牛頓的創造和發現帶來的科學變化

㈠ 牛頓對科學的發展和人類文明的進步做出了哪些貢獻

牛頓的一生，碩果累累，對科學的發展和人類文明的進步做出了重要的貢獻。他發現了潮汐的規律，證明了月亮和太陽的引力造成了地球上的海洋潮汐，從而為人類認識和利用潮汐奠定了基礎。

他創立了微積分學，為近代自然科學研究和工程技術的發展提供了有力的數學工具。

他分解了白光，發現了光色的秘密，證明了白色光線中含有光譜的所有光色，而且每一種光線通過三棱鏡時其折射率各不相同。他還發明了反射式望遠鏡，大大開拓了人類認識自然和觀測宇宙現象的視野。

他總結出機械運動的三個基本定律，建立了古典力學體系，為解決繁多的機械運動問題奠定了理論基礎。

他發現了萬有引力定律，建立了天體力學理論體系，把天上的世界與地上的世界統一起來，使人類對於宇宙的認識又大大地加深了一步。

㈡ 牛頓在科學方面的偉大成就

一、牛頓（Isaac Newton）簡介
牛頓作為一心做學問的科學家,內心傾向請教,屬於自然神論、以實驗與定量分析科學相結合治學,以自己的實踐進行了近代科學需要大綜合和劃時代飛躍、形成科學理論體系,它適應了新興的資產階級極其需要近代科學技術的波切需要,而成為近代科學的標志性理論體系的完成者和主要代表人物.
經歷和著作：世界近代科學史上最著名的英國科學家和數學家,1664年畢業於劍橋大學三一學院,1668年在劍橋大學讀完研究生課程,並且繼巴羅擔任盧卡錫講座教授.1696年出任英國造幣局監督,1699年任造幣局局長,1703-1727年連五屆任皇家學會主席.主要著作有《自然哲學的數學原理》、《光學》、、《宇宙系統》和《月球理論》等,還有《古王國變遷史》.主要科學論文有「論分析」、「《級數和流數方法論著》」、《普通數學或數學結構與題解集》、《未發表的科學論文集》（A.R.Hall 編）. 還有被燒掉的《化學》書手稿,留下了千百萬字的手稿.他也是近代科學革命成就的集大成者和做出決定性貢獻的偉大科學家.他生於1643年1月4日（公歷,按古羅馬的儒略歷應為1642年2月25日）,死於1727年3月20日（公歷）,活了85歲.
主要貢獻：牛頓在他的時代是一位幾乎在各個學科領域都作出劃時代貢獻的,並集大成的劃時代人物.盡管他的天才、勤奮和成就令至今的世人所敬仰,但是它畢竟受到歷史條件的局限,因而為後代留下了廣闊的發展空間.他奠定的理論力學、微積分、物質組成思想、光學實驗發現和理論、萬有引力定律、運動三定律、低速流體阻力定律、彗星理論、潮汐理論和宇宙系統論等都在各學科的歷史上留下了劃時代的和奠基性的巨大貢獻.
成就的典型評價：
愛因斯坦在1927年幾年牛頓逝世200周年時寫道：「我覺得有必要在這樣的時刻來紀念這位傑出的天才,在它以前和以後都還沒有人像他那樣決定著西方的思想、研究和實踐的方向.他不僅作為某些關鍵性的方法的發民者來說是傑出的,而且他在善於運用他那是的經驗材料上也是獨特的,同時還對於史學和物理學的詳細證明方法有驚人的創造才能.由於這些理由,它應當受到我們最深摯的尊敬」；關於牛頓的成就與愛因斯坦的成就相比較誰大誰小的問題,愛因斯坦本人早就作出回答.在他和英費爾德合寫的《物理學的進化》一書中說：「科學的發展不是像毀掉一座倉庫,在原地建設起一座倉庫,而是像爬上一樣,沿著一個個山頭向上爬,爬得高了,看到起步小山還在那裡,只不過顯得矮些罷了」.
著名科學家盧瑟福（Lord Ernest Rutherford）在1931年回答有人提問這個問題時說過：「今天有一種頗為流行的誤解,即科學是由推翻以前建立的理論才前進的,但這是極少的情況.例如,時常有人說愛因斯坦的廣義相對論推翻了牛頓在引力上的工作.真理再前進一步會變成繆誤……就愛因斯坦的工作與牛頓的工作的關系而言,僅僅是它的基礎的一種普遍的推廣,一個偉大的真理不是可拋棄的,而是予以修改,以便將它放在更加廣泛和穩固的基礎之上……」.(A.S.Eve, Rutherord being ……,1939,p.)
生物物理學家、科學學奠基人和第一任世界和平理事會主席J.D.Bernal評價牛頓的《原理》說：「這部書堅持闡述了物理的說理,在全部科學史上是無與倫比的.就數學而論,只可以拿歐幾里得的《幾何原本》與它相比,就洞察物理的卓識和對思想上的影響而論,就只有達爾文的《物種起源》比得上它.這本書立即成為新科學的景點,這倒不是說他已到了作為正統學說的源泉的底部而受到崇敬--雖然多少有這種危險,特別在英國--而是說書中提到的種種方法可以作為以後推廣的源泉而受到崇敬」.（貝爾納,《歷史上的科學》,1981,p.277）
二、牛頓科學思想的核心是粒子和力
他的物質觀是原子論,原子論在科學上的應用就是原子-粒子-質點-質點系-重心-質心的概念.它的物質組成學說是多層次的粒子靠吸引力與排斥力的作用,而形成物質三態,以至萬物.
數學上：幾何點；物理上：質點和重心；化學上：粒子的結合和分解；天文學上：以質點代天體.
三、數學上的貢獻
1. 1664年發明無限級數、收斂級數.
2. 1664-1665年發明用極限法做曲線的切線.
3. 1665年發明二項式定理
四、物理上的貢獻
1. 基本概念：
2. 運動三定律
第一定律：不等同於伽利略慣性概念的發現.
第二定律：外加力與打破慣性運動的關系.牛頓的作用是發現 f∝m, f∝a, 所以f=ma. 這是為發現萬有引力定律的需要才發現的,發現於1684年10月之後,早於萬有定律發現2-3個月.
第三定律：由於研究物體之間相互作用的關系才發現的,適用於天體運動.
3.萬有引力定律
4.光學上的成就
五、化學上的貢獻
1. 採用大量實驗方法研究化學作用,甚至自製儀器設備.自己帶個助手作實驗.興起化學實驗之風.
2.提出了很多的元素和化合物的化學符號,為John Dalton後來的工作的先導.
3.用物理的粒子組成學說和引力與斥力的觀點研究物質組成：提出同種最小粒子--原子靠引力而結成不同層次較粒子和顆粒的學說,多達七層次以上,直到可見物體.
4.用引力大小說明物質的化合和分解、溶解和融解.材料的比重差異在於粒子精細程度的不同結合.並容易說明物質三態的變化和元素間的嬗變.
5.從粒子和力的觀點提出無機物與生物之間的物質轉化,以及精神的來源；他用電精（以太微粒子）的傳遞觀點分析和說明感覺-神經-大腦-神經-肌肉-動作反應的傳遞機制,與今天的神經傳遞的鈉、鉀離子傳遞理論十分符合.他排除了心靈論、神創論和神經與肉體二元論,追求唯物的和科學的解決.
6.進行定量分析和置換關系的實驗和測量：他在1692年已經認識到酸、鹼、土之間存在既定數量的化合關系.
7.牛頓是繼波義耳之後,在從煉金屬向化學轉化的過程中起了重大作用的人物,他逐步通過實驗和用科學的粒子和力的觀點,將對化合與分解的理解納入科學的軌道.他的工作為擺脫神創論和煉金術中的迷信色彩起了關鍵的作用.
六、流體力學上的貢獻
牛頓將他的《原理》第二卷獻給了流體力學原理,他用實驗和微積分分析對各種形狀物體運動在靜止的和低速的流體中產生阻力的研究,提出其阻力與速度的平方成比例.他提出了流體中拋射體和圓周運動體的運動阻力計算,彈性流體中脈沖運動速度與流體的彈性力和密度的平方分別成正、反比.這些工作為低速流體力學奠定了的理論和研究方法的基礎.
七、開創了彗星理論、月球理論和宇宙系統論,發展了伽利略的潮汐理論
八、在科學和文化上的劃時代貢獻
1． 牛頓的科學理論將科學從中宗教神學和神創論的統治下較徹底地解放出來.
2． 將自然科學從自然哲學的思辨中分離出來.
3． 它奠定了近代理論物理和理論力學的基礎,在前人靜力學的基礎上開創了動力學.
4． 在人類歷史上首次用力學和運動原理,將天上和地上的規律統一起來,將「神創的」萬象納入科學的探索和理解的軌道.
5． 他發明的微積分人類歷史上最偉大的數學發現之一,為近代科學的後來迅速大發展提供了最有力的數學工具.
6． 他集近代前期科學的大成,並做出很多學科劃時代的、原創性的巨大貢獻.
7． 他將實驗、歸納和分析研究方法結合,運用分析與綜合的數理方法,使機械論、因果輪系統化,成為近代科學方法的代表.
8． 牛頓的原子論物質觀、科學的物質組成粒子說、動力學、引力相互作用,以及機械唯物論的方法論,對歐洲大陸和世界的科技界、教育界、文化界和政治界,產生重大影響.它通過法國的啟蒙運動和網路全書學派,對法國大革命產生重大影響,一個科學家及其科學理論產生如此重大的社會影響,是古今所未有過的.
9． 牛頓的科學理論至今仍是各類學校課堂上必授的重要內容,是從建築、橋梁到宇宙飛船、人造衛星設計及航空航天的主要理論和計算依據.它不但未過時和未被代替,而且發揮著空前的作用.
由於時代的局限性,牛頓的科學觀和科學理論是用於宏觀和低速運動的領域,現代科學在將它作為組成部分予以包容和發展.

