牛顿的贡献(牛顿的科学贡献)。
一直想写一些科普文章,但是真的忙着读博士。最后,我花了一些时间写了一篇关于科普的短文。科学的重要性,我想中国人一定有深刻的体会。我们今天的落后和强大是依靠什么?不是全部,但至少科学技术肯定是一个非常重要的因素。而中国未来的腾飞必然需要更深层次的科学基础。我觉得这是做科普的意义之一。
牛顿是大神,那就从牛顿开始吧。
牛顿概论
艾萨克·牛顿(1643年1月4日-1727年3月31日),英国著名物理学家、数学家、天文学家、神学家和自然哲学家,被广泛认为是历史上最有影响力的科学家。牛顿出生在英国林肯郡的伍尔索普村,他的父亲在他出生前三个月去世。因为早产,新生的牛顿很瘦,觉得很难活。不幸的是,刚刚失去父亲的牛顿,在3岁时被再婚的母亲丢给了祖母,直到12岁。牛顿恨他的母亲和继父,曾经写过“威胁要烧掉他们和他们的房子”。童年的不幸经历一定对牛顿的性格产生了深远的影响。牛顿未婚,从未恋爱过。牛顿只对真理感兴趣,但他对人漠不关心。从12岁到17岁,牛顿在格兰瑟姆皇家高中学习。1661年,牛顿进入剑桥大学三一学院。1669年,他被授予卢卡斯数学教席。1705年,牛顿被安妮女王封为爵士。1727年3月31日,牛顿去世,葬于伦敦泰晤士河北岸的威斯敏斯特教堂。
18世纪最伟大的英国诗人亚历山大·波普为牛顿写了这样一篇墓志铭:
自然法则隐藏在黑暗之中。上帝说:“让牛顿来吧!”所以一切都被照亮了。
大自然和大自然的法则藏在黑夜里。上帝说:“让牛顿去吧!”一切都很轻。
公众非常熟悉牛顿对物理学的贡献。但是,作为数学家,很多朋友对他们不是很熟悉。因此,本文的目的是列出牛顿对科学的贡献。
科学贡献
1.物理。
(1)力学。
1687年,他出版了《自然哲学的数学原理》,在拉丁语中被称为《原理》,被许多学者誉为科学史上最重要的著作。原理构建了一个完整的牛顿力学体系,完美地描述了所有宏观物体的运动规律。这本书分为三卷。第一卷的拉丁文名称是de motu corporation,翻译为“关于物体的运动”,给出了三个运动定律。第二卷与第一卷同名,讨论物体在阻力下的运动;第三卷《世界体系论》讨论了引力对宇宙的影响。
1 >牛顿运动定律
A.牛顿第一定律:惯性定律。
牛顿第二定律:加速度定律。
牛顿第三定律:作用力和反作用力定律。
2 >万有引力定律
苹果为什么会掉下来?为什么地球绕着太阳转?答案是重力。每两个有质量的物体必然有引力,所以叫万有引力。
(2)光学
1 >1666年,利用棱镜将白光分解成不同的颜色,发现了光的色散。
2 >1668年,反射望远镜被发明并广泛应用于天文望远镜。
3 >1704年,他出版了《光学》。
(3)热学
1701年,冷却定律被发现。
2.数学
牛顿在数学上最著名的贡献是发明了微积分。关于微积分的发明权,目前的主流观点是牛顿和德国数学家莱布尼茨独立发明微积分。牛顿发现得比较早,但发表得比较晚,主要是用来解决物理问题。莱布尼茨发表较早,在数学形式上对后世影响较大。
莱布尼茨对微积分的贡献可以说是非常明确的,这主要体现在他的三篇重量级论文中。1684年10月,莱布尼茨发表了一篇关于微分的文章,“Nova method us pro maximum et minimis,item que tangent ibus,……,&;singulare pro illis calculates genus”,英文名“求最大值和最小值的新方法,也是正切,…,以及它们的一种奇异型微积分”,本文介绍了微分符号dx和dy,这是微分在我们今天的数学教科书中的出现;1686年6月,莱布尼茨发表了一篇名为《关于隐藏的几何和对不可见的s和无限s的分析》的文章,其中引入了积分符号,即拉长的s。1693年9月,它出版了《几何测量补编》,英文名为《几何测量补编》给出了微积分的基本定理。
与莱布尼茨相比,牛顿争取微积分发明权的斗争有一定的弊端,主要是因为牛顿关于微积分的文章发表得比莱布尼茨晚。然而,目前的主流观点是牛顿发明和使用微积分的时间更早。牛顿称他发明的方法为“流编号”,这是微积分的另一种形式。例如,他用字母上方一点来表示导数,这与莱布尼茨采用的符号D不同。
在形式上,莱布尼茨的微积分比牛顿的好。然而,牛顿在应用微积分解决物理问题方面的造诣远远超过了他同时代的所有人。
事实上,除了微积分,牛顿在几何和代数方面也取得了许多成就。但是牛顿在物理和微积分方面的表现太过亮眼,所以其他的成就并不为大众所熟知。牛顿数学有多好?他的“宿敌”莱布尼茨说,“从世界的开端到牛顿的时代,牛顿做了数学中一半以上的工作”(把数学从世界的开端带到牛顿生活的时代,他所做的要好得多的一半)。此外,还有一种说法广为流传,那就是世界三大数学家:阿基米德、牛顿和高斯。我们也可以一窥牛顿在数学中的地位。其实,关于历史人物的排名,仁者见仁,智者见智。然而,根据我的观察,大多数数学家都会将牛顿排在历史排名的首位。牛顿对数学的贡献如下。
(1)微积分。
1 >1666年10月,牛顿将前两年的研究成果汇编成《特拉顿通量》,当时没有出版,只在牛顿的朋友中流传。
2 >1669年,《无限多重方程分析》完成,但直到1711年才出版。
3 >1671年,他写了《无限朗姆酒的方法》,其英文译本于1736年出版。
(2)几何。
1704年,《四分曲线论》和《线性曲线论》作为《光学》的附录出版。
(3)代数
1 >从1664年到1665年,二项式深圳生命网络定理被发现。
2 >1707年,他出版了《普遍算术》。
(4)计算数学。
1 >牛顿迭代法
2 >牛顿插值公式
3.经济学
牛顿对经济学的贡献无法与物理学和数学相提并论,但为了文章的完整性,这里只提一句:1696年,牛顿提出了金本位制。
摘要
牛顿对物理学的贡献是公认的,他在数学方面的成就也极其突出。如果只讨论物理学的贡献,爱因斯坦和牛顿会互相竞争。单论数学的贡献,就有高斯、欧拉、黎曼等天才,竞争激烈。但即使这样比较,牛顿也不值得。更不用说,牛顿把物理和数学结合起来,呈现出1+1远大于2的效果。
牛顿既是物理宗师,也是数学大师。我们很难把牛顿的物理学家身份同数学家身份割裂开来,因为它们本就是一体的。牛顿为了解释自然界的物理问题,必须借助数学工具。他将物理与数学结合起来,完美地解释了世界的规律,极大地启发了当时人和后来者,让人们意识到科学的强大力量。牛顿在科学上的贡献,对于人类文明的推动作用,可以说前无古人。牛顿既是物理大师,又是数学大师。我们很难把牛顿的物理学家身份深圳生命网和数学家身份分开,因为他们是一体的。为了解释自然界的物理问题,牛顿必须使用数学工具。他把物理和数学结合起来,完美地解释了世界的规律,极大地鼓舞了当时的人们和后来者,使人们认识到科学的强大力量。牛顿对科学和促进人类文明的贡献可以说是前所未有的。