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科学巨人

2017-02-21

学苑创造·B版 2017年1期
关键词:剑桥大学微积分牛顿

主持:雀儿姐姐

1643年1月4日,牛顿出生于英国林肯郡伍尔索普村。牛顿出生的前3个月,父亲就去世了。在牛顿3岁时,母亲改嫁了,由外祖母抚养他长大。这件事在牛顿的心里留下了阴影,也让他形成了孤僻的性格。

小时候的牛顿并没有显露出神童的特质,反而成绩一般,但是他十分喜欢读书,特别是那些介绍简单机械模型制作方法的书籍,并把自己的读书感悟分门别类的记在笔记上。看得多了,琢磨得多了,手痒的牛顿自己动手制作了许多奇奇怪怪的小模型,比如木钟、折叠式提灯等。传说,他用自己掌握的机械原理,制作了一个小水钟。每天早晨,小水钟会自动滴水到他的脸上,催他起床。他还喜欢琢磨自然现象,比如颜色、日影四季的移动等。不过,母亲却希望他成为一名农民,于是牛顿便辍学回到家,可是他对耕作一点儿也不感兴趣,一有空就拿起书本苦读,以至于经常忘记了干活。母亲只好又把他送回了学校。

19岁时,牛顿进入剑桥大学学习,开始接触到大量的自然科学著作,还经常参加有关地理、物理、天文和数学等知识的讲座。勤奋好学的牛顿自学了笛卡尔的《几何学》、沃利斯的《无穷算术》、巴罗的《数学讲义》等数学家的著作,这对他后来创立微积分产生了决定性的影响。

1665年,牛顿获得了学士学位,并打算继续留在剑桥大学深造。可是严重的鼠疫席卷了英国,剑桥大学不得不停课,他只好回到了家乡。在家乡的这段时光可以说是牛顿科学生涯中的黄金岁月,他的主要三大科学成就——微积分、万有引力、光学分析的思想就是在这时孕育成形的。

自然界此时就像是一本打开的书,牛顿可以毫不费力地阅读上面的文字。

一天,牛顿坐在一棵苹果树下沉思。忽然一个苹果从树上掉落下来。这引起了牛顿的注意,“为什么苹果要垂直向下落到地上?为什么它不斜着下落或者飞到天上,而是始终朝着地心的方向落下?同样,当把球抛向空中时,它为什么不一直向上升去,而总是向下落呢?”牛顿想,肯定有一种看不见的力量在吸引着它们,坠落的苹果又让他陷入了沉思。过了很久,牛顿终于找到了答案——任何两种物体之间都存在着吸引力,而这种引力与距离的平方成反比,并由此推算出一个公式,这就是“万有引力定律”。万有引力定律不仅可以解释地球上的物理现象,还可以解释宇宙天体间的现象。比如,太阳、月亮、地球就是通过万有引力吸引在一起的,所以月亮绕着地球转,地球绕着太阳转。同时这种引力又把它们固定在各自的位置上,使它们虽然在同一天空下运动,却不会发生碰撞。不过性格孤僻、固执的牛顿直到二十年后才发表了这个理论。他也因此成了经典物理学的创始人,万有引力定律为日心说提供了有力的理论支持,使自然科学的研究最终摆脱了宗教的束缚。

牛顿在很多领域的研究都取得了很高的成就,一些理论和发现甚至改变了人们的生活。比如,在數学方面,创立了微积分、发现了二项式定理等;在力学方面,发现了万有引力定律和牛顿运动三定律;在光学方面,发现了太阳光的颜色构成,还制作了牛顿色盘和世界上第一架反射式望远镜等光学仪器;在经济学上,提出金本位制度,等等。

26岁时,牛顿成为剑桥大学的教授,不过他并不擅长教学,而是把精力都放在了科研上,所以前来听课的学生并不多。到了晚年,牛顿沉迷于炼金术和对神学的研究,这位科学巨人走向了歧途,但是他对社会进步的贡献却永远不会被人们忘记。

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