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牛頓 Sir Isaac Newton (1643~1727) 

Isaac Newton

艾薩剋·牛頓爵士,PRS MP(英語:Sir Isaac Newton,1643年1月4日-1727年3月31日,英語發音[ˈaɪzək ˈnjuːtn̩]儒略歷:1642年12月25日-1727年3月20日][a]是一位英格蘭物理學家數學家天文學家自然哲學家煉金術士。1687年他發表《自然哲學的數學原理》,闡述了萬有引力和三大運動定律,奠定世界物理和天文學的基礎,成為了現代工程學的基礎。他通過論證開普勒行星運動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動都遵循着相同的自然定律;為太陽中心學說提供了強而有力的理論支持,是科學革命的一個代表。

在力學上,牛頓闡明了動量角動量守恆的原理。在光學上,他發明了反射望遠鏡,並基於對三棱鏡發散成可見光譜的觀察,發展出了顔色理論。他還係統地表述了冷卻定律,並研究了音速

在數學上,牛頓與戈特弗裏德·萊布尼茨分享了發展出微積分學的榮譽。他也證明了廣義二項式定理,提出了“牛頓法”以趨近函數的零點,並為幂級數的研究作出了貢獻。

在2005年,英國皇傢學會發起了一場“誰是科學史上最有影響力的人”的民意調查,在皇傢學會院士和網民投票中,牛頓的排名高於阿爾伯特·愛因斯坦
 

生平

早年生活

牛頓出生的房子,位於英格蘭林肯郡伍爾索普
牛頓曾就讀的國王中學
國王中學窗臺牛頓的簽名。

1643年1月4日(按照現行公歷[a]),艾薩剋·牛頓出生於英國英格蘭東密德蘭林肯郡南凱斯蒂文伍爾索普伍爾索普莊園。他的父親同樣名為艾薩剋·牛頓,在他出生前三個月去世。由於早産的緣故,剛出生的牛頓十分瘦小;傳聞他母親漢娜·艾斯庫曾說過,牛頓剛出生時小得可以裝進一誇脫馬剋杯。牛頓3歲時,母親改嫁並住進了新丈夫巴納巴斯·史密斯牧師位於北威特姆的傢,而把牛頓托付給了他的外祖母瑪傑裏·艾斯庫。年幼的牛頓不喜歡他的繼父,並因母親嫁給他的事而對母親持有一些敵意,牛頓甚至曾經寫下:“威脅我的繼父與生母,要把他們連同房子一起燒掉。”

據《大數學家》和《數學史介紹》兩書記載:“牛頓在鄉村學校開始學校教育的生活,後來被送到了格蘭瑟姆國王中學,並成為了該校最出色的學生。在國王中學時,他寄宿在當地的藥劑師威廉·剋拉剋傢中,並在19歲前往劍橋大學求學前,與藥劑師的繼女安妮·斯托勒訂婚。之後因為牛頓專註於他的研究而使得愛情冷卻,斯托勒小姐嫁給了別人,牛頓也終生未娶。”

不過據和牛頓同時代的友人威廉·斯蒂剋利所著的《艾薩剋·牛頓爵士生平回憶錄》一書的描述,斯蒂剋利在牛頓死後曾訪問過文森特夫人,也就是當年牛頓的戀人斯托勒小姐。文森特夫人的名字叫做凱瑟琳,而不是安妮,安妮是她的妹妹[b],而且夫人僅表示牛頓當年寄宿時對她衹不過是“懷有情愫”的程度而已。

從12歲左右到17歲,牛頓都在國王中學學習,在該校圖書館的窗臺上還可以看見他當年的簽名。他曾從學校退學,並在1659年10月回到伍爾索普,因為他再度守寡的母親想讓牛頓當一名農夫。牛頓雖然順從了母親的意思,但據牛頓的同儕後來的敘述,耕作工作讓牛頓相當不快樂。所幸國王中學的校長亨利·斯托剋斯說服了牛頓的母親,牛頓又被送回了學校以完成他的學業。他在18歲時完成了中學的學業,並得到了一份完美的畢業報告。牛頓的學業成績如此優秀,部分原因是為了挑戰和報復一個學校惡霸。劍橋心理學家西蒙·拜昂-柯恩認為,牛頓很可能患有亞斯伯格癥候群

1661年6月,他進入了劍橋大學的三一學院。在那時,該學院的教學基於亞裏士多德的學說,但牛頓更喜歡閱讀一些勒奈·笛卡兒等現代哲學家以及伽利略·伽利萊尼古拉·哥白尼約翰內斯·開普勒天文學家更先進的思想。1665年,他發現了廣義二項式定理,並開始發展一套新的數學理論,也就是後來為世人所熟知的微積分學。在1665年,牛頓獲得了學位,而大學為了預防倫敦大瘟疫而關閉了。在此後兩年裏,牛頓在傢中繼續研究微積分學光學萬有引力定律

1667年,牛頓獲得奬學金,作為研究生重返劍橋大學三一學院。按照規定,衹有被正式任命的牧師纔有資格成為劍橋大學三一學院的研究生,由於持有非正統的宗教觀點,牛頓不願意成為牧師。但牧師職位的任命沒有最後期限,因此牛頓先獲得了研究生的名額,而牧師職位的任命被無限期地延後了。但是等後來牛頓被任命為盧卡斯數學教授席位時問題就來了,如此重要的職位不可能回避牧師職位任命這一條件。然而,牛頓獲得了查理二世的許可,還是繞開了這一限製(參見“中年生活”)。

中年生活

數學

多數現代歷史學家都相信,牛頓與萊布尼茨分別獨立發明了微積分學。根據牛頓周圍的人所述,牛頓要比萊布尼茨早幾年得出他的方法,但在1693年以前他幾乎沒有發表任何內容,並直至1704年他纔給出了其完整的敘述。其間,萊布尼茨已在1684年發表了他的方法的完整敘述。兩人創造了不同的微積分符號,歐洲大陸全面采用萊布尼茨符號,而英國堅持使用牛頓的微積分符號,直到1820年纔全面采納萊布尼茲的符號。萊布尼茨的筆記本記錄了他的思想從初期到成熟的發展過程,而在牛頓已知的記錄中衹發現了他最終的結果。

牛頓與瑞士數學家尼古拉·法蒂奧·丟勒的聯繫十分密切,後者一開始便被牛頓的引力定律所吸引。1691年,丟勒打算編寫一個新版本的牛頓《自然哲學的數學原理》,但從未完成它。在1694年這兩個人之間的關係冷卻了下來。在那個時候,丟勒還與萊布尼茨交換了幾封信件。

1699年初,皇傢學會(牛頓也是其中的一員)的成員們指控萊布尼茨剽竊了牛頓的微積分成果,這導致了激烈的牛頓與萊布尼茨的微積分學論戰。最終英國皇傢學會宣佈牛頓是微積分真正的發明者,斥責萊布尼茨剽竊。但後來人們發現該調查評論萊布尼茨的結語是牛頓本人書寫。這場持續多年的激烈糾紛,沾污了牛頓與萊布尼茨聲譽,直到萊布尼茨在1716年往生後纔暫時停止。:356-362

牛頓的一項被廣泛認可的成就是廣義二項式定理,它適用於任何幂。他發現了牛頓恆等式、牛頓法,分類了立方面麯綫(兩變量的三次多項式),為有限差理論作出了重大貢獻,並首次使用了分式指數和坐標幾何學得到丟番圖方程的解。他用對數趨近了調和級數的部分和(這是歐拉求和公式的一個先驅),並首次有把握地使用幂級數和反轉幂級數。他還發現了π的一個新公式。

他在1669年被授予盧卡斯數學教授席位。在那一天以前,劍橋或牛津的所有成員都是經過任命的聖公會牧師。不過,盧卡斯教授之職的條件要求其持有者不得活躍於教堂(大概是如此可讓持有者把更多時間用於科學研究上)。牛頓認為應免除他擔任神職工作的條件,這需要查理二世的許可,後者接受了牛頓的意見。這樣避免了牛頓的宗教觀點與聖公會信仰之間的衝突。

光學

從1670年到1672年,牛頓負責講授光學。在此期間,他研究了光的折射,表明棱鏡可以將白光發散為彩色光譜,而透鏡和第二個棱鏡可以將彩色光譜重組為白光。

牛頓1672年使用的6英寸反射望遠鏡復製品,為皇傢學會所擁有。
光學》。

他還通過分離出單色的光束,並將其照射到不同的物體上的實驗,發現了色光不會改變自身的性質。牛頓還註意到,無論是反射、散射或發射,色光都會保持同樣的顔色。因此,我們觀察到的顔色是物體與特定有色光相合的結果,不是物體産生顔色的結果。

牛頓發現棱鏡可以將白光發散為彩色光譜。

由此,他得出如下結論:任何折射望遠鏡都會受到光色散成不同顔色的影響,並因此發明了反射望遠鏡(現稱作牛頓望遠鏡)來剋服這個睏難。他自己打磨大直徑的鏡片,使用牛頓環來檢驗鏡片的光學品質,從而製造出了優於折射望遠鏡的儀器。1671年,他嚮皇傢學會展示了自己的反射望遠鏡,隨後出版了自己的光學筆記,後來擴編為《光學》一書。羅伯特·鬍剋批評了牛頓的某些觀點,牛頓對此很不滿,並退出了辯論會。兩人自此以後成為了敵人,這一直持續到鬍剋去世。

牛頓認為光是由粒子或微粒組成的,並會因加速通過光密介質而折射,他認為薄膜的折射和透射現象可以用光的“波動理論”來解釋,但自己的“微粒理論”才能更好地解釋光學現象,如衍射1704年,牛頓著成《光學》,其中他詳述了光的粒子理論。他認為光是由非常微小的微粒組成的,而普通物質是由較粗微粒組成,並推測如果通過某種煉金術的轉化“難道物質和光不能互相轉變嗎?物質不可能由進入其結構中的光粒子得到主要的動力(Activity)嗎?後世的物理學家多持波動理論觀點。後來的量子力學則認為光有波動和微粒二重性,稱為波粒二象性,雖然該理論中的“微粒”光子與牛頓理論中的“微粒”差別很大。

1675年出版的《解釋光屬性的假說》(An Hypothesis explaining the Properties of Light)中,牛頓認為粒子間力的傳遞是透過以太進行的。不過牛頓在與神智學亨利·莫爾接觸後重新燃起了對煉金術的興趣,並改用源於赫密斯神智學中粒子相吸互斥思想的神秘力量來解釋,替換了先前假設以太存在的看法。擁有許多牛頓煉金術著作的經濟學大師約翰·梅納德·凱恩斯曾說:“牛頓不是理性時代的第一人,他是最後的一位煉金術士。”但牛頓對煉金術的興趣卻與他對科學的貢獻息息相關,而且在那個時代煉金術與科學也還沒有明確的區別。如果他沒有依靠神秘學思想來解釋穿過真空的超距作用,他可能也不會發展出他的重力理論。

牛頓使用玻璃球製造了原始形式的摩擦靜電發電機

力學

牛頓自己的《自然哲學的數學原理》副本,並帶有為第2版所作的修正。

1679年,牛頓重新回到力學的研究中:引力及其對行星軌道的作用、開普勒行星運動定律、與鬍剋佛蘭斯蒂德在力學上的討論。他將自己的成果歸結在《物體在軌道中之運動》(1684)一書中,該書中包含有初步的、後來在《自然哲學的數學原理》中形成的運動定律。

自然哲學的數學原理》(現常簡稱作《原理》)在埃德蒙·哈雷的鼓勵和支持下於1687年7月5日出版。該書中牛頓闡述了其後兩百年間都被視作真理的三大運動定律。牛頓使用拉丁單詞“gravitas”(沉重)來為現今的引力命名,並定義了萬有引力定律。在這本書中,他還基於波義耳定律提出了首個分析測定空氣中音速的方法。

《原理》的出版使牛頓成為當時最有影響力的科學家。牛頓與其中的瑞士數學家尼古拉·法蒂奧·丟勒建立了非常親密的關係,直到1693年他們的友誼破裂。

晚年生活

牛頓在1690年代寫了很多處理聖經的文字解釋的宗教小册子。亨利·摩爾的宇宙信仰和拒絶笛卡爾二元論影響了牛頓的宗教觀念。在他發給約翰·洛剋的一個從未發表的手稿中,他質疑了三位一體的存在性。

皇傢鑄幣廠監管

1696年,牛頓通過當時的財政大臣查爾斯·孟塔古的提攜遷到倫敦皇傢鑄幣廠的監管,一直到去世。他主持英國最大的貨幣重鑄工作,此職位一般都是閑職,但牛頓對該職位非常認真。他估計大約有20%的硬幣是偽造的。偽造貨幣在英國大逆罪,會被處以極刑。為那些惡名昭著的罪犯定罪是非常睏難的;不過事實證明牛頓做得很好。

