牛頓失敗后又成功事例
牛頓失敗后又成功事例
牛頓是非常一個(gè)謙虛的科學(xué)家，他說自己的成功就是站在巨人的肩膀上，他對物理學(xué)的貢獻(xiàn)絕對不僅僅就是牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律，這其中還是有很多的事例。以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于牛頓失敗后又成功事例，歡迎大家前來觀看!
牛頓失敗后又成功事例
愛因斯坦說：“在人類的歷史上，能夠?qū)⑽锢韺?shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)理論、機(jī)械發(fā)明結(jié)合為科學(xué)藝術(shù)的人只有一位，那就是牛頓。”牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，發(fā)明微積分，首先提出可見光是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七個(gè)分光組成的。他將數(shù)學(xué)導(dǎo)入科學(xué)，使物理、化學(xué)成為更精確的學(xué)問。在牛頓的動(dòng)力學(xué)三定律中，數(shù)學(xué)成為描述宇宙運(yùn)動(dòng)的語言。種種杰出成就，為他贏得“歷史上最杰出的科學(xué)家”與“近代物理學(xué)之父”的尊稱。
他在1687年發(fā)表的論文《自然定律》里，對萬有引力和三大運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行了描述。這些描述奠定了此后三個(gè)世紀(jì)里物理世界的科學(xué)觀點(diǎn)，并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。他通過論證開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運(yùn)動(dòng)都遵循著相同的自然定律;為太陽中心說提供了強(qiáng)有力的理論支持，并推動(dòng)了科學(xué)革命。
在力學(xué)上，牛頓闡明了動(dòng)量和角動(dòng)量守恒的原理，提出牛頓運(yùn)動(dòng)定律[1] 。在光學(xué)上，他發(fā)明了反射望遠(yuǎn)鏡，并基于對三棱鏡將白光發(fā)散成可見光譜的觀察，發(fā)展出了顏色理論。他還系統(tǒng)地表述了冷卻定律，并研究了音速。
在數(shù)學(xué)上，牛頓與戈特弗里德·威廉·萊布尼茨分享了發(fā)展出微積分學(xué)的榮譽(yù)。他也證明了廣義二項(xiàng)式定理，提出了“牛頓法”以趨近函數(shù)的零點(diǎn)，并為冪級(jí)數(shù)的研究做出了貢獻(xiàn)。
在經(jīng)濟(jì)學(xué)上，牛頓提出金本位制度。
牛頓生于1642年12月25日(據(jù)當(dāng)時(shí)英國使用的儒略歷)午夜，是一個(gè)早產(chǎn)兒。父母親都是信仰堅(jiān)定的基督徒。在牛頓出生前三個(gè)月，他的父親病逝。家徒四壁，母親哈拿絕望地抱著奄奄一息的早產(chǎn)兒牛頓，向上帝發(fā)出了這樣的禱告：“你若垂顧婢女的苦情，眷念不忘婢女，賜我一個(gè)兒子，我必使他終身歸于你。”在牛頓的一生中，母親的這個(gè)禱告對于他的個(gè)性與信仰有很深刻的影響。他經(jīng)常思索母親當(dāng)年的禱告——上帝讓他活下來，一定有些事是要他去完成的。
1661年6月，牛頓進(jìn)入劍橋大學(xué)。牛頓是個(gè)窮學(xué)生，母親存的錢只夠付學(xué)費(fèi)，他必須為老師做實(shí)驗(yàn)助手，才能賺取生活費(fèi)。如此無意中，牛頓接近了當(dāng)時(shí)劍橋的優(yōu)秀教授，承襲了這些教授一生的研究精華，成就了他后來的名言：“如果我看得比別人更遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀?rdquo;
好學(xué)的牛頓在劍橋大學(xué)不但不浪費(fèi)任何資源，還遇到了影響他一生的好老師。亨利·摩爾是影響牛頓科學(xué)與信仰最深的老師。摩爾教授是數(shù)學(xué)家，也是位虔誠的基督徒。摩爾以一個(gè)老師對學(xué)生的敏銳直覺，一下子就發(fā)現(xiàn)牛頓的不同。他發(fā)現(xiàn)牛頓在每學(xué)期開學(xué)以前，先利用假期，將上課要學(xué)的所有課本都看完，等到上課時(shí)，牛頓已經(jīng)在看比那門課更進(jìn)階的研究報(bào)告了。牛頓自己也寫道：“當(dāng)我走進(jìn)教室上課時(shí)，常發(fā)現(xiàn)對上課內(nèi)容的了解深度，已經(jīng)超過了我的老師。”這種讀書法會(huì)令一般老師倍感壓力，摩爾卻把牛頓找來，給他程度更深的書，并且讓自己的1800本藏書成為“隨時(shí)向牛頓開放的圖書館”。同時(shí)，摩爾長期為牛頓支付生活費(fèi)。
1664年，牛頓開始利用課余時(shí)間進(jìn)行自己的研究。他首先用三棱鏡研究光的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)光的分光有不同的折射率。1665年至1667年，英國發(fā)生可怕的黑死病，死了許多人。大學(xué)宣布停課，政府下令所有人不準(zhǔn)離家遠(yuǎn)行，以免感染或傳播黑死病。在這段時(shí)間，牛頓由無窮等比級(jí)數(shù)的解法里創(chuàng)立了微積分。事后有人問牛頓，為什么他能夠有這么偉大的發(fā)現(xiàn)，牛頓答道：“我始終把思考的主題像一幅畫般擺在面前，再一點(diǎn)一線地去勾勒，直到整幅畫慢慢地凸顯出來。這需要長時(shí)間的安靜與默想。”
