牛頓簡介
一、生平簡介牛頓(1643—1727)是美國知名的化學(xué)學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家,是十七世紀(jì)最偉大的科學(xué)巨匠。
1643年1月4日(儒略歷1642年12月25日)牛頓誕生于西班牙林肯郡的小鎮(zhèn)烏爾斯索普的一個(gè)自耕農(nóng)家庭。12歲步入離家不遠(yuǎn)的格蘭瑟姆小學(xué)。牛頓于1661年以減費(fèi)生的身分步入劍橋學(xué)院三一大學(xué),1664年成為獎(jiǎng)學(xué)金獲得者,1665年獲學(xué)士學(xué)位。1665~1666年巴黎大疫。劍橋離巴黎不遠(yuǎn),為恐殃及,中學(xué)罷課。牛頓于1665年6月回家鄉(xiāng)烏爾斯索普。1667年牛頓返劍橋?qū)W院,10月1日被選為三一大學(xué)的仲院侶,次年3月16日被選為正院侶。當(dāng)時(shí)巴羅對牛頓的能夠有充分認(rèn)識。1669年10月27日巴羅便讓年僅26歲的牛頓接替他兼任盧卡斯講堂的院士。1672年起他被接納為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,1703年被選為皇家學(xué)會(huì)主席牛頓于1696年謀得鑄幣廠監(jiān)督職位,1699年升任廠長,1701年辭去劍橋?qū)W院工作。1705年受封為爵士。
牛頓晚年患有膀胱囊腫、風(fēng)濕等多種病癥,于1727年3月30日凌晨在巴黎逝世,葬在威斯特修道院,終年84歲。人們?yōu)榱擞浤钆nD,特地用他的名子來命名力的單位,簡稱“?!?。二、科學(xué)成就牛頓一生對科學(xué)事業(yè)所做的貢獻(xiàn),遍布數(shù)學(xué)學(xué)、數(shù)學(xué)和天文學(xué)等領(lǐng)域。1.牛頓在數(shù)學(xué)學(xué)上最主要的成就,是成立了精典熱學(xué)的基本體系,進(jìn)而光成了數(shù)學(xué)學(xué)史上第一次大綜合。2.對于光學(xué),牛頓旨在于光的顏色和光的本性的研究,也做出了重大貢獻(xiàn)。3.牛頓在物理方面,總結(jié)和發(fā)展了前人的工作,提出了“流數(shù)法”,完善了二項(xiàng)式定律,成立了微積分。4.在天文學(xué)方面,牛頓發(fā)覺了萬有引力定理,創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡,但是用它初步觀察到了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。牛頓在17世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡。它通常被稱為反射望遠(yuǎn)鏡,療效遠(yuǎn)優(yōu)于伽利略所設(shè)計(jì)的知名的折射望遠(yuǎn)鏡。三、趣聞逸事1.關(guān)于蘋果落地的故事一個(gè)碰巧的風(fēng)波常常能引起一位科學(xué)家思想的閃光。這是1666年夏末一個(gè)溫曖的夜晚,在西班牙林肯郡烏爾斯索普,一個(gè)頸部夾著一本書的年青人走近他父親家的東苑里,坐在一棵樹下,開始埋首讀他的書。