【科讯】科学家的故事

本篇文章6589字，读完约16分钟

以撒牛顿爵士( sir isaac newton，儒略历1642年12月25日-1727年3月20日-格里高利历1643年1月4日-1727年3月31日)，数学家、科学家、哲学家，以及英国当时的炼金术家。 他在1687年7月5日发表的《自然哲学数学原理》( philosophiaenaturalisprincipiamathematica )中提出的万有引力法则和他的牛顿运动法则是古典力学的基础。 牛顿和莱布尼茨各自独立发明了微积分。 他一共留下了五十多万字的炼金术手稿和一百万字以上的神学手稿。

牛顿被称为人类历史上最伟大的科学家之一。 他的万有引力法则是人类历史上第一次统一天空运动和地面运动，为日心说提供了有力的理论支持，自然科学研究最终摆脱了宗教的束缚。

牛顿还发现了太阳光的颜色构成，还制作了世界上第一台反射望远镜。

1642年圣诞节前夕，牛顿在英格兰林肯郡沃尔斯普的农民家庭诞生了。 牛顿是早产儿，出生时只有三磅重。 接生婆和父母担心他能不能活着。 没人预料到这看起来微不足道的小东西会成为震撼古今的科学巨人，活到85岁。

牛顿出生前三个月父亲去世了。 他两岁时，母亲再婚了。 牛顿是由祖母养大的。 11岁时，母亲的后夫去世，牛顿回到了母亲身边。 约5岁开始牛顿被送到公立学校学习，12岁进入中学。 少年时代的牛顿不是神童，资质一般，成绩一般，但喜欢看书，喜欢看介绍简单机械模型制作方法的读物，受到启发，自己制作了风车、木钟、折叠式灯笼等奇怪的小东西。 药剂师家附近建了风车，牛顿知道风车的机械原理后，自己也做了小风车。 推动他的风车的不是风而是动物。 他把老鼠绑在带轮子的自行车上，在车轮前放了一粒玉米。 正好那个地方是老鼠可望不可及的位置。 老鼠想吃玉米，跑得很快，所以车轮不断转动。 他还做了一块小水表。 每天早上，小水种自动在他脸上滴水滴，催促他起床。

之后，忙于生活，母亲让牛顿停学在家务农。 但是牛顿对农业没兴趣，有机会就埋了卷轴。 每次，母亲都叫他和她的佣人一起去市场，熟悉交易生意的意经时，他让佣人一个人上街，自己躲在树丛后面看书。 有一次，牛顿叔叔怀疑地跟踪牛顿上市城时，发现侄子伸开腿躺在草地上，集中精力做数学题。 牛顿的向学心感动了阿姨，叔叔建议妈妈复学牛顿。 牛顿再次回到学校，饥饿地吸取了书的营养。

牛顿19岁时进入剑桥大学，成为三一学院的减费生，为学院的杂务收入支付学费。 在这里牛顿开始接触许多自然科学著作，经常参加大学举办的各种讲座，包括地理、物理、天文、数学等。 牛顿的第一任教授艾萨克·巴罗是博学多才的学者。 这位学者以独特的慧眼，看到牛顿有着深厚的注意力、敏锐的理解力。 因此，把自己的数学知识，包括计算曲线的图形面积，传达给牛顿，把牛顿引入近代自然科学的研究行业。

之后，牛顿在回忆中说:“巴罗博士当时在上关于运动学的课，也许这些课成为了我研究这个问题的契机。”

当时牛顿在数学上很大程度上依赖自学。 我学到了欧几里得的《几何学原件》、笛卡尔的《几何学》、沃利斯的《无穷算术》、巴罗的《数学讲义》、韦达等很多数学家的着作。 其中，对牛顿产生决策性影响的是笛卡尔的“几何学”和沃利斯的“无限算术”，迅速诱惑牛顿进行当时数学最前线的几何学和微积分的分析。 1664年，牛顿被选为巴罗的助手，第二年，剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。

牛顿试图离开学校深造时，严重的鼠疫席卷英国，剑桥大学因此关闭，牛顿离开学校回到了家乡。 家乡安静的环境使他的思想展翅飞翔，以整个宇宙为屏障。 这短暂的时间成为牛顿科学生涯的黄金时代，他的三个成果是微积分、万有引力、光学分解的思想诞生于此时。 可以说这时的牛顿开始画他一生中许多科学创造的蓝图。

随着科学声誉的提高，牛顿的政治地位也提高了。 1689年，他被选为国会的大学代表。 作为国会议员，牛顿与给他带来巨大成就的科学相去甚远。 他有时表示对以他为首的行业的反感。 而且，他的大量时间消费涉及与钩子、莱布尼茨等以及一代著名科学家进行科学优先权的争论。

