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1、站在巨人肩上的巨人,牛顿,NEWTON,发表的蜗牛,伊萨克.牛顿爵士 安葬在这里.他以超乎常人的智力,第一个证明了行星的运动与形状;慧星轨道与海洋的潮汐.他孜孜不倦地研究光线的各种不同的折射角,颜色所产生的种种性质.对于自然,历史和圣经,他是一个勤勉,敏锐而忠实的诠释者.他以自己的哲学证明了上帝的庄严,并在他的举止中表现了福音的纯朴.让人类欢呼 曾经存在过这样一位 伟大的人类之光.,H.S.E.Isaacus Newton Eques auratus,Qui animi vi prope divin,Planetarum motus,figuras,Cometarum semitas,Ocea
2、nique aestus,sua mathesi facem praeferente,primus demonstravit;Radiorum lucis dissimilitudines,Colorumque inde nascentium proprietates,quas nemo ante vel suspicatus erat,pervestigavit.Natur,Antiquitatis,S.Scriptur.,sedulus,sagax,fidus Interpres.Dei O.M.majestatem philosophia asseruit;Evangelii simpl
3、icitatem moribus expressit.Sibi gratulentur mortalesTale tantumque extitisseHumani Generis Decus.Nat.XXV Dec.AD.MDCXLII.Obiit XX Mar.MDCCXXVI FINIS,永恒的牛顿,1727年3月20日，84岁的牛顿在睡梦中安然逝去。作为国家荣誉的象征，英国政府为牛顿举行了隆重的国葬。他的棺木由两位公爵、三位伯爵和大法官一起缓缓抬放在伦敦的威斯敏斯特教堂中。威斯敏斯特教堂历来是英国皇室成员及国家元勋的安息之地，牛顿是第一位安葬于此的学者。,就在20世纪行将结束的时候，英
4、国的星期日泰晤士报邀请了20位世界级的历史学家、科学家及哲学家等，来推选他们心中1000年来最有影响的人物。伊萨克牛顿以绝对的优势击败了爱因斯坦、莎士比亚等当选。回顾一下牛顿的非凡成就，他创立的微积分成为描述物理世界的基本数学工具；他首先对物理光学进行研究并为后来的研究者指明了研究方向；运动学三大定理在今天仍然是我们物理课本的基本内容；万有引力定律改变了人们对狭义宇宙的认识。他所获得的成就中的任何一项都足以使他名垂千史，可他却集诸成于一身，这就是牛顿。,巨人档案,孤独童年少年学子剑桥求学奠就完事英明年轻的教授人生的巅峰跻身政界宝刀未老二项式与微积色与光力与运动智者语录大事年表,孤独童年,164
5、2年圣诞节的午夜，牛顿诞生于乌尔索普的一个没落庄园里。刚出生的牛顿只有三磅重，相当于1.4千克。牛顿的母亲一度担心牛顿是否能存活，但牛顿不但活下来了，而且牛顿的思想影响了整个世界。这也充分说明，牛顿的确是浓缩的精华。牛顿与父亲同名，因为在他出生前的三个月，父亲就被肺炎夺取了生命。为了纪念丈夫，牛顿的母亲汉娜给他起了与丈夫相同的名字伊萨克牛顿。,直到牛顿3岁时，母亲还是一个人养家，因此憔悴不堪，不得不改嫁邻村，所以牛顿只能与年迈的祖母相依为命。但不幸并没有让牛顿的人生充满阴影。童年的牛顿拥有非凡的灵性与才智，他的天赋尤其表现在他制作的小机具上。9岁的时候，他做了一个测量时间的仪器日晷，日晷的精准