㈢ 牛頓科學思想產生的重大影響

牛頓科學思想產生的重大影響
1、牛頓力學是經典物理學和天文學的基礎,也是現代工程力學以及與之有關的工程技術的理論基礎。
2、牛頓力學的創立,標志著人類科學時代的開始.牛頓力學和熱學引發了以英國工業革命為起點的第一次技術革命,使人類社會進入蒸汽時代。
3、牛頓用數學方法精確描述宇宙運行的自然法則。
4、為法國啟蒙思想和唯物主義哲學奠定了科學基礎。

㈣ 科學家牛頓為什麼會研究神學，他到底發現了什麼

牛頓是一位傑出的物理學家，但事實上他不是無神論者。牛頓一生寫了許多書，其中近80%是宗教書籍，所以牛頓是一個徹頭徹尾的有神論者。因為他相信上帝，牛頓致力於科學研究，以找出自然現象背後的原因。每次探索事物的規律，都試圖接近上帝。在牛頓時代，他建立了牛頓的力學體系，但這與上帝並不矛盾。牛頓發現自然有自己的規律，反映了上帝對一切事物的精確控制。

科學是嚴謹的，並且談論證據。它不像神學那樣抽象和流暢。再也很難說服人們以模糊的理由相信它。就像當人類用科學揭開日食的秘密時，沒有人會相信天狗會再吃月亮，人類登上在月球後，也沒有人會相信月亮上還有廣寒宮。宗教最終將只會成為人們的心理安慰，永遠不能凌駕於科學之上。隨著細胞理論、能量和質量守恆、進化等現代科學的發展，宗教神學在自然規律中的主導地位已經被徹底打破。人們普遍認為科學技術是生產力，宗教可以繼續保持在心理和社會層面。

