
科学读书心得
科学一词,英文为science,源于拉丁文的scio,后来又演变为scientin,最后成了今天的写法,其本意是“知识”、“学问”。
日本著名科学启蒙大师福泽瑜吉把“science”译为“科学”。
到了1893年,康有为引进并使用“科学”二字。
严复在翻译《天演论》等科学著作时,也用“科学”二字。
此后,“科学”二字便在中国广泛运用。
为什么这么称呼呢
science的本来含义是系统知识,我想也许这样,科学在十九世纪已是一个非常庞大的知识体系了,它已分得非常细了,即分成许多许多专业,而这些专业知识又不象其它知识那样是互不联系的。
除了专业概念外,基础概念是一致的,基本方法也是一样的,“科”的意思是分类或层次条理的意思,所以我自认为science 对应“科学”还是比较合适的。
中国古代的关于科学的起源,比如各类经典的经书都是关于科学规律的探索的信息记录
古代的祖冲之的数学圆周率、张衡的地动仪、汉朝的指南车和指南针等,黄帝内经就是典型的医学大成
是中国上古社会的科学巨著
但是就科学这个字眼来说,也许还是舶来品
中国的成语“名不见经传”,实际上就是告诉我们说所有的经和传等都是关于中国古代人类社会的科学探索纪录!自司马迁开始,根据历史经传编著史记,记录了汉朝以前的所有的可识别的文字信息历史纪录
这些都是自然科学和社会科学的巨著! 基本定义——科学是崇尚真理和真实的人们的,永无止境地探索、实践,阶段性地趋于逼近真理,阶段性地解释和揭示真理的阶段性、发展性、历史性、辩证性、普遍性、特殊性、信息性等特点,尽可能不包含自相矛盾的知识体系,且是一项永远造福人类社会的高尚事业。
通俗地说,科学是一种态度、观点、方法
同时,科学的东西本身具有悖论
也就是说,不同的专业学科的东西很容易被混淆和认为是矛盾的
其实,它反映了科学地认识事物的不同的多个复杂方面
只要是从事科学技术工作的同志都十分清楚,开始的概念的建立和假说以及假定非常艰难
所以,对于科学本身的原始概念来说,对于世界上任何一位顶尖的科学家来说,都是很困难的
所以,给出科学的基本定义需要胆量
需要胆识
还需要深深关注人类命运的高度境界
实际上,在此以前,由于科学一词从来就没有严格定义过,所以会引起一系列的混乱和无谓的争论。
比如:中国古代有没有科学
中医是否是科学
科学与伪科学的区别是什么
科学与宗教的区别是什么
等等。
而这些问题又是非常非常吸引人的问题。
所以时代要求我们尽早地给出恰当的定义以解决这些争议。
该定义中“逼近真理的尽可能不包含自相矛盾的”该定语是自己加进去的,原因是为了明确科学的涵义,即明确科学是一个怎样的知识体系(我至今为止不明白为什么很多书上为什么不敢明确地加上它)。
其中“矛盾”当然是指逻辑矛盾。
“知识体系”是人们对科学的最初认识。
作为一种非常实用的知识,最重要的就是有很高的条理性和结构。
这一点,任何一本经典著作都多少具有这种特色,古代最著名的要数《几何原本》了。
中国的古典著作中最有条理的,也许是我不学无术,自认为对我影响最大的是《橘中秘》(一本棋书)。
不过科学这种知识体系已不象某些知识体系那样规模那么小,讨论范围那么窄了,而是一个非常庞大的知识体系,其野心甚至企图包罗万象无所不及。
这么大的体系仍要保持很强的条理和结构,这就显得与众不同了。
但知识体系并不只有科学一种,所以必需明确科学是怎样的知识体系。
定义中前面部分给出了限定,跳过一段再讨论。
很早有人就认识到了科学是一项造福人类的社会事业,但其意义是随时代发展进一步深化的。
而这也是缺少教育的人们不易理解的。
知识表现在书本里怎么又是一种社会活动呢
不能被别人理解,不能被别人重复验证,这本身就不叫知识,为什么还要强调其社会性呢
这是因为科学对知识的认识要远远比其它对其的认识严格。
不管对巫师、宗教徒、平民还是科学家来说,知识都是指正确的陈述,正确的预见,即知识就是人认为的“真理”。
但只有科学家才非常严格地审视“真理”。
不光要看它的初始语句(常称为公理)是否来源于直觉、实验或有充分理由,而且严密地审查推导过程中的任何细节,并考查其任一导出结论是否与实验或生活经验相冲突。
而这一系列工作都不是没有受过科学训练的人能做的,因此需要教育,需要许多的科学家的共同劳动,也需要广大民众的理解和各方面的支持。
随着科学的越来越发达,科学的复杂程度越高,其社会性也就越强。
“逼近真理”是强调科学的特质,与其它相比,科学最强调怀疑和创新,因为科学是以不存在先知先觉为前提的。
同时科学也非常强调继承和借鉴
认为所有知识都是人对客观世界的认识,虽然科学追求的是主客观世界的统一,但毕竟主观世界与客观存在并不是一回事,知识再正确,也只是逼近对世界的描述,而不就是客观世界。
比如说:理想气体模型它能非常好的描述在常温常压下的氧气、氮气和二氧化碳等气体,是因为这些气体分子的线度远小于它们之间的距离。
而范德瓦尔斯对理想气体模型的修正也只是近似的描述象水蒸气那样的真实气体。
科学家们懂得他们的理论一开始就是近似,所以他们从未指望从其理论导出的结论与真实世界无丝毫误差。
所有的知识是人造的,是主观世界的产物,即使存在外星人,也只可能是比地球人更进化而已,他们也会有错。
自然界的秘密存在于自然界本身,自然界以其自身的多样特点表现自己,但不会以文字形式借上帝之口明白地表达出来。
可见用“最逼近真理”这一词项既强调科学的严密性,又强调了科学对世界的认识意义。
“尽可能不包含自相矛盾”该定语反映了科学对完美的追求,强调了科学也有个成长过程。
普通人犯错误是经常的,伟人也会犯错误,象牛顿、爱因斯坦和马克思这样最受人尊敬的人物也有错误的理论。
罗素的著作中,经常描写伟人的自相矛盾,比如,提倡用节育手段控制人口的马尔萨斯四年内添三个孩子;提倡无为的叔本华对晚来的荣誉欣喜若狂;被称为实验科学的始祖的培根则不知道为他治病的哈维发明血液大循环理论。
伟人尚且如此,那么集所有伟人智慧的科学内容要想没有一点自相矛盾的暇点则十分困难,而且体系越大越难以没有错误,特别是新学科,需要时间的检验。
任何科学都有个成熟的过程。
另外,随着时代的发展,原有的科学也许是某种情境下的近似,在无限推广时就可能出现矛盾,而科学决不会装作没有看见,必定要去解决这一矛盾,使科学向前迈进。
