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牛顿的其他发现:地球形状和光学现象

时间:2023-10-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:牛顿有一个鲜为人知的发现:地球并非一个完美的球体,而是一个长圆形球体。牛顿还对光学领域的现象非常感兴趣,他想弄清楚一束白光在穿过棱镜时到底发生了什么,以致产生了如彩虹一般的色彩。牛顿在这样的环境中测试不同配置的三棱镜所折射出的光,以发现其产生的现象有何不同。牛顿对造物主怀有坚定不移的信仰,认为地球引力是普遍存在的。正因为地球昼夜分明,所以上述牛顿的观点一定是错误的。

牛顿的其他发现:地球形状和光学现象

牛顿有一个鲜为人知的发现:地球并非一个完美的球体,而是一个长圆形球体。这也就打破了柏拉图的完美几何体系。这个长圆形是扁平的,赤道到两极的距离短一些,而其本身的直径更长。

由此,牛顿察觉到海员们出海所使用的钟摆在靠近地球两极时运行变慢,而在其位置靠近赤道时,运行变快。最初,人们把这样的现象归结为气候变化的结果,现在人们已知道其原因是地球赤道附近发生微小的引力变化:由于受地球自转的影响,在赤道附近的旋转直径又大于两极的直径,故而其离心力增大,人在赤道位置附近所受到的引力也就随之增大。当然了,人本身很难察觉到这样微小的变化,不过这种变化会让精密的仪器受到一定程度的影响。

而且,重力的强度决定了时钟在摆动过程中的快慢……您应该能明白我的意思。

牛顿还对光学领域的现象非常感兴趣,他想弄清楚一束白光在穿过棱镜时到底发生了什么,以致产生了如彩虹一般的色彩。在那个时候,人们还以为是棱镜本身给光打上了颜色。

在一间房内,阳光从墙上的一个小孔进入。牛顿在这样的环境中测试不同配置的三棱镜所折射出的光,以发现其产生的现象有何不同。通过这个实验他发现,白色的光是由其他不同颜色的光组成的。并且,将不同颜色的光搭配在一起,还可以获得新的颜色。如蓝光与黄光叠加可以产生绿光,红光与黄光叠加则会产生紫色的光。他还注意到,通过三棱镜折射出的光谱中,颜色的顺序与肉眼直接观察到的不同颜色的光的顺序相反……不过,这可能与牛顿早年曾经被金属棒弄伤过眼睛而影响视觉有关。

在分析上述问题的同时,他发现望远镜的镜片会产生一种类似于色差的现象。这种现象的成因与月食期间月亮呈现红色的原因很相像:不同颜色的光在通过镜片时会发生不同角度的折射,以致人们通过望远镜观测到的物体周围出现颜色干涉条纹,多数时候是一红一蓝。(www.xing528.com)

这种折射式望远镜的缺陷给观测造成了很大影响,于是牛顿研发出了一种新式望远镜,其功能性更偏向于显微镜。他在望远镜的远端加了一片反射镜,光线由反射镜反射后,再次通过折射镜就可以将观察到的图像放大。

最后的争论问题在于,引力是宇宙中一股无形的控制万物的力量这一假设在当时并没能立即深入人心,因为这个理论与一个已经存在的说法相冲突。例如,勒内·笛卡尔所提出的,一个物体只有在接触了另一个物体后才能对其产生影响。按照这一逻辑,只有在宇宙中存在着一种能够产生旋涡的流动性物体,才能够解释星体沿轨道所做的运动,它们是被困在了这种旋涡之中才随之旋转的。(您发现了吗,这是在借用以太物质之说。)当然,相较于能够吸引两个物体的无形引力,这个想法更容易被人们接受。

牛顿对造物主怀有坚定不移的信仰,认为地球引力是普遍存在的。也就是说,在他的认知中,万有引力是上帝为了让一切失控的物体按照秩序运行而创造出来的。然而,也正是由于有笃信上帝的思想,所以他认为时间与空间同样处在造物主的掌控之中,即我们生活在一个具有无限伸展性的空间中,并且它将永远存在。基于这样的想法,他坚信夜空中的星星将会一直闪耀。

1720年,一位名叫埃德蒙·哈雷的天文学家发声,质疑上述观点。毕竟,如果宇宙中存在无限大的空间,就意味着会有无数颗恒星。若这些恒星的亮度是永恒的,地球将不会存在昼夜之分。因为天空中每一个点都至少被一颗恒星照亮着,那么整个地球都将处于永昼的状态中。正因为地球昼夜分明,所以上述牛顿的观点一定是错误的。一个世纪之后,这一推论由德国天文学家海因里希·奥尔伯斯推广开来。这位天文学家因其提出的奥尔伯斯悖论而受到广泛赞誉,在当时颇具权威

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