牛頓-簡(jiǎn)介ina1702by
艾薩克·牛頓爵士(,1642年12月25日---1727年3月20日),數(shù)學(xué)學(xué)家、數(shù)學(xué)家、科學(xué)家和哲學(xué)家,同時(shí)是美國(guó)當(dāng)時(shí)煉金術(shù)熱衷者。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(wàn)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。他總共留下了50多萬(wàn)字的煉金術(shù)手跡和100多萬(wàn)字的神學(xué)原稿。
牛頓被譽(yù)為人類(lèi)歷史上最偉大的科學(xué)家之一。他的萬(wàn)有引力定理在人類(lèi)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(shuō)提供了有力的理論支持,促使自然科學(xué)的研究最終掙開(kāi)了宗教的桎梏。
牛頓還發(fā)覺(jué)了太陽(yáng)光的顏色構(gòu)成,還制做了世界上第一架反射望遠(yuǎn)鏡。
牛頓-生平
1642年8月,美國(guó)內(nèi)亂爆發(fā),戰(zhàn)爭(zhēng)持續(xù)到1649年。
1643年1月4日,伊薩克·牛頓出生于法國(guó)烏爾斯索普,父親是漢納·牛頓。他的兒子3個(gè)月前就過(guò)世了。
1655年牛頓12歲牛頓發(fā)現(xiàn)二項(xiàng)式定理的故事,開(kāi)始上格蘭瑟姆文法中學(xué)。
1661年6月牛頓18歲,步入劍橋?qū)W院。
1664年秋天,牛頓21歲,開(kāi)始進(jìn)行光的實(shí)驗(yàn)。
1665年牛頓領(lǐng)到文學(xué)士學(xué)位,并開(kāi)始發(fā)展他自己的高等物理。
巴黎流行大流感,并擴(kuò)散到其他城市。牛頓離開(kāi)劍橋,回到伍爾斯索普。
1666年牛頓在引力定理方面取得了重大突破。
1667年3月,牛頓返回劍橋?qū)W院。6個(gè)月內(nèi),他被推舉為三一大學(xué)的研究員。
1669年7月,牛頓的作品《分析論》開(kāi)始發(fā)行。
10月,牛頓被委任為劍橋?qū)W院盧卡西講堂的物理院士牛頓發(fā)現(xiàn)二項(xiàng)式定理的故事,年僅26歲,是兼任該職位的最年青的人。
1670—1671年牛頓研發(fā)出他的反射望遠(yuǎn)鏡。
1672年牛頓應(yīng)邀出席皇家學(xué)會(huì),這是一個(gè)由資深科學(xué)家組成的團(tuán)體。
2月,牛頓向?qū)W會(huì)提交了他的入會(huì)后的第一篇論文。
1679年6月,牛頓的兒子早逝。
1684年牛頓開(kāi)始撰寫(xiě)他的《自然哲學(xué)的物理原理》,該書(shū)通稱(chēng)為《原理》。
1686年4月28日,《原理》一書(shū)的摘要在皇家學(xué)會(huì)宣讀。該書(shū)被視為科學(xué)界的精典作品。
1689年牛頓被推舉為劍橋?qū)W院代表,出席美國(guó)“國(guó)會(huì)大會(huì)”。
1693—1696年牛頓患了一種奇怪的病。
1696年3月,牛頓病體復(fù)健,接受皇家鑄幣廠(chǎng)的監(jiān)造員一職。
1699年12月,47歲的牛頓被委任為皇家鑄幣廠(chǎng)廠(chǎng)長(zhǎng)。
1701年牛頓被選為代表劍橋?qū)W院的德國(guó)下議院議長(zhǎng)。
1703年11月30日,牛頓被選為皇家學(xué)會(huì)主席。
1704年牛頓有關(guān)光的研究的專(zhuān)著《光學(xué)》出版。
1705年牛頓被安妮女王封為爵士。他是第一位獲此佳績(jī)的科學(xué)家。
1727年3月30日,牛頓爵士去世,享年84歲。
牛頓-專(zhuān)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-成就
在牛頓的全部科學(xué)貢獻(xiàn)中,物理成就占有突出的地位。他物理生涯中的第一項(xiàng)創(chuàng)造性成果就是發(fā)覺(jué)了二項(xiàng)式定律。據(jù)牛頓本人追憶,他是在1664年和1665年間的冬天,在通讀沃利斯博士的《無(wú)窮算術(shù)》并企圖更改他的求圓面積的級(jí)數(shù)時(shí)發(fā)覺(jué)這一定理的。
