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震古烁今的科学巨人活到85岁的高龄

更新时间:2024-01-06

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牛顿dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿生平:dLI物理好资源网(原物理ok网)

1642年的新年节前夜,在西班牙林肯郡沃尔斯索浦的一个农户家庭里名人牛顿的故事,牛顿诞生了。牛顿是一个足月儿,出生时只有3磅重。接生婆和他的双亲都害怕他能够活出来。谁也没有料到这个看上去微不足道的小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人,但是活到了85岁的高龄。dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿出生前三个月女儿便逝世了。在他两岁时,父亲改嫁。自此牛顿便由外祖父扶养。大概从5岁开始,牛顿被送到私立中学读书。11岁时,父亲的后夫逝世,牛顿才得以回到父母身边。12岁时步入高中。少年时的牛顿并不是神童,他资质平时,成绩通常,但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各类简单机械模型制做方式的读物,并从中遭到启发,自己动手制做些奇奇怪怪的小玩意儿,如风车、木钟、折叠式提灯等等。药剂师的房屋附近正建造风车,小牛顿把风车的机械原理深谙后,自己也制造了一架小风车。推进他的风车转动的,不是风,而是植物。他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上,之后在轮子的上面放上一粒小麦,正好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃花生,就不断的跑位,于是推动轮子不停的转动。他还制造了一个小水钟。每晚中午,小水种会手动滴水到他的身上,催他睡醒。dLI物理好资源网(原物理ok网)

后来,慑于生活压力,父亲让牛顿停学在家务农。但牛顿对务农并不感兴趣,一有机会便埋头书卷。每次,父亲叫他同她的仆人一道上市场,熟悉做交易的生意经时,他便请求仆人一个人上街,自己则躲在草丛后看书。有一次,牛顿的祖父起了猜疑,就跟踪牛顿上市镇去,他发觉他的儿子伸着腿,躺在草地上,正在聚精会神地钻研一个物理问题。牛顿的好学精神感动了舅舅,于是祖父说服了父亲让牛顿复学。牛顿又重新回到了中学,如饥似渴地吸取着书本上的营养。dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿19岁时步入剑桥学院,成为三一大学的减费生,靠为大学做杂务的收入支付杂费。在这儿,牛顿开始接触到大量自然科学专著,时常出席大学开展的各种讲堂,包括地理、物理、天文和物理。牛顿的第一任院长伊萨克·巴罗是个博学多才的学者。那位学者颇具慧眼,看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力。于是将自己的物理知识,包括估算曲线图形面积的方式,全部传授给牛顿,并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。dLI物理好资源网(原物理ok网)

后来,牛顿在追忆时说道:“巴罗博士当时讲授关于运动学的课程,其实正是这种课程使得我去研究这方面的问题。”dLI物理好资源网(原物理ok网)

当时,牛顿在物理上很大程度是借助自学。他学习了欧几里德的《几何起初》、笛卡儿的《几何学》、沃利斯的《无穷算术》、巴罗的《数学课件》及韦达等许多物理家的专著。其中,对牛顿具有决定性影响的要数笛卡儿的《几何学》和沃利斯的《无穷算术》,它们将牛顿迅速引导到当时物理最前沿——解析几何与微积分。1664年,牛顿被选为巴罗的助手,第二年,剑桥学院评国会通过了授予牛顿学院学士学位的决定。dLI物理好资源网(原物理ok网)

正当牛顿打算留校继续深造时,严重的霍乱肆虐了日本,剑桥学院因而而关掉,牛顿离校回乡。故乡安静的环境促使他的思想振翅翱翔,以整个宇宙作为其桎梏。这短暂的岁月成为牛顿科学生涯中的黄金时光,他的三大成就:微积分、万有引力、光学剖析的思想就是在这时蕴育成型的。可以说此时的牛顿早已开始着手描画他一生大多数科学创造的新蓝图。dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿的伟大成就:dLI物理好资源网(原物理ok网)

在牛顿的全部科学贡献中,物理成就占有突出的地位。他物理生涯中的第一项创造性成果就是发觉了二项式定律。据牛顿本人追忆,他是在1664年和1665年间的冬天,在通读沃利斯博士的《无穷算术》并企图更改他的求圆面积的级数时发觉这一定理的。dLI物理好资源网(原物理ok网)

