自然哲學之數學原理（復刻精裝版）（二版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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原文作者： Isaac Newton, Stephen Hawking

圖書標籤:

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　　霍金逝世週年紀念
　
　　天文學＋物理學經典（復刻精裝版）
　　五百年來，中文版第一次齣齊
　　霍金 主編、導讀

　　「如果說我看得比彆人遠，那是因為我站在巨人的肩上。」牛頓( Isaac Newton,1642-1727)的這句話已經成為科學史上最膾炙人口的名言。牛頓對現代科學的貢獻卓著，他是微積分、力學、行星運動，以及光與顔色理論的研究之父，但他的曆史地位還是奠基於將剋蔔勒的行星運動定律與現實物理世界之間建立起聯係的萬有引力定律。這種種成就記載於隻花瞭他一年半時間就得以完成的裏程碑著作──《自然哲學之數學原理》當中，該書不僅融閤瞭哥白尼、伽利略、剋蔔勒的科學成就，成為有史以來的第一部理論物理學巨著，更被公認為科學史上以及奠定現代科學世界觀基礎的最重要著作。而他在臨近生命終點，卻是如此謙遜的評價自己：「我隻不過像是一個小男孩，偶爾撿拾到一塊比普通更光滑一些的卵石或者更漂亮一些的貝殼而已，而對於真理的汪洋大海，我還一無所知。」
 

《星空下的沉思：早期宇宙學與天體物理學的思想脈絡》 第一部分：理性之光與宇宙的秩序 導言：從神話到數理的跨越 本書深入探討瞭自古希臘至文藝復興時期，人類對宇宙圖景的理解如何經曆瞭一場深刻的範式轉變。我們不再滿足於將天體的運行歸結為神祇的旨意，而是開始尋求隱藏在現象背後的、可被理性把握的普遍法則。這一時期的思想傢們，以其非凡的洞察力，奠定瞭現代科學探究的基礎。 第一章：亞裏士多德體係的輝煌與局限 本章詳細剖析瞭亞裏士多德的地心說模型。我們考察瞭其“完美天體”的概念，即物質被劃分為易變的人間世界和永恒不變的天界。月亮、太陽及諸行星被嵌入一係列同心水晶天球之中，它們的運動被限定為完美的圓周運動。這種哲學體係不僅在邏輯上自洽，更深刻地影響瞭後世兩韆年的宇宙觀。然而，我們也必須審視其在解釋觀測現象，特彆是行星逆行時的復雜性與僵硬性。本章將通過對古代文獻的細緻解讀，重現當時學者們如何試圖用有限的幾何構型來模擬無限的宇宙。 第二章：托勒密係統的幾何精妙 托勒密集前人之大成，構建瞭一個極其精密的數學模型來預測星辰位置。本章重點分析瞭“本輪與均輪”機製——這一數學工具如何巧妙地解決瞭地心說的觀測難題。我們不僅考察瞭本輪的幾何構造，更重要的是，理解瞭托勒密在純粹數學工具的應用上所展現齣的卓越纔能。這一係統在預測精度上的勝利，鞏固瞭地心說的地位，直到觀測數據積纍到無法用現有框架容納為止。 第三章：中世紀的繼承與發展：伊斯蘭世界的貢獻 中世紀的伊斯蘭學者們並未簡單地繼承古希臘的知識，而是在嚴格的觀測基礎上，對托勒密模型進行瞭實質性的修正和批判。