由迈克尔逊实验引起的相对论、由黑体辐射实验引起的量子力学以及理发师悖论引起的数学革命,正是排除了那些自相矛盾后发展起来的。
科学来源于社会实践,服务于社会实践。
它是一种在历史上起推动作用的革命力量。
在现代,科学技术是第一生产力。
科学的发展和作用受社会条件的制约。
现代科学正沿着学科高度分化和高度综合的方向蓬勃发展。
大学物理实验报告
应该有试验报告纸和试验预习报告纸。
有的话照着填。
没有的话这样:预习报告:1.试验目的。
(这个大学物理试验书上抄,哪个试验就抄哪个)。
2。
实验仪器。
照着书上抄。
3.重要物理量和公式:把书上的公式抄了:一般情况下是抄结论性的公式。
再对这个公式上的物理量进行分析,说明这些物理量都是什么东东。
这是没有充分预习的做法,如果你充分地看懂了要做的试验,你就把整个试验里涉及的物理量写上,再分析。
4.试验内容和步骤。
抄书上。
差不多抄半面多就可以了。
5.试验数据。
做完试验后的记录。
这些数据最好用三线图画。
注意标上表号和表名。
EG:表1.紫铜环内外径和高的试验数据。
6.试验现象.随便写点。
试验报告:1.试验目的。
方法同上。
2.试验原理。
把书上的归纳一下,抄
差不多半面纸。
在原理的后面把试验仪器写上。
3。
试验数据及其处理。
书上有模板。
照着做。
一般情况是求平均值,标准偏差那些。
书上有。
注意:小数点的位数一定要正确。
4.试验结果:把上面处理好的数据处理的结果写出来。
5.讨论。
如果那个试验的后面有思考题就把思考提回答了。
如果没有就自己想,写点总结性的话。
或者书上抄一两句比较具有代表性的句子。
实验报告大部分是抄的。
建议你找你们学长学姐借他们当年的实验报告。
还有,如果试验数据不好,就自己捏造。
尤其是看到坏值,什么都别想,直接当没有那个数据过,仿着其他的数据写一个。
不知道。
建议还是借学长学姐的比较好,网络上的不一定可以得高分。
每个老师对报告的要求不一样,要照老师的习惯写报告。
牛顿的故事
1643年1月4日(儒略历1642年12月25日)牛顿诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯普的一个自耕农家庭。
牛顿出生之前,父亲已去世。
牛顿生而孱弱,牛顿自幼沉默寡言,性格倔强,这种习性可能来自他的家庭处境。
牛顿少年时代喜欢摆弄机械小技巧。
传说他做过一架磨坊的模型,动力是小老鼠;有一次他放风筝时,在绳子上悬挂着小灯,夜间村人看去惊疑是彗星出现。
他喜欢绘画、雕刻,尤喜欢刻日晷,家里墙角、窗台上到处安放着他刻划的日晷,用以验看日影的移动,以知时刻。
12岁进离家不远的格兰瑟中学。
牛顿的母亲原希望他成为一个农民,能赡养家庭,但牛顿本人却无意于此而酷爱读书,以致经常忘了干活。
随着年岁增大,牛顿越发爱好读书,喜欢沉思,做科学小试验。
他在格兰瑟姆中学读书时,曾寄寓在一位药剂师家里,使他受到化学实验的熏陶。
牛顿在中学时代学习成绩并不出众,只是爱好读书,对自然现象有好奇心,例如颜色、日影四季的移动,尤好几何学、哥白尼的日心说等等。
他还分门别类地记读书心得笔记,又喜欢别出心裁地做些小工具、小技巧、小发明、小试验。
当时英国社会渗入基督教新教思想,牛顿家里有两位都以神父为职业的亲戚,这可能影响牛顿晚年的宗教生活。
从这些平凡的环境和活动中,看不出幼年的牛顿是一个才能出众异于常人的儿童。
然而格兰瑟姆中学的校长J.斯托克斯,还有牛顿的一位当神父的叔父W.艾斯库别具慧眼,鼓励牛顿上大学读书。
牛顿于1661年以减费生的身份进入剑桥大学三一学院,1664年成为奖学金获得者,1665年获学士学位。
17世纪中叶,剑桥大学的教育制度还浸透着浓厚的中世纪经院哲学的气味。
当牛顿进入剑桥大学时,那里还在传授一些经院式课程,如逻辑、古文、语法、古代史、神学等等。
两年之后三一学院出现了新气象。
H.卢卡斯创设了一个独辟蹊径的讲座,规定讲授自然科学知识如地理、物理、天文和数学课程。
讲座的第一任教授I.巴罗是一位博学的科学家。
就是这位教师把牛顿引向自然科学。
在这段学习过程中,牛顿掌握了算术、三角,学习了欧几里得的《几何原理》。
他又读了开普勒的《光学》,笛卡儿的《几何学》和《哲学原理》,伽利略的《两大世界体系的》,R.胡克的《显微图集》,还有皇家学会的历史和早期的《哲学学报》等。
牛顿在巴罗的门下学习,是他学习的关键时期。
巴罗比牛顿大12岁,精于数学和光学,他对牛顿的才华极为赞赏,他认为牛顿的数学才能超过自己。
1665~1666年伦敦大疫。
剑桥离伦敦不远,为恐波及,学校停课。
牛顿于1665年 6月回到故乡乌尔斯索普。
由于牛顿在剑桥受到数学和自然科学的熏陶和培养,对探索自然现象产生极为浓厚的兴趣。
就在1665~1666年这两年之内,他在自然科学领域内思潮奔腾,才华迸发,思考前人从未思考过的问题,踏进前人没有涉及的领域,创建前所未有的惊人业绩。
1665年初他创立级数近似法以及把任何幂的二项式化为一个级数的规则。
同年11月,创立正流数法(微分);次年 1月,研究颜色理论;5月,开始研究反流数法(积分)。
这一年内,牛顿还开始想到研究重力问题,并想把重力理论推广到月球的运行轨道上去。
他还从开普勒定律中推导出使行星保持在它们轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。
牛顿见苹果落地而悟出地球引力的传说,说的也是在此时发生的轶事。
总之,在家乡居住的这两年中,牛顿以比此后任何时候更为旺盛的精力从事科学创造,并关心自然哲学问题。
由此可见,牛顿一生的重大科学思想是在他青春年华、思想敏锐短短两年期间孕育、萌发和形成的。
1667年牛顿重返剑桥大学,10月1日被选为三一学院的仲院侣,次年 3月16日选为正院侣。
当时巴罗对牛顿的才能有充分认识。
1669年10月27日巴罗便让年仅26岁的牛顿接替他担任卢卡斯讲座的教授。
牛顿把他的光学讲稿(1670~1672)、算术和代数讲稿(1673~1683)《自然哲学的数学原理》(以下简称《原理》)的第一部分(1684~1685),还有《宇宙体系》(1687)等手稿送到剑桥大学图书馆收藏。