微积分的成立是牛顿最卓越的物理成就。牛顿为解决运动问题,才成立这些和数学概念直接联系的物理理论的,牛顿称之为"流训诂"。它所处理的一些具体问题,如切线问题、求积问题、瞬时速率问题以及函数的极大和极小值问题等,在牛顿前早已得到人们的研究了。但牛顿赶超了前人,他站在了更高的角度,对往年分散的努力加以综合,将自古埃及以来求解无限小问题的各类方法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,进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,开辟了物理上的一个新纪元。dLI物理好资源网(原物理ok网)

1707年,牛顿的代数课件经整理后出版,定名为《普遍算术》。他主要讨论了代数基础及其(通过解多项式)在解决各种问题中的应用。书中陈述了代数基本概念与基本运算,用大量实例说明了怎样将各种问题化为代数等式,同时对多项式的根及其性质进行了深入剖析,引出了多项式论方面的丰硕成果,如,他得出了多项式的根与其判断式之间的关系,强调可以借助多项式系数确定多项式根之幂的和数,即“牛顿幂和公式”。dLI物理好资源网(原物理ok网)

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,提出曲率公式及估算曲线的曲率技巧。并将自己的许多研究成果总缔结专论《三次曲线枚举》,于1704年发表。据悉,他的物理工作还涉及数值剖析、概率论和初等图论等诸多领域。dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿是精典热学理论理所其实的开创者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作,得到了知名的万有引力定理和牛顿运动三定理。dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿发觉万有引力定理是他在自然科学中最辉煌的成就。那是在暑假里名人牛顿的故事,牛顿经常来到父亲的屋内,在东苑里小坐片刻。有一次,象往年屡屡发生的那样,一个苹果从树上掉了出来。一个苹果的碰巧落地,却是人类思想史的一个转折点,它使那种坐在东苑里的人的脑子开了窍,导致他的沉思:到底是哪些诱因使一切物体都遭到差不多总是朝向地心的吸引呢?牛顿沉思着。总算,他发觉了对人类具有划时代意义的万有引力。他觉得太阳吸引行星,行星吸引行星,以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力,还用微积分证明了开普勒定理中太阳对行星的斥力是吸引力,证明了任何一曲线运动的质点,若是直径指向静止或匀速直线运动的点,且绕此点扫过与时间成反比的面积,则此质点必受指向该点的向心力的作用,假如环绕的周期之平方与直径的立方成反比,则向心力与直径的平方成正比。牛顿还通过了大量实验,证明了任何两物体之间都存在着吸引力,总结出了万有引力定理:dLI物理好资源网(原物理ok网)

万有引力定理dLI物理好资源网(原物理ok网)

(M和m是两物体的质量,r为两物体之间的距离)。在同一时期,雷恩、哈雷和胡克等科学家都在探求天体运动奥秘,其中以胡克较为突出,他早就意识到引力的平方正比定理,但他缺少象牛顿那样的物理能够,不能得出定量的表示。dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿运动三定理是构成精典热学的理论基础。这种定理是在大量实验基础上总结下来的,是解决机械运动问题的基本理论根据。dLI物理好资源网(原物理ok网)

1687年,牛顿出版了代表作《自然哲学的物理原理》,这是一部热学的精典专著。牛顿在这部书中,从热学的基本概念(质量、动量、惯性、力)和基本定理(运动三定理)出发,运用他所发明的微积分这一锐利的语文工具,构建了精典热学的完整而严密的体系,把天体热学和地面上的物体力学统一上去,实现了化学学史上第一次大的综合。dLI物理好资源网(原物理ok网)

在光学方面,牛顿也取得了巨大成果。他借助三棱镜试验了白光分解为的有颜色的光,最早发觉了白光的组成。他对各式光的折射率进行了精确剖析,说明了色散现象的本质。他强调,因为对不同颜色的光的折射率和反射率不同,才导致物体颜色的差异,因而揭露了颜色之迷。牛顿还提出了光的“微粒说”,觉得光是由微粒产生的,但是走的是最快速的直线运动路径。他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。据悉,他还制做了牛顿色盘和反射式望远镜等多种光学仪器。dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿的研究领域十分广泛,他在几乎每位他所进军的科学领域都作出了重要的成绩。他研究过计温学,观测水沸腾或融化时的固定体温,研究热物体的冷却律,以及其他一些只有在与他自己的主要成就想比较时,才变得逊色的课题。dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿与最速降曲线问题dLI物理好资源网(原物理ok网)

