牛顿

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牛顿简历

牛顿简历

牛顿简介一、生平简介牛顿(1643—1727)是英国著名的物理学家、数学家和天文学家,是十七世纪最伟大的科学巨匠。

1643年1月4日(儒略历1642年12月25日)牛顿诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯索普的一个自耕农家庭。

12岁进入离家不远的格兰瑟姆中学。

牛顿于1661年以减费生的身份进入剑桥大学三一学院,1664年成为奖学金获得者,1665年获学士学位。

1665~1666年伦敦大疫。

剑桥离伦敦不远,为恐波及,学校停课。

牛顿于1665年6月回故乡乌尔斯索普。

1667年牛顿返剑桥大学,10月1日被选为三一学院的仲院侣,次年3月16日被选为正院侣。

当时巴罗对牛顿的才能有充分认识。

1669年10月27日巴罗便让年仅26岁的牛顿接替他担任卢卡斯讲座的教授。

1672年起他被接纳为皇家学会会员,1703年被选为皇家学会主席牛顿于1696年谋得造币厂监督职位,1699年升任厂长,1701年辞去剑桥大学工作。

1705年受封为爵士。

牛顿晚年患有膀胱结石、风湿等多种疾病,于1727年3月30日深夜在伦敦去世,葬在威斯特教堂,终年84岁。

人们为了纪念牛顿,特地用他的名字来命名力的单位,简称“牛”。

二、科学成就牛顿一生对科学事业所做的贡献,遍及物理学、数学和天文学等领域。

1.牛顿在物理学上最主要的成就,是创立了经典力学的基本体系,从而光成了物理学史上第一次大综合。

2. 对于光学,牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究,也作出了重大贡献。

3. 牛顿在数学方面,总结和发展了前人的工作,提出了“流数法”,建立了二项式定理,创立了微积分。

4. 在天文学方面,牛顿发现了万有引力定律,创制了反射望远镜,并且用它初步观察到了行星运动的规律。

牛顿在17世纪70年代设计的望远镜。

它一般被称为反射望远镜,效果远优于伽利略所设计的著名的折射望远镜。

三、趣闻轶事1. 关于苹果落地的故事一个偶然的事件往往能引发一位科学家思想的闪光。

这是1666年夏末一个温暧的傍晚,在英格兰林肯郡乌尔斯索普,一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里,坐在一棵树下,开始埋头读他的书。

牛顿

牛顿

牛顿牛顿(Isaac Newton,1643~1727)伟大的物理学家、天文学家和数学家,经典力学体系的奠基人。

牛顿1643年1月4日(儒略历1642年12月25日)诞生于英格兰东部小镇乌尔斯索普一个自耕农家庭。

出生前八九个月父死于肺炎。

自小瘦弱,孤僻而倔强。

3岁时母亲改嫁,由外祖母抚养。

11岁时继父去世,母亲又带3个弟妹回家务农。

在不幸的家庭生活中,牛顿小学时成绩较差,“除设计机械外没显出才华”。

牛顿自小热爱自然,喜欢动脑动手。

8岁时积攒零钱买了锤、锯来做手工,他特别喜欢刻制日晷,利用圆盘上小棍的投影显示时刻。

传说他家里墙角、窗台上到处都有他刻划的日晷,他还做了一个日晷放在村中央,被人称为“牛顿钟”,一直用到牛顿死后好几年。

他还做过带踏板的自行车;用小木桶做过滴漏水钟;放过自做的带小灯笼的风筝(人们以为是彗星出现);用小老鼠当动力做了一架磨坊的模型,等等。

他观察自然最生动的例子是15岁时做的第一次实验:为了计算风力和风速,他选择狂风时做顺风跳跃和逆风跳跃,再量出两次跳跃的距离差。

牛顿在格兰瑟姆中学读书时,曾寄住在格兰瑟姆镇克拉克药店,这里更培养了他的科学实验习惯,因为当时的药店就是一所化学实验室。

牛顿在自己的笔记中,将自然现象分类整理,包括颜色调配、时钟、天文、几何问题等等。

这些灵活的学习方法,都为他后来的创造打下了良好基础。

牛顿曾因家贫停学务农,在这段时间里,他利用一切时间自学。

放羊、购物、农闲时,他都手不释卷,甚至羊吃了别人庄稼,他也不知道。

他舅父是一个神父,有一次发现牛顿看的是数学,便支持他继续上学。

1661年6月考入剑桥大学三一学院。

作为领取补助金的“减费生”,他必须担负侍候某些富家子弟的任务。

三一学院的巴罗(Isaac Barrow,1630~1677)教授是当时改革教育方式主持自然科学新讲座(卢卡斯讲座)的第一任教授,被称为“欧洲最优秀的学者”,对牛顿特别垂青,引导他读了许多前人的优秀著作。

