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牛顿与引力:引力原装表述 精选

已有 7714 次阅读 2016-9-4 07:53 |个人分类:随笔|系统分类:人物纪事| 牛顿, 引力, 本质属性


 我想,到了该推出牛顿对引力的原装表述的时候了。这对我们全面、完整地理解牛顿引力具有帮助,对如何站在巨人的肩膀上瞭望有所裨益。

 牛顿在《原理》第一编第12章主要描述球体的吸引力,其命题76定理36所谈的内容,被后来人直接发展成万有引力表达式。其实牛顿至死压根就没有承认过万有引力有具体的表达式。

 其推论Ⅰ、Ⅱ论述的是许多与命题同类的球体所包含的引力与球体质量、之间距离关系特性,表明该特性具有一般性。

 其推论Ⅲ、Ⅳ论述的是两个同命题类的运动球体所包含的引力与球体质量、之间距离关系特性,特别说明了这种引力包含的比例关系。

 很明显,牛顿在这里已经明确提出引力与球体质量的乘积成正比,与二个球心距离的平方成反比。

 在第三编命题7、命题8,定理7、定理8中,牛顿在宇宙体系范围内确认了引力这种特性的存在。

 同样很明显的,牛顿在此没有说这种球体之间距离有多大或可以多大,也没有说时间问题,或者说牛顿在此没有谈引力与时间的关系,或者说牛顿认为引力与时间无关。

 牛顿著述中所描述的引力,在经过了25年的检验后,在应三一学院院长本特雷的请求,由科茨校订的《原理》第二版中,牛顿增加了“总释”,在“总释”的后两段文字中,牛顿将它明晰化为:…引力作用…它必然产生于一个原因,它…取决于…固体物质的量,并向所有方向传递到极远距离,总是反比于距离的平方减弱。

 看来,后人就是根据这两段文字归纳得出现今广泛使用的万有引力公式的,但是,人们却完全忽视了牛顿多次“还没有找出这种作用的原因”的特别说明。

 在《光学》第二版声明Ⅱ中,牛顿又专门谈了引力问题,这是17177月,他生命的尾声,此时对引力问题争议最大的两个人胡克与莱布尼茨已分别作古了,作为皇家学会主席,他的心情应该已经完全静下来了,对于饱受争议的引力,既然还想写,那一定是为后人正确看待这一争议问题而写,所写一定是最代表他的认识水平的了。他写道:为表明我没有把引力看作物体的本质属性,我已加上了关于它的原因的一个疑问(疑问31);我所以选定以一个疑问的方式提出它,是因为我缺乏实验的验证而对它还不满意

 看《光学》的疑问31,牛顿是这样写的:

 …众所周知,物体通过引力、磁力和电力的吸引而相互作用,…可能还有其他更多种吸引力,…这些吸引力是如何实现的,这里我就不研究了…。

 …引力原理…不是由事物的特殊性质得出的隐蔽的性质,而是事物本身据以形成的自然界的普遍规律,尽管它们的原因还没有被发现,但它们的真理性却透过现象出现在我们面前,这些原理是明显的性质,而它们的原因是隐蔽着的。亚里士多德学派所说的隐蔽的性质不是指明显的性质,而是指…未知原因重力…扰动原因…

 …根据现象推出两三条关于运动的普遍原理,然后告诉我们所有的有形的东西的性质和作用是如何根据那些原理得出的,会是哲学的一大进步,尽管那些原理的原因尚未被发现。因此,我无顾虑地提出了上述运动原理,它们属于很普遍的范畴,而其原因则留待以后去发现

 牛顿之所以一直不认可自己所说的引力是物质世界的本质属性,完全在于他压根就不认为他所指的引力只是一种比“现象”进一步的“明显的性质”,而真正的“普遍性的原因”他并没有找到,其所述的引力内涵并没有穷尽。在牛顿看来,凡不是来源于现象的都应该称为假说,而假说在实验科学中是没有地位的。他的引力原理实际上离脱离假说并不遥远,他用引力解释这个那个现象,内心里其实潜藏着一种担心,所担心的也就是他一直所反对的,即“引力原理”是他杜撰的一个假说,违背了他“我决不杜撰假说”的口头禅。或者,是爱因斯坦称的原因——牛顿是想将他的引力归于接触力?那他论证真空存在干什么?那他反对以太存在干什么?

 让我们网络查看一下本质属性的概念:

 本质属性是决定一事物之所以成为该事物而区别于其他事物的属性。某事物固有的规定性和与其他事物的区别性是本质属性的两个特点。本质属性一定是特有属性,而特有属性不一定是本质属性。只有当我们认识事物的本质属性并形成了科学概念时,才算真正认识了事物的本质。

 也许在牛顿看来,如果将重力(或引力,下同)看作是物体的本质属性,则重力是物体不可以丢失的,既然物体向另一物体传递了重力,那么,物体的本质就应该发生变化,而自然界是引力大小与物体的质量成正比,物质在传递引力的同时质量并没有发生变化,引力的变化只是与两者间的距离的平方成反比。这怎么可以说是本质属性?

 再者,产生引力的原因是什么?与时间有无关系及如何相关?引力的大小与其它因素是否相关?比如说太阳对地球的引力是否还与银核相关?是否与太阳—地球—银核三者间的轨道夹角相关?等等,牛顿这时并不知道。既然不知道,他就不可妄断,他不想不懂装懂。

 因此,他反对本特雷、科茨甚至指责他学派的人说重力是物质固有的本质属性。也反对人们称他所说的重力具有超距作用。在给本特雷的批评信中,牛顿认为这种认识是极其荒谬的谬论。

 牛顿在《光学》的最后一页,写道:“一般地,从结果到原因,从特殊原因进而到普遍原因,一直到论证终结于一般原因的方法是分析法;而综合法则是假定原因已经找到,并且已确立为原理,再用这些原理去解释由它们发生的现象,并证明这些解释”。

 在引力原理这一点上牛顿采用的是综合法还是分析法?如果是分析法,他说重力形成原因还不知道(不管是特殊原因还是普遍原因),如果是综合法,等于是说引力原理是在假定原因找到后的原理,而假定原理也就是假说因而也就使自己成为自1684年以来自己一直批判的对象。读到这里,反正我是犯糊涂了?

 牛顿并没有在《原理》中表达过自己对于引力“本性”的看法,也没有告诉读者无需介质的超距作用是不可能发生的,物体绝不可能这样相互吸引。(亚历山大•柯瓦雷,1965,《牛顿研究》p148)。

 牛顿极力想说明,引力不应该被当作这些运动现象的“原因”,而应该被当作起因尚不清楚的“数学的力”(亚历山大•柯瓦雷,1965,同上)。

 关于引力,牛顿只是想借此研究引力的作用方式以建立定律,并不想追究其为什么,也不想思索其产生的原因(亚历山大•柯瓦雷,1965)。

 综上,牛顿所述的引力是一个形成原因与传递方式不清楚的客观存在。与质量乘积成正比、与距离的平方成反比是两个牛顿认为可以明确的内涵,是否还有其他影响因素牛顿不清楚。物体除了重力作用是否还存在其他什么力作用不清楚。这最后一句话是牛顿明确表述过的。




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