他掩飾自己的身份而搜集許多證據,然後公佈於酒吧客棧裏。英國法律保留古老且麻煩的習慣,為的是讓起訴有一定的門檻,並將政府部門從司法中分離開來。牛頓為此當上太平紳士,並在1698年6月到1699年聖誕節間引導對200名證人、告密者和嫌疑犯的交叉訊問。而最後牛頓得以勝訴,並在1699年2月執行10名罪犯的死刑。

也許牛頓最偉大的勝利是以國王法律代理人的身份與威廉·查洛納對質。查洛納密謀策動一起假的天主教陰謀活動,然後檢舉那些不幸被他誘騙來的共謀者。在嚮國會請願時,查洛納控告鑄幣廠有償將工具提供給造偽幣者,並請求國會允許他檢查鑄幣廠的生産過程以證明他的控告。他還請求國會采納他所謂的“無法偽造的造幣過程”及“打擊假幣的計劃”。此時,牛頓被激怒,並開始着手調查,以查出查洛納做過事情。在調查中,牛頓發現查洛納參與偽幣製造。他立刻起訴查洛納,可是因為查洛納在高層有一些朋友,所以他被無罪釋放,這讓牛頓感到不滿。在第二次起訴中,牛頓提供確鑿的證據,並成功使查洛納被判處大逆罪。1699年3月23日,查洛納在泰伯恩行刑場被車裂。

1701年,牛頓辭去盧卡斯數學教授後。在改革對低成色貨幣和偽幣的流通和懲罰上鍛煉他的能力。牛頓在1717年通過安妮女王法案創立在金幣和銀幣之間的聯繫,非正式的把英鎊錢幣從銀本位轉移到金本位;這在當時是重大的改革,相當程度的增加英格蘭的財富和穩定。1705年,安妮女王授予牛頓爵士身份,牛頓是第二個被授勳的英國科學家,第一個是弗蘭西斯·培根

皇傢學會會長

1703年牛頓成為皇傢學會會長和法國科學院的會員。他曾在《原理》的初版中使用天文學家約翰·佛蘭斯蒂德的數據,後來他與約翰交惡,約翰不許他出版自己的星圖。牛頓於是在《原理》的後續版本中係統性刪除約翰的全部數據。

逝世

威斯敏斯特教堂內的牛頓之墓。

牛頓於1727年3月31日[儒略歷:1726年3月20日][a]倫敦睡夢中辭世,享壽八十四歲。於西敏寺舉行國葬,成為史上第一個獲得國葬的自然科學傢。

1970年代,對牛頓頭髮的化學分析顯示其中水銀含量比正常值超出50多倍,最可能的解釋是他從事煉金術所致。汞中毒可能解釋牛頓晚年的一些怪異行徑。

牛頓之墓位於西敏寺中殿,墓地上方聳立着一尊牛頓的雕像,其石像倚坐在一堆書籍上。身邊有兩位天使,還有一個巨大的地球造型以紀念他在科學上的功績。

英格蘭詩人亞歷山大·蒲柏為牛頓寫下了以下這段墓志銘:

世界觀 

牛頓反對將宇宙解釋為一部純粹的機器,譬如一座大鐘。他說:“引力解釋了行星的運動,但卻不能解釋誰讓行星運動起來的。上帝統治萬物,知曉所有做過和能做的事。”

牛頓在《聖經》與早期教會父老上的研究也值得註意。牛頓寫作了一些聖經批判的作品,最著名的就是《兩處著名聖經訛誤的歷史變遷》。牛頓還擺放了一座與傳說日期公元33年4月3日相符耶穌·基督受難像。他亦嘗試,但未成功地,去尋找《聖經》中隱藏的消息(參看聖經密碼)。

牛頓可能拒絶了教會的三位一體教義。在少數的觀點裏,T·C·普菲岑邁爾(T.C. Pfizenmaier)認為他更像是持有東方東正教三位一體觀,而不是西方天主教聖公宗和大部分新教教派的觀點。在他的時代裏,牛頓(與不少活躍於皇傢學會查理二世宮廷的人士一樣)被指是玫瑰十字會的會員

在他的一生中,牛頓寫作了比自然科學更多的宗教學著述。他相信一個理性的主觀世界(immanent world),但他卻拒絶萊布尼茨和巴魯赫·斯賓諾莎深信的萬物有生論。因此,有序且動態的(ordered and dynamically informed)宇宙可以被理解,而且必須以主動的理性(active reason)去理解,但是這個完美且註定中的宇宙,必須有規律地運行。牛頓堅持認為,由於不穩定性的纍積和緩慢增長,必須有神的不斷幹預來改良宇宙這個係統。為此,萊布尼茨諷刺牛頓說:“神必須時不時地給他造的鐘上發條,否則這個鐘就會停擺。看起來,他沒有能力讓這個鐘永遠運行。”

德國哲學家黑格爾批評牛頓的光學是“粗野的反思方式”,但黑格爾武斷的自然哲學觀點也使黑格爾的哲學體係在科學界名譽掃地

宗教思想

牛頓與羅伯特·波義耳機械論學說被理性主義作者提升成了泛神論狂熱論的一個可行替代選項,並為東正教傳教士與宗教自由主義一類的異見傳教士有保留地接受了。這樣,科學的清晰簡潔,使得無論是在迷信者還是無神論者中,均無人可以企及,亦無人可以駁斥之。而與之同時,英國自然神論者的第二波浪潮使用了牛頓的發現來論證“自然宗教”的可能性。

威廉·布萊剋的名畫《牛頓》。在這幅畫中,牛頓被貶低為一位“神學幾何學者”。

波義耳的機械論宇宙觀給出了不利於啓蒙時代前的“魔法思想”和基督教神秘元素存在基礎的抨擊。牛頓通過數學證明的方式完善了波義耳的思想,並且,也許更重要的一點是,它們的普及也是非常成功的。打比方說,如果原來的世界是干涉主義的上帝所統治之世界的話,那麽牛頓就將它變成了用理性及普遍原理進行設計的上帝所創造之世界。這些原理讓每個人都能去獲取知識,讓每個人都能在此生此世積極地追求自身目標,並讓每個人都能用自身的理性力量來完善自我。

牛頓視上帝為造物者,因此認為在面對着所有生物之宏偉時,祂的存在便是不容否認的。但他的上帝觀産生了無法預見的神學結果,如同萊布尼茨指出的那樣,上帝現在已經完全地從世界事務中隱退了:對干涉的需要衹會證明上帝作品中的一些瑕疵,而這對一個完美且全能的造物主來說是不可能的事。萊布尼茨的神正論(theodicy)將上帝與參與祂的創造物的行為中分離開,從而消除了上帝在“罪惡問題”中承擔的責任。於是,對世界的理解便降低到了個體原因的水平,而人類,如同奧多·馬誇德所認識的那樣,應為修正和消滅罪惡承擔責任。

從另一方面說,宗教自由主義和牛頓學說的思想對千禧年主義的産生具有深遠的影響。千禧年主義是一個相信機械論宇宙觀的宗教派別,但其在實際上與狂熱論和神秘論如出一轍。啓蒙運動為了消滅它而與之進行了艱苦的鬥爭。

世界末日的觀點

在1704年的一本手稿中,牛頓描述了他試圖從《聖經》中提取出科學的信息,據他估計,世界將不會在2060年前終結。在預言中他說道:“我提到的這點並沒有斷言終結的時間,而是為那些頻繁預測終結時間的空想者們輕率的臆說畫上句號,每當他們的預言失敗時,便給神聖的預言帶來了恥辱。”

哲學思想

啓蒙運動的哲學家們選擇了科學先驅的一小段歷史——主要是伽利略、波義耳和牛頓——作為他們將自然自然法則的單獨概念應用於當時每處物理和社會領域的指南和保證。在此方面,歷史的啓示與建構於其上的社會結構不容廢棄。

牛頓基於自然和可理性認知法則的宇宙觀,促成了啓蒙運動意識形態的萌芽。洛剋和伏爾泰將自然法則的概念應用於政治係統中,以提倡固有的權利;重農主義者亞當·史密斯心理學利己主義的自然概念應用於經濟係統中;而社會學家則批評當時的社會秩序,以試圖讓歷史融入進步的自然模型裏。蒙博多塞繆爾·剋拉剋一開始抵製牛頓的觀點,但後來他們重新解讀了牛頓的想法,使之與自己的宗教觀念相融合。

牛頓運動定律

著名的三大運動定律:

  1. 牛頓第一定律(亦稱慣性定律)指出,一個靜止狀態的物體趨嚮於保持靜止狀態,而在勻速運動中的物體趨嚮於保持勻速狀態,除非受到合外力的作用。它闡述了力和慣性這兩個物理概念,解釋了力和運動狀態的關係,並提出了一切物體都具有保持其運動狀態不變的特性——慣性,是物理學中一條重要的基本定律。
  2. 牛頓第二定律指出,作用於一個物體上的作用力等於其動量隨時間的變化率。在數學上,可寫成。假定式中的質量為常量,則可消去第一項。將加速度定義為,則可得出著名的等式。這說明了一個物體的加速度與作用在物體上的合力成正比,與其質量成反比。在米-千克-秒的度量衡係統下,質量的單位為千克,加速度為米每二次方秒,力為牛頓(為紀念他而命名)。
  3. 牛頓第三定律指出,每個作用力都有一個等值反嚮的反作用力。

兩個物體之間的作用力F和反作用力F´,沿同一直綫,大小相等,方向相反,分別作用在兩個物體上。

牛頓的蘋果

牛頓的一則著名的故事稱,牛頓在受到一顆從樹上掉落的蘋果啓發後,闡示出了他的萬有引力定律。漫畫作品更認為,掉落的蘋果正好砸中了牛頓的腦門,它的碰撞讓他不知何故地明白了引力。約翰·康杜特,牛頓在皇傢造幣廠時的助理及牛頓外甥女的丈夫,在他有關牛頓生活的著述中提到了這件事:

1666年,他再次離開了劍橋大學,回到了住在林肯郡的母親身邊。當他在一座花園中沉思散步時,他突然想到重力(它的作用讓一顆蘋果從樹上掉到地上)不會僅局限於地球周圍的有限距離裏,而會延伸到比平常認為的更遠的地方。他自言自語道,為什麽不和月亮一樣高呢——如果這樣,一定會對她的運動産生影響——也許可以讓她保持在她的軌道上,於是他開始計算那樣的假設會産生怎樣的效果。

問題不在於引力是否存在,而在於它是否能從地球延伸到如此遠,還能夠成為保持月球在軌道運行的力。牛頓發現,如果讓該力隨距離的平方反比而減少,所計算出的月球軌道周期能與真實情況非常好地吻合。他猜想同樣的力也導致了其他的軌道運動,並因此將之命名為“萬有引力”。

被稱為牛頓蘋果樹後代的一顆蘋果樹,發現於劍橋大學的植物種植園。

同時代的作傢威廉·斯蒂剋利牧師在他的《艾薩剋·牛頓爵士生平回憶錄》中記錄了1726年4月15日他在肯辛頓與牛頓的一次談話,在該次談話中,牛頓回憶了“從前,引力的概念進入了他的腦海。在他正在沉思時,蘋果的下落引起了他的思考。為什麽蘋果總會垂直地落在地上,他心中想到。為什麽就不能走側面或者嚮上升,卻永遠地朝嚮地球的中心。”相似的說法還出現在伏爾泰的著述《Essay on Epic Poetry》(1727)中:“艾薩剋·牛頓爵士在他的花園裏散步,首次想到了他的引力體係,接着便看見一顆蘋果從樹上掉下。”

這些描述都可能誇大了牛頓本人自己敘述的在傢(伍爾索普莊園)裏靠窗坐着時,看見蘋果從樹上掉落的故事。

許多棵樹都被稱作是牛頓所描述的“那棵蘋果樹”。牛頓的母校國王中學表示當年該樹是這所學校買來的,在一些年後被連根拔起運到了校長的花園中。而當今擁有伍爾索普莊園所有權的國民信托的職員則認為在他們花園中的那棵樹正是牛頓所描述的那棵。還有兩棵原樹後代種植在劍橋大學,一棵在該校三一學院的大門外、牛頓當年居住並從事研究的屋子下面,一棵在該校的植物園。

名言


有觀點認為牛頓本人對他自己的成就非常謙遜,1676年,在他寫給羅伯特·鬍剋的一封信中出現了一句名言:法國數學家約瑟夫·拉格朗日常常說牛頓是迄今為止最偉大的天才,他還曾經評價牛頓是“最幸運的,因為我們已經無法再創立一個世界體係了。”

但有兩位作傢John GribbinMichael White認為,這其實是牛頓對鬍剋(身材矮小並駝背)的諷刺,而不含有——或除此外不含有——謙遜的意味

牛頓在一篇回憶錄中寫道:

