牛顿对解析几何与综合几何都有贡献。他在1736年出版的《解析几何》中引入了曲率中心,给出密切线圆(或称曲线圆)概念,提出曲率公式及计算曲线的曲率方法。并将自己的许多研究成果总结成专论《三次曲线枚举》,于1704年发表。此外,他的数学工作还涉及数值分析、概率论和初等数论等众多领域。
牛顿是经典力学理论理所当然的开创者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。
牛顿发现万有引力定律是他在自然科学中最辉煌的成就。那是在假期里,牛顿常常来到母亲的家中,在花园里小坐片刻。有一次,象以往屡次发生的那样,一个苹果从树上掉了下来。一个苹果的偶然落地,却是人类思想史的一个转折点,它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍,引起他的沉思:究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢?牛顿思索着。终于,他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。他认为太阳吸引行星,行星吸引行星,以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力,还用微积分证明了开普勒定律中太阳对行星的作用力是吸引力,证明了任何一曲线运动的质点,若是半径指向静止或匀速直线运动的点,且绕此点扫过与时间成正比的面积,则此质点必受指向该点的向心力的作用,如果环绕的周期之平方与半径的立方成正比,则向心力与半径的平方成反比。牛顿还通过了大量实验,证明了任何两物体之间都存在着吸引力,总结出了万有引力定律:
F=G(m1m2/r2)(m1和m2是两物体的质量,r为两物体之间的距离)。在同一时期,雷恩、哈雷和胡克等科学家都在探索天体运动奥秘,其中以胡克较为突出,他早就意识到引力的平方反比定律,但他缺乏象牛顿那样的数学才能,不能得出定量的表示。
牛顿运动三定律是构成经典力学的理论基础。这些定律是在大量实验基础上总结出来的,是解决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》,这是一部力学的经典著作。牛顿在这部书中,从力学的基本概念(质量、动量、惯性、力)和基本定律(运动三定律)出发,运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具,建立了经典力学的完整而严密的体系,把天体力学和地面上的物体力学统一起来,实现了物理学史上第一次大的综合。
在光学方面,牛顿也取得了巨大成果。他利用三棱镜试验了白光分解为的有颜色的光,最早发现了白光的组成。他对各色光的折射率进行了精确分析,说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,才造成物体颜色的差别,从而揭开了颜色之迷。牛顿还提出了光的“微粒说”,认为光是由微粒形成的,并且走的是最快速的直线运动路径。他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。此外,他还制作了牛顿色盘和反射式望远镜等多种光学仪器。
牛顿的研究领域非常广泛,他在几乎每个他所涉足的科学领域都做出了重要的成绩。他研究过计温学,观测水沸腾或凝固时的固定温度,研究热物体的冷却律,以及其他一些只有在与他自己的主要成就想比较时,才显得逊色的课题。
牛顿的名人故事8
1642年的圣诞节前夜,在英格兰林肯郡沃尔斯索浦的一个农民家庭里,牛顿诞生了。牛顿是一个早产儿,出生时只有3磅重。接生婆和他的双亲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了一位震古烁今的科学巨人,并且活到了85岁的高龄。
牛顿出生前三个月父亲便去世了。在他两岁时,母亲改嫁。从此牛顿便由外祖母抚养。大约从5岁开始,牛顿被送到公立学校读书。11岁时,母亲的后夫去世,牛顿才得以回到母亲身边。12岁时进入中学。少年时的牛顿并不是神童,他资质平常,成绩一般,但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物,并从中受到启发,自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意,如风车、木钟、折叠式提灯等等。药剂师的房子附近正建造风车,小牛顿把风车的机械原理摸透后,自己也制造了一架小风车。推动他的风车转动的,不是风,而是动物。他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上,然后在轮子的前面放上一粒玉米,刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米,就不断的跑动,于是带动轮子不停的转动。他还制造了一个小水钟。每天早晨,小水种会自动滴水到他的脸上,催他起床。
