《COSMOS宇宙》讀書筆記
作者：〔美〕卡爾·薩根
譯者：虞北冥
出版發(fā)行：上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社
出版日期：2021年6月
??我不知道世人怎么看我；但我就像個(gè)在海邊玩耍的兒童，為不時(shí)找到些漂亮卵石和貝殼而高興不已，卻對(duì)浩瀚的真理之海渾然不覺。
??——艾薩克·牛頓
1、艾薩克·牛頓
??艾薩克·牛頓爵士是偉大的煉金術(shù)師，著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、自然哲學(xué)家，發(fā)明“金本位”的非著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)和皇家鑄幣局總監(jiān)。
??約翰內(nèi)斯·開普勒終生探索行星運(yùn)動(dòng)，尋找天體間的和諧。他去世36年后，這項(xiàng)研究在艾薩克·牛頓手里達(dá)到頂峰。牛頓出生于1642年圣誕節(jié)。
??1663年，20歲的牛頓去了斯陶爾布里奇集市，在那里買了本講占星術(shù)的書，“好奇里面寫了點(diǎn)什么”。他讀著讀著，碰上了一幅不太明白的三角插圖，就又買了本三角學(xué)書籍，很快，他意識(shí)到自己還需要理解幾何原理，于是干脆找到歐幾里得的《幾何原理》，如饑似渴地讀了起來。兩年多之后，他發(fā)明了微積分。
2、就是想想而已
??1666年，23歲的牛頓還是劍橋大學(xué)的本科生，一場(chǎng)瘟疫把他困在家鄉(xiāng)小鎮(zhèn)伍爾索普，與外界隔絕了近一年。
??在此期間，他把所有精力都投入到科研。他發(fā)明了微積分，探明了光的基本性質(zhì)，為萬(wàn)有引力理論奠定了基礎(chǔ)?？茖W(xué)史上唯一能與之相提并論的年份是1905年，愛因斯坦的“奇跡年”。
??有人問牛頓，他是怎么獲得這些驚人發(fā)現(xiàn)的，牛頓的回答簡(jiǎn)單得出奇：“就是想想而已?！?br>
??這些學(xué)術(shù)成果的意義之重大難以衡量，以至于牛頓的劍橋?qū)煱_克·巴羅在這位年輕人返校5年后主動(dòng)辭去數(shù)學(xué)教授職務(wù)，改由牛頓擔(dān)任。
3、慣性定律
??牛頓發(fā)現(xiàn)了慣性定律，即：運(yùn)動(dòng)的物體在不受外力影響產(chǎn)生偏移的情況下，會(huì)沿直線一直前進(jìn)。
??在牛頓看來，月亮本該直線飛行，在目前的軌道上拉條切線一路飛出去，除非有什么力量一直把它筆直地扯向地球，迫使它劃出近乎圓形的軌道。牛頓把這種力叫作“萬(wàn)有引力”，并相信它能隔空發(fā)生作用：地球和月亮并不直接相連，但地球依然一直把月球拉向我們。
4、萬(wàn)有引力定律
??利用開普勒第三定律，牛頓在數(shù)學(xué)上推導(dǎo)出了引力的性質(zhì)。他證明了這股力量不但把月球固定在軌道上，還使蘋果落地，當(dāng)時(shí)剛剛發(fā)現(xiàn)的木星衛(wèi)星為什么繞著那顆遙遠(yuǎn)的行星以固定軌道轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣可以用引力解釋。
??萬(wàn)有引力完美地闡釋了什么叫作“宇宙”。無論在宇宙哪個(gè)角落，萬(wàn)有引力定律都適用。萬(wàn)有引力定律是個(gè)平方反比定律，即力的大小和距離的平方成反比。
??開普勒的所有行星運(yùn)動(dòng)定律都可以從牛頓的發(fā)現(xiàn)中反推出來。
- 開普勒的定律是經(jīng)驗(yàn)主義的杰作，基于第谷·布拉赫的艱苦持久的觀測(cè)；
- 而牛頓的定律是抽象的數(shù)學(xué)理論，第谷的所有測(cè)量結(jié)果都能夠以之推出。
??牛頓不打算掩飾這份自豪，他為萬(wàn)有引力定律寫道：“我以此論證世界的結(jié)構(gòu)。”
5、變分學(xué)
??1696年，瑞士數(shù)學(xué)家約翰·伯努利向同行們發(fā)起挑戰(zhàn)，希望他們能解決最速降線問題，即給兩個(gè)高低不同的點(diǎn)連上一條曲線，在只計(jì)算重力的前提下，找到能讓物體在最短時(shí)間內(nèi)落下的那條曲線。伯努利原本給出的期限是6個(gè)月，但在另一個(gè)著名學(xué)者萊布尼茨（他和牛頓各自獨(dú)立發(fā)明了微積分和積分學(xué)）的要求下，把時(shí)長(zhǎng)改成了一年半。
??1697年1月29日下午4時(shí)，牛頓收到挑戰(zhàn)，次日早晨上班前，他就為數(shù)學(xué)發(fā)明了一門全新的分支學(xué)科：變分學(xué)。
??牛頓用變分學(xué)解決了最速降線問題，然后把答案寄了回去。按照牛頓的要求，他發(fā)表的文章沒有署名，但橫溢的才華和獨(dú)創(chuàng)的見解暴露了作者的身份。當(dāng)伯努利看到牛頓的解答時(shí)，他評(píng)論道：“我們從爪印里認(rèn)出了那只雄獅。”
6、洞見
??開普勒和牛頓代表了人類歷史的一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
- 他們發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)法則，能適用于包括大地和天空在內(nèi)的整個(gè)自然界；
- 他們發(fā)現(xiàn)以人類的所思所想，能理解世界的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)則。
- 他們尊重觀測(cè)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了行星的運(yùn)動(dòng)，證明人類對(duì)宇宙的了解可以達(dá)到出乎意料的深度。
??我們今日的全球化文明、對(duì)世界的看法，還有對(duì)宇宙進(jìn)行的探索，都從他們的洞見中獲益良多。
