牛頓的成長故事

時間 2021-09-02 02:13:31

1樓:

艾薩克·牛頓(isaac newton)是英國偉大的數學家、物理學家、天文學家和自然哲學家,其研究領域包括了物理學、數學、天文學、神學、自然哲學和鍊金術。牛頓的主要貢獻有發明了微積分,發現了萬有引力定律和經典力學,設計並實際製造了第一架反射式望遠鏡等等,被譽為人類歷史上最偉大,最有影響力的科學家。為了紀念牛頓在經典力學方面的傑出成就,「牛頓」後來成為衡量力的大小的物理單位。

牛頓於2023年1月4日生於英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村。2023年入英國劍橋大學聖三一學院,在2023年他發現了二項式定理,2023年獲文學士學位。

隨後兩年在家鄉躲避鼠疫,他在此間制定了一生大多數重要科學創造的藍圖。2023年牛頓回劍橋後當選為劍橋大學三一學院院委,次年獲碩士學位。2023年任劍橋大學盧卡斯數學教授席位直到2023年。

2023年任皇家造幣廠監督,並移居倫敦。2023年任英國皇家學會會長。2023年受英國女王安娜封爵。

在晚年,牛頓潛心於自然哲學與神學。2023年3月31日,牛頓在倫敦病逝,享年84歲。

2023年,19歲的牛頓以減費生的身份進入劍橋大學三一學院,靠為學院做雜務的收入支付學費,2023年成為獎學金獲得者,2023年獲學士學位。

17世紀中葉,劍橋大學的教育制度還滲透著濃厚的中世紀經院哲學的氣味,當牛頓進入劍橋時,那裡還在傳授一些經院式課程,如邏輯、古文、語法、古代史、神學等等。兩年後三一學院出現了新氣象,盧卡斯創設了一個獨闢蹊徑的講座,規定講授自然科學知識,如地理、物理、天文和數學課程。

講座的第一任教授伊薩克·巴羅是個博學的科學家。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。

在這段學習過程中,牛頓掌握了算術、三角,讀了開普勒的《光學》,笛卡爾的《幾何學》和《哲學原理》,伽利略的《兩大世界體系的對話》,胡克的《顯微圖集》,還有皇家學會的歷史和早期的哲學學報等。

牛頓在巴羅門下的這段時間,是他學習的關鍵時期。巴羅比牛頓大12歲,精於數學和光學,他對牛頓的才華極為讚賞,認為牛頓的數學才華超過自己。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。他學習了歐幾里得的《幾何原本》、笛卡爾的《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。

2023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。

1665~2023年嚴重的鼠疫席捲了倫敦,劍橋離倫敦不遠,為恐波及,學校因此而停課,牛頓於2023年6月離校返鄉。

由於牛頓在劍橋受到數學和自然科學的薰陶和培養,對探索自然現象產生濃厚的興趣,家鄉安靜的環境又使得他的思想展翅飛翔。1665~2023年這段短暫的時光成為牛頓科學生涯中的**歲月,他在自然科學領域內思潮奔騰,才華迸發,思考前人從未思考過的問題,踏進了前人沒有涉及的領域,建立了前所未有的驚人業績。

2023年初,牛頓創立級數近似法,以及把任意冪的二項式化為一個級數的規則;同年11月,創立正流數法(微分);次年1月,用三稜鏡研究顏色理論;5月,開始研究反流數法(積分)。這一年內,牛頓開始想到研究重力問題,並想把重力理論推廣到月球的運動軌道上去。他還從開普勒定律中推匯出使行星保持在它們的軌道上的力必定與它們到旋轉中心的距離平方成反比。

牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說,說的也是此時發生的軼事。

總之,在家鄉居住的兩年中,牛頓以比此後任何時候更為旺盛的精力從事科學創造,並關心自然哲學問題。他的三大成就:微積分、萬有引力、光學分析的思想都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。

2023年復活節後不久,牛頓返回到劍橋大學,10月1日被選為三一學院的仲院侶(初級院委),翌年3月16日獲得碩士學位,同時成為正院侶(高階院委)。2023年10月27日,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,並擔任盧卡斯講座的教授。巴羅為牛頓的科學生涯打通了道路,如果沒有牛頓的舅父和巴羅的幫助,牛頓這匹千里馬可能就不會馳騁在科學的大道上。

巴羅讓賢,這在科學史上一直被傳為佳話。

建立微積分

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2023年和2023年間的冬天,在研讀沃利斯博士的《無窮算術》時,試圖修改他的求圓面積的級數時發現這一定理的。

笛卡爾的解析幾何把描述運動的函式關係和幾何曲線相對應。牛頓在老師巴羅的指導下,在鑽研笛卡爾的解析幾何的基礎上,找到了新的出路。可以把任意時刻的速度看是在微小的時間範圍裡的速度的平均值,這就是一個微小的路程和時間間隔的比值,當這個微小的時間間隔縮小到無窮小的時候,就是這一點的準確值。

這就是微分的概念。

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絡的數學理論的,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式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,對以往分散的結論加以綜合,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係,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,開闢了數學上的一個新紀元。

牛頓沒有及時發表微積分的研究成果,他研究微積分可能比萊布尼茨早一些,但是萊布尼茨所採取的表達形式更加合理,而且關於微積分的著作出版時間也比牛頓早。

在牛頓和萊布尼茨之間,為爭論誰是這門學科的創立者的時候,竟然引起了一場悍然大波,這種爭吵在各自的學生、支持者和數學家中持續了相當長的一段時間,造成了歐洲大陸的數學家和英國數學家的長期對立。英國數學在一個時期裡閉關鎖國,囿於民族偏見,過於拘泥在牛頓的「流數術」中停步不前,因而數學發展整整落後了一百年。

2023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,用大量例項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**,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係,指出可以利用方程係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2023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《三次曲線列舉》,於2023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。

晚年對於牛頓的晚年,人們普遍存在一些誤解。認為牛頓開始相信上帝。但事實並非如此。

對於微積分的研究是牛頓晚年的研究重點。微積分可以在實驗的基礎上推匯出物理量之間關係的函式形式,但具體函式物無從知曉(簡單來說,就是知道誰和誰呈正比或反比關係,但作為初始條件的比例係數不知道),只能通過實驗得知。所以,牛頓提出「上帝第一次推動」這一個概念,就是說,像密度等物質固有屬性是大自然自己制定的,無法更改,也無從推導。

而人們的誤解普遍**於「上帝第一次推動」,誤解為「上帝第一次推動力」(牛頓生活的時代還沒有力的物理概念,牛頓定律是牛頓通過動量形式表達出來的)。

2樓:愛你沒道理

他長大先拉屎,在尿尿,最後吃「飯」(就是屎),再喝「湯」(就是尿)

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