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《宇宙体系》是艾萨克·牛顿为他的经典著作《自然哲学的数学原理》第三编所写的初稿，是科学史上的一部重要文献，用力学原理构建了人类历史上首个关于宇宙运行的完备科学体系。

本书共78篇论题，简述了《自然哲学的数学原理》中前两卷所建立的原理，再将这些原理用于太阳系和彗星实际运行轨道的推算上，通俗地阐述了万有引力定律的普遍性，并由此研究了地球的形状，解释了岁差和海洋的潮汐，探究了月球的运动，同时确定彗星的轨道。在本书中，牛顿没有构建抽象的数学模型，而是结合天文现象来分析，只使用了少量的数学语言，便将这些令人感兴趣的内容解释清楚，使得其内容适合大众读者阅读。

本书附录部分收录了《牛顿略传》《牛顿研究》和《空间、引力与无限性》，介绍了牛顿的生平和主要成就，以及当时主要的科学家、哲学家对牛顿的主要学术观点的论战和评价，是阅读《宇宙体系》时重要的补充和参考资料。

目录contents

编者序/ 1

宇宙体系/1

[1] 天体是运动的…………………………………………………………………(2)

[2] 在自由空间中圆周运行的原则………………………………………………(3)

[3] 向心力的作用…………………………………………………………………(4)

[4] 确定的证据……………………………………………………………………(5)

[5] 凡行星皆存在向心力，向心力指向每个行星的中心………………………(7)

[6] 向心力与到行星中心的距离平方成反比……………………………………(8)

[7] 远距离行星绕太阳运行，其接近太阳的半径所掠过的面积正比于时间…(10)

[8] 控制地外行星的力不指向地球，而指向太阳………………………………(12)

[9] 在所有行星空间里，环绕太阳的力与到太阳的距离平方成反比…………(13)

[10] 环绕地球的力，与到地球距离的平方成反比。这一结论以地球是静止的为

假设……………………………………………………………………………(13)

[11] 假设地球在运动，也能有同样的证明………………………………………(14)

[12] 向心力反比于到地球或其他行星的距离平方，这也可由行星的偏心率和回

归点的缓慢运动证实…………………………………………………………(15)

[13] 指向各个行星的力的强弱;强大的环日力……………………………………(16)

[14] 弱小的地球力…………………………………………………………………(17)

[15] 行星的直径……………………………………………………………………(17)

[16] 视直径的更正…………………………………………………………………(18)

[17] 为什么一些行星密度小，另一些密度大，且所有行星的力皆与该星的质量

成正比…………………………………………………………………………(20)

[18] 天体还展示了力与被吸引物体间的另一种类似关系………………………(21)

[19] 地球表面物体亦遵循此规律…………………………………………………(22)

[20] 类推的同类性…………………………………………………………………(24)

[21] 类推的一致性…………………………………………………………………(24)

[22] 相对极小的物体，吸引力微不足道…………………………………………(25)

[23] 朝向地表的力，和物体量成正比……………………………………………(25)

[24] 这说明，指向天体的是同样的力……………………………………………(26)

[25] 这种力随着行星表面向外而与距离的平方成反比递减，向里则与到行星中

心的距离成正比减小…………………………………………………………(27)

[26] 力的强度以及在个别情况下引起的运动……………………………………(28)

[27] 所有的行星皆围绕太阳运行…………………………………………………(28)

[28] 太阳和所有行星的公共重心处于静止状态;太阳以非常慢的速度运动；太

阳运动的解释…………………………………………………………………(30)

[29] 行星绕太阳旋转，形成椭圆，其焦点位于太阳中心﹔其接近太阳的半径

所掠过的面积，与时间成正比………………………………………………(30)

[30] 轨道的大小，及其远日点和交点的运动……………………………………(32)

[31] 天文学家早已清楚的一切月球运动，都可根据上述原理推出……………(33)

[32] 由此可以推导出一些不规律运动，但迄今为止未能观察到………………(34)

[33] 月球到地球的距离（在既定时刻) …………………………………………(35)

[34] 由月球的运动，推导出木星和土星的运动…………………………………(35)

[35] 行星绕自身轴均匀地相对于恒星旋转，这一运动良好适用于测量时间…(36)

[36] 月球以类似方式绕其轴自转，由此产生了天平动…………………………(37)