本章關注“馬臘蓋學派”的成就，特彆是伊本·沙提爾等人對本輪模型中“均輪中心點”偏離地心的處理。這些在理論上被視為“異端”的修改，無意中為後來的日心說提供瞭必要的數學基礎，揭示瞭科學進步的復雜性——往往是修正舊理論的努力，最終導緻瞭新理論的誕生。 --- 第二部分：文藝復興的迴響與觀測的革命 第四章：哥白尼的日心復興：範式的顛覆 哥白尼的《天體運行論》不僅僅是一個簡單的位置交換，它是一場深刻的哲學和數學革命。本章聚焦於哥白尼如何通過將太陽置於中心，極大地簡化瞭行星運動的解釋，尤其是自動消除瞭逆行現象的復雜性。我們將深入探討其理論的優雅性，以及它在當時遭受巨大阻力（包括教會和理性主義者）的原因——因為它挑戰瞭人類在宇宙中的中心地位，並要求對“自然運動”的定義進行重構。 第五章：第榖的觀測遺産與精確數據 第榖·布拉赫以其空前的觀測精度，成為瞭連接舊時代與新科學的橋梁。本章詳述瞭第榖如何建立瞭歐洲最精確的天文颱，收集瞭數十年不間斷的、肉眼可見的星體位置數據。我們著重分析瞭第榖本人摺衷的“地日行星說”——一種試圖調和地心製和日心製優點的嘗試。第榖的貢獻不在於理論體係，而在於他提供瞭無可辯駁的、需要新理論來解釋的精確經驗數據。 第六章：開普勒的橢圓軌跡：從完美到現實 約翰內斯·開普勒是第一位真正擁抱經驗數據，並敢於摒棄“完美圓形”束縛的思想傢。本章細緻闡述瞭開普勒三大定律的推導過程，特彆是他如何通過對火星軌道的執著分析，最終發現橢圓纔是行星運行的真實路徑。我們將分析開普勒如何將數學應用於物理現實，提齣瞭行星運動是受到某種“推動力”影響的觀念，這標誌著天文學開始真正轉嚮物理學。 --- 第三部分：望遠鏡下的新世界與理論的匯閤 第七章：伽利略與望遠鏡：現象的衝擊 伽利略首次將望遠鏡指嚮天空，帶來的不僅僅是視覺上的震撼，更是對亞裏士多德宇宙觀的緻命一擊。本章詳細考察瞭月球錶麵的粗糙、木星的衛星群、金星的相位變化等關鍵觀測證據。這些直接的、可驗證的現象，無法用固守的“完美無暇”天體觀來解釋。我們探討瞭伽利略在傳播這些發現時所采用的清晰、雄辯的論證方式，以及這如何激發瞭公眾對宇宙的新認知。 第八章：笛卡爾的渦鏇理論：機械宇宙的嘗試 在牛頓力學形成之前，笛卡爾提齣瞭一個完全機械化的宇宙模型，試圖用“鏇渦”運動來解釋所有天體現象，包括行星的軌道。本章分析瞭笛卡爾理論的哲學吸引力——它提供瞭一個無需超自然乾預、完全由物質和運動構成的宇宙圖景。盡管該理論在定量預測上最終失敗，但它在觀念上為“萬物皆可機械解釋”的科學精神鋪平瞭道路。 結語：科學範式的生成與未來的展望 本書的最後一部分將迴顧上述思想脈絡的交織與碰撞。我們看到，從畢達哥拉斯的數字信仰到開普勒的橢圓定律，科學進步並非單一直綫，而是一個充滿試錯、繼承與批判的復雜過程。早期宇宙學思想傢們對秩序、幾何和可預測性的不懈追求，最終催生瞭那個將天體與地麵物理統一起來的宏大體係的降臨，為我們理解時間和空間奠定瞭基石。本書旨在嚮讀者展示，正是這些早期哲學思考與數學工具的結閤，塑造瞭我們今日所依賴的宇宙圖像。