6、度让他在村子里家喻户晓。他还根据村里的风车制作了自己的小风车，并利用老鼠踩动轮子使风车转动。就是在制作小模具的敲打声中，牛顿度过了他寂寞却有声有色的童年。,少年学子,12岁的时候，牛顿小学毕业进入格兰瑟姆中学读书。但牛顿性格孤僻，无朋少语，还对学习没有兴趣，成绩平平，因此在学校里被人看不起，经常遭人嘲笑。即将14岁的时候，牛顿有了一个微妙的转折，学校的一个高年级的小霸王无缘无故踢了牛顿肚子一脚。这一下，牛顿像复苏的火山似的爆发了，他不顾一切反扑过去支制服了这个高大男孩。最关键的是，这次打架唤醒了牛顿强烈的自我意识，他开始用心钻研功课，并且进步之快令人惊讶不已。,1654年，德国的工程师盖里克做
7、了著名的马德堡半球实验，当事情传到英国以后，极大地激发了牛顿对科学实验的兴趣，牛顿开始投入对科学的探索。但正当牛顿在求知的道路上突飞猛进时，继父去世了，牛顿不得不辍学回家，照顾三个弟妹，帮助母亲料理农事。然而16岁的牛顿做农活总是魂不守舍，常因看书跑丢了马，或忘记做事。甚至在1958年，英伦三岛遇到罕见的暴风雨，小树被连根拔起，当人们都躲在屋子里时，牛顿消失了。焦急的母亲出去找牛顿时惊呆了，牛顿正在狂风暴雨里使劲的跳跃着，他时而顺风蹦跳，时而逆风跳跃，全然不知母亲大人的到来。原来，牛顿趁着狂风在测量风速！少年的牛顿也沉迷于风筝。他做了各式各样的风筝，想试试那种飞得最好。有次，他竟别出心裁的将灯
8、笼系在风筝上，让镇上的人以为天空出现了彗星。,这件事以后，牛顿的母亲也彻底明白了，牛顿这孩子生来就不是种田的。这时候格兰瑟姆的校长史托克也来劝导牛顿的母亲汉娜，让牛顿再度入学。牛顿的母亲想，也许上学能让牛顿找到一个比农夫或工匠更好的职业，于是同意他再次入学。1660年秋，牛顿在家度过三年后，又回到了那个梦寐以求的中学。只一年后，牛顿就以优异的成绩毕业。在庄严的毕业典礼上，史托克校长以父亲般的自豪夸赞牛顿是学校中最优秀的学生。此后，由史托克校长的保荐和舅舅的多方联系下，牛顿进入了剑桥大学深造。,剑桥求学,1661年6月4日，牛顿到达了剑桥大学的三一学院，开始大学生活。幸运的是，这时候随着宗教改革
9、思想的深入，学校逐步增设了自然科学课程。这些课程中最有影响力的是卢卡斯数学讲座。讲座设于1663年，首任教授是伊萨克巴罗。巴罗是位才华横溢的数学家，也是微积分的先驱者，他在物理、天文、光学等方面也作出了贡献。当然，他对牛顿的影响很深远。牛顿对数学非常有悟性，深得巴罗赏识，并建立了密切关系。在巴罗引导下，牛顿踏进了科学的大门。在剑桥大学攻读文学学士学位的四年，牛顿几乎掌握了当时的全部自然科学及哲学知识。牛顿遍读当时的科学及数学著作，并领悟了数学与自然科学的关系，认为只有数学才是一项最严密的论证自然规律的工具。基于这种认识，牛顿对数学投入了大量精力。,巴罗老师曾经告诉牛顿，所有理所应当的事不一定都
