壹、生平簡介 牛頓(1643—1727)是英國著名的物理學家、數學家和天文學家,是十七世紀最偉大的科學巨匠。
1643年1月4日(儒略歷1642年12月25日)牛頓誕生於英格蘭林肯郡的小鎮烏爾斯索普的壹個自耕農家庭。12歲進入離家不遠的格蘭瑟姆中學。 牛頓於1661年以減費生的身份進入劍橋大學三壹學院,1664年成為獎學金獲得者,1665年獲學士學位。
1665~1666年倫敦大疫。劍橋離倫敦不遠,為恐波及,學校停課。牛頓於1665年6月回故鄉烏爾斯索普。
1667年牛頓返劍橋大學,10月1日被選為三壹學院的仲院侶,次年3月16日被選為正院侶。當時巴羅對牛頓的才能有充分認識。1669年10月27日巴羅便讓年僅26歲的牛頓接替他擔任盧卡斯講座的教授。
1672年起他被接納為皇家學會會員,1703年被選為皇家學會主席
牛頓於1696年謀得造幣廠監督職位,1699年升任廠長,1701年辭去劍橋大學工作。1705年受封為爵士。
牛頓晚年患有膀胱結石、風濕等多種疾病,於1727年3月30日深夜在倫敦去世,葬在威斯特教堂,終年84歲。人們為了紀念牛頓,特地用他的名字來命名力的單位,簡稱“牛”。
二、科學成就
牛頓壹生對科學事業所做的貢獻,遍及物理學、數學和天文學等領域。
1.牛頓在物理學上最主要的成就,是創立了經典力學的基本體系,從而光成了物理學史上第壹次大綜合。
2£? 對於光學,牛頓致力於光的顏色和光的本性的研究,也作出了重大貢獻。
3£? 牛頓在數學方面,總結和發展了前人的工作,提出了“流數法”,建立了二項式定理,創立了微積分。
4£? 在天文學方面,牛頓發現了萬有引力定律,創制了反射望遠鏡,並且用它初步觀察到了行星運動的規律。
牛頓在17世紀70年代設計的望遠鏡。它壹般被稱為反射望遠鏡,效果遠優於伽利略所設計的著名的折射望遠鏡。
三、趣聞軼事
1£? 關於蘋果落地的故事
壹個偶然的事件往往能引發壹位科學家思想的閃光。
這是1666年夏末壹個溫曖的傍晚,在英格蘭林肯郡烏爾斯索普,壹個腋下夾著壹本書的年輕人走進他母親家的花園裏,坐在壹棵樹下,開始埋頭讀他的書。當他翻動書頁時,他頭頂的樹枝中有樣東西晃動起來。壹只歷史上最著名的蘋果落了下來,打在23歲的伊薩克牛頓的頭上
恰巧在那天,牛頓正苦苦思索著壹個問題:是什麽力量使月球保持在環繞地球運行的軌道上,以及使行星保持在其環繞太陽運行的軌道上?為什麽這只打中他腦袋的蘋果會墜落到地上?正是從思考這壹問題開始,他找到了這些的答案——萬有引力理論。
由於牛頓的《自然哲學的數學原理》壹書用的是歐幾裏德幾何學的表述方式,它是壹個嚴密的、完美的體系,書中沒有敘述蘋果落地的故事,致使許多人對蘋果落地壹說持保留意見。
實際上,牛頓的親戚和朋友多次證實蘋果落地的故事。法國文學家、科學家伏爾泰曾追憶過,他在牛頓去世前壹年,即1726年去英國時,聽牛頓的繼姊妹說過,壹天,牛頓躺在蘋果樹下,忽然看到壹個蘋果落地,引起了他的思考。牛頓靈機壹動,腦中突然形成壹種觀點:蘋果落地和行星繞日會不會由同壹宇宙規律所支配的?悟出了萬有引力定律。
牛頓晚年的壹位密友斯多克雷也明確提到,在1726年4月的壹天,和牛頓***進午餐後,壹起來到牛頓家後園,並在蘋果樹下飲茶。在談話中“他(指牛頓)告訴我正是在過去同樣情況下,註意引力的思想出現在他的腦海裏,那是在壹棵蘋果樹下偶然發生的,當時他處於沈思冥想之中。”
還有牛頓晚年的另壹位密友潘伯頓在有關追憶牛頓的著作中,也談及因蘋果落地而引起驗證引力平方反比關系的故事。
牛頓在晚年再次講述當時蘋果的故事,那是離蘋果落地時已經是60年過去了,為什麽壹個老人對此事記憶那麽深刻,我認為有兩個原因:首先是因為萬有引力定律是壹項舉世矚目的輝煌的成果,當事人對觸發靈感的事件當然是深深的激動和懷念的;其次是與胡克的爭執也留下深深的記憶,牛頓就從壹個側面澄清事實真相,應該認為蘋果落地壹說的事實是成立的。
2.科學研究的癡情
牛頓對於科學研究專心到癡情的地步。據說有壹次牛頓煮雞蛋,他壹邊看書壹邊幹活,糊裏糊塗地把壹塊懷表扔進了鍋裏,等水煮開後,揭蓋壹看,才知道錯把懷表當雞蛋煮了。還有壹次,壹位來訪的客人請他估價壹具棱鏡。牛頓壹下就被這具可以用作科學研究的棱鏡吸引住了,毫不遲疑地回答說:“它是壹件無價之寶!”客人看到牛頓對棱鏡垂涎三尺,表示願意賣給他,還故意要了壹個高價。牛頓立即欣喜地把它買了下來,管家老太太知道了這件事,生氣地說:“咳,妳這個笨蛋,妳只要照玻璃的重量折壹個價就行了!”
