10：牛顿对科学的贡献

4.物理——数学方法
牛顿讲物理学范围中的概念和定 律都“尽量用数学演绎出”。 爱因斯坦说：“牛顿第一个成功 的找到了一个用公式清楚表述的基础， 从这个基础出发他用数学的思维，逻 辑地、定量地演绎出范围很广的现象 并且同经验相符合”，“只有微分定 律的形式才能完全满足近代物理学家 对因果性的要求，微分定律的明晰概 念是牛顿最伟大的成就之一”。牛顿 把他书称为《自然哲学的数学原理》 正好说明这一点。
3.归纳——演绎方法
上述分析——综合法与归纳— —演绎法是相互结合的。 牛顿从观察和实验出发。“用 归纳法找出普遍的结论”，即得到 概念和规律，然后用演绎法推演出 种种结论，再通过实验加以检验、 解释和预测，这些语言大部分都在 后来得到证实。当时牛顿表述的定 律他称为公理，即表明由归纳法得 出的普遍结论，又可用演绎法去推 演出其他的结论。
• 牛顿运动定律
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“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=kma（当m单位为kg， a单位为m/s2时，k=1）” • “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。）”
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1.实验——理论——应用的方法 2.分析——综合方法 3.归纳——演绎方法 4.物理——数学方法
1,实验——理论——应用的方法
牛顿在《自然哲学的数学原 理》序言中说：“哲学的全部 任务看来就在于从各种运动现 象来研究各种自然之力，而后 用这些方法论证其他现象。” 科学史家I.B.Cohen之处， 牛顿“主要是将实际世界与其 简化数学表示反复加以比较”。 牛顿是从事实验和归纳实际材 料的巨匠，也是将其理论应用 于天体、流体、引力等实际问 题的能手。
4，光学上的成就
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牛顿为了验证这个 发现，设法把几种不同 的单色光合成白光，并 且计算出不同颜色光的 折射率，精确地说明了 色散现象。揭开了物质 的颜色之谜，原来物质 的色彩是不同颜色的光 在物体上有不同的反射 率和折射率造成的。
近代科学方法方面的贡献
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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 方法论原理。在牛顿的《自然哲 学的数学原理》一书中体现了一 下几种科学方法：
在光学上，他做了用棱镜把白光分解 为七色光（色散）的实验研究；发现了色 差；研究了光的干涉和衍射现象，发现了 牛顿环；制造了以凹面反射镜替代透镜的 “牛顿望远镜”。1704年出版了他的《光 学》专著，阐述了自己的光学研究的成果。 在数学上，牛顿与德国莱布尼兹各自独立 创建了“微积分学”；他还建立了牛顿二 项式定理。牛顿在声学、热学、流体力学 等方面也有不少研究成果和贡献。
2，物理学上的成就
一天，牛顿正 坐在一棵苹果树下 看书及思考问题时， 有一个苹果落了下 来，这一下子启发 了牛顿。但后来经 专家发现，当时的 苹果并没有砸到牛 顿。而且牛顿的 日记中回忆道，苹 果并没有砸到他。
2，物理学上的成就
其实这个故事是不符合历史的真 实的，把牛顿发现万有引力说成是由 于受了苹果落地启发的自然结果，根 据历史学者的观点，显然是对历史的 严重歪曲。另外，在1665年，牛顿 对天体的运动规律问题还没有完全搞 清楚，如果承认这个苹果故事，不是 等于把牛顿对万有引力的发现提前了 至少20年吗？实际上，牛顿直到二十 多年后才取得最终结论，并完成数学 论证与公式推导 。
3，数学上的成就
• 1707年，牛顿的代数讲义经 整理后出版，定名为《普遍算 术》。 • 他主要讨论了代数基础及其 (通过解方程)在解决各类问题中 的应用。 • 书中陈述了代数基本概念与 基本运算，用大量实例说明了如 何将各类问题化为代数万程，同 时对方程的根及其性质进行了深 入探讨，引出了方程论方面的丰 硕成果，如:他得出了方程的根 与其判别式之间的关系，指出可 以利用方程系数确定方程根之幂 的和数，即“牛顿幂和公式”。
3，数学上的成就
• 但牛顿超越了前人， 他站在了更高的角度，对以 往分散的结论加以综合，将 自古希腊以来求解无限小问 题的各种技巧统一为两类普 通的算法——微分和积分， 并确立了这两类运算的互逆 关系，从而完成了微积分发 明中最关键的一步，为近代 科学发展提供了最有效的工 具，开辟了数学上的一个新 纪元。
科学成果
牛顿的科学成果：
