牛顿在物理学上的重大成就

牛顿在物理学上的重大成就
牛顿在物理学上的重大成就

牛顿在物理学上的重大成就
艾萨克·牛顿爵士,FRS（Sir Isaac Newton,1643年1月4日－1727年3月31日,英语发音[ˈaɪzək ˈnjuːtṇ]）[ 儒略历：1642年12月25日－1727年3月20日][1]是一位英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士.他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述.这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础.他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命.在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理.在光学上,他发明了反射式望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论.他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速.在数学上,牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉.他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究作出了贡献.在2005年,牛顿曾担任会长的英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查,在被调查的皇家学会会员和网民投票中,牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力.[2]数学大多数现代历史学家都相信,牛顿与莱布尼茨独立发展出了微积分学,并为之创造了各自独特的符号.根据牛顿周围的人所述,牛顿要比莱布尼茨早几年得出他的方法,但在1693年以前他几乎没有发表任何内容,并直至1704年他才给出了其完整的叙述.其间,莱布尼茨已在1684年发表了他的方法的完整叙述.此外,莱布尼茨的符号和“微分法”被欧洲大陆全面地采用,在大约1820年以后,英国也采用了该方法.莱布尼茨的笔记本记录了他的思想从初期到成熟的发展过程,而在牛顿已知的记录中只发现了他最终的结果.牛顿声称他一直不愿公布他的微积分学,是因为他怕被人们嘲笑.牛顿与瑞士数学家尼古拉·法蒂奥·丢勒（Nicolas Fatio de Duillier）的联系十分密切,后者一开始便被牛顿的引力定律所吸引.1691年,丢勒打算编写一个新版本的牛顿《自然哲学的数学原理》,但从未完成它.一些研究牛顿的传记作者认为他们之间的关系可能存在爱情的成分.[7]不过,在1694年这两个人之间的关系冷却了下来.在那个时候,丢勒还与莱布尼茨交换了几封信件.在1699年初,皇家学会（牛顿也是其中的一员）的其他成员们指控莱布尼茨剽窃了牛顿的成果,争论在1711年全面爆发了.牛顿所在的英国皇家学会宣布,一项调查表明了牛顿才是真正的发现者,而莱布尼茨被斥为骗子.但在后来,发现该调查评论莱布尼茨的结语是由牛顿本人书写,因此该调查遭到了质疑.这导致了激烈的牛顿与莱布尼茨的微积分学论战,并破坏了牛顿与莱布尼茨的生活,直到后者在1716年逝世.牛顿的一项被广泛认可的成就是广义二项式定理,它适用于任何幂.他发现了牛顿恒等式、牛顿法,分类了立方面曲线（两变量的三次多项式）,为有限差理论作出了重大贡献,并首次使用了分式指数和坐标几何学得到丢番图方程的解.他用对数趋近了调和级数的部分和（这是欧拉求和公式的一个先驱）,并首次有把握地使用幂级数和反转（revert）幂级数.他还发现了π的一个新公式.他在1669年被授予卢卡斯数学教授席位.在那一天以前,剑桥或牛津的所有成员都是经过任命的圣公会牧师.不过,卢卡斯教授之职的条件要求其持有者不得活跃于教堂（大概是如此可让持有者把更多时间用于科学研究上）.牛顿认为应免除他担任神职工作的条件,这需要查理二世的许可,后者接受了牛顿的意见.这样避免了牛顿的宗教观点与圣公会信仰之间的冲突.[编辑] 光学从1670年到1672年,牛顿负责讲授光学.在此期间,他研究了光的折射,表明棱镜可以将白光发散为彩色光谱,而透镜和第二个棱镜可以将彩色光谱重组为白光. 