對牛頓一生的評析

唐中榮（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程系，四川遂寧629000）

對牛頓一生的評析

唐中榮
（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程系，四川遂寧629000）

文章表述了英國著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家牛頓光輝燦爛的一生，表述了他對科學(xué)，對人類功勛卓著的一生，也客觀的描述了他的鮮為認(rèn)知的另一面。告知廣大讀者，特別是年輕的朋友們對名人，對科學(xué)家，特別是世界著名人物不要盲目的崇拜，要知道他們也是人，他們也會有凡人的一面。

牛頓；一生；成功；失敗

一、牛頓生平簡介

艾薩克·牛頓爵士，英格蘭著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。他于1643（格里歷）1月4日（或1642（儒略歷）12月25日）誕生在英格蘭林肯郡的小鎮(zhèn)烏爾斯索普的一個(gè)農(nóng)耕家庭，（他出生那年正好是著名物理學(xué)家伽利略1642年去世的那年）。在他出世前三個(gè)月，父親就去世了。由于牛頓是早產(chǎn)兒，出生時(shí)個(gè)子很小，在他兩歲多時(shí)，母親改嫁，牛頓是在舅舅和姥姥家長大。他于1661年考入英國劍橋大學(xué)三一學(xué)院。牛頓雖然是領(lǐng)助學(xué)金的學(xué)生，但由于學(xué)習(xí)勤奮，成績優(yōu)秀，特別是受到伊薩克·巴羅教授的賞識，1664年成為研究生。牛頓，他于1665年開始研究微分和積分及萬有引力定律。1665～1666年倫敦大瘟疫，一個(gè)夏天病逝3萬人。牛頓回到家鄉(xiāng)，開始了他“從事發(fā)明創(chuàng)造的青年時(shí)期”。牛頓，研究了二項(xiàng)式定理，創(chuàng)建了微積分，探討了光的色散現(xiàn)象。有膾炙人口的“蘋果落地”的故事(據(jù)說是法國作家伏爾泰從牛頓侄女那兒聽來的)。并由此結(jié)合自然現(xiàn)象總結(jié)出了著名的“萬有引力定律”。牛頓的好朋友埃德蒙.哈雷說：“若不發(fā)表，便是任其枯朽”，在哈雷的鼓勵和資助下，1687年出版曠世之作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。人們爭相購閱。1703年任英國皇家學(xué)會終身會長。1705年被英國女王授予爵士稱號。1727年3月20日歿于倫敦，葬于威斯敏斯特教堂。墓碑上刻著：“艾薩克·牛頓爵士安葬在這里……，讓我們歡呼曾經(jīng)存在過這樣一位偉大的人類之光”。在牛頓偉大而光輝的一生中，我們來看看他的成與敗、得與失、功與過。牛頓一生活了85歲，就其一生來看，他在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)、自然哲學(xué)等方面都有其杰出的貢獻(xiàn)，在神學(xué)、煉金術(shù)等方面也有研究。因此，他的一生也可以說是充滿傳奇和復(fù)雜故事的一生。

二、牛頓取得的輝煌成就

（一）對物理學(xué)、天文學(xué)和光學(xué)的貢獻(xiàn)

在牛頓的漫長而復(fù)雜的一生中，他對物理學(xué)、天文學(xué)和光學(xué)是有其特殊貢獻(xiàn)的，他在伽利略等人科研基礎(chǔ)上于1687年出版了著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》即大家非常熟悉的牛頓三大定律，這部巨著總結(jié)了力學(xué)的研究成果，標(biāo)志了經(jīng)典力學(xué)體系的初步建立。這是物理學(xué)上第一次大綜合，也是天文學(xué)、數(shù)學(xué)和力學(xué)歷史發(fā)展的產(chǎn)物，更是牛頓創(chuàng)造性研究的結(jié)晶。他在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，接觸到亞里士多德的局部運(yùn)動理論，后來又讀到伽利略和笛卡爾的著作，受他們的影響，開始了動力學(xué)研究。開普勒和布里阿德（I.Bulliadus,1605-1694）的天文學(xué)工作，啟發(fā)了他對天文學(xué)的興趣，使他產(chǎn)生了證明布里阿德的引力平方反比關(guān)系的想法。1664年上半年，牛頓擺脫了亞里士多德的影響，轉(zhuǎn)而接受伽利略重視實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)的觀念。笛卡爾關(guān)于尋求“自然的第一原因”的思想也大大激勵了牛頓。牛頓對慣性定律、碰撞規(guī)律和動量守恒，以及圓周運(yùn)動的認(rèn)識就是直接從笛卡爾的著作中學(xué)習(xí)到的成果。牛頓對光學(xué)也做了廣泛的研究，他首先否定了笛卡爾對彩色光的論述，笛卡爾認(rèn)為白光是自熱光，彩色光是白光通過介質(zhì)而產(chǎn)生的改變光，所以光帽棱鏡的不同厚度加以不同改變之后，光就通過棱鏡而形成光譜。1666年，牛頓成功地做了一系列的實(shí)驗(yàn)，推翻了笛卡爾的觀點(diǎn)。“我為自己弄到一個(gè)三棱鏡，以此來試驗(yàn)著名的色散現(xiàn)象?！彼脙蓚€(gè)棱鏡，顯示出：如果使一種顏色的光穿過第二個(gè)棱鏡，光便發(fā)生了變化，而白光總會導(dǎo)致色散和顏色的分離。他從這個(gè)實(shí)驗(yàn)和其他實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)論是：白光是一種混合光，它的組成必須是上述基本顏色。

