❶ 《莎士比亞、牛頓和貝多芬--不同的創造模式》是一本什麼樣的書初中生能看嗎
不能,初中生一沒有經典力學和微積分基礎,二沒有對西方文學和宗教信仰的認知,三更沒有能力理解貝多芬的英雄主義和其偉大的人生哲學
❷ 有人認為,「上帝創造了世界,而牛頓發現了上帝創造世界的方法」,這主要是指牛頓
答案A
材料所說的辦法是指牛頓經典力學體系,他在《自然哲學的數學原理》一書中提出了這些理論。
❸ 牛頓發明了什麼
萬有引力,微積分及牛頓三大定律
牛頓的成就屬於發現 不是發明
最著名的是 萬有引力內理論
就是我們在高容中時候學的那個啦
其次他在 光學 上也有很大的成就
用三棱鏡的分光原理證明了白光是復合光
在化學聲比較熱衷於
HgO的熱分解試驗
大概是這樣了
❹ 牛頓發明了創造了什麼
牛頓什麼都發明
牛頓是物理學家,他發現了重力
當然,牛頓發明了很多物理考試
❺ 牛頓發明的故事
被譽為近代科學的開創者牛頓,在科學上作出了巨大貢獻。他的三大成就——光的分析、萬有引力定律和微積分學,對現代科學的發展奠定了基礎。
牛頓為什麼能在科學上獲得巨大成就?他怎樣由一個平常的人成為一個偉大的科學家?要回答這些問題,我們不禁要聯想到他刻苦學習和勤奮工作的幾個故事。
「我一定要超過他!」
一談到牛頓,人們可能認為他小時候一定是個「神童」、「天才」、有著非凡的智力。其實不然,牛頓童年身體瘦弱,頭腦並不聰明。在家鄉讀書的時候,很不用功,在班裡的學習成績屬於次等。但他的興趣卻是廣泛的,游戲的本領也比一般兒童高。平時他愛好製作機械模型一類的玩藝兒,如風車、水車、日晷等等。他精心製作的一隻水鍾,計時較准確,得到了人們的贊許。
有時,他玩的方法也很奇特。一天,他作了一盞燈籠掛在風箏尾巴上。當夜幕降臨時,點燃的燈籠借風箏上升的力升入空中。發光的燈籠在空中流動,人們大驚,以為是出現了彗星。盡管如此,因為他學習成績不好,還是經常受到歧視。
當時,封建社會的英國等級制度很嚴重,中小學里學習好的學生,可以歧視學習差的同學。有一次課間游戲,大家正玩得興高采烈的時候,一個學習好的學生借故踢了牛頓一腳,並罵他笨蛋。牛頓的心靈受到這種刺激,憤怒極了。他想,我倆都是學生,我為什麼受他的欺侮?我一定要超過他!從此,牛頓下定決心,發奮讀書。他早起晚睡,抓緊分秒、勤學勤思。
經過刻苦鑽研,牛頓的學習成績不斷提高,不久就超過了曾欺侮過他的那個同學,名列班級前茅。
籬笆下的樂趣
世界上有許多著名的科學家的家境是清貧的。他們在通往成功的道路上,都曾與困苦的境遇作過頑強的斗爭。牛頓少年時代的境遇也是十分令人同情的。
牛頓一六四二年出生在英國一個普通農民的家裡。在牛頓出生前不久,他的父親就去世了。母親在他兩歲那年改嫁了。當牛頓十四歲的時候,他的繼父不幸故去了,母親回到家鄉,牛頓被迫休學回家,幫助母親種田過日子。母親想培養他獨立謀生,要他經營農產品的買賣。
一個勤奮好學的孩子多麼不願意離開心愛的學校啊!他傷心地哭鬧了幾次,母親始終沒有回心轉意,最後只得違心地按母親的意願去學習經商。每天一早,他跟一個老僕人到十幾里外的大鎮子去做買賣。牛頓非常不喜歡經商,把一切事務都交託老僕人經辦,自己卻偷偷跑到一個地方去讀書。
時光漸漸流逝,牛頓越發對經商感到厭惡,心裡所喜歡的只是讀書。後來,牛頓索性不去鎮里營商了,僅囑老僕人獨去。怕家裡人發覺,他每天與老僕人一同出去,到半路停下,在一個籬笆下讀書。每當下午老僕人歸來時,再一同回家。