1672年起他被接纳为皇家学会会员,1703年被选为皇家学会主席直到逝世。
其间牛顿和国内外科学家通信最多的有R.玻意耳、J.柯林斯、J.夫拉姆斯蒂德、D.格雷果理、E.哈雷、胡克、C.惠更斯、G.W.F.von莱布尼兹和J.沃利斯等。
牛顿在写作《原理》之后,厌倦大学教授生活,他得到在大学学生时代结识的一位贵族后裔C.蒙塔古的帮助,于1696年谋得造币厂监督职位,1699年升任厂长,1701年辞去剑桥大学工作。
当时英国币制混乱,牛顿运用他的冶金知识,制造新币。
因改革币制有功,1705年受封为爵士。
晚年研究宗教,著有《圣经里两大错讹的历史考证》等文。
牛顿于1727年 3月31日(儒略历20日)在伦敦郊区肯辛顿寓中逝世,以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂。
《光学》和反射式望远镜的发明,光学和力学一样,在古希腊时代就受到注意。
用于天文观测的需要,光学仪器的制作很早就得到了发展,光的反射定律早在欧几里得时代已经闻名,但折射定律直到牛顿出生之前不久才为荷兰科学家W.斯涅耳所发现。
玻璃的制作早已从阿拉伯辗转传入西欧。
16世纪荷兰磨制透镜的手工业大兴。
把透镜适当组合成一个系统就可成为显微镜或望远镜。
这两种仪器的发明对科学发展起了重大作用。
在牛顿之前,伽利略首先把他所制作的望远镜用在天象观测上。
枷利略式的望远镜是以一片会聚透镜为目镜、一片发散透镜为物镜的望远镜。
还有当时盛行的由两片会聚透镜组成的开普勒望远镜。
两种望远镜都无法消除物镜的色散。
牛顿发明以金属磨成的反射镜代替会聚透镜作为物镜,这样就避免了物镜的色散。
当时牛顿制成的望远镜长6英寸,直径1英寸,放大率为30~40倍。
经过改进,1671年他制作了第二架更大的反射式望远镜,并送到皇家学会评审。
这台望远镜被皇家学会作为珍贵科学文物收藏起来。
为了制造反射式望远镜,牛顿亲自冶炼合金和研磨镜面。
牛顿自幼爱好动手制模型,做试验,这对他在光学实验上的成功有极大帮助。
光的颜色问题早在公元前就有人在作猜测,把虹的光色和玻璃片的边缘形成的颜色联系起来。
从亚里士多德以来到笛卡儿都认为白光是纯洁的、均匀的,是光的本质,而色光只是光的变种。
他们都没像牛顿那样认真做过实验。
大约在1663年,牛顿即开始热衷于光学研究,磨玻璃、制作望远镜也在这个时期。
1666年,他购得一块玻璃三棱镜,开始研究色散现象。
为了这个目的,牛顿在他的《光学》一书中写道:“把我的房间弄暗,在我的窗板上开一个小孔,以便适量的太阳光射入室内,就在入口处安置我的棱镜,光通过棱镜折射达到对面的墙上。
”牛顿看到墙上有彩色的光带,光带之长数倍于原来的白光点,他意识到这些彩色就是组成白色太阳光的原始光色。
为了证明这一点,牛顿进一步做实验。
在光带投射的屏上也打一个小孔,让光带中彩色的一部分穿过第二个小孔,经过放在屏后的第二个棱镜折射投到第二个屏上,又让第一棱镜绕它的轴缓慢转动,只见穿出第二个小孔落在第二屏上的像随着第一棱镜转动而上下移动。
于是看到,为第一棱镜折射最大的蓝光,经过第二棱镜也是折射得最大;反之,红光被前后两个棱镜折射得最小。
于是牛顿作出结论:“经过第一棱镜折射后所得长方形的彩色光带不是别的,正是由不同的彩色光所组成的白色光经折射而形成的。
”也就是说:“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非均匀的混合体。
”这就是牛顿的光色理论。
它是通过实验建立起来的,牛顿自称这个实验为“关键性实验”。
这个实验可说是一个半世纪后 J.von夫琅和费建立光谱术的基础。
事实上牛顿在他的《光学》第 1卷命题4问题1中用过1~2英寸长、宽仅1\\\/10或1\\\/20英寸的长方形的孔代替小圆孔,他说所得结果较前更清晰,但没有夫琅和费线的记载。
牛顿在这方面做了大量的实验之后,于1672年把他的结论用书信形式送交皇家学会评审。
不料竟引起一场尖锐的论战。
当时惠更斯反对他,胡克攻击他尤甚。
早在1665年胡克就在英国提出光的波动理论,这只是一个假说。
惠更斯则把它完整起来,认为空间的以太是无所不在的,他把以太作为振动的媒质,把媒质的每一个质点都看成一个中心,在中心的周围形成一个波,惠更斯成功地用这个物理图像来解释光的反、折射、还以此来研究冰洲石的双折射(但是光的波动学说的确立还有待于一个半世纪之后由英国的T.杨的干涉实验来证明)。
牛顿则持光的微粒说,他认为波动说的最大障碍是不能解释光的直线进行。
他提出发光物体发射出以直线运动的微粒子、微粒子流冲击视网膜就引起视觉。
它也能解释光的折射与反射,甚至经过修改也能解释F.M.格里马尔迪发现的“衍射”现象。
但对薄膜形成的彩色,牛顿则承认微粒说不如波动说解释得明快。
微粒说与波动说之争在当时是十分激烈的,双方争论持续多年。
当年光的微粒说与波动说之争,现在可以引用E.T.惠特克的话来结束这桩公案:“当A.爱因斯坦以M.普朗克的量子原理来解释光电效应,光的微粒思想经过一个世纪的沉寂而在1905年又获得了新生,并因此而导致光量子存在的基本原理。
他的思想为实验所充分肯定,特别是光子与电子碰撞所产生的康普顿效应服从经典的碰撞力学定律。
而同时,关于光的波动性的实验并没有失效,于是我们不得不承认波动说和微粒假说都是正确的。
”无疑,牛顿的《光学》(Opticks)是和他的《原理》同为物理学的巨著,也是科学界的经典著作。
《光学》第一版印于1704年,在胡克逝世之后问世。
《光学》最后部分以独特的形式附上一份著名的“问题”表,共提出31个“问题”(第一版提出16个“问题”)。
在“问题”中所谈到的不仅是光的折射、反射等,还涉及光与真空,甚至重力、天体等问题。
在多处谈到光的波动,涉及太阳光与物质的相互作用等问题,这些问题涉及物理学的诸多方面,富有启发性,后人评价这些“问题”是《光学》中最重要的部分,并非虚语。
牛顿在《光学》一书中凭借实验的结果与分析,建立了光的理论。
但在全书中没有提起不同玻璃具有不同折射率,在全书中也没有做消色差的实验,这或许是由于他当时还没有获得不同质玻璃的三棱镜的缘故。
