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第210章 三大定律


经费批下后,牛頓的研究再次步入正轨。

牛頓每日伏在案前,将写满的纸页推到一旁,又抽出一张新的,继续推演。

朱由孝则坐在对面的矮桌旁,面前摊着厚厚一摞天文观测数据。

他将钦天监送来的历代星表逐一核对,再用牛頓教他的流数术重新计算。

两人各忙各的,互不打扰,却配合得极为默契。

为了验证万有引力的猜想,牛頓需要大量的天体观测数据,尤其是月球绕地、行星绕日的运行轨迹。

朱由孝便利用自己的身份,暗自下令钦天监尽快将历年的观测记录全部送往洛阳学院,又让人从佛罗伦萨采购最新的天文望远镜。

高台是朱由孝特别命人搭建的,用青石砌成,高三丈,四周没有遮挡,视野开阔。

每当夜幕降临,两人便带着望远镜和记录本,爬上高台,夜夜观测月球盈亏与星象变化。

“教授,今晚的月亮比昨晚更亮了。”朱由孝一边调整望远镜的角度,一边说道。

牛頓站在一旁,手里拿着一个简易的象限仪,测量月球的高度角:“亮度倒是其次,我要的是它的轨道数据,你再记录一下此刻的方位角。”

“东偏南二十三度。”朱由孝对照方位标记目测片刻,飞快地记在本子上。

“好。”牛頓点点头,又低头在稿纸上计算起来。

类似这样的夜晚,整整持续了一个冬天。

解决了万有引力的核心推导后,牛頓并没有停下脚步。

在整理演算过程中,他发现现实有许多现象都遵循着相似的规律。

苹果落地、月亮绕地、潮汐涨落,这些看似无关的现象,背后似乎隐藏着一套真仙制定的统一自然法则。

朱由孝便陪着牛頓,从日常现象入手,反复实验、推演,将这些规律归纳总结,逐步形成了三大核心定律。

第一条,他们称之为惯性定律:物体若不受外力作用,将永远保持静止,或是沿直线匀速运动,直至有外力改变这一状态。

这一定律无法在现实中直接完美验证,毕竟世间不存在毫无阻力的环境。

两人便沿用加利略开创的斜面理想实验,让人打造两段打磨至极光滑的大理石斜面,一斜一水平衔接,再将铜球仔细抛光,尽可能减小摩擦阻力。

他们先把小球从斜面顶端释放,小球沿斜面滑下,冲上另一端的平缓斜面,高度几乎与起点持平。随后不断放平缓接斜面的倾角,倾角越小,小球滑行的距离就越远。

牛頓据此做逻辑外推:若将末端斜面彻底放平,且完全消除一切阻力,小球便不会再有减速的趋势,会沿着水平面一直匀速直行,永不停止。

朱由孝看着小球在越来越平缓的斜面上越滑越远,默然点头,认可了这一从现实实验走向理想推论的严谨思路。

第二条,力与加速度定律:物体加速度的大小,与所受外力成正比,与其质量成反比,方向与外力一致。

他们以悬挂砝码的重力作为恒定拉力,用天平称准不同质量的铅块,以丝线跨过槽端的光滑木滑轮,垂吊重物拉动槽中小球。

计时则依靠惠更斯式摆钟,这是当时欧洲最精准的计时器具,用以记录小球滑行相同距离所用的时间。

两人更换不同质量的小球,改变垂吊砝码的重量,重复试验百余次,将每一组时间、距离、质量仔细记录在纸上。

牛頓以流数术与几何方法反复演算,最终将力、质量、加速度的关系,写成简洁而严密的数学关系。

朱由孝在一旁对照数据,眼见实测结果与推算高度吻合,也不由得面露喜色。

第三条,作用力与反作用力定律:两物体之间的相互作用,永远大小相等、方向相反,且作用在同一直线上。

他们用双线悬挂的等质硬木球做悬摆碰撞实验,将两球并排悬于空中,拉其一球至高处释放,令其与静止的另一球正面对撞。

只见前一球竟骤然停在半空,后一球则循着前者的轨迹,以几乎相同的速度荡开。两球速度完全互换,直观证明了彼此施加的作用力大小对等。

随后二人又做了更直观的双船实验:在平静的池水中放两只小木船,船上分别放置不同质量的石块,两人各站一船,以绳索相连牵引。

