牛顿是英国著名的物理学家、数学家和天文学家。生于1642年英国林肯郡的一个农民家庭。
幼年时,牛顿身体较弱,学习成绩也不好, 还经常受到别的同学的欺侮。有一次,几个同学逼他太甚,他忽然鼓起勇气反抗起来。从此,再没有人敢欺侮他,他也暗暗下决心,在学习上要超过别的同学,不再 让人瞧不起。由于发奋读书,他的各门功课,尤其是数学,都成为班上最优秀的。
少年时期的牛顿,非常喜欢动手做玩具、小器械,他做的灯笼、风筝 十分精巧,他的风筝比商店卖的飞得还高。据说,他曾经做过一个“水钟”,他在水桶壁上划上均匀的横线,让桶里的水从桶底往外滴,水面不断下降,根据刻度线 读出时间,水滴尽了,正好是中午时刻。这个钟类似于我国古代的漏壶。牛顿做的“太阳钟”,据说是在木板上划上线,中间钉一枚铁钉,在阳光下,看钉子的影子 与哪条线重合,就能读出时间。这个“太阳钟”类似于我国古代的日晷。
1661年牛顿中学毕业,考入英国剑桥大学三一学院。在大学期间,由于他中学的数学基础好,再加上自己刻苦钻研,他的学习突飞猛进,深受导师的喜爱,导师将自己的专长,毫无保留地传授给了他。
1665年牛顿大学毕业,获得学士学位,留校做研究工作。从此开始了他的科学生涯。
1665年秋,伦敦发生了可怕的瘟疫,剑桥大学关门,牛顿回到了家乡。在家乡的十八个月,可以说是牛顿一生中最重要的时期,几乎他所有最重要的成就都在这个时期奠定了基础。牛顿研究苹果落地的故事,就发生在这期间。
瘟疫过后,牛顿回到剑桥大学。1668年他取得硕士学位。1669年,他的导师巴罗博士辞职,并积极推荐他接替了数学教授的职位。他从这年开始,就成为全剑桥大学公认的大数学家,还被选为三一学院管理委员会成员。
牛顿在剑桥大学从事教学和科研工作,长达三十年之久。这三十年是他刻苦钻研的三十年,为了科学研究,他的绝大部分时间都是在实验室里度过的,有时为了检验一个设想,他呕心沥血、通宵达旦,直到有了结果才罢休。牛顿的渊博学识和辉煌的科学成就,都是在剑桥取得的。
1672年牛顿当选为英国伦敦皇家学会会员。1689年当选为英国国会议员。1696年因病离开剑桥大学,到皇家造币厂当监督,1699年出任造币厂厂 长,同时被选为法国科学院八个外国委员之一。1703年他当选为皇家学会会长,以后每年都连任,直到去世。1705年英国女皇授予他爵士称号。
1727年3月20日,牛顿因病在伦敦逝世,终年85岁。因为他一生对国家的贡献,逝世后被葬于威斯敏斯特教堂的墓地。
牛顿是十七世纪最伟大的科学巨匠,他所取得的科学成就是无与伦比的。同时,他又十分谦虚,他临终这样评论自己:“我不知道世界上的人对我是怎样看待的。 但在我自己看来,却只觉得我好像是一个小孩子,在海滩上玩耍,不时寻找比平常更光滑的石子,或是美丽的贝壳;可是,在那汪洋大海之中,却充满着无穷的真 理,在我面前都未发现。”“如果说我比笛卡儿(法国数学家、物理学家,1596~1650)看得远一点儿,那是因为我是站在前辈巨人的肩上。”
牛顿在科学上的伟大贡献
恩格斯曾对牛顿做了高度的评价:“牛顿由于发明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,由于认识了力的本性而创立了科学的力学。”
力学方面:牛顿在伽利略(意大利天文学家、力学家、哲学家,1564~1642)等人工作的基础上进行深入研究,总结出了物体机械运动的三个定律,即惯 性定律、力和加速度定律、作用力和反作用力定律。在开普勒(德国天文学家,1571~1630)等人研究的成果上,他用数学方法导出了万有引力定律。牛顿 把地球上物体的力学和天体力学统一到一个基本的力学体系中,创立了经典力学理论体系。这个理论正确地反映了宏观物体低速运动的规律,实现了自然科学的第一 次大统一。这是人类对自然界认识的一次飞跃。