[37] 地球与行星的二分点岁差和轴的天平动……………………………………(38)

[38] 海洋每天必定涨落各两次，且在日月到达地方子午线后的第3小时，水位………………………………………………………………………………(38)

[39] 在日月位于朔望点时潮汐，在方照点时潮汐小，且发生在月球到达子午线后的第3小时;在朔望点和方照点以外，潮汐产生的时间会从第3小时，稍微移向太阳达到中天后的第3小时………………………………………(39)

[40] 当日月接近地球时，潮汐……………………………………………(40)

[41] 二分点时潮汐……………………………………………………………(40)

[42] 在赤道外地区，大小潮汐交替出现…………………………………………(41)

[43] 潮汐差因外加运动的持续而减小，潮汐可能在每个月朔望后的第3次潮汐出现…………………………………………………………………………(42)

[44] 海洋运动会受海底阻碍而减速………………………………………………(43)

[45] 海底和海岸的阻碍带来了各种现象，例如大海每天也许只涨潮一次……(44)

[46] 潮汐在海峡中的涨落时间，要比在海洋的涨落时间更不规律……………(45)

[47] 较大且较深的海洋里，潮汐较大;大陆海岸的潮汐比海洋中央岛屿的潮汐更大；以宽阔通遒面朝大海的浅海湾，潮汐也更大………………………………(46)

[48] 从前文所讲的原理可推断月球运动受太阳扰动的力………………………(47)

[49] 计算太阳对海洋的吸引力……………………………………………………(48)

[50] 计算太阳在赤道处引起的潮汐高度…………………………………………(48)

[51] 计算在纬线圈上由于太阳引力产生的潮汐高度……………………………(50)

[52] 在朔望时和方照时，赤道上潮汐高度的比例，取决于太阳和月球的共同吸引力………………………………………………………………………………(51)

[53] 计算导致潮汐的月球吸引力，以及由此引发的潮汐高度…………………(51)

[54] 太阳与月亮的引力难以觉察，唯有在海面涌起潮汐时才能被察觉到……(52)

[55] 月球密度约为太阳的6倍……………………………………………………(53)

[56] 月球与地球的密度比约为3∶2………………………………………………(54)

[57] 恒星的距离……………………………………………………………………(55)

[58] 彗星可见时，根据经度上的视差可知它们比木星更近……………………(56)

[59] 纬度视差也可以证明这一点…………………………………………………(56)

[60] 视差也证明这一点……………………………………………………………(57)

[61] 彗头的光表明彗星位于土星轨道附近………………………………………(57)

[62] 它们下落至远远低于木星轨道之处，有时低于地球轨道…………………(59)

[63] 彗尾在邻近太阳处的显著光辉也证实了这一点……………………………(60)

[64] 在其他情况相同时，根据彗星头部的光可以推断它接近太阳时的光线大

小………………………………………………………………………………( 63)

[65] 太阳区域的大量彗星，可以证实相同的结论………………………………(64)

[66] 在彗星头部越过与太阳的结合点之后，彗尾的量级和亮度要比相合之前的大，这也确证了这一点……………………………………………………………(65)

[67] 彗星尾部由彗星大气产生……………………………………………………(65)

[68] 空气和蒸汽在天空中十分稀薄，非常少的蒸汽就足以解释彗尾的现象…(67)

[69] 彗尾以何种方式从其头部产生? ……………………………………………(69)

[70] 彗星的不同表现证明了彗尾来自大气………………………………………(70)

[71] 由彗尾可知，彗星有时进入水星轨道………………………………………(71)

[72] 彗星按圆锥曲线运动，其中的一个焦点位于太阳中心，引向该中心的半径所扫过的面积与时间成比例……………………………………………………(72)

[73] 这些圆锥曲线近似于抛物线，而这可根据彗星速度推断出来……………(73)

[74] 彗星画出的抛物线轨道穿过地球轨道球体的时间长度……………………(73)

[75] 1680年彗星通过地球轨道球体的速度………………………………………(75)

[76] 它们不是两颗彗星，而是同一颗；我们可以更精确地测定，该彗星以什么样的速度沿怎样的轨道穿越天空………………………………………………(76)

[77] 表明彗星运动速度的其他例子………………………………………………(77)

[78] 可确定彗星运行的轨道………………………………………………………( 77)

附录/85

牛顿略传/86

牛顿研究/138

空间、引力与无限性/216

A 惠更斯和莱布尼茨论宇宙引力……………………………………………(216)