㈤ 牛頓等科學家對我們的影響

伊薩克·牛頓爵士（Sir Isaac Newton，儒略歷1642年12月25日-1727年3月20日 格里歷1643年1月4日—1727年3月31日），數學家、科學家和哲學家，同時是英國當時煉金術熱衷者。他在1687年7月5日發表的《自然哲學的數學原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica）里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運動定律是經典力學的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨立地發明了微積分。他總共留下了50多萬字的煉金術手稿和100多萬字的神學手稿。
牛頓被譽為人類歷史上最偉大的科學家之一。他的萬有引力定律在人類歷史上第一次把天上的運動和地上的運動統一起來，為日心說提供了有力的理論支持，使得自然科學的研究最終掙脫了宗教的枷鎖。
牛頓還發現了太陽光的顏色構成，還製作了世界上第一架反射望遠鏡。
1642年的聖誕節前夜，在英格蘭林肯郡沃爾斯索浦的一個農民家庭里，牛頓誕生了。牛頓是一個早產兒，出生時只有3磅重。接生婆和他的雙親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，並且活到了竟活到了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。從此牛頓便由外祖母撫養。11歲時，母親的後夫去世，牛頓才回到了母親身邊。大約從5歲開始，牛頓被送到公立學校讀書，12歲時進入中學。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，並從中受到啟發，自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意，如風車、木鍾、折疊式提燈等等。葯劑師的房子附近正建造風車，小牛頓把風車的機械原理摸透後，自己也製造了一架小風車。推動他的風車轉動的，不是風，而是動物。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。他還製造了一個小水鍾。每天早晨，小水種會自動滴水到他的臉上，催他起床。
後來，迫於生活，母親讓牛頓停學在家務農。但牛頓對務農並不感興趣，一有機會便埋首書卷。每次，母親叫他同她的傭人一道上市場，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，他發現他的外甥伸著腿，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。牛頓又重新回到了學校，如飢似渴地汲取著書本上的營養。
牛頓19歲時進入劍橋大學，成為三一學院的減費生，靠為學院做雜務的收入支付學費。在這里，牛頓開始接觸到大量自然科學著作，經常參加學院舉辦的各類講座，包括地理、物理、天文和數學。牛頓的第一任教授伊薩克·巴羅是個博學多才的學者。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，包括計算曲線圖形面積的方法，全部傳授給牛頓，並把牛頓引向了近代自然科學的研究領域。
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。他學習了歐幾里德的《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，對牛頓具有決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決定。
正當牛頓准備留校繼續深造時，嚴重的鼠疫席捲了英國，劍橋大學因此而關閉，牛頓離校返鄉。家鄉安靜的環境使得他的思想展翅飛翔，以整個宇宙作為其藩籬。這短暫的時光成為牛頓科學生涯中的黃金歲月，他的三大成就：微積分、萬有引力、光學分析的思想就是在這時孕育成形的。可以說此時的牛頓已經開始著手描繪他一生大多數科學創造的藍圖。
隨著科學聲譽的提高，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胡克、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著堂皇的生活，1705年他被安妮女王封為貴族。此時的牛頓非常富有，被普遍認為是生存著的最偉大的科學家。他擔任英國皇家學會會長，在他任職的二十四年時間里，他以鐵拳統治著學會。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，偉大艾薩克·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。他的墓碑上鐫刻著： 讓人們歡呼這樣一位多麼偉大的人類榮耀曾經在世界上存在。
在牛頓的全部科學貢獻中，數學成就佔有突出的地位。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年間的冬天，在研讀沃利斯博士的《無窮算術》並試圖修改他的求圓面積的級數時發現這一定理的。
微積分的創立是牛頓最卓越的數學成就。牛頓為解決運動問題，才創立這種和物理概念直接聯系的數學理論的，牛頓稱之為"流數術"。它所處理的一些具體問題，如切線問題、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演算法——微分和積分，並確立了這兩類運算的互逆關系，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，開辟了數學上的一個新紀元。
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）在解決各類問題中的應用。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系，指出可以利用方程系數確定方程根之冪的和數，即「牛頓冪和公式」。
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》中引入了曲率中心，給出密切線圓（或稱曲線圓）概念，提出曲率公式及計算曲線的曲率方法。並將自己的許多研究成果總結成專論《三次曲線枚舉》，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眾多領域。
牛頓是經典力學理論理所當然的開創者。他系統的總結了伽利略、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。
牛頓發現萬有引力定律是他在自然科學中最輝煌的成就。那是在假期里，牛頓常常來到母親的家中，在花園里小坐片刻。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，它使那個坐在花園里的人的頭腦開了竅，引起他的沉思：究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢？牛頓思索著。終於，他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。他認為太陽吸引行星，行星吸引行星，以及吸引地面上一切物體的力都是具有相同性質的力，還用微積分證明了開普勒定律中太陽對行星的作用力是吸引力，證明了任何一曲線運動的質點，若是半徑指向靜止或勻速直線運動的點，且繞此點掃過與時間成正比的面積，則此質點必受指向該點的向心力的作用，如果環繞的周期之平方與半徑的立方成正比，則向心力與半徑的平方成反比。牛頓還通過了大量實驗，證明了任何兩物體之間都存在著吸引力，總結出了萬有引力定律：
F=G（m1m2 / r 2）（m1和m2是兩物體的質量，r為兩物體之間的距離）。在同一時期，雷恩、哈雷和胡克等科學家都在探索天體運動奧秘，其中以胡克較為突出，他早就意識到引力的平方反比定律，但他缺乏象牛頓那樣的數學才能，不能得出定量的表示。
牛頓運動三定律是構成經典力學的理論基礎。這些定律是在大量實驗基礎上總結出來的，是解決機械運動問題的基本理論依據。
1687年，牛頓出版了代表作《自然哲學的數學原理》，這是一部力學的經典著作。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，建立了經典力學的完整而嚴密的體系，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。
