名人的故事

家庭与生活1643 65438+10月4日(儒略历1642 65438+2月25日)牛顿出生于英国林肯郡小镇乌尔斯普的一个自耕农家庭。牛顿出生前，他的父亲就去世了。牛顿天生软弱。三年后，他的母亲改嫁给了一名牧师，把孩子留给了他的祖母。八年后，牧师去世，牛顿的母亲回到索普，乌尔斯，带着丈夫生的一个儿子和两个女儿。牛顿从小沉默寡言，性格倔强，这可能来自于他的家庭情况。牛顿十几岁的时候喜欢玩机械把戏。传说他做了一个磨坊的模型，由一只小老鼠驱动；有一次当他放风筝时，他在绳子上挂了一盏小灯。晚上，村民们惊讶地发现一颗彗星出现了。他喜欢绘画和雕刻，尤其喜欢雕刻日晷。他雕刻的日晷放在他家的角落和窗台的每个地方，用来检查日影的运动，知道时间。12岁时，他进入离家不远的格兰杰中学。牛顿的母亲曾希望他成为一名农民，养家糊口，但牛顿本人并没有这个打算，而且他如此热爱阅读，以至于经常忘记工作。随着年龄的增长，牛顿越来越喜欢阅读、冥想和做小的科学实验。在格兰瑟姆中学读书时，他住在一个药剂师家里，受到化学实验的影响。牛顿在中学的学习成绩并不突出，但他热爱阅读，对自然现象很好奇，比如颜色，四季的运动，尤其是几何，哥白尼的日心说等等。他还分门别类做读书心得笔记，喜欢别出心裁地做小玩意、小把戏、发明和实验。当时英国社会被新教思想渗透，牛顿家有两个亲戚都是牧师，这可能会影响牛顿晚年的宗教生活。从这些平凡的环境和活动中，我们看不出牛顿是一个天赋出众的孩子。然而，格兰瑟姆中学的校长j·斯托克斯和牛顿当牧师的叔叔w·艾斯库表现出极大的洞察力，鼓励牛顿去上大学。牛顿于1661以减费生身份进入剑桥大学三一学院，1664成为奖学金获得者，1665获得学士学位。17世纪中期，剑桥大学的教育体系还浸透着浓厚的中世纪经院哲学的味道。牛顿进入剑桥大学时，还有一些经院课程，如逻辑学、文言文、语法、古代史、神学等等。两年后，三一学院焕然一新。h·卢卡斯创造了一个独特的讲座，规定要教授地理、物理、天文、数学等自然科学知识。讲座的第一位教授I barrow是一位博学的科学家。正是这位老师将牛顿引向了自然科学。在这个学习过程中，牛顿掌握了算术和三角学，学习了欧几里得的几何原理。他还读了开普勒的《光学》，笛卡尔的《几何与哲学原理》，伽利略的《两个世界体系》，r .胡克的《微观地图集》，以及《皇家学会历史》和《早期哲学杂志》。牛顿在巴罗门下学习，这是他学习的关键时期。巴罗比牛顿大12岁。他擅长数学和光学。他非常欣赏牛顿的才华。他认为牛顿在数学上可以超越自己。1665 ~ 1666伦敦瘟疫。剑桥离伦敦不远，学校因为害怕传染而关闭。牛顿于1665年6月回到家乡索普。因为牛顿在剑桥受到数学和自然科学的影响和培养，他对探索自然现象非常感兴趣。在1665到1666的两年时间里，他在自然科学领域充满了思考，才华横溢，辈出，思考着前人未曾思考过的问题，踏入了前人未曾涉足的领域，创造了前所未有的惊人成就。1665年初，他创立了级数的逼近方法和任意次幂的二项式化为级数的规律。同年6月165438+10月，正流水号法(微分)成立；次年6月，学习色彩理论；5月份开始研究反流数法(积分)。在这一年里，牛顿也开始思考研究引力，想把引力理论推广到月球轨道上。他还从开普勒定律推导出，使行星保持在轨道上的力一定与它们离旋转中心的距离的平方成反比。