《宇宙体系》（文化伟人代表作图释书系）艾萨克·牛顿【文字版_PDF电子书】_科普百科

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《宇宙体系》（文化伟人代表作图释书系）艾萨克·牛顿【文字版_PDF电子书_】

内容简介：

《宇宙体系》是艾萨克·牛顿为他的经典着作《自然哲学的数学原理》第三编所写的初稿，是科学史上的一部重要文献，用力学原理构建了人类历史上首个关于宇宙运行的完备科学体系。

本书共78篇论题，简述了《自然哲学的数学原理》中前两卷所建立的原理，再将这些原理用于太阳系和彗星实际运行轨道的推算上，通俗地阐述了万有引力定律的普遍性，并由此研究了地球的形状，解释了岁差和海洋的潮汐，探究了月球的运动，同时确定彗星的轨道。在本书中，牛顿没有构建抽象的数学模型，而是结合天文现象来分析，只使用了少量的数学语言，便将这些令人感兴趣的内容解释清楚，使得其内容适合大众读者阅读。

本书附录部分收录了《牛顿略传》《牛顿研究》和《空间、引力与无限性》，介绍了牛顿的生平和主要成就，以及当时主要的科学家、哲学家对牛顿的主要学术观点的论战和评价，是阅读《宇宙体系》时重要的补充和参考资料。

作者简介：

作者：艾萨克·牛顿(1643—1727年)，着名物理学家、天文学家和数学家，被公认为有史以来最伟大和影响最深远的科学大师。他于1661年求学于剑桥大学三一学院，1665年毕业，并提出二项式定理，次年发现万有引力定律、创立了微积分学说，并开始光谱和望远镜的研究。1864年，他开始写作《自然哲学的数学原理》，1703年任英国皇家学会会长，1705年被安妮女王封为爵士。

译者简介：潘海璇，女，大连理工大学毕业，主要翻译方向为字幕(影视剧、纪录片、综艺节目等)、剧本、书籍、公司与产品介绍、商务文件、论文等。参与项目有：《加冕街》《远古外星人》《博物馆的奥秘》等。

目  录：

编者序/ 1

宇宙体系/1

[1] 天体是运动的…………………………………………………………………(2)

[2] 在自由空间中圆周运行的原则………………………………………………(3)

[3] 向心力的作用…………………………………………………………………(4)

[4] 确定的证据……………………………………………………………………(5)

[5] 凡行星皆存在向心力，向心力指向每个行星的中心………………………(7)

[6] 向心力与到行星中心的距离平方成反比……………………………………(8)

[7] 远距离行星绕太阳运行，其接近太阳的半径所掠过的面积正比于时间…(10)

[8] 控制地外行星的力不指向地球，而指向太阳………………………………(12)

[9] 在所有行星空间里，环绕太阳的力与到太阳的距离平方成反比…………(13)

[10] 环绕地球的力，与到地球距离的平方成反比。这一结论以地球是静止的为

假设……………………………………………………………………………(13)

[11] 假设地球在运动，也能有同样的证明………………………………………(14)

[12] 向心力反比于到地球或其他行星的距离平方，这也可由行星的偏心率和回

归点的缓慢运动证实…………………………………………………………(15)

[13] 指向各个行星的力的强弱;强大的环日力……………………………………(16)

[14] 弱小的地球力…………………………………………………………………(17)

[15] 行星的直径……………………………………………………………………(17)

[16] 视直径的更正…………………………………………………………………(18)

[17] 为什么一些行星密度小，另一些密度大，且所有行星的力皆与该星的质量

成正比…………………………………………………………………………(20)

[18] 天体还展示了力与被吸引物体间的另一种类似关系………………………(21)

[19] 地球表面物体亦遵循此规律…………………………………………………(22)

[20] 类推的同类性…………………………………………………………………(24)

[21] 类推的一致性…………………………………………………………………(24)

[22] 相对极小的物体，吸引力微不足道…………………………………………(25)

[23] 朝向地表的力，和物体量成正比……………………………………………(25)

[24] 这说明，指向天体的是同样的力……………………………………………(26)

[25] 这种力随着行星表面向外而与距离的平方成反比递减，向里则与到行星中

心的距离成正比减小…………………………………………………………(27)

