牛顿的自然科学是如何逐渐被大家接受的呢

分类: 教育/科学 >> 科学技术

解析:

可以从牛顿的身上看到牛顿的自然科学的发展

牛顿

人们普遍认为，牛顿是大科学家，是近代科学的象征。他生前就成为科学界的主宰，几乎被当作偶像崇拜。他作为英国皇家学会连任24年的终身会长，法国科学院至尊的外国院士，还兼任英国造币局局长和国会议员，并前所未有地被封为贵族，获得爵士称号。他死后作为自然科学家又第一

个获得国葬，长眠于威斯敏特教堂，还是历代帝王和第一流名人的墓地。 牛顿身后的声望有增无减。 他不仅以不朽的著作《 自然哲学的数学原理》、《光学》等流传于世，而且由于后继大师们的发展，他的思想观念长<BR>期统率着科学战线上的士卒。他在物理、数学研究上的主要成果，至今仍是<BR>各国大中学生必修的功课。

少年时代的牛顿不像高斯、维纳那样，从小就显露出引人注目的科学天才；也不像莫扎特那样表现了令人惊叹的艺术禀赋。他跟普通人一样，轻松愉快地度过了中学时代。如果说牛顿和别的孩子有什么不同的话，那就是他的动手能力相当强。他每做一件东西，总是一声不吭地埋头苦干。如果做得不合适就拆了重做，绝不马虎。他做过会活动的水车；做过能测出准确时间的水钟；还做过一种水车风车联动装置，使风车可以在无风时借助水力驱动。

1658年9月3日，一场罕见的暴风雨侵袭英格兰。狂风怒吼，牛顿家的房子直晃悠，就像要倒了似的。牛顿为大自然的威力迷住了，不禁想测验飓风的力量。他冒着狂风暴雨来到后院，一会儿逆风跑，一会儿顺风跳。为了接受更多的风力，他索性敞开斗篷向上跳跃，认准起落点，仔细量距离，看狂<BR>风把他吹出多远。

1661年，18岁的牛顿从中学毕业后考上了剑桥大学。这是英国最古老的大学之一，是全国青年学生向往的最高学府。尽管牛顿在中学里是个优等生，可是剑桥大学集中了各地的尖子学生，他的学习成绩赶不上别人，特别是数学的差距更大。牛顿并不气馁，就像他少年时代喜欢思考问题一样，踏踏实实地学习，直到透彻地理解为止。他在大学的头两年里，除了学习算术、代数、三角以外，还认真学习了欧几里得《几何原本》，弥补了过去的不足。他又钻研笛卡儿的《几何学》，熟练地掌握了坐标法。这些数学知识，为牛顿后来的科学研究打下了坚实的基础。

科学史上的奇迹

1665年，牛顿22岁，他从剑桥大学毕业了。在两年的乡居期间，发明了微积分，发现了白光的组成，并且开始研究引力问题。

1666年1月，有一天牛顿请母亲和弟妹到自己房间里来。房间里黑洞洞的，只从窗子的一个小孔中透过一线阳光，在墙上照出一个白色的光点。牛顿让他们注意看墙上的光点。他手里拿着自制的三棱镜，放在光线入口处，使光折射到对面墙上，光点附近突然映出一条瑰丽的彩带。这条彩带同雨后晴空中出现的彩虹一样，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色组成。牛顿和自己的亲人共同观赏了人工复现的自然景象。后来，牛顿又用第二个三棱镜把七种单色光合成白光。他用白光分解实验宣告了光谱学的诞生。

牛顿在探索光色之谜的同时，还在探索引力之谜。1666年秋天的一个下午，牛顿长时间埋头工作以后有些疲倦，就到后院去散步。他信步走到苹果树下，坐在长凳上观赏田野秋色。他不由得又想起了引力之谜，思维翻腾起来。 突然，一个苹果从树上掉了下来。熟了的苹果为什么会向下掉？地球在吸引它？对，是地球的吸引！苹果熟了向下掉，扔到空中的石头也要向下掉，都是因为地球在吸引它们。地面上的东西都要受到地球的吸引。月亮所以会绕着地球转，也是因为地球在吸引着它。想着想着，牛顿的眼里闪出奇异的光芒，他长时期来想了又想的问题，终于找到了解决的线索。