B 能责备他不这样做的人，也不是惠更斯…………………………………(249)

C 重力是物质的基本性质吗? ………………………………………………(262)

D 虚空与广延…………………………………………………………………(281)

E 罗奥和克拉克论吸引………………………………………………………(287)

F 哥白尼和开普勒论重力……………………………………………………(291)

G 伽桑狄论引力和重力………………………………………………………(294)

H 胡克论重力与吸引…………………………………………………………(299)

Ⅰ 伽桑狄论水平运动…………………………………………………………(306)

J 运动状态和静止状态 ………………………………………………………(308)

K 笛卡尔论无限和无定限……………………………………………………(313)

L 上帝与无限…………………………………………………………………(315)

M 运动、空间和位置…………………………………………………………(319)

人名译名对照表/325

作者：艾萨克·牛顿（1643—1727年），著名物理学家、天文学家和数学家，被公认为有史以来伟大和影响深远的科学大师。他于1661年求学于剑桥大学三一学院，1665年毕业，并提出二项式定理，次年发现万有引力定律、创立了微积分学说，并开始光谱和望远镜的研究。1864年，他开始写作《自然哲学的数学原理》，1703年任英国皇家学会会长，1705年被安妮女王封为爵士。

译者：潘海璇，女，大连理工大学毕业，主要翻译方向为字幕（影视剧、纪录片、综艺节目等）、剧本、书籍、公司与产品介绍、商务文件、论文等。参与项目有：《加冕街》《远古外星人》《博物馆的奥秘》等。

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编辑推荐

《宇宙体系》是牛顿为大众写的一部科普作品，也是理解牛顿思想绝佳的入门读物。不同于《自然哲学的数学原理》，该书鲜有公式、命题、定理，而是用78篇语言简练的短文通俗流畅地阐述从苹果落地、潮汐现象，到月亮、地球、太阳的运动之中的原理，解释了天体运行的规律、天体间力的关系，分析了潮汐问题以及彗星运动问题，搭配精美的图片和大量背景资料，将学术问题通俗化、复杂问题简单化。正是在这部书稿中，牛顿用通俗流畅的文笔，阐释了从地面上到天空中所有宏观物体运动的规律和原因，不仅展现了他的科学成就，更让人看到了他的博学多才，带给读者轻松的阅读体验，为大众读者理解天体物理学推开了大门。

本书的附录部分由《牛顿略传》《牛顿研究》和《空间、引力与无限性》组成，前两篇对牛顿的生平和主要成就作概述，第三篇选取了17世纪主要科学家、哲学家，如惠更斯、莱布尼茨、笛卡尔、克拉克、胡克、伽桑狄等对空间、引力等概念及世界观的论战，大大地丰富了原书稿内容。阅读本书，有利于加深读者对天体运动的认知、对万有引力的理解，也有利于激发青少年的创新思维。

前言

译者序

对于牛顿，没有什么可说。他开启了物理学，以后，我们的世界便有了“物理学”。

这本书，是两部英文版图书的翻译合集。一部是《宇宙体系》，一部是《笛卡尔与牛顿》。前一部是牛顿的原著。后一部从《牛顿研究》中选出，为哈佛大学1956年版本，是对笛卡尔和牛顿的比较研究，可以作为补充材料，或者阅读的延伸。

我们不遗余力地维护“原本翻译”，故说明。我们编辑这本书，目的是重新点燃“火炬”，一股“天才”之火。这“火炬”揭示了万有引力，洞烛黑暗天空。自中学一年级开始，初学力学，便知牛顿。但唯有读罢原著，才能晓悟何为“万有引力”——我们生活在大地上，大地生存在无边无际的宇宙中，相邻物体，引力勃发。

《宇宙体系》，根据英文版书名

The System of the World

，应是误译，译为“世界及以外的体系”，或“太阳系体系”，更为恰当。但因约定俗成，我们仍沿用此译名。宇宙万物中，我们不知道的，如恒河沙数。本书脚注，除特别注明之外，均为译者注。

翻译是一门艺术也是一门技术，是终身劳作，绝非一日之功。毫无疑问，在本版本中，或有词不达意处，或有理解偏移处，在所难免，还望各位读者海涵。在阅读本书之后，如欲深研，还望阅读英文原版。是为序。