牛頓對科學(xué)的思索與他的信仰有密不可分的關(guān)系。他常在信仰的思索里想到科學(xué)，在科學(xué)的思索里想到信仰。1666年，他開始思索地球在軌道上的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且計(jì)算運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的重力與離心力的關(guān)系。1669年，他在筆記上寫下他的發(fā)現(xiàn)——萬有引力定律。
牛頓是在什么情況下發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的呢?他的好友史塔克利說：“牛頓經(jīng)常在花園散步，有一天中午他回來了，對我說他看到一個(gè)蘋果掉到地上，想到了萬有引力。”這個(gè)蘋果后來成為牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的標(biāo)志，其實(shí)更重要的是，牛頓有獨(dú)自來到花園禱告與默想的習(xí)慣。因此后人說：“近代科學(xué)源自牛頓對上帝的默想。”
當(dāng)時(shí)許多科學(xué)家、教授都看不出牛頓的杰出，甚至譏諷他的理論“又是解釋天體論的陳腔濫調(diào)”。幸好這時(shí)有貝若的支持。
貝若是當(dāng)時(shí)歐洲的光學(xué)泰斗，劍橋大學(xué)首屈一指的數(shù)學(xué)與天文學(xué)教授，是少數(shù)能仔細(xì)驗(yàn)證牛頓數(shù)學(xué)與物理學(xué)觀念的人，也是一名基督徒。他私下找到牛頓，對這個(gè)最優(yōu)秀的學(xué)生提出最嚴(yán)格的要求。貝若要求牛頓：“回到物理學(xué)最基本的假設(shè)上，精密地驗(yàn)證每個(gè)假設(shè)，一次又一次，幾乎無止境地反復(fù)驗(yàn)證，并投入所有的精力，以免將其浪費(fèi)在無用的芝麻小事上。”然后貝若申請退休，讓27歲的牛頓接替他的職位，成為劍橋大學(xué)的教授。
然而，劍橋大學(xué)的教職并未將牛頓帶入桃花源。當(dāng)時(shí)貝若的職位有很多人在背后垂涎，牛頓一接任，立刻感受到號(hào)稱學(xué)術(shù)自由、獨(dú)立的大學(xué)里面眾多的派系紛爭、人事傾軋。喜歡安靜思考、不愛交際的牛頓被排擠，成為權(quán)力圈外的邊緣人。
牛頓的老友魏克金斯寫下：“牛頓看起來更孤獨(dú)、沉默，30歲不到，頭發(fā)已經(jīng)半白。”牛頓下定決心不涉入這些糾紛，不管人家怎么中傷他，他只把努力放在科學(xué)研究與對基督的信仰上。
慢慢地，他將更深的思索與實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫成曠世名作《原理》一書。這本書不只記載了牛頓的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，也反復(fù)提到他的“機(jī)械論”與神的關(guān)系。
1672年，牛頓加入英國皇家學(xué)會(huì)——英國最高級(jí)別的科學(xué)研究學(xué)會(huì)。《原理》的出版，對全歐洲的科學(xué)界是一大震撼，引來稱贊也招來攻擊。牛頓說：“一個(gè)人如果控制不了自己的脾氣，脾氣將控制你。”引導(dǎo)牛頓一生的，是信仰而非起伏不定的脾氣。
牛頓并非科學(xué)研究上的常勝將軍。他從1669年至1691年長期研究實(shí)驗(yàn)化學(xué)，并沒有取得什么突破，不過因此結(jié)識(shí)了有“近代化學(xué)之父”之稱的波義耳，兩人通信長達(dá)16年。年長的波義耳不僅在研究工作上幫助牛頓，更重要的是在牛頓遭受猛烈抨擊的時(shí)候，他的榜樣力量堅(jiān)固了牛頓的信仰。牛頓身為一個(gè)杰出的科學(xué)家，喜歡公開表達(dá)自己的信仰，又具有不擅與人交際、喜愛獨(dú)自安靜工作的個(gè)性，現(xiàn)實(shí)社會(huì)對他這樣的人有時(shí)是非常殘酷的。
當(dāng)時(shí)宗教分子攻擊他有一流的科學(xué)，卻有三流的神學(xué);科學(xué)分子攻擊他有一流的神學(xué)，卻有三流的科學(xué);政治分子攻擊他的科學(xué)、神學(xué)、人際關(guān)系都屬三流;有人看他孝順母親又終身未婚，就中傷他心理不健康，現(xiàn)今還有人說牛頓有戀母情結(jié);有人看他對學(xué)生好，就說他有同性戀傾向……這種種無情的攻擊搞得牛頓幾乎發(fā)瘋。
1692年，日內(nèi)瓦來的拜特教授大力抨擊牛頓，稱他是“倫敦先知”，說：“牛頓的萬有引力定律來自對宗教的默想，而非科學(xué)的發(fā)現(xiàn)……他必須撇清——如果這是科學(xué)，就不要說上帝如何如何;如果是與上帝有關(guān)的，就不要放入科學(xué)范疇。”
拜特一開炮，許多人就群起圍攻牛頓。絲毫沒有防備的牛頓幾乎赤裸裸地站在科學(xué)的刑場上，接受無情的攻擊。
1693年9月30日，牛頓寫下：“我陷入極端的難過中。過去的12個(gè)月，我無心進(jìn)食，也無法安穩(wěn)地入睡，我心動(dòng)搖，無法思考。”無情的攻擊持續(xù)下去，1694年，有人中傷牛頓與女人搞不正當(dāng)關(guān)系。1695年，牛頓幾乎精神失常，各地都傳言牛頓死了。牛頓百口莫辯，只有退出人群，他寫道：“斯賓塞的《希伯來律法》一書成為我困難中的安慰。”