[26] 力的强度以及在个别情况下引起的运动……………………………………(28)

[27] 所有的行星皆围绕太阳运行…………………………………………………(28)

[28] 太阳和所有行星的公共重心处于静止状态;太阳以非常慢的速度运动;太

阳运动的解释…………………………………………………………………(30)

[29] 行星绕太阳旋转，形成椭圆，其焦点位于太阳中心﹔其接近太阳的半径

所掠过的面积，与时间成正比………………………………………………(30)

[30] 轨道的大小，及其远日点和交点的运动……………………………………(32)

[31] 天文学家早已清楚的一切月球运动，都可根据上述原理推出……………(33)

[32] 由此可以推导出一些不规律运动，但迄今为止未能观察到………………(34)

[33] 月球到地球的距离(在既定时刻) …………………………………………(35)

[34] 由月球的运动，推导出木星和土星的运动…………………………………(35)

[35] 行星绕自身轴均匀地相对于恒星旋转，这一运动良好适用于测量时间…(36)

[36] 月球以类似方式绕其轴自转，由此产生了天平动…………………………(37)

[37] 地球与行星的二分点岁差和轴的天平动……………………………………(38)

[38] 海洋每天必定涨落各两次，且在日月到达地方子午线后的第3小时，水位最高………………………………………………………………………………(38)

[39] 在日月位于朔望点时潮汐最大，在方照点时潮汐最小，且发生在月球到达子午线后的第3小时;在朔望点和方照点以外，潮汐产生的时间会从第3小时，稍微移向太阳达到中天后的第3小时………………………………………(39)

[40] 当日月最接近地球时，潮汐最大……………………………………………(40)

[41] 二分点时潮汐最大……………………………………………………………(40)

[42] 在赤道外地区，大小潮汐交替出现…………………………………………(41)

[43] 潮汐差因外加运动的持续而减小，最大潮汐可能在每个月朔望后的第3次潮汐出现…………………………………………………………………………(42)

[44] 海洋运动会受海底阻碍而减速………………………………………………(43)

[45] 海底和海岸的阻碍带来了各种现象，例如大海每天也许只涨潮一次……(44)

[46] 潮汐在海峡中的涨落时间，要比在海洋的涨落时间更不规律……………(45)

[47] 较大且较深的海洋里，潮汐较大;大陆海岸的潮汐比海洋中央岛屿的潮汐更大;以宽阔通遒面朝大海的浅海湾，潮汐也更大………………………………(46)

[48] 从前文所讲的原理可推断月球运动受太阳扰动的力………………………(47)

[49] 计算太阳对海洋的吸引力……………………………………………………(48)

[50] 计算太阳在赤道处引起的潮汐高度…………………………………………(48)

[51] 计算在纬线圈上由于太阳引力产生的潮汐高度……………………………(50)

[52] 在朔望时和方照时，赤道上潮汐高度的比例，取决于太阳和月球的共同吸引力………………………………………………………………………………(51)

[53] 计算导致潮汐的月球吸引力，以及由此引发的潮汐高度…………………(51)

[54] 太阳与月亮的引力难以觉察，唯有在海面涌起潮汐时才能被察觉到……(52)

[55] 月球密度约为太阳的6倍……………………………………………………(53)

[56] 月球与地球的密度比约为3∶2………………………………………………(54)

[57] 恒星的距离……………………………………………………………………(55)

[58] 彗星可见时，根据经度上的视差可知它们比木星更近……………………(56)

[59] 纬度视差也可以证明这一点…………………………………………………(56)

[60] 视差也证明这一点……………………………………………………………(57)

[61] 彗头的光表明彗星位于土星轨道附近………………………………………(57)

[62] 它们下落至远远低于木星轨道之处，有时低于地球轨道…………………(59)

[63] 彗尾在邻近太阳处的显着光辉也证实了这一点……………………………(60)

[64] 在其他情况相同时，根据彗星头部的光可以推断它接近太阳时的光线大

小………………………………………………………………………………( 63)

[65] 太阳区域的大量彗星，可以证实相同的结论………………………………(64)

[66] 在彗星头部越过与太阳的结合点之后，彗尾的量级和亮度要比相合之前的大，这也确证了这一点……………………………………………………………(65)

[67] 彗星尾部由彗星大气产生……………………………………………………(65)