在光學方面，牛頓也取得了巨大成果。他利用三棱鏡試驗了白光分解為的有顏色的光，最早發現了白光的組成。他對各色光的折射率進行了精確分析，說明了色散現象的本質。他指出，由於對不同顏色的光的折射率和反射率不同，才造成物體顏色的差別，從而揭開了顏色之迷。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線運動路徑。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和反射式望遠鏡等多種光學儀器。
牛頓的研究領域非常廣泛，他在幾乎每個他所涉足的科學領域都做出了重要的成績。他研究過計溫學，觀測水沸騰或凝固時的固定溫度，研究熱物體的冷卻律，以及其他一些只有在與他自己的主要成就想比較時，才顯得遜色的課題。
1667年復活節後不久，牛頓返回到劍橋大學，10月被選為三一學院初級院委，翌年獲得碩士學位，同時成為高級院委。1669年，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。巴羅讓賢，在科學史上一直被傳為佳話。
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。但在解決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，算出了雙曲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顏色的光。開始，他並不願意發表他的觀察所得，他的發現都只是一種個人的消遣，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裡。後來，在好友哈雷的竭力勸說下，才勉強同意出版他的手稿，才有劃時代巨著《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，襪帶不系好，馬褲也不紐扣，就走進了大學餐廳。有一次，他在向一位姑娘求婚時思想又開了小差，他腦海了只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，硬往煙斗里塞，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，卻發現鍋里是一隻懷表。還有一次，他請朋友吃飯，當飯菜准備好時，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，發現了盤子里的骨頭，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。
在中小學教科書中，學生們肯定不止一次接觸到牛頓這一非同凡響的名字。正如人們所熟知的那樣，他是英國偉大的物理學家、數學家和天文學家，提出過萬有引力定律、力學三大定律、白光由各色光組成的理論，並開創了微積分學，等等。在邁克爾·懷特所著的《100位傑出人物》一書中，艾薩克·牛頓（1642～1727）被列為最具影響力人物之第二，排在穆罕默德之後，耶穌基督之前。他之所以能夠獲得如此殊榮，當然是因為他對科學發展的傑出貢獻。
人們往往傾向於把科學史上具有劃時代意義的偉大科學家看作是品德高尚的天才和聖人，無數榮譽和光環圍繞著他們，使人們難以了解他們作為普通人的真實性情。新近出版的《牛頓傳：最後的煉金術士》，通過大量翔實的資料和原始檔案，還原了一個真實的牛頓。
這位站立在巫術終結和科學興起的歷史轉折點上的天才，通過對未知世界永無止境的探索，使他成為有史以來最偉大的科學家之一，也使他將自己一生中更多的精力花費在煉金術上，牛頓總共留下50多萬英文單詞的煉金術手稿和100多萬單詞的神學手稿，而這些工作與他的科學發現很難說是毫無關聯的。除此之外，他還專門研究過治療想像中他所患疾病的葯物。
此書作者基於科學發生學的視角，提出了牛頓痴迷煉金術與奠立近代科學基礎之間的重大關聯。他藉助牛頓遺留下來的重要信件和從未發表過的筆記，闡釋了牛頓從事煉金術和神學研究對於他發現萬有引力，以及後來進行的統一場論研究的作用。
值得一提的是，直到1936年，牛頓真實的另一面才逐漸顯露出來，而這要歸功於20世紀的經濟學大師、牛頓研究者約翰·梅納德·凱恩斯。當時有一批牛頓遺留下來的文件在蘇富比拍賣公司拍賣，這些文件是大約50年前由劍橋大學所接受的捐贈中被認為「不具科學價值」的一部分收藏品。結果，凱恩斯在拍賣中購得這批文件。
凱恩斯在研讀這批從未向世人公布過的秘密文件後，於1942年在英國皇家學會發表演說，將歷史上這位最著名和最崇高的科學家描繪成一個受到爭議的性格偏執者。凱恩斯對牛頓的重新評價值得我們正視和思考：「從18世紀以來，牛頓一向被認為是第一個，也是最偉大的近代科學家，是一個理性主義者，他教導我們作出冷靜的思考和無偏的推理。可是現在我要說，我不認為如此，我不認為任何人在看完那一箱文件之後，還會把他看成是那樣一位道德高尚的偉人。」
無獨有偶，當今世界上最偉大的物理學家史蒂芬·霍金在《時間簡史》一書中也對牛頓做過不客氣的評價：牛頓不是一個討人喜歡的人，他和其他院士的關系聲名狼藉。他晚年的大部分時間都是在激烈的爭吵中度過。他有意識地報復了皇家天文學家約翰·夫萊姆斯梯德，又與德國哲學家萊布尼茨發生了更為嚴重的沖突。萊布尼茨和牛頓各自獨立地創造了微積分，盡管牛頓發現微積分要比萊布尼茨早若干年，但他很晚才出版自己的著作。於是，誰是微積分的第一創造者，成了當時科學界爭吵的一件大事。
值得注意的是，大多數為牛頓辯護的文章均出自牛頓本人之手，只不過是用朋友的名義發表的。無奈的萊布尼茨只得請求英國皇家學會予以裁定，而作為皇家學會會長的牛頓指定了一個由牛頓自己的朋友所組成的「公正的」委員會來審查，更有甚者，牛頓自己寫了委員會的報告，以皇家學會的名義發表，正式譴責萊布尼茨剽竊。
至於牛頓為什麼痴迷於煉金術，也頗令人費解。人們很難相信，對財富並非極度渴望的牛頓，只是為了獲取財富之源會花費那麼多精力，但同樣不能令人信服的是，他是在通過這種形式進行科學探索。那麼只有一種解釋可能較為可信———牛頓的自大，使他希望通過煉金術試驗的成功來超越他那個時代和以往數百年間的競爭對手。
如果我們以今天的眼光來審視煉金術，我們應當承認它至少帶來了一些有用的技術和工具。並且煉金術可能或多或少地激發了牛頓的靈感，有助於他在科學領域中的探索和發現。
閱讀這本《牛頓傳》可以得到的啟示是，科學巨人同樣可能走向歧途，他們的人格或個性也可能存在著這樣或那樣的缺陷，但是他們對世界文明的貢獻是第一位的，而這些有利於社會進步的探索永遠不會被貶低或者忘卻。
1642年 8月，英國內戰爆發，戰爭持續到1649年。
1643年 1月4日，伊薩克·牛頓出生於英國烏爾斯索普，母親是漢納·牛頓。他的父親3個月前就去世了。
1655年 牛頓12歲，開始上格蘭瑟姆文法學校。
1661年 6月牛頓18歲，進入劍橋大學。
1664年 春天，牛頓21歲，開始進行光的實驗。
1665年 牛頓拿到文學士學位，並開始發展他自己的高等數學。
倫敦流行大鼠疫，並擴散到其他城市。牛頓離開劍橋，回到伍爾斯索普。
1666年 牛頓在引力定律方面取得了重大突破。
1667年 3月，牛頓返回劍橋大學。6個月內，他被推選為三一學院的研究員。
1669年 7月，牛頓的作品《分析論》開始發行。
10月，牛頓被任命為劍橋大學盧卡西講座的數學教授，年僅26歲，是擔任該職位的最年輕的人。
1670—1671年 牛頓研製出他的反射望遠鏡。
1672年 牛頓應邀參加皇家學會，這是一個由資深科學家組成的團體。
2月，牛頓向學會遞交了他的入會後的第一篇論文。
1679年 6月，牛頓的母親去世。
1684年 牛頓開始撰寫他的《自然哲學的數學原理》，該書通稱為《原理》。
1686年 4月28日，《原理》一書的摘要在皇家學會宣讀。該書被視為科學界的經典作品。
1689年 牛頓被推選為劍橋大學代表，參加英國「國會會議」。
1693—1696年 牛頓患了一種奇怪的病。
1696年 3月，牛頓病體康復，接受皇家造幣廠的監造員一職。
1699年 12月，47歲的牛頓被任命為皇家造幣廠廠長。
1701年 牛頓被選為代表劍橋大學的英國下議院議員。
1703年 11月30日，牛頓被選為皇家學會主席。
1704年 牛頓有關光的研究的著作《光學》出版。
1705年 牛頓被安妮女王封為爵士。他是第一位獲此殊榮的科學家。
1727年 3月30日，牛頓爵士逝世，享年84歲。