在英國國王出面，任命他為“英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)長”后，這些攻擊突然就消失了。牛頓在此后數(shù)十年，根據(jù)過去兩年半受中傷的經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持給科學(xué)界建立“誠實(shí)的體系”，而他本身就是最好的模范。
牛頓晚年名滿歐洲，步入老年后，他最大的樂趣就是跟小孩一起玩。一天，他對他的小侄兒講：“我不知這個(gè)世界將來怎么看我，對我而言，我就像一個(gè)在海灘玩耍的男孩，偶然間發(fā)現(xiàn)了一塊比較圓的石頭和一枚比較漂亮的貝殼，覺得很愉快，但是在我面前，尚未被發(fā)現(xiàn)的石頭、貝殼仍然不計(jì)其數(shù)。”
牛頓逝于1727年，晚年他寫下：“在任何環(huán)境下，都要守住耶穌基督救贖的真理與最大的誡命——愛人如己。”
關(guān)于牛頓的事例
伊薩克·牛頓爵士(Sir Isaac Newton，儒略歷1642年12月25日-1727年3月20日 格里歷1643年1月4日—1727年3月31日)，數(shù)學(xué)家、科學(xué)家和哲學(xué)家，同時(shí)是英國當(dāng)時(shí)煉金術(shù)熱衷者。他在1687年7月5日發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨(dú)立地發(fā)明了微積分。他總共留下了50多萬字的煉金術(shù)手稿和100多萬字的神學(xué)手稿。
牛頓被譽(yù)為人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。他的萬有引力定律在人類歷史上第一次把天上的運(yùn)動(dòng)和地上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來，為日心說提供了有力的理論支持，使得自然科學(xué)的研究最終掙脫了宗教的枷鎖。
牛頓還發(fā)現(xiàn)了太陽光的顏色構(gòu)成，還制作了世界上第一架反射望遠(yuǎn)鏡。
少年時(shí)光
1642年的圣誕節(jié)前夜，在英格蘭林肯郡沃爾斯索浦的一個(gè)農(nóng)民家庭里，牛頓誕生了。牛頓是一個(gè)早產(chǎn)兒，出生時(shí)只有3磅重。接生婆和他的雙親都擔(dān)心他能否活下來。誰也沒有料到這個(gè)看起來微不足道的小東西會(huì)成為了一位震古爍今的科學(xué)巨人，并且活到了竟活到了85歲的高齡。
牛頓出生前三個(gè)月父親便去世了。在他兩歲時(shí)，母親改嫁。從此牛頓便由外祖母撫養(yǎng)。11歲時(shí)，母親的后夫去世，牛頓才回到了母親身邊。大約從5歲開始，牛頓被送到公立學(xué)校讀書，12歲時(shí)進(jìn)入中學(xué)。少年時(shí)的牛頓并不是神童，他資質(zhì)平常，成績一般，但他喜歡讀書，喜歡看一些介紹各種簡單機(jī)械模型制作方法的讀物，并從中受到啟發(fā)，自己動(dòng)手制作些奇奇怪怪的小玩意，如風(fēng)車、木鐘、折疊式提燈等等。藥劑師的房子附近正建造風(fēng)車，小牛頓把風(fēng)車的機(jī)械原理摸透后，自己也制造了一架小風(fēng)車。推動(dòng)他的風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)的，不是風(fēng)，而是動(dòng)物。他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上，然后在輪子的前面放上一粒玉米，剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不斷的跑動(dòng)，于是輪子不停的轉(zhuǎn)動(dòng)。他還制造了一個(gè)小水鐘。每天早晨，小水種會(huì)自動(dòng)滴水到他的臉上，催他起床。
后來，迫于生活，母親讓牛頓停學(xué)在家務(wù)農(nóng)。但牛頓對務(wù)農(nóng)并不感興趣，一有機(jī)會(huì)便埋首書卷。每次，母親叫他同她的傭人一道上市場，熟悉做交易的生意經(jīng)時(shí)，他便懇求傭人一個(gè)人上街，自己則躲在樹叢后看書。有一次，牛頓的舅父起了疑心，就跟蹤牛頓上市鎮(zhèn)去，他發(fā)現(xiàn)他的外甥伸著腿，躺在草地上，正在聚精會(huì)神地鉆研一個(gè)數(shù)學(xué)問題。牛頓的好學(xué)精神感動(dòng)了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復(fù)學(xué)。牛頓又重新回到了學(xué)校，如饑似渴地汲取著書本上的營養(yǎng)。
求學(xué)歲月
牛頓19歲時(shí)進(jìn)入劍橋大學(xué)，成為三一學(xué)院的減費(fèi)生，靠為學(xué)院做雜務(wù)的收入支付學(xué)費(fèi)。在這里，牛頓開始接觸到大量自然科學(xué)著作，經(jīng)常參加學(xué)院舉辦的各類講座，包括地理、物理、天文和數(shù)學(xué)。牛頓的第一任教授伊薩克·巴羅是個(gè)博學(xué)多才的學(xué)者。這位學(xué)者獨(dú)具慧眼，看出了牛頓具有深邃的觀察力、敏銳的理解力。于是將自己的數(shù)學(xué)知識(shí)，包括計(jì)算曲線圖形面積的方法，全部傳授給牛頓，并把牛頓引向了近代自然科學(xué)的研究領(lǐng)域。