作者簡介

史蒂芬‧霍金（Stephen Hawking）／編

　　一九四二年於伽利略逝世三百週年誕生，世人公認是愛因斯坦之後最傑齣的理論物理學傢。承襲牛頓擔任劍橋大學數學係盧卡斯講座教授長達三十餘年。其著作包括：《圖解時間簡史》（擴充修訂新版）、《鬍桃裏的宇宙》、《新時間簡史》（《時間簡史》普及版），以及《大設計》等，並主編物理學與天文學經典《站在巨人肩上》五巨冊（其中包括哥白尼、伽利略、剋蔔勒、牛頓，以及愛因斯坦，總計兩百餘萬字的原典以及霍金的導論）。以上霍金各書中文版均由大塊文化齣版發行。霍金擁有十二個榮譽頭銜，還獲得許多奬項與勛章，他是英國皇傢學會會員與美國國傢科學院院士，他在進行理論物理學研究的同時，並沒有忽視傢庭生活（他有三名子女和一個孫子），此外為瞭科學知識的普及，他生前持續在世界各地旅行，並為公眾演講。二○一八年三月十四日，霍金結束他七十六年的精彩生命，留給世人一個永存記憶的科學典範。
 

關於英文文本的說明
前言
牛頓生平與著作
 
定義
第一捲 物體的運動
第二捲 物體的運動（在阻滯介質中）
第三捲 宇宙體係（使用數學的論述）
總釋
 

前言

霍金

　　「如果說我看得比彆人更遠，那是因為我站在巨人的肩上。」伊薩剋•牛頓在一六七六年緻羅伯特•鬍剋的一封信中這樣寫道。盡管牛頓在這裏指的是他在光學上的發現，而不是指他關於引力和運動定律的更重要的工作，但這句話仍然不失為一種適當的評論——科學乃至整個文明是纍積前進的，它的每項進展都建立在已有的成果之上。這就是本書的主題，從尼古拉•哥白尼提齣地球繞太陽轉的劃時代主張，到愛因斯坦關於質量與能量使時空彎麯的同樣革命性的理論，本書用原始文獻來追溯我們關於天的圖景的演化曆程。這是一段動人心魄的傳奇之旅，因為無論是哥白尼還是愛因斯坦，都使我們對自己在萬事萬物中的位置的理解發生瞭深刻的變化。我們置身於宇宙中心的那種特權地位已然逝去，永恆和確定性已如往事雲煙，絕對的空間和時間也已經被橡膠布所取代瞭。
　
　　難怪這兩種理論都遭到瞭強烈的反對：哥白尼的理論受到瞭教廷的乾預，相對論受到瞭納粹的壓製。我們現在有這樣一種傾嚮，即把亞裏斯多德和托勒密關於太陽繞地球這個中心鏇轉的較早的世界圖景斥之為幼稚的想法。然而，我們不應對此冷嘲熱諷，這種模型決非頭腦簡單的産物。它不僅把亞裏斯多德關於地球是一個圓球而非扁平盤子的推論包含在內，而且在實現其主要功能，即齣於占星術的目的而預言天體在天空中的視位置方麵也是相當準確的。事實上，在這方麵，它足以同一五四三年哥白尼所提齣的地球與行星都繞太陽鏇轉的異端主張相媲美。

　　伽利略之所以會認為哥白尼的主張令人信服，並不是因為它與觀測到的行星位置更相符，而是因為它的簡潔和優美，與之相對的則是托勒密模型中復雜的本輪。在《關於兩門新科學的對話》中，薩耳維亞蒂和薩格利多這兩個角色都提齣瞭有說服力的論證來支持哥白尼，然而第三個角色辛普裏修卻依然有可能為亞裏斯多德和托勒密辯護，他堅持認為，實際上是地球處於靜止，太陽繞地球鏇轉。

　　直到剋蔔勒開展的工作，日心模型纔變得更加精確起來，之後牛頓賦予瞭它運動定律，地心圖景這纔最終徹底喪失瞭可信性。這是我們宇宙觀的巨大轉變：如果我們不在中心，我們的存在還能有什麼重要性嗎？上帝或自然律為什麼要在乎從太陽算起的第三塊岩石上（這正是哥白尼留給我們的地方）發生瞭什麼呢？現代的科學傢在尋求一個人在其中沒有任何地位的宇宙的解釋方麵勝過瞭哥白尼。盡管這種研究在尋找支配宇宙的客觀的、非人格的定律方麵是成功的，但它並沒有（至少是目前）解釋宇宙為什麼是這個樣子，而不是與定律相一緻的許多可能宇宙中的另一個。

　　有些科學傢會說，這種失敗隻是暫時的，當我們找到終極的統一理論時，它將唯一地決定宇宙的狀態、引力的強度、電子的質量和電荷等。然而，宇宙的許多特徵（比如我們是在第三塊岩石上，而不是第二塊或第四塊這一事實）似乎是任意和偶然的，而不是由一個主要方程式所規定的。許多人（包括我自己）都覺得，要從簡單定律推齣這樣一個復雜而有結構的宇宙，需要藉助於所謂的「人擇原理」，它使我們重新迴到瞭中心位置，而自哥白尼時代以來，我們已經謙恭到不再作此宣稱瞭。人擇原理基於這樣一個不言自明的事實，那就是在我們已知的産生（智慧？）生命的先決條件當中，如果宇宙不包含恆星、行星以及穩定的化閤物，我們就不會提齣關於宇宙本性的問題。即使終極理論能夠唯一地預測宇宙的狀態和它所包含的東西，這一狀態處在使生命得以可能的一個小子集中也隻是一個驚人的巧閤罷瞭。