微積分的成立是牛頓最卓越的物理成就。牛頓為解決運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,才成立這些和數(shù)學(xué)概念直接聯(lián)系的物理理論的,牛頓稱(chēng)之為流堪輿。它所處理的一些具體問(wèn)題,如切線(xiàn)問(wèn)題、求積問(wèn)題、瞬時(shí)速率問(wèn)題以及函數(shù)的極大和極小值問(wèn)題等,在牛頓前早已得到人們的研究了。但牛頓趕超了前人,他站在了更高的角度,對(duì)往年分散的努力加以綜合,將自古埃及以來(lái)求解無(wú)限小問(wèn)題的各類(lèi)方法統(tǒng)一為兩類(lèi)普通的算法——微分和積分,并確立了這兩類(lèi)運(yùn)算的互逆關(guān)系,進(jìn)而完成了微積分發(fā)明中最關(guān)鍵的一步,為近代科學(xué)發(fā)展提供了最有效的工具,開(kāi)辟了物理上的一個(gè)新紀(jì)元。
1707年,牛頓的代數(shù)課件經(jīng)整理后出版,定名為《普遍算術(shù)》。他主要討論了代數(shù)基礎(chǔ)及其(通過(guò)解多項(xiàng)式)在解決各種問(wèn)題中的應(yīng)用。書(shū)中陳述了代數(shù)基本概念與基本運(yùn)算,用大量實(shí)例說(shuō)明了怎樣將各種問(wèn)題化為代數(shù)等式,同時(shí)對(duì)多項(xiàng)式的根及其性質(zhì)進(jìn)行了深入剖析,引出了多項(xiàng)式論方面的豐碩成果,如,他得出了多項(xiàng)式的根與其判斷式之間的關(guān)系,強(qiáng)調(diào)可以借助多項(xiàng)式系數(shù)確定多項(xiàng)式根之冪的和數(shù),即“牛頓冪和公式”。
牛頓對(duì)解析幾何與綜合幾何都有貢獻(xiàn)。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了曲率中心,給出密切線(xiàn)圓(或稱(chēng)曲線(xiàn)圓)概念,提出曲率公式及估算曲線(xiàn)的曲率技巧。并將自己的許多研究成果總締結(jié)專(zhuān)論《三次曲線(xiàn)枚舉》,于1704年發(fā)表。據(jù)悉,他的物理工作還涉及數(shù)值剖析、概率論和初等圖論等諸多領(lǐng)域。
牛頓是精典熱學(xué)理論理所其實(shí)的開(kāi)創(chuàng)者。他系統(tǒng)的總結(jié)了伽利略、開(kāi)普勒和惠更斯等人的工作,得到了知名的萬(wàn)有引力定理和牛頓運(yùn)動(dòng)三定理。
牛頓發(fā)覺(jué)萬(wàn)有引力定理是他在自然科學(xué)中最輝煌的成就。那是在暑假里,牛頓經(jīng)常來(lái)到父親的屋內(nèi),在東苑里小坐片刻。有一次,象往年屢屢發(fā)生的那樣,一個(gè)蘋(píng)果從樹(shù)上掉了出來(lái)。一個(gè)蘋(píng)果的碰巧落地,卻是人類(lèi)思想史的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),它使那種坐在東苑里的人的腦子開(kāi)了竅,導(dǎo)致他的沉思:到底是哪些誘因使一切物體都遭到差不多總是朝向地心的吸引呢?牛頓沉思著。總算,他發(fā)覺(jué)了對(duì)人類(lèi)具有劃時(shí)代意義的萬(wàn)有引力。他覺(jué)得太陽(yáng)吸引行星,行星吸引行星,以及吸引地面上一切物體的力都是具有相同性質(zhì)的力,還用微積分證明了開(kāi)普勒定理中太陽(yáng)對(duì)行星的斥力是吸引力,證明了任何一曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),若是直徑指向靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn),且繞此點(diǎn)掃過(guò)與時(shí)間成反比的面積,則此質(zhì)點(diǎn)必受指向該點(diǎn)的向心力的作用,假如環(huán)繞的周期之平方與直徑的立方成反比,則向心力與直徑的平方成正比。牛頓還通過(guò)了大量實(shí)驗(yàn),證明了任何兩物體之間都存在著吸引力,總結(jié)出了萬(wàn)有引力定理:
F=G(m1m2/r2)(m1和m2是兩物體的質(zhì)量,r為兩物體之間的距離)。在同一時(shí)期,雷恩、哈雷和胡克等科學(xué)家都在探求天體運(yùn)動(dòng)奧秘,其中以胡克較為突出,他早就意識(shí)到引力的平方正比定理,但他缺少象牛頓那樣的物理能夠,不能得出定量的表示。
牛頓運(yùn)動(dòng)三定理是構(gòu)成精典熱學(xué)的理論基礎(chǔ)。這種定理是在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)下來(lái)的,是解決機(jī)械運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本理論根據(jù)。