牛顿看到苹果落地才意识到万有引力的传说，也是这个时候发生的奇闻。总之，在家乡生活的两年时间里，牛顿以比以往更旺盛的精力从事科学创造，关心自然哲学。可见，牛顿一生中伟大的科学思想，都是在他短暂的两年青春和敏锐的思维中构思、萌发和形成的。牛顿于1667年回到剑桥大学，并于1年6月被选为三一学院中学的同伴，次年3月16年被选为小学的同伴。巴罗当时对牛顿的才华有充分的了解。1669 10 10月27日，巴罗请年仅26岁的牛顿接替他担任卢卡斯讲座的教授。牛顿把他的讲座光学(1670 ~ 1672)、算术和代数(1673 ~ 1683)、自然哲学的数学原理(以下简称原理)第一部分(1684 ~ 6544)他从1672被接纳为皇家学会会员，从172被选为皇家学会主席在此期间，牛顿与国内外科学家的通信最多，如r .博伊尔、j .柯林斯、j .弗雷姆斯特德、d .格雷戈里安、e .哈雷、胡克、c .惠更斯、G.W.F .冯·莱布尼茨和j .沃利斯。写完《原理》后，牛顿厌倦了当大学教授。在大学时认识的贵族后裔蒙塔古(C. montague)的帮助下，牛顿在1696年得到了铸币局监事的职位，1699年升任董事，1701年从剑桥大学辞职。当时英国货币体系混乱，牛顿利用自己的冶金学知识制造了新的硬币。因改革币制有功于1705被封爵。晚年研究宗教，著有《圣经两大错误的历史考证》。牛顿于3月31，1727(儒略历20日)在伦敦郊区肯辛顿宫去世，葬于伦敦威斯敏斯特教堂。“光学”和反射式望远镜的发明，和光学、力学一样，在古希腊就受到重视。为了满足天文观测的需要，很早就发展了光学仪器的制造。光的反射定律早在欧几里德时代就已经很有名了，但是折射定律直到牛顿出生前不久才被荷兰科学家w·斯奈尔发现。玻璃的生产已经从阿拉伯传到了西欧。16世纪，荷兰研磨镜片的手工业兴盛。显微镜或望远镜可以通过把透镜适当地组合成一个系统来制造。这两种仪器的发明对科学的发展起了重要作用。在牛顿之前，伽利略首先用他的望远镜进行天文观测。枷望远镜是一种以会聚透镜为目镜，以发散透镜为物镜的望远镜。还有由两个会聚透镜组成的广受欢迎的开普勒望远镜。两台望远镜都不能消除物镜的色散。牛顿发明了金属制成的镜子代替会聚透镜作为物镜，从而避免了物镜的色散。当时牛顿做的望远镜长6英寸，直径1英寸，放大倍数30 ~ 40倍。经过改进，在1671年，他制作了第二架更大的反射式望远镜，并送到英国皇家学会进行评审。这架望远镜被皇家学会作为珍贵的科学文物收藏。为了制作反射式望远镜，牛顿亲自熔炼合金和磨镜。牛顿从小就喜欢手工制作模型和做实验，这对他光学实验的成功有很大的帮助。早在公元前，人们就在推测光的颜色，把彩虹的颜色和玻璃片边缘形成的颜色联系起来。从亚里士多德到笛卡尔，都认为白光是纯粹的、均匀的，这是光的本质，而色光只是光的变体。他们中没有一个人像牛顿那样认真地做实验。大约1663年，牛顿开始热衷于光学研究，在此期间磨玻璃，制作望远镜。1666年，他买了玻璃棱镜，开始研究色散现象。为此，牛顿在他的《光学》一书中写道:“把我的房间弄暗，在我的窗板上开一个小洞，让适量的太阳光进入房间，把我的棱镜放在入口处，光线会通过棱镜折射到达对面的墙壁。”牛顿看到墙上有彩色光带，比原来的白光点长好几倍。他意识到这些颜色是构成白光的原始光色。