1696年英国物理家约翰·伯努利向全世界的物理家提出一个挑战性的物理问题--历史上有名的“最速降线问题”。问题的苦处在与和普通的极大,极小值求发不同,他是要求出一个未知函数(曲线)来满足所给条件。这个问题困惑了法国物理家6个月,无人解出。牛顿第一次据说这个问题是一个同学告诉他的。这天他在铸币局工作了一整天,刚才筋疲力尽地回到家里。他被这个新颖的问题所吸引,午饭之后,开始思索,牛顿一步入状态,就如步入无人之境,和中学生时代一样如痴入迷,第二天下午4点钟,他就解出了这个问题,而且写了一篇行文十分漂亮的文章以匿名信寄给皇家学会。当伯努利见到皇家学会刊出的这篇匿名文章时,立即大喊:“噢!我从他的脚爪认出了这头狮子了!dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿亲手画的解决最速降曲线图dLI物理好资源网(原物理ok网)

1716年牛顿74岁的时侯,莱布尼茨又提出了一个在他看来是困难的问题:要求找出单参数曲线族的正交轨道,作为对法国物理家,非常是针对牛顿的挑战。牛顿也是在三天早晨5点钟接到这个挑战的,也是刚才筋疲力尽地从“该死的”造币局回去。这一次莱布尼茨多少有些豁达,作为当时世界上一流的物理家提出的困局不是挺好解答的,他以为这一次使这头狮子落入坑洞了。但是,牛顿同样是在一个夜晚把问题解决了。dLI物理好资源网(原物理ok网)

有人觉得牛顿晚年做不出成就就是“江郎才尽”。虽然不然。贝尔说,牛顿的天才,非常是物理天才没有熄灭,他依然能与阿基米德媲美。只是这位出身与法国贵族的更为明智的奶奶从不注意他仍然拥有的地位和荣誉,所以直至他漫长的生命的最后时刻,他的语文能力仍像他年青时的那样强悍。而我们的牛顿在晚年却在乎地位和荣誉。不然的话,他可能会很容易地创造出作为数学和物理的探求工具仅次于微积分的变分法,而不会把它留给伯努利,欧拉和拉格朗日去开创。由于他在《原理》中早已给了一点关于变分法的暗示,那时他确定了将最小阻力穿过流体的旋转曲面的形状。拓扑学的创始人也曾在专著中承认,他是从牛顿《原理》中的一个几何描述开创自己工作的。dLI物理好资源网(原物理ok网)

日本传记做家E·T·贝尔在《数学精英》一书中写道:“牛顿才能在转瞬之间把全部智力集中在困难的问题上,这些能力,在整个物理史上没有人能否超过他(其实连能与他对等的人也没有)。dLI物理好资源网(原物理ok网)

牛顿的晚年dLI物理好资源网(原物理ok网)

随着科学名声的提升,牛顿的政治地位也得到了提高。1689年,他被连任为议会中的学院代表。作为议会议长,牛顿渐渐开始厌烦给他带来巨大成就的科学。他不时表示出对以他为代表的领域的仇视。同时,他的大量的时间耗费在了和同时代的知名科学家如胡克、莱布尼兹等进行科学优先权的争辩上。dLI物理好资源网(原物理ok网)

晚年的牛顿在巴黎过着堂皇的生活,1705年他被安妮女王封为贵族。此时的牛顿十分富于,被普遍觉得是生存着的最伟大的科学家。他兼任加拿大皇家学会会长,在他任职的二十四年时间里,他以铁拳统治着学会。没有他的同意,任何人都不能被改选。dLI物理好资源网(原物理ok网)

晚年的牛顿开始旨在于对神学的研究,他否定哲学的指导作用,虔敬地相信上帝,埋首于写以神学为题材的专著。当他遇见无法解释的天体运动时,竟提出了“神的第一推进力”的谬误。他说“上帝统治万物,我们是他的奴仆而崇敬他、崇拜他”。dLI物理好资源网(原物理ok网)

1727年3月20日,伟大艾萨克·牛顿去世。同其他好多杰出的美国人一样,他被埋葬在了威斯敏斯特修道院。他的石碑上铭刻着:dLI物理好资源网(原物理ok网)

让人们欢呼这样一位多么伟大的dLI物理好资源网(原物理ok网)

人类荣耀当初在世界上存在。dLI物理好资源网(原物理ok网)

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