牛顿简介及杰出成就

牛顿简介及杰出成就

牛顿(2004-02-05)古希腊的灿烂文化在漫长的黑暗中世纪中埋没风尘,黯然失色。

15世纪,文艺复兴的大旗飘扬在欧洲大陆上,自然科学获得新的生命,蓬勃成长。

科学巨匠N.哥白尼、第谷、J.开普勒、伽利略以及R.笛卡儿等先后驰名于欧洲。

一场科学革命冲破了中世纪封建势力和经院哲学的层层罗网,不断取得胜利。

牛顿──伟大的科学家,经典物理学理论体系的建立者──正是在欧洲出现政治、经济和科学文化新变革的时代诞生的。

家世和生平1643年1月4日(儒略历1642年12月25日)牛顿诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯普的一个自耕农家庭。

牛顿出生之前,父亲已去世。

牛顿生而孱弱,过了3年,他的母亲再嫁给一位牧师,把孩子留在他祖母身边抚养。

8年之后,牧师病故,牛顿的母亲带着后夫所生的一子二女又回到乌尔斯索普。

牛顿自幼沉默寡言,性格倔强,这种习性可能来自他的家庭处境。

牛顿少年时代喜欢摆弄机械小技巧。

传说他做过一架磨坊的模型,动力是小老鼠;有一次他放风筝时,在绳子上悬挂着小灯,夜间村人看去惊疑是彗星出现。

他喜欢绘画、雕刻,尤喜欢刻日晷,家里墙角、窗台上到处安放着他刻划的日晷,用以验看日影的移动,以知时刻。

12岁进离家不远的格兰瑟中学。

牛顿的母亲原希望他成为一个农民,能赡养家庭,但牛顿本人却无意于此而酷爱读书,以致经常忘了干活。

随着年岁增大,牛顿越发爱好读书,喜欢沉思,做科学小试验。

他在格兰瑟姆中学读书时,曾寄寓在一位药剂师家里,使他受到化学实验的熏陶。

牛顿在中学时代学习成绩并不出众,只是爱好读书,对自然现象有好奇心,例如颜色、日影四季的移动,尤好几何学、哥白尼的日心说等等。

他还分门别类地记读书心得笔记,又喜欢别出心裁地做些小工具、小技巧、小发明、小试验。

当时英国社会渗入基督教新教思想,牛顿家里有两位都以神父为职业的亲戚,这可能影响牛顿晚年的宗教生活。

从这些平凡的环境和活动中,看不出幼年的牛顿是一个才能出众异于常人的儿童。

然而格兰瑟姆中学的校长J.斯托克斯,还有牛顿的一位当神父的叔父W.艾斯库别具慧眼,鼓励牛顿上大学读书。

牛顿(科学家)—搜狗百科

牛顿(科学家)—搜狗百科

牛顿(科学家)—搜狗百科少年牛顿1643年1月4日,在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个自耕农家庭里,牛顿诞生了。

牛顿是一个早产儿,出生时只有三磅重,接生婆和他的亲人都担心他能否活下来。

谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位名垂千古的科学巨人,并且竟活到了84岁的高龄。

牛顿出生前三个月父亲便去世了。

在他两岁时,母亲改嫁给一个牧师,把牛顿留在外祖母身边抚养。

11岁时,母亲的后夫去世,母亲带着和后爸所生的一子二女回到牛顿身边。

牛顿自幼沉默寡言、性格倔强,这种习性可能来自他的家庭处境。

大约从五岁开始,牛顿被送到公立学校读书。

少年时的牛顿并不是神童,他资质平常、成绩一般,但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物,并从中受到启发,自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意,如风车、木钟、折叠式提灯等等。

传说小牛顿把风车的机械原理摸透后,自己制造了一架磨坊的模型,他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上,然后在轮子的前面放上一粒玉米,刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。