（二）無可比擬的數(shù)學(xué)天才

在牛頓的光輝而成功的一生中，他具有無可比擬數(shù)學(xué)天才。牛頓在研究物理學(xué)的不規(guī)則的圖形時(shí)，利用先微分、后積分的方法，創(chuàng)造和建立了微積分，1676年，牛頓告訴了亨利.奧爾登堡二項(xiàng)式定理的普遍形式，正是這一年，牛頓把名為《重要書信》的著作留給了亨利.奧爾登堡，宣布了他發(fā)現(xiàn)了以字母置換法表示的“流數(shù)術(shù)”。之所以采用“流數(shù)術(shù)”這個(gè)術(shù)語，是由于他把一個(gè)不斷運(yùn)動的物體的軌跡看作是一個(gè)不斷運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)做成的曲線的導(dǎo)數(shù)，用符號表示，其加速度用表示。這是牛頓對微分學(xué)的發(fā)現(xiàn)，與萊布尼茲無關(guān)。而萊布尼茲則采用先積分、后微分的方法創(chuàng)立了微積分，他們對數(shù)學(xué)的貢獻(xiàn)都是巨大的，都立下了不朽的功勛。

（三）對哲學(xué)的研究

在牛頓的眾多發(fā)明創(chuàng)造的一生中，他對哲學(xué)的研究也是巨大的?？茖W(xué)巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是他利用哲學(xué)思想對物理學(xué)的一次大綜合，牛頓在《原理》中開宗明義，以“定義和注釋”的形式提出了八個(gè)定義和四個(gè)注釋。即今天人們俗稱的牛頓三大定律和物質(zhì)的量是物質(zhì)的度量，可由其密度和體積共同求出。運(yùn)動的量是運(yùn)動的度量，可由速度和物質(zhì)的量共同求出。還有慣性、拋射體運(yùn)動、行星、衛(wèi)星、彗星的運(yùn)動、歲差以及潮汐現(xiàn)象等等，牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是物理學(xué)發(fā)展史上一部光輝的經(jīng)典著作，它以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捏w系和豐富的內(nèi)容完成了物理學(xué)發(fā)展史上的第一次大綜合。

三、牛頓性格中的弱點(diǎn)

我們大多數(shù)人都從教科書、歷史書中，了解到牛頓光輝的一生，知道了他杰出的智慧、勤奮的勞動，對科學(xué)的巨大的貢獻(xiàn)，對人類作出了無比巨大的功勞。但是，牛頓的嫉妒心很強(qiáng)，他把后半生的精力都花在保護(hù)他在科學(xué)上的聲譽(yù)上。在事業(yè)的早期，他曾經(jīng)卷入與羅伯特·胡克關(guān)于幾項(xiàng)發(fā)明優(yōu)先權(quán)的爭執(zhí)。麻煩的是牛頓想要他的發(fā)明成為自己所獨(dú)有——他不愿與別人合作來發(fā)現(xiàn)任何東西。如果另一學(xué)者對某一發(fā)現(xiàn)與牛頓持同樣的主張，他會不惜任何代價(jià)來證明別人是錯誤的，在這個(gè)問題上，他總是絕對無情的。正是這種狂熱的占有欲，導(dǎo)致他與戈特弗雷德·萊布尼茲爭奪發(fā)明微積分的優(yōu)先權(quán)，這個(gè)事件是所有優(yōu)先權(quán)之爭中最著名的。