著作

  • 流數法》(Method of Fluxions,1671)
  • Of Natures Obvious Laws & Processes in Vegetation(1671–75)有關煉金術未完成的作品
  • 物體在軌道中之運動》(De Motu Corporum in Gyrum,1684)
  • 自然哲學的數學原理》(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica,1687)
  • 光學》(Opticks,1704)
  • 作為鑄幣廠主管的報告》(Reports as Master of the Mint,1701-1725)
  • 廣義算術》(Arithmetica Universalis,1707)
  • 《簡編年史》(Short Chronicle)、《世界之體係》(The System of the World)、《光學講稿》(Optical Lectures)、《古王國年表,修訂》(The Chronology of Ancient Kingdoms, Amended)和De mundi systemate在他死後的1728年出版。
  • 兩處著名聖經訛誤的歷史變遷》(An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture,1754)

文化影響

牛頓衹在去世前不久纔和幾個朋友談到受蘋果啓發的事,並且蘋果衹是落在他面前,沒有砸中他。2010年,為慶祝英國皇傢學會成立350周年,皇傢學會把一部分科學著作原稿的電子版上傳到網上。其中的一份牛頓好友威廉·斯蒂剋利於1752年出版的回憶錄就澄清了牛頓與蘋果樹的故事。南京大學天津大學汕頭大學、英國劍橋三一學院、美國麻省理工學院加拿大約剋大學及日本東京大學都曾將牛頓老傢的蘋果樹的後裔的枝條栽種到自傢校園。

1983年,美國公共廣播公司播出了一部名為《牛頓的蘋果》的電視教育節目,共播出十餘年。該節目90年代時曾引進中國。

流行文化

美國蘋果公司最早的標志就是牛頓和他的蘋果樹。但這個標志過於復雜,也不適合進行矢量化處理(商業公司流行把Logo以矢量圖的形式繪製和保存,以保證Logo在放大很多倍以後,細節也不失真),後來被放棄了。
  • 美國蘋果公司最早的Logo就是一幅牛頓坐在蘋果樹下看書的鋼筆繪畫,由該公司創始人之一的羅納德·韋恩所設計。雖然沒有資料證明蘋果公司的名稱是否也來源於或部分地來源於牛頓的蘋果,但蘋果公司確實曾推出過一款名為牛頓的操作係統(見牛頓操作係統)及同名PDA(見Apple Newton)。
  • 在2015年開播的日本特攝劇假面騎士Ghost》中,牛頓為其中一個幽靈眼魂。
  • 在2014年上綫的日本電子角色扮演遊戲大航海時代V》中,牛頓除保留科學家身份外,也成為一名可由玩傢扮演的航海傢。
  • 牛頓和他的蘋果經常成為科學題材電子遊戲的寵兒。如在2009年由Petri Purho開發的遊戲《蠟筆物理學》中,玩傢需要在最後一關想辦法讓蘋果砸醒打盹的牛頓。在2005年推出的中國遊戲《幫助牛頓》(Help Newton)中,玩傢需要通過各種辦法讓遊戲中的蘋果飛到牛頓手中。而在2016年推出的2D打架遊戲《科學格鬥》(Science Combat)中,玩傢可以操縱牛頓用落地的蘋果攻擊對手,還可以用三棱鏡射出的光綫攻擊對手。

註釋

  1. 跳轉至:1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 牛頓在世時,歐洲通行有兩種不同的歷法:在英國和西歐的部分地區仍使用儒略歷或稱“舊歷”,某些其他地方則已改用格裏歷或稱“新歷”。在牛頓出生時,格裏歷要比儒略歷快10天:因此牛頓出生於儒略歷1642年的聖誕節,或者是格裏歷1643年的1月4日。此外,在1752年英國改用格裏歷前,英格蘭新年開始於3月25日(道成肉身紀念日,the anniversary of the Incarnation)而不是1月1日,因此牛頓死亡時,儒略歷尚未跨年,但格裏歷已跨年。除非另有說明,本文中其他的日期均采用儒略歷。
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參考文獻

引用

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來源

書籍
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網頁

延伸閱讀

書籍
論文

外部鏈接

 


Sir Isaac Newton PRS (25 December 1642 – 20 March 1726/27[a]) was an English mathematician, physicistastronomer, theologian, and author (described in his own day as a "natural philosopher") who is widely recognised as one of the most influential scientists of all time and as a key figure in the scientific revolution. His book Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Mathematical Principles of Natural Philosophy), first published in 1687, laid the foundations of classical mechanics. Newton also made seminal contributions to optics, and shares credit with Gottfried Wilhelm Leibniz for developing the infinitesimal calculus.

In Principia, Newton formulated the laws of motion and universal gravitation that formed the dominant scientific viewpoint until it was superseded by the theory of relativity. Newton used his mathematical description of gravity to prove Kepler's laws of planetary motion, account for tides, the trajectories of comets, the precession of the equinoxes and other phenomena, eradicating doubt about the Solar System's heliocentricity. He demonstrated that the motion of objects on Earth and celestial bodies could be accounted for by the same principles. Newton's inference that the Earth is an oblate spheroid was later confirmed by the geodetic measurements of MaupertuisLa Condamine, and others, convincing most European scientists of the superiority of Newtonian mechanics over earlier systems.

Newton built the first practical reflecting telescope and developed a sophisticated theory of colour based on the observation that a prism separates white light into the colours of the visible spectrum. His work on light was collected in his highly influential book Opticks, published in 1704. He also formulated an empirical law of cooling, made the first theoretical calculation of the speed of sound, and introduced the notion of a Newtonian fluid. In addition to his work on calculus, as a mathematician Newton contributed to the study of power series, generalised the binomial theorem to non-integer exponents, developed a method for approximating the roots of a function, and classified most of the cubic plane curves.

Newton was a fellow of Trinity College and the second Lucasian Professor of Mathematics at the University of Cambridge. He was a devout but unorthodox Christian who privately rejected the doctrine of the Trinity. Unusually for a member of the Cambridge faculty of the day, he refused to take holy orders in the Church of England. Beyond his work on the mathematical sciences, Newton dedicated much of his time to the study of alchemy and biblical chronology, but most of his work in those areas remained unpublished until long after his death. Politically and personally tied to the Whig party, Newton served two brief terms as Member of Parliament for the University of Cambridge, in 1689–90 and 1701–02. He was knighted by Queen Anne in 1705 and spent the last three decades of his life in London, serving as Warden (1696–1700) and Master (1700–1727) of the Royal Mint, as well as president of the Royal Society (1703–1727).