无论谁主动拉绳、谁被动受力,两船始终相向靠近,轻船移动更快、重船移动更缓,但其运动规律却始终显示,两船之间的相互拉力大小完全一致。

为了严谨,牛頓还设计了磁力验证:将磁石与铁块分置两只小船上,放入平静池水。

两船无需任何物件阻隔,便会自然地彼此吸引、相向靠拢,且始终沿两船球心连线正中对称运动,从未出现磁石单方面拉动铁块、或铁块被动跟随的情形。

“你看,”牛頓指着缓缓靠近的小船,对朱由孝说道,“磁石吸引铁块的力,与铁块反拉磁石的力,必然大小相等、方向相反,否则这两只船,定会偏向一侧。”

这一实验,进一步印证了作用力与反作用力的普遍规律。

种种实验都指向同一个结论:力从来不是单向的,而是相互对等的作用。

期间,老院长加利略多次拄着拐杖前来研究室查看进度。

他戴着老花镜,一页一页地翻阅二人的稿纸。

当其阅毕这一套完整的推导过程和实验数据后,不禁惊叹道:“你们或许完成了一项足以改变世界的伟大成就。”

对此,牛頓只是回应道:“真正伟大的是真仙,我等只是格物求索,将祂定下的世间规律,勘破一星半点罢了。”

是的,越是深入探寻这些天地自然的规律,牛顿心中便越是敬畏真仙的无上伟力。

在他看来,世间法则从非凭空而生,乃是真仙平定宇宙混沌之后,为维系乾坤秩序、守持天地平衡,亲手定下的宇宙仙理。

论文撰写完成后,牛頓与朱由孝决定在洛阳学院举办一场学术报告会,向全院师生展示研究成果。

报告会当天,学院的大礼堂座无虚席。

来自各地的学者、师生齐聚一堂,黑压压地坐满了整个大厅。

就连内阁的几位大臣,也受朱由孝之邀前来旁听,坐在前排,神情严肃。

见有这么多大明官员前来捧场,牛頓有些惊讶地倒吸一口凉气。

他偷偷拍了下朱由孝的肩膀,朝着几位阁臣指了指,悄声说道:“不愧是学术氛围最为浓郁的大明,对咱们可真重视啊!”

朱由孝忍住笑,微微点头没有说话。

报告会结束后,万有引力与三大定律迅速传遍了洛阳学院,随后又通过与西方各国的学术书信往来,传到了佛罗伦萨、巴黎、伦敦等地,引发了蓝星学界的轰动。

但朱由孝并没有因为这项成就而骄傲自满。

凭借在万有引力与三大定律推导过程中的突出贡献,他被学院正式聘为教授,成为洛阳学院的教员。

授课之余,朱由孝常与牛頓、加利略一同探讨格物之学的发展。

一日午后,朱由孝趁着研究间隙,将自己近来的想法告知了牛頓和加利略。

“两位老师,如今格物之学日益兴盛,可‘自然哲学’这一个统称,实在太过宽泛。我觉得,有必要将自然哲学进行细分,给每个领域单独命名,明确研究方向。”

“这样既能方便学子学习,也能让教授们专注于某一领域深耕,让格物之学更有条理、更易发展。”

加利略闻言,先是微微一怔,随即抚掌称赞:“朱教授所言极是!我执教多年,也深感自然哲学门类繁杂之弊。”

牛頓也连连点头:“没错,许多学子因找不到专注方向,虽耗费心力,却难有突破。细分门类,实乃推动格物之学发展的关键一步。”

得到两位学者的认可,朱由孝备受鼓舞,当即与两人一同商议细分之法。

三人围坐在石桌旁,铺开纸笔,结合当下格物之学的研究成果,逐一梳理不同领域的核心内容。

他们反复斟酌命名,力求既贴合研究本质,又简洁易懂,便于学子记忆与传播。

朱由孝首先将牛頓深耕的领域分出,这一领域专注于研究物体的运动、受力规律,以及天地间的引力作用,涵盖了三大定律、万有引力、光学现象等内容。

朱由孝思索良久,说道:“此领域研究的是万物之理、万物之变,不如称之为‘物理’,取‘格物穷理’之意,既贴合格物之道,也能彰显其研究核心。”

牛頓与加利略欣然同意。

于是朱由孝在纸上写下“物理”二字。

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