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牛顿:一切物体,若想动弹,就得走“直线”,它表示不服
作为地球上唯一有思想的动物——人类,在与世界相处磨合的过程中,必然会不断地探索研究、提炼经验、总结规律,从而为后世子孙少走弯路提供真理性指导。
这也是人类与动物根本性的差别,在面对大自然,动物只会逆来顺受,大自然怎么安排,它们就怎么干,让它们“三更死”,它们绝不会“活到五更”;而人类则不同,不会盲目屈从大自然的意志,而是学会了反思,并且同步生出了改造大自然、改造世界的野心。
也正是因为人类锲而不舍地探索世界、提炼真理,人类文明的发展才会呈现出加速度前进态势,并在最近的300年里,人类迎来了一个又一个工业革命,成功反客为主,成为了世间万物的主宰。
当然,人类如痴如醉地探索改造世界的过程不会顺利,首先遇到的一个基础难题便是运动。古希腊哲学家亚里士多德根据自己多年“心动”的感觉,提出了“力是维持物体运动的原因”这一“真理”,并且凭借着自身的权威头衔统治了思想界2000多年之久。
好在“物质是客观存在的,不以人的意志为转移”,亚里士多德的权威地位终究掩盖不了它的错误。两千多年来,人类对他的质疑一直都没有停止过,直至1687年,英国著名科学家牛顿发表了划时代巨著《自然哲学的数学原理》,系统提出了牛顿运动三大定律和万有引力定律。“一切物体,才不受外力作用时总保持静止状态和匀速直线运动状态”,才真正切中运动的要害,也才真正将自然科学的研究视角转入了正轨,大大改变了人类文明进程,自此,天体力学、工程力学、数学等学科的突飞猛进,也就不足为奇了。
简单理解,1687年牛顿提出的改变人类文明进程的运动定律可以这样表述:一切物体,若想动弹,就得走“直线”。
但其中的一切物体包罗万象了吗?显然没有,比如对它,牛顿显然就很“抠门”,没有将它纳入“一切物体”体系内,因此它表示不服。
它是什么呢?由我慢慢阐述。
众所周知,地球上的物质呈现三态:固态、液态和气态,那么牛顿运动定律中的“一切物体”也是泛指这三态吗?
实则不然。
举个例子,以气体为例,当你将一玻璃瓶的黄绿色氯气敞开瓶口后放在窗外,一段时间以后,它还会如最初的那样安分守己地躲在玻璃瓶里不出来?事实是:它早已忍受不了小小玻璃瓶的束缚,迫不及待纷纷逃出瓶口,朝着外面广阔世界,随意飘散了。虽然它“擅自逃离”确实没有以人类的意志为转移,但这能说气体的外在特征不会随意变化吗?
轻飘飘的气体如此也就罢了,沉甸甸的液体也一样“德性”,君不见浩瀚的大海中的波涛就没停息过,其与气体如 “一丘之貉”:天地有多广,它们就要流到哪里。
那么,液体和气体的“不安分”,会如牛顿第一定律中所言的那样:保持匀速直线运动吗?
显然也不然,凌空炫目的烟雾、波光粼粼的湖面、白花花的浪花,绝非人类头脑中期望的那样,齐头并进、整齐划一。
也正是如此,液体和气体在科学上有了一个新名词:流体。顾名思义,不受约束、自发流动的物体。
很显然,前文中表示不服的、牛顿很“抠门”对待的,就是它——流体。
这么说,是牛顿第一定律存在漏洞?
非也,因为牛顿这本《自然哲学的数学原理》虽然内容丰富、页码厚实(中文版差不多600页,三编三十余章),但对于流体,非常“抠门”,仅给了一个很简单的公式。
也就是说,牛顿在总结运动定律时,流体压根就进不了他的法眼。
既然如此,那么这两大真理所指的“物质”、“一切物体”究竟是何方神圣呢?
很显然是固体。
只有固体才会做到外形不会轻易改变,保持着物质的客观存在性,也只有固体,才会被推了一把后,老老实实沿着直线方向在地板上滑行。
那么问题来了,明明自然界中,海洋面积是陆地面积的2.4倍,流体占据绝大多数,为何牛顿却对流体不感兴趣呢?
原来牛顿发现了固体的另一重要属性:直线和力量之间的关系。
牛顿第三定律有证:“相互作用的两个物体,其作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用力在一条直线上”。
结合第一定律的描述,我们很容易发现:两大定律都提到了“直线”,据此可以合理推测:固体的运动和受力都跟直线有关,反过来而言:直线带给了固体无与伦比的力量感。
结合生活常识也容易理解:当你推一辆车时,手臂必然是伸直状态,推的才轻松,倘若手臂弯曲,除了深切的酸痛,应该就是车子怎么推不动了的挫败感。
如此看来,正是因为认知到了直线和力量的重要性,两大真理都将目光聚焦在了固体上面,这也进一步说明:我们地球上的物质虽呈三态形态,但起决定作用的,还是爱走直线、充满了力量感的固体。
也即,我们的世界,实则是个“不以人主观意志为转移”的固体世界,因此,生活中的你,是不是处处感受到了固体的作用力呢?即便有的遁于无形,如房贷、车贷,但它却让你感受到山大的压力。
综上,1687年,牛顿提出的运动定律可简单表述为:一切物体,若想动弹,就得走“直线”,改变了人类文明进程,但显然其中的一切物体没有包罗万象,比如流体,就表示不服,而牛顿本人也对流体很是“抠门”,仅仅给出了一个简单公式。
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