10、是正确的，必须用理论加以证明。这句话使牛顿一生受益。在以后的岁月里，严谨的治学精神也时刻体现在牛顿身上。他一生的所有研究成果，都是在被验证为确凿无疑后才发表出来。牛顿因此成为最为严谨的学者，也因此经常与人有发明的优先权之争。需要注意的是，大学最初的三年，牛顿是“减费生”，也就是勤工助学来减少学费并供养自己，因为家里是拿不出钱来供养他的。所以，牛顿绝对是一个独立而坚强的人。,奠就万世英名,1665年6月，伦敦爆发了一场鼠疫，传播极快，死人很多，剑桥大学也被迫关闭。此时牛顿已经取得文学学士学位，即将毕业，但由于鼠疫，不得不返回家乡。在大学毕业前夕，牛顿已经发现了二项式定理，但他将手稿束之高阁，继续
11、探究其他理论去了。日后，他也是一再将论文推迟发表，结果多次与他人陷入发明权的恼人纠纷中，有人说这使他格外严谨的治学态度所致。鼠疫肆虐的18个月是英国的一段灾难岁月，但在科学史上，却是一段辉煌时光。期间，牛顿的各种令人惊叹的新思想以及无穷的创造力犹如泉水般涌现出来。微积分、光学理论、万有引力定律，所有这些伟大的思想都是在这段神奇而短暂的岁月中孕育出来的。正因如此，牛顿在家躲避鼠疫的18月被成为改造世界的18个月。,年轻的教授,1667年初，鼠疫平息，牛顿返校，却对自己的发明与发现只字未提，但是他掩饰不住的才华还是赢得了校方的赞赏，回校不到半年，就成为了研究员。学校给予牛顿这些殊荣外，还给了牛顿充
12、裕的生活保障。此后，牛顿在剑桥开始了长达30年的科学研究事业。牛顿供职于剑桥初期的第一项研究成果是反射式望远镜的发明。在牛顿之前，天文学使用的都是折射式的望远镜，这种望远镜缺点是无法克服测量时的色差现象，色差的影响是成像模糊，而且损害人体健康，如伽利略晚年失明就是长期使用这种望远镜的缘故。牛顿自己设计制作的望远镜完全消除了色差，但他的全新设计思想只是鼠疫期间天才构想的初次验证而已。不久后，牛顿发表了关于微积分的第一篇论文无穷多项方程的分析。这下，牛顿的学术影响就随剑桥遍及了整个欧洲。,牛顿的成就使巴罗教授认识到牛顿正在超越自己，于是他慷慨的将教授职位让给牛顿，自己则潜心研究神学。于是，1669
13、年夏季，27岁的牛顿成了剑桥有史以来最年轻的数学教授。最初担任教授时，很多年轻人慕名而来，打算一睹天才教授的风采，但牛顿的讲课方式实在不值一提，以至于学生越来越少，有时甚至没有一个学生来上课。尴尬的牛顿收起讲义，回到住所，开始继续埋头研究新事物。巴罗不久被选拔为皇家教堂祭司，他趁机将牛顿的望远镜介绍给了国王。牛顿应邀将他的望远镜送到皇家学会展出，引起了轰动，因此不久被提名加入皇家学会。1672年1月11日，牛顿顺利通过选拔，正式成为会员，此时的牛顿还不满30周岁。,作为对皇家学会的回报，牛顿将题为关于光和色的新理论的论文交给了皇家学会，这是牛顿正式发表的第一篇论文。核心是：白色的光是通常的颜色
14、，它是由折射率不同的光线按一定比例组合而成的。然而观点一经提出，便遭到罗伯特胡克的无情批驳。胡克此人多才多艺、研究广泛，但特点是聪明而善妒，能察觉到许多真理，却缺乏数学才能对之作不出严密的论证，而当别人证明时，他又不服气，常常挑起科学成果论战。牛顿数学很好，所以一直遭其排挤。1674年底，牛顿发表解释光的性质的假说，提出光的本质微粒说，而胡克和惠更斯更倾向于光的波动说，于是历史上著名的光的波粒之争在双方之间展开，由于微粒说能解释更多现象，所以牛顿的微粒说最终取胜。他带来的另一个结果是牛顿在学术界声望日隆。,令人难以理解的是，在专注的学术研究和艰苦的争论的同时，牛顿还狂热的投入炼金术。他将可能的