這樣,日復一日,籬笆下的讀書生活倒也其樂無窮。一天,他正在籬笆下興致勃勃地讀書,趕巧被過路的舅舅看見。舅舅一看這個情景,很是生氣,大聲責罵他不務正業;把牛頓的書搶了過來。舅舅一看他所讀的是數學書,上面畫著種種記號,心裡受到感動。舅舅一把抱住牛頓,激動地說:「孩子,就按你的志向發展吧,你的正道應該是讀書。」
回到家裡後,舅舅竭力勸說牛頓的母親,讓牛頓棄商就學。在舅舅的幫助下,牛頓如願以償地復學了。
在暴風中研究和計算風力
時間對人是一視同仁的,給人以同等的量,但人對時間的利用不同,而所得的知識也大不一樣。
牛頓十六歲時數學知識還很膚淺,對高深的數學知識甚至可以說是不懂。「知識在於積累,聰明來自學習」。牛頓下決心靠自己的努力攀上數學的高峰。在基礎差的不利條件下,牛頓能正確認識自己,知難而進。他從基礎知識、基本公式重新學起,扎扎實實、步步推進。他研究完了歐幾里德幾何學後,又研究笛卡兒幾何學,對比之下覺得歐幾里德幾何學膚淺,便悉心鑽研笛氏
幾何學,直到掌握要領、融會貫通。遂之發明了代數二項式定理。傳說中牛頓「大暴風中算風力」的佳話,可為牛頓身體力學的佐證。有一天,天刮著大風暴。風撒野地呼號著,塵土飛揚,迷迷漫漫,使人難以睜眼。牛頓認為這是個准確地研究和計算風力的好機會。於是,便拿著用具,獨自在暴風中來回奔走。他踉踉蹌蹌、吃力地測量著。幾次沙塵迷了眼睛,幾次風吹走了算紙,幾次風使他不得不暫停工作,但都沒有動搖他求知的慾望。他一遍又一遍,終於求得了正確的數據。他快樂極了,急忙跑回家去,繼續進行研究。有志者事竟成。經過勤奮學習,牛頓為自己的科學高塔打下了深厚的基礎。不久,牛頓的數學高塔就建成了,二十二歲時發明了微分學,二十三歲時發明了積分學,為人類科學事業作出了巨大貢獻。
萬有引力和光的秘密
牛頓二十三歲時,鼠疫流行於倫敦。劍橋大學為預防學生受傳染,通告學生休學回家避疫,學校暫時關閉。牛頓回到故鄉林肯郡鄉下。在鄉下度過的休學日子裡,他從沒間斷過學習和研究。萬有引力、微積分、光的分析等發明的基礎工作,都是這個期間完成的。
那時,鄉下的孩子是常常用投石器打幾個轉轉之後,把石拋得很遠。他們還可以把一桶牛奶用力從頭上轉過,而牛奶不掉下來。
這些事實使他懷疑起來:「什麼力量使投石器裡面的石頭,以及水桶里的牛奶不掉下來呢?對於這個問題,他曾想到刻卜勒和伽利略的思想。他從浩瀚的宇宙太空,周行不息的行星,廣寒的月球,直至龐大的地球,進而想到這些龐然大物之間力的相互作用。這時,牛頓一頭扎進「引力」的計算和驗證中了。牛頓計劃用這個原理驗證太陽系各行星的行動規律。他首先推求月球距
地球的距離,由於引用的資料數據不正確,計算的結果錯了。因為依理推算月球圍繞地球轉,每分鍾的向心加速度應是十六英尺,但據推算僅得十三點九英尺。在失敗的困境中,牛頓毫不灰心和氣餒,反而以更大的努力進行辛勤地研究。整整經過了七個春秋寒暑,到三十歲時終於把舉世聞名的「萬有引力定律」全面證明出來,奠定了理論天文學、天體力學的基礎。
這時期牛頓還對光學進行了研究,發現了顏色的根源。一次,他在用自製望遠鏡觀察天體時,無論怎樣調整鏡片,視點總是不清楚。他想,這可能與光線的折光有關。接著就實驗起來。他在暗室的窗戶上留一個小圓孔用來透光,在室內窗孔後放一個三棱鏡,在三棱鏡後掛好白屏接受通過三棱鏡折進的光。結果,大出意外,牛頓驚異地看到,白屏上所接受的折光呈橢圓形,兩端
現出多彩的顏色來。對這個奇異的現象,牛頓進行了深入的思考。得知光受折射後,太陽的白光散為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色。因此,白光(陽光)是由紅、橙、黃、綠、藍、 靛、紫七色光線匯合而成。自然界雨後天晴,陽光經過天空中余圍的雨滴的折射、反射,形成五彩繽紛的虹霓,正是這個道理。