當(dāng)他翻動(dòng)書冊時(shí),他頭上的樹葉中有樣?xùn)|西搖晃上去。一只歷史上最知名的蘋果落了出來,打在23歲的伊薩克牛頓的身上剛好在這天,牛頓正苦苦思考著一個(gè)問題:是哪些力量使地球保持在環(huán)繞月球運(yùn)行的軌道上,以及使行星保持在其環(huán)繞太陽運(yùn)行的軌道上?為何這只打中他耳朵的蘋果會(huì)倒塌到地上?正是從思索這一問題開始,他找到了這種的答案——萬有引力理論。
因?yàn)榕nD的《自然哲學(xué)的物理原理》一書用的是歐幾里德幾何學(xué)的敘述形式,它是一個(gè)嚴(yán)密的、完美的體系,書中沒有表述蘋果落地的故事,使得許多人對蘋果落地一說持保留意見。實(shí)際上,牛頓的同事和同事多次否認(rèn)蘋果落地的故事。美國文學(xué)家、科學(xué)家伏爾泰曾回憶過,他在牛頓逝世前一年,即1726年去法國時(shí),聽牛頓的繼姐妹說過,三天,牛頓躺在蘋果樹下,突然聽到一個(gè)蘋果落地,導(dǎo)致了他的思索。牛頓靈機(jī)一動(dòng),腦中忽然產(chǎn)生一種觀點(diǎn):蘋果落地和行星繞日會(huì)不會(huì)由同一宇宙規(guī)律所支配的?悟出了萬有引力定理。牛頓晚年的一位密友斯多克雷也明晰提及,在1726年4月的三天,和牛頓共進(jìn)晚餐后,一上去到牛頓家后園,并在蘋果樹下飲茶。在談話中“他(指牛頓)告訴我正是在過去同樣情況下,注意引力的思想出現(xiàn)在他的腦海里,那是在一棵蘋果樹下碰巧發(fā)生的,當(dāng)時(shí)他處于思索冥想之中?!边€有牛頓晚年的另一位密友潘伯頓在有關(guān)回憶牛頓的專著中,也談及因蘋果落地而導(dǎo)致驗(yàn)證引力平方正比關(guān)系的故事。牛頓在晚年再度述說當(dāng)時(shí)蘋果的故事,那是離蘋果落地時(shí)已然是60年過去了,為何一個(gè)奶奶對此事記憶這么深刻,我覺得有兩個(gè)誘因:首先是由于萬有引力定理是一項(xiàng)舉世矚目的輝煌的成果,當(dāng)事人對觸發(fā)靈感的風(fēng)波其實(shí)是深深的興奮和想念的;其次是與胡克的爭吵也留下深深的記憶,牛頓就從一個(gè)側(cè)面澄清事實(shí)真相,應(yīng)當(dāng)覺得蘋果落地一說的事實(shí)是創(chuàng)立的。
2.科學(xué)研究的癡心牛頓對于科學(xué)研究專心到癡心的地步。聽說有一次牛頓煮豬肉,他一邊看書一邊干活,糊里糊涂地把一塊懷表掉進(jìn)了鍋里,等清蒸開后,揭蓋一看,才曉得錯(cuò)把懷表當(dāng)豬肉煮了。還有一次,一位來訪的顧客請他估價(jià)一具棱鏡。牛頓一下就被這具可以用作科學(xué)研究的棱鏡吸引住了,毫不猶豫地回答說:“它是一件無價(jià)之寶!”客人見到牛頓對棱鏡覬覦三尺,表示樂意借給他,還故意要了一個(gè)高價(jià)。牛頓立刻欣喜地把它買了出來,管家老太太曉得了這件事,吵架地說:“咳,你這個(gè)白癡牛頓和牛頓第一定律的故事,你只要照玻璃的重量折一個(gè)價(jià)就行了!”3.喜歡養(yǎng)貓傳說牛頓在建房午時(shí),堅(jiān)持要留大小兩個(gè)貓洞,好讓大貓走大洞、小貓走小洞。