15、时间几乎全部用于炼金术，甚至有时一天只吃一顿饭。根据牛顿研究者的估计，牛顿一生断断续续用于炼金术的时间加起来超过十年。从事炼金术成为伴随牛顿一生的一项与学术无关的活动。但其目的又是什么？炼金术士门从根本上把金属看作是彼此相同的，不同的只是表面的成熟程度。金是最完美的金属，银次之，其他金属又等而下之。当地球内部生成金属的自然过程完成时，就产生了金。而当过程中断或早产时，它就停留在某一贱金属环节上。炼金术就是要用技艺完成地球内部生产金的过程。而牛顿并不是贪财的人，此时的他也不差钱，那么他是不是为了验证自然界中生动而有机的观念呢？又或许他是想借体力上的疲劳忘掉脑力上的疲惫，同时激发新的灵感.当然，这
16、些我们不得而知，真相只有牛顿才知道,人生的巅峰,牛顿将质量的概念运用于引力之中，从而发现了引力存在的条件。至此，他将在太阳系中发现的引力推广到宇宙万物之中，并将其命名为引力定律。此后，牛顿对万有引力定律进行了推导、计算，并用数学方法证明了开普勒第一定律。此时，科学家哈雷劝说牛顿出版关于万有引力的专著，但牛顿认为写专注会过多的耗费自己用于学术研究的时间而断然决绝。但是，哈雷没有退缩，还毅然拿出了全部积蓄支持牛顿，甚至造成自己长期陷入拮据之中也不后悔。牛顿最终被哈雷的热心和诚恳感动了，而这本在重重困难中写成的巨著就是原理。写书的任务之艰、速度之快在科学史上至今无人可以超越，因为出书只花费了18个月
17、，该书出版于1687年。原理汇集了牛顿有关力学的所有研究成果，被许多人认为是有史以来最伟大的科学著作。1687年7月，44岁的牛顿登上了他人生的巅峰，他的里程碑式的巨著自然哲学的数学原理也付梓出版。以万有引力定律为核心，原理构筑起一幅美轮美奂的宇宙运动图景，他成为历史上第一个为宇宙立法的人。,跻身政界,詹姆士二世即位后，奉行高压专制政治甚至将天主教推行至校园。后来詹姆士二世强令剑桥大学授予天主教神父奥尔本文学硕士学位，并使其成为校理事会成员，这遭到剑桥副校长潘切尔博士拒绝，于是潘切尔被传讯受审。剑桥的八名与会代表学者受到逼迫，都沉默着，不敢为正义争执。失败似乎已成定局，但这时牛顿站了起来，他以
18、平静的口气陈述了一条皇室批准的大学宪章，使奥尔本处于自相矛盾而主动放弃学衔，最后剑桥大学胜利。这就是著名的“奥尔本事件”。事后第二年，詹姆士二世被人民赶下台，宗教自由重新得到维护。由于在“奥尔本事件”中为维护学术自由及剑桥利益的出色表现，牛顿被剑桥大学参议会推选为国会议员。牛顿是一个沉默的议员，议会上，他没有发表过任何政见，只说过一句话：“风太大了，请把窗户关上。”牛顿的仕场并不顺利，最后只好郁郁而返。,1689年，牛顿的母亲汉娜去世了，牛顿悲痛万分以至于精神恍惚。料理完家事回到剑桥后的牛顿仍然沉浸在痛苦之中，竟因忘吹了蜡烛而焚毁了桌上的光学和化学的全部手稿。光学是牛顿从1672年开始着手撰写
19、的，到1689年基本已经完成了。手稿被焚，对牛顿是一个难以承受的打击。而胡克仍对原理中的某些优先权纠缠不休，并在信中将敌意表露无疑。牛顿开始出现不适，变得多疑和易怒。朋友们都说，牛顿似乎有些精神失常了。然而，1696年，命运出现了转折。英国财政部聘请牛顿出任“皇家造币厂监督”这一重要职务。造币厂监督的主要职务是检验钱币的纯度，确保每枚钱币中含有相同数量的贵金属。由于长期对炼金术的研究，牛顿对于工作得心应手，他使造币产量在短期内提高38倍，并只用三年的时间完成了全国货币的更新，比预期的时间大为提前。就这样，牛顿升职了，他被提升为皇家造币局局长。,宝刀未老,随着原理不断被被证实及更广传播，牛顿的学