niú dùn niú dùn
  (1642.12.25—1727.3.20) 英國物理學家和數學家
No. 3
  米-千克-秒製中力的單位,1牛頓等於對1千克質量産生1米/秒 2 加速度的力
No. 4
  (isaacnewton,1643-1727)英國物理學家、數學家。經典物理學創始人。畢業於劍橋大學。劍橋大學教授,英國皇傢學會會員。發現萬有引力定律,確立力學運動三大定律。建立宇宙的物理圖像,在該圖像中時間與空間均是絶對的,奠定經典物理學基礎。研究光的本性,提出光的微粒說,發現白光是由色光構成的。創製反射望遠鏡,考察行星運動規律,解釋潮汐現象。數學上建立微積分基礎,創立二項式定理等。著有《自然哲學的數學原理》、《光學》等。
No. 5
  牛頓可以指:
人物
  艾薩剋·牛頓,英國著名科學家。
  (詳見艾薩剋·牛頓
  艾薩剋·牛頓爵士,frs(sir isaac newton,1643年1月4日-1727年3月31日)是一位英格蘭物理學家、數學家、天文學家、自然哲學家和煉金術士。他在1687年發表的論文《自然哲學的數學原理》裏,對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此後三個世紀裏物理世界的科學觀點,並成為了現代工程學的基礎。他通過論證開普勒行星運動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動都遵循着相同的自然定律;從而消除了對太陽中心說的最後一絲疑慮,並推動了科學革命。
約翰·牛頓[/b
  ],英國牧師。
  約翰·牛頓(john newton,1725年7月24日╟1807年12月21日),英國牧師。之前從事大西洋上的販奴生意,在皈依基督教並放棄其生意之後,寫出了著名的贊美詩《奇異恩典》(amazing grace)。
  1725年7月24日,約翰·牛頓出生於英國倫敦,是一個從事地中海貿易的船長的兒子。牛頓曾和他父親共同出海6次直到1742年他父親去世。在1743年他應徵進入海軍,在皇傢海軍“哈維奇”號上作為海軍少尉替補軍官服役。
物理與數學
  牛頓 (國際單位),一種衡量受力大小的國際單位。
  在物理中牛頓(newton,符號為n)是力的公製單位。它是以發現經典力學的伊薩剋·牛頓(sir isaac newton)命名。
  牛頓是一個國際單位製導出單位,它是由kg·m·s−2的國際單位製基本單位導出。
牛頓運動定律
  牛頓運動定律是伊薩剋·牛頓提出了物理學的三個運動定律的總稱,被譽為是經典物理學的基礎。
牛頓法
  牛頓法(newton's method)又稱為牛頓-拉夫遜方法(newton-raphson method),它是一種在實數域和復數域上近似求解方程的方法. 方法使用函數f(x)的泰勒級數的前面幾項來尋找方程f(x) = 0的根.
其它
  apple newton,由蘋果電腦公司製造的掌上電腦。
  newton世界上第一款掌上電腦,由蘋果電腦公司於1993年開始製造,但是因為newton在市場上找不到其定位而需求量低而停止發展,1997年停止了生産。
艾薩剋·牛頓的生平
  我不知道在別人看來,我是什麽樣的人;但在我自己看來,我不過就象是一個在海濱玩耍的小孩,為不時發現比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜,而對於展現在我面前的浩瀚的真理的海洋,卻全然沒有發現。
    ——牛頓
牛頓的勤奮學習
  一談到近代科學開創者牛頓,人們可能認為他小時候一定是個“神童”、“天才”、有着非凡的智力。其實不然,牛頓童年身體瘦弱,頭腦並不聰明。在家乡讀書的時候,很不用功,在班裏的學習成績屬於次等。但他的興趣卻是廣泛的,遊戲的本領也比一般兒童高。
  牛頓愛好製作機械模型一類的玩藝兒,如風車、水車、日晷等等。他精心製作的一隻水鐘,計時較準確,得到了人們的贊許。有時,他玩的方法也很奇特。一天,他作了一盞燈籠挂在風箏尾巴上。當夜幕降臨時,點燃的燈籠藉風箏上升的力升入空中。發光的燈籠在空中流動,人們大驚,以為是出現了彗星。儘管如此,因為他學習成績不好,還是經常受到歧視。
  當時,封建社會的英國等級制度很嚴重,中小學裏學習好的學生,可以歧視學習差的同學。有一次課間遊戲,大傢正玩得興高采烈的時候,一個學習好的學生藉故踢了牛頓一腳,並駡他笨蛋。牛頓的心靈受到這種刺激,憤怒極了。他想,我倆都是學生,我為什麽受他的欺侮?我一定要超過他!從此,牛頓下定决心,發奮讀書。他早起晚睡,抓緊分秒、勤學勤思。 過刻苦鑽研,牛頓的學習成績不斷提高,不久就超過了曾欺侮過他的那個同學,名列班級前茅。
  時間對人是一視同仁的,給人以同等的量,但人對時間的利用不同,而所得的知識也大不一樣。
  牛頓十六歲時數學知識還很膚淺,對高深的數學知識甚至可以說是不懂。“知識在於積纍,聰明來自學習”。牛頓下决心靠自己的努力攀上數學的高峰。在基礎差的不利條件下,牛頓能正確認識自己,知難而進。他從基礎知識、基本公式重新學起,紮紮實實、步步推進。他研究完了歐幾裏德幾何學後,又研究笛卡兒幾何學,對比之下覺得歐幾裏德幾何學膚淺,便悉心鑽研笛氏幾何學,直到掌握要領、融會貫通。遂之發明了代數二項式定理。傳說中牛頓“大暴風中算風力”的佳話,可為牛頓身體力學的佐證。有一天,天颳着大風暴。風撒野地呼號着,塵土飛揚,迷迷漫漫,使人難以睜眼。牛頓認為這是個準確地研究和計算風力的好機會。於是,便拿着用具,獨自在暴風中來回奔走。他踉踉蹌蹌、吃力地測量着。幾次沙塵迷了眼睛,幾次風吹走了算紙,幾次風使他不得不暫停工作,但都沒有動搖他求知的欲望。他一遍又一遍,終於求得了正確的數據。他快樂極了,急忙跑回傢去,繼續進行研究。
  有志者事竟成。經過勤奮學習,牛頓為自己的科學高塔打下了深厚的基礎。不久,牛頓的數學高塔就建成了,二十二歲時發明了微分學,二十三歲時發明了積分學,為人類科學事業作出了巨大貢獻。
  牛頓是個十分謙虛的人,從不自高自大。曾經有人問牛頓:“你獲得成功的秘訣是什麽?”牛頓回答說:“假如我有一點微小成就的話,沒有其它秘訣,唯有勤奮而已。”
  少年牛頓
  1643年1月4日,在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭裏,牛頓誕生了。牛頓是一個早産兒,出生時衹有三磅重,接生婆和他的親人都擔心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學巨人,並且竟活到了85歲的高齡。
  牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時,母親改嫁給一個牧師,把牛頓留在外祖母身邊撫養。11歲時,母親的後夫去世,母親帶着和後夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言,性格倔強,這種習性可能來自它的家庭處境。
  大約從五歲開始,牛頓被送到公立學校讀書。少年時的牛頓並不是神童,他資質平常,成績一般,但他喜歡讀書,喜歡看一些介紹各種簡單機械模型製作方法的讀物,並從中受到啓發,自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意,如風車、木鐘、摺叠式提燈等等。
  傳說小牛頓把風車的機械原理摸透後,自己製造了一架磨坊的模型,他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上,然後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,於是輪子不停的轉動;又一次他放風箏時,在繩子上懸挂着小燈,夜間村人看去驚疑是彗星出現;他還製造了一個小水鐘。每天早晨,小水鐘會自動滴水到他的臉上,催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻,尤其喜歡刻日晷,傢裏墻角、窗臺上到處安放着他刻畫的日晷,用以驗看日影的移動。
  牛頓12歲時進了離傢不遠的格蘭瑟姆中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民,但牛頓本人卻無意於此,而酷愛讀書。隨着年歲的增大,牛頓越發愛好讀書,喜歡沉思,做科學小實驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時,曾經寄宿在一位藥劑師傢裏,使他受到了化學試驗的熏陶。
  牛頓在中學時代學習成績並不出衆,衹是愛好讀書,對自然現象由好奇心,例如顔色、日影四季的移動,尤其是幾何學、哥白尼的日心說等等。他還分門別類的記讀書筆記,又喜歡別出心裁的作些小工具、小技巧、小發明、小試驗。
  當時英國社會滲透基督教新思想,牛頓傢裏有兩位都以神父為職業的親戚,這可能影響牛頓晚年的宗教生活。從這些平凡的環境和活動中,還看不出幼年的牛頓是個才能出衆異於常人的兒童。
  後來迫於生活,母親讓牛頓停學在傢務農,贍養家庭。但牛頓一有機會便埋首書捲,以至經常忘了幹活。每次,母親叫他同傭人一道上市場,熟悉做交易的生意經時,他便懇求傭人一個人上街,自己則躲在樹叢後看書。有一次,牛頓的舅父起了疑心,就跟蹤牛頓上市鎮去,發現他的外甥伸着腿,躺在草地上,正在聚精會神地鑽研一個數學問題。牛頓的好學精神感動了舅父,於是舅父勸服了母親讓牛頓復學,並鼓勵牛頓上大學讀書。牛頓又重新回到了學校,如饑似渴地汲取着書本上的營養。有一次,他去郊外遊玩,之後靠在一棵蘋果樹下休息,忽然,一個蘋果從樹上掉下來。他覺得很奇怪,為什麽蘋果會從上往下掉而不是從下往上掉?他帶着這個疑問回到了傢裏研究,後來他發現原來地球是有引力的能把物體吸住。隨後,就出現了《牛頓物理引力學》。
求學歲月
  1661年,19歲的牛頓以減費生的身份進入劍橋大學三一學院,靠為學院做雜務的收入支付學費,1664年成為奬學金獲得者,1665年獲學士學位。
  17世紀中葉,劍橋大學的教育制度還滲透着濃厚的中世紀經院哲學的氣味,當牛頓進入劍橋時,哪裏還在傳授一些經院式課程,如邏輯、古文、語法、古代史、神學等等。兩年後三一學院出現了新氣象,盧卡斯創設了一個獨闢蹊徑的講座,規定講授自然科學知識,如地理、物理、天文和數學課程。
  講座的第一任教授伊薩剋·巴羅是個博學的科學家。這位學者獨具慧眼,看出了牛頓具有深邃的觀察力、敏銳的理解力。於是將自己的數學知識,包括計算麯綫圖形面積的方法,全部傳授給牛頓,並把牛頓引嚮了近代自然科學的研究領域。
  在這段學習過程中,牛頓掌握了算術、三角,讀了開普勒的《光學》,笛卡爾的《幾何學》和《哲學原理》,伽利略的《兩大世界體係的對話》,鬍剋的《顯微圖集》,還有皇傢學會的歷史和早期的哲學學報等。
  牛頓在巴羅門下的這段時間,是他學習的關鍵時期。巴羅比牛頓大12歲,精於數學和光學,他對牛頓的才華極為贊賞,認為牛頓的數學纔超過自己。後來,牛頓在回憶時說道:“巴羅博士當時講授關於運動學的課程,也許正是這些課程促使我去研究這方面的問題。”
  當時,牛頓在數學上很大程度是依靠自學。他學習了歐幾裏得的《幾何原本》、笛卡兒的《幾何學》、沃利斯的《無窮算術》、巴羅的《數學講義》及韋達等許多數學家的著作。其中,對牛頓具有决定性影響的要數笛卡兒的《幾何學》和沃利斯的《無窮算術》,它們將牛頓迅速引導到當時數學最前沿~解析幾何與微積分。1664年,牛頓被選為巴羅的助手,第二年,劍橋大學評議會通過了授予牛頓大學學士學位的决定。
  1665~1666年嚴重的鼠疫席捲了倫敦,劍橋離倫敦不遠,為恐波及,學校因此而停課,牛頓於1665年6月離校返鄉。
  由於牛頓在劍橋受到數學和自然科學的熏陶和培養,對探索自然現象産生濃厚的興趣,家乡安靜的環境又使得他的思想展翅飛翔。1665~1666年這段短暫的時光成為牛頓科學生涯中的黃金歲月,他在自然科學領域內思潮奔騰,才華迸發,思考前人從未思考過的問題,踏進了前人沒有涉及的領域,創建了前所未有的驚人業績。
  1665年初,牛頓創立級數近似法,以及把任意幂的二項式化為一個級數的規則;同年11月,創立正流數法(微分);次年1月,用三棱鏡研究顔色理論;5月,開始研究反流數法(積分)。這一年內,牛頓開始想到研究重力問題,並想把重力理論推廣到月球的運動軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們的軌道上的力必定與它們到旋轉中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說,說的也是此時發生的軼事。
  總之,在家乡居住的兩年中,牛頓以比此後任何時候更為旺盛的精力從事科學創造,並關心自然哲學問題。他的三大成就:微積分、萬有引力、光學分析的思想都是在這時孕育成形的。可以說此時的牛頓已經開始着手描繪他一生大多數科學創造的藍圖。
