科技之光:名人回顧——艾薩克·牛頓

物理 天文 力學 地球 只為理想而戰 2017-03-29

艾薩克·牛頓(Newton)一個世紀的偉大科學界領袖,很多的歷史記載,課本上都記載著他的事蹟與成就,他最偉大的莫過於提出萬有引力定律、牛頓運動定律與萊布尼茨共同發明微積分發明反射式望遠鏡和光的色散原理,這些令人震驚的成就讓牛頓被譽為“近代物理學之父

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力學

牛頓闡明瞭動量和角動量守恆的原理,提出牛頓運動定律。在光學上,他發明了反射望遠鏡,並基於對三稜鏡將白光發散成可見光譜的觀察,發展出了顏色理論。他還系統地表述了冷卻定律,並研究了音速。

數學

牛頓與戈特弗裡德·威廉·萊布尼茨分享了發展出微積分學的榮譽。他也證明了廣義二項式定理,提出了“牛頓法”以趨近函數的零點,併為冪級數的研究做出了貢獻。

經濟學

牛頓提出金本位制度。

熱學

牛頓確定了冷卻定律,即當物體表面與周圍有溫差時,單位時間內從單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

天文

牛頓1672年創制了反射望遠鏡。他用質點間的萬有引力證明,密度呈球對稱的球體對外的引力都可以用同質量的質點放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現象,指出潮汐的大小不但同月球的位相有關,而且同太陽的方位有關。牛頓預言地球不是正球體。歲差就是由於太陽對赤道突出部分的攝動造成的。

哲學

牛頓的哲學思想基本屬於自發的唯物主義,他承認時間、空間的客觀存在。如同歷史上一切偉大人物一樣,牛頓雖然對人類作出了巨大的貢獻,但他也不能不受時代的限制。例如,他把時間、空間看作是同運動著的物質相脫離的東西,提出了所謂絕對時間和絕對空間的概念;他對那些暫時無法解釋的自然現象歸結為上帝的安排,提出一切行星都是在某種外來的“第一推動力”作用下才開始運動的說法。《自然哲學的數學原理》牛頓最重要的著作

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  • 成就事蹟

1665~1666年,萬有引力定律(Law of universal gravitation)是艾薩克·牛頓在1687年於《自然哲學的數學原理》上發表的。1679年,R·胡克在寫給他的信中提出,引力應與距離平方成反比,地球高處拋體的軌道為橢圓,假設地球有縫,拋體將回到原處,而不是像牛頓所設想的軌道是趨向地心的螺旋線。牛頓沒有回信,但採用了胡克的見解。在開普勒行星運動定律以及其他人的研究成果上,他用數學方法導出了萬有引力定律。

從1670年到1672年,牛頓負責講授光學。在此期間,他研究了光的折射,表明稜鏡可以將白光發散為彩色光譜,而透鏡和第二個稜鏡可以將彩色光譜重組為白光。

在1675年的著作《解釋光屬性的解說》中,牛頓假定了以太的存在,認為粒子間力的傳遞是透過以太進行的。

1679年,牛頓重新回到力學的研究中:引力及其對行星軌道的作用、開普勒的行星運動定律、與胡克和弗拉姆斯蒂德在力學上的討論。他將自己的成果歸結在《物體在軌道中之運動》(1684年)一書中,該書中包含有初步的、後來在《原理》中形成的運動定律。

他在1687年發表的論文《自然定律》裡,對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此後三個世紀裡物理世界的科學觀點,併成為了現代工程學的基礎。他通過論證開普勒行星運動定律與他的引力理論間的一致性,展示了地面物體與天體的運動都遵循著相同的自然定律;為太陽中心說提供了強有力的理論支持,並推動了科學革命。

1707年,他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。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”。

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牛頓把地球上物體的力學和天體力學統一到一個基本的力學體系中,創立了經典力學理論體系。正確地反映了宏觀物體低速運動的宏觀運動規律,實現了自然科學的第一次大統一。這是人類對自然界認識的一次飛躍。

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