• 牛顿的故事:近代科学之父牛顿,经典物理学理论体系的建立者

  • 发布时间:2017-06-04 11:20 浏览:加载中
  •   古希腊的灿烂文化,在漫长的黑暗中埋没风尘,黯然失色。15世纪,文艺复兴的大旗飘扬在欧洲大陆上,自然科学获得新的生命,蓬勃成长。科学巨匠哥白尼、第谷、开普勒、伽利略以及笛卡儿等先后驰名于欧洲。一场科学革命冲破了中世纪封建势力和经院哲学的层层罗网,不断取得胜利。

      牛顿——伟大的科学家,经典物理学理论体系的建立者,在欧洲政治、经济和科学文化新变革的时代诞生的。

      1643年1月4日,在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个自耕农家庭里,牛顿诞生了。牛顿是一个早产儿,出生时只有三磅重,接生婆和他的亲人都担心他能否活下来。谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为一位震古烁今的科学巨人,并且竟活到了八十五岁的高龄。

      牛顿在少年时代并没有显露出引人注目的科学天才,他跟普通人一样,只是学习成绩稍好而已。如果说牛顿和别的孩子有什么不同的话,那就是他的动手能力相当强。他每做一件东西,总是一声不吭地埋头苦干。如果做得不合适就拆了重做,绝不马虎。他做过会活动的水车;做过能测出准确时间的水钟;还做过一种水车风车联动装置,使风车可以在无风时借助水力驱动。

      1658年9月3日,一场罕见的暴风雨侵袭英格兰。狂风怒吼,牛顿家的房子直晃悠,就像要倒了似的。牛顿被大自然的威力迷住了,不禁想测验飓风的力量。他冒着狂风暴雨来到后院,一会儿逆风跑,一会儿顺风跳。为了接受更多的风力,他索性敞开斗篷向上跳跃,认准起落点,仔细量距离,看狂风把他吹出多远。

      1661年,十八岁的牛顿从中学毕业后考上了剑桥大学。这是英国最古老的大学之一,是全国青年学生向往的最高学府。尽管牛顿在中学里是个优等生,可是剑桥大学集中了各地的尖子学生,他的学习成绩赶不上别人,特别是数学的差距更大。牛顿并不气馁,就像他少年时代喜欢思考问题一样,踏踏实实地学习,直到透彻地理解为止。他在大学的头两年里,除了学习算术、代数、三角以外,还认真学习了欧几里得《几何原本》,弥补了过去的不足。他又钻研笛卡儿的《几何学》,熟练地掌握了坐标法。这些数学知识,为牛顿后来的科学研究打下了坚实的基础。

      1665年,牛顿二十二岁,他从剑桥大学毕业了。在两年的乡居期间,发明了微积分,发现了白光的组成,并且开始研究引力问题。

      1666年1月,有一天牛顿请母亲和弟妹到自己房间里来。房间里黑洞洞的,只从窗子的一个小孔中透过一线阳光,在墙上照出一个白色的光点。牛顿让他们注意看墙上的光点。他手里拿着自制的三棱镜,放在光线入口处,使光折射到对面墙上,光点附近突然映出一条瑰丽的彩带。这条彩带同雨后晴空中出现的彩虹一样,由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成。牛顿和自己的亲人共同观赏了人工复现的自然景象。后来,牛顿又用第二个三棱镜把七种单色光合成白光。他用白光分解实验宣告了光谱学的诞生。

      牛顿在探索光色之谜的同时,还在探索引力之谜。

      1666年秋天的一个下午,牛顿长时间埋头工作以后有些疲倦,就到后院去散步。他信步走到苹果树下,坐在长凳上观赏田野秋色。他不由得又想起了引力之谜,思维翻腾起来。

      突然,一个苹果从树上掉了下来。熟了的苹果为什么会向下掉?地球在吸引它?对,是地球的吸引!苹果熟了向下掉,扔到空中的石头也要向下掉,都是因为地球在吸引它们。地面上的东西都要受到地球的吸引。月亮所以会绕着地球转,也是因为地球在吸引着它。想着想着,牛顿的眼里闪出奇异的光芒,他长时期来想了又想的问题,终于找到了解决的线索。

      二十四岁的牛顿发现了天地万物间都存在着引力,这种引力同距离的平方成反比。十多年以后,牛顿出色地证明了这个定律是完全正确的。

      1684年1月,在伦敦皇家学会的一个房间里,哈雷、胡克和瑞恩在讨论有关作用于太阳和行星之间的引力问题。这三个科学家虽然都认识到了引力同距离的平方成反比,但是由于他们数学分析能力不足,无法证明这点。他们反复研究了几个月,始终琢磨不透。

      哈雷想到了以刻苦钻研著称的牛顿。1684年8月,哈雷从伦敦来到剑桥大学向牛顿请教。当时,牛顿已经完成了从开普勒定律到万有引力的论证。

      哈雷深刻认识到牛顿这份计算的重要性,恳请牛顿发表他的著作。牛顿被说服了,开始动手写出划时代的巨著《自然科学的数学原理》。这部巨著从内容、结构到数学方法的选用方面都遇到了极大的困难。

      牛顿以他非同寻常的才智,牺牲休息时间,放弃娱乐活动,夜以继日、如痴如狂地进行写作,终于大功告成。1686年4月完成第一编,第二、三编……直到第二年春天才脱稿。全书于1687年夏天出版,受到学术界的赞颂,很快销售一空。

      牛顿在《原理》这部巨著里,提出了“运动三定律”。这三条定律和万有引力定律共同构成了宏伟壮丽的力学大厦的主要支柱。这座力学大厦是近代天文学和力学发展的基地,是机械、建筑等工程技术发展的基地,也是机械唯物论统治自然科学领域的基地。牛顿不但从数学上论证了万有引力定律,而且把力学确立为完整、严密、系统的学科。这以后,物理学成为了一门成熟的自然科学。

      英国著名诗人亚历山大·波普写道:

      自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中,上帝说:“让牛顿去吧!”

      于是一切成为光明。
  • (责任编辑:中国历史网)
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