  1667年復活節後不久,牛頓返回到劍橋大學,10月1日被選為三一學院的仲院侶(初級院委),翌年3月16日獲得碩士學位,同時成為正院侶(高級院委)。1669年10月27日,巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職,26歲的牛頓晉升為數學教授,並擔任盧卡斯講座的教授。巴羅為牛頓的科學生涯打通了道路,如果沒有牛頓的舅父和巴羅的幫助,牛頓這匹千裏馬可能就不會馳騁在科學的大道上。巴羅讓賢,這在科學史上一直被傳為佳話。
  偉大的成就~建立微積分
  在牛頓的全部科學貢獻中,數學成就占有突出的地位。他數學生涯中的第一項創造性成果就是發現了二項式定理。據牛頓本人回憶,他是在1664年和1665年間的鼕天,在研讀沃利斯博士的《無窮算術》時,試圖修改他的求圓面積的級數時發現這一定理的。
  笛卡爾的解析幾何把描述運動的函數關係和幾何麯綫相對應。牛頓在老師巴羅的指導下,在鑽研笛卡爾的解析幾何的基礎上,找到了新的出路。可以把任意時刻的速度看是在微小的時間範圍裏的速度的平均值,這就是一個微小的路程和時間間隔的比值,當這個微小的時間間隔縮小到無窮小的時候,就是這一點的準確值。這就是微分的概念。
  求微分相當於求時間和路程關係得在某點的切綫斜率。一個變速的運動物體在一定時間範圍裏走過的路程,可以看作是在微小時間間隔裏所走路程的和,這就是積分的概念。求積分相當於求時間和速度關係的麯綫下面的面積。牛頓從這些基本概念出發,建立了微積分。
  微積分的創立是牛頓最卓越的數學成就。牛頓為解决運動問題,纔創立這種和物理概念直接聯繫的數學理論的,牛頓稱之為"流數術"。它所處理的一些具體問題,如切綫問題、求積問題、瞬時速度問題以及函數的極大和極小值問題等,在牛頓前已經得到人們的研究了。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一為兩類普通的算法——微分和積分,並確立了這兩類運算的互逆關係,從而完成了微積分發明中最關鍵的一步,為近代科學發展提供了最有效的工具,開闢了數學上的一個新紀元。
  牛頓沒有及時發表微積分的研究成果,他研究微積分可能比萊布尼茨早一些,但是萊布尼茨所采取的表達形式更加合理,而且關於微積分的著作出版時間也比牛頓早。
  在牛頓和萊布尼茨之間,為爭論誰是這門學科的創立者的時候,竟然引起了一場悍然大波,這種爭吵在各自的學生、支持者和數學家中持續了相當長的一段時間,造成了歐洲大陸的數學家和英國數學家的長期對立。英國數學在一個時期裏閉關鎖國,囿於民族偏見,過於拘泥在牛頓的“流數術”中停步不前,因而數學發展整整落後了一百年。
  應該說,一門科學的創立决不是某一個人的業績,它必定是經過多少人的努力後,在積纍了大量成果的基礎上,最後由某個人或幾個人總結完成的。微積分也是這樣,是牛頓和萊布尼茨在前人的基礎上各自獨立的建立起來的。
  1707年,牛頓的代數講義經整理後出版,定名為《普遍算術》。他主要討論了代數基礎及其(通過解方程)在解决各類問題中的應用。書中陳述了代數基本概念與基本運算,用大量實例說明了如何將各類問題化為代數方程,同時對方程的根及其性質進行了深入探討,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係,指出可以利用方程係數確定方程根之幂的和數,即“牛頓幂和公式”。
  牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了麯率中心,給出密切綫圓(或稱麯綫圓)概念,提出麯率公式及計算麯綫的麯率方法。並將自己的許多研究成果總結成專論《三次麯綫枚舉》,於1704年發表。此外,他的數學工作還涉及數值分析、概率論和初等數論等衆多領域。
偉大的成就~對光學的三大貢獻
  在牛頓以前,墨子、培根、達·芬奇等人都研究過光學現象。反射定律是人們很早就認識的光學定律之一。近代科學興起的時候,伽利略靠望遠鏡發現了“新宇宙”,震驚了世界。荷蘭數學家斯涅爾首先發現了光的折射定律。笛卡爾提出了光的微粒說……
  牛頓以及跟他差不多同時代的鬍剋、惠更斯等人,也象伽利略、笛卡爾等前輩一樣,用極大的興趣和熱情對光學進行研究。1666年,牛頓在傢休假期間,得到了三棱鏡,他用來進行了著名的色散試驗。一束太陽光通過三棱鏡後,分解成幾種顔色的光譜帶,牛頓再用一塊帶狹縫的擋板把其他顔色的光擋住,衹讓一種顔色的光在通過第二個三棱鏡,結果出來的衹是同樣顔色的光。這樣,他就發現了白光是由各種不同顔色的光組成的,這是第一大貢獻。
  牛頓為了驗證這個發現,設法把幾種不同的單色光合成白光,並且計算出不同顔色光的折射率,精確地說明了色散現象。揭開了物質的顔色之謎,原來物質的色彩是不同顔色的光在物體上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年,牛頓把自己的研究成果發表在《皇傢學會哲學雜志》上,這是他第一次公開發表的論文。
  許多人研究光學是為了改進折射望遠鏡。牛頓由於發現了白光的組成,認為折射望遠鏡透鏡的色散現象是無法消除的(後來有人用具有不同折射率的玻璃組成的透鏡消除了色散現象),就設計和製造了反射望遠鏡。
  牛頓不但擅長數學計算,而且能夠自己動手製造各種試驗設備並且作精細實驗。為了製造望遠鏡,他自己設計了研磨拋光機,實驗各種研磨材料。公元1668年,他製成了第一架反射望遠鏡樣機,這是第二大貢獻。公元1671年,牛頓把經過改進得反射望遠鏡獻給了皇傢學會,牛頓名聲大震,並被選為皇傢學會會員。反射望遠鏡的發明奠定了現代大型光學天文望遠鏡的基礎。
  同時,牛頓還進行了大量的觀察實驗和數學計算,比如研究惠更斯發現的冰川石的異常折射現象,鬍剋發現的肥皂泡的色彩現象,“牛頓環”的光學現象等等。
  牛頓還提出了光的“微粒說”,認為光是由微粒形成的,並且走的是最快速的直綫運動路徑。他的“微粒說”與後來惠更斯的“波動說”構成了關於光的兩大基本理論。此外,他還製作了牛頓色盤等多種光學儀器。
偉大的成就~構築力學大廈
  牛頓是經典力學理論的集大成者。他係統的總結了伽利略、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動三定律。
  在牛頓以前,天文學是最顯赫的學科。但是為什麽行星一定按照一定規律圍繞太陽運行?天文學家無法圓滿解釋這個問題。萬有引力的發現說明,天上星體運動和地面上物體運動都受到同樣的規律——力學規律的支配。
  早在牛頓發現萬有引力定律以前,已經有許多科學家嚴肅認真的考慮過這個問題。比如開普勒就認識到,要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用,他認為這種力類似磁力,就像磁石吸鐵一樣。1659年,惠更斯從研究擺的運動中發現,保持物體沿圓周軌道運動需要一種嚮心力。鬍剋等人認為是引力,並且試圖推到引力和距離的關係。
  1664年,鬍剋發現彗星靠近太陽時軌道彎麯是因為太陽引力作用的結果;1673年,惠更斯推導出嚮心力定律;1679年,鬍剋和哈雷從嚮心力定律和開普勒第三定律,推導出維持行星運動的萬有引力和距離的平方成反比。
  牛頓自己回憶,1666年前後,他在老傢居住的時候已經考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是:在假期裏,牛頓常常在花園裏小坐片刻。有一次,象以往屢次發生的那樣,一個蘋果從樹上掉了下來……
  一個蘋果的偶然落地,卻是人類思想史的一個轉折點,它使那個坐在花園裏的人的頭腦開了竅,引起他的沉思:究竟是什麽原因使一切物體都受到差不多總是朝嚮地心的吸引呢?牛頓思索着。終於,他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。
  牛頓高明的地方就在於他解决了鬍剋等人沒有能夠解决的數學論證問題。1679年,鬍剋曾經寫信問牛頓,能不能根據嚮心力定律和引力同距離的平方成反比的定律,來證明行星沿橢圓軌道運動。牛頓沒有回答這個問題。1685年,哈雷登門拜訪牛頓時,牛頓已經發現了萬有引力定律:兩個物體之間有引力,引力和距離的平方成反比,和兩個物體質量的乘積成正比。
  當時已經有了地球半徑、日地距離等精確的數據可以供計算使用。牛頓嚮哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運動的嚮心力,也證明了在太陽引力作用下,行星運動符合開普勒運動三定律。
  在哈雷的敦促下,1686年底,牛頓寫成劃時代的偉大著作《自然哲學的數學原理》一書。皇傢學會經費不足,出不了這本書,後來靠了哈雷的資助,這部科學史上最偉大的著作之一才能夠在1687年出版。
  牛頓在這部書中,從力學的基本概念(質量、動量、慣性、力)和基本定律(運動三定律)出發,運用他所發明的微積分這一銳利的數學工具,不但從數學上論證了萬有引力定律,而且把經典力學確立為完整而嚴密的體係,把天體力學和地面上的物體力學統一起來,實現了物理學史上第一次大的綜合。
站在巨人的肩上
  牛頓的研究領域非常廣泛,他除了在數學、光學、力學等方面做出卓越貢獻外,他還花費大量精力進行化學實驗。他常常六個星期一直留在實驗室裏,不分晝夜的工作。他在化學上花費的時間並不少,卻幾乎沒有取得什麽顯著的成就。為什麽同樣一個偉大的牛頓,在不同的領域取得的成就竟那麽不一樣呢?
  其中一個原因就是各個學科處在不同的發展階段。在力學和天文學方面,有伽利略、開普勒、鬍剋、惠更斯等人的努力,牛頓有可能用已經準備好的材料,建立起一座宏偉壯麗的力學大廈。正象他自己所說的那樣“如果說我看得遠,那是因為我站在巨人的肩上”。而在化學方面,因為正確的道路還沒有開闢出來,牛頓沒法走到可以砍伐材料的地方。
  牛頓在臨終前對自己的生活道路是這樣總結的:“我不知道在別人看來,我是什麽樣的人;但在我自己看來,我不過就象是一個在海濱玩耍的小孩,為不時發現比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜,而對於展現在我面前的浩瀚的真理的海洋,卻全然沒有發現。”
  這當然是牛頓的謙遜。
怪異的牛頓
  牛頓並不善於教學,他在講授新近發現的微積分時,學生都接受不了。但在解决疑難問題方面的能力,他卻遠遠超過了常人。還是學生時,牛頓就發現了一種計算無限量的方法。他用這個秘密的方法,算出了雙麯面積到二百五十位數。他曾經高價買下了一個棱鏡,並把它作為科學研究的工具,用它試驗了白光分解為的有顔色的光。
  開始,他並不願意發表他的觀察所得,他的發現都衹是一種個人的消遣,為的是使自己在寂靜的書齋中解悶,他獨自遨遊於自己所創造的超級世界裏。後來,在好友哈雷的竭力勸說下,纔勉強同意出版他的手稿,纔有劃時代巨著《自然哲學的數學原理》的問世。
  作為大學教授,牛頓常常忙得不修邊幅,往往領帶不結,襪帶不係好,馬褲也不紐扣,就走進了大學餐廳。有一次,他在嚮一位姑娘求婚時思想又開了小差,他腦海了衹剩下了無窮量的二項式定理。他抓住姑娘的手指,錯誤的把它當成通煙斗的通條,硬往煙斗裏塞,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,結果作出了科學史上一個個重要的發現。他馬虎拖沓,曾經鬧過許多的笑話。一次,他邊讀書,邊煮雞蛋,等他揭開鍋想吃雞蛋時,卻發現鍋裏是一隻懷錶。還有一次,他請朋友吃飯,當飯菜準備好時,牛頓突然想到一個問題,便獨自進了內室,朋友等了他好久還是不見他出來,於是朋友就自己動手把那份雞全吃了,雞骨頭留在盤子,不告而別了。等牛頓想起,出來後,發現了盤子裏的骨頭,以為自己已經吃過了,便轉身又進了內室,繼續研究他的問題。
牛頓晚年
  但是由於受時代的限製,牛頓基本上是一個形而上學的機械唯物主義者。他認為運動衹是機械力學的運動,是空間位置的變化;宇宙和太陽一樣是沒有發展變化的;靠了萬有引力的作用,恆星永遠在一個固定不變的位置上……
  隨着科學聲譽的提高,牛頓的政治地位也得到了提升。1689年,他被當選為國會中的大學代表。作為國會議員,牛頓逐漸開始疏遠給他帶來巨大成就的科學。他不時表示出對以他為代表的領域的厭惡。同時,他的大量的時間花費在了和同時代的著名科學家如鬍剋、萊布尼茲等進行科學優先權的爭論上。
  晚年的牛頓在倫敦過着堂皇的生活,1705年他被安妮女王封為貴族。此時的牛頓非常富有,被普遍認為是生存着的最偉大的科學家。他擔任英國皇傢學會會長,在他任職的二十四年時間裏,他以鐵拳統治着學會。沒有他的同意,任何人都不能被選舉。
  晚年的牛頓開始致力於對神學的研究,他否定哲學的指導作用,虔誠地相信上帝,埋頭於寫以神學為題材的著作。當他遇到難以解釋的天體運動時,竟提出了“神的第一推動力”的謬論。他說“上帝統治萬物,我們是他的僕人而敬畏他、崇拜他”。
  1727年3月20日,偉大艾薩剋·牛頓逝世。同其他很多傑出的英國人一樣,他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上鎸刻着:
  讓人們歡呼這樣一位多麽偉大的
  人類榮耀曾經在世界上存在。
艾薩剋·牛頓的信仰
  a.“毫無疑問,我們所看到的這個世界,其中各種形式是如此絢麗多彩,各種運動是如此錯綜復雜,它不是別的,而衹能出於指導和主宰萬物的上帝的自由意志。”——見《牛頓自然哲學著作選》第158頁
