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牛顿|最有影响的科学家,“物理学之父”,牛顿运动定律的建立者

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前言:

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资料整理来源于:网络

艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,百科全书式的“全才”,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。

他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。

这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。

他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。

在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律。

在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。

他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。

在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。

他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。

在经济学上,牛顿提出金本位制度。

评价

1687年的巨作《自然哲学的数学原理》,开辟了大科学时代。

牛顿是最有影响的科学家,被誉为“物理学之父”,他是经典力学基础的牛顿运动定律的建立者。

他发现的运动三定律和万有引力定律,为近代物理学和力学奠定了基础,他的万有引力定律和哥白尼的日心说奠定了现代天文学的理论基础。

直到今天,人造地球卫星、火箭、宇宙飞船的发射升空和运行轨道的计算,都仍以这作为理论根据。

在2005年,英国皇家学会进行了一场名为“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查,牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。

对牛顿的毛发进行基因分析,认为牛顿是艾斯伯格症候群携带者,有XQ28基因的表现,这更增添了牛顿的神秘感,但并未影响到他巨人的形象。

少年时代

1643年1月4日,艾萨克·牛顿出生于英格兰林肯郡乡下的一个小村落伍尔索普村的伍尔索普(Woolsthorpe)庄园。

在牛顿出生之时,英格兰并没有采用教皇的最新历法,因此他的生日被记载为1642年的圣诞节。

牛顿出生前三个月,他同样名为艾萨克的父亲才刚去世。

由于早产的缘故,新生的牛顿十分瘦小,

牛顿刚出生时小得可以把他装进一夸脱的马克杯中。

当牛顿3岁时,母亲改嫁并住进了新丈夫巴纳巴斯·史密斯牧师的家,而把牛顿托付给了他的外祖母玛杰里·艾斯库。

年幼的牛顿不喜欢他的继父,并因母亲改嫁的事而对母亲持有一些敌意。

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,

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;

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。

学生时代

1654年,牛顿进了离家有十几公里九龙的金格斯皇家中学读书。

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。

他在金格斯皇家中学读书时,曾经寄宿在一位药剂师家里,使他受到了化学试验的熏陶。

牛顿在中学时代学习成绩很出众,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。

还分门别类的记读书笔记,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,这可能是牛顿晚年的宗教生活所受的影响。

迫于生活困难,母亲让牛顿停学在家务农,赡养家庭。

但牛顿一有机会便埋首书卷,以至经常忘了干活。

每次,母亲叫他同佣人一道上市场,熟悉做交易的生意经时,他便恳求佣人一个人上街,自己则躲在树丛后看书。

有一次,牛顿的舅父起了疑心,就跟踪牛顿上市镇去,发现他的外甥牛顿伸着腿,躺在草地上,正在聚精会神地钻研一个数学问题。

牛顿的好学精神感动了舅父,于是舅父劝服了母亲让牛顿复学,并鼓励牛顿上大学读书。

牛顿又重新回到了学校,如饥似渴地汲取着书本上的营养。

牛顿在乡村学校开始学校教育的生活,后来被送到了格兰瑟姆的国王中学,并成为了该校最出色的学生。

在国王中学时,他寄宿在当地的药剂师威廉·克拉克(William Clarke)家中,并在19岁前往剑桥大学求学前,

与药剂师的继女安妮·斯托勒(Anne Storer)订婚。

之后因为牛顿专注于他的研究而使得爱情冷却,斯托勒小姐嫁给了别人。

据说牛顿对这次的恋情保有一段美好的回忆,但此后便再也没有其他的罗曼史,牛顿也终生未娶。”

1661年6月3日,他进入了剑桥大学的三一学院。

在那时,该学院的教学基于亚里士多德的学说,但牛顿更喜欢阅读一些笛卡尔等现代哲学家以及伽利略、哥白尼和开普勒等天文学家更先进的思想。

1665年,他发现了广义二项式定理,并开始发展一套新的数学理论,也就是后来为世人所熟知的微积分学。

在1665年,牛顿获得了学位,而大学为了预防伦敦大瘟疫而关闭了。

在此后两年里,牛顿在家中继续研究微积分学、光学和万有引力定律。

政治生涯

1669年,被授予卢卡斯数学教授席位

1689年,他当选为国会议员。

牛顿在1689年到1690年和1701年是皇家科学院的成员,在1703年成为皇家学会会长,并任职24年之久,

在历任会长中仅次于约瑟夫·班克斯,同时也是法国科学院的会员。

1696年,牛顿通过了当时的财政大臣查尔斯·孟塔古的提携迁到了伦敦作皇家铸币厂的监管,一直到去世。他主持了英国最大的货币重铸工作,此职位一般都是闲职,但牛顿却非常认真的对待。

身为皇家铸币厂的主管官员,牛顿估计大约有20%的硬币是伪造的。

为那些恶名昭著的罪犯定罪是非常困难的;不过事实证明牛顿做得很好。牛顿为此当上了太平绅士。

1705年,牛顿被安妮女王封为爵士。

牛顿在1670年代写了很多处理圣经的文字解释的宗教小册子。

亨利·摩尔的宇宙信仰和拒绝笛卡儿二元论影响了牛顿的宗教观念。

在他发给约翰·洛克的一个从未发表的手稿中,他争议了三位一体的存在性。

与世长辞

1727年3月31日(格兰历),伟大的艾萨克·牛顿逝世,与很多杰出的英国人一样被埋葬在了威斯敏斯特教堂。

他的墓碑上镌刻着: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 。

九百多年来,西敏寺除了供信徒作礼拜、祈祷、膜拜之外,也是英国庆典的重要场所。

根据统计,占地面积达2972平方米的西敏寺(威斯敏斯特圣彼得学院教堂)内,安葬了共三千三百多人,包括很多当代的知名人士,如:达尔文、狄更斯、牛顿、丘吉尔……无数位在英国有着深远影响的历史人物都安息在西敏寺中,也有许多名人,本身并没葬在这里,却有写上其名字的石板子嵌在地上作为纪念。

而里头最著名的便是牛顿,他是人类历史上第一个获得国葬的自然科学家。

他的墓地位于威斯敏斯特教堂正面大厅的中央,也就是中殿 (nave) 那里,墓地上方耸立著一尊牛顿的雕像,其石像倚坐在一堆书籍上,双手没有合十。

身边有两位天使,还有一个巨大的地球造型以纪念他在科学上的功绩。

在美国学者麦克·哈特所著的《影响人类历史进程的100名人排行榜》,牛顿名列第2位,仅次于穆罕默德。

书中指出:在牛顿诞生后的数百年里,人们的生活方式发现了翻天覆地的变化,而这些变化大都是基于牛顿的理论和发现。

科学发现不仅带来技术上和经济上的革命,它还完全改变了政治、宗教思想、艺术和哲学。

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