1、 近代科学体系的奠基人 -牛顿 成长的足迹科学成就晚年的困惑牛顿简介 牛顿，(1643年1月4日-1727年3月31日)是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。牛顿1661年入英国剑桥大学三一学院，1665年获学士学位。随后两年在家乡躲避瘟疫。这两年里，他制定了一生大多数重要科学创造的蓝图。1667年回剑桥后当选为三一学院院委，次年获硕士学位。1669年任卢卡斯教授直到1701年。1696年任皇家造币厂监督，并移居伦敦。1703年任英国皇家学会会长。1706年受女王安娜封爵。他晚年潜心于自然哲学与神学。牛顿在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。牛顿Sir Isaac New
2、ton（16431727）出生于林肯郡伍尔索普的一个自耕农家庭，恰与伽利略的去世是同年。牛顿出生之前，父亲已去世。牛顿是遗腹子，又是早产儿，先天不足，出生时体重只有3磅，差点夭折。他两岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。牛顿小学时期，体弱多病，性格腼腆，生性孱弱，有些迟钝，自幼沉默寡言,性格倔强,而这种习性可能来自他的家庭处境。他学习成绩不佳但意志坚强，有不服输的劲头。少年时的牛顿并不是神童，他资质平常，成绩一般，但他喜欢读书，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。童年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
3、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，就不断的跑动，于是轮子不停的转动；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。牛顿12岁时进了离家不远的格兰瑟姆中学。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。他在格兰瑟姆中学读书时，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并不出众，只是爱好读书，对自然现象由好奇心，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。他还分门别类的记读书笔记，又喜欢别出心裁的作些小工具、小技巧、小发明、小试验。当时英国社会渗透基督教新思
4、想，牛顿家里有两位都以神父为职业的亲戚，这可能影响牛顿晚年的宗教生活。从这些平凡的环境和活动中，还看不出幼年的牛顿是个才能出众异于常人的儿童。后来迫于生活，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。中学时代 牛顿19岁时进入剑桥大
5、学，靠为学院做杂务的收入支付学费。在这里，牛顿开始接触到大量自然科学著作，经常参加学院举办的各类讲座，包括地理、物理、天文和数学。牛顿的第一任教授伊萨克巴罗是个博学多才的学者。这位学者独具慧眼，看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力。于是将自己的数学知识，包括计算曲线图形面积的方法，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。1665年剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。1665年大学毕业，成绩平平。正当牛顿准备留校继续深造时，严重的鼠疫席卷了英国，剑桥大学因此而关闭，牛顿离校返乡。家乡安静的环境使得他的思想展翅飞翔，这短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月，这两年之内
6、，他在自然科学领域内思潮奔腾，才华迸发，思考前人从未思考过的问题，踏进前人没有涉及的领域，创建前所未有的惊人业绩。他的三大成就：微积分、万有引力、光学分析的思想就是在这时孕育成形的。这18个月竟为牛顿一生科学的重大发现奠定了坚实的基础。后来牛顿返回到剑桥大学，被选为该学院初级院委，翌年获得硕士学位，同时成为高级院委。1669年，巴罗为了提携牛顿而辞去了教授之职，26岁的牛顿晋升为数学教授。巴罗让贤，在科学史上一直被传为佳话。大学 作为大学教授，牛顿常常忙得不修边幅，往往领带不结，袜带不系好，马裤也不纽扣，就走进了大学餐厅。有一次，他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项