1。在天文学方面 1672年牛顿创制了反射望 远镜；他还解释了潮汐的现象， 指出潮汐的大小不但同朔望月 有关，而且与太阳的引力也有 关系；另外，牛顿从理论上推 测出地球不是球体，而是两极 稍扁、赤道略鼓，并由此说明 了岁差现象等。在牛顿的著作 《自然科学原理》中，他用数 学解释了哥白尼的日心说和天 体运动的现象。
牛顿对科学的贡献
生平简介
牛顿Sir Isaac Newton（1643— 1727）是伟大的英国物理学家和数学 家。他出生于林肯郡伍尔索普的一个 自耕农家庭，恰与伽利略的去世是同 年。牛顿出生之前，父亲已去世。牛 顿是遗腹子，又是早产儿，先天不足， 出生时体重只有3磅，差点夭折。他 牛顿(1643-1727) 两岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。牛 顿小学时期，体弱多病，性格腼腆， 生性孱弱，有些迟钝，自幼沉默寡言, 性格倔强,而这种习性可能来自他的 家庭处境。他学习成绩不佳但意志坚 强，有不服输的劲头。
据说，一次班上功课第一的“小霸 王”欺侮他，踢了他的肚子一脚。牛顿 被迫鼓起勇气与他较量，同时暗下决心 在功课上一定要超过小霸王。他告诫自 己说：“无论做什么事情，只要肯努力， 是没有不成功的。”经过刻苦努力，牛 顿果真超过了小霸王，一跃而为全班第 牛顿 一。 大约从五岁开始，牛顿被送到 (1643-1727) 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。
• 牛顿的三大衡定
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3，数学上的成就
• 微积分的创立是牛顿最卓 越的数学成就。 • 牛顿为解决运动问题，才 创立这种和物理概念直接联系 的数学理论的，牛顿称之为 “流数术”。 • 它所处理的一些具体问题， 如切线问题、求积问题、瞬时 速度问题以及函数的极大和极 小值问题等，在牛顿前已经得 到人们的研究了。
牛顿的科学成果：
2、在物理学上。 牛顿基于伽利略、开普勒等人的工 作，建立了三条运动基本定律和万有引 力定律，并建立了经典力学的理论体系， 从而完成了物理学史上第一次大综合。 3、在数学上。 牛顿创立了“牛顿二项式定理”， 并和莱布尼兹几乎同时创立了微积分学。
牛顿的科学成果：
4、在光学方面。 牛顿发现白色日光由不ห้องสมุดไป่ตู้ 颜色的光构成，并制成“牛顿 色盘”；关于光的本性，牛顿 创立了光的“微粒说”。
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• 谢谢！
• 牛顿运动定律 • 牛顿运动定律是艾萨克· 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。
• “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。”
4，光学上的成就
• 牛顿用极大的兴趣和热情 对光学进行研究。 • 1666年，牛顿在家休假期 间，得到了三棱镜，他用来进 行了著名的色散试验。 • 一束太阳光通过三棱镜后， 分解成几种颜色的光谱带，牛 顿再用一块带狭缝的挡板把其 他颜色的光挡住，只让一种颜 色的光在通过第二个三棱镜， 结果出来的只是同样颜色的光。 这样，他就发现了白光是由各 种不同颜色的光组成的，这是 第一大贡献。
3，数学上的成就
• 牛顿对解析几何与综 合几何都有贡献。 • 他在1736年出版的 《解析几何》中引入了曲 率中心，给出密切线圆(或 称曲线圆)概念，提出曲率 公式及计算曲线的曲率方 法。并将自己的许多研究 成果总结成专论《三次曲 线枚举》，于1704年发表。 • 此外，他的数学工作 还涉及数值分析、概率论 和初等数论等众多领域。
牛顿是17世纪最伟大的科学 巨匠。他的成就遍及物理学、数学、 天体力学的各个领域。
牛顿在物理学上最主要的成就是发 现了万有引力定律，综合并表述了经典 力学的3个基本定律；引入了质量、动 量、力、加速度、向心力等基本概念， 从而建立了经典力学的公理体系，完成 了物理发展史上的第一次大综合，建立 了自然科学发展史上的里程碑。其重要 标志是他于1687年所发表的《自然哲学 的数学原理》这一巨著。
2.分析——综合方法
分析是从整体到部分（如微分、原子观点）； 综合是从部分到整体（如几分，也包括天与地的综 合、三条运动定律的建立等）。 牛顿在《自然哲学的数学原理》中说： “在自然科学里，应该像在数学里一样，在研 究困难的事物时，总是应当先用分析的方法， 然后才用综合的方法......。一般地说，从结果 到原因，从特殊原因到普遍原因，一直论证到 最普遍的原因为止，这儿就是分析的方法；而 综合的方法则假定原因已找到，并且已经把它 们定为原理，再用这些原理去解释由它们发生 的现象，并证明这些解释的正确性”。