20、术威望日益剧增。1703年11月30日，牛顿当选皇家学会主席。1704年，牛顿又以巨著光学在学术界引起轰动。这本书能再次成书绝对是靠牛顿坚强的毅力完成的。由于厌倦了与胡克的分歧，牛顿在胡克去世后才将光学理论发表。1705年，为表彰牛顿在科学及公职方面的杰出贡献，安妮女王亲自授予牛顿爵士头衔，他由此成为英国历史上第一位被封为爵士的学者。小续：1696年，已跻身政界的牛顿在12小时内解出了困扰欧洲数学家6个月的“最速降线问题”；74岁时，年迈的牛顿接受莱布尼兹的挑战，在一个晚上解出了找出单参数曲线族的正交轨道问题，并在哲学汇刊上匿名发表，惊得当时的数学家们目瞪口呆。伯努利评价牛顿：“看到雄狮的足迹
21、，我就能辨认出他。”,近代科学革命的火把传到了牛顿手里，他是勇敢的，微积分、光的理论、万有引力，他为手中的火把添加如此充分的燃料；他是幸运的，那些伟大的灵魂都已成为先驱，而他踩在了他们肩上，他注定比他们站得更高，也看得更远，他的火把照亮了真个世界。,后人对牛顿的评价：,牛顿的特别贡献,二项式与微积分色与光力与运动,二项式与微积分,1665年，牛顿即将从大学毕业时，研究出了关于二项式任意次方的计算方法，即二项式定理。该研究也激发了牛顿关于微积分的思考。1669年，牛顿创造了流数术，并完成了流数术的第一篇论文无穷多项方程的分析；1671年，牛顿写出了更加深入的流数术理论流数术和无穷级数；1676年
22、，又完成了曲线求积分。这三部著作成为了数学发展史上不可磨灭的里程碑。同时，德国的莱布尼兹与牛顿得出了同样的研究，只是命名不同，由于莱布尼兹最早将这一数学工具公布，因此它就采取了莱布尼兹的命名微积分。,微积分：解决难题不再是问题！,色与光,牛顿还是学生时，在散步途中顺手买了两块三棱镜，面对光的色散，当时书上的解释是：这种现象的产生是白光与棱镜相互作用的结果，白光本身只是一种单纯的物质。牛顿对此心生疑问，于是做了一系列实验验证，这就是著名的光的色散实验，随后，牛顿提出了自己的光学理论。当时，牛顿在家对其光学发现进行了3个月的反复试验和验证。这种实验证明自己理论的方法在17世纪还少有学者采用，那时学
23、者大都依靠推测来完成理论发现。在此之前，伽利略也崇尚用实验验证物理现象，牛顿就将其方法发展和系统化，形成了“归纳-演绎法”的牛顿思维体系。这一思想深刻影响了科学的发展。,白光是复合光，是可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫光的！,当年牛顿发表了光的微粒说，引起了轩然大波，还与胡克及惠更斯进行了长期辩论，最终以其能解释更多现象得到公认。后又因托马斯杨的实验使波动说占了上风。直到爱因斯坦出现后，光的波粒二象性彻底被学术界广泛接受。可贵的是，牛顿在光学的结尾部分列举了关于光学的31个疑问，其中最后一个疑问竟长达31页，他提出了一个极为重大的问题：“自然界中的各种力量是否具有统一性？”光学的全称是光学
