牛顿对科学的伟大贡献有哪些?
2019-03-29 · 致力于图书出版、影视IP
牛顿(1643~1727)牛顿,英国物理学家、数学家、天文学家,出生于林肯郡沃尔索浦。
牛顿从小喜欢手工劳动,他做的风车、风筝、日晷、漏壶等都十分精巧。1665年毕业于剑桥大学三一学院,获学士学位。1668年获文学硕士学位。1669年任三一学院的数学教授,曾任英国皇家学会会长。
在力学方面,牛顿在伽利略等人的基础上进行深入研究,总结出机械运动的三个基本定律。他进一步发展了开普勒等人的工作,发现万有引力定律,把地球上物体的力学和天体力学统一到一个基本的力学体系中,创立经典力学体系。它正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律,实现了自然科学的第一次大综合,这是人类对自然界认识的一次飞跃。
在光学方面,牛顿用三棱镜分析日光,发现白光由不同颜色(即不同波长)的光构成,这成为光谱分析的基础,并制作了牛顿色盘。他还发现光的一种干涉图样,称为“牛顿环”,创立光的“微粒说”,这在一定程度上反映了光的本性。
牛顿用图来描述光与颜色的原理
在热学方面,牛顿确定了冷却定律。
在数学方面,牛顿在前人工作的基础上,建立了二项式定理;并和莱布尼兹几乎同时创立了微积分学,开辟了数学上的一个新纪元。
在天文学方面,牛顿于1671年创制反射望远镜,初步考察行星运动规律,解释潮汐现象,预言地球不是正球体,并由此说明岁差现象等。
牛顿的名作《自然哲学数学原理》用数学解释了哥白尼学说和天体运动的现象,阐明了运动三定律和万有引力定律等。
让妈妈不放心的孩子
有一回,牛顿赶着马去送麦子。在回来的路上碰到山坡,牛顿只好牵着马走。他带着完成任务的轻松心情,边走边想起学习的事来。上到坡顶,他打算骑马下山。可是回头一看,马不见了,缰绳还捏在手里,他赶紧四下寻找。一直找到家里,推门一看,马在那里津津有味地吃着草料呢!原来不知什么时候,马嚼子掉了,马独自跑回家来了。他因为专心读书,放羊让羊跑丢了的事也时有发生。看到牛顿精神恍惚的样子,妈妈很发愁,常常向舅舅诉苦,舅舅听后则哈哈大笑,认为小牛顿好学上进,反而劝牛顿的妈妈让他继续上学。
与众不同的哥哥
牛顿从小就是一个与众不同的孩子,他总是能让人大吃一惊。
1658年9月3日,罕见的暴风雨侵袭了英国,河水泛滥,树木也被连根拔掉。村子里能干活的人,不管男女,全都顶着狂风,冒着大雨跑到地里去,有的立木桩,有的垒挡风墙,大家都在拼命地干着。
天空一片漆黑,狂风还不停地刮着,牛顿家的房子呼啦呼啦地直晃,就像要倒了似的。牛顿这时还是一个十几岁的小孩子,他同自己的母亲和弟弟、妹妹住在一起。
“哥哥在哪儿呢?”
最小的妹妹听见风声却找不到哥哥,这时大家才发现牛顿不见了。大家着急地四处寻找,好不容易才在后院里找到了牛顿。这时,牛顿的头被大风吹得乱蓬蓬的,浑身被雨淋得湿透了。他像个疯子似的顶着大风,跑来跑去。
原来,牛顿很想知道,这么强的风,究竟用多么大的力气能把东西吹跑,他一定要了解风力。
他想得入了迷。什么家里的事呀、地里的活呀,全都忘个精光。
牛顿冒着狂风暴雨来到后院,先是顺着风拼命地跳,接着又迎着风拼命地跳,然后又侧身向着风跳着,并且还把斗篷抛起来以测试风力与接触面积的关系。
苹果掩盖的真相
1666年秋天的一个傍晚,工作了一天的牛顿下楼休息。院子里香气扑鼻,偏西的太阳把树上熟透了的苹果映得通红,使人垂涎欲滴。
长期以来,牛顿总隐隐约约地感到,在神秘的自然界后面,一定有某种规律在支配着它的运动。可是这个规律是什么呢?
“噗!”一只熟透了的苹果落在牛顿的面前,把他从遐想中唤醒。
啊!一只熟透了的苹果。牛顿弯腰把苹果捡起来,细细地端详着它,从右手转到左手,又从左手换到右手。牛顿似乎要从那熟透了的苹果中去找出这种神秘的谜底。突然,他的手停住了,目光闪闪发亮。苹果为什么往地上掉,而不朝天上飞?朝天上抛的石子为什么最后还要落下来?这不是地球在吸引它吗?手里的苹果沉甸甸的,这不就是地球吸引它的力量吗?开普勒猜测行星绕日运动,是因为太阳吸引它们。看起来,这种引力不但太阳存在,地球同样也存在。地球周围的物体,不正是因为受到地球的吸引而都落向地面的吗?
牛顿的望远镜
牛顿抬起头来,立刻否定了刚才的念头,一轮弯弯的明月挂在天边。它似乎在调皮地向牛顿微笑:“瞧,我偏不掉下来!”
是啊,为什么苹果落下来,而月亮却一直绕着地球转呢?牛顿陷入沉思,对这个问题日夜思考着。
几天以后,牛顿终于克服了月球的挑战,得到引力作用下物体运动的图像,并把它画在笔记本上。图像表明,由于物体水平方向的运动速度不同,受地球引力作用的物体会有不同的运动轨迹。自由落体的轨迹是直线;一个平抛物体的轨迹是抛物线;水平速度达到一定大小的时候,惯性离心力和地球引力平衡,就产生绕地球的圆周运动。月球就是这样在运动着的。这个普遍存在的引力决定了重物的坠落,也支配着宇宙间天体的运动。
月球和地球之间的关系,也适合于太阳和围绕它运行的行星之间的关系。牛顿进一步研究,终于通过计算,从开普勒的定律中成功地推导出引力同距离的平方成反比,从而发现了举世闻名的万有引力定律。
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