  b.“現在我們可以更趨近一步去欣賞這大自然的美並使自己陶醉於愉快的深思之中,從而更深刻地激起我們對偉大的創世主和萬物主宰的敬愛和崇拜的心情,這纔是哲學的最優美和最有價值的果實。如果有誰從事物的這些最明智最完善的設計中看不到全能創世主的無窮智慧和善良意志,那麽他一定是個瞎子,而如果拒絶承認這些,那他一定是一個毫無感情的瘋人。”——見《牛頓自然哲學著作選》第160頁
  c.“……但是,作為一個虔誠的教徒,牛頓很早就在他的自然科學工作裏刻上了神學的印記,牛頓的家庭宗教氣氛濃厚,他的繼父和舅父都是牧師,撫養他長大的外祖母和母親都是虔誠的教徒,他們送牛頓上劍橋大學的目的,是希望他將來作牧師。1678年,牛頓在劍橋畢業時,按照一般貫例,理應接受神職。但是,牛頓卻公開聲明,為了更好地“侍奉上帝”,他將不接受神職,而代之以自然哲學的研究來證明上帝的存在,從而贏得了英王查理二世的特許。因此,他在科學研究裏,處處調和科學和神學,他說:‘從事物的表象來論上帝,無疑是自然哲學份內的事。衹有在科學工作裏揭示和發現上帝對萬物的最聰明和最巧妙的安排,以及最終的原因,纔對上帝有所認識’。”——摘自《牛頓自然哲學著作選》序第5-6頁
  d.“在牛頓的後期,他在資本主義世界裏青雲直上以後,資産階級的動搖、妥協的一面完全支配了他,他在神學、唯心論道路上越走越遠了。他埋頭於煉金術的研究,寫下了大量的筆記和文章;他熱衷於年代學和神學,拼命考證聖經裏的事跡和古希臘、埃及傳說的“科學”年代,妄圖證實但以理先知夢中看見的巨獸頭上十衹角是十個王國,一隻小角是羅馬教會,他還埋頭於約翰啓示錄的研究等等。在留給他的侄女婿的大量遺稿中,有關宗教、神學、年代學的著作竟達一百五十萬字。這些徒勞無益的工作占據了他的整個後半生,使他完全淪落為神學的奴僕。在牛頓的後半生裏,主流是唯心論。牛頓的自然哲學衹能在上帝那裏找到他的最後歸宿。”——摘自《牛頓自然哲學著作選》序第11-12頁
艾薩剋·牛頓簡介
  艾薩剋·牛頓,Isaac newton(1643年1月4日—1727年3月20日)是英國偉大的數學家、物理學家、天文學家和自然哲學家,同時他也是一個神學愛好者,晚年曾着力研究神學。1643年1月4日生於英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村,1727年3月20日在倫敦病逝。
  牛頓1661年入英國劍橋大學聖三一學院,1665年獲文學士學位。隨後兩年在家乡躲避瘟疫。這兩年裏,他製定了一生大多數重要科學創造的藍圖。1667年回劍橋後當選為聖三一學院院委,次年獲碩士學位。1669年任盧卡斯教授直到1701年。1696年任皇傢造幣廠監督,並移居倫敦。1703年任英國皇傢學會會長。1706年受女王安娜封爵。他晚年潛心於自然哲學與神學。
  牛頓在科學上最卓越的貢獻是創建了微積分和經典力學。
  備註:牛頓是儒略歷1642年12月25日 即格裏歷(陽歷)1643年1月4日 所以正確的出生日期是1月4號
牛頓-個人榮譽
  牛頓被譽為人類歷史上最偉大的科學家之一。
  發明了微積分,發現了萬有引力定律和經典力學.
艾薩剋·牛頓的名言
  1、如果說我所看的比笛卡爾更遠一點,那是因為站在巨人肩上的緣故。---牛頓(英國)
  2、無知識的熱心,猶如在黑暗中遠征。---牛頓(英國) 牛頓
  3、你該將名譽作為你最高人格的標志。---牛頓(英國)
  4、我的成就,當歸功於精微的思索。---牛頓(英國)
  5、你若想獲得知識,你該下苦功;你若想獲得食物,你該下苦功;你若想得到快樂,你也該下苦功,因為辛苦是獲得一切的定律。---牛頓(英國)
  6、聰明人之所以不會成功,是由於他們缺乏堅韌的毅力。---牛頓(英國)
  7、勝利者往往是從堅持最後五分鐘的時間中得來成功。---牛頓(英國)
  8、我不知道世人怎樣看我,但我自己以為我不過像一個在海邊玩耍的孩子,不時為發現比尋常更為美麗的一塊卵石或一片貝殼而沾沾自喜,至於展現在我面前的浩翰的真理海洋,卻全然沒有發現。---牛頓(英國)
力學單位,國際單位單位製導出單位
  牛頓(國際單位),是一種衡量力的大小的國際單位。
  在物理中牛頓(Newton,符號為N)是力的公製單位。它是以發現經典力學的艾薩剋·牛頓(Sir Isaac Newton)命名。
  牛頓是一個國際單位製導出單位,它是由kg·m·s^−2的國際單位製基本單位導出,
  能使一千克質量的物體獲得1m/s^2的加速度所需的力的大小定義為1牛頓
牛頓-拉夫遜法
  牛頓法(Newton's method)又稱為牛頓-拉夫遜方法(Newton-Raphson method),它是一種在實數域和復數域上近似求解方程的方法。方法使用函數f(x)的泰勒級數的前面幾項來尋找方程f(x) = 0的根。
牛頓與二項式定理
  在一六六五年,剛好二十二歲的牛頓發現了二項式定理,這對於微積分的充分發展是必不可少的一步。二項式定理把能為直接計算所發現的
  等簡單結果推廣如下的形式
  推廣形式
  二項式級數展開式是研究級數論、函數論、數學分析、方程理論的有力工具。在今天我們會發覺這個方法衹適用於n是正整數,當n是正整數1,2,3,....... ,級數終止在正好是n+1項。如果n不是正整數,級數就不會終止,這個方法就不適用了。但是我們要知道那時,萊布尼茨在一六九四年纔引進函數這個詞,在微積分早期階段,研究超越函數時用它們的級來處理是所用方法中最有成效的。
創建微積分
  牛頓在數學上最卓越的成就是創建微積分。他超越前人的功績在於,他將古希臘以來求解無限小問題的各種特殊技巧統一為兩類普遍的算法--微分和積分,並確立了這兩類運算的互逆關係,如:面積計算可以看作求切綫的逆過程。
  那時萊布尼茲剛好亦提出微積分研究報告,更因此引發了一場微積分發明專利權的爭論,直到萊氏去世纔停息。而後世己認定微積是他們同時發明的。
  微積分方法上,牛頓所作出的極端重要的貢獻是,他不但清楚地看到,而且大膽地運用了代數所提供的大大優越於幾何的方法論。他以代數方法取代了卡瓦列裏、格雷哥裏、惠更斯和巴羅的幾何方法,完成了積分的代數化。從此,數學逐漸從感覺的學科轉嚮思維的學科。
  微積産生的初期,由於還沒有建立起鞏固的理論基礎,被有些別有用心者鑽空子。更因此而引發了著名的第二次數學危機。這個問題直到十九世紀極限理論建立,纔得到解决。
推進方程論,開拓變分法
  牛頓在代數方面也作出了經典的貢獻,他的《廣義算術》大大推動了方程論。他發現實多項式的虛根必定成雙出現,求多項式根的上界的規則,他以多項式的係數表示多項式的根n次幂之和公式,給出實多項式虛根個數的限製的笛卡兒符號規則的一個推廣。
  牛頓在還設計了求數值方程的實根近似值的對數和超越方程都適用的一種方法,該方法的修正,現稱為牛頓方法。
  牛頓在力學領域也有偉大的發現,這是說明物體運動的科學。第—運動定律是伽利略發現的。這個定律闡明,如果物體處於靜止或作恆速直綫運動,那麽衹要沒有外力作用,它就仍將保持靜止或繼續作勻速直綫運動。這個定律也稱慣性定律,它描述了力的一種性質:力可以使物體由靜止到運動和由運動到靜止,也可以使物體由一種運動形式變化為另一種形式。此被稱為牛頓第一定律。力學中最重要的問題是物體在類似情況下如何運動。牛頓第二定律解决了這個問題;該定律被看作是古典物理學中最重要的基本定律。牛頓第二定律定量地描述了力能使物體的運動産生變化。它說明速度的時間變化率(即加速度a與力F成正比,而與物體的質量裏成反比,即a=F/m或F=ma;力越大,加速度也越大;質量越大,加速度就越小。力與加速度都既有量值又有方向。加速度由力引起,方向與力相同;如果有幾個力作用在物體上,就由合力産生加速度,第二定律是最重要的,動力的所有基本方程都可由它通過微積分推導出來。
  此外,牛頓根據這兩個定律製定出第三定律。牛頓第三定律指出,兩個物體的相互作用總是大小相等而方向相反。對於兩個直接接觸的物體,這個定律比較易於理解。書本對子桌子嚮下的壓力等於桌子對書本的嚮上的托力,即作用力等於反作用力。引力也是如此,飛行中的飛機嚮上拉地球的力在數值上等於地球嚮下拉飛機的力。牛頓運動定律廣泛用於科學和動力學問題上。
牛頓運動定律
  牛頓運動定律是艾薩剋·牛頓提出了物理學的三個運動定律的總稱,被譽為是經典物理學的基礎。
  為“牛頓第一定律(慣性定律:一切物體在不受任何外力的作用下,總保持勻速直綫運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止。——它明確了力和運動的關係及提出了慣性的概念)”、“牛頓第二定律(物體的加速度跟物體所受的合外力F成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。)公式:F=ma”、“牛頓第三定律(兩個物體之間的作用力和反作用力,在同一條直綫上,大小相等,方向相反。)”
  牛頓法
  解非綫性方程f(x)=0的牛頓(Newton) 法,就是將非綫性方程綫性化的一種方法。它是解代數方程和超越方程的有效方法之 一。
  一 牛頓法的基本思想
  把非綫性函數f(x)在 處展開成 泰勒級數
  f(x)=f( )+(x- )f′( )+(x- ) + …
  取其綫性部分,作為非綫性方程f(x)=0的近似方程,則有
  f( )+(x- ) f′( )=0
  設f′( )≠0,則其解為x = - (1)
  再把f(x)在x 處展開為泰勒級數,取其綫性部分為f(x)=0的近似方程,若
  f′(x ) ≠0,則得x = - 如此繼續下去,得到牛頓法的迭代公式:x = -  (n=0,1,2,…) (2)
  例1 用牛頓法求方程f(x)=x +4x -10=0在[1,2]內一個實根,取初始近似值x =1.5。 
  解 f′(x)=3x +8x所以迭代公式為:
  x = - n=0,1, 2,…
牛頓的勤奮學習
  一談到近代科學開創者牛頓,人們可能認為他小時候一定是個“神童”、“天才”、有着非凡的智力。其實不然,牛頓童年身體瘦弱,頭腦並不聰明。在家乡讀書的時候,很不用功,在班裏的學習成績屬於次等。但他的興趣卻是廣泛的,遊戲的本領也比一般兒童高。
  牛頓愛好製作機械模型一類的玩藝兒,如風車、水車、日晷等等。他精心製作的一隻水鐘,計時較準確,得到了人們的贊許。有時,他玩的方法也很奇特。一天,他作了一盞燈籠挂在風箏尾巴上。當夜幕降臨時,點燃的燈籠藉風箏上升的力升入空中。發光的燈籠在空中流動,人們大驚,以為是出現了彗星。儘管如此,因為他學習成績不好,還是經常受到歧視。
  時間對人是一視同仁的,給人以同等的量,但人對時間的利用不同,而所得的知識也大不一樣。
  牛頓十六歲時數學知識還很膚淺,對高深的數學知識甚至可以說是不懂。“知識在於積纍,聰明來自學習”。牛頓下决心靠自己的努力攀上數學的高峰。在基礎差的不利條件下,牛頓能正確認識自己,知難而進。他從基礎知識、基本公式重新學起,紮紮實實、步步推進。他研究完了歐幾裏德幾何學後,又研究笛卡兒幾何學,對比之下覺得歐幾裏德幾何學膚淺,便悉心鑽研笛氏幾何學,直到掌握要領、融會貫通。遂之發明了代數二項式定理。傳說中牛頓“大暴風中算風力”的佳話,可為牛頓身體力學的佐證。有一天,天颳着大風暴。風撒野地呼號着,塵土飛揚,迷迷漫漫,使人難以睜眼。牛頓認為這是個準確地研究和計算風力的好機會。於是,便拿着用具,獨自在暴風中來回奔走。他踉踉蹌蹌、吃力地測量着。幾次沙塵迷了眼睛,幾次風吹走了算紙,幾次風使他不得不暫停工作,但都沒有動搖他求知的欲望。他一遍又一遍,終於求得了正確的數據。他快樂極了,急忙跑回傢去,繼續進行研究。
  有志者事竟成。經過勤奮學習,牛頓為自己的數學高塔打下了深厚的基礎。不久,牛頓的數學高塔就建成了,二十二歲時發明了微分學,二十三歲時發明了積分學,為人類數學事業作出了巨大貢獻。
  牛頓是個十分謙虛的人,從不自高自大。曾經有人問牛頓:“你獲得成功的秘訣是什麽?”牛頓回答說:“假如我有一點微小成就的話,沒有其它秘訣,唯有勤奮而已。”
  少年牛頓
  1643年1月4日,在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭裏,牛頓誕生了。牛頓是一個早産兒,出生時衹有三磅重,接生婆和他的親人都擔心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學巨人,並且竟活到了84歲的高齡。
  牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時,母親改嫁給一個牧師,把牛頓留在外祖母身邊撫養。11歲時,母親的後夫去世,母親帶着和後夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言,性格倔強,這種習性可能來自它的家庭處境。
  大約從五歲開始,牛頓被送到公立學校讀書。少年時的牛頓並不是神童,他資質平常,成績一般,但他喜歡讀書,喜歡看一些介紹各種簡單機械模型製作方法的讀物,並從中受到啓發,自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意,如風車、木鐘、摺叠式提燈等等。
