姓 名:艾萨克·牛顿
国 籍:英国
生卒年:公元1642~1727年
出生地:英格兰林肯郡乌尔斯 普镇
特 长:物理学、光学、
天文学、数学
著 作:《自然哲学的数学原理》、《光学》
历史评价
英国伟大的物理学家、数学家和天文学家,经典物理学理论体系的建立者。
一生成就
牛顿在天文学、力学、光学和数学诸多领域里都取得了重大成果,成为科学史上最负盛名的经典物理学大师,杰出的科学巨匠,为人类文明史开创了牛顿时代。
牛顿沿着伽利略开创的采用精确的数学分析和总结实验数据为特点的物理学研究道路前进,创立了经典力学体系。牛顿还对光学和微积分学的创立做出了不朽的贡献。牛顿的这许多成就,已经成为人类认识自然界历程中的一个重要里程碑。
在天文学上,牛顿从对天体运动规律的具体分析中得出了普遍的万有引力定律。这个定律的内容是;任何两个质点之间存在着相互吸引力,其大小和它们的质量的乘积成正比,和它们之间的距离的平方成反比,其方向则沿两个质点的连线方向。根据万有引力定律,牛顿不仅解释了开普勒行星运动三定律,而且可以推出某些和开普勒定律不符的情况,例如他说明了月球运动的重要特点(二均差、月角差等)以及其他行星、彗星的运动特点。
1687年,牛顿的《自然哲学的数学原理》由哈雷私人资助下出版。这一巨著奠定了经典力学基础,完成了力学革命,确立了他在科学史上举足轻重的地位。《自然哲学的数学原理》一书分为两大部分。第一部分包括“定义和注释”和“运动的基本定理或定律”。第二部分是这些基本定律的应用,包括三编:第一编研究万有引力。第二编是讨论介质对物体运动的影响。第三编论宇宙系统。牛顿以三大运动定律和万有引力定律为基础,建立了经典力学理论体系,解决了行星运动、落体运动、振子运动、微粒运动、声音和波、潮涨潮落以及地球的扁圆形状等各种各样的问题。这一理论体系直到20世纪量子力学和相对论问世,才变为扩大了范围的力学体系中的一部分。
在光学上,牛顿扩大了笛卡尔等人的棱镜实验,不仅用棱镜把白色的太阳光分散成由不同颜色光线组成的光带,而且进一步通过倒置棱镜,又把这个光带重新综合成白色光,从而得出了太阳光是由有色光组成的正确结论。牛顿为了消除当时折射望远镜中普遍存在的色散现象,从而发明了反射望远镜。由此,牛顿被选为皇家学会会员。
牛顿创立了光的“微粒说”,认为光是由发光体射出的微粒组成的。牛顿试图用光的微粒在它们作用的物体中激起颤动,来统一“微粒说”和当时由虎克、惠更斯创立的光的“波动说”。19世纪,牛顿的“微粒说”一度受到“波动说”的排挤,但是现代科学已证明,光有着微粒和波动两重性,即光的“波粒说”。
在数学上,牛顿创立了二项式定理,以及和德国的莱布尼茨几乎同时而独立地完成了微积分学。爱因斯坦对牛顿的微分发现赞美道:“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理智成就之一。”
在力学上,牛顿提出了“力”、“质量”和“动量”的明确定义,并把他们与伽利略所提出的“加速度”联系起来。牛顿总结了机械运动的基本定律,被称之为牛顿三定律:
第一定律:每个物体继续保持其静止或沿一直线做等速运动的状态,除非有力加于其上迫使它改变这种状态。
第二定律:运动的改变和所加的动力成正比,并且发生在所加的力的那个直线方向上。
第三定律:每一个作用力总是有一个相等的反作用力和它相对抗,或者说,两物体彼此之间的相互作用力永远相等,并且各自指向其对方。
牛顿所确立起来的经典力学体系,至今在科学技术上仍有广泛的应用,人造卫星和宇宙飞船的运动规律都是根据它来计算的。
由于牛顿的巨大成就,他得到了国家和学术界的尊重。1727年3月20日,牛顿去世,终年85岁,以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂。
生活速写
1642年,意大利科学家伽利略陨落,另一科学巨星却在英国升起了,这是一颗更加灿烂的科学明星——牛顿。牛顿,诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯普的一个自耕农家庭。在牛顿出生之前的两个月,父亲去世,后来母亲再嫁。牛顿生而孱弱,牛顿出世时,接生婆感慨道:“咳!这么一个小不点儿,我简直可以把他塞进一只杯子里去。”可是后来经过调养和锻炼,身体变得强壮起来了,并且活到85岁高龄。8年之后,母亲带着后夫所生的一子二女又回到小镇乌尔斯索普。
在这样的家庭长大的牛顿自幼沉默寡言,性格倔强。幼年的牛顿除数学外,许多功课的成绩并不好。牛顿在中学时代爱好读各类书籍,对几何学、哥白尼的日心说等还分门别类的做读书心得,对自然现象充满了好奇心,但学习成绩并不出众。牛顿特别喜欢手工,做了不少风车、风筝、日晷、漏壶等实用器械,经常得到同学和邻居的称赞。据说,少年的牛顿做过一架磨坊的模型,动力是一只可爱的小老鼠;牛顿精心制造的一个风车拿到学校后,因为功课不好,被老师打得粉碎。自从这次“羞辱”以后,牛顿开始发愤读书。
传世佳句
人,一旦确立了自己的目标,就不应该动摇为之奋斗的决心。
名人年谱
公元1642年,诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯普的一个自耕农家庭。
公元1663年,牛顿即开始热衷于光学研究。
公元1667年,牛顿回到剑桥大学三一学院继续其学业,于1688年得到硕士学位。1669年,任剑桥大学教授。
在公元1689~1705年间,牛顿两次当选为国会议员。
公元1727年3月20日,牛顿去世,终年85岁,以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂。
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