但是牛顿制造反射式望远镜来避免物镜的色散,却是个妙法,迄今大型望远镜的制造还遵从此法。
牛顿死后3年(1730)出版了经牛顿生前订校过的《光学》第 4版。
现在流行的1931年版本就是根据第4版重印的。
爱因斯坦在为牛顿《光学》1931年重印本所作的序中说:“牛顿的时代早已被淡忘了……牛顿的各种发现已进入公认的知识宝库,尽管如此,他的光学著作的这个新版本还是应当受到我们怀着衷心感激的心情去欢迎的,因为只有这本书才能使我们有幸看到这位伟大人物本人的活动。
” 万有引力定律和《自然哲学的数学原理》,16世纪丹麦天文学家第谷对行星绕日运行作了长年累月的观测,他死后德国天文学家开普勒整理并分析了第谷的20年的观测记录,总结出行星运动的著名开普勒三定律。
这个发现不仅为经典天文学奠定了基础,更重要的是导致了其后万有引力定律的发现。
开普勒在得出行星运动三定律之前,1596年曾提出关于太阳行星间的吸引作用的思想;随之提出物体作圆周运动时出现离心力问题。
一般认为伽利略已领悟到离心力,但对它作进一步的认识和计算则有待于牛顿。
1664年 1月20日牛顿在他的《算草本》上已提出如何计算物体作圆周运动时的向心力的具体方法。
牛顿把推导、计算方法详尽地写入他的《原理》(第 3版)第一编第二章命题4定理4下面推论1中,明确地指出:“因此,由于这些圆弧代表运动物体的速度,向心力就是这个速度的平方除以圆周半径。
”从这里可以看出,向心力的求得对于距离平方反比定律的推导是不可少的。
顺便提一下,惠更斯从不同途径推导得离心力方程和牛顿的相似,结果于1673年发表。
牛顿虽在早年的《算草本》上提出求向心力的方法,但他自己说“惠更斯先生后来所发表的离心力理论,我相信在我之前”。
引人注意的是,在《原理》第一编和第三编中,凡提到轨道运行时,牛顿都没有提及离心力一词,总是强调拉向轨道中心的向心力。
关于引力反比于距离平方定律,历史上记载了当时对此发明权的争论,有人以为距离平方反比定律可以从开普勒第三定律直接推出,但缺乏向心力的概念和运动,不可能推出这定律。
而向心力的概念与运算都是牛顿最早做出来的。
长牛顿7岁的胡克当年就宣称他早已知道引力反比于距离平方定律,但提不出证据来。
当《原理》第1版在印刷时,胡克通过哈雷向牛顿要求分享此定律的发明权。
牛顿加以拒。
在《原理》(第 3版)上述命题 4下的注释中提到距离平方反比定律适用于天体运动时,牛顿说:“雷恩爵士、胡克博士和哈雷博士曾分别注意过。
”同时也提及“惠更斯先生在他的出色著作《钟摆的振荡》中曾把重力比之于旋转体的离心力”。
这样,人们对距离平方反比定律的发明权就有所了解了。
有人认为,1666年牛顿在乌尔斯索普家中试图以地球表面大圆弧上 1度的长度为60英里来计算月地之间的引力;通过实际计算,月球绕地球的周期与实际不能符合,算稿便弃置一旁。
1682年牛顿获悉J.皮卡德的地球经度 1度之长为69.1英里的数据,便重行计算,才使计算与实际观测相吻合。
牛顿把日常所见的重力和天体运动的引力统一起来,在科学史上有特别重要的意义。
行星绕日运动的轨道究竟是什么样
这是当时科学界所关心的问题。
这问题答案的公开和《原理》的出版密切相关,科学史上已有生动的记载。
1684年1月C.雷恩、哈雷和胡克 3位英国当时科学界著名人士在伦敦相叙讨论行星运动轨道问题。
胡克虽说他已通晓,但拿不出计算结果。
于是牛顿的好友哈雷专程去剑桥请教牛顿。
牛顿告诉哈雷他自己已计算过了,肯定地说,行星绕日轨道是椭圆;但手稿压置多年一时找不到,应允重行计算,约期3个月后交稿。
哈雷如约再度访剑桥,牛顿交给一份手稿《论运动》,哈雷大为赞赏。
牛顿在此稿基础上另写一书《论物体运动》,1684年12月送交英国皇家学会。
此书第一部分主要相当于后来的《原理》第一编及第二编;而其余部分成为《原理》的第三编。
哈雷怂恿牛顿写成《原理》全书公开出版,由他出资印刷,并亲自督校。
1687年7月《自然哲学的数学原理》(Philosophiae Naturaalis Principia Мathematica)第1版问世, 时距1664年牛顿开始思考并进行草算已23年。
《原理》第2版于1713年出版,第3版于1725年出版(见彩图牛顿名著《原理》(1686)扉页)。
《原理》原用拉丁文写成。
牛顿逝世后2年由A.莫特译成英文付印,即今所见的流行的《原理》英文本。
《原理》第一编之前有两部分重要的论述。
第一部分为定义。
定义共8条,其中有关向心力的有5条。
他说,施加于物体的力有不同来源,例如撞击、压力和向心力。
向心力一词是牛顿创造的(在另一场合即惠更斯称之为离心力的补充词)。
牛顿在定义一章中有长篇诠释,其中提到了一个假想实验:“在高山上发射炮弹、炮力不足,炮弹飞了一阵便以弧形曲线下落地面。
假如炮力足够大,炮弹将绕地球面周行,这是向心力的表演。
”今日人造卫星的设想在那时牛顿的脑子里已浮现出来了。
在定义一章中牛顿尽情阐述了他的时空绝对性概念。
他对人们熟知的空间与时间,择名绝对空间和绝对时间。
牛顿认为,只有在绝对空间中绝对运动才可以觉察,特别是在物体旋转时。
当时惠更斯和英国大主教G.贝克莱对此表示疑问。
无论如何,这短短一章定义表达了牛顿对力与时空的基本观点,是研究牛顿的重要原始文献。
在第一编之前,除定义一章外,还有公理或称运动定理一章。
在这章里牛顿阐述著名的运动三定律(见牛顿运动定律)。
第一运动定律一般称作惯性定律,通常认为已由伽利略和笛卡儿所道出。
为了要变更物体运动方向(或称变更运动速度)必须有外力作用,这其间必然会产生质量的概念。
质量(原文物质的量)这个基本概念是由牛顿在《原理》第一编定义章中首先提出的,成为物理学中最基本概念之一。
他清楚地把质量和重量区分开来,阐明了在各种不同环境中两个量的相互关系。
在力学中牛顿用质量表示物体的特征。
爱因斯坦指出:“只有引进质量这一新概念之,他(牛顿)才能把力和加速度联系起来。
”动量一词牛顿也作了定义。
牛顿指出,动量是衡量物质运动的量,它联系物质与运动两个量;物质加倍,动量加倍;物质与运动都加倍;动量即为原来的4倍。
随后阐述动量守恒。