㈥ 簡述牛頓的科學成就200~~300字

牛頓在他的時代是一位幾乎在各個學科領域都作出劃時代貢獻的，並集大成的劃時代人物。盡管他的天才、勤奮和成就令至今的世人所敬仰，但是它畢竟受到歷史條件的局限，因而為後代留下了廣闊的發展空間。他奠定的理論力學、微積分、物質組成思想、光學實驗發現和理論、萬有引力定律、運動三定律、低速流體阻力定律、彗星理論、潮汐理論和宇宙系統論等都在各學科的歷史上留下了劃時代的和奠基性的巨大貢獻。

㈦ 簡述牛頓科學成就及文化意義

牛頓（Isaac Newton，1643～1727）偉大的物理學家、天文學家和數學家，經典力學體系的奠基人。

牛頓1643年1月4日（儒略歷年12月25日）誕生於英格蘭東部小鎮烏爾斯索普一個自耕農家庭。出生前八九個月父死於肺炎。自小瘦弱，孤僻而倔強。3歲時母親改嫁，由外祖母撫養。11歲時繼父去世，母親又帶3個弟妹回家務農。在不幸的家庭生活中，牛頓小學時成績較差，「除設計機械外沒顯出才華」。

牛頓自小熱愛自然，喜歡動腦動手。8歲時積攢零錢買了錘、鋸來做手工，他特別喜歡刻制日晷，利用圓盤上小棍的投影顯示時刻。傳說他家裡牆角、窗檯上到處都有他刻劃的日晷，他還做了一個日晷放在村中央，被人稱為「牛頓鍾」，一直用到牛頓死後好幾年。他還做過帶踏板的自行車；用小木桶做過滴漏水鍾；放過自做的帶小燈籠的風箏（人們以為是彗星出現）；用小老鼠當動力做了一架磨坊的模型，等等。他觀察自然最生動的例子是15歲時做的第一次實驗：為了計算風力和風速，他選擇狂風時做順風跳躍和逆風跳躍，再量出兩次跳躍的距離差。牛頓在格蘭瑟姆中學讀書時，曾寄住在格蘭瑟姆鎮克拉克葯店，這里更培養了他的科學實驗習慣，因為當時的葯店就是一所化學實驗室。牛頓在自己的筆記中，將自然現象分類整理，包括顏色調配、時鍾、天文、幾何問題等等。這些靈活的學習方法，都為他後來的創造打下了良好基礎。

牛頓曾因家貧停學務農，在這段時間里，他利用一切時間自學。放羊、購物、農閑時，他都手不釋卷，甚至羊吃了別人莊稼，他也不知道。他舅父是一個神父，有一次發現牛頓看的是數學，便支持他繼續上學。1661年6月考入劍橋大學三一學院。作為領取補助金的「減費生」，他必須擔負侍候某些富家子弟的任務。三一學院的巴羅（Isaac Barrow，1630～1677）教授是當時改革教育方式主持自然科學新講座（盧卡斯講座）的第一任教授，被稱為「歐洲最優秀的學者」，對牛頓特別垂青，引導他讀了許多前人的優秀著作。1664年牛頓經考試被選為巴羅的助手，1665年大學畢業。

在1665～1666年，倫敦流行鼠疫的兩年間，牛頓回到家鄉。這兩年牛頓才華橫溢，作出了多項發明。1667年重返劍橋大學，1668年7月獲碩士學位。1669年巴羅推薦26歲的牛頓繼任盧卡斯講座教授，1672年成為皇家學會會員，1703年成為皇家學會終身會長。1699年就任造幣局局長，1701年他辭去劍橋大學工作，因改革幣制有功，1705年被封為爵士。1727年牛頓逝世於肯辛頓，遺體葬於威斯敏斯特教堂。

牛頓的偉大成就與他的刻苦和勤奮是分不開的。他的助手H.牛頓說過，「他很少在兩、三點前睡覺，有時一直工作到五、六點。春天和秋天經常五、六個星期住在實驗室，直到完成實驗。」他有一種長期堅持不懈集中精力透徹解決某一問題的習慣。他回答人們關於他洞察事物有何訣竅時說：「不斷地沉思」。這正是他的主要特點。對此有許多故事流傳：他年幼時，曾一面牽牛上山，一面看書，到家後才發覺手裡只有一根繩；看書時定時煮雞蛋結果將表和雞蛋一齊煮在鍋里；有一次，他請朋友到家中吃飯，自己卻在實驗室廢寢忘食地工作，再三催促仍不出來，當朋友把一隻雞吃完，留下一堆骨頭在盤中走了以後，牛頓才想起這事，可他看到盤中的骨頭後又恍然大悟地說：「我還以為沒有吃飯，原來我早已吃過了」。

牛頓的成就，恩格斯在《英國狀況十八世紀》中概括得最為完整：「牛頓由於發明了萬有引力定律而創立了科學的天文學，由於進行了光的分解而創立了科學的光學，由於創立了二項式定理和無限理論而創立了科學的數學，由於認識了力的本性而創立了科學的力學」。（牛頓在建立萬有引力定律及經典力學方面的成就詳見本手冊相關條目），這里著重從數學、光學、哲學（方法論）等方面的成就作一些介紹。

（1）牛頓的數學成就

17世紀以來，原有的幾何和代數已難以解決當時生產和自然科學所提出的許多新問題，例如：如何求出物體的瞬時速度與加速度？如何求曲線的切線及曲線長度（行星路程）、矢徑掃過的面積、極大極小值（如近日點、遠日點、最大射程等）、體積、重心、引力等等；盡管牛頓以前已有對數、解析幾何、無窮級數等成就，但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。當時笛卡兒的《幾何學》和瓦里斯的《無窮算術》對牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統一為兩類演算法：正流數術（微分）和反流數術（積分），反映在1669年的《運用無限多項方程》、1671年的《流數術與無窮級數》、1676年的《曲線求積術》三篇論文和《原理》一書中，以及被保存下來的1666年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數》中。所謂「流量」就是隨時間而變化的自變數如x、y、s、u等，「流數」就是流量的改變速度即變化率，寫作等。他說的「差率」「變率」就是微分。與此同時，他還在1676年首次公布了他發明的二項式展開定理。牛頓利甩它還發現了其他無窮級數，並用來計算面積、積分、解方程等等。1684年萊布尼茲從對曲線的切線研究中引入了和拉長的S作為微積分符號，從此牛頓創立的微積分學在大陸各國迅速推廣。

微積分的出現，成了數學發展中除幾何與代數以外的另一重要分支——數學分析（牛頓稱之為「藉助於無限多項方程的分析」），並進一步進進發展為微分幾何、微分方程、變分法等等，這些又反過來促進了理論物理學的發展。例如瑞士J.伯努利曾徵求最速降落曲線的解答，這是變分法的最初始問題，半年內全歐數學家無人能解答。1697年，一天牛頓偶然聽說此事，當天晚上一舉解出，並匿名刊登在《哲學學報》上。伯努利驚異地說：「從這鋒利的爪中我認出了雄獅」。

