科学巨人牛顿

1、科学巨人牛顿伊撒克 · 牛顿 (Isaac Newton,16421727) 于 1642 年 12 月 25 日出生在英国林肯郡沃尔斯索普村。他是个早产 儿，出生时十分脆弱和瘦小。 在他出生之后的最初几个月里， 医生不得不在他的脖子上装了一个支架来保护他，没有人期 望他能活下来。后来，牛顿时常拿自己开玩笑，说他妈妈曾 告诉他：他出生时是如此弱小，以至于可以把他放进一个一 夸脱 ( 约 1.14 升) 的大杯子里。牛顿的父亲是一个农民， 在他出生前几个月就去世了。 当 他还不到两岁的时候，他母亲改嫁给了当地的一位牧师，小 牛顿只好寄宿在他年迈的外婆家中。牛顿小时候性格孤僻腼 腆，

2、对功课也不感兴趣，学习很吃力。 12 岁时，他由农村小 学转到格朗达姆镇学校，在班上被同学瞧不起，而且常常受 欺负。有一次，班上的一个大个子又欺负他，牛顿终于忍无 可忍，奋起反抗，竟然把对方打败了。从此他发奋读书，成 绩逐渐上升到全班第一。 14 岁那年，他继父病故，他母亲就 把他接回家并想把他培养成一个农民。但事实表明牛顿并不 适合做这方面的事情。他宁愿读书，做一些木制模型，他曾 经自己做过一个以老鼠为动力的磨面粉的磨和一个用水推 动的木钟，就是不愿意干农活。幸运的是，他母亲最终放弃 了这种尝试并让他回到中学去学习。1661 年 6月，18 岁的牛顿考进了剑桥大学的三一学院。在最初的一段时间

3、里，他的成绩并不突出。但在导师巴罗的 影响下，他的学业开始突飞猛进。巴罗这位优秀的数学家、 古典学者、天文学家和光学研究领域里的权威，是第一个发 现牛顿天才的人。 1664 年，牛顿获得学士学位， 1665 年毕 业于剑桥大学，并留校作研究工作。在此期间，牛顿开始把 注意力放在数学上。他先读了欧几里得的几何原本 ，在 他看来那太容易了 ; 然后他又读笛卡儿的几何学 ，这对他 来说又有些困难。他还读了奥特雷德的入门 ，开普勒和 韦达的著作，还有沃利斯的无穷的算术 。他从读数学到 研究数学，四岁时就发现了二项式定理的推广形式，并且创 造了流数术， 即我们现在所说的求导数方法。 1666年 6月由

4、于凶猛的鼠疫横行，剑桥大学被迫停课。牛顿回到了伍尔斯 托普家乡，住了将近两年。其间，他研究数学和物理问题， 并且将万有引力理论的基本原理系统化。 1666 年， 他做了第 一个光学实验，用三棱镜分析目光，发现白光是由不同颜色 的光构成的，从而奠定了光谱分析学的基础。1667 年，牛顿回到剑桥，有两年的功夫主要从事光学研 究。1669 年，巴罗把自己卢卡斯讲座的席位让给了牛顿，于 是牛顿开始了他长达 18 年的大学教授生涯。他的第一个讲 演是关于光学理论的，后来他把它作为一篇论文在英国皇家 学会会刊上发表，并引起了相当大的反响。他在光学中得到 的一些结论引起了一些科学家的猛烈攻击。他看到这些争论

5、非常无聊，就发誓再也不发表任何关于科学的东西了。也许就是因为这个原因，从而引发了他与莱布尼茨在微积分发现的优先权上的争论。这场争论导致英国数学家追认牛顿为他 们的导师，并割断了他们与欧洲大陆的联系。从而使英国的 数学进展推迟了一百年。牛顿的流数术写于 1671 年。在这部影响深远的著作 中，牛顿阐述了他的微积分的一些基本概念，还有对代数方 程或超越方程都适用的实根近似值求法。这种方法后来被称 为牛顿法。1672 年，由于他设计、制造了反射望远镜，而被选为皇 家学会会员。他把关于光的粒子学说的论著寄给了皇家学 会，他的声誉以及对理论的巧妙处理，使该理论得到了普遍 采用。牛顿从 1673 年到 1

6、683年在大学的讲演主要是关于代数和 方程论的。其演讲内容都包括在 1707 年发表的通用算术 一书中。其中，有许多方程论的成果，如：实多项式的虚根 必成对出现 ; 求多项式根的上界的规则等等。1679 年，牛顿把对地球半径的一次新的测量与对月球运 动的研究联系起来，并以此来证实他的万有引力定律。他还 假定太阳和行星为重质点，证明了他的万有引力定律与开普 勒的行星运动定律的一致性。但有 5 年之久，他没有把这个 重要的发现告诉任何人。后来，哈雷看到了牛顿的原稿，认识到它的重要性。 于是在他的鼓励下， 牛顿从 1685 年至 1687年，完成了巨著自然科学的数学原理第1、 2、 3 册，由哈雷出

7、资发表。这部著作的诞生立刻对整个欧洲产生了巨大 影响。这本书中， 第一次有了地球和天体主要运动现象的完整的 力学体系和完整的数学公式。事实证明，这是科学史上最有 影响、荣誉最高的著作。有意思的是，这些定理也许是用流 数术发现的，但却都是借助古典希腊几何熟练地证明的。在 相对论出现之前，整个物理学和天文学都是以牛顿在这部著 作中作出的一个特别适合的坐标系的假定为基础的。书中还 有许多涉及高次平面曲线的成果和一些引人入胜的几何定 理的证明。然而， 牛顿对自己的评价却十分谦虚： “我不知道世间把 我看成什么样的人 ; 但是对我来说，就像一个在海边玩耍的 小孩，有时找到一块比较平滑的卵石或格外漂亮的贝

8、壳，感 到高兴，在我前面是完全没有被发现的真理的大海洋。”他 很尊重前人的成果，他说如果他比别人看得远些，那只是由 于站在巨人肩上的原故。纵览牛顿的一生，他不愧为最伟大的数学家和物理学家。 他对物理问题的洞察力以及运用数学方法处理物理问题的 能力，都是空前卓越的。莱布尼茨说：“在从世界开始到牛 顿生活的年代的全部数学中，牛顿的工作超过一半 ! ”第 4 页1689 年，牛顿成为剑桥大学选出的国会议员1692 年，他得了奇怪的病，持续了大约两年，致使他有些精神失常。1696 年，牛顿被任命为造币局总监。 1699 年，他被法国巴 黎科学院选为外籍院土， 同时被提升为造币厂厂长。 1703 年， 被选为皇家学会主席并连任 20 年，直至他逝世。 1705 年， 他被封为爵士。晚年，他主要从事化学、炼丹和神学。虽然 他在数学上创造性的工作实质上已经停止了，但他还没