牛顿在运动三定律之后有7个推论,其中论述到两力同时作用一物体上,则物体加速度方向和力的合成都在两力平行四边形的对角线上。
此后还有一段很长的诠释,总论运动三定律的联系性,还用两摆的弹性碰撞和非弹性碰撞实验来阐述运动守恒并说明第二定律和第三定律之间的关系。
从上面看,牛顿运动三定律不是分立的,而是相关的。
牛顿早年在《算草本》中以碰撞实验研究力,在《原理》中他强调以“冲量”作为力的概念。
随后发展这个概念,说无限短促间隙的相关系列冲量就成为连续作用力。
这句话就包含以 微分形式表达力的定义。
牛顿设想,一质点在直线上作惯性运动,这质点和线外某一定点相联,在相等时间内这联线扫过的面积必然相等;如果在线上某点遇到一个外力,则质点要偏向质点原运动方向与外力方向之间的某一方向上运动。
牛顿用他创造的无限小概念极限的方法最终证明了:一个运动着的质点,受到某个定点的外力作用,如果这个外力在质点和定点的联线上,而且力的强度反比于距离二次方,那么这质点运动轨迹很可能是个椭圆,这定点就是椭圆的焦点。
于此,牛顿得出行星与太阳之间联线所扫过的面积必然和时间成比例。
牛顿又设想,质点在椭圆上从一点经过无限短时间运行,这质点在短暂时间运行所到之处偏离切线的距离反比于从焦点到该点的距离平方。
而当椭圆上两点相接近时,牛顿得出,在这极限情况下开普勒的面积定律是关键条件。
总之,牛顿得到如下结论:假如面积定律有效,椭圆形轨道意味着指向焦点的力必然反比于距离平方。
牛顿于是着意证明,面积定律是作用在运动物体的力指向中心的充分和必要条件。
这揭示了开普勒的第一、第二两定律的重要性。
《原理》第二编论述在有阻力媒质(气体、液体)内的质点运动。
牛顿在这里用了更多的数学方法,而物理涵义较前为少。
在第一编里牛顿费尽心力用各种方法证明宇宙间引力(向心力)之存在;而在第二编里,牛顿设想,在媒质中阻力与物体运行速度成正比;又设想与速度平方成正比;甚至认为一部分为速度之比,另一部分为速度平方之比。
他还论证过一些其他的问题。
在这些工作中牛顿以数学技巧来处理一些看来无实际物理意义的问题。
他还研究了气体的弹性和可压缩性。
在《原理》第二编中,牛顿用摆在流体中的运动实验测定重量(即地球引)和惯性大小的关系。
在经典物理学中这两个量只能由实验来测定。
关于声学的研究,《原理》第二编中记载了牛顿从理论上研究声速(见定理48、49、50),所得结果比实测低16%。
他认为声速正比于所谓“弹性力”的方根而反比于媒质密度方根。
牛顿又研究了声传播的形式,他说声的传播是空气的脉动所致,指出波的脉动只是媒质中质点上下交替运动,与摆的运动无异。
在第二编最后文字中牛顿澄清了涡旋假设与天体运动无关。
牛顿原想把《原理》第三编写成一般性的总结。
但后来改变了计划,标题为“宇宙体系”。
在这编里讨论了太阳系的行星、行星的卫星、彗星的运行,以及海洋潮汐的产生。
他把这些作用的力叫做引力,即今所谓万有引力。
他解释引力是两物体间相互作用的力,太阳对行星有引力使之在轨道上运行,同时行星对太阳也有作用力,这是运动第三定律规定的。
只是太阳与行星的质量悬殊太大,太阳的运动微乎其微。
行星之间运动相互受到引力干扰,所谓多体问题中的摄动,牛顿在第三编中阐述了太阳对月亮的摄动,土星对木星的摄动。
在第三编中还计算了木星卫星的距离与卫星运转周期,作为开普勒第三定律的实例。
1680年11月与1681年 3月大彗星两度出现。
牛顿开始以为是在直线上运动的两个不同的彗星,只是方向相反。
夫拉姆斯蒂德通过观察提醒牛顿,这只是同一个彗星,绕着太阳运动。
于是牛顿通过计算得出,1680年的彗星是以太阳为焦点作抛物线运动,它对太阳的向心力也是服从距离平方反比定律的。
1695年哈雷假定这颗1680年彗星的轨道是绕着太阳运行的一个扁而长的椭圆形。
哈雷与牛顿对此重作计算。
在《原理》第2版和第3版的第三编中有详细的观测记录和推算,预言这颗彗星约以75年绕日运动一周,即今日所知著名的哈雷彗星(中国最早对此彗星的记录在公元前1057年)。
最后牛顿在结论中说,“彗星是行星之一种,它绕太阳运行具有极大的偏心率”但他又说“三次观测数据即可定出彗星在抛物线上运动轨道”。
谈牛顿的物理学,不能不提及他在数学上的伟大贡献。
《原理》的全名是《自然哲学的数学原理》。
所谓自然哲学在那时的含义包括物理、化学等,而主要是物理学。
上面提过第一、第二两编的中心是借数学方法来阐明物体运动的规律,因此可以看出数学在《原理》中的重要地位。
读者初读《原理》往往以为是作者写作时崇尚古希腊欧几里得的几何的规范。
但细读就可发现作者取几何学的形式而实质赋有崭新的内涵。
作者在建立几何条件之后,立即引入某种经过精心下定义的所谓极限法。
这种方法基于极限术的一组普遍原理,有别于经典式的古希腊几何学。
极限学说详述在《原理》第一编第一章11个引理和诠释之中。
在那里详细说明了极限的意义:有两个相互依赖的物理量,当两个量逐渐变小时,牛顿称它为流数,它的比率也在逐渐变化,而自变量达到无限小时比率达到一个极限定值,牛顿叫它流率。
即今称导数或微商。
牛顿发现他的流变术非常有用,反过来此术可以求曲线包围的面,即今所称积分。
第一编第八章命题41即为积分术的应用。
可以说,《原理》一书的中心内容是论述了牛顿在数学上的伟大创造即微积分术,并且应用这个创造去解决天体运动以及其他相关物理问题。
微积分之发明,史家也归功于莱布尼兹,对于这一数学上的伟大发明,牛顿与莱布尼兹孰先孰后,后世论者纷纷;即在当时两方亦就此书信往来,已有争议。
试听爱因斯坦如何赞美牛顿的微分发现。
他说“只有微分定律的形式才能完全满足近代物理学家对因果性的要求。
微分定律的明晰概念是牛顿最伟大的理智成就之一”。
牛顿一生的重要贡献是集16、17世纪科学先驱们成果的大成,建立起一个完整的力学理论体系,把天地间万物的运动规律概括在一个严密的统一理论中。
这是人类认识自然的历史中第一次理论的大综合。
以牛顿命名的力学是经典物理学和天文学的基础,也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。
这一成就,使以牛顿为代表的机械论的自然观,在整个自然科学领域中取得了长达两百年的统治地位。