晚年牛顿在伦敦过着光明正大的生活，1705年被安妮女王封为贵族。 这时的牛顿非常富有，被认为是普遍生存的最伟大的科学家。 他担任英国皇家学会的会长，在任的24年间，用铁拳统治着学会。 没有他的同意，没有人会被选举。

晚年牛顿开始致力于神学的研究，否定哲学的指导作用，虔诚地相信上帝，埋头于写以神学为主题的素材的着作。 他在遇到难以解释的天体运动时，提出了“上帝第一推动力”的谬论。 上帝支配万物，我们是他的仆人，敬畏上帝，崇拜上帝”。

1727年3月20日，伟大的艾萨克·牛顿去世。 和许多其他优秀的英国人一样，他被埋葬在威斯敏斯特教堂。 他的墓碑上刻着让人们欢呼的伟大人类荣耀曾经存在于世界上。

在牛顿的科学贡献中，数学成果占有突出的地位。 他数学生涯中的第一个创造性成果是发现二项式定理。 据牛顿本人回忆，他在1664年和1665年冬天研究沃利斯博士的“无限算术”，试图改变他求圆面积的级数时，发现了这一定的道理。

微积分的创立是牛顿最优秀的数学成果。 牛顿为了处理运动问题，创立了与物理概念直接联系的数学理论。 牛顿被称为流数术。 切线问题、求积问题、瞬时速度问题、函数的极大值和极小值问题等解决的一些具体问题在牛顿之前已经被研究过了。 但是牛顿超越前人，他站在更高的立场上，综合以往分散的努力，将古希腊以来解决无限小问题的各种妙手统一为两种普通算法——微分和积分，建立这两种计算的互逆关系，微积一个个

1707年，牛顿的代数讲义整理出版，被命名为“普遍算术”。 他首先探讨了代数的基础及其在处理(通过解方程)各种问题中的应用。 阐述了代数的基本概念和基本运算，在许多实例中证明了将各种问题转化为代数方程的方法，并对方程的根及其性质进行了深入的探讨，从而引出了方程论方面的丰富成果，例如，他得到了方程根与其判别式的关系，方程

牛顿既有助于分析几何，也有助于综合几何。 他提出了在1736年出版的《分析几何》中引入曲率中心，给出密切的线圆(或曲线圆)的概念，计算曲率公式和曲线曲率的方法。 将自己的多项研究成果总结成专论“三次曲线列举”，于1704年发表。 另外，他的数学事业涉及数值分解、概率论、初等数学论等多个行业。

牛顿是古典力学理论的当然创始人。 他系统地总结了伽利略、开普勒、惠更斯等人的工作，得到了有名的万有引力定律和牛顿运动三定律。

牛顿发现重力定律是自然科学中最辉煌的成果。 那是假期，牛顿经常来妈妈家，在院子里坐了一会儿。 有一次，苹果从树上掉下来了，就像总是发生好几次一样。 苹果的偶然落地，是人类思想史的转折点，打开坐在院子里的人的头，引起了他的沉思:为什么所有的物体几乎总是被吸引向地心？ 牛顿在想。 终于，人类发现了划时代的万有引力。 我们认为太阳吸引行星，行星吸引行星，吸引地面上所有物体的力是具有相同性质的力，用开普勒法则用微积分说明太阳赋予行星的力是吸引力，说明了任一曲线移动质点。 指半径静止或等速的直线运动的点，以该点为中心扫描与时间成比例的面积时，该质点受到朝向该点的向心力的作用。 如果环绕周期的平方与半径的立方成比例，则与向心力的半径成比例的牛顿还表明任何两个物体之间都有吸引力，总结了万有引力定律。

f=g(m1m2 / r 2 ) ( m1和m2为两物体的质量，r为两物体之间的距离)。 同时，雷恩、哈雷、钩子等科学家正在探索天体运动的神秘。 其中钩子很突出。 他知道重力的平方反比定律，但没有牛顿那样的数学才能，无法定量表现。

牛顿运动三定律是构成古典力学的理论基础。 这些法则是根据许多实验总结出来的，是处理机械运动问题的基本理论依据。

1687年，牛顿出版了代表作《自然哲学的数学原理》。 这是力学的经典著作。 牛顿在这本书里，从力学的基本概念(质量、运动量、惯性、力)和基本法则(运动三法则)，运用他发明的微积分这一尖锐的数学工具，建立了古典力学完善严密的体系，统一了天体力学和地上的物体力学，是物理学史上第一大