老鼠想吃玉米,就不断的跑动,于是轮子不停的转动;又一次他放风筝时,在绳子上悬挂着小灯,夜间村人看去惊疑是彗星出现;他还制造了一个小水钟。

每天早晨,小水钟会自动滴水到他的脸上,催他起床。

他还喜欢绘画、雕刻,尤其喜欢刻日晷,家里墙角、窗台上到处安放着他刻画的日晷,用以验看日影的移动。

牛顿12岁时进了离家不远的格兰瑟姆中学。

牛顿的母亲原希望他成为一个农民,但牛顿本人却无意于此,而酷爱读书。

随着年岁的增大,牛顿越发爱好读书,喜欢沉思,做科学小实验。

他在格兰瑟姆中学读书时,曾经寄宿在一位药剂师家里,使他受到了化学试验的熏陶。

牛顿牛顿在中学时代学习成绩并不出众,只是爱好读书,对自然现象有好奇心,例如颜色、日影四季的移动,尤其是几何学、哥白尼的日心说等等。

他还分门别类的记读书笔记,又喜欢别出心裁的作些小工具、小技巧、小发明、小试验。

当时英国社会渗透基督教新思想,牛顿家里有两位都以神父为职业的亲戚,这可能影响牛顿晚年的宗教生活。

牛顿简介.

牛顿简介.
--------Newton
译成中文:我不知道在别人看来,我是什么样的人;但在我自己看来, 我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一块 卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我面前的浩 瀚的真理的海洋,却全然没有发现。
---------牛顿
⑵ If I can see a bit farther than some others, it is because I am standing on the shoulders of giants.
牛顿运动定律 牛顿运动定律是牛顿提出了物理学的三个 运动定律的总称,被誉为是经典物理学的基础。
为“牛顿第一定律(惯性定律:一切物体 在不受任何外力的作用下,总保持匀速直线运 动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这 种状态为止。——它明确了力和运动的关系及 提出了惯性的概念)”、“牛顿第二定律(物 体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物 体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方 向相同。)公式:F=ma”、“牛顿第三定律(两 个物体之间的作用力和反作用力,在同一条直 线上,大小相等,方向相反。)”
牛顿在还设计了求数值方程的实根近似值的对数和超越方程都适用的一 种方法,该方法的修正,现称为牛顿方法。
牛顿在力学领域也有伟大的发现,这是说明物体运动的科学。第—运动 定律是伽利略发现的。这个定律阐明,如果物体处于静止或作恒速直线运动, 那么只要没有外力作用,它就仍将保持静止或继续作匀速直线运动。这个定 律也称惯性定律,它描述了力的一种性质:力可以使物体由静止到运动和由 运动到静止,也可以使物体由一种运动形式变化为另一种形式。此被称为牛 顿第一定律。力学中最重要的问题是物体在类似情况下如何运动。牛顿第二 定律解决了这个问题;该定律被看作是古典物理学中最重要的基本定律。牛 顿第二定律定量地描述了力能使物体的运动产生变化。它说明速度的时间变 化率(即加速度a与力F成正比,而与物体的质量里成反比,即a=F/m或F= ma;力越大,加速度也越大;质量越大,加速度就越小。力与加速度都既有 量值又有方向。加速度由力引起,方向与力相同;如果有几个力作用在物体 上,就由合力产生加速度,第二定律是最重要的,动力的所有基本方程都可 由它通过微积分推导出来。

牛顿的简介

牛顿的简介
释的
• 他的自然观对后来的科学家产生了重要影响
牛顿对科学哲学的贡献
• 他的科学方法和自然观对科学哲学的发展产生了重
要影响
• 他的理论为后来的科学家提供了重要的理论基础
牛顿对后世科学家的启示
牛顿的科学研究方法
• 他主张通过实验和观测来获取知识,反对空洞的思

• 他的研究方法对后来的科学家产生了重要影响
• 宗教改革时期,宗教对科学的影响逐渐减弱
03
牛顿在科学革命中的角色
• 他是一位杰出的科学家,对物理学和数学的发展做出了
巨大贡献
• 他的研究成果推动了科学革命的发展,为后世科学家奠
定了基础
02
牛顿的物理学成就
牛顿的三大运动定律
牛顿第一定律(惯性定律)
• 物体在没有受到外力作用时,将保持静止或匀速直线运动
• 他通过实验和观测,证明了日心说的正确性
牛顿在地理学上的研究
01
牛顿对地球形状的研究
• 他对地球的形状产生了浓厚兴趣,进行了许多观测和实