后來，牛頓在回憶時(shí)說道：“巴羅博士當(dāng)時(shí)講授關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)的課程，也許正是這些課程促使我去研究這方面的問題。”
當(dāng)時(shí)，牛頓在數(shù)學(xué)上很大程度是依靠自學(xué)。他學(xué)習(xí)了歐幾里德的《幾何原本》、笛卡兒的《幾何學(xué)》、沃利斯的《無窮算術(shù)》、巴羅的《數(shù)學(xué)講義》及韋達(dá)等許多數(shù)學(xué)家的著作。其中，對牛頓具有決定性影響的要數(shù)笛卡兒的《幾何學(xué)》和沃利斯的《無窮算術(shù)》，它們將牛頓迅速引導(dǎo)到當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)最前沿——解析幾何與微積分。1664年，牛頓被選為巴羅的助手，第二年，劍橋大學(xué)評(píng)議會(huì)通過了授予牛頓大學(xué)學(xué)士學(xué)位的決定。
正當(dāng)牛頓準(zhǔn)備留校繼續(xù)深造時(shí)，嚴(yán)重的鼠疫席卷了英國，劍橋大學(xué)因此而關(guān)閉，牛頓離校返鄉(xiāng)。家鄉(xiāng)安靜的環(huán)境使得他的思想展翅飛翔，以整個(gè)宇宙作為其藩籬。這短暫的時(shí)光成為牛頓科學(xué)生涯中的黃金歲月，他的三大成就：微積分、萬有引力、光學(xué)分析的思想就是在這時(shí)孕育成形的?？梢哉f此時(shí)的牛頓已經(jīng)開始著手描繪他一生大多數(shù)科學(xué)創(chuàng)造的藍(lán)圖。
晚年時(shí)光
隨著科學(xué)聲譽(yù)的提高，牛頓的政治地位也得到了提升。1689年，他被當(dāng)選為國會(huì)中的大學(xué)代表。作為國會(huì)議員，牛頓逐漸開始疏遠(yuǎn)給他帶來巨大成就的科學(xué)。他不時(shí)表示出對以他為代表的領(lǐng)域的厭惡。同時(shí)，他的大量的時(shí)間花費(fèi)在了和同時(shí)代的著名科學(xué)家如胡克、萊布尼茲等進(jìn)行科學(xué)優(yōu)先權(quán)的爭論上。
晚年的牛頓在倫敦過著堂皇的生活，1705年他被安妮女王封為貴族。此時(shí)的牛頓非常富有，被普遍認(rèn)為是生存著的最偉大的科學(xué)家。他擔(dān)任英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)長，在他任職的二十四年時(shí)間里，他以鐵拳統(tǒng)治著學(xué)會(huì)。沒有他的同意，任何人都不能被選舉。
晚年的牛頓開始致力于對神學(xué)的研究，他否定哲學(xué)的指導(dǎo)作用，虔誠地相信上帝，埋頭于寫以神學(xué)為題材的著作。當(dāng)他遇到難以解釋的天體運(yùn)動(dòng)時(shí)，竟提出了“神的第一推動(dòng)力”的謬論。他說“上帝統(tǒng)治萬物，我們是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。
1727年3月20日，偉大艾薩克·牛頓逝世。同其他很多杰出的英國人一樣，他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上鐫刻著： 讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類榮耀曾經(jīng)在世界上存在。
偉大的成就
在牛頓的全部科學(xué)貢獻(xiàn)中，數(shù)學(xué)成就占有突出的地位。他數(shù)學(xué)生涯中的第一項(xiàng)創(chuàng)造性成果就是發(fā)現(xiàn)了二項(xiàng)式定理。據(jù)牛頓本人回憶，他是在1664年和1665年間的冬天，在研讀沃利斯博士的《無窮算術(shù)》并試圖修改他的求圓面積的級(jí)數(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)這一定理的。
微積分的創(chuàng)立是牛頓最卓越的數(shù)學(xué)成就。牛頓為解決運(yùn)動(dòng)問題，才創(chuàng)立這種和物理概念直接聯(lián)系的數(shù)學(xué)理論的，牛頓稱之為"流數(shù)術(shù)"。它所處理的一些具體問題，如切線問題、求積問題、瞬時(shí)速度問題以及函數(shù)的極大和極小值問題等，在牛頓前已經(jīng)得到人們的研究了。但牛頓超越了前人，他站在了更高的角度，對以往分散的努力加以綜合，將自古希臘以來求解無限小問題的各種技巧統(tǒng)一為兩類普通的算法——微分和積分，并確立了這兩類運(yùn)算的互逆關(guān)系，從而完成了微積分發(fā)明中最關(guān)鍵的一步，為近代科學(xué)發(fā)展提供了最有效的工具，開辟了數(shù)學(xué)上的一個(gè)新紀(jì)元。
1707年，牛頓的代數(shù)講義經(jīng)整理后出版，定名為《普遍算術(shù)》。他主要討論了代數(shù)基礎(chǔ)及其(通過解方程)在解決各類問題中的應(yīng)用。書中陳述了代數(shù)基本概念與基本運(yùn)算，用大量實(shí)例說明了如何將各類問題化為代數(shù)方程，同時(shí)對方程的根及其性質(zhì)進(jìn)行了深入探討，引出了方程論方面的豐碩成果，如，他得出了方程的根與其判別式之間的關(guān)系，指出可以利用方程系數(shù)確定方程根之冪的和數(shù)，即“牛頓冪和公式”。
牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻(xiàn)。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了曲率中心，給出密切線圓(或稱曲線圓)概念，提出曲率公式及計(jì)算曲線的曲率方法。并將自己的許多研究成果總結(jié)成專論《三次曲線枚舉》，于1704年發(fā)表。此外，他的數(shù)學(xué)工作還涉及數(shù)值分析、概率論和初等數(shù)論等眾多領(lǐng)域。
牛頓是經(jīng)典力學(xué)理論理所當(dāng)然的開創(chuàng)者。他系統(tǒng)的總結(jié)了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)三定律。
牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律是他在自然科學(xué)中最輝煌的成就。那是在假期里，牛頓常常來到母親的家中，在花園里小坐片刻。有一次，象以往屢次發(fā)生的那樣，一個(gè)蘋果從樹上掉了下來。一個(gè)蘋果的偶然落地，卻是人類思想史的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它使那個(gè)坐在花園里的人的頭腦開了竅，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢?牛頓思索著。終于，他發(fā)現(xiàn)了對人類具有劃時(shí)代意義的萬有引力。他認(rèn)為太陽吸引行星，行星吸引行星，以及吸引地面上一切物體的力都是具有相同性質(zhì)的力，還用微積分證明了開普勒定律中太陽對行星的作用力是吸引力，證明了任何一曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，若是半徑指向靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)，且繞此點(diǎn)掃過與時(shí)間成正比的面積，則此質(zhì)點(diǎn)必受指向該點(diǎn)的向心力的作用，如果環(huán)繞的周期之平方與半徑的立方成正比，則向心力與半徑的平方成反比。牛頓還通過了大量實(shí)驗(yàn)，證明了任何兩物體之間都存在著吸引力，總結(jié)出了萬有引力定律：
F=G(m1m2 / r 2)(m1和m2是兩物體的質(zhì)量，r為兩物體之間的距離)。在同一時(shí)期，雷恩、哈雷和胡克等科學(xué)家都在探索天體運(yùn)動(dòng)奧秘，其中以胡克較為突出，他早就意識(shí)到引力的平方反比定律，但他缺乏象牛頓那樣的數(shù)學(xué)才能，不能得出定量的表示。
牛頓運(yùn)動(dòng)三定律是構(gòu)成經(jīng)典力學(xué)的理論基礎(chǔ)。這些定律是在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，是解決機(jī)械運(yùn)動(dòng)問題的基本理論依據(jù)。
1687年，牛頓出版了代表作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，這是一部力學(xué)的經(jīng)典著作。牛頓在這部書中，從力學(xué)的基本概念(質(zhì)量、動(dòng)量、慣性、力)和基本定律(運(yùn)動(dòng)三定律)出發(fā)，運(yùn)用他所發(fā)明的微積分這一銳利的數(shù)學(xué)工具，建立了經(jīng)典力學(xué)的完整而嚴(yán)密的體系，把天體力學(xué)和地面上的物體力學(xué)統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大的綜合。
在光學(xué)方面，牛頓也取得了巨大成果。他利用三棱鏡試驗(yàn)了白光分解為的有顏色的光，最早發(fā)現(xiàn)了白光的組成。他對各色光的折射率進(jìn)行了精確分析，說明了色散現(xiàn)象的本質(zhì)。他指出，由于對不同顏色的光的折射率和反射率不同，才造成物體顏色的差別，從而揭開了顏色之迷。牛頓還提出了光的“微粒說”，認(rèn)為光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直線運(yùn)動(dòng)路徑。他的“微粒說”與后來惠更斯的“波動(dòng)說”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論。此外，他還制作了牛頓色盤和反射式望遠(yuǎn)鏡等多種光學(xué)儀器。
牛頓的研究領(lǐng)域非常廣泛，他在幾乎每個(gè)他所涉足的科學(xué)領(lǐng)域都做出了重要的成績。他研究過計(jì)溫學(xué)，觀測水沸騰或凝固時(shí)的固定溫度，研究熱物體的冷卻律，以及其他一些只有在與他自己的主要成就想比較時(shí)，才顯得遜色的課題。
趣聞軼事
1667年復(fù)活節(jié)后不久，牛頓返回到劍橋大學(xué)，10月被選為三一學(xué)院初級(jí)院委，翌年獲得碩士學(xué)位，同時(shí)成為高級(jí)院委。1669年，巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職，26歲的牛頓晉升為數(shù)學(xué)教授。巴羅讓賢，在科學(xué)史上一直被傳為佳話。