在光学上牛顿也取得了很大的成就。 他用棱镜测试白色光分解的有色光，最先发现白色光的组成。 他精确分析了各色光的折射率，证明了色散现象的本质。 他指出，由于对不同颜色的光的折射率和反射率不同，因此引起了物体颜色的差异，明确了颜色的风扇。 牛顿还提出了光的“微粒子说”，认为光是由微粒子构成的，同时前进是最快的直线运动路径。 他的“微粒子说”和后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两个基本理论。 另外，制作了牛顿彩色盘和反射型望远镜等多种光学仪器。

牛顿的研究行业非常广泛，他在大部分科学行业都取得了重要的成绩。 他研究温度计，观测水沸腾和凝固时的固定温度，研究热物体的冷却律，其他方面只在想和他自己的第一成果比较的情况下，表现出毫不逊色的课题。

1667年复活节后不久，牛顿回到剑桥大学，10月被选为三一学院初级院委员会，第二年获得硕士学位，成为高级院委员会。 1669年，巴罗辞去教授职务搬牛顿，26岁的牛顿晋升为数学教授。 巴罗让贤在科学史上一直被传为佳话。

牛顿不擅长教育，他教新发现的微积分时，学生不接受。 但处理难题的能力，他远远超出了普通人。 牛顿在学生时代发现了计算无限量的方法。 他这种秘密的做法，从双曲面积计算到二百五十位数。 他高价买棱镜，以此作为科学研究的工具，白色光分解后尝试了有色光。 起初，他不希望公布他的注意所得。 他的发现都是个人消磨时间，因为在安静的书房里让自己无聊。 他一个人在自己创造的超级世界里飞来飞去。 之后，经过亲友哈雷的努力，终于同意出版他的手稿，直到划时代的巨着《自然哲学的数学原理》的诞生。

作为大学教授，牛顿总是忙得不整理服装，系不上领带，袜子也系不好，没按裤子和扣子就进了大学餐厅。 有一次，他向一个姑娘求婚时，思想又有点不同，他脑子里只剩下无限的二项式定理。 他抓住女儿的手指，作为错误地通过管子的通条，强行塞进管子里，疼得女儿叫了起来，离开了他。 因为牛顿也一辈子没结婚。

牛顿冷静地注意日常生活中的小事，结果在科学史上有了重要的发现。 他马马虎虎，曾经开过很多玩笑。 有一次他一边看书一边煮鸡蛋，当他想打开锅吃鸡蛋时，锅里是怀表。 有一次，他请朋友吃饭，准备吃饭后，牛顿突然想到问题，一个人进了里面的房间，朋友等了他很久，所以朋友自己把那只鸡全吃了，鸡骨留在盘子里，没有告别。 牛顿出来后，找到盘子里的骨头，以为自己吃了，转身进入室内，继续研究他的问题。

在中小学的教科书中，一定多次提到牛顿这个惊人的名字。 众所周知，他是英国伟大的物理学家、数学家、天文学家，提出了万有引力定律、力学三大定律、白光由各色光组成的理论，并开了微积分学等。 迈克尔·怀特着的《100个杰出人物》一书中，艾萨克·牛顿( 1642~1727 )排在最有影响力的人物之列，在穆罕默德之后，排在耶稣基督之前。 他之所以能得到这样的荣誉，当然是因为他对科学的迅速发展做出了卓越的贡献。

往往倾向于把科学史上具有划时代意义的伟大科学家看作道德高尚的天才和圣人，无数荣誉和光环围绕着他们，人们很难理解他们作为普通人的真正气质。 最近出版的《牛顿传:最后的炼金术士》通过大量翔实的资料和原始文件，恢复了真正的牛顿。

这个站在巫术结束和科学兴起历史转折点上的天才，通过永远探索未知世界，使他成为历史上最伟大的科学家之一，在他的人生中消耗越来越多的精力在炼金术上，牛顿一共50多万字炼金术手稿和一百万字 这些工作和他的科学发现没什么关系。 除此之外，他还专门研究过治疗想象中的疾病的药。

这本书的作者基于科学发生学的观点提出了牛顿对炼金术的执着与奠定近代科学基础之间的重大相关性。 他用牛顿留下的重要信件和未发表的笔记本说明了牛顿从事炼金术和神学研究对他万有引力的发现和随后进行的统一场论研究的作用。

有趣的是，牛顿的真正方面直到1936年才出现。 这多亏了20世纪的经济学家牛顿研究者约翰·梅纳德·凯恩斯。 当时牛顿留下的文件在苏富比拍卖企业拍卖。 这些文件是大约50年前剑桥大学收到的捐赠中被认为“没有科学价值”的收藏的一部分。 结果凯恩斯在拍卖会上买了这些文件。