24、或光的反射、折射、弯曲与颜色的论述，它开辟了新的光学研究领域。,力与运动,开普勒提出了行星运动的三大定律，却不知道是什么力量使行星遵从这三大定律。而牛顿正在苦苦思索行星绕日运动的原因时，收到了苹果的启发，因此想到了万有引力。但牛顿的思维非常谨慎，连续几个月他一直在思考：地球的引力为什么恰好使月球围绕地球旋转，而月球却不像苹果那样坠落地球？然后，牛顿想到了伽利略提到的惯性，最终搞清了引力是如何在太阳系中起作用的，并用借其非凡的天赋以数学形式将万有引力定律表达了出来。,一个苹果的秘密！,为宇宙立法的人！,运动学三定律！,万有引力定律的玄妙！,力与运动，小处见大！,小续：牛顿受苹果启示而发现万有定律
25、可能是人们充满敬意的杜撰，但院子里的这棵苹果树却被赋予了非凡的意义。当1820年，这棵树老死时，它被锯为几段，当做文物保存了起来。幸运的苹果树啊，因牛顿而载入史册。牛顿结合月球初速度的设想，得出了月球绕地球运动的原理，这个初速度被称为第一宇宙速度，因此，牛顿是第一个具有人造地球卫星思想的人。牛顿用万有引力解释了天体运行及潮汐现象，天文学中最具代表性的验证是它预言了哈雷彗星的回归。当然，一切也绝非想象中的那么容易。牛顿的原理有明显反神创论的倾向，因此遭到了宗教界的猛烈攻击。出书的费用皇室也不予提供，这部著作中途几乎停写。,智者语录,自然界和自然界的定律隐匿在黑暗之中，上帝说：生个牛顿吧！于是，一
26、切成为光明。亚历山大波普 牛顿由于发现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，由于建立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。恩格斯 我不需要假设。牛顿,最好和最安全的哲学研究方法似乎是首先应该孜孜不倦地探究事物的本质，并通过实验确定事物的性质，然后通过相当慢的过程提出假说去解释他们。假说只是帮助解释事物的性质而不是确定他们，除非可以用实验去证明。牛顿从事物之间相互作用归纳出来的事物本质，必须比只凭感觉猜测出来的更准确、更合理；而我们对于肉体和灵魂的解释不应被任何一者歪曲。牛顿,大事年表,1642年，出生于英国北部林肯郡
27、的乌尔索普村。1645年，牛顿三岁，母亲改嫁。1654年，进入格兰瑟姆中学读书。1661年，入剑桥大学三一学院。1665年，取得学士学位；6月，发生鼠疫，回到家乡，完成微积 分、光学、万有引力的构想。1667年，返回剑桥，不久成为主修课研究员。1668年，获硕士学位。1669年，继巴罗之后，成为第二任卢卡斯讲座的数学教授。1671年，发明反射望远镜，在伦敦展览会上大获成功；被提名 为皇家学会会员。1672年，向皇家学会提交第一篇光学论文关于光和色的新理论，正式成为皇家学会会员。,1684年，在哈雷劝说下开始写作原理。1687年，4月，在“奥尔本事件”中表现出色；6月，母亲病逝，一系列打击随之而来。1689年，陷入严重的精神抑郁。1696年，就任伦敦造币厂厂长，后荣升为造币大臣。1703年，被选为皇家学会主席。1705年，接受安妮女王封爵，成为英国第一个受封的学者。1722年，患膀胱癌结石。1727年，3月20日，病逝，享年84岁。(备注：牛顿年轻时曾有过一段脆弱的爱情，后来专心科学研究，终生未娶，他把一生都奉献给了科学事业！),更多了解，推荐参阅：牛顿-秦海牛顿研究-亚历山大柯瓦雷牛顿转-I.B.科恩牛顿转-刘宸牛顿的故事-大诚造,Thank you！,本次介绍到此,