牛頓并不善于教學(xué)，他在講授新近發(fā)現(xiàn)的微積分時(shí)，學(xué)生都接受不了。但在解決疑難問題方面的能力，他卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了常人。還是學(xué)生時(shí)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了一種計(jì)算無限量的方法。他用這個(gè)秘密的方法，算出了雙曲面積到二百五十位數(shù)。他曾經(jīng)高價(jià)買下了一個(gè)棱鏡，并把它作為科學(xué)研究的工具，用它試驗(yàn)了白光分解為的有顏色的光。開始，他并不愿意發(fā)表他的觀察所得，他的發(fā)現(xiàn)都只是一種個(gè)人的消遣，為的是使自己在寂靜的書齋中解悶。他獨(dú)自遨游于自己所創(chuàng)造的超級(jí)世界里。后來，在好友哈雷的竭力勸說下，才勉強(qiáng)同意出版他的手稿，才有劃時(shí)代巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的問世。
作為大學(xué)教授，牛頓常常忙得不修邊幅，往往領(lǐng)帶不結(jié)，襪帶不系好，馬褲也不紐扣，就走進(jìn)了大學(xué)餐廳。有一次，他在向一位姑娘求婚時(shí)思想又開了小差，他腦海了只剩下了無窮量的二項(xiàng)式定理。他抓住姑娘的手指，錯(cuò)誤的把它當(dāng)成通煙斗的通條，硬往煙斗里塞，痛得姑娘大叫，離他而去。牛頓也因此終生未娶。
牛頓從容不迫地觀察日常生活中的小事，結(jié)果作出了科學(xué)史上一個(gè)個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)。他馬虎拖沓，曾經(jīng)鬧過許多的笑話。一次，他邊讀書，邊煮雞蛋，等他揭開鍋想吃雞蛋時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)鍋里是一只懷表。還有一次，他請朋友吃飯，當(dāng)飯菜準(zhǔn)備好時(shí)，牛頓突然想到一個(gè)問題，便獨(dú)自進(jìn)了內(nèi)室，朋友等了他好久還是不見他出來，于是朋友就自己動(dòng)手把那份雞全吃了，雞骨頭留在盤子，不告而別了。等牛頓想起，出來后，發(fā)現(xiàn)了盤子里的骨頭，以為自己已經(jīng)吃過了，便轉(zhuǎn)身又進(jìn)了內(nèi)室，繼續(xù)研究他的問題。
科學(xué)巨人的另一面
在中小學(xué)教科書中，學(xué)生們肯定不止一次接觸到牛頓這一非同凡響的名字。正如人們所熟知的那樣，他是英國偉大的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，提出過萬有引力定律、力學(xué)三大定律、白光由各色光組成的理論，并開創(chuàng)了微積分學(xué)，等等。在邁克爾·懷特所著的《100位杰出人物》一書中，艾薩克·牛頓(1642～1727)被列為最具影響力人物之第二，排在穆罕默德之后，耶穌基督之前。他之所以能夠獲得如此殊榮，當(dāng)然是因?yàn)樗麑茖W(xué)發(fā)展的杰出貢獻(xiàn)。
人們往往傾向于把科學(xué)史上具有劃時(shí)代意義的偉大科學(xué)家看作是品德高尚的天才和圣人，無數(shù)榮譽(yù)和光環(huán)圍繞著他們，使人們難以了解他們作為普通人的真實(shí)性情。新近出版的《牛頓傳：最后的煉金術(shù)士》，通過大量翔實(shí)的資料和原始檔案，還原了一個(gè)真實(shí)的牛頓。
這位站立在巫術(shù)終結(jié)和科學(xué)興起的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)上的天才，通過對未知世界永無止境的探索，使他成為有史以來最偉大的科學(xué)家之一，也使他將自己一生中更多的精力花費(fèi)在煉金術(shù)上，牛頓總共留下50多萬英文單詞的煉金術(shù)手稿和100多萬單詞的神學(xué)手稿，而這些工作與他的科學(xué)發(fā)現(xiàn)很難說是毫無關(guān)聯(lián)的。除此之外，他還專門研究過治療想像中他所患疾病的藥物。
此書作者基于科學(xué)發(fā)生學(xué)的視角，提出了牛頓癡迷煉金術(shù)與奠立近代科學(xué)基礎(chǔ)之間的重大關(guān)聯(lián)。他借助牛頓遺留下來的重要信件和從未發(fā)表過的筆記，闡釋了牛頓從事煉金術(shù)和神學(xué)研究對于他發(fā)現(xiàn)萬有引力，以及后來進(jìn)行的統(tǒng)一場論研究的作用。
值得一提的是，直到1936年，牛頓真實(shí)的另一面才逐漸顯露出來，而這要?dú)w功于20世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)學(xué)大師、牛頓研究者約翰·梅納德·凱恩斯。當(dāng)時(shí)有一批牛頓遺留下來的文件在蘇富比拍賣公司拍賣，這些文件是大約50年前由劍橋大學(xué)所接受的捐贈(zèng)中被認(rèn)為“不具科學(xué)價(jià)值”的一部分收藏品。結(jié)果，凱恩斯在拍賣中購得這批文件。