凯恩斯研究了世界上从未公布的秘密文件后，于1942年在英国皇家学会发表演说，将历史上最有名、最崇高的科学家描绘为被争论性格的偏执者。 凯恩斯对牛顿的重新评价值得我们正视和思考:“18世纪以来，牛顿总是第一个，最伟大的近代科学家，理性主义者，他教会了我们冷静的思考和不偏不倚的推论。 但是现在我不这么认为。 我不认为任何人读过那份文件后，都会把他视为那样道德高尚的伟人。 ”。

独特的，当今世界上最伟大的物理学家斯蒂芬·霍金在《时间简史》一书中对牛顿也做出了毫不客气的评价。 牛顿不是讨人喜欢的人，他与其他院士的关系臭名昭著。 他晚年的大部分时间是在激烈的争吵中度过的。 他有意识地报复了王室天文学家约翰·弗雷斯特，与德国哲学家莱布尼茨发生了更严重的冲突。 莱布尼茨和牛顿分别独立创造了微积分，牛顿发现微积分比莱布尼茨早了几年，但他晚出版了自己的着作。 于是，微积分的最初创造者是谁，成为了当时科学界吵架的大事件。

值得注意的是，为牛顿辩护的复印件大多来自牛顿本人手中，只不过是以朋友的名义发表的。 遗憾的是莱布尼茨必须要求英国皇家学会裁定，作为皇家学会会长的牛顿提名由牛顿自己的朋友组成的“公正”委员来审查。 此外，牛顿自己写了委员会的报告，以皇家学会的名义发表，正式谴责莱布尼茨。

牛顿为什么对炼金术着迷，也令人费解。 我不太相信不是渴望财富的牛顿，而是为了得到财富的源头消耗那么多能量，同样令人难以接受的是，他正在以这种形式进行科学探索。 那么，也许只有一种解释是可靠的——牛顿的傲慢想通过炼金术考试的成功超越他的时代和过去几百年的同行竞争对手。

如果我们用今天的观点看炼金术，我们必须承认它至少带来了一些有用的技术和工具。 同时炼金术多少刺激了牛顿的灵感，可能有助于他在科学行业中的探索和发现。

读这篇牛顿传得到的启示是，科学巨人也有可能是错误的，人格和个性也有这样的缺陷，但他们对世界文明的贡献是第一位的，这些有助于社会进步的探索永远不会被忽视和忘记。

1642年8月，英国内战爆发，战争持续到1649年。
1643年1月4日，艾萨克·牛顿出生在英国乌尔索普，母亲是汉娜·牛顿。 他父亲三个月前去世了。
1655年牛顿12岁，开始上格兰瑟姆语法学校。
1661年6月牛顿18岁进入剑桥大学。
1664年春，牛顿21岁，开始了光实验。
1665年牛顿获得学士学位，开始迅速发展自己的高等数学。
伦敦流行大鼠疫，还扩展到其他城市。 牛顿离开剑桥回到乌尔斯索普。
1666年牛顿在重力定律上取得了重大突破。
1667年3月，牛顿回到了剑桥大学。 六个月内，他被选为三一学院的研究员。
1669年7月，牛顿作品《解体论》发行。
10月，牛顿被任命为剑桥大学卢卡西讲座的数学教授。 26岁，是担任这个职位的最年轻的人。
1670—1671年牛顿开发了他的反射望远镜。
1672年牛顿被邀请参加由资深科学家组成的团体——皇家学会。
2月，牛顿向学会提交了入会后的第一篇论文。
1679年6月，牛顿的母亲去世了。
1684年牛顿开始写他的《自然哲学的数学原理》。 这本书俗称“原理”。
1686年4月28日，皇家学会宣读了《原理》一书的摘要。 这本书被认为是科学界的经典作品。
1689年牛顿被选为剑桥大学代表，参加了英国的国会会议。
1693—1696年牛顿患了一种奇怪的病。
1696年3月，牛顿的病恢复，接受了皇家造币局监工的职位。
1699年12月，47岁的牛顿被任命为皇家造币厂的厂长。
1701年，牛顿当选为代表剑桥大学的英国下院议员。
1703年11月30日，牛顿当选为皇家协会主席。
1704年出版了关于牛顿光的研究着作《光学》。
1705年牛顿被安妮女王封为爵士。 他是第一位得到这一荣誉的科学家。
1727年3月30日，牛顿爵士去世，享年84岁