  傳說小牛頓把風車的機械原理摸透後,自己製造了一架磨坊的模型,他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上,然後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,於是輪子不停的轉動;又一次他放風箏時,在繩子上懸挂着小燈,夜間村人看去驚疑是彗星出現;他還製造了一個小水鐘。每天早晨,小水鐘會自動滴水到他的臉上,催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻,尤其喜歡刻日晷,傢裏墻角、窗臺上到處安放着他刻畫的日晷,用以驗看日影的移動。
  牛頓12歲時進了離傢不遠的格蘭瑟姆中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民,但牛頓本人卻無意於此,而酷愛讀書。隨着年歲的增大,牛頓越發愛好讀書,喜歡沉思,做科學小實驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時,曾經寄宿在一位藥劑師傢裏,使他受到了化學試驗的熏陶。
  牛頓在中學時代學習成績並不出衆,衹是愛好讀書,對自然現象由好奇心,例如顔色、日影四季的移動,尤其是幾何學、哥白尼的日心說等等。他還分門別類的記讀書筆記,又喜歡別出心裁的作些小工具、小技巧、小發明、小試驗。
  當時英國社會滲透基督教新思想,牛頓傢裏有兩位都以神父為職業的親戚,這可能影響牛頓晚年的宗教生活。從這些平凡的環境和活動中,還看不出幼年的牛頓是個才能出衆異於常人的兒童。
  後來迫於生活,母親讓牛頓停學在傢務農,贍養家庭。但牛頓一有機會便埋首書捲,以至經常忘了幹活。每次,母親叫他同傭人一道上市場,熟悉做交易的生意經時,他便懇求傭人一個人上街,自己則躲在樹叢後看書。有一次,牛頓的舅父起了疑心,就跟蹤牛頓上市鎮去,發現他的外甥伸着腿,躺在草地上,正在聚精會神地鑽研一個數學問題。牛頓的好學精神感動了舅父,於是舅父勸服了母親讓牛頓復學,並鼓勵牛頓上大學讀書。牛頓又重新回到了學校,如饑似渴地汲取着書本上的營養。據說有一次,他去郊外遊玩,之後靠在一棵蘋果樹下休息,忽然,一個蘋果從樹上掉下來。他覺得很奇怪,為什麽蘋果會從上往下掉而不是從下往上升?他帶着這個疑問回到了傢裏研究,後來他通過論證發現原來地球是有引力的能把物體吸住。隨後,就出現了《牛頓物理引力學》。
怪異的牛頓
  牛頓並不善於教學,他在講授新近發現的微積分時,學生都接受不了。但在解决疑難問題方面的能力,他卻遠遠超過了常人。還是學生時,牛頓就發現了一種計算無限量的方法。他用這個秘密的方法,算出了雙麯面積到二百五十位數。他曾經高價買下了一個棱鏡,並把它作為科學研究的工具,用它試驗了白光分解為的有顔色的光。
  開始,他並不願意發表他的觀察所得,他的發現都衹是一種個人的消遣,為的是使自己在寂靜的書齋中解悶,他獨自遨遊於自己所創造的超級世界裏。後來,在好友哈雷的竭力勸說下,纔勉強同意出版他的手稿,纔有劃時代巨著《自然哲學的數學原理》的問世。
  作為大學教授,牛頓常常忙得不修邊幅,往往領帶不結,襪帶不係好,馬褲也不紐扣,就走進了大學餐廳。有一次,他在嚮一位姑娘求婚時思想又開了小差,他腦海了衹剩下了無窮量的二項式定理.牛頓小的時候有一位青梅竹馬的小姑娘,但是當牛頓到劍橋去學習之後,小姑娘嫁給了另一位,而牛頓也專心於他的學業.後來,那位小姑娘後也與丈夫離婚了,當她去找牛頓時,牛頓深感自己已經屬於科學,不能給她幸福,就忍痛割愛,拒絶了她.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,結果作出了科學史上一個個重要的發現。但他在生活中馬虎拖沓,曾經鬧過許多的笑話。一次,他邊讀書,邊煮雞蛋,等他揭開鍋想吃雞蛋時,卻發現鍋裏是一隻懷錶。還有一次,他請朋友吃飯,當飯菜準備好時,牛頓突然想到一個問題,便獨自進了內室,朋友等了他好久還是不見他出來,於是朋友就自己動手把那份雞全吃了,雞骨頭留在盤子,不告而別了。等牛頓想起,出來後,發現了盤子裏的骨頭,以為自己已經吃過了,便轉身又進了內室,繼續研究他的問題。牛頓的性格也有陰暗的一面,他雖是人類科學史上罕見的天才,但在心理上從小就受狂躁癥的睏擾,以致在與萊布尼茲就微積分的發明權的爭論和與鬍剋之間的爭吵中失態!
  1.蘋果的傳說
  幾乎所有的介紹牛頓的書上,還有許多教科書上都介紹一個關於牛頓的傳奇故事:1665-1666之間,劍橋流行黑熱病,劍橋大學被迫停學,剛從劍橋拿到學士 學位的牛頓回到家乡。一天牛頓坐在蘋果樹下看書,這時一隻蘋果落了下來,這啓發這位當時年僅23歲的學生想到蘋果是被地球的引力拉下來的,從而他就發現了 萬有引力定理。
  儘管這個故事流傳得非常廣泛,不過近來嚴肅的歷史學者都不認為是事實。
  這 個故事最早公諸於衆的是由法國作傢伏爾泰 (Voltaire,1694-1778),他是一位牛頓研究成果的熱情鼓吹者。他1726年去英國,當年寫了25篇通訊,其中第15篇通訊中有這個故 事,後來他說是聽牛頓的侄女說的。其後在1752年一位比牛頓小45歲的朋友(William Stukeley)在回憶文章中說是牛頓去世前一年牛頓告訴他的,而牛頓是1727年去世的,他寫文章時已經是牛頓去世後25年了。下面這張1磅英國鈔票 的背面,印有牛頓的像,在牛頓頭部的背後畫着一株開花的蘋果樹,就是為了渲染這個故事、擴大它的影響。
  這 個故事至少有兩點與已經瞭解的歷史事實不符。第一,萬有引力不是牛頓一個人的獨立發現,而是歷史上若幹人研究的積纍的結果,有的書上把萬有引力以牛頓命 名,說成是牛頓萬有引力就是這個故事的自然結果,是對歷史的嚴重歪麯。第二,在1665年,牛頓對天體的運動規律問題還是一個門外漢,它把牛頓對萬有引力 的研究成果提前了至少20年。
  萬有引力發現的實際經過大致是:
  開普勒(J.Kepler,1571-1630)最早在探索行星運動規律時,認為引力就是太陽發出的類似於磁力的流,這些磁力流沿切綫方向推動着行星公轉, 其強度隨離太陽的距離而減弱。開普勒還曾企圖用磁作用機製解釋橢圓軌道的産生。他還以月球與海水間的磁性吸引解釋潮汐現象。
  1645年,法國天文學家布裏阿德(I.Bulliadus)提出一個假設:“開普勒力的減少,和離太陽的距離的平方成反比”。這是第一次提出平方反比關係的思想。
  1661 年,英國皇傢學會成立了一個專門委員會研究重力問題。羅伯特 鬍剋(Robert Hooke,1635-1703)、剋裏斯托夫 雷恩(Christopher Wren,1632-1723)、愛德蒙 哈雷(Edmund Halley,1656-1742)在引力問題的研究上都做出了重要貢獻。
  早在1661年,羅伯特 鬍剋就已覺察到引力和地球上物體的重力有同樣的本質。在1674年的一次演講“證明地球周年運動的嘗試”中,他提出要在一致的力學原則的基礎上建立一個宇 宙學說,為此提出了以下三個假設:“第一,據我們在地球上的觀察可知,一切天體都具有傾嚮其中心的吸引力,它不僅吸引其本身各部分,並且還吸引其作用範圍 內的其他天體。因此,不僅太陽和月亮對地球的形狀和運動發生影響,而且地球對太陽和月亮同樣也有影響,連水星、金星、火星和木星對地球的運動都有影響。第 二,凡是正在作簡單直綫運動的任何天體,在沒有受到其他作用力使其沿着橢圓軌道、圓周或復雜的麯綫運動之前,它將繼續保持直綫運動不變。第三,受到吸引力 作用的物體,越靠近吸引中心,其吸引力也越大。至於此力在什麽程度上依賴於距離的問題,在實驗中我還未解决。一旦知道了這一關係,天文學家就很容易解决天 體運動的規律了。”鬍剋首先使用了“萬有引力”這個詞。他在這裏提出的這三條假設,實際上已包含了有關萬有引力的一切問題,所缺乏的衹是定量的表述和論 證。
  在 1679年,鬍剋與牛頓之間進行了關於引力問題的交流,在1679年11月,牛頓緻信鬍剋說:“自己關於發現周日運動的想象,即設想一個自由落體落到地球 上,通過地面進入地球內部,而不受任何物質的阻礙,則該落體將沿着一條蠃旋形軌道運行,在旋轉數圈後,最終旋入(或十分接近)地心。”鬍剋回信說,物體不 會按蠃綫運動,而是按“一種帶橢圓狀的麯綫”運動,它的軌道將“像-橢圓”。1679年12月13日,牛頓寫信給鬍剋說:“我同意你的意見,……如果假定 它的重力是均勻的,〔物體將〕不按蠃綫下沉那個真正的中心,而是以交替升降的形式運行。”
  我 們從後人清理牛頓同鬍剋的這些通信中看出,直至1679年,牛頓在天體運動的問題上,還是不得要領的,而且在這以前,關於萬有引力問題已經有了許多重要結 果。對於萬有引力問題,剩下的唯一問題就是在與距離平方成反比的萬有引力作用下天體按橢圓軌道運行的嚴格證明,鬍剋寫信嚮牛頓提出了這個問題。後來人們弄 清楚了,一直到1685年,牛頓還沒有解决這個問題。1686年牛頓解决了它,並且在哈雷的催促下寫出了《自然哲學的數學原理》一書。當鬍剋看到這本書稿 後,嚮牛頓提出把自己在這一方面的研究成果提一下,這個本來是合理的要求卻遭到了牛頓的斷然拒絶。牛頓嚮負責出版這本書的哈雷寫信說他不想給鬍剋任何榮 譽,而且稱在許多年前他就已經揭示了平方反比定律。指的就是1665年開始的蘋果樹下的思索。
  老年時的牛頓有一段回憶說:“同年(1666年)我開始把引力與月亮軌道聯繫起來,並找出了如何估計一個天體在球體內旋轉時用來趨嚮球面的力的方法,……, 最後在1676和1677年之間的鼕天我發現了一個命題:利用與距離平方成反比的離心力,行星必然環繞力的中心沿橢圓旋轉,……。” 把牛頓的這段話與前面引的他與鬍剋的通信比較,可以看出在時間上是矛盾的。牛頓在這裏把他發現萬有引力的時間故意改寫在1679年與鬍剋通信之前,而且造 出蘋果神話,其目的顯然是為了要獨吞萬有引力這項成果。
  牛頓和鬍剋之間的梁子,不僅表現在對萬有引力發明權的爭議上,最早表現在鬍剋對牛頓的光的微粒說有不同的看法,因為鬍剋對光的本質是站在波動說一邊的。 1675年,牛頓嚮皇傢學會遞交了他關於光的第二篇論文,這篇論文又受到鬍剋的批評,並且說論文的一些觀點是抄襲他的。這使牛頓無比憤怒,雖經皇傢學會調解,牛頓的怒氣未消,於1675年2月嚮鬍剋寫了一封回擊的信。信中說了與蘋果故事流傳得同樣廣的一句話:“如果我比笛卡爾看得更遠,那是因為我站在巨人 們的肩膀上。”許多人把這句話理解為牛頓的謙虛精神,其實它是對鬍剋的一種諷刺和蔑視,完全不是人們望文生義的那回事。牛頓的原話是:“笛卡爾所做的是搭了一架好梯子,你在很多方面都把梯子升高了許多,特別是把薄膜的顔色引入哲學思考。如果我看得更遠些,那是因為我站在巨人的肩膀上。” 牛頓不把鬍剋和笛卡爾看作巨人,牛頓也沒有攀登他們所搭的梯子,他是站在比梯子更高的巨人肩膀上。而且,這句話更是對鬍剋的人身攻擊——鬍剋身材矮小。由於牛頓與鬍剋的這種過節,所以牛頓的《光學》著作要等 到1703年鬍剋去世以後纔於1704年出版。
  牛頓獨占了萬有引力的成果,還不足以解除對鬍剋的恨,當他於1703年被選為英國皇傢學會的主席,就下令在皇傢學會除去所有的鬍剋的肖像。所以當時英國許多著名的科學家中就是鬍剋的肖像沒有留傳下來。
  2.對弗拉姆斯蒂德觀測數據的剽竊和盜版
  最近英國人大維 剋拉剋等寫了一本書 ,通過一係列的來往書信和翔實的資料,專門揭露牛頓壓製、阻撓天文學家弗拉姆斯蒂德等人的研究並且剽竊他們的成果。
  弗 拉姆斯蒂德(John Flamsteed,1646-1719)是英國首任皇傢天文學家,是格林尼治(Greenwich)天文臺的創始人,是現代精密天文觀測的開拓者。他在 1676-1689年間共作了大約2萬次觀測,測量精度約為10",他對3000顆星的測量結果收入了著名的“不列顛星表”(Britannic Catalogue)。
  1675年,弗拉姆斯蒂德被英國國王任命為皇傢天文臺長,不過條件仍是十分艱苦,不僅得不到足夠的辦臺經費,連年薪100英鎊也經常拖欠。為了維持天文臺的經費,他不得不用額外招收學員的學費來補足,在繁忙的工作之外還要為140名數學學生教課。
  1694 年開始,牛頓訪問了弗拉姆斯蒂德並且嚮他索要關於月球運動的觀測資料,此後牛頓為了驗證萬有引力理論,還多次寫信給弗拉姆斯蒂德索取資料,弗拉姆斯蒂德都 滿足了牛頓。弗拉姆斯蒂德1700年對他的朋友洛瑟普說:“‘牛頓’曾一度想使月球運行表符合他設想的定律,但是,當他開始將自己的定律與天體(即月球的 觀測位置)進行比較時,他發現自己錯了,並不得不全部拋棄自己的定律。我曾給他提供了二百個以上的月球的觀測位置,人們會認為這些材料足以限定任何理論;既然他已修改了自己的理論,並把自己的理論調整到完全符合這些觀察,所以他的理論描述了這些觀察也就不足為奇了,但是,他還是為此而感激這些觀察,甚於感 激他關於引力的臆測,這些臆測曾使他犯過錯誤。”
  其 時牛頓已是皇傢學會主席,在索取資料的時候經常對弗拉姆斯蒂德的工作指指點點,有時還利用自己的高位來羞辱這位可敬的天文學家。這大大激怒了這位天文學 傢。到1700年之後,他們之間就再沒有通信了。牛頓獲得了弗拉姆斯蒂德的資料,並且在他的《自然哲學的數學原理》中引用了這些資料,由於他們之間的這種 矛盾,在《原理》的第二版出版時(1713年)他將弗拉姆斯蒂德的名字刪去了。