后来,迫于生活压力,母亲让牛顿停学在家务农。但牛顿对务农并不感兴趣,一有机会便埋首书卷。每次,母亲叫他同她的佣人一道上市场,熟悉做交易的生意经时,他便恳求佣人一个人上街,自己则躲在树丛后看书。有一次,牛顿的舅父起了疑心,就跟踪牛顿上市镇去,他发现他的外甥伸着腿,躺在草地上,正在聚精会神地钻研一个数学问题。牛顿的好学精神感动了舅父,于是舅父劝服了母亲让牛顿复学。牛顿又重新回到了学校,如饥似渴地汲取着书本上的营养。他写了一首题为《三顶冠冕》的诗,表达了他为实现献身科学的理想而甘愿承受痛苦的态度:
世俗的冠冕啊,我鄙视他如同脚下的尘土,
它是沉重的,而最佳也只是一场空虚;
可是现在我愉快的欢迎一顶荆棘冠冕,
尽管刺得人痛,但味道主要的是甜;
我看见光荣之冠在我的面前呈现,
它充满着幸福,永恒无边。
牛顿的名人故事9
牛顿是英国著名的物理学家、数学家和天文学家。生于1642年英国林肯郡的一个农民家庭。
幼年时,牛顿身体较弱,学习成绩也不好,还经常受到别的同学的欺侮。有一次,几个同学逼他太甚,他忽然鼓起勇气反抗起来。从此,再没有人敢欺侮他,他也暗暗下决心,在学习上要超过别的同学,不再让人瞧不起。由于发奋读书,他的各门功课,尤其是数学,都成为班上最优秀的。
少年时期的牛顿,非常喜欢动手做玩具、小器械,他做的灯笼、风筝十分精巧,他的风筝比商店卖的飞得还高。据说,他曾经做过一个“水钟”,他在水桶壁上划上均匀的横线,让桶里的水从桶底往外滴,水面不断下降,根据刻度线读出时间,水滴尽了,正好是中午时刻。这个钟类似于我国古代的漏壶。牛顿做的“太阳钟”,据说是在木板上划上线,中间钉一枚铁钉,在阳光下,看钉子的影子与哪条线重合,就能读出时间。这个“太阳钟”类似于我国古代的日晷。
1661年牛顿中学毕业,考入英国剑桥大学三一学院。在大学期间,由于他中学的数学基础好,再加上自己刻苦钻研,他的学习突飞猛进,深受导师的喜爱,导师将自己的专长,毫无保留地传授给了他。
1665年牛顿大学毕业,获得学士学位,留校做研究工作。从此开始了他的科学生涯。
1665年秋,伦敦发生了可怕的瘟疫,剑桥大学关门,牛顿回到了家乡。在家乡的十八个月,可以说是牛顿一生中最重要的时期,几乎他所有最重要的成就都在这个时期奠定了基础。牛顿研究苹果落地的故事,就发生在这期间。
瘟疫过后,牛顿回到剑桥大学。1668年他取得硕士学位。1669年,他的导师巴罗博士辞职,并积极推荐他接替了数学教授的职位。他从这年开始,就成为全剑桥大学公认的大数学家,还被选为三一学院管理委员会成员。
牛顿在剑桥大学从事教学和科研工作,长达三十年之久。这三十年是他刻苦钻研的三十年,为了科学研究,他的绝大部分时间都是在实验室里度过的,有时为了检验一个设想,他呕心沥血、通宵达旦,直到有了结果才罢休。牛顿的渊博学识和辉煌的科学成就,都是在剑桥取得的。
1672年牛顿当选为英国伦敦皇家学会会员。1689年当选为英国国会议员。1696年因病离开剑桥大学,到皇家造币厂当监督,1699年出任造币厂厂长,同时被选为法国科学院八个外国委员之一。1703年他当选为皇家学会会长,以后每年都连任,直到去世。1705年英国女皇授予他爵士称号。
1727年3月20日,牛顿因病在伦敦逝世,终年85岁。因为他一生对国家的贡献,逝世后被葬于威斯敏斯特教堂的墓地。
牛顿是十七世纪最伟大的科学巨匠,他所取得的科学成就是无与伦比的。同时,他又十分谦虚,他临终这样评论自己:“我不知道世界上的人对我是怎样看待的。但在我自己看来,却只觉得我好像是一个小孩子,在海滩上玩耍,不时寻找比平常更光滑的石子,或是美丽的贝壳;可是,在那汪洋大海之中,却充满着无穷的真理,在我面前都未发现。”“如果说我比笛卡儿(法国数学家、物理学家,1596~1650)看得远一点儿,那是因为我是站在前辈巨人的肩上。”
牛顿的名人故事10
牛顿最喜欢的地方就是实验室。他很少在两三点钟以前睡觉,有时整天整夜守在实验室里。为他做饭的保姆只好把饭菜放在外间屋的桌子上。
有一次,牛顿的一位朋友来看他,在实验室外面等了他好久,肚子饿了就独自把桌上的烤鸡吃了,不辞而别。过了好长时间,牛顿的实验告一段落,他才觉出肚子咕咕在叫,赶快跑出来吃鸡。他看到盘子里啃剩下的鸡骨头,居然对助手说:哈哈,我还以为我还没吃饭哩,原来已经吃过了呀!
还有一回,一个好朋友请牛顿吃饭,一边吃饭一边议论科学问题。饭吃到一半的时候,牛顿站起来说:对了,还有好酒呢,我去取来咱们一起喝。说完就向实验室跑去,一去就不回来了。朋友追过去一看,牛顿又摆弄上他的实验了。原来牛顿在取酒的路上忽然想出了一个新的实验方法,居然将取酒的事忘得一干二净了。
牛顿的这种轶事岂止三件,它说明,牛顿酷爱科学,把自己的一切都献给了科学。正是因为牛顿有这种为科学献身的奋斗精神,他才能总结出牛顿三定律,对人类的进步做出了卓越的贡献。
牛顿病逝以后,英国政府在他的墓碑上镌刻了墓志铭,最后一段是:让人类欢呼/曾经存在过这样伟大的/一位人类之光
有道是:自然和自然规律隐藏在黑暗中,上帝说,让牛顿来,一切都明亮了。或者说:道法自然,久藏玄冥。天降牛顿,万物生明。