其實(shí),這只是個(gè)傳說,不足為據(jù)。不過牛頓喜歡養(yǎng)貓倒是真的。因?yàn)榕nD終生已婚,貓成了他生活中不可缺乏的伙伴,但貓也給他惹了不小的麻煩,1692年牛頓父親離世使他非??鄲?。三天夜里,他為了平淡一下,到橋?qū)W院禮拜堂做星期時(shí),忘了熄滅蠟燭,可能是貓闖的禍,蠟燭墜地后,把擺在桌上的光學(xué)、化學(xué)手跡和其他論文化為灰燼。4.終生離異之迷牛頓少年時(shí)代在一首詩里告白自己的遠(yuǎn)大志向:凡俗的冠冕啊,我厭惡它就像腳下的灰塵,它是沉重的,而最佳也只是一場空虛;但是如今我愉快地歡迎頂荊棘冠冕,雖然刺得人痛,但口感主要的是甜;我見到光榮之冠在我的面前呈現(xiàn),它飽含幸福,永恒無邊。
可以說,每一個(gè)偉大的科學(xué)家,都是富的激情、富有理想的作家,但牛頓是一個(gè)追求用科學(xué)中的光線譜來解釋他的理想的特殊類型的作家。他讓他的思想振翅翱翔,以整個(gè)宇宙作為桎梏。在他的整個(gè)心田里,塞滿了自然、宇宙。其實(shí)這是他終生未娶的最根本誘因。不過,牛頓并沒有完全與感情絕緣。他一生中甚至有過兩次戀愛。牛頓23歲正在劍橋?qū)W院求學(xué)時(shí),因?yàn)閯虬l(fā)生了瘟疫,中學(xué)休假。牛頓回到鄉(xiāng)下,搬去祖父家里。在哪里,他一次愛上了美麗、聰明、好學(xué)、富有思想的姐姐。弟弟也很喜歡這個(gè)學(xué)識淵博、卓見非凡的學(xué)院生。她們經(jīng)常一起遛彎。牛頓喜歡即興發(fā)表短篇講話,他的講話內(nèi)容又多是他正在學(xué)習(xí)和研究的問題。弟弟雖聽不懂,但她還是耐心地聽,雖然感覺很有趣。牛頓在心中想:“這樣一個(gè)帥氣的男子,對于我所講的認(rèn)為這樣有味,我一定很不錯(cuò)。其實(shí),她的腦筋一定也挺好,是個(gè)不平凡的男子。倘若能得到她的幫助,解決我的許多困難問題,與我共同工作,那該多好??!”
而且牛頓生性害羞,并未及時(shí)向弟弟告白心里的感情。等他回到劍橋?qū)W院后,又集聚會(huì)神地沉溺到科學(xué)研究中去了。他已經(jīng)忘掉了遠(yuǎn)方的鄉(xiāng)村還有一位美麗的少女在等著他。他對個(gè)人生活仍然不予注重,而她的姐姐卻誤以為牛頓對她冷淡,便擇夫另嫁了。牛頓因癡迷于科學(xué)研究而耽擱了一次感情的大好時(shí)機(jī)。
牛頓實(shí)在太忙了,他連做夢想是宇宙、世界。他常常襯衫不結(jié),鞋帶不系好,短褲也不扣好,就走入學(xué)院酒樓。雖然這么,牛頓雖然是個(gè)年青人,還有一顆甜蜜的心。有一次,“青春迫不及待的激情”,催使他向一位年青女孩告白。他輕輕地握著她的手,含情脈脈地看著那位美人。正在這緊要關(guān)頭,他的心思忽地溜到另一個(gè)世界去了。他的腦子中只剩下無窮量的二項(xiàng)式定律。他象做夢似的,下意識地抓牢情人的一個(gè)拇指,把它當(dāng)作是通煙斗的通條,硬往煙斗里塞。女孩痛得大喊一聲,他才清醒過來。面對驚駭?shù)呐ⅲ聪笾簧窖蛩频娜崧曋x罪:“啊,親愛的,寬恕我吧!我曉得,我是不行了??磥?,我是該打一輩子光棍!”