为了证明这一点，牛顿做了进一步的实验。在投射光带的屏幕上还做了一个小孔，使光带中的一部分颜色穿过第二个小孔，被放置在屏幕后面的第二个棱镜折射，投射到第二个屏幕上，第一个棱镜绕其轴缓慢旋转，只看到穿过第二个小孔，落在第二个屏幕上的图像随着第一个棱镜的旋转上下移动。所以我们可以看到，第一个棱镜折射最多的蓝光，也被第二个棱镜折射最多。相反，红光被前后棱镜折射得最少。于是牛顿得出结论:“第一个棱镜折射后得到的矩形彩色光带，不过是由不同颜色的光组成的白光。”也就是说:“白光本身就是各种不同折射程度的彩色光的不均匀混合。”这就是牛顿的光色理论。它是通过实验建立起来的，牛顿称之为“关键实验”。这个实验可以说是一个半世纪后J.von Fraunhofer建立光谱学的基础。事实上，牛顿在他的光学4号命题问题1 ~ 2英寸长，只有1/1或1/20英寸宽的矩形孔，而不是小圆孔。他说结果比以前更清晰了，但是没有弗劳恩霍夫线的记录。牛顿在这方面做了大量的实验后，于1672把他的结论送到皇家学会审阅。没想到，引起了激烈的争论。惠更斯当时反对他，胡克尤其攻击他。早在1665年，胡克就在英国提出了光的波动理论，这只是一个假设。惠更斯则使之完整，认为太空中的以太无所不在。他把以太看作振动的介质，把介质的每一个粒子看作一个中心，围绕中心形成一个波。惠更斯成功地用这个物理图像解释了光的反射和折射，也用它研究了冰洲石的双折射(但光波理论的成立还有待一个半世纪后英国T. Young的干涉实验证明)。而牛顿则说，波动理论最大的障碍是无法解释光的直线。他提出，发光物体发射出直线运动的粒子，粒子流冲击视网膜，造成视觉。还可以解释光的折射和反射，甚至经过修改后，还可以解释F.M .格里马尔迪发现的“衍射”现象。但牛顿承认，在解释薄膜形成的颜色时，粒子理论不如波动理论清晰。当时粒子论和波动论的争论非常激烈，双方的争论持续了很多年。当时光粒子论和波动论的争论，可以引用E.T .惠特克的话来总结:“当A .爱因斯坦用M .普朗克的量子原理解释光电效应时，光粒子的思想在沉寂了一个世纪之后，在1905年获得了重生，从而得出了光量子存在的基本原理。他的思想得到了实验的充分肯定，尤其是光子与电子碰撞产生的康普顿效应遵守了碰撞力学的经典定律。同时，关于光的涨落的实验并没有失败，所以我们不得不承认涨落理论和粒子假说都是正确的。”毫无疑问，牛顿的《光学》是物理学的杰作，也是他的《原理》，更是科学界的经典之作。《光学》第一版印刷于1704年，在胡克去世后问世。在光学的最后一部分，以独特的形式附上了一个著名的“问题”列表，* * *提出了31个“问题”(第一版提出了16个“问题”)。在“问题”中，不仅仅是光的折射和反射，还有光和真空，甚至引力和天体的问题。他在很多地方讲了光的波动和太阳光与物质的相互作用，涉及到物理学的很多方面，很有启发性。后人评价这些“问题”是光学中最重要的部分，不是空话。牛顿在《光学》一书中借助实验结果和分析建立了光的理论。但是书上没有提到不同的眼镜折射率不同，书上也没有消色差实验，可能是因为他当时还没有拿到不同眼镜的棱镜。但是牛顿为了避免物镜的色散，做了一个反射式望远镜，却是一个绝妙的方法。迄今为止，大型望远镜的制造都遵循这种方法。牛顿去世三年后(1730)，牛顿修订的《光学》第4版出版。1931大众版按第四版转载。