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        科學(xué)巨人

        2017-02-21 18:50:50
        學(xué)苑創(chuàng)造·B版 2017年1期
        關(guān)鍵詞:劍橋大學(xué)微積分牛頓

        主持:雀兒姐姐

        1643年1月4日,牛頓出生于英國林肯郡伍爾索普村。牛頓出生的前3個(gè)月,父親就去世了。在牛頓3歲時(shí),母親改嫁了,由外祖母撫養(yǎng)他長大。這件事在牛頓的心里留下了陰影,也讓他形成了孤僻的性格。

        小時(shí)候的牛頓并沒有顯露出神童的特質(zhì),反而成績一般,但是他十分喜歡讀書,特別是那些介紹簡單機(jī)械模型制作方法的書籍,并把自己的讀書感悟分門別類的記在筆記上。看得多了,琢磨得多了,手癢的牛頓自己動(dòng)手制作了許多奇奇怪怪的小模型,比如木鐘、折疊式提燈等。傳說,他用自己掌握的機(jī)械原理,制作了一個(gè)小水鐘。每天早晨,小水鐘會(huì)自動(dòng)滴水到他的臉上,催他起床。他還喜歡琢磨自然現(xiàn)象,比如顏色、日影四季的移動(dòng)等。不過,母親卻希望他成為一名農(nóng)民,于是牛頓便輟學(xué)回到家,可是他對耕作一點(diǎn)兒也不感興趣,一有空就拿起書本苦讀,以至于經(jīng)常忘記了干活。母親只好又把他送回了學(xué)校。

        19歲時(shí),牛頓進(jìn)入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí),開始接觸到大量的自然科學(xué)著作,還經(jīng)常參加有關(guān)地理、物理、天文和數(shù)學(xué)等知識的講座。勤奮好學(xué)的牛頓自學(xué)了笛卡爾的《幾何學(xué)》、沃利斯的《無窮算術(shù)》、巴羅的《數(shù)學(xué)講義》等數(shù)學(xué)家的著作,這對他后來創(chuàng)立微積分產(chǎn)生了決定性的影響。

        1665年,牛頓獲得了學(xué)士學(xué)位,并打算繼續(xù)留在劍橋大學(xué)深造??墒菄?yán)重的鼠疫席卷了英國,劍橋大學(xué)不得不停課,他只好回到了家鄉(xiāng)。在家鄉(xiāng)的這段時(shí)光可以說是牛頓科學(xué)生涯中的黃金歲月,他的主要三大科學(xué)成就——微積分、萬有引力、光學(xué)分析的思想就是在這時(shí)孕育成形的。

        自然界此時(shí)就像是一本打開的書,牛頓可以毫不費(fèi)力地閱讀上面的文字。

        一天,牛頓坐在一棵蘋果樹下沉思。忽然一個(gè)蘋果從樹上掉落下來。這引起了牛頓的注意,“為什么蘋果要垂直向下落到地上?為什么它不斜著下落或者飛到天上,而是始終朝著地心的方向落下?同樣,當(dāng)把球拋向空中時(shí),它為什么不一直向上升去,而總是向下落呢?”牛頓想,肯定有一種看不見的力量在吸引著它們,墜落的蘋果又讓他陷入了沉思。過了很久,牛頓終于找到了答案——任何兩種物體之間都存在著吸引力,而這種引力與距離的平方成反比,并由此推算出一個(gè)公式,這就是“萬有引力定律”。萬有引力定律不僅可以解釋地球上的物理現(xiàn)象,還可以解釋宇宙天體間的現(xiàn)象。比如,太陽、月亮、地球就是通過萬有引力吸引在一起的,所以月亮繞著地球轉(zhuǎn),地球繞著太陽轉(zhuǎn)。同時(shí)這種引力又把它們固定在各自的位置上,使它們雖然在同一天空下運(yùn)動(dòng),卻不會(huì)發(fā)生碰撞。不過性格孤僻、固執(zhí)的牛頓直到二十年后才發(fā)表了這個(gè)理論。他也因此成了經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)始人,萬有引力定律為日心說提供了有力的理論支持,使自然科學(xué)的研究最終擺脫了宗教的束縛。

        牛頓在很多領(lǐng)域的研究都取得了很高的成就,一些理論和發(fā)現(xiàn)甚至改變了人們的生活。比如,在數(shù)學(xué)方面,創(chuàng)立了微積分、發(fā)現(xiàn)了二項(xiàng)式定理等;在力學(xué)方面,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)三定律;在光學(xué)方面,發(fā)現(xiàn)了太陽光的顏色構(gòu)成,還制作了牛頓色盤和世界上第一架反射式望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)儀器;在經(jīng)濟(jì)學(xué)上,提出金本位制度,等等。

        26歲時(shí),牛頓成為劍橋大學(xué)的教授,不過他并不擅長教學(xué),而是把精力都放在了科研上,所以前來聽課的學(xué)生并不多。到了晚年,牛頓沉迷于煉金術(shù)和對神學(xué)的研究,這位科學(xué)巨人走向了歧途,但是他對社會(huì)進(jìn)步的貢獻(xiàn)卻永遠(yuǎn)不會(huì)被人們忘記。

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