• 他提出了地球是扁球形的观点,为地理学的发展奠定了
基础
02
牛顿的地球形状理论
• 他利用万有引力定律和牛顿力学,研究了地球的形状
• 他提出了地球扁球形的理论,为后来的地理学家提供了
• 这一定律揭示了惯性的概念,为牛顿力学奠定了基础
牛顿第二定律(加速度定律)
• 物体受到的外力与物体的质量和加速度成正比,即 F = ma
• 这一定律揭示了力的作用效果,为运动学的发展奠定了基础
牛顿第三定律(作用与反作用定律)
• 对于任何作用力,都有一个大小相等、方向相反的反作用力
• 这一定律揭示了力的一般性质,为物体间的相互作用提供了理论依据

物理家,数学家——牛顿

物理家,数学家——牛顿

三大基本守恒定律
• 动量守恒定律和能量守恒定律以及角动量 守恒定律一起成为现代物理学中的三大基 本守恒定律。最初它们是牛顿定律的推论, 但后来发现它们的适用范围远远广于牛顿 定律,是比牛顿定律更基础的物理规律, 是时空性质的反映。
动量守恒定律
• 一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个 系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守 恒定律。
刻着:让人们欢呼这样一位多么伟大的人 类荣耀曾经在世界上存在。

物理家,数学家——牛顿
1643年1月4日—1727年3月31日 英国
万有引力定律
• 万有引力,全称为“万有引力定律”(law of universal gravitation),为物体间相互作 用的一条定律,1687年为牛顿所发现。任 何物体之间都有相互吸引力,这个力的大 小与各个物体的质量成正比例,而与它们 之间的距离的平方成反比。如果用m1、m2 表示两个物体的质量,r表示它们间的距离, 则物体间相互吸引力为F=(Gm1m2)/r²,G 称为万有引力常数也可简称为引力常数。
少年时代
• 1648年,牛顿被送去读书。少年时的牛顿并不是神童, 他成绩一般,但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各种简单 机械模型制作方法的读物,并从中受到启发,自己动手 制作些奇奇怪怪的小玩意,如风车、木钟、折叠式提灯 等等。
• 传说小牛顿把风车的机械原理摸透后,自己制造了一架 磨坊的模型,他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上,然后 在轮子的前面放上一粒玉米,刚好那地方是老鼠可望不 可及的位置。老鼠想吃玉米,就不断地跑动,于是轮子 不停地转动;又一次他放风筝时,在绳子上悬挂着小灯, 夜间村人看去惊疑是彗星出现;他还制造了一个小水钟。 每天早晨,小水钟会自动滴水到他的脸上,催他起床。 他还喜欢绘画、雕刻,尤其喜欢刻日晷,家里墙角、窗 台上到处安放着他刻画的日晷,用以验看日影的移动。

伟大数学家牛顿简介

伟大数学家牛顿简介

牛顿生平简介牛顿(Newton Isaac,1642—1727)是英国数学家、物理学家、天文学家。

牛顿出生于一个普通农民家庭,而且还是一个遗腹子,小时智力一般,对读书无兴趣。

后来他发奋读书,以特别优异的成绩考入英国剑桥大学三一学院,22岁(1664年)获得学士学位。

1665年,伦敦地区流行鼠疫,剑桥大学暂时关闭。

牛顿回到出生地,在乡村幽居的两年中(1665—1666),终日思考各种问题,探索大自然的奥秘。

他平生三大发明:微积分,万有引力定律,光谱分析都萌发于此地,时年23岁。

1667年,牛顿回到剑桥大学攻读硕士学位,1669年获得“路卡斯教授”的职位(时年27岁)。

牛顿对数学的贡献最突出的有三项:流数术(微积分)、二项式定理与广义算术(代数学)。

单就数学方面的贡献,他就与古希腊的数学之神阿基米德、德国的数学王子高斯齐名,被称为世界上最伟大的三位数学家。

牛顿生平对科学有四大贡献:创建微积分,为近代数学奠定基础;奇迹般地做了光谱分析,打开了通向近代光学的大门;发现了万有引力定律,孕育了近代天文学;总结了力学三大定律,创立了牛顿经典力学。