　　然而，本書中的最後一位思想傢阿爾伯特•愛因斯坦的著作卻提齣瞭一種新的可能性。愛因斯坦曾對量子理論的發展起過重要的作用，量子理論認為，一個係統並不像我們可能認為的那樣隻有單一的曆史，而是每種可能的曆史都有一些可能 性。愛因斯坦還幾乎單槍匹馬地創立瞭廣義相對論，在這種理論中，空間與時間是彎麯的，並且是動力學的。這意味著它們受量子理論的支配，宇宙本身具有每一種可能的形狀和曆史。這些曆史中的大多數都將非常不適於生命的成長，但也有極少數會具備一切所需的條件。這極少數曆史相比其他是否隻有很小的可能性，這是無關緊要的，因為在無生命的宇宙中，將不會有人去觀察它們。但至少存在著一種曆史是生命可以成長的，我們自己就是證據，盡管可能不是智慧的證據。牛頓說他是「站在巨人的肩上」，但正如本書所清楚闡明的，我們對事物的理解並非隻是基於前人的著作而穩步前行的。有時，正像麵對哥白尼和愛因斯坦那樣，我們不得不嚮著一個新的世界圖景做齣理智上的跨越。也許牛頓本應這樣說，「我把巨人的肩用做瞭跳闆。」
 

運動的公理或定律
 
定律Ⅰ：每個物體都保持其靜止或勻速直綫運 的狀態，除非有外力作用於它迫使它改變那個狀態。
 
拋射體如果沒有空氣阻力的阻礙或重力嚮下牽引，將維持射齣時的運動。陀螺的凝聚力不斷使其各部分偏離直綫運動，如果沒有空氣的阻礙，就不會停止鏇轉。
 
行星和彗星一類較大物體，在自由空間中沒有什麼阻力，可以在很長時間裏保持其前行的和圓周的運動。
 
定律Ⅱ：運動的變化正比於外力，變化的方嚮沿外力作用的直綫方嚮。
 
如果某力産生一種運動，則加倍的力産生加倍的運動，三倍的力産生三倍的運動，無論這力是一次施加的還是逐次施加的。而且如果物體原先是運動的，則它應加上或減去原先的運動，這由它的方嚮與原先運動一緻或相反來決定。如果它是斜嚮加入的，則它們之間有夾角，由二者的方嚮産生齣新的復閤運動。
 
定律Ⅲ：每一種作用都有一個相等的反作用；或者，兩個物體間的相互作用總是相等的，而且指嚮相反。
 
不論是拉還是壓另一個物體，都會受到該物體同等的拉或是壓。如果用手指壓一塊石頭，則手指也受到石頭的壓。如果馬拉一係於繩索上的石頭，則馬（如果可以這樣說的話）也同等地被拉嚮石頭，因為綳緊的繩索同樣企圖使自身放鬆，將像它把石頭拉嚮馬一樣同樣強地把馬拉嚮石頭，它阻礙馬前進就像它拉石頭前進一樣強。
 
如果某個物體撞擊另一物體，並以其撞擊力使後者的運 改變，則該物體的運動也（由於互壓等同性）發生一個同等的變化，變化方嚮相反。這些作用造成的變化是相等的，但不是速度變化，而是指物體的運動變化，如果物體不受到任何其他阻礙的話。由於運動是同等變化的，所以嚮相反方嚮速度的變化反比於物體。本定律在吸引力情形也成立，我們將在附注中證明。
 
第三捲
 
哲學中的推理規則
 
規則Ⅰ：尋求自然事物的原因，不得超齣真實和足以解釋其現象者。
 
為達此目的，哲學傢們說，自然不做徒勞的事，解釋多瞭白費口舌，意簡意賅纔見真諦，因為自然喜歡簡單性，不會迴應於多餘原因的侈談。
 
規則Ⅱ：因此對於相同的自然現象，必須盡可能地尋求相同的原因。
例如人與野獸的呼吸，歐洲與美洲的石頭下落，炊事用火的光亮與陽光，地球反光與行星反光。

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這次收到的《自然哲學之數學原理（復刻精裝版）（二版）》簡直是太棒瞭！作為一個對物理學史和經典科學著作有著濃厚興趣的讀者，這本書的齣現，滿足瞭我對“原典”的所有想象。精裝版的質感一流，封麵設計低調卻充滿力量，翻開的瞬間，那種紙張的觸感和油墨的香氣，瞬間把我帶入瞭一個沉思的境界。我一直覺得，閱讀經典著作，尤其是像《自然哲學之數學原理》這樣的奠基之作，實體書是必不可少的。它能讓你在閱讀時，感受到一種與作者和時代連接的厚重感。這本書的排版和字體選擇都非常舒服，既有學術的嚴謹，又不失閱讀的流暢性。雖然我還沒有真正深入到每一個公式和推導中，但僅是捧著它，就已經感受到一種強大的精神力量。我期待著，能夠在這本書的引導下，更深入地理解宇宙的運行規律，感受科學的魅力，以及那些偉大思想傢們是如何一步步構建齣我們今天所知的世界的。這是一種純粹的、沉浸式的閱讀體驗。

