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第一章科学发明(1)(1 / 2)

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牛顿发现万有引力定律

牛顿出生在英国的一个名叫“乌尔斯索普”的小村子里。他刚出生的时候,极度衰弱,几乎夭折。没过几年,他的父亲又去世了,从此与母亲相依为命。牛顿从小刻苦好学,学习成绩非常优秀。1661年,他进入英国有名的剑桥大学三一学院学习,毕业以后,开始从事物理学的研究工作。

从1665年到1667年,在这两年的时间里,牛顿一直都在思考关于引力的问题。

在一个夏天的傍晚,牛顿坐在一棵苹果树下乘凉,突然,一个苹果从树上掉了下来,砸到牛顿的头上。牛顿忽然想到:为什么苹果只向地面落下来,而不向天上飞出去呢?

这个看似简单的问题,却引起了牛顿极大的兴趣。他分析了哥白尼的日心说和开普勒的三定律后,心想,行星为什么能够环绕着太阳运行,却不离开它们的运行轨道呢?为什么行星距离太阳越近,它们运行的速度就越快,距离太阳越远,运行的速度就越慢呢?为什么距离太阳越远的行星,运行的周期就越长呢?牛顿想,这一切的根本原因也许是因为太阳具有巨大无比的吸引力。

经过了一系列的实验,观测和演算,牛顿发现太阳的引力与它的巨大的质量密切相关。

于是,牛顿揭示了宇宙的普遍规律:所有的物体都有吸引力;质量越大,物体的吸引力也越大;物体之间的距离越大,吸引力就越小。这就是经典力学中著名的“万有引力定律”。

根据牛顿的发现,科学家们能够测定太阳和行星的质量,解释由于月亮和太阳的引力造成的地球上的海洋潮汐现象。

虽然在科学研究上取得了巨大的成就,牛顿仍然很谦虚,他说,“如果我能够比其他人看得远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。”

后人给予了牛顿极高的评价。英国诗人波普在为他写的碑铭上说:“自然和自然的规律,都藏在黑暗的夜间,上帝说‘让牛顿降生’,使一切变得灿烂光明。”

牛顿发现光的色散现象

牛顿不仅在经典力学的研究上作出了卓越的贡献,而且在光学上也有不少重大的成就。

牛顿一生中,花费了不少精力从事光学方面的研究,他在光学领域中的一个重要成就,就是发现了光的色散现象。

从1666年开始,牛顿对光的颜色本性问题进行了一系列的研究。首先,他用一个简单的实验,来证明了不同颜色的光有不同的折射率。

这个实验是这样的:他拿了一块长纸板,一半涂成了鲜红色,另一半涂成了蓝色,然后,他把这块纸板放在窗户的旁边,通过一块玻璃棱镜来观察它。他发现,如果把棱镜的折射棱角朝上,纸板由于折射,看起来好像被抬高了,而且蓝色的半边比红色的半边升得更高;但是,当折射棱角朝下时,纸板由于折射看起来像被放低了,蓝色的半边比红色的半边降得更低。于是,牛顿断定:蓝光的折射比红光厉害。

此外,他还发现,当他用透镜聚光时,蓝光与红光一定会聚集在离透镜不同的地方。为了证实这个结论,他又做了一个实验。他取了一张纸,也是一半涂上蓝色,另一半涂上红色,然后用蜡烛照明,经过透镜后,试图在另一张纸上得到清晰的像。为了能够判断成像的清晰度,他又用黑线在纸上划了几道圆圈。他发现,这一次,涂上颜色的纸片的两边不能够同时聚焦成像。当纸片的红色部分显得清晰时,蓝色部分就显得模糊,它上面的黑线几乎看不出来;反之,当蓝色部分显得最清楚时,红色部分又模糊了,它上面的黑线也几乎看不到。此外,他还发现,在纸片蓝色部分成像最清晰的地方,比红色部分成像最清晰的地方,距离透镜更近。

牛顿又连续做了另外的一系列实验,他最后还专门做了一个实验,来证明白色的光具有复杂的成分,是由各种颜色组合起来的。白光能够分解成不同颜色的单色光,每一种颜色的光都有自己确定的折射率,这就是著名的“光的色散实验”。

牛顿发现了光的色散现象,使人们对颜色的解释摆脱了主观视觉印象,走上了与客观量度相联系的科学轨道,并开创了光谱学研究的先端。从此,光谱分析就成为光学和物质结构研究的主要手段。

拉瓦锡发现燃烧的奥秘

安东·尼罗朗·拉瓦锡出生于法国巴黎一个富裕的律师家庭。他五岁那年,母亲因病去世,从此在姨母的照料下生活。十一岁时,他进入当时巴黎的一所名牌学校学习,毕业后,考入法政大学,二十一岁毕业,取得了律师的资格。

然而,拉瓦锡真正感兴趣的却是自然科学。在大学里,他就主动拜一些著名的学者为师,学习数学、天文、植物学、地质矿物学和化学。他坚持每天作气象观测,假期还跟随一些地质学家到各地考察旅行。

拉瓦锡在自然科学上的成就,令他成为科学院的一名会员。此后,他把全身心都投入到化学研究中。他开始研究空气的燃烧。

在当时,人们普遍认为,空气能够燃烧,因为在空气里,含有一种燃素。但是,拉瓦锡却对这一观点表示怀疑。他听说有一种气体,如果把蜡烛放在里面,会燃烧得很亮。于是,他根据这一提示开始做实验,结果,发现了空气的复杂组成。

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