（2）牛頓在光學上的成就

牛頓的《光學》是他的另一本科學經典著作（1704年）。該書用標副標題是「關於光的反射、折射、拐折和顏色的論文」，集中反映了他的光學成就。

第一篇是幾何光學和顏色理論（棱鏡光譜實驗）。從1663年起，他開始磨製透鏡和自製望遠鏡。在他送交皇家學會的信中報告說：「我在1666年初做了一個三角形的玻璃棱鏡，以便試驗那著名的顏色現象。為此，我弄暗我的房間……」接著詳細敘述了他開小孔、引陽光進行的棱鏡色散實驗。關於光的顏色理論從亞里士多德到笛卡兒都認為白光純潔均勻，乃是光的本色。「色光乃是白光的變種。牛頓細致地注意到陽光不是像過去人們所說的五色而是在紅、黃、綠、藍、紫色之間還有橙、靛青等中間色共七色。奇怪的還有棱鏡分光後形成的不是圓形而是長條橢圓形，接著他又試驗「玻璃的不同厚度部分」、「不同大小的窗孔」、「將棱鏡放在外邊」再通過孔、「玻璃的不平或偶然不規則」等的影響；用兩個棱鏡正倒放置以「消除第一棱鏡的效應」；取「來自太陽不同部分的光線，看其不同的入射方向會產生什麼樣的影響」；並「計算各色光線的折射率」，「觀察光線經棱鏡後會不會沿曲線運動」；最後才做了「判決性試驗」：在棱鏡所形成的彩色帶中通過屏幕上的小孔取出單色光，再投射到第二棱鏡後，得出核色光的折射率（當時叫「折射程度」），這樣就得出「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非勻勻的混合體」。這個驚人的結論推翻了前人的學說，是牛頓細致觀察和多項反復實驗與思考的結果。

在研究這個問題的過程中，牛頓還肯定：不管是伽利略望遠鏡（凹、凸）還是開普勒望遠鏡（兩個凸透鏡），其結構本身都無法避免物鏡色散引起起的色差。他發現經過仔細研磨後的金屬反射鏡面作為物鏡可放大30～40倍。1671年他將此鏡送皇家學會保存，至今的巨型天文望遠鏡仍用牛頓式的基本結構。牛頓磨製及拋光精密光學鏡面的方法，至今仍是不少工廠光學加工的主要手段。

《光學》第二篇描述了光照射到疊放的凸透鏡和平面玻璃上的「牛頓環」現象的各種實驗。除產生環的原因他沒有涉及外，他作了現代實驗所能想到的一切實驗，並作了精確測量。他把干涉現象解釋為光行進中的「突發」或「切合」，即周期性的時而突然「易於反射」，時而「易於透射」，他甚至測出這種等間隔的大小，如黃橙色之間有一種色光的突發間隔為1／89000英寸（即現今2854×10－10米），正好與現代波長值5710×10－10米相差一半！

《光學》第三篇是「拐折」（他認為光線被吸收）即衍射、雙折射實驗和他的31個疑問。這些衍射實驗包括頭發絲、刀片、尖劈形單縫形成的單色窄光束「光帶」（今稱衍射圖樣）等10多個實驗。牛頓已經走到了重大發現的大門口卻失之交臂。他的31個疑問極具啟發性，說明牛頓在實驗事實和物理思想成熟前並不先作絕對的肯定。牛頓在《光學》一、二篇中視光為物質流，即由光源發出的速度、大小不同的一群粒子，在雙折射中他假設這些光粒子有方向性且各向異性。由於當時波動說還解釋不了光的直進，他是傾向於粒子說的，但他認為粒子與波都是假定。他甚至認為以太的存在也是沒有根據的。

在流體力學方面，牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比，這種阻力與液體各部分之間的分離速度成正比，符合這種規律的（如、空氣與水）稱為牛頓流體。

在熱學方面，牛頓的冷卻定律為：當物體表面與周圍形成溫差時，單位時間單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

在聲學方面，他指出聲速與大氣壓強平方根成正比，與密度平方根成反比。他原來把聲傳播作為等溫過程對待，後來P.S.拉普拉斯糾正為絕熱過程。

（3）牛頓的哲學思想和科學方法

牛頓在科學上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學觀點和一套初具規模的物理學方法論體系，給物理學及整個自然科學的發展，給18世紀的工業革命、社會經濟變革及機械唯物論思潮的發展以巨大影響。這里只簡略勾畫一些輪廓。

牛頓的哲學觀點與他在力學上的奠基性成就是分不開的，一切自然現象他都力圖力學觀點加以解釋，這就形成了牛頓哲學上的自發的唯物主義，同時也導致了機械論的盛行。事實上，牛頓把一切化學、熱、電等現象都看作「與吸引或排斥力有關的事物」。例如他最早闡述了化學親和力，把化學置換反應描述為兩種吸引作用的相互競爭；認為「通過運動或發酵而發熱」；火葯爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞擊、分解、放熱、膨脹的過程，等等。

這種機械觀，即把一切的物質運動形式都歸為機械運動的觀點，把解釋機械運動問題所必需的絕對時空觀、原子論、由初始條件可以決定以後任何時刻運動狀態的機械決定論、事物發展的因果律等等，作為整個物理學的通用思考模式。可以認為，牛頓是開始比較完整地建立物理因果關系體系的第一人，而因果關系正是經典物理學的基石。

牛頓在科學方法論上的貢獻正如他在物理學特別是力學中的貢獻一樣，不只是創立了某一種或兩種新方法，而是形成了一套研究事物的方法論體系，提出了幾條方法論原理。在牛頓《原理》一書中集中體現了以下幾種科學方法：

①實驗——理論——應用的方法。牛頓在《原理》序言中說：「哲學的全部任務看來就在於從各種運動現象來研究各種自然之力，而後用這些方去論證其他的現象。」科學史家I.B.Cohen正確地指出，牛頓「主要是將實際世界與其簡化數學表示反復加以比較」。牛頓是從事實驗和歸納實際材料的巨匠，也是將其理論應用於天體、流體、引力等實際問題的能手。

②分析——綜合方法。分析是從整體到部分（如微分、原子觀點），綜合是從部分到整體（如積分，也包括天與地的綜合、三條運動定律的建立等）。牛頓在《原理》中說過：「在自然科學里，應該像在數學里一樣，在研究困難的事物時，總是應當先用分析的方法，然後才用綜合的方法……。一般地說，從結果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因為止，這就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已找到，並且已經把它們定為原理，再用這些原理去解釋由它們發生的現象，並證明這些解釋的正確性」。