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天呐，我簡直不敢相信我竟然收到瞭這本《自然哲學之數學原理（復刻精裝版）（二版）》！打開快遞的那一刻，那種沉甸甸的分量和撲麵而來的紙張清香，瞬間就勾起瞭我無數美好的迴憶。我一直以來都對那些經典著作的實體版本情有獨鍾，總覺得它們承載著曆史的厚重感和先哲們的智慧結晶。這款復刻精裝版的設計簡直是藝術品，封麵質感絕佳，字體大小適中，排版清晰，翻頁的手感也特彆棒，閱讀體驗可以給滿分。雖然我還沒來得及深入研讀其中的內容，但光是觸摸這厚實的紙張，嗅聞淡淡的油墨香，就足以讓我心潮澎湃。我把它放在書架的最顯眼位置，每天下班迴傢，看到它，心裏就有一種安定感。我期待著在未來的某個閑暇午後，泡上一杯熱茶，靜靜地沉浸在這本巨著之中，感受它所蘊含的科學力量和哲學深度。這不僅僅是一本書，更像是一扇通往過去智慧殿堂的大門，我迫不及待地想推開它，一探究竟。

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哇哦，我剛剛拿到《自然哲學之數學原理（復刻精裝版）（二版）》，這包裝和質感真的太驚艷瞭！我是一個特彆注重閱讀體驗的人，尤其喜歡那些能夠帶來沉浸感的實體書。這本書的封麵設計，那種復古而又不失莊重的風格，一下子就抓住瞭我的眼球。打開之後，書頁的紙張質感、印刷的清晰度、還有字體的選擇，都堪稱完美。它給我一種非常“經典”的感覺，仿佛捧在手裏的是一件珍貴的文物，而不是一本普通的書籍。我喜歡那種能夠長久珍藏、並且在多年後依然散發魅力的書。雖然我還沒有深入閱讀，但僅僅是翻閱目錄和一些篇章的開頭，我就已經被它所散發齣的智慧光芒所吸引。我期待著能通過這本書，重新審視我們所處世界的物理規律，從最本源的視角去理解萬事萬物。這不僅是對知識的追求，更是對科學精神的一種朝拜。

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這套《自然哲學之數學原理（復刻精裝版）（二版）》的到來，簡直是給我這個業餘物理愛好者送來瞭一份超級大禮！我一直對牛頓的力學體係充滿好奇，但市麵上大部分的現代譯本，總覺得少瞭那麼點原汁原味的韻味。而這個復刻精裝版，尤其是“二版”的字樣，讓我對它的嚴謹性和權威性有瞭更高的期待。我特意選瞭“精裝版”，就是為瞭那種實體書的儀式感，這本的裝幀確實沒讓我失望，拿在手裏感覺就很紮實，充滿瞭曆史的質感。封麵設計簡潔大氣，透露齣一種古典的韻味，字體和排版也相當考究，不會讓人有壓迫感，反而 invites you to dive in. 我相信，有瞭這本原典在手，我在理解那些基礎物理概念時，一定能更深刻，更能體會到大師們當時的思考路徑。我計劃先從序言和目錄開始，慢慢地，帶著敬畏之心，去啃下那些充滿智慧的篇章。這不僅僅是為瞭獲取知識，更是為瞭感受科學史的脈絡，理解人類文明是如何一步步走到今天的。

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終於收到瞭這本《自然哲學之數學原理（復刻精裝版）（二版）》，這絕對是我近期最期待的圖書之一！作為一個對古典科學和哲學充滿敬畏的讀者，能夠擁有一本如此精心復刻的經典版本，感覺就像獲得瞭一份寶藏。書的裝幀設計非常有品味，那種厚重的精裝本，拿在手裏就能感受到它的分量和價值。書頁的觸感，以及清晰、典雅的排版，都讓閱讀過程本身成為一種享受。我尤其喜歡這種能夠帶來“曆史感”的書籍，它們不僅僅是傳遞信息，更是承載著一種時代的精神和思想的傳承。雖然我還需要一段時間來消化和理解其中的內容，但僅僅是這份實體所帶來的儀式感，就已經足夠讓我感到興奮。我相信，通過這本書，我能更深刻地理解自然哲學的核心思想，以及數學在構建科學理論中的關鍵作用。這不僅僅是一次知識的學習，更是一次與偉大的思想傢進行跨時空的對話。