凱恩斯在研讀這批從未向世人公布過的秘密文件后，于1942年在英國皇家學(xué)會(huì)發(fā)表演說，將歷史上這位最著名和最崇高的科學(xué)家描繪成一個(gè)受到爭議的性格偏執(zhí)者。凱恩斯對牛頓的重新評(píng)價(jià)值得我們正視和思考：“從18世紀(jì)以來，牛頓一向被認(rèn)為是第一個(gè)，也是最偉大的近代科學(xué)家，是一個(gè)理性主義者，他教導(dǎo)我們作出冷靜的思考和無偏的推理?？墒乾F(xiàn)在我要說，我不認(rèn)為如此，我不認(rèn)為任何人在看完那一箱文件之后，還會(huì)把他看成是那樣一位道德高尚的偉人。”
無獨(dú)有偶，當(dāng)今世界上最偉大的物理學(xué)家史蒂芬·霍金在《時(shí)間簡史》一書中也對牛頓做過不客氣的評(píng)價(jià)：牛頓不是一個(gè)討人喜歡的人，他和其他院士的關(guān)系聲名狼藉。他晚年的大部分時(shí)間都是在激烈的爭吵中度過。他有意識(shí)地報(bào)復(fù)了皇家天文學(xué)家約翰·夫萊姆斯梯德，又與德國哲學(xué)家萊布尼茨發(fā)生了更為嚴(yán)重的沖突。萊布尼茨和牛頓各自獨(dú)立地創(chuàng)造了微積分，盡管牛頓發(fā)現(xiàn)微積分要比萊布尼茨早若干年，但他很晚才出版自己的著作。于是，誰是微積分的第一創(chuàng)造者，成了當(dāng)時(shí)科學(xué)界爭吵的一件大事。
值得注意的是，大多數(shù)為牛頓辯護(hù)的文章均出自牛頓本人之手，只不過是用朋友的名義發(fā)表的。無奈的萊布尼茨只得請求英國皇家學(xué)會(huì)予以裁定，而作為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長的牛頓指定了一個(gè)由牛頓自己的朋友所組成的“公正的”委員會(huì)來審查，更有甚者，牛頓自己寫了委員會(huì)的報(bào)告，以皇家學(xué)會(huì)的名義發(fā)表，正式譴責(zé)萊布尼茨剽竊。
至于牛頓為什么癡迷于煉金術(shù)，也頗令人費(fèi)解。人們很難相信，對財(cái)富并非極度渴望的牛頓，只是為了獲取財(cái)富之源會(huì)花費(fèi)那么多精力，但同樣不能令人信服的是，他是在通過這種形式進(jìn)行科學(xué)探索。那么只有一種解釋可能較為可信———牛頓的自大，使他希望通過煉金術(shù)試驗(yàn)的成功來超越他那個(gè)時(shí)代和以往數(shù)百年間的競爭對手。
如果我們以今天的眼光來審視煉金術(shù)，我們應(yīng)當(dāng)承認(rèn)它至少帶來了一些有用的技術(shù)和工具。并且煉金術(shù)可能或多或少地激發(fā)了牛頓的靈感，有助于他在科學(xué)領(lǐng)域中的探索和發(fā)現(xiàn)。
閱讀這本《牛頓傳》可以得到的啟示是，科學(xué)巨人同樣可能走向歧途，他們的人格或個(gè)性也可能存在著這樣或那樣的缺陷，但是他們對世界文明的貢獻(xiàn)是第一位的，而這些有利于社會(huì)進(jìn)步的探索永遠(yuǎn)不會(huì)被貶低或者忘卻。
大事年表
1642年 8月，英國內(nèi)戰(zhàn)爆發(fā)，戰(zhàn)爭持續(xù)到1649年。
1643年 1月4日，伊薩克·牛頓出生于英國烏爾斯索普，母親是漢納·牛頓。他的父親3個(gè)月前就去世了。
1655年 牛頓12歲，開始上格蘭瑟姆文法學(xué)校。
1661年 6月牛頓18歲，進(jìn)入劍橋大學(xué)。
1664年 春天，牛頓21歲，開始進(jìn)行光的實(shí)驗(yàn)。
1665年 牛頓拿到文學(xué)士學(xué)位，并開始發(fā)展他自己的高等數(shù)學(xué)。
倫敦流行大鼠疫，并擴(kuò)散到其他城市。牛頓離開劍橋，回到伍爾斯索普。
1666年 牛頓在引力定律方面取得了重大突破。
1667年 3月，牛頓返回劍橋大學(xué)。6個(gè)月內(nèi)，他被推選為三一學(xué)院的研究員。
1669年 7月，牛頓的作品《分析論》開始發(fā)行。
10月，牛頓被任命為劍橋大學(xué)盧卡西講座的數(shù)學(xué)教授，年僅26歲，是擔(dān)任該職位的最年輕的人。
1670—1671年 牛頓研制出他的反射望遠(yuǎn)鏡。
1672年 牛頓應(yīng)邀參加皇家學(xué)會(huì)，這是一個(gè)由資深科學(xué)家組成的團(tuán)體。
2月，牛頓向?qū)W會(huì)遞交了他的入會(huì)后的第一篇論文。
1679年 6月，牛頓的母親去世。
1684年 牛頓開始撰寫他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，該書通稱為《原理》。
1686年 4月28日，《原理》一書的摘要在皇家學(xué)會(huì)宣讀。該書被視為科學(xué)界的經(jīng)典作品。
1689年 牛頓被推選為劍橋大學(xué)代表，參加英國“國會(huì)會(huì)議”。
1693—1696年 牛頓患了一種奇怪的病。
1696年 3月，牛頓病體康復(fù)，接受皇家造幣廠的監(jiān)造員一職。
1699年 12月，47歲的牛頓被任命為皇家造幣廠廠長。
1701年 牛頓被選為代表劍橋大學(xué)的英國下議院議員。
1703年 11月30日，牛頓被選為皇家學(xué)會(huì)主席。
1704年 牛頓有關(guān)光的研究的著作《光學(xué)》出版。
1705年 牛頓被安妮女王封為爵士。他是第一位獲此殊榮的科學(xué)家。
1727年 3月30日，牛頓爵士逝世，享年84歲。
有關(guān)牛頓的小事例
煮懷表
牛頓從事科學(xué)研究時(shí)非常專心，時(shí)常忘卻生活中的小事。有一次，給牛頓做飯的老太太有事要出去，就把雞蛋放在桌子上說：“先生!我出去買東西，請您自己煮個(gè)雞蛋吃吧，水已經(jīng)在燒了!”