1687年,牛頓出版了代表作《自然哲學(xué)的物理原理》,這是一部熱學(xué)的精典專(zhuān)著。牛頓在這部書(shū)中,從熱學(xué)的基本概念(質(zhì)量、動(dòng)量、慣性、力)和基本定理(運(yùn)動(dòng)三定理)出發(fā),運(yùn)用他所發(fā)明的微積分這一銳利的語(yǔ)文工具,構(gòu)建了精典熱學(xué)的完整而嚴(yán)密的體系,把天體熱學(xué)和地面上的物體力學(xué)統(tǒng)一上去,實(shí)現(xiàn)了化學(xué)學(xué)史上第一次大的綜合。
在光學(xué)方面,牛頓也取得了巨大成果。他借助三棱鏡試驗(yàn)了白光分解為的有顏色的光,最早發(fā)覺(jué)了白光的組成。他對(duì)各式光的折射率進(jìn)行了精確剖析,說(shuō)明了色散現(xiàn)象的本質(zhì)。他強(qiáng)調(diào),因?yàn)閷?duì)不同顏色的光的折射率和反射率不同,才導(dǎo)致物體顏色的差異,因而揭露了顏色之迷。牛頓還提出了光的“微粒說(shuō)”,覺(jué)得光是由微粒產(chǎn)生的,但是走的是最快速的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)路徑。他的“微粒說(shuō)”與后來(lái)惠更斯的“波動(dòng)說(shuō)”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論。據(jù)悉,他還制做了牛頓色盤(pán)和反射式望遠(yuǎn)鏡等多種光學(xué)儀器。
牛頓的研究領(lǐng)域十分廣泛,他在幾乎每位他所進(jìn)軍的科學(xué)領(lǐng)域都作出了重要的成績(jī)。他研究過(guò)計(jì)溫學(xué),觀測(cè)水沸騰或融化時(shí)的固定體溫,研究熱物體的冷卻律,以及其他一些只有在與他自己的主要成就想比較時(shí),才變得遜色的課題。
牛頓-趣事
1667年復(fù)活節(jié)后不久,牛頓返回到劍橋?qū)W院,10月被選為三一大學(xué)中級(jí)院委,翌年獲得碩士學(xué)位,同時(shí)成為中級(jí)院委。1669年,巴羅為了幫襯牛頓而辭去了院長(zhǎng)之職,26歲的牛頓晉升為物理院士。巴羅讓位,在科學(xué)史上仍然被傳為佳話(huà)。
牛頓并不擅于教學(xué),他在講授新近發(fā)覺(jué)的微積分時(shí),中學(xué)生都接受不了。但在解決疑難問(wèn)題方面的能力,他卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了常人。還是中學(xué)生時(shí),牛頓就發(fā)覺(jué)了一種估算無(wú)限量的方式。他用這個(gè)秘密的方式,算出了雙曲面積到二百五十位數(shù)。他以前高價(jià)買(mǎi)下了一個(gè)棱鏡,并把它作為科學(xué)研究的工具,用它試驗(yàn)了白光分解為的有顏色的光。開(kāi)始,他并不樂(lè)意發(fā)表他的觀察所得,他的發(fā)覺(jué)都只是一種個(gè)人的閑暇,為的是使自己在靜寂的書(shū)齋中解悶。他孤身遨游于自己所創(chuàng)造的超級(jí)世界里。后來(lái),在好友哈雷的極力勸阻下,才勉強(qiáng)同意出版他的手跡,才有劃時(shí)代專(zhuān)著《自然哲學(xué)的物理原理》的問(wèn)世。
作為學(xué)院院長(zhǎng),牛頓經(jīng)常忙得不修邊幅,常常襯衫不結(jié),襪帶不系好,短褲也不鈕扣,就走入了學(xué)院飯店。有一次,他在向一位女孩告白時(shí)思想又開(kāi)了小差,他腦海了只剩下了無(wú)窮量的二項(xiàng)式定律。他捉住女孩的拇指,錯(cuò)誤的把它當(dāng)作通煙斗的通條,硬往煙斗里塞,痛得女孩大喊,離他而去。牛頓也因而終身未娶。
牛頓從容不迫地觀察日常生活中的小事,結(jié)果做出了科學(xué)史上一個(gè)個(gè)重要的發(fā)覺(jué)。他馬虎拖沓,當(dāng)初鬧過(guò)許多的笑話(huà)。一次,他邊讀書(shū),邊煮豬肉,等他揭露鍋想吃豬肉時(shí),卻發(fā)覺(jué)鍋里是一只懷表。還有一次,他請(qǐng)同學(xué)喝水,當(dāng)飯菜打算好時(shí),牛頓忽然想到一個(gè)問(wèn)題,便只身進(jìn)了內(nèi)堂,朋友等了他許久還是不見(jiàn)他下來(lái),于是同學(xué)就自己動(dòng)手把那份雞全吃了,雞腿骨留在碟子,不告而別了。等牛頓想起,下來(lái)后,發(fā)覺(jué)了碟子里的腿骨,以為自己早已吃過(guò)了,便轉(zhuǎn)身又進(jìn)了內(nèi)堂,繼續(xù)研究他的問(wèn)題。