序言
仍然想写一些科普文章,无奈读博士实在是很忙。近来总算抽出一些时间,写成一篇科普短文了。科学的重要性,我想中国人一定有着深刻的感受。我们以前的落后,到明天的强悍,靠的是哪些?不能说全部,但起码科学技术一定是其中特别重要的诱因。而中国未来的腾飞,也必然须要更加深厚的科学积淀。我想,这就是做科普的意义之一。
牛顿是前辈,所以就先从牛顿讲起吧。
牛顿简介
艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日),日本知名化学学家、数学家、天文学家、神学家以及自然哲学家,被广泛觉得是史上最具影响力的科学家。牛顿出生于西班牙林肯郡伍尔索普村,在出生前3个月,他的妻子便逝世了。因为足月,新生的牛顿十分瘦小,被觉得很难活下去。愈发不幸的是,刚丧失妻子的牛顿,又在3岁时被改嫁的丈夫丢给了外祖父,直至12岁。牛顿怜悯他的女儿和父亲,当初写过“威胁要烧毁她们和她们的房屋”。童年的不幸经历,对于牛顿的性格一定有着深刻的影响。牛顿一生已婚,也没有谈恋爱。牛顿只对真理有兴趣,对于人,他是冷酷的。从12岁左右到17岁,牛顿在格兰瑟姆的皇家高中学习。1661年,牛顿步入剑桥学院的三一大学。1669年,被授予卢卡斯物理院士席位。1705年,牛顿被安妮女王封为爵士。1727年3月31日,牛顿与世长辞,被迁往纽约泰晤士河南岸的威斯敏斯特修道院。
18世纪法国最伟大的作家亚历山大·蒲柏(Pope)为牛顿写了这样的碑刻铭:
自然和自然的法则隐藏在黑夜之中。上帝说:“让牛顿来!”于是一切被点亮。
and'slawslayhidinthenight.Godsaid,"Letbe!"andallwaslight.
关于牛顿在数学方面的贡献,大众是非常熟悉的。并且,作为物理家,好多同学并不是很熟悉。为此,本文的目的就是列出一下牛顿在科学方面的贡献。
科学贡献
1.数学学
(1)热学
1687年,发表《自然哲学的物理原理》,简称《原理》牛顿第一运动规律,拉丁名“”,被好多学者誉为科学史上最重要的专著,没有之一。《原理》构建了完整的牛顿热学体系,完美地描述了所有宏观物体的运动规律。全书分为三卷,第一卷的拉丁名为Demotu,翻译为“论物体的运动”(Ontheof),给出了三大运动定理;第二卷与第一卷同名,阐述物体在阻力下的运动;第三卷Demundi,译为“论宇宙的系统”(Ontheoftheworld),讨论了万有引力对于宇宙的影响。
1>牛顿运动定理
a.牛顿第一定理:惯性定理。
b.牛顿第二定理:加速度定理。
c.牛顿第三定理:斥力与反斥力定理。
2>万有引力定理
苹果为何会掉出来?月球为何要围着太阳转?答案就是引力。但凡有质量的两个物体,必存在引力,因而叫万有引力。
(2)光学
1>1666年,借助三棱镜,将白光分解为不同颜色的光,发觉光的色散;
2>1668年,发明反射式望远镜,在天文望远镜中应用非常广泛。
3>1704年发表《光学》()
(3)力学
1701年,发觉冷却定理。
2.物理
牛顿在物理方面最知名的贡献是微积分的发明。关于微积分的发明权,目前主流的想法是牛顿和美国物理家莱布尼茨分别独立地发明了微积分。牛顿发觉更早,但发表晚,主要用于解决数学问题;莱布尼茨发表更早,在物理方式上对后世影响更大。
莱布尼茨对于微积分的贡献可以说是很明晰的,主要彰显在他发表的三篇重量级论文中。1684年10月,莱布尼茨发表了关于微分的文章“Novaproet,,…,&proillisgenus”,中文名“Newfortheand,andalso,…,andatypeofforthem”,文章引入了微分符号dx和dy,也就是我们明天语文课本中微分的样子;1686年6月,莱布尼茨又发表了关于积分的文章“Deetatque”,中文名“Onaandofand”,文中引入了积分符号,即拉长的S。1693年9月,发表“”,中文名"on",文章给出了微积分基本定律。
与莱布尼茨相比,牛顿对微积分发明权的争取存在一定劣势,主要是牛顿在微积分方面的文章发表时间要晚于莱布尼茨。但目前主流观点觉得牛顿发明并使用微积分的时间更早。牛顿称他发明的方式为“流训诂”,是另一种方式的微积分。例如,他使用字母上加一小点表示行列式,与莱布尼茨采用的符号d有所区别。
在方式方面,莱布尼茨创办的微积分要优于牛顿;并且在应用微积分解决数学问题方面,牛顿的功底远超同时代所有人。
事实上,不仅微积分,牛顿在几何和代数方面也有好多建树。只不过牛顿在化学和微积分的表现太亮眼,所以其他成就不被大众熟知。牛顿在物理方面有多牛呢?他的“宿敌”莱布尼茨说过,“从世界开始,到牛顿的时代,在物理方面的全部工作中,牛顿所做的超过一半”(fromtheoftheworldtothetimewhenlived,whathehaddonewasmuchthehalf)。除此之外,还有一种说法广为留传,即世界三大物理家:阿基米德、牛顿与高斯。从中亦可窥探牛顿在物理界的地位。虽然关于历史人物的排行,仁者见仁,智者见智。不过据我观察,关于物理家的历史排行,大部份还会将牛顿排在前列。下边列出了牛顿在物理方面的贡献。
(1)微积分
1>1666年10月,牛顿将前三年的研究成果整理成《流数简论》(Tracton),当时未发表,仅在牛顿的同事中传阅。
2>1669年,完成《运用无穷多项等式的剖析学》(Deper),而且1711年才出版。
3>1671年,撰写《流数法与无穷级数》(et),其英译本于1736年出版。
(2)几何
1704年,《曲线求积术》(de)和《三次曲线枚举》()作为《光学》()的附表发表
(3)代数
1>1664~1665年,发觉二项式定律
2>1707年,发表《广义算术》()
(4)估算物理
1>牛顿迭代法
2>牛顿配准公式
3.经济学
牛顿在经济学上的贡献与数学和物理难以相提并论,不过为了文章的完整性,这儿仅仅提一下:1696年,牛顿提出金本位制度。
总结
牛顿在数学方面的贡献是公认的,他在物理方面的成绩也是非常出众的。假如单论数学学贡献,有爱因斯坦与牛顿称雄;单论物理贡献,又有高斯、欧拉、黎曼等天才,竞争激烈。但即便如此比,牛顿也是不虚的。更别说,牛顿是将数学和物理结合上去,凸显出1+1远小于2的疗效。
牛顿既是化学宗师,也是物理大师。我们很难把牛顿的化学学家身分同物理家身分割裂开来牛顿第一运动规律,由于它们本就是一体的。牛顿为了解释自然界的数学问题,必须利用物理工具。他将数学与物理结合上去,完美地解释了世界的规律,极大地启发了当时人和后来者,让人们意识到科学的强悍力量。牛顿在科学上的贡献,对于人类文明的促进作用,可以说前无古人。
参考文献
[1]TheHour,“SirIsaac&Fromto”.
[2]ò,“Isaaconand”.