  然 而牛頓和他的支持者哈雷還是急切地需要弗拉姆斯蒂德的進一步的觀測資料。他們希望弗拉姆斯蒂德出版他的觀測資料,不過弗拉姆斯蒂德卻總是認為要反復校核以 後才能出版。牛頓和哈雷所做的一件不道德的事是,他們未經弗拉姆斯蒂德的同意私自在1712年出版了弗拉姆斯蒂德以畢生精力得到的觀測星圖,共印刷了 400册,並且把其中的300册回送給弗拉姆斯蒂德。弗拉姆斯蒂德看着這些未經認真校核、充滿錯誤、並且根據牛頓和哈雷理論的需要刪改過的印刷品,很生氣 地把它們全部焚毀了。後來他的星圖經過仔細校核後,在他去世後由他的學生於1729年出版(《Atlas Coelestis》)。
  牛頓為了獲取弗拉姆斯蒂德的觀測資料,軟硬兼施,牛頓以天文臺是皇傢學會的下屬單位,觀測結果應當屬他這位皇傢學會主席來支配,這樣來以勢壓人。可是皇傢學 會根本上沒有供給弗拉姆斯蒂德足夠的經費,一切設備都是他自籌來的。弗拉姆斯蒂德的憤怒可以從他給一位朋友(Abraham Sharp)的信中看出:“我和主席(牛頓)的另一個爭執是,他形成了一個陰謀,想攫取我的儀器,而送我一個委員會,其中僅有他自己和兩位物理學家。主席 熱度很高並且過分下作。我預先告訴他,別動我的東西,並說明在觀象臺的所有的儀器都是我自己的,壁上的拱弧和珍貴的四分儀都是我自己出資做的,其餘的是我 花自己的錢買的,而摩爾(Sir Jonas Moore)先生送我的六分儀和兩衹時鐘,還有圖奈裏(Towneley)先生送我的測微尺,是我來皇傢天文臺之前若幹年的事情。”
  關於牛頓與弗拉姆斯蒂德之間的分歧,不僅反映在他們做人的態度上的差別,而且反映在科學態度上的根本不同,英國哲學家拉卡托斯說得好:“牛頓的“月球理論” 是1702年在戴維 格利高利的《天文物理與基礎幾何》中首次發表的,這實際上是在《原理》一書第一版之後的許多年了。該理論鎮靜地聲稱牛頓的理論“與他用著名的弗拉姆斯蒂德 觀測月亮的許多位置所證明的現象非常接近。”但我們必須記住,牛頓派從來不讓觀察的權威勝過他們的研究綱領,在他們的正面啓發法的幫助下,他們提出了一個 又一個的理論以適應反例。但他們經常是根本無視觀察到的反證:他們知道,不僅理論必須不斷地受到觀察的檢驗,而且觀察也要受到他們的理論的檢驗。“最好的 觀察”(牛頓派文獻中常用的一個名詞)是那些證認了他們的研究綱領的觀察,這在牛頓和弗拉姆斯蒂德的通信當中透露得很清楚。弗拉姆斯蒂德這位首席皇傢天文 學家是一個真正的未患精神分裂癥的歸納主義者;他拒絶讓牛頓及其同事們獲得他對月亮所作的觀察結果,從而比任何其他人都更大地放慢了他們的工作速度。最 初,牛頓和弗拉姆斯蒂德是經常通信的,但是,弗拉姆斯蒂德很快開始討厭牛頓使用他的材料來檢驗自己的月球理論。”
  所以可以說,如果弗拉姆斯蒂德是一位觀測和歸納的巨人的話,牛頓確實是一位踩着這位巨人肩膀爬上去的大人物。
  3.在微積分發明權上導演對萊布尼茲的指控
  關於牛頓與萊布尼茲(Gottfried Wilhelm Leibniz,1646-1716)關於微積分首創權的爭議,已經有許多著作敘述過,著名的英國物理學家霍金在《時間簡史》中敘述得比較簡明,他說:“ 他(牛頓)和德國哲學家高特夫瑞德•萊布尼茲之間發生了更嚴重的爭吵。萊布尼茲和牛頓各自獨立地發展了叫做微積分的數學分支,它是大部分近代物理的基礎。 雖然現在我們知道,牛頓發現微積分要比萊布尼茲早若幹年,可是他很晚纔出版他的著作。隨着關於誰是第一個發現者的嚴重爭吵的發生,科學家們激烈地為雙方作 辯護。然而值得註意的是,大多數為牛頓辯護的文章均出自牛頓本人之手,衹不過僅僅用朋友的名義出版而已!當爭論日趨激烈時,萊布尼茲犯了嚮皇傢學會起訴來 解决這一爭端的錯誤。牛頓作為其主席,指定了一個清一色的由牛頓的朋友組成的“公正的”委員會來審查此案。更有甚者後來牛頓自己寫了一個委員會報告,並讓 皇傢學會將其出版,正式地譴責萊布尼茲剽竊。牛頓還不滿意,他又在皇傢學會自己的雜志上寫了一篇匿名的、關於該報告的回顧。”
  1684 年萊布尼茲發表了他的微積分的論文。3年後,牛頓在1687年出版的《原理》書的初版中對萊布尼茲的貢獻表示認同,但是卻說:“和我的幾乎沒甚麼不同, 不過表達的用字和符號不一樣。”這幾句話,由於後來與萊布尼茲的矛盾,在第二版(1713年)時也被刪掉了。牛頓的流數理論到萊布尼茲發表論文二十年後, 即1704年作為他的著作《光學》的附錄中正式發表,附錄的序言中,牛頓提到他1676年給萊布尼茲的信,並補充說︰“若幹年前我曾出藉過一份包含這些定 理(微積分)的原稿,之後就見到一些從那篇當中抄出來的東西,所以我現在公開發表這份原稿。”這話的意思就暗指他的手稿曾經被萊布尼茲看到過,而萊布尼茲 的論文就是從他的手稿中抄來的。
  1711 年3月4日,倫敦皇傢學會的秘書斯洛( Hans Sloane)收到萊布尼茲寄來的一封信,信中抱怨其成員開爾(John Keill)指責萊布尼茲把牛頓的微積分改變了少量的符號,偽裝為自己的原創發表,並且聲明這不是事實,要求學會給以公正的裁决。這正是霍金所說萊布尼茲 的錯誤,這一狀告到了牛頓手上,恰好給了當時作為皇傢學會主席的牛頓以售其姦的機會。
   來由於牛頓的導演和親自出馬、匿名運作,形成勢不兩立的兩派。以英國為一派包括英國著名數學家泰勒和麥剋勞林都認為萊布尼茲是抄襲者。另一派是歐洲大陸的 數學家,包括著名數學家約翰•伯努利等為一派認為牛頓是抄襲者。爭論雙方停止學了術交流,不僅影響了數學的正常發展,也波及整個自然科學領域,以致發展到 英德兩國之間的政治摩擦。自尊心很強的英國民族抱住牛頓的概念和記號不放,拒絶使用更為合理的萊布尼茲的微積分符號和技巧,致使整個18世紀英國在數學發 展上大大落後於歐洲大陸,這場由牛頓導演捍衛牛頓的戰鬥,使英國人吃了大虧。萊布尼茲生命中的最後7年,是在別人帶給他和牛頓關於微積分發明權的爭論中痛 苦地度過的。據報道,萊布尼茲死後牛頓為能使萊布尼茲心碎而幸災樂禍(Following Leibniz's death, Newton reported that he had taken great satisfaction in "breaking Leibniz's heart.”),這,也許更能夠看出牛頓的小人心理。
  牛頓在以上所列舉的三樁公案中道德低下的表現並不是偶然的。牛頓是一個遺腹子,出生不久,母親改嫁,由外祖母撫養,從小沒爹也沒娘,使他心理受到嚴重扭麯,孤寂好鬥。
  從1669年27歲時出任劍橋大學盧卡斯教授起,牛頓就沉湎於煉金術和神學。在牛頓遺留下的手稿中,有關煉金術的內容約有65萬字之多,而神學內容的有 150萬字之多。即使是在他寫作《原理》和《光學》的時候,他的主要精力仍然集中在煉金術和神學上。牛頓的晚年則迷戀於多賺錢上。有人推薦他去擔任倫敦的 一所貴族的上流學校的校長,他回信說“每年不過是200英鎊,還得每天關在倫敦不出去”為理由回絶了。1696年他離開劍橋出任造幣廠督辦,1699年出 任造幣廠廠長,他如願以償,從此他在科學上便無所作為了。
  1692 年,50歲的牛頓表現出心理疾病的嚴重的迫害狂癥狀,他那時寫的信件表現明顯的精神錯亂。例如,1693年9月16日,牛頓給著名的哲學家洛剋寫信說:“ 先生:我認為你竭力用女人和別的手段來糾纏我,我的感情大受影響,以致當有人告訴我你有病,將不能活時,我回答說,最好你死掉。……” 有人認為,他的精神分裂癥狀和他迷戀煉金術,每天和水銀打交道而中毒有關。
  牛頓遺留下許多手稿和文件在1888年輾轉到了劍橋大學圖書館,其中的很大一部分於1936年拍賣,著名的經濟學家凱恩斯讀過其中的一部分,所以對牛頓的思想發展有較深入的瞭解,1942年,在人們紀念牛頓300周年誕辰的會上報告了他的結論:
  “在18世紀以後,牛頓開始被認為是現代第一個和最偉大的科學家,一個唯理主義者,他教導我們沿着冷靜的沒有色彩的理性思路去思考。
  “ 我並不這樣看待他。我認為任何一個仔細閱讀過當他最後於1696年離開劍橋時收拾起來並且雖然部分散失而仍流傳給我們的那盒論文的內容的人,都會發現他不 是那樣的。牛頓不是理性時代的第一人。他是魔術師中的最後一個,巴比倫和蘇美爾人中的最後一個,他是和那些不到一萬年前開始創造我們的智力遺産的人們用同 樣的眼睛觀察這個可見智力世界的最後一個偉大人物。是被賢人們頂禮膜拜的最後一個神童……
  “用通俗的現代語言來說,牛頓是常見的深度精神病患者,……。繼承他盧卡斯講座教授職位的惠斯頓說,‘我所知道的最害怕、最小心、最多疑的性情’……。”
牛頓的三大衡定
  物質不滅定律,說的是物質的質量不滅;能量守恆定律,說的是物質的能量守恆。
亞歷山大·蒲柏說到:
  Nature and Nature's laws lay hid in night;
  God said,"let Newton be!" and all was light.
  Soon,everything returned back to the dark as AIl
  be there…
  自然和自然的法則在黑夜中隱藏;
  上帝說,“讓牛頓去吧!”於是一切都被照亮。
百科辭典
  Niudun
  牛頓
    大的英國物理學家、天文學家、數學家。
    生平 1642年12月25日(新歷1643年1月4日)生於林肯郡,幼年時代就喜歡製作機械玩具。1661年進劍橋大學三一學院學數學,1665年獲文學士學位。1667年他進三一學院當研究生,次年獲碩士學位。1669年牛頓受到數學教授巴羅博士的推薦,繼承他的教授職位。1689年和1701年,牛頓兩次以劍橋大學代表的身份被選入議會。1696年他被聘為造幣廠的監督。1703年起擔任英國皇傢學會會長。1727年3月20日(新歷3月31日)逝世於倫敦。
    牛頓在科學上的貢獻是非常巨大的。從天文學來說,他的主要成就有兩方面,即天文光學的研究和萬有引力定律的發現。
    天文光學 1666年,牛頓重複了用三棱鏡分解日光為七色光帶的實驗。他正確地解釋說,這是各色光綫通過玻璃時折射率不同造成的。但是,他認為各種玻璃的折射本領都是一樣的,因此折射望遠鏡不易製造。為瞭解决這個難題,牛頓便以銅錫合金磨成一面凹面鏡來反射聚光成像,1672年牛頓製成了一種新的反射望遠鏡,一般稱為牛頓望遠鏡。他親手製造的望遠鏡現仍保存在英國皇傢學會作為珍貴的展品(見彩圖牛頓(1642~1727))。
    萬有引力定律的發現 1666年,牛頓在家乡躲避瘟疫的時候,曾思考過引力問題。據牛頓晚年的密友斯多剋雷的回憶錄記載,牛頓在1726年 4月15日親口告訴他,牛頓曾因見到樹上的蘋果落地而引起深思,引力的概念進入他的腦海。他的結論是,物體都互相吸引,地球上所有物質對蘋果的吸引力的合力是嚮着地心的,因此蘋果纔嚮着地心落下。進一步,牛頓又把物體相互吸引的問題推廣到宇宙間。他又想到月球離地球雖然遠到地球半徑的60倍,但地球的引力也一定會達到月球。那麽,月球何以不墜落呢?這一定和月球繞地球的運動有關。若月球暫時停止運動,無疑它會落嚮地球引起災難性的碰撞,應該是月球的繞地運動使這災難得以避免。天體互相吸引的概念,在牛頓以前就有人想到過,例如,英國物理學家R.鬍剋等人。他們甚至猜測過,引力是和距離平方成反比的。牛頓的貢獻是,令人無可懷疑地證明了地球和其他天體的引力確實是按照這個規律變化的。不過,完成這個證明卻需要很長的時間。一個原因是當時所掌握的地球半徑數據誤差較大,從而使牛頓最初算出的月球繞地球運動的嚮心加速度和地面上重力加速度之比不符合與距離平方成反比的規律。直到1671年法國天文學家皮卡德測算得較精確的地球半徑數據後,纔有可能通過計算,證明使蘋果落到地面的力量,也就是使月球沿軌道繞地球運行的力量。
    既已理解月球繞地球運行的問題,牛頓不難推想到地球繞太陽的運動也是受控於太陽引力的。其他行星與太陽的距離雖不同於地球,它們繞太陽的運動也必定是受它的引力支配。開普勒在牛頓之前曾經從觀測的結果得出行星運動的三定律(見開普勒定律),但行星為什麽要按這些規律運動,卻未能作出解答。牛頓從數學上解答了這個問題。
    牛頓首先證明若要行星與太陽的聯綫在相等時間內掃過相等的面積,衹需引力的方向是沿着行星與太陽的聯綫即可,不問引力大小與距離有什麽關係。假如行星的軌道為一橢圓,而太陽處於橢圓的一焦點上,那麽牛頓的數學推理能夠證明引力的強弱必須同太陽和行星的距離的平方成反比。在繞日運行各行星的物質同樣受到太陽引力影響的假設下,數學方法也足以證明開普勒的第三定律,即任何兩顆行星周期的平方同它們軌道長軸的立方成正比。通過進一步的研究,牛頓發現了天體力學中的許多奧秘。他認識到不但大天體象太陽、地球、月球按平方反比律互相吸引,而且宇宙間的每個質點
英文解釋
  1. n.:  Newton,  Newton,Sir Isaac,  Sir Isaac Newton
近義詞
牛頓
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