有關(guān)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的故事

牛頓——萬有引力的發(fā)現(xiàn)



人們都知道從蘋果落地中牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律的故事，其實那不過是法國啟蒙思想家伏爾泰為宣傳自然科學(xué)而編的故事。

在牛頓之前，人們已經(jīng)知道有兩種“力”：地面上的物體都受重力的作用，天上的月球和地球之間以及行星和太陽之間都存在引力。這兩種力究竟是性質(zhì)不同的兩種力？還是同一種力的不同表現(xiàn)？牛頓在劍橋大學(xué)讀書時就考慮起這個問題了。

牛頓23歲時，鼠疫流行于倫敦。劍橋大學(xué)為預(yù)防學(xué)生受傳染，通告學(xué)生休學(xué)回家避疫，學(xué)校暫時關(guān)閉。牛頓回到故鄉(xiāng)林肯郡鄉(xiāng)下。他仍沒有間斷學(xué)習(xí)和對引力問題的思考。

那時，鄉(xiāng)下的孩子們常常用投石器打幾個轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，之后，把石頭拋得很遠。他們還可以把一桶牛奶用力從頭上轉(zhuǎn)過，而牛奶不灑出來。

這一現(xiàn)像激發(fā)了牛頓關(guān)于引力的想像：“什么力使投石器里面的石頭，水桶里的牛奶不掉下來呢？”這個問題使他想到開普勒和伽利略的思想。他從浩瀚的宇宙太空，周行不息的行星，廣寒的月球，直至龐大的地球，進而想到這些龐然大物之間力的相互作用。這對牛頓抓緊這些神奇的思想不放，一頭扎進“引力”的計算和驗證中了。牛頓計劃用這個原理驗證太陽系各行星的行動規(guī)律。他首先推求月球和地球距離，由于引用的資料數(shù)據(jù)不正確，計算的結(jié)果錯了。因為依理推算月球圍繞地球轉(zhuǎn)，每分鐘的向心加速度應(yīng)是16英尺，但據(jù)推算僅得13．9英尺。在失敗的困境中，牛頓沒有灰心，反而以更大的努力進行辛勤的研究。

1671年，新測量的地球半徑值公布了。牛頓利用這一數(shù)據(jù)重新檢驗了自己的理論，同時，還利用他自己發(fā)明的微積分處理了月一地關(guān)系中不能把地球看作質(zhì)點時，重力加速度的計算問題。有了這兩項改進，牛頓得到了兩個完全一致的加速度值。這使他認為，重力和引力具有相同的本質(zhì)。他又把基于地面物體運動的三條定律（即牛頓三大定律）用于行星運動，同樣得出滿意的正確結(jié)論。

牛頓整整經(jīng)過了7個春秋寒暑，到他30歲時終于把舉世聞名的“萬有引力定律”全面證明出來，奠定了理論天文學(xué)、天體力學(xué)的基礎(chǔ)。

萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，宣告了天上地面的萬物都遵循同一規(guī)律運動，徹底否定了亞里士多德以來宗教勢力宣揚的天上地下不同的思想，這是人類認識史上的一次飛躍。









2、瓦特——發(fā)明蒸汽機



瓦特（1736～1819），英國著名的發(fā)明家，生于英國造船中心格拉斯哥附近的格林諾克小鎮(zhèn)。他的父親當(dāng)過造船工人，祖父叔父都是機械工人，由于家庭的影響，瓦特從小就熟悉了許多機械原理和制作技術(shù)。

瓦特是一個智慧非凡的孩子，他勤奮好學(xué)，勇于探索，對發(fā)明創(chuàng)造最感興趣。有一天父親的朋友前來做客，正好看到小瓦特坐在爐子旁邊發(fā)呆，手里拿著筆和紙，地上有許多畫過的圖。他好心地說：“小瓦特應(yīng)該上學(xué)了，別光在家用玩耍來打發(fā)寶貴的時光了?！备赣H莞爾一笑，說：“謝謝你，我的朋友。不過，你還是看看我的兒子在玩什么吧……”原來，小瓦特在設(shè)計各種各樣的玩具，還畫了許多圖樣，這年小瓦特才剛好6歲整，客人吃驚地說：“這孩子真了不起！”

又有一次，家里人全出去了，只留下瓦特一個看門。他呆呆地看著爐子上燒水的茶壺。水快燒開了，壺蓋被蒸汽頂起來，一上一下地掀動著……他想：這蒸汽的力量好大啊。如果能制造一個更大的爐子，再用大鍋爐燒開水，那產(chǎn)生的水蒸汽肯定會比這個大幾十倍、幾百倍。用它來做各種機械的動力，不是可以代替許多人力嗎？這就是后來人們傳說中的“瓦特發(fā)明蒸汽機”的故事。小瓦特是這樣設(shè)想過，只不過真正試制蒸汽機，卻是后來的事情。

小瓦特為搞發(fā)明創(chuàng)造，發(fā)憤學(xué)習(xí)科學(xué)知識。他13歲開始學(xué)習(xí)幾何學(xué)；15歲讀完了《物理學(xué)原理》；17歲開始當(dāng)學(xué)徒工。此后，他才真正投入了蒸汽機的研制和發(fā)明，一發(fā)而不可收。

1757年瓦特到格拉斯哥大學(xué)當(dāng)教學(xué)儀器修理工。那里既有完備的實驗設(shè)施和各種儀器，又有許多著名學(xué)者和專家，這些都給瓦特提供了極其有利的條件。學(xué)校還專門為他創(chuàng)辦了實驗車間。1769年，瓦特在大量試驗的基礎(chǔ)上，經(jīng)過了無數(shù)次失敗，終于制成了一臺單動式蒸汽機，并且獲得了第一臺蒸汽機的專利權(quán)。1782年瓦特又研制成功一種新式雙向蒸汽機，并且可以廣泛地應(yīng)用在各種機器上；1788年，英國政府正式授予瓦特制造蒸汽機的專利證書；從1775年到1800年，瓦特和波爾頓合辦的蘇霍工廠，就制造出183臺蒸汽機，全用于紡織業(yè)、冶金業(yè)和采礦業(yè)，到了19世紀30年代，蒸汽機推向了全世界，從此人類社會進入了“蒸汽時代”。造福于人類的發(fā)明家——瓦特永遠被后人敬仰。