女孩寬恕了牛頓,卻難以理解他,感情又成了泡影??茖W(xué)上許多新的問題不斷涌向牛頓的腦海,他整個(gè)熱情都集中到了科學(xué)事業(yè)上。隨后那個(gè)“青春的熱情”再也沒有涌現(xiàn)《多彩的曲調(diào)》
5、名言
(1)“我不曉得世人如何看我,但我自己以為我不過像一個(gè)在海灘嬉戲的兒子,不時(shí)為發(fā)覺比尋常更為美麗的一塊鵝卵石或一片貝殼而沾沾自喜,至于詮釋在我面前的浩翰的真理海洋,卻渾然沒有發(fā)覺?!?span style="display:none">Rsb物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
(2)“如果說我所看的比笛卡爾更遠(yuǎn)一點(diǎn),那是由于站在巨人肩上的緣故”。
6、牛頓學(xué)說在中國傳播及其影響
牛頓學(xué)說在中國的傳播
牛頓生活的年代相當(dāng)于明亡之前一年到清雍正5年,《自然哲學(xué)的物理原理》一書發(fā)表的時(shí)間相當(dāng)于康熙25年。從牛頓《原理》發(fā)表的1687年到1840年的150余年間,牛頓數(shù)學(xué)學(xué)和天文學(xué)知識幾乎沒有介紹到中國?!对怼芬粫幕緝?nèi)容直至鴉片戰(zhàn)爭以后才在中國傳播。
牛頓學(xué)說對中國的影響
哥白尼的太陽中心說、開普勒的橢圓軌道、牛頓的萬有引力兩者陸續(xù)傳入中國,它們和中土奉為顯學(xué)的“天動(dòng)地靜”、“天圓地方”、“陰陽相感”的傳統(tǒng)有天壤之別。這就不能不造成中國人的巨大反響。
牛頓學(xué)說在中國的傳播決不只是影響了學(xué)術(shù)界,喚起了人們對于科學(xué)真理的認(rèn)識。更重要的是,也為中國資產(chǎn)階層改良派發(fā)起的庚申變法(1898年)提供了一種輿論打算。這個(gè)運(yùn)動(dòng)的主將康有為、梁啟超和譚嗣同等人,都無例外地從牛頓學(xué)說中找尋維新變法的依據(jù),尤其是牛頓在科學(xué)上革故圖新的精神鼓舞了清朝一切希望改革社會(huì)的有志之士。
伊薩克·牛頓
伊薩克·牛頓爵士(Isaac,1642年12月25日~1727年3月20日),法國煉金術(shù)士、數(shù)學(xué)家、科學(xué)家和哲學(xué)家。他在1687年7月5日發(fā)表的自然哲學(xué)的物理原理里提出的萬有引力定理以及他的牛頓運(yùn)動(dòng)定理是精典熱學(xué)的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨(dú)立地發(fā)明了微積分。
不朽的貢獻(xiàn)
牛頓被譽(yù)為人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。他的萬有引力定理在人類歷史上第一次把天上的運(yùn)動(dòng)和地上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一上去,為日心說提供了有力的理論支持,促使自然科學(xué)的研究最終掙開了宗教的桎梏。
生平簡介
牛頓出生于西班牙林肯郡的小鎮(zhèn)烏爾斯普。在牛頓出生之前三個(gè)月,他的妻子就逝世了,三年以后他的兒子改嫁別人,把牛頓留給了他的爺爺。牛頓的天才很早就顯露下來。
牛頓最開始在鄉(xiāng)村中學(xué)讀書,12歲的時(shí)侯離家到格蘭瑟文法中學(xué)就讀。在格蘭瑟他寄宿在當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)藥劑師屋內(nèi)并最終和這名藥劑師的繼子訂了婚。1661年,也就是19歲的時(shí)侯,牛頓步入劍橋?qū)W院三一大學(xué)學(xué)習(xí)。在哪里,牛頓靜默在學(xué)習(xí)之中而疏漏了妻子,藥劑師的繼子就嫁給了他人。牛頓后來終生已婚。