由于牛顿对科学做出了巨大的贡献,受到人们的高度崇敬。

莱布尼兹说:“在从世界开始到牛顿生活的年代的全部数学中,牛顿的工作超过一半。

”汤姆森(Thomson)说:“牛顿的发现对英国及人类的贡献超过所有英国国王。

”牛顿被后人誉为“一个为人类增添光辉的人”。

牛顿墓碑上的碑铭最后一句是“他是人类真正的骄傲”。

牛顿终生未娶,全身心献身于科学事业。

牛顿知识雄厚,思路宽阔,勤于思考。

他曾说:“我的成功归功于精心的思索”。

“没有大胆的猜想就做不出伟大的发现”。

“我并没有什么方法,只不过对于一件事情,总是花很长时间热心地去考虑罢了”。

“只有不断地思考才能到达发现的彼岸”。

牛顿一生功绩卓著,成绩斐然,但他自己却很谦虚,临终时留下这样一段遗言:“我不知道,世人会怎样看我,不过,我自己觉得,我只像一个在海滨玩耍的孩子,一会儿拣起一块比较光滑的卵石,一会儿找到个美丽的贝壳;而在我面前,真理的大海还完全没有发现。

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牛顿(Isaac Newton,1643~1727)伟大的物理学家、天文学家和数学家,经典力学体系的奠基人。

牛顿1643年1月4日(儒略历1642年12月25日)诞生于英格兰东部小镇乌尔斯索普一个自耕农家庭。

出生前八九个月父死于肺炎。

自小瘦弱,孤僻而倔强。

3岁时母亲改嫁,由外祖母抚养。

11岁时继父去世,母亲又带3个弟妹回家务农。

在不幸的家庭生活中,牛顿小学时成绩较差,“除设计机械外没显出才华”。

牛顿自小热爱自然,喜欢动脑动手。

8岁时积攒零钱买了锤、锯来做手工,他特别喜欢刻制日晷,利用圆盘上小棍的投影显示时刻。

传说他家里墙角、窗台上到处都有他刻划的日晷,他还做了一个日晷放在村中央,被人称为“牛顿钟”,一直用到牛顿死后好几年。

他还做过带踏板的自行车;用小木桶做过滴漏水钟;放过自做的带小灯笼的风筝(人们以为是彗星出现);用小老鼠当动力做了一架磨坊的模型,等等。

他观察自然最生动的例子是15岁时做的第一次实验:为了计算风力和风速,他选择狂风时做顺风跳跃和逆风跳跃,再量出两次跳跃的距离差。

牛顿在格兰瑟姆中学读书时,曾寄住在格兰瑟姆镇克拉克药店,这里更培养了他的科学实验习惯,因为当时的药店就是一所化学实验室。

牛顿在自己的笔记中,将自然现象分类整理,包括颜色调配、时钟、天文、几何问题等等。

这些灵活的学习方法,都为他后来的创造打下了良好基础。

牛顿曾因家贫停学务农,在这段时间里,他利用一切时间自学。

放羊、购物、农闲时,他都手不释卷,甚至羊吃了别人庄稼,他也不知道。

他舅父是一个神父,有一次发现牛顿看的是数学,便支持他继续上学。

1661年6月考人剑桥大学三一学院。

作为领取补助金的“减费生”,他必须担负侍候某些富家子弟的任务。

三一学院的巴罗(Isaac Barrow,1630~1677)教授是当时改革教育方式主持自然科学新讲座(卢卡斯讲座)的第一任教授,被称为“欧洲最优秀的学者”,对牛顿特别垂青,引导他读了许多前人的优秀著作。