③歸納——演繹方法。上述分析一綜合法與歸納一演繹法是相互結合的。牛頓從觀察和實驗出發。「用歸納法去從中作出普通的結論」，即得到概念和規律，然後用演繹法推演出種種結論，再通過實驗加以檢驗、解釋和預測，這些預言的大部分都在後來得到證實。當時牛頓表述的定律他稱為公理，即表明由歸納法得出的普遍結論，又可用演繹法去推演出其他結論。

④物理——數學方法。牛頓將物理學范圍中的概念和定律都「盡量用數學演出」。愛因斯坦說：「牛頓才第一個成功地找到了一個用公式清楚表述的基礎，從這個基礎出發他用數學的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現象並且同經驗相符合」，「只有微分定律的形式才能完全滿足近代物理學家對因果性的要求，微分定律的明晰概念是牛頓最偉大的理智成就之一」。牛頓把他的書稱為《自然哲學的數學原理》正好說明這一點。

牛頓的方法論原理集中表述在《原理》第三篇「哲學中的推理法則」中的四條法則中，此處不再轉引。概括起來，可以稱之為簡單性原理（法則1），因果性原理（法則2），普遍性原理（法則3），否證法原理（法則4，無反例證明者即成立）。有人還主張把牛頓在下一段話的思想稱之為結構性原理：「自然哲學的目的在於發現自然界的結構的作用，並且盡可能把它們歸結為一些普遍的法規和一般的定律——用觀察和實驗來建立這些法則，從而導出事物的原因和結果」。

牛頓的哲學思想和方法論體系被愛因斯坦贊為「理論物理學領域中每一工作者的綱領」。這是一個指引著一代一代科學工作者前進的開放的綱領。但牛頓的哲學思想和方法論不可避免地有著明顯的時代局限性和不徹底性，這是科學處於幼年時代的最高成就。牛頓當時只對物質最簡單的機械運動作了初步系統研究，並且把時空、物質絕對化，企圖把粒子說外推到一切領域（如連他自己也不能解釋他所發現的「牛頓環」），這些都是他的致命傷。牛頓在看到事物的「第一原因」「不一定是機械的」時，提出了「這些事情都是這樣地井井有條……是否好像有一位……無所不在的上帝」的問題，（《光學》，疑問29），並長期轉到神學的「科學」研究中，費了大量精力。但是，牛頓的歷史局限性和他的歷史成就一樣，都是啟迪後人不斷前進的教材。

㈧ 為什麼說牛頓做出重大的發現方法成為現代科學方法論的基礎

牛頓是近代自然科學史上最偉大的科學家。他在自然科學的許多學科都做出了劃時代的貢獻，正如恩格斯所說：「牛頓由於發明了萬有引力定律而創立了科學的天文學，由於進行了光的分解而創立了科學的光學，由於創立了二項式定理和無限理論而創立了科學的數學，由於認識了力的本性而創立了科學的力學。」
牛頓之所以偉大不僅在於他作出了許多重大的科學發現和解決了許多具體的科學問題，還在於他作出這些發現和解決問題時採取了先進的方式、方法。正是這些方式、方法使得牛頓的科學理論十分富有成效，「直到19世紀末，它一直是理論物理學領域中每一個工作者的綱領」，他的科學方法指導了以後兩個世紀物理學的研究。他在科學研究中創造性地運用了多種科學方法，從而為科學方法的應用和進一步發展開辟了平坦的道路。所以說牛頓做出重大的發現方法成為現代科學方法論的基礎。

㈨ 急~~~~~牛頓在科學領域成果豐碩,說說他在科學方面的成就!

1）牛頓的數學成就

17世紀以來，原有的幾何和代數已難以解決當時生產和自然科學所提出的許多新問題，例如：如何求出物體的瞬時速度與加速度？如何求曲線的切線及曲線長度（行星路程）、矢徑掃過的面積、極大極小值（如近日點、遠日點、最大射程等）、體積、重心、引力等等；盡管牛頓以前已有對數、解析幾何、無窮級數等成就，但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。當時笛卡兒的《幾何學》和瓦里斯的《無窮算術》對牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統一為兩類演算法：正流數術（微分）和反流數術（積分），反映在1669年的《運用無限多項方程》、1671年的《流數術與無窮級數》、1676年的《曲線求積術》三篇論文和《原理》一書中，以及被保存下來的1666年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數》中。所謂「流量」就是隨時間而變化的自變數如x、y、s、u等，「流數」就是流量的改變速度即變化率，寫作等。他說的「差率」「變率」就是微分。與此同時，他還在1676年首次公布了他發明的二項式展開定理。牛頓利甩它還發現了其他無窮級數，並用來計算面積、積分、解方程等等。1684年萊布尼茲從對曲線的切線研究中引入了和拉長的S作為微積分符號，從此牛頓創立的微積分學在大陸各國迅速推廣。

微積分的出現，成了數學發展中除幾何與代數以外的另一重要分支——數學分析（牛頓稱之為「藉助於無限多項方程的分析」），並進一步進進發展為微分幾何、微分方程、變分法等等，這些又反過來促進了理論物理學的發展。例如瑞士J.伯努利曾徵求最速降落曲線的解答，這是變分法的最初始問題，半年內全歐數學家無人能解答。1697年，一天牛頓偶然聽說此事，當天晚上一舉解出，並匿名刊登在《哲學學報》上。伯努利驚異地說：「從這鋒利的爪中我認出了雄獅」。

（2）牛頓在光學上的成就

牛頓的《光學》是他的另一本科學經典著作（1704年）。該書用標副標題是「關於光的反射、折射、拐折和顏色的論文」，集中反映了他的光學成就。

第一篇是幾何光學和顏色理論（棱鏡光譜實驗）。從1663年起，他開始磨製透鏡和自製望遠鏡。在他送交皇家學會的信中報告說：「我在1666年初做了一個三角形的玻璃棱鏡，以便試驗那著名的顏色現象。為此，我弄暗我的房間……」接著詳細敘述了他開小孔、引陽光進行的棱鏡色散實驗。關於光的顏色理論從亞里士多德到笛卡兒都認為白光純潔均勻，乃是光的本色。「色光乃是白光的變種。牛頓細致地注意到陽光不是像過去人們所說的五色而是在紅、黃、綠、藍、紫色之間還有橙、靛青等中間色共七色。奇怪的還有棱鏡分光後形成的不是圓形而是長條橢圓形，接著他又試驗「玻璃的不同厚度部分」、「不同大小的窗孔」、「將棱鏡放在外邊」再通過孔、「玻璃的不平或偶然不規則」等的影響；用兩個棱鏡正倒放置以「消除第一棱鏡的效應」； 取「來自太陽不同部分的光線，看其不同的入射方向會產生什麼樣的影響」；並「計算各色光線的折射率」，「觀察光線經棱鏡後會不會沿曲線運動」；最後才做了「判決性試驗」：在棱鏡所形成的彩色帶中通過屏幕上的小孔取出單色光，再投射到第二棱鏡後，得出核色光的折射率（當時叫「折射程度」），這樣就得出「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非勻勻的混合體」。這個驚人的結論推翻了前人的學說，是牛頓細致觀察和多項反復實驗與思考的結果。 在研究這個問題的過程中，牛頓還肯定：不管是伽利略望遠鏡（凹、凸）還是開普勒望遠鏡（兩個凸透鏡），其結構本身都無法避免物鏡色散引起起的色差。他發現經過仔細研磨後的金屬反射鏡面作為物鏡可放大 30～40倍。1671年他將此鏡送皇家學會保存，至今的巨型天文望遠鏡仍用牛頓式的基本結構。牛頓磨製及拋光精密光學鏡面的方法，至今仍是不少工廠光學加工的主要手段。