哲学、宗教和其他 亚里士多德的哲学讲求事物的和谐,求和谐思想是正确的,但亚里士多德认为天上的日、月、星辰的运行轨道是圆形,因为只有圆运动才是完美的、和谐的,而地上的运动,例如重物直线下落是凡俗的。
古希腊哲学家的和谐思想不能在天与地之间连贯。
到了17世纪,牛顿用引力理论和运动三定律把天上行星和它们的卫星运动规律,同地上重力下坠的现象统一起来,实现了天上人间的统一,这是牛顿在自然哲学上的伟大贡献。
众所周知,牛顿在理解光的本质上持微粒说。
但他在同胡、惠更斯等讨论光的本质时,说光具有这种或那种本能激发以太的振动。
这意味着以太是光振动的媒质(见以太论)。
于此,似乎牛顿对光的双重性有所理解;其实不然,他对以太媒质之存在极似空气之无所不在,只是远为稀薄、微细而具有强有力的弹。
他又申说,就是由于以太的动物气质才使肌肉收缩和伸长,动物得以运动。
他又进一步以以太来解释光的反射与折射,透明与不透明,以及颜色的产生,他甚至于设想地球的引力是由于有如以大气质不断凝聚使然。
《原理》第二编第六章诠释的结尾说,从记忆中他曾做实验倾向于以太充斥于所有物体的空隙之中的说法,虽然以太对于引力没有觉察的影响。
14、15世纪以来欧洲的学者对以太着了迷,以太学说风靡一时。
当时科学巨擘笛卡儿对以太存在深信不疑。
他认为行星之运行可以以太旋涡来解释。
以太学说成为一时哲学思潮。
尊重实验的牛顿也不免卷入这股哲学思潮激流中去,倾向于它存在。
当时人们对超距作用看法不一。
牛顿曾经指出他的引力相互作用定律,并不认为是最终的解释,而只是从实验中归纳出来的一条规则。
因此,牛顿并未就引力本质作出结论。
牛顿在科学上的成就须由他的哲学思想和科学方法来寻根求源。
牛顿的学生R.科茨曾在《原理》第 2版序言中道出了其中的奥妙。
古希腊、罗马的哲学家凭着对自然现象的观察和思考(中国先秦时代也有类似之处)总结出论断,例如泰勒斯的学说:万物的根源是水。
即使像德谟克利特、卢克莱修的原子论,现在来评价还是很高的。
但是他们的方法凭天才的臆测、思维与辩论,称之为思辨哲学。
到了中世,经院哲学统治着欧洲。
科学、哲学沦为神学的奴婢。
到15、16世纪,哥白尼、G.布鲁诺、伽利略等人不畏坐牢、火刑等坚持不屈地向教会作斗争,挣脱了侍奉上帝的桎梏。
对自然现象的观察、测量和实验的风气逐渐形成了。
在物理学科中伽利略的实验工作是实验物理学的开端,牛顿深受其影响。
随后牛顿使作为实验科学的物理学形成一个光辉体系,同时也使科学实验方法闯入了哲学思想的殿堂。
牛顿认为从现象中可以得出科学原理,或者说科学基本原理可以从现象中导得或推出。
牛顿的性格或优点
一些英国科学家近日表示,他们认为牛顿可能患有一种名为阿斯佩吉综合症的孤独症。
这种疾病最早是由维也纳内科医生汉斯-阿斯佩吉于1944年发现的,这种疾病可能导致患者在社会交往和沟通方面能力缺乏,但其并不影响学习能力或智力。
事实上,不少患有这种孤独症的人均拥有超人的天赋和能力。
他小时侯性格沉默,爱做白日梦直到别人在他身上踢了一脚。
牛顿的性格孤僻及固执。
是虔诚的清教徒。
牛顿从来不是一个会在任何方面向人低头的人。
在情感方面,牛顿是非常缺乏的。
他的一生中很少亲密的朋友。
就本质而言,牛顿是一个孤独的人,情愿退缩到一个角落,与整个世界隔离。
他有一种深深的不安全感,对别人往往深抱着一种怀疑态度。
他极度敏感,无法容忍他人的批评意见,缺乏恕人的度量。
在与人相处中,他并不是一个与人为善的人。
他与胡克、弗拉姆斯蒂德、莱布尼兹都发生过激烈冲突。
在冲突中,牛顿的一些行为体现出他的自私狭隘。
牛顿又具有自恋成分。
他始终过分迷信于自我的独特性:他坚信在任何一个时期,世界上只有一个如基督般的诠释者能解读神意,而他就是那位中选者。
他无法接受别人能独力作出同样突破的想法。
另外,出乎我们意料的是,牛顿追求并热衷于权力。
在拥有权力的后半生岁月中,他是一个独裁、专制的人。
迈克尔·怀特在书中指出,牛顿不甚完美的人格或许应归咎于他早年经历的被离弃所造成的伤害。
他同时又认为由此造成的牛顿内心中隐藏的不和谐心态,使牛顿前期有强烈的欲望去发现和游遍任何途径以寻觅更多的知识,后期攫取权力和掌控他人。
这样,在迈克尔·怀特眼中牛顿的众多行为表现都与其性格具有了某种关联。
物理学习心得800字
□牛顿的一生 牛顿於1642年的圣诞节十二月廿五日生於英国伦敦北方两百公里林肯郡的农村乌尔索普(Woolsthorpe)。
牛顿性格十分内向,勤奋好学。
父亲经营农场,但在牛顿出生前三个月就去世了,母亲改嫁,与牧师再婚,幼小的牛顿与祖母相依为命。
1661年牛顿就读剑桥大学的三一学院(Trinity College),由叔父提供学费,修习数学和物理。
大学时代初期没有特殊表现,后来在巴罗教授(Isaac Barrow,1630-1677)的指导下才迅速展露非凡的天份。
1665年获得学士学位,但几个月后,因为淋巴腺鼠疫流行,大学关闭停课。
牛顿便回到乌尔索普,在此后两年间,牛顿利用这段被强迫『放假』的时间,认真思考自然界的规律问题,这两年也是牛顿自认为一生当中独创力的颠峰时期,最重要的发现都是在这一时期完成的;万有引力就在此时发现,因而有『乌尔索普的苹果树』的传说。
力学与微积分也都是此段时间发明的;圆与椭圆部份面积的计算是当时数学家挑战的难题,居然被25岁的牛顿解决了。
直到1667年初,牛顿带著一流的研究成果回到剑桥,当年即被指定为三一学院的研究员,有了薪水,悉数购买实验器材,开始制作反射望远镜,并且定居下来。
1666年他发现光的散射现象,波长短的蓝光或紫光,通过稜镜时偏折较多,波长长的红光,偏折较少。
1668年,他获得硕士学位。
素描牛顿的老师巴罗教授是当时顶尖的科学家和数学家,影响牛顿的光学成就极深。
他对於牛顿的研究成果非常惊讶,两年后,他辞去教授的职位,让给牛顿,1669年,年仅27岁的牛顿就当了剑桥大学的教授。
此后,他醉心於化学实验,包括炼金术在内;直到1684年哈雷(Edmund Halley, 1656-1742)劝他从事理论力学才罢休。