[68] 空气和蒸汽在天空中十分稀薄，非常少的蒸汽就足以解释彗尾的现象…(67)

[69] 彗尾以何种方式从其头部产生? ……………………………………………(69)

[70] 彗星的不同表现证明了彗尾来自大气………………………………………(70)

[71] 由彗尾可知，彗星有时进入水星轨道………………………………………(71)

[72] 彗星按圆锥曲线运动，其中的一个焦点位于太阳中心，引向该中心的半径所扫过的面积与时间成比例……………………………………………………(72)

[73] 这些圆锥曲线近似于抛物线，而这可根据彗星速度推断出来……………(73)

[74] 彗星画出的抛物线轨道穿过地球轨道球体的时间长度……………………(73)

[75] 1680年彗星通过地球轨道球体的速度………………………………………(75)

[76] 它们不是两颗彗星，而是同一颗;我们可以更精确地测定，该彗星以什么样的速度沿怎样的轨道穿越天空………………………………………………(76)

[77] 表明彗星运动速度的其他例子………………………………………………(77)

[78] 可确定彗星运行的轨道………………………………………………………( 77)

附录/85

牛顿略传/86

牛顿研究/138

空间、引力与无限性/216

A 惠更斯和莱布尼茨论宇宙引力……………………………………………(216)

B 能责备他不这样做的人，也不是惠更斯…………………………………(249)

C 重力是物质的基本性质吗? ………………………………………………(262)

D 虚空与广延…………………………………………………………………(281)

E 罗奥和克拉克论吸引………………………………………………………(287)

F 哥白尼和开普勒论重力……………………………………………………(291)

G 伽桑狄论引力和重力………………………………………………………(294)

H 胡克论重力与吸引…………………………………………………………(299)

Ⅰ 伽桑狄论水平运动…………………………………………………………(306)

J 运动状态和静止状态 ………………………………………………………(308)

K 笛卡尔论无限和无定限……………………………………………………(313)

L 上帝与无限…………………………………………………………………(315)

M 运动、空间和位置…………………………………………………………(319)

人名译名对照表/325

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宇宙   重力

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摘要：《宇宙体系》是艾萨克·牛顿的经典著作之一，书中不仅揭示了自然界的基本规律，也深刻影响了科学的进程。这本书被誉为科学史上的奠基之作，也是现代物理学的起点。通过《宇宙体系》一书，牛顿提出了万有引力定律、三大运动定律等一系列基本理论，为后来的科学发展提供了基础。本文将围绕《宇宙体系》的内容，结合牛顿的贡献从四个方面进行详细阐述：牛顿的科学思想、书中的核心理论、牛顿对后世科学的影响以及《宇宙体系》的普及与传播。通过这些方面的分析，可以帮助读者更好地理解这部科学巨著的意义，并感受牛顿作为科学伟人的不朽成就。

1、牛顿的科学思想

艾萨克·牛顿（Isaac Newton）是17世纪末到18世纪初期最具影响力的物理学家之一，他的科学思想为现代物理学、天文学和数学的奠基做出了巨大贡献。牛顿的科学思想的核心是通过实验和数学推导来发现自然界的普遍规律。他强调自然界是一个按规律运行的巨大机器，所有的现象都可以通过数学的语言来解释和预测。在《宇宙体系》一书中，牛顿通过精确的数学方法和实验验证提出了“万有引力定律”，这标志着物理学方法的一次质的飞跃。

牛顿的科学思想还反映在他对“理性主义”的坚持上。不同于其他学者依赖哲学推理和直觉的方式，牛顿推崇通过实际实验来验证假设。他的《自然哲学的数学原理》不仅展示了他对物理学的系统性思考，更突出了他通过数学公式建立起严密的逻辑框架。这一框架为后来的科学研究奠定了标准，也成为西方科学哲学的重要基石。

牛顿的思想不仅限于物理学。他在数学上的贡献同样举世瞩目，尤其是在微积分的发明上，牛顿的工作无疑为科学革命提供了强大的数学工具。牛顿的“万有引力定律”和运动定律，都是通过这种数学工具来表达和阐释的，使得物理学研究不再局限于直觉与定性分析，而进入了一个精确的计算与预测阶段。

