在牛頓之前,人們普遍認為天上物體的運動規律和地上物體的運動規律是不同的,一個做圓運動,一個做直線運動。但是牛頓證明,不論天上還是地上的物體,都要遵循慣性定律、質點運動定律和作用與反作用定律,即所謂的“牛頓三定律”運動。他還明確指出,推動行星繞日運動的是天體之間存在的萬有引力。運用牛頓三定律和萬有引力定律,不僅計算出了行星圍繞太陽的運動,衛星圍繞行星的運動,還說明了地麵上物體的降落運動和拋射運動,以及海洋潮汐發生的原理,並能確定彗星的軌道和運轉周期。牛頓還最早提出了發射人造衛星的設想。這些空前的成就標誌著牛頓已經成功地建立了近代力學和天文學。
牛頓在數學上的最大功績,是和萊布尼茲同時發明了微積分,並且把微積分和力學結合起來,用微分方程的形式來表示運動物體受力和所產生的加速度之間的原因一結果關係,使長期以來非常神秘的運動過程一下子變得清楚明白,計算結果和實際情況分毫不差。
牛頓對於光的本性的發現也震動了世界。他利用一隻玻璃三棱鏡證明了白色光線實際上是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種不同顏色光線具有不同的折射率,所以形成了雨後美麗的彩虹。牛頓還提出了光是高速前進的粒子流的學說,引起科學界熱烈的討論。
牛頓多方麵的貢獻對三百多年來自然科學的發展起了重要的作用,他寫下了世界曆史極其輝煌的一頁。但他總是謙遜地說,我的成就是因為我站在“巨人肩膀上”的結果。
(8)近代化學之父——拉瓦錫法國化學家拉瓦錫(1743—1794)因為提出了燃燒是氧化-還原反應的正確理論,把化學從當時燃素說的一片迷茫中拯救出來,把化學從死胡同裏引到了正確的軌道,被譽為近代化學之父。
在拉瓦錫那個時代,人們認為物質燃燒是由於含有燃素。拉瓦錫不迷信權威,隻相信試驗的結果。他收集到磷燃燒時冒出的全部白煙,稱出了它們的重量,證明煙重於原來的磷,他認為這是磷與空氣化合了。他又將裝有磷的盤子放在浮於水麵的軟木架上,點燃磷後,迅速用玻璃罩把它罩上,罩內充滿了白色濃煙。火熄滅了,水位上升五分之一,這說明罩內五分之一的空氣與磷化合了。他還用硫做了同樣的試驗,得出了相同的結論。於是,他推翻了燃素理論,並把支持燃燒的氣體叫做氧氣。
拉瓦錫在做燃燒試驗時,發現金屬在密封的玻璃器皿裏燃燒時,盡管形成的金屬灰重於最初使用的金屬,但密閉器皿的重量在加熱前後沒有改變。這些實驗研究成果,為確立質量技師守恒定律作出了重要貢獻。
當時人們把氫氣叫做“可燃空氣”,但對它燃燒的生成物並不清楚。拉瓦錫經過多次試驗,證明了氫氣燃燒後生成水,水分解又可生成氫氣和氧氣。他把整個試驗放在一個大分析天平上反複進行,發現它們的總重量在反應前後是不變的,這證明質量守恒定律是普遍規律。
正當這位素有刻苦精神的拉瓦錫全力以赴投身到科學研究工作時,災難降臨到他的頭上。他被誣入獄,於1794年5月8日被送上斷頭台。拉瓦錫就這樣被冤死了。法國處死了自己的偉大兒子,世界失去了一位最傑出的科學家。著名數學家拉格朗日感慨地說:“砍掉他的腦袋隻需要一刹那,可是,也許要等一個世紀,才能再出現像他這樣的一個腦袋。”(9)提出科學原子論的道爾頓盡管古代早就有人認為組成萬物最小的微粒是原子,但在當時隻是一種天才的猜測,真正用事實證明這種觀點的是英國人道爾頓(1766—1844)。
道爾頓是紡織工人的兒子。由於家庭貧困,他隻讀了幾年小學,沒有受過高等教育,是位自學成才的化學家、物理學家。他從15歲左右起從事教育工作,直到逝世,是位受人愛戴、尊敬的老師。他在擔任初中物理教員期間,開始對自然界進行觀察研究,特別是每天詳細記錄氣候變化竟堅持56年之久,直到逝世前幾小時,還記下了最後一次觀測結果。他的全部觀測記錄超過20多萬條目。27歲時出版了《氣象觀測與研究》一書。書中描繪了氣壓計、溫度計、濕度計等儀器裝置,巧妙地分析了降雨和雲的形成過程、水蒸發過程、大氣層降水量的分布等現象,深受讀者喜愛。後來他把注意力轉到氣體成分、性質等的研究。經過一係列的實驗,1801年他總結出關於混合氣體壓強與各組分氣體壓強關係的氣體分壓定律。