經過進一步研究,牛頓指出世界萬物所以有顏色,並非其自身有顏色。太陽普照萬物,各物體只吸收它所接受的顏色,而將它所不能接受的顏色反射出來。這反射出來的顏色就是人們見到的各種物體的顏色。這一學說准確地道出顏色的根源,世界上自古以來所出現的各種顏色學說都被它所推翻。
牛頓所以能取得如此巨大的成就,早年苦學所打下的深厚數學基礎起了重要作用。
進入忘我的境界
在一個崎嶇的山路上,一位白發蒼蒼的老人牽著一匹馬在緩緩登山。人在前面慢慢地走,馬在後面一步步地跟,山谷中響著單調的馬蹄聲。走啊,走啊,馬突然脫韁而跑,老人由於沉浸在極度的思索之中,竟沒有發覺。老人依然不畏艱難地登著山,手裡還牽著那根馬韁繩。當他登到較平坦的地方想要騎馬時 一拉韁繩,拽到面前的只是一根繩,回頭一看馬早已沒有了。
牛頓每天除抽出少量的時間鍛煉身體外,大部分時間是在書房裡度過的。一次,在書房中,他一邊思考著問題,一邊在煮雞蛋。苦苦地思索,簡直使他痴呆。突然,鍋里的水沸騰了,趕忙掀鍋一看,「啊!」他驚叫起來,鍋里煮的卻是一塊懷表。原來他考慮問題時竟心不在焉地隨手把懷表當做雞蛋放在鍋里了。
還有一次,牛頓邀請一位朋友到他家吃午飯。他研究科學入了迷,把這件事忘掉了。他的傭人照例只准備了牛頓個人吃的午飯。臨近中午,客人應邀而來。客人看見牛頓正在埋頭計算問題,桌上、床上擺著稿紙、書籍。看到這種情形,客人沒有打攪牛頓,見桌上擺著飯菜,以為是給他准備的,便坐下吃了起來。吃完後就悄悄地走了。當牛頓把題計算完了,走到餐桌旁准備吃午
飯時,看見盤子里吃過的雞骨頭,恍然大悟地說:「我以為我沒有吃飯呢,我還是吃了。」
這些故事究竟是真是假,並不關重要,不過表明了牛頓是一個怎樣沉思默想,不修邊幅,虛己斂容的人,他對科學極度的專心,總是想著星辰的旋轉,宇宙的變化,而進入了忘我的境界。
謙虛謹慎、一絲不苟的學風
「寬闊的河流平靜,學識淵博的人謙虛。」凡是對人類發展作出巨大貢獻的偉大人物,都有謙虛的美德。牛頓每當在科學上獲得偉大成就時,從不沾沾自喜,自以為很了不起,急忙出版著作,以揚名於世。
當牛頓費盡心血算出「萬有引力定律」後,沒有急於發表。而是繼續孜孜不倦地深思了數年,研究了數年,埋頭於數字計算之中,從未對任何人講過一句。後來,牛頓的朋友,大天文學家哈雷(彗星的發現者),在證明一個關於行星軌道的規律遇到困難時,專程登門請教牛頓。牛頓把自己關於計算「萬有引力」的書稿交給哈雷看。哈雷看後才知道他所要請教的問題,正是牛頓
早已解決、早已算好了的問題,心裡欽羨不已。
在一六八四年十一月某一天,哈雷又到牛頓的寓所拜訪。當談到有關天文學的學術問題時,牛頓拿出寫好的關於論證「萬有引力」的論文,請哈雷提意見。哈雷看後,對這一巨著感到非常驚訝。他欣喜地對牛頓說:「這真是偉大的論證、偉大的著作!」他再三奉勸牛頓盡快發表這部偉大著作,以造福於人類。可是牛頓沒有聽信朋友的好意勸告,輕易地發表自己的著作。而是經
過長時間的一絲不苟的反復驗證和計算,確認正確無誤後,才於一六八七年七月將《自然哲學的數學原理》發表於世。
牛頓是個十分謙虛的人,從不自高自大。曾經有人問牛頓:「你獲得成功的秘訣是什麼?」牛頓回答說:「假如我有一點微小成就的話,沒有其它秘訣,唯有勤奮而已。」他又說:「假如我看得遠些,那是因為我站在巨人們的肩上。」這些話多麼意味深長啊!它生動地道出牛頓獲得巨大成就的奧妙所在,這就是在前人研究成果的基礎上,以獻身的精神,勤奮地創造,開辟出科
學的新天地。
這些事例給你提供寫作材料,你必須鍛煉自己的總結能力.相信你能行!