《光學》第二篇描述了光照射到疊放的凸透鏡和平面玻璃上的「牛頓環」現象的各種實驗。除產生環的原因他沒有涉及外，他作了現代實驗所能想到的一切實驗，並作了精確測量。他把干涉現象解釋為光行進中的「突發」或「切合」，即周期性的時而突然「易於反射」，時而「易於透射」，他甚至測出這種等間隔的大小，如黃橙色之間有一種色光的突發間隔為 1／89 000英寸（即現今 2 854×10-10米），正好與現代波長值5 710×10-10米相差一半！

《光學》第三篇是「拐折」（他認為光線被吸收）即衍射、雙折射實驗和他的31個疑問。這些衍射實驗包括頭發絲、刀片、尖劈形單縫形成的單色窄光束「光帶」（今稱衍射圖樣）等10多個實驗。牛頓已經走到了重大發現的大門口卻失之交臂。他的31個疑問極具啟發性，說明牛頓在實驗事實和物理思想成熟前並不先作絕對的肯定。牛頓在《光學》一、二篇中視光為物質流，即由光源發出的速度、大小不同的一群粒子，在雙折射中他假設這些光粒子有方向性且各向異性。由於當時波動說還解釋不了光的直進，他是傾向於粒子說的，但他認為粒子與波都是假定。他甚至認為以太的存在也是沒有根據的。

在流體力學方面，牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比，這種阻力與液體各部分之間的分離速度成正比，符合這種規律的（如、空氣與水）稱為牛頓流體。 在熱學方面，牛頓的冷卻定律為：當物體表面與周圍形成溫差時，單位時間單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

在聲學方面，他指出聲速與大氣壓強平方根成正比，與密度平方根成反比。他原來把聲傳播作為等溫過程對待，後來 P.S.拉普拉斯糾正為絕熱過程。

（3）牛頓的哲學思想和科學方法

牛頓在科學上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學觀點和一套初具規模的物理學方法論體系，給物理學及整個自然科學的發展，給18世紀的工業革命、社會經濟變革及機械唯物論思潮的發展以巨大影響。這里只簡略勾畫一些輪廓。 牛頓的哲學觀點與他在力學上的奠基性成就是分不開的，一切自然現象他都力圖力學觀點加以解釋，這就形成了牛頓哲學上的自發的唯物主義，同時也導致了機械論的盛行。事實上，牛頓把一切化學、熱、電等現象都看作「與吸引或排斥力有關的事物」。例如他最早闡述了化學親和力，把化學置換反應描述為兩種吸引作用的相互競爭；認為「通過運動或發酵而發熱」；火葯爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞擊、分解、放熱、膨脹的過程，等等。

這種機械觀，即把一切的物質運動形式都歸為機械運動的觀點，把解釋機械運動問題所必需的絕對時空觀、原子論、由初始條件可以決定以後任何時刻運動狀態的機械決定論、事物發展的因果律等等，作為整個物理學的通用思考模式。可以認為，牛頓是開始比較完整地建立物理因果關系體系的第一人，而因果關系正是經典物理學的基石。 牛頓在科學方法論上的貢獻正如他在物理學特別是力學中的貢獻一樣，不只是創立了某一種或兩種新方法，而是形成了一套研究事物的方法論體系，提出了幾條方法論原理。在牛頓《原理》一書中集中體現了以下幾種科學方法：

①實驗——理論——應用的方法。牛頓在《原理》序言中說：「哲學的全部任務看來就在於從各種運動現象來研究各種自然之力，而後用這些方去論證其他的現象。」科學史家 I.B.Cohen正確地指出，牛頓「主要是將實際世界與其簡化數學表示反復加以比較」。牛頓是從事實驗和歸納實際材料的巨匠，也是將其理論應用於天體、流體、引力等實際問題的能手。

②分析——綜合方法。分析是從整體到部分（如微分、原子觀點），綜合是從部分到整體（如積分，也包括天與地的綜合、三條運動定律的建立等）。牛頓在《原理》中說過：「在自然科學里，應該像在數學里一樣，在研究困難的事物時，總是應當先用分析的方法，然後才用綜合的方法……。一般地說，從結果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因為止，這就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已找到，並且已經把它們定為原理，再用這些原理去解釋由它們發生的現象，並證明這些解釋的正確性」。 ③歸納——演繹方法。上述分析一綜合法與歸納一演繹法是相互結合的。牛頓從觀察和實驗出發。「用歸納法去從中作出普通的結論」，即得到概念和規律，然後用演繹法推演出種種結論，再通過實驗加以檢驗、解釋和預測，這些預言的大部分都在後來得到證實。當時牛頓表述的定律他稱為公理，即表明由歸納法得出的普遍結論，又可用演繹法去推演出其他結論。 ④物理——數學方法。牛頓將物理學范圍中的概念和定律都「盡量用數學演出」。愛因斯坦說：「牛頓才第一個成功地找到了一個用公式清楚表述的基礎，從這個基礎出發他用數學的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現象並且同經驗相符合」，「只有微分定律的形式才能完全滿足近代物理學家對因果性的要求，微分定律的明晰概念是牛頓最偉大的理智成就之一」。牛頓把他的書稱為《自然哲學的數學原理》正好說明這一點。

牛頓的方法論原理集中表述在《原理》第三篇「哲學中的推理法則」中的四條法則中，此處不再轉引。概括起來，可以稱之為簡單性原理（法則1），因果性原理（法則2），普遍性原理（法則3），否證法原理（法則4，無反例證明者即成立）。有人還主張把牛頓在下一段話的思想稱之為結構性原理：「自然哲學的目的在於發現自然界的結構的作用，並且盡可能把它們歸結為一些普遍的法規和一般的定律——用觀察和實驗來建立這些法則，從而導出事物的原因和結果」。