1664年牛顿经考试被选为巴罗的助手,1665年大学毕业。

在1665~1666年,伦敦流行鼠疫的两年间,牛顿回到家乡。

这两年牛顿才华横溢,作出了多项发明。

1667年重返剑桥大学,1668年7月获硕士学位。

1669年巴罗推荐26岁的牛顿继任卢卡斯讲座教授,1672年成为皇家学会会员,1703年成为皇家学会终身会长。

1699年就任造币局局长,1701年他辞去剑桥大学工作,因改革币制有功,1705年被封为爵士。

1727年牛顿逝世于肯辛顿,遗体葬于威斯敏斯特教堂。

牛顿的伟大成就与他的刻苦和勤奋是分不开的。

他的助手H.牛顿说过,“他很少在两、三点前睡觉,有时一直工作到五、六点。

春天和秋天经常五、六个星期住在实验室,直到完成实验。

”他有一种长期坚持不懈集中精力透彻解决某一问题的习惯。

他回答人们关于他洞察事物有何诀窍时说:“不断地沉思”。

这正是他的主要特点。

对此有许多故事流传:他年幼时,曾一面牵牛上山,一面看书,到家后才发觉手里只有一根绳;看书时定时煮鸡蛋结果将表和鸡蛋一齐煮在锅里;有一次,他请朋友到家中吃饭,自己却在实验室废寝忘食地工作,再三催促仍不出来,当朋友把一只鸡吃完,留下一堆骨头在盘中走了以后,牛顿才想起这事,可他看到盘中的骨头后又恍然大悟地说:“我还以为没有吃饭,原来我早已吃过了”。

牛顿的成就,恩格斯在《英国状况十八世纪》中概括得最为完整:“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学,由于进行了光的分解而创立了科学的光学,由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学,由于认识了力的本性而创立了科学的力学”。

(牛顿在建立万有引力定律及经典力学方面的成就详见本手册相关条目),这里着重从数学、光学、哲学(方法论)等方面的成就作一些介绍。

(1)牛顿的数学成就17世纪以来,原有的几何和代数已难以解决当时生产和自然科学所提出的许多新问题,例如:如何求出物体的瞬时速度与加速度?如何求曲线的切线及曲线长度(行星路程)、矢径扫过的面积、极大极小值(如近日点、远日点、最大射程等)、体积、重心、引力等等;尽管牛顿以前已有对数、解析几何、无穷级数等成就,但还不能圆满或普遍地解决这些问题。

当时笛卡儿的《几何学》和瓦里斯的《无穷算术》对牛顿的影响最大。

牛顿将古希腊以来求解无穷小问题的种种特殊方法统一为两类算法:正流数术(微分)和反流数术(积分),反映在1669年的《运用无限多项方程》、1671年的《流数术与无穷级数》、1676年的《曲线求积术》三篇论文和《原理》一书中,以及被保存下来的1666年10月他写的在朋友们中间传阅的一篇手稿《论流数》中。

所谓“流量”就是随时间而变化的自变量如x、y、s、u等,“流数”就是流量的改变速度即变化率,写作等。

他说的“差率”“变率”就是微分。

与此同时,他还在1676年首次公布了他发明的二项式展开定理。

牛顿利甩它还发现了其他无穷级数,并用来计算面积、积分、解方程等等。

1684年莱布尼兹从对曲线的切线研究中引入了和拉长的S作为微积分符号,从此牛顿创立的微积分学在大陆各国迅速推广。

微积分的出现,成了数学发展中除几何与代数以外的另一重要分支——数学分析(牛顿称之为“借助于无限多项方程的分析”),并进一步进进发展为微分几何、微分方程、变分法等等,这些又反过来促进了理论物理学的发展。

例如瑞士J.伯努利曾征求最速降落曲线的解答,这是变分法的最初始问题,半年内全欧数学家无人能解答。

1697年,一天牛顿偶然听说此事,当天晚上一举解出,并匿名刊登在《哲学学报》上。

伯努利惊异地说:“从这锋利的爪中我认出了雄狮”。

(2)牛顿在光学上的成就牛顿的《光学》是他的另一本科学经典著作(1704年)。

该书用标副标题是“关于光的反射、折射、拐折和颜色的论文”,集中反映了他的光学成就。

第一篇是几何光学和颜色理论(棱镜光谱实验)。

从1663年起,他开始磨制透镜和自制望远镜。

在他送交皇家学会的信中报告说:“我在1666年初做了一个三角形的玻璃棱镜,以便试验那著名的颜色现象。

为此,我弄暗我的房间……”接着详细叙述了他开小孔、引阳光进行的棱镜色散实验。

关于光的颜色理论从亚里士多德到笛卡儿都认为白光纯洁均匀,乃是光的本色。

“色光乃是白光的变种。

牛顿细致地注意到阳光不是像过去人们所说的五色而是在红、黄、绿、蓝、紫色之间还有橙、靛青等中间色共七色。

奇怪的还有棱镜分光后形成的不是圆形而是长条椭圆形,接着他又试验“玻璃的不同厚度部分”、“不同大小的窗孔”、“将棱镜放在外边”再通过孔、“玻璃的不平或偶然不规则”等的影响;用两个棱镜正倒放置以“消除第一棱镜的效应”;取“来自太阳不同部分的光线,看其不同的入射方向会产生什么样的影响”;并“计算各色光线的折射率”,“观察光线经棱镜后会不会沿曲线运动”;最后才做了“判决性试验”:在棱镜所形成的彩色带中通过屏幕上的小孔取出单色光,再投射到第二棱镜后,得出核色光的折射率(当时叫“折射程度”),这样就得出“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非匀匀的混合体”。