正在聚精會(huì)神地計(jì)算的牛頓，頭也不抬地“嗯”了一聲。老保姆回來以后問牛頓煮了雞蛋沒有，牛頓頭也沒抬地說：“煮了!”老太太掀開鍋蓋一看，驚呆了：鍋里居然煮了一塊懷表，雞蛋卻還在原地放著。原來牛頓忙于計(jì)算，胡亂把懷表扔到了鍋里。
吹肥皂泡的瘋老頭
牛頓搬進(jìn)一幢新樓以后，開始研究光線在薄面上是怎樣反射的。他每天都在讀書、思考。早上起床穿衣服，突然想到了研究中的問題，他就像被定身法定住了一樣，呆住了，然后開始實(shí)驗(yàn)或工作，所以他時(shí)常穿錯(cuò)了襪子或者在夏天穿上秋天的衣服。
“太陽光是最好的光源，肥皂泡是最理想的薄面，太陽光照到上面，它為什么會(huì)變得五顏六色呢?”牛頓的腦子里翻江倒海了。他提著一桶肥皂水走到院子里，吹起了肥皂泡。你看，他那兩只眼睛直盯著飄來飄去的肥皂泡，一個(gè)泡破了，接著又吹一個(gè)，從太陽一出來他就吹，一吹就是幾個(gè)小時(shí)。鄰居家的小孩子從樓窗上伸出頭來，沖他叫：“瘋老頭!你一只腳沒穿襪子!”鄰居家的老太太搖著頭：“老小，老小，老了倒成了孩子!”
后來人們知道了這瘋老頭就是英國皇家學(xué)會(huì)的研究員，他吹肥皂泡是在研究學(xué)問，不禁對他肅然起敬了。
實(shí)驗(yàn)室的酒肉
牛頓最喜歡的地方就是實(shí)驗(yàn)室。他很少在兩三點(diǎn)鐘以前睡覺，有時(shí)整天整夜守在實(shí)驗(yàn)室里。為他做飯的保姆只好把飯菜放在外間屋的桌子上。
有一次，牛頓的一位朋友來看他，在實(shí)驗(yàn)室外面等了他好久，肚子餓了就獨(dú)自把桌上的烤雞吃了，不辭而別。過了好長時(shí)間，牛頓的實(shí)驗(yàn)告一段落，他才覺出肚子咕咕在叫，趕快跑出來吃雞。他看到盤子里啃剩下的雞骨頭，居然對助手說：“哈哈，我還以為我還沒吃飯哩，原來已經(jīng)吃過了呀!”
還有一回，一個(gè)好朋友請牛頓吃飯，一邊吃飯一邊議論科學(xué)問題。飯吃到一半的時(shí)候，牛頓站起來說：“對了，還有好酒呢，我去取來咱們一起喝。”說完就向?qū)嶒?yàn)室跑去，一去就不回來了。朋友追過去一看，牛頓又?jǐn)[弄上他的實(shí)驗(yàn)了。原來牛頓在取酒的路上忽然想出了一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)方法，居然將取酒的事忘得一干二凈了。
牛頓的這種軼事豈止三件，它說明牛頓酷愛科學(xué)，把自己的一切都獻(xiàn)給了科學(xué)。正是因?yàn)榕ｎD有這種為科學(xué)獻(xiàn)身的奮斗精神，他才能總結(jié)出牛頓三定律，對人類的進(jìn)步做出了卓越的貢獻(xiàn)。
牛頓病逝以后，英國政府在他的墓碑上鐫刻了墓志銘，最后一段是：讓人類歡呼/曾經(jīng)存在過這樣偉大的/一位人類之光
有道是：“自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說，讓牛頓來，一切都明亮了。” 或者說： “道法自然，久藏玄冥。天降牛頓，萬物生明。”
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