1672年牛顿发表第一篇学术论文,主题是关於光的实验,登在«哲学学报»上,尽全力於理论力学的工作,1687年发表了旷世钜作«原理(Principia)»一书,1689年牛顿作为大学的代表,当选为下议院的议员,当时议会通过保护人权的强大法律,确立议会具有高於君主的地位,牛顿开始参与政治。
1695年,牛顿担任造币厂的督察,负责重铸因内战而贬值的银币,任务完成后,於1699年担任总监,一直到1727年逝世为止。
1703年,胡克去世后,他便成为英国皇家学会的会长,也是担任到死为止,当年,他又发表了«光学»一书。
1705年受到安妮女王的封爵,是第一位获得如此殊荣的科学家。
此后,他热衷於研究炼金术;宗教的神秘主义;诠释圣经;寻找长生不老药。
牛顿的苹果年轻的牛顿一直在想:苹果会掉下来,但月球为什麼不会掉下来
伽利略的惯性定律:『不受外力作用的物体,沿一直线作等速度运动』。
牛顿把它运用在地球与月球的系统上;如果地球对月球没有任何作用力的话,月球将沿著圆形轨道的切线方向飞出去,然而月球并没有飞出去,依然在圆周上绕著地球运转,表示月球一定受到地球的引力而被拉住。
换句话说:月球一直沿著圆形轨道的切线方向飞出,但地球的引力一直把月球拉著掉下来,结果,月球永远在圆形轨道上运动。
地球会吸引月球,当然也会吸引乌尔索普的苹果往地上掉了,这是两个同性质的力的作用,牛顿的灵感太伟大了
«原理»一书是所有的科学著作中最伟大的一本,用拉丁文撰写的。
全书论述周密,文风雅正,表现超脱,接近於现代真理的科学文体,是为其他的物理学家而写。
全书分前言及三卷:前言和第一卷是他著名的运动定律,讨论在无阻力的状态下,物体运动所遵循的定律。
第二卷研究物体在阻力下的运动情形。
第三卷论述万有引力,并以天文学的应用为实例说明。
万有引力定律地球对於苹果和月球都有相同性质的吸引力,那麼这个引力有多大呢
在定性的问题解决之后,牛顿接著想到的当然是定量的问题。
根据月球的圆形轨道半径与其公转周期,可以得知月球受到地球的引力,是月球在地球旁边时所受引力的1\\\/3600倍,月球的轨道半径大约等於地球半径的60倍,牛顿想:这是否代表引力的大小与离开地球距离的平方成反比
於是,万有引力定律产生了:『宇宙间的一切物体,彼此有一个吸引力的作用,其大小与质量的乘积成正比,与两物体间的距离平方成反比。
』。
那麼,行星与太阳之间有没有这一种力呢
根据刻卜勒的行星运动第一定律:行星的轨道是一个椭圆,太阳在两个焦点之一。
牛顿把行星的轨道假设为圆形,予以简化;行星绕著太阳的运动,就像月球绕著地球运动一样的情形了。
再与刻卜勒第三定律验证一下
该定律说:行星轨道距离的三次方与行星周期的平方的比值是固定的。
牛顿利用行星的轨道距离与周期的关系,来计算太阳与行星之间的作用力,居然与他的万有引力定律相吻合。
这样,牛顿确信这个定律能够适用於宇宙间的一切物体。
光学成就在牛顿离开剑桥之前,由於制作望远镜而开始对白光的本质感到兴趣并且进行实验;他用一块玻璃三角稜镜把日光分成彩虹的七色光,再用另一个稜镜恢复为白光;光是由许多色光混合而成的,且有色散现象。
望远镜的透镜没有经过色差的校正,使成像的边缘带有彩色;为此,牛顿认为折射望远镜无法做到无色差的程度,於是,他在1671年制造了第一台反射式望远镜,口径只有2.5公分,在伦敦的皇家学会展示,因为此项重大发现,在1672年当选为英国皇家学会会员。
牛顿可以明确地描述运动定律,更能准确地预测物体的运动状况,在古典物理学上有卓越的贡献。
当英国的天文学家哈雷称赞牛顿在天体物理学上的成就时,牛顿谦虚地回答:如果说我看得比别人远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。
今天我们研究物理学或天体物理学,都把理论建立在牛顿力学的基础上,就像当年牛顿的研究,都建立在四大天文学家的研究结果上一样,意含著科学研究在承先启后上的意义。
四大天文学家分别是:哥白尼、第谷、刻卜勒、和伽利略。
写一篇心得体会
“两学一做”学习心得休会岳增强我局在认真开展两学一做活动后,本人按学习计划重点学习了党章的内容,通过学习本人的心得体会如下:通过对新党章反复的学习和思考,我尤其对党员应具备的素质,应履行的义务,应享有的权利,应承担的责任有了进一步的明了和定位,对党员的先进性要求有了更加清晰具体的理解,自己的思想理念也得到了新的激发和升 通过对党章的学习,我认识到:我们每个党员要认真学习和遵守党的章程,永葆先进性和争当合格党员,还应努力做到以下三点 一、努力把干好工作和提升自身素质统一起来。
要在干好本职工作的过程中,努力通过深化认识,思考归纳,概括升华,使自己在工作中获得的经验思想、心得体会等成为自身业务水平和思想道德素质的有机构成部分,从而推动自身素质不断得到提高,为与时俱进,不断适应新形势、新情况、新工作。
二、保持与时俱进的精神状态,善于学习尤其是向群众学习,向实践学习,向同行学习,主动接受先进的知识和经验。
当前,经济正处于跨越式发展阶段,民事纠纷、土地征用补偿、涉法涉诉信访等影响稳定因素突出,面对复杂形势,我们必须提高做群众工作的能力,提高执法水平。
学习,只有不断的学习,才能提高我们的工作能力,这是时代的要求,是党对我们的要求。
三、努力把坚守宗旨信念和开拓创新统一起来。
党章第一章第三条要求全体党员还应履行以下义务:“坚持党和人民的利益高于一切,个人利益服从党和人民的利益,吃苦在前,
牛顿对经典力学的贡献
在天文学方面,牛顿可以称为近代伟大天文学家。
他的杰出贡献是制作了反射式望远镜,反射式望远镜的制造成功,是天文学史上的一项重大革新。
自伽利略发明第一架天文望远镜以来,人们对于宇宙的认识范围迅速扩展,但是当时流行的伽利略、开普勒等人发明和制造的折射望远镜,口径有限,制造大型望远镜不但困难,而且太庞大,同时折射望远镜的折射色差和球差都很大,这些大大限制了天文观测的范围。
牛顿由于了解了白光的组成,因而于1668年设计制成了第一架反射式望远镜。
这种望远镜能反射较广光谱范围的光而无色差,容易获得较大的口径,同时对球差也有校正。
这样牛顿为现代大型天文望远镜的制造奠定了基础。
牛顿在天文学上的另一重要贡献是对行星的运动规律进行了全面考察,特别是对开普勒等人的学说进行过系统的研究。
