300 年来,我们一直在误读一个主要的物理定律

什么时候牛顿1687 年,他将他现在著名的运动定律刻在羊皮纸上,他只能希望我们在三个世纪后能讨论它们。

牛顿用拉丁文写作,概述三大原则描述了物体的运动如何在我们的宇宙中受到控制,这些已经被翻译、转录、讨论和辩论。

但根据一位语言和数学哲学家的说法,我们可能一直以来都对牛顿对他的第一运动定律的精确措辞进行了略微错误的解释。

弗吉尼亚理工大学哲学家丹尼尔·胡克在发现他描述作为牛顿 1729 年的原始英文翻译中的“笨拙的误译”拉丁语原则.

牛顿自己的原则以及他为第二版手写的更正,现在收藏在剑桥三一学院的雷恩图书馆。(艾萨克·牛顿/CC0/维基共享资源)

基于这个翻译,无数的学者和教师从此诠释了牛顿第一定律惯性表示物体将继续沿直线移动或保持静止除非外部力量介入。

在你意识到外力一直在起作用之前,这种描述很有效,牛顿肯定会在他的措辞中考虑到这一点。

重新审视档案,Hoek 意识到这种常见的释义具有一种误解,这种误解一直不为人知,直到 1999 年,两位学者发现了一个被忽视的拉丁词的翻译:quatenus,意思是“insofar”,而不是除非。

对 Hoek 来说,这个让一切变得不同。Hoek 说,新的读数没有描述物体在没有施加力的情况下如何保持其动量,而是表明牛顿的意思是物体动量的每一次变化——每一次颠簸、下降、转向和喷射——都是由于外力造成的。

“通过将那个被遗忘的词 [insofar] 放回原处,[那些学者] 将物理学的一个基本原理恢复了原来的辉煌,”Hoek解释在一篇描述他的发现的博客文章中,该文章在学术上发表在2022 研究论文.

然而,这个非常重要的更正从未流行起来。即使是现在,它可能也难以在几个世纪的重复重压下获得牵引力。

“有些人觉得我的阅读太狂野、太不合常规,所以不值得认真对待,”Hoek言论.“其他人认为它显然是正确的,以至于几乎不值得争论。”

普通人可能会同意这听起来像语义学。和 Hoek承认重新解释没有也不会改变物理学。但仔细检查牛顿自己的著作可以澄清这位先驱数学家当时的想法。

“关于惯性定律是什么这个问题,人们已经花了大量的笔墨因为,”解释Hoek 还是个学生时对 Newton 的意思感到困惑。

如果我们采用流行的翻译,即物体沿直线运动,直到有力迫使它们逆行,那么它就提出了一个问题:当我们的宇宙中没有这样的东西时,为什么牛顿要写一个关于不受外力影响的物体的定律;当重力和摩擦无处不在时?

由于地球的引力,国际空间站在弯曲的轨道上行驶。(3DSculptor/Canva)

“第一定律的全部意义在于推断力的存在,”塔夫茨大学(Tufts University)的哲学家、牛顿著作专家乔治·史密斯(George Smith)说:告诉记者 Stephanie Pappas 为科学美国人。

事实上,牛顿举了三个具体的例子来说明他的第一运动定律:最有洞察力的,根据 Hoek 的说法,作为一个旋转的陀螺——正如我们所知,由于空气的摩擦,它在紧缩的螺旋中减慢。

“通过举这个例子,”Hoek,“牛顿明确地向我们展示了他所理解的第一定律如何适用于受力作用的加速物体——也就是说,它适用于现实世界中的物体。

Hoek 说,这种修改后的解释带回了牛顿最基本的想法之一,该思想在当时是完全革命性的。也就是说,行星、恒星和其他天体都与地球上的物体一样受到相同的物理定律的支配。

“每一次速度变化和每一次方向倾斜,”Hoek沉思——从成群的原子到旋转的星系——“受牛顿第一定律支配”。

让我们都感到再次与最遥远的太空相连。

该论文已发表在科学哲学.

本文的早期版本发表于 2023 年 9 月。

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