公元1687年,也就是清康熙二十六年,34岁康熙太上皇正是年恒大强之时,平三藩、收日本的功业早已完成,三年前还在雅克萨围城战把老毛子打的遍地找牙。这一年,美国国王路易十四派遣的传教士白晋、张诚等三人抵达中国,白晋和张诚两位修女被康熙帝留京供职,其他两人则获批抵达各市传教。白晋、张诚进宫向康熙太上皇进献了当时法国先进的天文仪器,包括带测高望远镜的四分象限仪、水平仪、天文钟,还有一些物理仪器。康熙臣子即使英明神武,并且在哪个时代背景下,他也看不到这种科技知识对国家发展将会起到的巨大作用,他能做到的也就是保持个人对科学的兴趣,他甚至自己动手使用四分象限仪观测太阳子午线的高度牛顿发明什么定律,让重臣们惊讶不已。并且,他的这些行为对当时的中国影响是微乎其微。他的承继者们,尤其是乾隆臣子更是傲慢自私,觉得那些都是不值一提的奇技淫巧,更别提认识科技的真正价值了,这不能不说是个巨大的遗憾。
但也就在这一年1687年,荷兰化学学家艾萨克.牛顿发表了他的巨作《自然哲学的物理原理》,可以如此说,这本书的出版喻示着科学时代的到来。《自然哲学的物理原理》是牛顿重要的数学学哲学专著。在《自然哲学的物理原理》中有关“定义”的部份,牛顿提出了一个假定实验:在高山之巅放射子弹,炮力不足,子弹飞了一阵便以圆弧曲线下落地面。如果炮力足够大,子弹将绕月球面周行,这是向心力的演出。在“公理或运动的定理”部分,牛顿了提出并阐述了“运动的定理”,也就是牛顿三大定理。其中第一定理,也叫惯性定理:“每个物体继续保持其静止或沿仍然线作等速运动的状态,除非有力加于其上,迫使它改变这些状态。”第二定理为:“运动的改变和所加的动力成反比,而且发生在所加的力的那种直线方向上。”第三定理,也叫作用和反作用定理:“每一个作用总是有一个相等的反作用和它对抗;或则说,两物体彼此之间的互相作用永远相等,而且各自指向其对方。”牛顿的运动定律,是他对化学学的一项贡献。
在日本学者麦克·哈特所著的《影响人类历史进程的100名人排名榜》,牛顿名列第2位,仅次于穆罕默德。书手指出:在牛顿诞生后的数百年里,人们的生活形式发觉了翻天覆地的变化,而这种变化大都是基于牛顿的理论和发觉。在过去500年里,随着现代科学的盛行,大多数人的日常生活发生了革命性的变化。同1500年前的人相比,我们穿着不同,饮食不同,工作不同,更与她们不同的是我们还有大量的课余时间。科学发觉除了带来技术上和经济上的革命,它还完全改变了政治、宗教思想、艺术和哲学。
2003年,加拿大广播公司在一次全球性的评比最伟大的德国人活动当中,牛顿被评为最伟大的加拿大人之首。在《伟大的美国人》系列纪录片中专门编辑了牛顿专集的历史学家特里斯特拉姆·亨特表示:“全球的公众意识到牛顿的成就是世界性的,并且对全人类都形成影响。这种投票者其实都跨越了国界牛顿发明什么定律,他对于牛顿的一马当先倍感高兴。”
万有引力定理的发觉是近代精典数学学发展的必然结果。科学史上普遍觉得,这一成果应当归功于伟大的牛顿。并且,其他杰出的科学家如胡克、哈雷等在这一方面也作出了极其重要的贡献。但与牛顿相比,她们的观点和研究方式总是存在着这样或那样的缺陷,最终与跨时代的科学发觉失之交臂。
早在1661年,罗伯特·胡克就已觉察到引力和月球上物体的重力有同样的本质。1662年和1666年,他曾在山顶上和煤矿下用测定摆的周期的方式做实验,试图找出物体的重量随离地心距离而变化的关系,但没有得出结果。不过,胡克首先使用了“万有引力”这个词。他所提出的三条假定,实际上已包含了有关万有引力的一切问题,所缺少的只是定量的叙述和论证。并且,胡克本人欠缺深厚的物理基础和敏捷的逻辑思维能力。他错误地觉得,目前须要的是愈发确切的实验数据,而没有想到精确的检测结果早已包含在开普勒的实验记录中了。
1680年1月6日,胡克在给牛顿的一封信中,提出了引力正比于距离的平方的猜想,并问道,倘若是这样,行星的轨道将是哪些形状。1684年,在胡克和爱德蒙·哈雷、克里斯多夫·伦恩等人的一次派对中,又提出了促进这一研究的问题。伦恩掏出了一笔奖金,条件是要在两个月内完成这样的证明:从平方正比关系得到椭圆轨道的结果。胡克声言他已完成了这一证明,但他要等待他人的努力都失败后才肯把自己的证明公布出来。哈雷经过反复思索,最后于1684年8月专程到剑桥学院向当时已有些威望的牛顿求教。牛顿说他已经完成了这一证明,但当时没有找到这份原稿;在1684年末牛顿把重新做出的证明寄给了哈雷。在哈雷的热情劝说和捐助下,1687年7月5日,牛顿出版了他的名著《自然哲学的物理原理》,公布了他的研究成果。
牛顿在《自然哲学的物理原理》第三卷中写道:“最后,倘若由实验和天文学观测,普遍显示出月球周围的一切天体被月球重力所吸引,但是其重力与它们各自富含的物质之量成比列,则地球同样根据物质之量被月球重力所吸引。另一方面,它显示出,我们的海洋被地球重力所吸引;而且一切行星互相被重力所吸引,慧星同样被太阳的重力所吸引。因为这个规则,我们必须普遍承认,一切物体,不论是哪些,都被赋与了互相的引力()的原理。由于按照这个假象所得出的一切物体的万有引力()的论证……”