我们都听过一个故事,牛顿在一棵树下思考,突然一棵苹果落下砸到牛顿头上,于是牛顿灵感闪现,悟到了万有引力公式。
这个故事其实有夸大成分,只是为了赞扬灵感的重要性。其实牛顿发现万有引力并非这么简单的灵感闪现,而是一个长期思考,反复实验求证的结果。
这就要回到当时牛顿时代物理学的发展情况,当时的时代,物理学已经崭露头角,人们已经渐渐发现直觉有时并非真理。
比如两个物体同时从空中落下,肯定铁球下落速度比羽毛快,于是我们得出结论:重的物体会先落地。
但是经过反复的物理学探索,最后得出结论:所有的物体下落速度一样快,加速度都是g(也就是重力加速度),羽毛之所以下落慢,是因为空气浮力的影响。
再比如我现在用力推一个小推车,小推车在道路上前进,但是我手放开小推车,小推车就会慢慢降低速度最后静止,于是直觉告诉我们,如果没有力作用于物体,物体最终一定会静止。
但是经过科学家反复实验后发现,原来物体运动未必需要力的支持,物体在不受力时可以处于静止,也可以处于匀速直线运动状态。
可见直觉已经不再作为物理学规律判断的标准,取而代之的是实验,实验说这个理论正确,那么我们就认为是正确的。
经得住实验检测的理论才是真理,这个印象已经刻入人们脑中。那么了解这点以后,我们再看牛顿当时的成果。
首先一个苹果往下掉,其实一般的正常人都应该能想到,也许有个力在拉苹果。所以牛顿绝对不是因为被苹果砸到,才发现万有引力。
那么为什么我们一提到万有引力,就想到牛顿呢?因为牛顿之所以伟大,并不是因为发现引力,而是发现“万有”。
请注意什么叫“万有”?就是说这个引力是万事万物所共有的一种力,并不是只有地球才拥有的所谓“特殊力”。
其实牛顿时代当时人们发现的力最普遍的就是引力,我们日常生活看到的力,除了相互接触产生的力之外,就只剩引力了。
比如我踢球,给予球一个接触的力,这是一种力,然后就是球飞起来走一条弧线,这就是引力作用。
但是如果此时你抬头,发现天上有一颗彗星突然闪过,同时又看到月亮在天空,你会感觉,地面上可能会遵循一套物理规律,而天空上面又会是一套不一样的物理规律。
但是牛顿最后发现,原来天空上面的运动,也是和地面遵循的是相同的物理规律。
所以牛顿通过研究天文学相关资料和实验,最后总结出了一个天上和地上都适用的引力公式,由于牛顿的这个理论是把天上和地上纳入到一个公式来表达,所以这个公式才叫万有引力。
所以大家明白了吧,牛顿伟大之处在于,一下子把世界上所有的引力都用一个公式表达出来了,物理学就是这样的,能够用一个公式表达的,就绝对不用2个。
这也是为什么人们现在还在苦苦追求相对论和量子力学的统一,因为相对论研究的宏观世界规律,量子力学研究微观世界规律,目前两个理论都在各自领域非常吃香,但是却相互矛盾。
所以如果某一天你突然发现一个理论,用一个理论来同时解释了宏观和微观,那么你就是下一个牛顿。因为你发现了万有理论,也就是所谓大一统理论。