7、式定理。他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的通条，硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，离他而去。牛顿也因此终生未娶。牛顿从容不迫地观察日常生活中的小事，结果作出了科学史上一个个重要的发现。他马虎拖沓，曾经闹过许多的笑话。一次，他边读书，边煮鸡蛋，等他揭开锅想吃鸡蛋时，却发现锅里是一只怀表。还有一次，他请朋友吃饭，当饭菜准备好时，牛顿突然想到一个问题，便独自进了内室，朋友等了他好久还是不见他出来，于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了，鸡骨头留在盘子，不告而别了。牛顿出来后，发现了盘子里的骨头，以为自己已经吃过了，便转身又进了内室，继续研究他的问题。返 回 归纳牛顿的科学成果：1。在天文学方面，1672年
8、牛顿创制了反射望远镜；还解释了潮汐的现象；另外，牛顿从理论上推测出地球不是球体，而是两极稍扁、赤道略鼓，并由此说明了岁差现象等。在牛顿的著作自然科学原理中，他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的现象。2。在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，建立了三条运动基本定律和万有引力定律，并建立了经典力学的理论体系，从而完成了物理学史上第一次大综合。3。在数学上，牛顿创立了“牛顿二项式定理”，并和莱布尼兹几乎同时创立了微积分学。4。在光学方面，牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成，并制成“牛顿色盘”；关于光的本性，牛顿创立了光的“微粒说”。牛顿对人类的贡献是巨大的，正如恩格斯所说：“牛顿由于发明
9、了万有引力定律而创立了科学的天文学；由于进行了光的分解，而创立了科学的光学；由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学；由于认识了力的本质，而创立了科学的力学”。关于苹果落地的故事 一个偶然的事件往往能引发一位科学家思想的闪光。这是1666年夏末一个温暧的傍晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里，坐在一棵树下，开始埋头读他的书。当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来。一只历史上最著名的苹果落了下来，打在23岁的伊萨克牛顿的头上恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道
10、上？为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上？正是从思考这一问题开始，他找到了这些的答案万有引力理论。牛顿一封给胡克的信中写道：“如果我看得更远那是因为站在巨人的肩上。”他这里指的是胡克和笛卡儿，当然不言而喻也包括了他多次提到的伽利略、开普勒和哥白尼。其实他完成的综合工作是基于从中世纪以来世世代代从事科学研究的前人的累累成果。但我们从伟人的言辞中看到的是他那颗谦虚谨慎，发愤好学的诚实正直的心。返 回 由于受时代的限制，牛顿基本上是一个形而上学的机械唯物主义者。他认为运动只是机械力学的运动，是空间位置的变化；宇宙和太阳一样是没有发展变化的；靠了万有引力的作用，恒星永远在一个固定不变的位置上 随着科
11、学声誉的提高，牛顿的政治地位也得到了提升。1689年，他被当选为国会中的大学代表。晚年的牛顿在伦敦过着堂皇的生活，1705年他被安妮女王封为贵族。此时的牛顿非常富有，被普遍认为是生存着的最伟大的科学家。他担任英国皇家学会会长，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，任何人都不能被选举。晚年的牛顿开始致力于对神学的研究，他否定哲学的指导作用，虔诚地相信上帝，埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时，竟提出了“神的第一推动力”的谬论。他说“上帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。写了近200万言的著作，毫无价值。常言道“人无完人，金无足赤”，牛顿也是如此
12、。但是牛顿终归是伟大的牛顿，他的科学贡献将永载史册。尽管如此，牛顿的天赋仍是无可置疑的，仍是历史上最杰出的科学家。他是否曾认识到自己的伟大之处呢？他在辞世之前曾简短地评价过自己：“我不知道我在世人看来是什么样的，但在我自己看来，我一直像一个在海滩上玩耍的小孩，沉湎于不时地发现一粒更光滑的鹅卵石或一只更美丽的贝壳的喜悦之中，却不知道真理的海洋就在我的面前。”牛顿晚年患有膀胱结石、风湿等多种疾病，1727年3月31日，牛顿因肾结石症，医治无效，在伦敦去世，终年86岁。他死后被安葬在威斯敏斯特大教堂之内，与英国的先贤们安葬在一起。后人为纪念他，将力的单位定名为牛顿。英国著名诗人A波普为他写了一个碑铭，镶嵌在牛顿出生的房屋的墙壁上：“道法自然，久藏玄冥；天降牛顿，万物生明。”在他的墓碑上镌刻着铭言：让人们欢呼这样一位多么伟大的巨匠，人类荣耀曾经因他而在世界上存在过。爱因斯坦说:“在人类的历史上,能够结合物理实验,数学理论,机械发明成为科学艺术的人,只有一位 那就是牛顿.”这是剑桥大学牛顿塑像剑桥大学校园