在哪個(gè)時(shí)代,學(xué)院里僅僅院長亞里士多德的理論,而且牛頓對于當(dāng)代哲學(xué)家的思想更感興趣,例如,笛卡爾、伽利略、哥白尼、開普勒等等。在1665年他發(fā)覺了二項(xiàng)式定律,同一年他獲得了文學(xué)學(xué)士學(xué)位。不久就爆發(fā)了瘟疫,中學(xué)被迫關(guān)掉,牛頓回到故鄉(xiāng)繼續(xù)他的研究。在接出來的三年之內(nèi),牛頓在微積分、光學(xué)和重力問題上作出了卓越的工作。
1667年牛頓重回劍橋?qū)W院。1669年10月27日牛頓被選為盧卡斯物理院士。1672年起他被接納為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,1703年被選為皇家學(xué)會(huì)主席直至去世。
1696年牛頓任鑄幣廠監(jiān)督,1699年升任廠長,1705年因變革幣制有功受封為爵士。
1727年牛頓在巴黎近郊肯辛頓寓中去世,遷往紐約威斯敏斯特修道院。
牛頓的專著
流數(shù)法(1671年)自然哲學(xué)的物理原理(1687年)光學(xué)(1704年)
牛頓──偉大的科學(xué)家,精典數(shù)學(xué)學(xué)理論體系的構(gòu)建者──正是在法國出現(xiàn)政治、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)文化新改革的時(shí)代誕生的。
1643年1月4日(儒略歷1642年12月25日)牛頓誕生于西班牙林肯郡的小鎮(zhèn)烏爾斯索普的一個(gè)自耕農(nóng)家庭。牛頓出生之前,父母已亡故。牛頓生而瘦弱,過了3年,他的父親再嫁給一位神父,把女兒留在他祖父身邊扶養(yǎng)。8年以后,法師過世,牛頓的媽媽帶著后夫所生的一子二女又回到烏爾斯索普。牛頓自幼沉默寡言,性格執(zhí)拗,這些習(xí)性可能來自他的家庭境況。
牛頓少年時(shí)代喜歡搗鼓機(jī)械小竅門。傳說他做過一架磨坊的模型,動(dòng)力是小老鼠;有一次他放風(fēng)箏時(shí),在繩子上懸掛著小燈,夜晚村人看去驚懼是慧星出現(xiàn)。他喜歡書法、雕刻,尤喜歡刻渾天儀,家里墻角、窗臺上四處安放著他刻劃的渾天儀,用以驗(yàn)看日影的聯(lián)通,以知時(shí)刻。12歲進(jìn)離家不遠(yuǎn)的格蘭瑟姆高中。牛頓的女兒原希望他成為一個(gè)農(nóng)戶,能撫養(yǎng)家庭,但牛頓本人卻無意于此而酷愛讀書,因而常常忘了干活。隨著年歲減小,牛頓越發(fā)愛好讀書,喜歡思索,做科學(xué)小試驗(yàn)。他在格蘭瑟姆小學(xué)讀書時(shí),曾蘊(yùn)涵在一位藥劑師家里,使他深受物理實(shí)驗(yàn)的薰陶。
牛頓在學(xué)校時(shí)代學(xué)習(xí)成績并不出色,只是愛好讀書,對自然現(xiàn)象有好奇心,比如顏色、日影四季的聯(lián)通,尤好幾何學(xué)、哥白尼的日心說等等。他還分門別類地記讀書心得筆記,又喜歡別出心裁地做些小工具、小方法、小發(fā)明、小試驗(yàn)。當(dāng)時(shí)日本社會(huì)溶入基督教東正教思想,牛頓家里有兩位都以牧師為職業(yè)的同事,這可能影響牛頓晚年的宗教生活。從那些平凡的環(huán)境和活動(dòng)中,看不出幼年的牛頓是一個(gè)能夠出色異于常人的兒童。
但是格蘭瑟姆學(xué)校的主任J.斯托克斯,還有牛頓的一位當(dāng)牧師的祖父W.艾斯庫別具慧眼,鼓勵(lì)牛頓上學(xué)院讀書。牛頓于1661年以減費(fèi)生的身分步入劍橋?qū)W院三一大學(xué),1664年成為獎(jiǎng)學(xué)金獲得者,1665年獲學(xué)士學(xué)位。
