《COSMOS宇宙》读书笔记
作者：〔美〕卡尔·萨根
译者：虞北冥
出版发行：上海科学技术文献出版社
出版日期：2021年6月
我不知道世人怎么看我；但我就像个在海边玩耍的儿童，为不时找到些漂亮卵石和贝壳而高兴不已，却对浩瀚的真理之海浑然不觉。
——艾萨克·牛顿
1、艾萨克·牛顿
艾萨克·牛顿爵士是伟大的炼金术师，著名的物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家，发明“金本位”的非著名经济学家，英国皇家学会会长和皇家铸币局总监。
约翰内斯·开普勒终生探索行星运动，寻找天体间的和谐。他去世36年后，这项研究在艾萨克·牛顿手里达到顶峰。牛顿出生于1642年圣诞节。
1663年，20岁的牛顿去了斯陶尔布里奇集市，在那里买了本讲占星术的书，“好奇里面写了点什么”。他读着读着，碰上了一幅不太明白的三角插图，就又买了本三角学书籍，很快，他意识到自己还需要理解几何原理，于是干脆找到欧几里得的《几何原理》，如饥似渴地读了起来。两年多之后，他发明了微积分。
2、就是想想而已
1666年，23岁的牛顿还是剑桥大学的本科生，一场瘟疫把他困在家乡小镇伍尔索普，与外界隔绝了近一年。
在此期间，他把所有精力都投入到科研。他发明了微积分，探明了光的基本性质，为万有引力理论奠定了基础。科学史上唯一能与之相提并论的年份是1905年，爱因斯坦的“奇迹年”。
有人问牛顿，他是怎么获得这些惊人发现的，牛顿的回答简单得出奇：“就是想想而已。”
这些学术成果的意义之重大难以衡量，以至于牛顿的剑桥导师艾萨克·巴罗在这位年轻人返校5年后主动辞去数学教授职务，改由牛顿担任。
3、惯性定律
牛顿发现了惯性定律，即：运动的物体在不受外力影响产生偏移的情况下，会沿直线一直前进。
在牛顿看来，月亮本该直线飞行，在目前的轨道上拉条切线一路飞出去，除非有什么力量一直把它笔直地扯向地球，迫使它划出近乎圆形的轨道。牛顿把这种力叫作“万有引力”，并相信它能隔空发生作用：地球和月亮并不直接相连，但地球依然一直把月球拉向我们。
4、万有引力定律
利用开普勒第三定律，牛顿在数学上推导出了引力的性质。他证明了这股力量不但把月球固定在轨道上，还使苹果落地，当时刚刚发现的木星卫星为什么绕着那颗遥远的行星以固定轨道转动，同样可以用引力解释。
万有引力完美地阐释了什么叫作“宇宙”。无论在宇宙哪个角落，万有引力定律都适用。万有引力定律是个平方反比定律，即力的大小和距离的平方成反比。
开普勒的所有行星运动定律都可以从牛顿的发现中反推出来。
- 开普勒的定律是经验主义的杰作，基于第谷·布拉赫的艰苦持久的观测；
- 而牛顿的定律是抽象的数学理论，第谷的所有测量结果都能够以之推出。
牛顿不打算掩饰这份自豪，他为万有引力定律写道：“我以此论证世界的结构。”
5、变分学
1696年，瑞士数学家约翰·伯努利向同行们发起挑战，希望他们能解决最速降线问题，即给两个高低不同的点连上一条曲线，在只计算重力的前提下，找到能让物体在最短时间内落下的那条曲线。伯努利原本给出的期限是6个月，但在另一个著名学者莱布尼茨（他和牛顿各自独立发明了微积分和积分学）的要求下，把时长改成了一年半。
1697年1月29日下午4时，牛顿收到挑战，次日早晨上班前，他就为数学发明了一门全新的分支学科：变分学。
牛顿用变分学解决了最速降线问题，然后把答案寄了回去。按照牛顿的要求，他发表的文章没有署名，但横溢的才华和独创的见解暴露了作者的身份。当伯努利看到牛顿的解答时，他评论道：“我们从爪印里认出了那只雄狮。”
6、洞见
开普勒和牛顿代表了人类历史的一个关键转折点。
- 他们发现简单的数学法则，能适用于包括大地和天空在内的整个自然界；
- 他们发现以人类的所思所想，能理解世界的运转规则。
- 他们尊重观测数据，准确预测了行星的运动，证明人类对宇宙的了解可以达到出乎意料的深度。
我们今日的全球化文明、对世界的看法，还有对宇宙进行的探索，都从他们的洞见中获益良多。