这个惊人的结论推翻了前人的学说,是牛顿细致观察和多项反复实验与思考的结果。

在研究这个问题的过程中,牛顿还肯定:不管是伽利略望远镜(凹、凸)还是开普勒望远镜(两个凸透镜),其结构本身都无法避免物镜色散引起起的色差。

他发现经过仔细研磨后的金属反射镜面作为物镜可放大30~40倍。

1671年他将此镜送皇家学会保存,至今的巨型天文望远镜仍用牛顿式的基本结构。

牛顿磨制及抛光精密光学镜面的方法,至今仍是不少工厂光学加工的主要手段。

《光学》第二篇描述了光照射到叠放的凸透镜和平面玻璃上的“牛顿环”现象的各种实验。

除产生环的原因他没有涉及外,他作了现代实验所能想到的一切实验,并作了精确测量。

他把干涉现象解释为光行进中的“突发”或“切合”,即周期性的时而突然“易于反射”,时而“易于透射”,他甚至测出这种等间隔的大小,如黄橙色之间有一种色光的突发间隔为1/89 000英寸(即现今2 854×10-10米),正好与现代波长值5 710×10-10米相差一半!《光学》第三篇是“拐折”(他认为光线被吸收)即衍射、双折射实验和他的31个疑问。

这些衍射实验包括头发丝、刀片、尖劈形单缝形成的单色窄光束“光带”(今称衍射图样)等10多个实验。

牛顿已经走到了重大发现的大门口却失之交臂。

他的31个疑问极具启发性,说明牛顿在实验事实和物理思想成熟前并不先作绝对的肯定。

牛顿在《光学》一、二篇中视光为物质流,即由光源发出的速度、大小不同的一群粒子,在双折射中他假设这些光粒子有方向性且各向异性。

由于当时波动说还解释不了光的直进,他是倾向于粒子说的,但他认为粒子与波都是假定。

他甚至认为以太的存在也是没有根据的。

在流体力学方面,牛顿指出流体粘性阻力与剪切率成正比,这种阻力与液体各部分之间的分离速度成正比,符合这种规律的(如、空气与水)称为牛顿流体。

在热学方面,牛顿的冷却定律为:当物体表面与周围形成温差时,单位时间单位面积上散失的热量与这一温差成正比。

在声学方面,他指出声速与大气压强平方根成正比,与密度平方根成反比。

他原来把声传播作为等温过程对待,后来P.S.拉普拉斯纠正为绝热过程。

(3)牛顿的哲学思想和科学方法牛顿在科学上的巨大成就连同他的朴素的唯物主义哲学观点和一套初具规模的物理学方法论体系,给物理学及整个自然科学的发展,给18世纪的工业革命、社会经济变革及机械唯物论思潮的发展以巨大影响。

这里只简略勾画一些轮廓。

牛顿的哲学观点与他在力学上的奠基性成就是分不开的,一切自然现象他都力图力学观点加以解释,这就形成了牛顿哲学上的自发的唯物主义,同时也导致了机械论的盛行。

事实上,牛顿把一切化学、热、电等现象都看作“与吸引或排斥力有关的事物”。

例如他最早阐述了化学亲和力,把化学置换反应描述为两种吸引作用的相互竞争;认为“通过运动或发酵而发热”;火药爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞击、分解、放热、膨胀的过程,等等。

这种机械观,即把一切的物质运动形式都归为机械运动的观点,把解释机械运动问题所必需的绝对时空观、原子论、由初始条件可以决定以后任何时刻运动状态的机械决定论、事物发展的因果律等等,作为整个物理学的通用思考模式。

可以认为,牛顿是开始比较完整地建立物理因果关系体系的第一人,而因果关系正是经典物理学的基石。

牛顿在科学方法论上的贡献正如他在物理学特别是力学中的贡献一样,不只是创立了某一种或两种新方法,而是形成了一套研究事物的方法论体系,提出了几条方法论原理。

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