1.范德班克1725年绘,geo.文图1726年刻
致人杰
伊萨克·牛顿
我们的时代和民族的伟大荣耀以及这本数学-物理学著作
请看天空的布局,神圣物质的平衡,
请看朱庇特的计算,和造物主的规则
他在初创万物时制订
连他也不会违反,这是他工作的基础。
天空最深处的秘密被揭示,
使最外面的天球旋转的力不再隐藏。
太阳坐在他的宝座上命令万物
向他降落,但天体不在直线上奔跑,
当他们穿过无际的虚空;
他催促他们,以他为中心在不动的轨道上环绕。
现在已知骇人的彗星走过的弯曲路径;
扫帚星的天象不再令人惊奇。
由此书我们终于知道,皎洁的月神
以不等的步子前进的原因;为何到目前
她未曾向众多的天文家低首;
交点为何退行,拱点前移又何为。
我们又知道,漫游的狄安娜用多大的力
推动海潮退去,倦了的海洋在身后
留下海草,水手怀疑赤裸的海岸;
高高的浪头轮流拍打岸边。
所有这些,让古代的贤人苦恼,
学派之间徒然地争吵,
我们看到,数学驱散云雾。
错误和怀疑不再将我们缠绕;
因为借自天才的羽翼,我们能进入神的居室
并且升入高高的天空。
自然哲学的数学原理
凡夫俗子啊,起来!抛掉俗念;
并由此认识天赐的智力,
它更远离畜群的生活。
那个人用写在石板上的律令戒除谋杀,
偷盗,私通和作伪证的罪恶;
教游牧的人筑墙建城的
是他,谷物女神的礼物使这些民族免于匮乏,
他压榨葡萄让人欢乐,
又显示怎样连合尼罗河的芦苇
在眼前写下表示声音的符号;
人的命运的提高,和他们悲惨的生活
所得的关怀一样少。
可现在我们被允许进入诸神的宴会,能
研究高天的规律,我们也有开启
大地隐秘的钥匙,知道事物不变的秩序,
和过去难以索解的东西。
你们,啊!饮天神美酒的人,
来与我一起歌唱牛顿 的名字,
他打开了隐藏真理的宝匣,
牛顿 ,缪斯垂青的人,阿波罗
居住在他纯洁的心中,他充满了神力;
比任何一个凡人更接近神。
埃德蒙·哈雷
致读者
作者的序言
由于古代人(正如帕普斯 所说)在自然事物的研究中极重视力学;而现代人 ,抛开实体 的形式和隐藏的性质(qualitates occultae),努力使自然现象从属于数学的定律:因此 这一专著的目的是发展数学,直到它关系到哲学时为止。而古代人按两个部分组织力学,理性的,它通过精确的证明进行,和实践的。所有的手工技艺属于实践的力学,力学之名也取自于此。但由于工匠习惯于较不精确的工作,使得整个力学与几何学分离,凡精确的归于几何学,凡较不精确的归于力学。但是错误不在技艺,而在工匠。工作较不精确,则力学是较不完善的;且如果能有最精确的工作,就有完全的完善无比的力学。因为画直线和圆,在其上几何学被建立,属于力学。几何学不教导画这些线,但需要这些线。即要求新手也画得如同他早先受过指导那样精确,由此他进入几何学的门槛;然后教他何以问题被这些做法解决 。画直线和圆是问题,但不是几何学的问题。这些解的要求来自力学,在几何学中教导应用这些解。且几何学以从它处得来的如此少的原理得出如此多的东西为荣。所以几何学以力学的实践为基础,且它不是别的,而是普遍的力学的那个部分,它提出和证明精确的测量的技艺。但是由于手工工艺习惯用于移动物体,致使通常物体的大小从属于几何学,运动从属于力学。在这种意义上理性的力学是运动的科学,它精确地提出并证明来自无论任何种类的力的结果,以及产生任意运动所需要的力。力学的这个部分,就它的从属于手工工艺的五种能力(potentae quinque)而言,已被古代人发展过,他们考虑重力(它不是手工的能力)不 过是移动重物的那些能力。但是我们讨论的是哲学而非工艺,并陈述自然的而不是手工的能力,且极力深究与重力、轻力(levitas)、弹性力、流体的阻力以及无论是吸引的或者是推 动的那类力有关的事项;所以我奉献这一著作作为哲学的数学原理。因为哲学的整个困难看起来在于:从运动的现象我们研究自然界的力,然后从这些力我们证明其他的现象。为此目的,对于普遍的命题,我在第一卷和第二卷中详加研究。但在第三卷中我提出这类事情的一个例子,通过它说明宇宙的系统。因为在那里,由天体的现象,通过在前两卷中用数学证明的命题,导出重力,由它物体趋向太阳和每一个行星。然后由这些力通过也是数学上的命题 ,导出行星的、彗星的、月球的和海洋的运动。我期望其余的自然现象能由力学的原理用同 类的论证导出。因为许多理由使我怀疑它们可能都依赖某些力,由它们物体的小部分 (1) (particula),由一些至今尚不知道的原因,彼此相互碰撞并按规则的图形凝结,或彼此驱 赶并退离;由于这些力未知,哲学家迄今对自然的尝试是徒劳的。但是我希望这里建立的原理 会使这一或其他更真实的哲学方法更清楚。
在本书的出版中,极聪慧且精通所有学科的杰出人士埃德蒙·哈雷 勤奋工作,他不仅校正样 张并监督雕刻几何图形,而且他是我走向此书出版的发起者。事实上,在他获得我对天体的轨道的证明后,他不断催促我将此呈送皇家学会 ,此后承蒙他的劝勉和好意,我开始计划将它公之于众。但我既已着手月球的运动的均差,而后我也开始尝试其他问题,它们属于重力和其他力的定律和度量,以及物体按照任意给定的吸引定律画出的图形,多个物体彼此之间 的运动,在阻力介质中物体的运动,介质的力,密度和运动,彗星的轨道,等等,出版的时 间比我预想的推迟了,以便我能探究其余问题并把它们一起刊行。属于月球的运动(它虽然 不完备)的内容,我把它们都放在命题lxvi的诸系理中,避免用与主题不适当的一个冗长方 法分别证明包含在这里的问题,而且打断其余命题的顺序。后来发现的一些结果,我宁愿把 它们插在一些不大合适的地方,而不改变命题和参见的序号。我恳求读者坦诚对待他所读 到的一切,在研究时不过于苛求我在如此困难的题材上的错误,而以新的努力善意地加以补充。
1686年5月8日
剑桥,圣三一学院
伊·牛顿
第二版
作者的序言
在《原理 》的这个第二版中,多处被修正且有一些增添。在第一卷第ii部分,求力,由此力物体能在给定的轨道上运行,被呈现得更容易且更丰富。在第二卷第vii部分,流体的阻力 的理论被精确地加以研究,且被新的实验所证实。在第三卷中,月球的理论和岁差由它们自身的原理更完满地导出,且彗星的理论被更多且更精确的轨道计算的例子所证实。
1713年3月28日
伦敦
伊·牛顿