你挑一個吧。
❻ 牛頓一生發明了多少東西
在天文學方抄面,1672年牛頓創制了反射望遠鏡;他還解釋了潮汐的現象,指出潮汐的大小不但同朔望月有關,而且與太陽的引力也有關系;另外,牛頓從理論上推測出地球不是球體,而是兩極稍扁、赤道略鼓,並由此說明了歲差現象等。 在物理學上,牛頓基於伽利略、開普勒等人的工作,建立了三條運動基本定律和萬有引力定律,並建立了經典力學的理論體系。在數學上,牛頓創立了「牛頓二項式定理」,並和萊布尼茲幾乎同時創立了微積分學。在光學方面,牛頓發現白色日光由不同顏色的光構成,並製成「牛頓色盤」;關於光的本性,牛頓創立了光的「微粒說」。 在牛頓的著作《自然科學原理》中,他用數學解釋了哥白尼的日心說和天體運動的現象。 牛頓對人類的貢獻是巨大的,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;由於認識了力的本質,而創立了科學的力學」。為紀念牛頓的貢獻,國際天文學聯合會決定把662號小行星命名為牛頓小行星。
❼ 牛頓有幾項發明
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年月4日(儒略歷1642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。
❽ 牛頓的發明創造
一、二項式定理,高中一般都會學到。二、創立了微積分,牛頓和萊布專尼茲曾因這個發生過誰屬是創造者的爭論,後人認為他們共同創立了微積分,到大學會學到。三、方程論與變分法,牛頓在代數方面也作出了 經典 的貢獻,他的《廣義算術》大大推動了方程論。四、牛三定律,這可是高中不得不學的,就不多說了。五、對光學的貢獻,白光通過三棱鏡發生色散就是他先提出的;公元1668年,他製成了第一架反射望遠鏡樣機,這是第二大貢獻。六、萬有引力就不用說了吧,他就當年被蘋果砸的小孩。
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❾ 牛頓簡介
牛頓(IsaacNewton,1643―1727)
英國偉大的物理學家、數學家、天文學家。恩格斯說:「牛頓由於發現了萬有引力定律而創立了天文學,由於進行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,由於認識了力學的本性而創立了科學的力學。」的確,牛頓在自然科學領域里作了奠基性的貢獻,堪稱科學巨匠。
牛頓出生於英國北部林肯郡的一個農民家庭。1661年考上劍橋大學特里尼蒂學校,1665年畢業,這時正趕上鼠疫,牛頓回家避疫兩年,期間幾乎考慮了他一生中所研究的各個方面,特別是他一生中的幾個重要貢獻:萬有引力定律、經典力學、微積分和光學。
牛頓發現萬有引力定律,建立了經典力學,他用一個公式將宇宙中最大天體的運動和最小粒子的運動統一起來。宇宙變得如此清晰:任何一個運動都不是無故發生,都是長長的一系列因果鏈條中的一個狀態、一個環節,是可以精確描述的。人們打破幾千年來神的意志統治世界的思想,開始相信沒有任何東西是智慧所不能確切知道的。相比於他的理論,牛頓更偉大的貢獻是使人們從此開始相信科學。
牛頓是一個遠遠超過那個時代所有人智慧的科學巨人,他對真理的探索是如此痴迷,以至於他的理論成果都是在別人的敦促下才公諸於世的,對牛頓來說創造本身就是最大的樂趣。
回答者:西伯利亞的狼 - 狀元 十四級 5-10 21:56
牛頓簡介
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1642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月考人劍橋大學三一學院。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 1/89 000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」。
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。
求採納為滿意回答。