光学方面:牛顿用三棱镜分析太阳光,发现白光是由不同颜色(即不同波长)的光混合而成的,不同波 长的光有不同的折射率。牛顿这一重要发现成为光谱分析的基础,揭示了光色的秘密。牛顿还发现了一种光的干涉图样,被后人称为牛顿环。他还创立了光的“微粒 说”,从一个侧面反映了光的运动性质。
天文学方面:牛顿制造了反射望远镜,用此初步考察了行星运动规律。他还用万有引力定律说明了潮汐现象,指出潮汐的大小不但同月球的位相有关,而且同太阳的方位有关。他预言地球不是正球体。
数学方面:牛顿在前人工作的基础上,提出“流数法”,建立了二项式定理,并和莱布尼茨(德国数学家、物理学家、哲学家,1646~1716)几乎同时创立微积分学,为数学的发展开辟了一个新纪元。
万有引力
物体间由于质量而引起的相互吸引力。这种力存在于地球万物之间。地面上物体所受到的地球对它的吸引力,就是万有引力。牛顿在开普勒定律和自由落 体定律的基础上,经过长期的研究发现:自然界中任何两个物体之间存在着一种相互的引力,称为万有引力。1687年牛顿发表了万有引力定律:自然界中任何两 个质点都以一定的力互相吸引着,这个力同两个质点的质量乘积m1·m2成正比,同它们之间的距离的r的平方成反比。即
式中G是万有引力恒量, G=6.67×11-11牛顿·米2/千克2,即等于两个质量都是1千克的质点相距1米时的相互作用力。万有引力的方向沿两质点的连线。万有引力定律只适 用于质点,即当相互吸引的两个物体的大上跟它们之间的距离相比是很小时,万有引力定律才正确地成立。如果不满足这样的条件,就必须把两物体分割成许多可以 看作质点的体积元,对每一对体积元应用上式,然后由力的合成法求出两物体间的万有引力。当计算两个均匀球体间的万有引力时;可直接用上式计算,式中的r是 两球心之间的距离。一般物体与物体间的万有引力很小,可以忽略不计。但对质量大的天体,万有引力是很大的。例如地球和太阳之间的吸引力大约为3.56× 1022牛顿,这样大的力如果作用在直径是9000千米的钢柱两端,可以把它拉断。万有引力定律的发现奠定了天体力学的基础,揭示了天体运行的基本规律。 从而解释了极多的地面现象和天体现象,例如哈雷彗星、地球的扁形。预测了海王星、冥王星的发现等。它也是宇宙航行计算的基础。
牛顿
杰出的英国物理学家、数学家和天文学家。1643年1月4日诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯索普的一个自耕农家庭。 牛顿生而孱弱,中学时代学习成绩并不出众。从小爱好读书,喜欢沉思。对自然科学特别有兴趣,爱做科学小实验、小发明。他的叔父和一位中学校长独具慧眼,鼓 励牛顿上大学读书。1661年牛顿进入剑桥大学三一学院学习,受到巴罗教授的精心培养。他钻研了著名科学家的著作,培养了数学和自然科学的良好的素养。他 在前人工作的基础上建立了牛顿三定律,发现了万有引力定律,完成了经典力学理论体系。在光学方面,他发现了白光是由不同颜色的光组成,揭开了颜色之谜。在 数学方面,他建立了二项式定理和创立了微积分学在天文学方面,他创制了反射式望远镜,初步考察了行星运动规律,解释了潮汐现象,预言了地球不是正球体,发 现了地球的公转和自转。牛顿一生所取得的伟大成就,是他终生勤奋刻苦钻研、坚持不懈地实验的结果。少年时为了测暴风雨中的风速,专心若狂地在风雨中奔跑。 他专心致志地思考问题,竟然把怀表当做鸡蛋煮在锅里,思考问题连请客吃饭也忘记了,真是达到了废寝忘食的程度。1727年3月31日牛顿在伦敦逝世。