2、《宇宙体系》中的核心理论

《宇宙体系》是牛顿最具代表性的科学著作之一，书中涉及的核心理论包括牛顿的三大运动定律、万有引力定律以及他对天体运动的分析。这些理论在当时震惊了整个科学界，奠定了经典力学的基础。首先，牛顿的三大运动定律为物体在外力作用下的运动提供了科学的解释。第一定律即惯性定律，明确了物体在没有外力作用下会保持静止或匀速直线运动；第二定律表明，力与物体的质量及加速度成正比；第三定律则阐明了作用力与反作用力的关系。

其次，牛顿的万有引力定律是《宇宙体系》中最为著名的理论之一。该定律表明，所有物体之间都存在一种吸引力，这种力与物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。万有引力定律不仅解释了地球引力的来源，还成功解释了天体间的运动规律，使得人类对宇宙的认知进入了一个全新的阶段。

《宇宙体系》还深入探讨了天体的运动，尤其是行星围绕太阳的轨道运动。牛顿通过数学计算，得出行星轨道的形状是椭圆，这一发现不仅证实了开普勒的行星运动定律，还为日后科学家进一步研究宇宙提供了重要线索。这些核心理论为后来的物理学发展奠定了基础，并指导了从天文学到工程学等多个学科的研究。

3、牛顿对后世科学的影响

牛顿的科学成就对后世的影响巨大。他的《宇宙体系》不仅推动了经典力学的发展，还直接促成了现代物理学的诞生。牛顿的运动定律和万有引力定律是经典力学的基石，它们为科学家们提供了一种可以精确计算和预测自然现象的方法。牛顿的这些理论使得科学家能够更准确地理解天体的运动规律，也为后来的天文学、物理学、工程学提供了指导。

牛顿的影响远不止于物理学，他的数学贡献同样深远。在他的工作中，牛顿发明了微积分，虽然莱布尼茨也独立发现了微积分，但牛顿的贡献为物理学的许多定律提供了数学支持。他的微积分理论成为现代科学中的一种重要工具，广泛应用于物理学、工程学、经济学等领域。

此外，牛顿的科学方法对科学界的影响也是不可忽视的。他提出的“实验与数学结合”的方法论，成为科学研究的标准模式。这种方法强调通过严谨的实验验证和数学模型来揭示自然规律，而不仅仅依靠哲学推理或直觉。这种科学方法的影响深远，直到今天仍是科学研究的核心。

4、《宇宙体系》的普及与传播

《宇宙体系》自从发表以来，便迅速传播到世界各地，对全球科学界产生了深远影响。该书不仅在当时引起了极大的关注，还在几百年的时间里被无数学者深入研究和传播。牛顿的思想通过这本书得到广泛的接受和推广，使得他的理论成为世界科学的基石。随着《宇宙体系》被翻译成多种语言，它的思想在全球范围内得到了传播，极大地推动了现代科学的发展。

尤其在启蒙时代，许多科学家、哲学家都深受《宇宙体系》影响，牛顿的科学思想成为当时社会科学思想变革的重要组成部分。牛顿提出的自然规律和严谨的科学方法，让“科学理性”成为当时学术界的主流。与此同时，《宇宙体系》也成为了许多物理学、天文学和数学课程的教材，成为学术界学习自然科学的必读经典。

进入20世纪后，《宇宙体系》的影响更加广泛，甚至在某些领域，牛顿的经典力学理论仍然是非常重要的研究基础。尽管相对论和量子力学等新理论出现后，牛顿力学受到了挑战，但它的核心思想和方法依旧对科学研究起着至关重要的作用。

总结：

《宇宙体系》不仅是牛顿科学成就的展示，也是整个近代科学革命的象征。它通过严谨的数学推导和实验验证，为人类揭示了自然界的普遍规律。牛顿的三大运动定律和万有引力定律至今仍是物理学的基石，对现代科学产生了深远的影响。

这本书不仅奠定了现代物理学的基础，还影响了后世无数科学家的思想与研究方向。牛顿的科学精神和严谨的科学方法仍是今天我们进行科学探索的重要指南。正是通过《宇宙体系》这样的经典著作，科学才得以不断发展和进步，牛顿的伟大成就将永远铭刻在人类科学史的长河中。

本文由nayona.cn整理

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