第五章 数学史料-高中数学文化探究选择性必修第二册

84 哈雷的猜想 哈雷彗星是第一颗被英国著名天文学家哈雷预言回归的彗星.1682年哈雷在牛津 大学担任数理学教授时,曾观测了一颗大彗星,并全身心地研究了彗星的轨道问题.他 应用牛顿的万有引力定律计算出了从1337~1682年观测到的24颗彗星的运行轨道,发 现只有1682年出现的这颗彗星运行轨道是椭圆形的.在对观测资料的研究中,他发现 1531年、1609年和1682年出现的三颗彗星运行轨道十分相似.哈雷于是大胆地猜测, 它们很有可能是同一颗彗星的三次回归.哈雷在查阅前人的观测资料中又发现中国的 天象记录最丰富,从秦始皇以后到1910年止,这颗彗星的每次回归都有记录. 哈雷彗星轨道 哈雷根据这些史料(1456年、1378年、1301年、1145年和1066年都有大彗星的记 载)进行推测,于是他确认这都是同一颗彗星,每隔76年回归一次,他还大胆地预测出 将在1758~1759年这颗星将再次出现.但遗憾的是哈雷自己无法亲眼再次目睹这颗彗 星了,只有在自己的《彗星天文学论说》中详加描述以提醒后人. 85 果然在1758年12月这颗彗星再次回归,与哈雷的预测只相差了几天.哈雷预言的 成功轰动了全世界.为了表彰哈雷对彗星天文学的开拓性研究,人们命名这颗大彗星为 “哈雷彗星”. 上次哈雷彗星回归是1986年.哈雷彗星将在2061年返回内层太阳系.2062年哈雷 彗星将再次光临地球. 一、牛顿的故事 牛顿,伟大的英国物理学家.1661年,就读于剑桥大学的三一学院.1669年,年仅27 岁,就担任剑桥的数学教授.1672年当选为英国皇家学会会员.1685~1687年,在天文 学家哈雷的鼓励和赞助下,牛顿发表了著名的《自然哲学的数学原理》,完成了具有历史 意义的发现———运动定律和万有引力定律,对近代自然科学的发展,作出了重大贡献. 1703年,当选为英国皇家学会会长. 牛顿除了力学,在其他方面也有很大贡献.在数学方面,他发现了二项式定理,创立 了微积分学;在光学方面,进行了太阳光的色散实验,证明了白光是由单色光复合而成 的,研究了颜色的理论,还发明了反射望远镜. 可是就是这样一个伟大的牛顿,小时候竟被人称为“呆子”. 牛顿经常被列入差等生的行列,但他总有一种探究自然奥秘的欲望.牛顿最开心的 时候是他放学之后.这个时候他可以想做什么就做什么,不必按照别人的规定去想去说 去做.只有这个时候,他是自由的、自在的.他有时连书包都不放便径直到河边树丛里去 玩,去观赏大自然和遐想.有时一进屋就扔下书包开始做他心爱的木工活.随着年龄的 增大,他所做的东西也开始复杂了.由开始做小桌子、小凳子、小箱子等这些模仿性的东 西,到逐渐做一些带有设计性的东西. 煮怀表 牛顿从事科学研究时非常专心,时常忘却生活中的小事.有一次,给牛顿做饭的老 太太有事要出去,就把鸡蛋放在桌子上说:“先生! 我出去买东西,请您自己煮个鸡蛋吃 吧,水已经在烧了!” 正在聚精会神地计算的牛顿,头也不抬地“嗯”了一声.老保姆回来以后问牛顿煮了 鸡蛋没有,牛顿头也没抬地说:“煮了!”老太太掀开锅盖一看,惊呆了:锅里居然煮了一 块怀表,鸡蛋却还在原地放着.原来牛顿忙于计算,胡乱把怀表扔到了锅里. 86 吹肥皂泡的疯老头 牛顿搬进一幢新楼以后,开始研究光线在薄面上是怎样反射的.他每天都在读书、 思考.早上起床穿衣服,突然想到了研究中的问题,他就像被定身法定住了一样,呆住 了,然后开始实验或工作,所以他时常穿错了袜子或者在夏天穿上秋天的衣服. “太阳光是最好的光源,肥皂泡是最理想的薄面,太阳光照到上面,它为什么会变得 五颜六色呢?”牛顿的脑子里翻江倒海了.他提着一桶肥皂水走到院子里,吹起了肥皂 泡.你看,他那两只眼睛直盯着飘来飘去的肥皂泡,一个泡破了,接着又吹一个,从太阳 一出来他就吹,一吹就是几个小时. 后来人们知道了这疯老头就是英国皇家学会的研究员,他吹肥皂泡是在研究学问, 不禁对他肃然起敬了. 实验室的酒肉 牛顿最喜欢的地方就是实验室.他很少在两三点钟以前睡觉,有时整天整夜守在实 验室里.为他做饭的保姆只好把饭菜放在外间屋的桌子上. 有一次,牛顿的一位朋友来看他,在实验室外面等了他好久,肚子饿了就独自把桌 上的烤鸡吃了,不辞而别.过了好长时间,牛顿的实验告一段落,他才觉出肚子咕咕在 叫,赶快跑出来吃鸡.他看到盘子里啃剩下的鸡骨头,居然对助手说:“哈哈,我还以为我 还没吃饭哩,原来已经吃过了呀!” 还有一回,一个好朋友请牛顿吃饭,一边吃饭一边议论科学问题.饭吃到一半的时 候,牛顿站起来说:“对了,还有好酒呢,我去取来咱们一起喝.”说完就向实验室跑去,一 去就不回来了.朋友追过去一看,牛顿又摆弄上他的实验了.原来牛顿在取酒的路上忽 然想出了一个新的实验方法,居然将取酒的事忘得一干二净了. 牛