自然哲学的数学原理

1687年牛顿创作的物理学著作
《自然哲学的数学原理》(拉丁语:Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica),是英国科学家艾萨克·牛顿的三卷本代表作,成书于1686年,1687年7月5日该书的拉丁文版首次出版发行。[1][2][3]牛顿本人之后又分别于1713年与1726年进行了两次修订,1729年由本杰明·莫特将其译成英文付印,就是现在所见流行的英文本。各版均由牛顿本人作了增订,并加序言。后世有多种文字的译本,中译本出版于1931年。[4]该书被认为是“科学史上最重要的论著之一”,在科学的历史上,《自然哲学的数学原理》是经典力学的第一部经典著作,也是人类掌握的第一个完整的科学的宇宙论和科学理论体系,其影响遍布经典自然科学的所有领域,在其后的300年时间里一再取得丰硕成果。[5][6][7]

内容简介

《自然哲学的数学原理》的宗旨是从各种运动现象中探究自然力,再用这些力来解释自然现象。贯穿全书始终的核心内容,是三大运动定律和万有引力定律。全书共分五部分,第一部分是写在正文前面的一个长长的“说明”,对书中用到的一些概念,诸如力、天体、力学、运动、物质的量等给出了定义和必要的说明;第二部分是“公理或运动的定律”,详细介绍了物体运动的三大定律:惯性定律、力和运动关系的定律、作用和反作用的定律;第三部分为该书的第一卷,讨论了物体在无阻力的自由空间中的运动;第四部分为该书的第二卷,对比了不同物体在阻塞介质中的运动,得出阻力大小与物体速度的一次及二次方成正比的计算公式,还讨论了气体的弹性和可压缩性,以及声音在空气中的速度等问题;第五部分为该书的第三卷,它根据前四部分的论证,导出万有引力定律,并以大量的自然事实来说明万有引力的存在,这些自然事实包括月球运动的偏差、海洋潮汐的大小变化、岁差的长短不一等。

创作背景

1684年,在牛顿想到了万有引力问题之后大约过了20年,胡克、雷恩和哈雷等人举行了一次研讨会。在研讨会上,“在距离的平方反比的力的作用下,物体的运动轨迹将呈何种形状”成为中心的议题。似乎一致的结论是轨道为椭圆形的,但却谁都没能给出一个满意的证明。再者,也没有谁能理解在此种力作用下的物体的相互作用样式。哈雷想到或许牛顿可以解决这个问题。于是他拜访了牛顿。结果是他看到牛顿已经解决了这个问题。以此为契机,在哈雷的鼓动下,牛顿将他在同一问题上的研究成果整理后,于1687年出版了他的《自然哲学的数学原理》。