牛顿发现了天地万物间都存在着引力，这种引力同距离的平方成反比，即所谓引力的平方反比定律。十多年以后，牛顿出色地证明了这个定律是完全正确的。

1684年 1月，在伦敦皇家学会的一个房间里，哈雷、胡克和瑞恩在讨论有关作用于太阳和行星之间的引力问题。这三个科学家虽然都认识到了引力同距离的平方成反比，但是由于他们数学分析能力不足，无法证明这点。他们反复研究了几个月，始终琢磨不透。

哈雷想到了以刻苦钻研著称的牛顿。1684年 8月，哈雷从伦敦来到剑桥大学向牛顿请教。当时，牛顿已经完成从开普勒定律到万有引力的论证。

哈雷深刻认识到牛顿这份计算的重要性，恳请牛顿发表他的著作。牛顿被说服了，开始动手写作划时代的巨著《自然哲学的数学原理》。这部巨著从内容、结构到数学方法的选用方面都遇到极大的困难。

牛顿以他非同寻常的才智，牺牲休息时间，放弃娱乐活动，夜以继日、如痴如狂地进行写作，终于大功告成。1686年4月完成第一编，第二、三编直到第二年春天才脱稿。全书于 1687年仲夏出版，受到学术界的赞颂，很快销售一空。

牛顿在《原理》这部巨著里，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把力学确立为完整、严密、系统的学科。他在概括和总结前人研究成果的基础上，通过自己的观察和实验，提出了“运动三定律”。这三条定律和万有引力定律共同构成了宏伟壮丽的力学大厦的主要支柱。这座力学大厦是近代天文学和力学发展的基地，是机械、建筑等工程技术发展的基地，也是机械唯物论统治自然科学领域的基地。

牛顿是英国著名的物理学家，百科全书式的“全才”。牛顿是科学史上的一位伟人，一生科学贡献卓越， 他是近代科学的鼻祖， 他开拓了向科学进军的新纪元。

从小我们便对“一个苹果砸在牛顿脑袋上”而引起他力学思考的轶事耳熟能详。事实上，他在物理，数学，天文学和化学等多个领域都做出了卓越贡献，帮助引领了科学革命。虽然苹果落在他脑袋上很可能是假的，但他的贡献确确实实改变了我们看待和理解我们周围世界的方式，产生了极大影响。

在《影响人类历史进程的100名人排行榜》中，艾萨克·牛顿名列第2位，仅次于穆罕默德。书中指出：在牛顿诞生后的数百年里，人们的生活方式发现了翻天覆地的变化，而这些变化大都是基于牛顿的理论和发现。牛顿的一生是天才的一生，战斗的一生，也是孤独的一生。一辈子没有朋友，也没有结过婚。

1642年，牛顿出生于农民家庭，在他出生前三个月，父亲就病逝了，牛顿是早产儿，眼看就要死了。母亲名叫哈拿，她在绝望中想起圣经上也有位名叫哈拿的女子，曾在困苦中向神祷告：“万军之耶和华阿，你若垂顾婢女的苦情，眷念不忘婢女，赐我一个儿子，我必使他终身归与耶和华，不用剃头刀剃他的头。”

后来圣经里的哈拿女子就生了撒母耳。牛顿的母亲便发出了同样的祷告，神让牛顿活下来了。而之后，牛顿终身未婚，成全了母亲“终身归与耶和华”的祷告，用毕生精力向世人见证神的大能。

1661年6月3日，他进入了剑桥大学的三一学院。 在那时，该学院的教学基于亚里士多德的学说，但牛顿更喜欢阅读一些笛卡尔等现代哲学家以及伽利略、哥白尼和开普勒等天文学家更先进的思想。1665年，大学为了预防伦敦大瘟疫而关闭了。在这两年多无课可上的日子里，牛顿习惯于在花园里长时间地祷告和默想，习惯于在信仰中思索科学，在科学中深思信仰。

据他的好友斯蒂克利说，他确实是由于花园里一个掉落的苹果想到了万有引力，并引发了一系列永远改变科学界的事件，以致于苹果后来成了万有引力的标志。但是，苹果，以及其它任何的水果，都不能保证他一定发现万有引力，真正导致他有此伟大的发现，是他的信念，以及他在花园里祷告和默想的习惯。

牛顿是怎样改变现代世界的?