牛顿1672年使用的6英寸反射式望远镜复制品,为皇家学会所拥有他还通过分离出单色的光束,并将其照射到不同的物体上的实验,发现了色光不会改变自身的性质.牛顿还注意到,无论是反射、散射或发射,色光都会保持同样的颜色.因此,我们观察到的颜色是物体与特定有色光相合的结果,而不是物体产生颜色的结果.（更多的细节,参看牛顿的色彩理论.）从这项工作中,他得出了如下结论：任何折射式望远镜都会受到光散射成不同颜色的影响,并因此发明了反射式望远镜（现称作牛顿式反射望远镜）来回避这个问题.他自己打磨镜片,使用牛顿环来检验镜片的光学品质,制造出了优于折射式望远镜的仪器,而这都主要归功于其大直径的镜片.1671年,他在皇家学会上展示了自己的反射式望远镜.皇家学会的兴趣鼓励了牛顿发表他关于色彩的笔记,这在后来扩大为《光学》（Opticks）一书.但当罗伯特·胡克批评了牛顿的某些观点后,牛顿对其很不满并退出了辩论会.两人自此以后成为了敌人,这一直持续到胡克去世.牛顿认为光是由粒子或微粒组成的,并会因加速通过光密介质而折射,但他也不得不将它们与波联系起来,以解释光的衍射现象.[8]而其后世的物理学家们则更加偏爱以纯粹的光波来解释衍射现象.现代的量子力学、光子以及波粒二象性的思想与牛顿对光的理解只有很小的相同点.在1675年的著作《解释光属性的解说》（Hypothesis Explaining the Properties of Light）中,牛顿假定了以太的存在,认为粒子间力的传递是透过以太进行的.不过牛顿在与神智学家亨利·莫尔（Henry More）接触后重新燃起了对炼金术的兴趣,并改用源于汉密斯神智学（Hermeticism）中粒子相吸互斥思想的神秘力量来解释,替换了先前假设以太存在的看法.拥有许多牛顿炼金术著作的经济学大师约翰·梅纳德·凯恩斯曾说：“牛顿不是理性时代的第一人,他是最后的一位炼金术士.”[9]但牛顿对炼金术的兴趣却与他对科学的贡献息息相关[10],而且在那个时代炼金术与科学也还没有明确的区别.如果他没有依靠神秘学思想来解释穿过真空的超距作用,他可能也不会发展出他的重力理论.（参见艾萨克·牛顿的神秘学研究）1704年,牛顿著成《光学》,其中他详述了光的粒子理论.他认为光是由非常微小的微粒组成的,而普通物质是由较粗微粒组成,并推测如果通过某种炼金术的转化“难道物质和光不能互相转变吗?物质不可能由进入其结构中的光粒子得到主要的动力（Activity）吗?[11]牛顿还使用玻璃球制造了原始形式的摩擦静电发电机[12].[编辑] 力学和引力 牛顿自己的《原理》副本,并带有为第二版所作的修正1679年,牛顿重新回到力学的研究中：引力及其对行星轨道的作用、开普勒的行星运动定律、与胡克和弗拉姆斯蒂德在力学上的讨论.他将自己的成果归结在《物体在轨道中之运动》（1684）一书中,该书中包含有初步的、后来在《原理》中形成的运动定律.《自然哲学的数学原理》（现常简称作《原理》）在埃德蒙·哈雷的鼓励和支持下出版于1687年7月5日.该书中牛顿阐述了其后两百年间都被视作真理的三大运动定律.牛顿使用拉丁单词“gravitas”（沉重）来为现今的引力（gravity）命名,并定义了万有引力定律.在这本书中,他还基于波义耳定律提出了首个分析测定空气中音速的方法.由于《原理》的成就,牛顿得到了国际性的认可,并为他赢得了一大群支持者：牛顿与其中的瑞士数学家尼古拉·法蒂奥·丢勒建立了非常亲密的关系,直到1693年他们的友谊破裂.这场友谊的结束让牛顿患上了神经衰弱.

牛顿三定律

说简单点
1.光的颜色理论
2.二项式定理
3.微分和积分
4.万有引力
5.牛顿三定律
可以说，牛顿在前人的基础上创建了力学，他的经典著作《自然哲学的数学原理》涵盖了他在力学的几乎所有贡献。微积分的发明在数学上更是一种里程碑式的标志。
所以可以毫不夸张的说，牛顿是有史以来最伟大的物理学家！甚至可以说是最伟大的科学家！...

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说简单点
1.光的颜色理论
2.二项式定理
3.微分和积分
4.万有引力
5.牛顿三定律
可以说，牛顿在前人的基础上创建了力学，他的经典著作《自然哲学的数学原理》涵盖了他在力学的几乎所有贡献。微积分的发明在数学上更是一种里程碑式的标志。
所以可以毫不夸张的说，牛顿是有史以来最伟大的物理学家！甚至可以说是最伟大的科学家！

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