1686年他在给哈雷的信中说明了天体可以按照质点处理并证明了开普勒的行星运动的椭圆形轨道以及彗星的抛物线轨道。
牛顿还进一步发展了自己的理论,认为行星都由于自转而使两极扁平赤道突出,还预言地球也是这样的球体。
由于地球不是正球体,牛顿就指出,太阳和月球的引力摄动将不会通过地球中心,因此地轴将作一缓慢的圆锥运动,这便出现了二分点的岁差现象。
对于潮汐现象,牛顿也作出了解释,他认为这是太阳和月球引力造成的。
英国物理学家、数学家、天文学家,经典物理学的创始人。
1642年12月25日生于林肯夏郡沃斯索普村一个农民家庭。
牛顿在出生前3个月父亲便去世了。
3岁时母亲改嫁,他由外祖母抚养。
1654年牛顿开始读小学,后在舅父的资助下进入格兰山姆镇皇家中学。
1661年进入剑桥大学三一学院。
1663年,三一学院创办自然科学讲座,牛顿成为了数学家伊萨克枣巴罗(Isaac Barrow, 1630-1677)教授的学生,1664年成为巴罗的助手。
1665年获文学学士学位,1665年至1667年为躲避瘟疫回到家乡。
1667年牛顿又回到剑桥大学,并被选为选修课的教研员。
1668年3月任专修课教研员,同年获硕士学位。
1669年巴罗辞去职务,以让牛顿晋升为数学教授。
1670年牛顿又担任了卢卡斯讲座教授。
1672年他被选为皇家学会会员,此后一直在剑桥大学工作。
1689年被选为代表剑桥大学的国会议员。
1696年他被任命为造币厂督办,迁居伦敦。
1699年担任了造币厂厂长。
1701年牛顿辞去剑桥大学教授职位,退出三一学院。
1703年被选为皇家学会会长。
1705年受封勋爵,成为贵族。
1727年3月20日逝世于肯新顿村,终年85岁,终生未娶。
牛顿是科学发展史上举世闻名的巨人。
他奠定了近代科学理论基础,是以正确的思维方法指导科学研究的代表。
他是一位自强、勤奋的“天才”,为世界自然科学的发展作出了不可磨灭的贡献,成为近代科学的象征。
他的科学贡献代表了当时新生资产阶级的利益,因为他为他的国家作出了巨大贡献,死后葬于威斯敏斯特教堂。
少年时期的牛顿,便显示出了出众的才能。
他所精心制作的许多小机械,如风车、风筝、滴漏时钟、日圭仪等,引起了多人的注重和好评。
牛顿的一生大部分时间从事科学实践、教学和理论的研究。
从1672年他发表第一篇论文起,一生写出了多部极其著名的著作,如1686年写成,1687年出版的《自然哲学的数学原理》、1704年出版的《光学》等,在科学史上都具有重要价值。
他在数学、物理学、天文学等多方面创造了惊人的奇迹。
在数学方面,牛顿是微积分的创始人之一,同莱布尼兹一道名垂千古。
1665年,牛顿在23岁时便发现了“二项式定理”和“流数法”,“流数法”就是现代所说的微分法。
同时他还发现了流数法反演,即积分法。
微积分的创立,是近代数学史上的一次重大变革,是真正的变量数学,为近代科学发展提供了最有效的工具,开辟了数学上的一个新纪元。
在物理学方面,牛顿取得了力学、热学、光学等多方面的巨大成就。
牛顿是经典力学理论的开创者。
他在伽利略等人工作的基础上,进行了深入研究,经过大量的实验,总结出了运动三定律,创立了经典力学体系。
牛顿所研究的机械运动规律,首先是建立在绝对时空观基础之上的。
绝对化的时间和绝对化的空间是指不受物体运动状态影响的时间和空间。
在两个匀速运动状态下的观察者,对机械运动具有相同的测量结果。
在高速运动状态下,这种时空观已不能采用,这时(运动速度与光速可以比拟),牛顿力学将被相对论力学所代替。
在微观情况下,由于粒子的波动性已明显表现出来,牛顿力学将被量子力学所代替。
牛顿在力学方面另一巨大贡献是在开普勒等人工作的基础上,发现了万有引力定律。
牛顿认为:太阳吸引行星,行星吸引卫星,以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力。
牛顿用微积分证明了,任何一曲线运动的质点,如果半径指向静止或匀速直线运动的点,且绕次点扫过与时间成正比的面积,则此质点必受指向该点的向心力的作用,如果环绕的周期之平方与半径的立方成正比,则向心力与半径的平方成反比。
牛顿还在力学发展中,首先确定了一系列的基本概念,如质量、动量、惯性和力等。
经过牛顿的工作,力学已形成了严密、完整、系统的科学体系。
在热学方面,牛顿确立了冷却定律。
他指出:当物体表面与周围存在温度差时,单位时间内从单位面积上散失的热量与这一温度差成正比。
在光学方面,牛顿同样取得了巨大成果。
牛顿是白光组成的最早发现者,1666年他利用三棱镜进行了著名的色散实验,发现白光可以分解为多种颜色的光谱带。
同时他还作出了多色光合成白光的实验。
牛顿对各色光的折射率进行了精确分析,说明了色散现象的本质。
他指出,由于物质对不同颜色光得折射率和反射率不同,才造成了物体颜色的差别,从而揭开了颜色之谜。
对于光的本性,牛顿提出了光的“微粒说”。
他的观点一定程度上反映了光的本质。
他认为,光是由微粒形成,并且走的是快速的直线运动路径。
应用光的微粒说可以很好地解释光的反射和折射现象,但对于衍射现象却无能为力。
微粒说是关于光的本性的重要理论之一,他同惠更斯的波动说共同构成了关于光的两大基本理论。
现代科学证明,任何物质都具有波粒二象性。
牛顿在光学方面还有许多发现和研究成果。
如1666年他制作了牛顿色盘;1675年曾利用凸透镜和平板玻璃观察到了一种干涉图样,称为牛顿环等。
他对牛顿环进行过精细的测量,但是没有能够作出满意的解释。
此外牛顿还研究制成了多种光学仪器,在天文观测中有广泛的应用。
牛顿的哲学思想基本属于自发的唯物主义思想。
他承认时间、空间的客观存在,但却把它们看成是与运动着的物质相脱离的。
他所提出的形而上学的绝对时空观,虽然在解决宏观低速下运动物体的运动规律时能很好的适用,但在离开宏观低速的条件时,便无能为力了。
牛顿对于宇宙的解释也是和笛卡儿等人一样,承认神是“第一推动力”,后来的牛顿可以说完全陷入了唯心主义。
他的全部成就几乎都是在45岁以前取得的,尤其集中在23岁以前。
以后的四十年中则完全陷入了对神学的研究,他在神学方面的研究手稿竟有1,500,000字之多



