一定角度的小槽里滚动来延长运动时间是比较可行的办法。做一个光滑的小槽有多难?至少要练成熟练木匠,还需要在小槽里涂油降低摩擦力。做光滑的小球有多难? 做玻璃球还是铁球? 如何做出一个光滑的小铁球?如果这个多花时间就能做成的话。做一个测量精度达0.1秒的时钟就更难了。牛顿是如何实现的呢? 是做了一个水钟还是上发条的秒表?这全成了千古之谜。
牛顿发现三大定律期间正在闹瘟疫,他一个人在天天琢磨。不知牛顿在发现三大定律期间究竟做了多少实验工具。他碰到了什么难题,对实验工具是如何改进的。牛顿没有说,也许上帝告诉牛顿是如何做的。无论如何,依据当时已知的实验工具牛顿是无法发现和证明牛顿运动定律的,从伽利略的运动实验就知道时间测量有多难。我们可以合理推断,极有可能是牛顿自己动手发明了一系列实验工具,解决了时间间隔的高精度测量问题。牛顿逆天动手能力帮助牛顿发现了三大运动定律。牛顿动手能力究竟有多强?从牛顿发明和亲自制作成功反射式望运镜(目前最好的光学望远镜就是反射式望远镜)可以证明牛顿远超时代的动手能力。
牛顿牛就牛在文武双全,不仅在数学物理上是天才,做精密实验工具上更是天才中的天才。这可以解释牛顿后来为什么痴迷炼金术了。炼金术后来进化成化学、冶金和材料学,牛顿只有在这个方面突破了,才可以研制出更好的实验工具,才会有科学上的更大发现。在当时物质条件下,牛顿的发现可以说到顶峰了。只有将炼金术进化到化学,才能够获得新材料,才能够制造更精密的实验仪器。牛顿的方向是对的,可惜没有巨人的肩膀可站,没有从炼金术的泥潭中走出来。 可能与牛顿做法有关,他喜欢端出高、大、上的原理,却不愿意和别人分享他在实验上的工作和进展。如果牛顿愿意和别人分享他在实验上的想法和做法,也许牛顿时代炼金术就进化到化学了。
“如果我等别人给我做工具什么的,我就什么也做不成了。” --牛顿
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GMT+8, 2024-4-25 13:57
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