3.喜歡養貓
傳說牛頓在蓋房子時,堅持要留大小兩個貓洞,好讓大貓走大洞、小貓走小洞。當然,這只是個傳說,不足為據。不過牛頓喜歡養貓倒是真的。由於牛頓終身未婚,貓成了他生活中不可缺少的夥伴,但貓也給他惹了不小的麻煩,1692年牛頓母親去世使他極其痛苦。壹天早晨,他為了平靜壹下,到橋大學禮拜堂做禮拜時,忘了熄滅蠟燭,可能是貓闖的禍,蠟燭翻倒後,把擺在桌上的光學、化學手稿和其他論文化為灰燼。
4.終身未婚之迷
牛頓少年時代在壹首詩裏表白自己的遠大抱負:
世俗的冠冕啊,我鄙視它如同腳下的塵土,
它是沈重的,而最佳也只是壹場空虛;
可是現在我愉快地歡迎頂荊棘冠冕,
盡管刺得人痛,但味道主要的是甜;
我看見光榮之冠在我的面前呈現,
它充滿幸福,永恒無邊。
可以說,每壹個偉大的科學家,都是富的激情、富有理想的詩人,但牛頓是壹個追求用科學中的光線譜來解釋他的理想的特殊類型的詩人。他讓他的思想展翅飛翔,以整個宇宙作為藩籬。在他的整個心田裏,填滿了自然、宇宙。也許這是他終身未娶的最根本原因。
不過,牛頓並沒有完全與愛情絕緣。他壹生中甚至有過兩次戀愛。牛頓23歲正在劍橋大學求學時,由於劍橋發生了瘟疫,學校放假。牛頓回到鄉下,住在舅父家裏。在那裏,他壹次愛上了美麗、聰明、好學、富有思想的表妹。表妹也很喜歡這個學識淵博、卓見非凡的大學生。他們常常壹起散步。牛頓喜歡即興發表長篇講話,他的講話內容又多是他正在學習和研究的問題。表妹雖聽不懂,但她還是耐心地聽,似乎覺得很有趣。牛頓在心裏想:“這樣壹個可愛的女子,對於我所講的覺得這樣有味,我壹定很不錯。當然,她的腦筋壹定也很好,是個不平凡的女子。如果能得到她的幫助,解決我的許多困難問題,與我***同工作,那該多好啊!”
但是牛頓生性靦腆,並未及時向表妹表白心中的愛情。等他回到劍橋大學後,又聚集會神地沈浸到科學研究中去了。他早已忘記了遠方的鄉村還有壹位美麗的少女在等著他。他對個人生活壹直不予重視,而她的表妹卻誤以為牛頓對她冷淡,便擇夫另嫁了。牛頓因醉心於科學研究而耽誤了壹次愛情的大好時機。
牛頓實在太忙了,他連做夢想是宇宙、世界。他往往領帶不結,鞋帶不系好,馬褲也不扣好,就走進大學餐廳。盡管如此,牛頓畢竟是個年輕人,還有壹顆浪漫的心。有壹次,“青春迫不及待的激情”,催使他向壹位年輕姑娘求婚。他輕輕地握著她的手,含情脈脈地看著這位美人。正在這緊要關頭,他的心思忽地溜到另壹個世界去了。他的頭腦中只剩下無窮量的二項式定理。他象做夢似的,下意識地抓住情人的壹個手指,把它當成是通煙鬥的通條,硬往煙鬥裏塞。姑娘痛得大叫壹聲,他才清醒過來。面對吃驚的姑娘,他連忙象只綿羊似的柔聲道歉:“啊,親愛的,饒恕我吧!我知道,我是不行了。看來,我是該打壹輩子光棍!”
姑娘饒恕了牛頓,卻無法理解他,愛情又成了泡影。科學上許多新的問題不斷撲向牛頓的腦海,他整個熱情都集中到了科學事業上。此後那種“青春的熱情”再也沒有湧現《多彩的旋律》
5、名言
(1)“我不知道世人怎樣看我,但我自己以為我不過像壹個在海邊玩耍的孩子,不時為發現比尋常更為美麗的壹塊卵石或壹片貝殼而沾沾自喜,至於展現在我面前的浩翰的真理海洋,卻全然沒有發現。”
(2)“如果說我所看的比笛卡爾更遠壹點,那是因為站在巨人肩上的緣故”。
6、牛頓學說在中國傳播及其影響
牛頓學說在中國的傳播
牛頓生活的年代相當於明亡之前壹年到清雍正5年,《自然哲學的數學原理》壹書發表的時間相當於康熙25年。從牛頓《原理》發表的1687年到1840年的150余年間,牛頓物理學和天文學知識幾乎沒有介紹到中國。《原理》壹書的基本內容直到鴉片戰爭之後才在中國傳播。
牛頓學說對中國的影響
哥白尼的太陽中心說、開普勒的橢圓軌道、牛頓的萬有引力三者相繼傳入中國,它們和中土奉為圭臬的“天動地靜”、“天圓地方”、“陰陽相感”的傳統有天壤之別。這就不能不引起中國人的巨大反響。
牛頓學說在中國的傳播決不只是影響了學術界,喚醒了人們對於科學真理的認識。更重要的是,也為中國資產階級改良派發起的戊戌變法(1898年)提供了壹種輿論準備。這個運動的主將康有為、梁啟超和譚嗣同等人,都無例外地從牛頓學說中尋找維新變法的根據,尤其是牛頓在科學上革故圖新的精神鼓舞了清代壹切希望變革社會的有誌之士。