他的运动定律为经典力学奠定了基础

一个东西在静止或运动的时候，除非有外力作用其上，不然的话它会始终保持静止或运动。根据这项法则，他帮助我们解释为什么汽车在撞到墙壁时会停下来，但车内的人体将继续以相同的恒定速度移动，直到车身撞击外力，如仪表板或安全气囊。力等于质量乘以加速度，或者表述为F=ma。这就很好地解释了为什么需要更大的力来移动或改变较大或较重的物体，红绿灯路口，摩托车启动甚至比轿车更快，以及为什么用棒球棒击打小物体会比用相同的球棒撞击大物体产生更大的伤害等现象。

第三定律是对我们周围的世界具有简单的对称性地一个创造性理解：对于每一个动作，都有一个平等而相反的反应。这在生活中是非常常见的。当你坐在椅子上时，你正在向椅子施加力量，但椅子正在施加相同的力量让你保持直立。当火箭发射到太空时，这要归功于火箭对气体的向后的力以及气体对火箭的向前的推力。

同样是在该书中，他提出了万有引力的想法。根据广为流传的说法，这与他家果园一个有灵性的苹果有关。虽然这个故事是否属实已经无从考证，但这仍然不失为一个用来解释引力背后科学的有趣故事。牛顿通过计算得出，如果重力能将苹果从树上拉下来，那么重力也可能会在很远的距离上对物体施加拉力。

牛顿的理论有助于证明所有物体，无论是像苹果一样小，还是像行星一样大，都受到引力的影响。正是由于万有引力的存在，行星才会保持围绕太阳旋转的状态，河流和潮汐的起伏的产生也归因于此。这一定律还指出，较大质量较大的物体会产生更大的引力，这就是为什么在较小的星球上行走时，人会感受到失重感。

他推动了微积分的发展

为了帮助更好地解释他的引力和运动理论，牛顿在前人的研究基础上，创造了一种新的，抽象的，专业化的数学形式。这种形式最初被称为“流数”，也就是现在的微积分，它以现有代数和几何不能做到的方式描绘了物体连续变化的自然状态。在他的研究之后，微积分逐渐被人们接受、重视起来，不仅仅在运动方面，在数学、工程等各领域都有重要作用，奠定了它的历史地位。

他创造了现代望远镜

在牛顿之前，已经有标准望远镜了，它提供放大倍率但有很大缺点。这种仪器使用的玻璃镜片在不同的角度会改变不同颜色的方向。这导致通过这种镜头观察物体会存在“色差”，而且在周围产生模糊的离焦区域。牛顿不断研磨自己的镜片，经过大量的改进和测试，终于找到了解决方案。他用镜像镜头取代了原来的镜头，他发明的新望远镜包括一个用于显示主要图像的大型凹面镜，以及一个用于向眼睛反射该图像的较小的平面镜。他在1668年建造的第一个模型只有6英寸长，但可以将物体放大40倍。后来他把这个模型捐赠给了英格兰皇家学会。

他帮助提出光谱分析法

在他之前，科学家们主要坚持古代的色彩理论，认为所有的颜色都来自轻盈和黑暗。但是牛顿不这么认为。他进行了一系列看似无穷无尽的实验来证明他的理论：在他昏暗的房间里工作时，白光穿过墙上的水晶棱镜，将其分成我们现在知道的七种颜色。科学家已经知道许多这些颜色存在，但他们相信棱镜本身将白光转化为这些颜色。但是，当牛顿将这些相同的颜色射回另一个棱镜时，它们形成白光，证明白光实际上是彩虹所有颜色的组合。现如今我们在雨后天晴的时候看到彩虹想到其成因，或许还要感慨、感谢一下牛顿的贡献呢。

无论初中高中还是大学阶段，无论在课堂上还是考试中，你我可能都感受过被微积分、运动定律支配的恐惧。他在光学、天文学等多个领域同样有所建树。不可否认的是，经过几个世纪的时间和实践证明，牛顿的创造为大家的研究、计算提供了很好的方法、思路和工具，让数学家、科学家、工程师们大大提高了工作效率和深度，这些无疑是无价之宝。这位17世纪的百科全书式奇才至今依然深深影响着现代世界。

免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。