为什么我不认可将爱因斯坦、牛顿排在物理学史第一?

发布时间:2024-12-14 12:14  浏览量:5

古今中外,人们总喜欢对做出历史贡献的人的历史地位进行排名。

就比如对物理学家所作贡献的排名,我们时常能看到类似这样的排名:

第一名:爱因斯坦

第二名:牛顿

第三名:麦克斯韦

第四名:伽利略

第五名:玻尔

……

上面这样的排名,给人的感觉就像是,除了这些名单上面靠前的人之外,其他人的贡献似乎微不足道一样。

说实在的,我很反感这样的排名 。

有句老话说得好:时势造英雄。

在我看来,没有所谓的哪个人在物理学史上排名第一。每个历史阶段出现的伟大物理学家都是伟大的,没有谁更伟大一说。在每个历史阶段,即使没有这个物理学家,也会出现新的物理学家做出同样的贡献。

我很喜欢爱因斯坦说过的一句话:

我们吃别人种的粮食,穿别人缝的衣服,住别人造的房子。除了物质上的依赖外,还有精神上的依赖;我们的大部分知识和信仰都是通过社会交往取得的,我们的文化素质是受社会影响形成的。我们胜过野兽的主要优点就在于我们生活在人类社会之中。一个人如果生下来就离群索居,那么他的思想和感情中保留的原始性和兽性就会达到难以想象的程度。

如果我们从爱因斯坦依次往前推,你会发现,每个伟大的物理学家能取得这样的成就,都是社会发展到这一步的必然,即使没有这个物理学家的出现,也会有新的物理学家出现并取得同样的成就。

首先,我们从爱因斯坦开始谈起。

爱因斯坦的主要贡献是提出《相对论》,但是《相对论》并非缺了爱因斯坦后续就永远没有人能够提出。爱因斯坦能够提出《相对论》的一个特别重要的前提便是当时的物理学届已经发现了“光速不变原理”,而“光速不变原理”正是《相对论》得以成立的理论基石。

“光速不变原理”是由19世纪下旬的麦克斯韦根据麦克斯韦方程组推导得出,即光参照任何参考系的速度恒定不变。而麦克斯韦能够提出麦克斯韦方程组,也是因为电磁学经过库伦和法拉第等物理学家100来年的研究,已经很成熟了,麦克斯韦把前人关于电磁学的研究成果进行归纳总结,顺势便推导出麦克斯韦方程组。

“光速不变原理”的发现,本身就意味着《相对论》很快便会被人发现。

很快,在“光速不变原理”被发现后不到40年时间,爱因斯坦便于1905年提出了《狭义相对论》。

在与爱因斯坦同时代的人当中,有一位物理学家也十分接近于提出《狭义相对论》,他便是洛伦兹,洛伦兹提出了十分著名的“洛伦兹变换”。可以肯定的是,即便没有爱因斯坦,《狭义相对论》也会在1905年之后不久被其他人发现。

所以说,不要过于拔高某位物理学家所作出的贡献。每一位物理学家所能取得的成就,都离不开所处时代浪潮的助推。如果我们把爱因斯坦放在牛顿所处的时代自然成长,我想爱因斯坦大概率无法提出万有引力定理。同样地,如果我们把爱因斯坦放在开普勒的时代自然成长,我想爱因斯坦也大概率无法提出有关形星运行的开普勒三大定律。

接下来,让我们再来聊一聊牛顿。

牛顿确实是一位非常伟大的物理学家和数学家,他一生的成就很多,其中最伟大的成就莫过于提出万有引力定律和创立微积分。

万有引力定律能够被发现,离不开开普勒三大定律的发现以及微积分的创立。

这里我简单介绍一下开普勒三大定律:

开普勒第一定律:所有行星绕太阳的轨道都是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上。

开普勒第二定律:行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过相等的面积。

开普勒第三定律:所有行星绕太阳一周的恒星时间(T)的平方与它们轨道长半轴(a)的立方成比例,即

开普勒三大定律非常关键,它的发现意味着人类首次知道行星围绕太阳作椭圆运动、首次用数学语言、数学公式准确地总结出行星绕太阳运到的规律。

开普勒三大定律的发现,本身就意味着万有引力定律一定会被人发现。

正好这时牛顿出现了。

在牛顿的时代,胡克也曾提出过万有引力的想法。胡克曾在给牛顿的一封信中,提出了引力反比于距离的平方的猜测,不过胡克的数学没有牛顿好,无法推导出万有引力的数学表达式。

最终,发现万有引力定律的机会给到了牛顿。

牛顿能够根据开普勒三大定律(特别是第三定律)推导出万有引力定律公式的关键是因为他创立了微积分。

不得不承认,牛顿的数学功底是真的很强。

但是,万有引力定律的发现并非除了牛顿就不会有其他人能够发现。在牛顿所处的时代,法国数学家莱布尼茨也独自创立了微积分。

这样,发现万有引力定律的两大条件(开普勒三大定律、微积分)都已经具备了,即使没有牛顿的出现,也会有其他人迟早能够提出万有引力定律。

牛顿曾说“如果我看得更远一点的话,那是因为我站在巨人的肩膀上。”

对牛顿而言,这个巨人显然包含开普勒。

而对于开普勒而言,这个巨人则是第谷,没有第谷那些精确的二十多年不间断的天文观测数据底稿,开普勒是不可能总结出开普勒三大定律的。

历史上对物理学发展做出贡献的物理学家都是伟大的,他们的贡献经过不停的积累,最终量变形成质变。

今天我们很多人只知道物理学发展史质变时间点上的伟大物理学家(如牛顿、爱因斯坦),从而得出牛顿、爱因斯坦是最伟大的物理学家。但是物理学量变到质变的积累过程中的每一个贡献都是十分重要的,少了其中任何一个量变点都不可能形成质变。从这个角度看,每个为物理学发展做出贡献的物理学家都是同样伟大的,并不存在谁更伟大一些的说法,也没有哪位物理学家是不可替代的。

科学发现之历程,期待你的到来。

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