早在17世紀(jì)70年代初期，牛頓已經(jīng)研究出微積分的主要概念和方法，這是不容置疑的，但他直到很多年以后才公開發(fā)表他的研究成果。萊布尼茲也是一位數(shù)學(xué)天才，熟知數(shù)學(xué)家們在大半個(gè)世紀(jì)里一直研究的各種數(shù)學(xué)問題的意義，到1676年創(chuàng)立了積分學(xué)和微分學(xué)及其表示方法，并與1684年首次公開發(fā)表。因?yàn)榕ｎD沒有把自己的方法公開發(fā)表，萊布尼茲不承認(rèn)牛頓的發(fā)明權(quán)。兩個(gè)競爭者的活動情況一般人又不了解，于是一場非常錯綜復(fù)雜的爭論一直持續(xù)到1718年萊布尼茲逝世。英國的情況是認(rèn)為萊布尼茲在1633年訪問倫敦時(shí)，不知怎么設(shè)法搞到了牛頓的一些未發(fā)表的手稿。在他們之間的公開的和暗地的猜疑持續(xù)了10年之久，萊布尼茲于1712年呼吁英國皇家學(xué)會通過官方來處理這個(gè)爭論。但他的想法太天真了，因?yàn)榛始覍W(xué)會是牛頓統(tǒng)治的機(jī)構(gòu)——牛頓自己寫了個(gè)報(bào)告來了結(jié)此事，該報(bào)告被稱為“通訊備忘錄”。

四、被牛頓盛名掩蓋的學(xué)說

在光本性的研究中，17世紀(jì)有兩種學(xué)說：一種是牛頓主張的微粒說，另一種是惠更斯提出的波動說。由于牛頓的微粒說容易解釋自然現(xiàn)象，更得到了實(shí)驗(yàn)的支持，所以牛頓的微粒說一直占著主導(dǎo)地位，而惠更斯的波動說缺乏實(shí)驗(yàn)的支持，在以后的一百多年里一直沒有得到發(fā)展。還有一個(gè)更重要的原因，就是牛頓在學(xué)術(shù)界有很高的聲望和他的排斥，致使惠更斯的波動理論遲遲得不到發(fā)展，以致最后到1801年英國物理學(xué)家托馬斯·楊巧妙的解決相干光源的問題，成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，有力的支持了光的波動說，為波動說取得公認(rèn)和迅速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

[1]謝名春.科學(xué)技術(shù)及其思想史[M].成都:四川大學(xué)出版社,2006.

[2]劉克哲,張承琚.物理學(xué)(第三版)[M]北京:高等教育出版社,2009.

[3]郭奕玲,沈慧君.物理學(xué)史(第二版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[4]弗·卡約里(美).物理學(xué)史[M].桂林:廣西師范大學(xué)出版社,2002.

艾薩克·牛頓

艾薩克·牛頓（1643年1月4日-1727年3月31日）爵士，英國皇家學(xué)會會長，英國著名的物理學(xué)家，百科全書式的"全才"，著有《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》、《光學(xué)》。

他在1687年發(fā)表的論文《自然定律》里，對萬有引力和三大運(yùn)動定律進(jìn)行了描述。這些描述奠定了此后三個(gè)世紀(jì)里物理世界的科學(xué)觀點(diǎn)，并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。他通過論證開普勒行星運(yùn)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(yùn)動都遵循著相同的自然定律；為太陽中心說提供了強(qiáng)有力的理論支持，并推動了科學(xué)革命。

在力學(xué)上，牛頓闡明了動量和角動量守恒的原理，提出牛頓運(yùn)動定律。在光學(xué)上，他發(fā)明了反射望遠(yuǎn)鏡，并基于對三棱鏡將白光發(fā)散成可見光譜的觀察，發(fā)展出了顏色理論。他還系統(tǒng)地表述了冷卻定律，并研究了音速。

在數(shù)學(xué)上，牛頓與戈特弗里德·威廉·萊布尼茨分享了發(fā)展出微積分學(xué)的榮譽(yù)。他也證明了廣義二項(xiàng)式定理，提出了"牛頓法"以趨近函數(shù)的零點(diǎn)，并為冪級數(shù)的研究做出了貢獻(xiàn)。

在經(jīng)濟(jì)學(xué)上，牛頓提出金本位制度。

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1005-5312（2015）23-0265-02