17世紀(jì)中葉,劍橋?qū)W院的教育制度還沾滿著濃重的中世紀(jì)經(jīng)院哲學(xué)的味道。當(dāng)牛頓步入劍橋?qū)W院時(shí),那兒還在傳授一些經(jīng)院式課程,如邏輯、古文、語法、古代史、神學(xué)等等。三年以后三一大學(xué)出現(xiàn)了新氣象。H.盧卡斯創(chuàng)設(shè)了一個(gè)獨(dú)辟蹊徑的講堂,規(guī)定講授自然科學(xué)知識如地理、物理、天文和物理課程。講堂的第一任院長I.巴羅是一位博學(xué)的科學(xué)家。就是那位班主任把牛頓引向自然科學(xué)。在這段學(xué)習(xí)過程中,牛頓把握了算術(shù)、三角,學(xué)習(xí)了歐幾里得的《幾何原理》。他又讀了開普勒的《光學(xué)》,笛卡兒的《幾何學(xué)》和《哲學(xué)原理》,伽利略的《兩大世界體系的對話》,R.胡克的《顯微圖集》,還有皇家學(xué)會(huì)的歷史和初期的《哲學(xué)學(xué)報(bào)》等。
牛頓在巴羅的門下學(xué)習(xí),是他學(xué)習(xí)的關(guān)鍵時(shí)期。巴羅比牛頓大12歲,精于物理和光學(xué),他對牛頓的才氣極為贊賞,他覺得牛頓的物理能夠超過自己。
1665~1666年巴黎大疫。劍橋離巴黎不遠(yuǎn),為恐殃及,中學(xué)罷課。牛頓于1665年6月回到家鄉(xiāng)烏爾斯索普。
因?yàn)榕nD在劍橋遭到物理和自然科學(xué)的薰陶和培養(yǎng),對探求自然現(xiàn)象形成極為濃重的興趣。就在1665~1666年這三年之內(nèi),他在自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)思潮奔騰,才氣煥發(fā),思索前人未曾思索過的問題,踏入前人沒有涉及的領(lǐng)域,創(chuàng)建前所未有的驚人業(yè)績。1665年初他成立級數(shù)近似法以及把任何冪的二項(xiàng)式化為一個(gè)級數(shù)的規(guī)則。同年11月,成立正流數(shù)法(微分);次年1月,研究顏色理論;5月,開始研究反流數(shù)法(積分)。這一年內(nèi),牛頓還開始想到研究重力問題,并想把重力理論推廣到地球的運(yùn)行軌道起來。他還從開普勒定理中推導(dǎo)入使行星保持在它們軌道上的力必將與它們到旋轉(zhuǎn)中心的距離平方成正比。牛頓見蘋果落地而悟出月球引力的傳說,說的也是在此時(shí)發(fā)生的趣事。其實(shí),在故鄉(xiāng)居住的這三年中,牛頓以比隨后任何時(shí)侯更為旺盛的精力從事科學(xué)創(chuàng)造,并關(guān)心自然哲學(xué)問題。由此可見,牛頓一生的重大科學(xué)思想是在他青春年華、思想敏銳短短三年期間蘊(yùn)育、萌發(fā)和產(chǎn)生的。
1667年牛頓重回劍橋?qū)W院,10月1日被選為三一大學(xué)的仲院侶牛頓和牛頓第一定律的故事,次年3月16日被選為正院侶。當(dāng)時(shí)巴羅對牛頓的能夠有充分認(rèn)識。1669年10月27日巴羅便讓年僅26歲的牛頓接替他兼任盧卡斯講堂的院士。牛頓把他的光學(xué)講稿(1670~1672)、算術(shù)和代數(shù)講稿(1673~1683)《自然哲學(xué)的物理原理》(以下簡稱《原理》)的第一部份(1684~1685),還有《宇宙體系》(1687)等原稿送到劍橋?qū)W院圖書館收藏。1672年起他被接納為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,1703年被選為皇家學(xué)會(huì)主席直至去世。其間牛頓和國外內(nèi)科學(xué)家通訊最多的有R.玻意耳、J.柯林斯、J.夫拉姆斯蒂德、D.格雷果里、E.哈雷、胡克、C.惠更斯、G.W.F.von萊布尼茲和J.沃利斯等。牛頓在寫作《原理》之后,厭煩學(xué)院院長生活,他得到在學(xué)院中學(xué)生時(shí)代結(jié)交的一位貴族后裔C.蒙塔古的幫助,于1696年謀得鑄幣廠監(jiān)督職位,1699年升任廠長,1701年辭去劍橋?qū)W院工作。當(dāng)時(shí)法國幣制混亂,牛頓運(yùn)用他的冶金知識,制造新幣。因變革幣制有功,1705年受封為爵士。晚年研究宗教,著《圣經(jīng)里兩大錯(cuò)訛的歷史考證》等文。
牛頓于1727年3月31日(儒略歷20日)在巴黎近郊肯辛頓寓中去世,以國喪禮遷往紐約威斯敏斯特修道院。