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哪位知道物理科学家的故事?

来源:N       更新时间:2010-5-8
 
哪位知道物理科学家的故事?

 

我们都知道,牛顿是位伟大的科学家。为自然科学的发展做出了巨大贡献。那么,他的成就主要在哪些方面呢?先看看他在天文学方面的贡献。在牛顿之前,哥白尼、布鲁诺、开普勒等人曾经取得了很大成就。牛顿继承并发展了他们的研究成果。牛顿年轻的时候,就相信开普勒提出的行星按照一定轨道运动的理论。但为什么会这样运动呢?他感到一定有种隐藏着的力量在牵着这些行星,使它们不致于脱离轨道,在天空中乱飞。月亮绕着地球运转,一定是有种力在牵着它;一件东西向地面落下,也是因为被这种力吸向地面。经过深入地思考和研究,牛顿发现任何物体都具有吸引力。于是他发现了万有引力定律。这就是:宇宙中的任何物体之间,都存在着相互吸引力;各个物体间吸引力的大小,与物体的大小成正比,与它们之间的距离成反比。牛顿还把这个定律用数学公式表达出来,后来它成为天文学上的基础定律,极大地推动了对天体运动的研究。同时,它对于研究物体的运动,都有普遍意义。
在光学方面,牛顿用三棱镜进行光的实验,把白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光带。他通过倒置棱镜,又把七色光带综合为白光。这样,就正确解释了白光(即日光)是由有色光组织成的,从而奠定了光谱学的基础。另外,他制成了世界上第一架反射望远镜,能够放大40倍,通过它,可以看到木星上的卫星。反射望远镜的发明,使人类对天体的观察进入了一个新阶段。
在数学上,牛顿创立了二项式定理和微积分学,推动了数学研究的发展。
在力学上,牛顿在伽利略力学理论的基础上,经过长期深入研究,解释了众多的力学现象,建立了完整的力学理论体系。其中,力学三定律,也称“牛顿三定律”,对近代自然科学的发展影响最大。
总之,牛顿是近代自然科学的奠基人,在科学发展史上占有非常重要的地位。
牛顿在科学上能够取得这么多的重大成就,不是偶然的。这是他善于观察思考,勤奋刻苦钻研的结果。
1642年,牛顿生于英国东南部林肯郡的一个农村。他从小就喜欢读书,非常勤奋,还特别喜欢手工,家里给他的零用钱,他都用来购买木工工具。他做了许多精巧的风车、风筝、日晷、漏壶等实用器械。18岁那年,牛顿进入剑桥大学三一学院,26岁,就成为剑桥大学著名的数学教授。
年轻的时候,牛顿就非常注意观察自然现象,不管什么事都在心里问个为什么。据传说,一天傍晚,牛顿在苹果树下乘凉,忽然有一个苹果从树上掉下来,刚好落在他身边。牛顿看见后,觉得很奇怪,苹果为什么掉在地下,而不向天上飞去呢?在“苹果落地”的启发下,经过专心思考和研究,牛顿后来发现了万有引力定律。
牛顿非常勤奋,他一生中的绝大部分时间是在实验室度过的,他常通宵达旦地做实验,有时一连六个星期都在实验室工作,不分白天和黑夜,直到把实验做完为止。
有一天,他请一个朋友吃饭。可是朋友来了,他却还在实验室里工作。吃饭的时间早过了,还不见牛顿从实验室里出来。朋友饿急了,就自己到餐厅里把一只鸡吃了,鸡骨头留在了碗里。过了一会儿,牛顿来到餐厅,看到碗里有很多鸡骨头,不觉惊奇地说:“原来我已经吃过饭了。”于是又回到了实验室工作。
又有一次牛顿一边思考问题。一边准备煮鸡蛋。不知不觉地把自己的怀表扔进锅里煮了起来。
牛顿就是这样忘我,这样孜孜不倦地钻研学问的。
牛顿虽然是位伟大的科学家,却从来没有骄傲自满过,他谦虚地说:在科学的道路上,我们只是一个在海边玩耍的孩子,偶然拾到一块美丽的石子。至于真理的大海,我还没有发现呢!
1727年,牛顿病逝于伦敦郊区。英国政府为他举行了隆重的国葬。

 

人们普遍认为,牛顿是大科学家,是近代科学的象征。他生前就成为科学界的主宰,几乎被当作偶像崇拜。他作为英国皇家学会连任24年的终身会长,法国科学院至尊的外国院士,还兼任英国造币局局长和国会议员,并前所未有地被封为贵族,获得爵士称号。他死后作为自然科学家又第一个获得国葬,长眠于威斯敏特教堂,还是历代帝王和第一流名人的墓地。
牛顿身后的声望有增无减。他不仅以不朽的著作《自然哲学的数学原理》、《光学》等流传于世,而且由于后继大师们的发展,他的思想观念长期统率着科学战线上的士卒。他在物理、数学研究上的主要成果,至今仍是各国大中学生必修的功课。不是天生的神童
少年时代的牛顿不像高斯、维纳那样,从小就显露出引人注目的科学天才;也不像莫扎特那样表现了令人惊叹的艺术禀赋。他跟普通人一样,轻松愉快地度过了中学时代。如果说牛顿和别的孩子有什么不同的话,那就是他的动手能力相当强。他每做一件东西,总是一声不吭地埋头苦干。如果做得不合适就拆了重做,绝不马虎。他做过会活动的水车;做过能测出准确时间的水钟;还做过一种水车风车联动装置,使风车可以在无风时借助水力驱动。
1658年9月3日,一场罕见的暴风雨侵袭英格兰。狂风怒吼,牛顿家的房子直晃悠,就像要倒了似的。牛顿为大自然的威力迷住了,不禁想测验飓风的力量。他冒着狂风暴雨来到后院,一会儿逆风跑,一会儿顺风跳。为了接受更多的风力,他索性敞开斗篷向上跳跃,认准起落点,仔细量距离,看狂风把他吹出多远。
1661年,18岁的牛顿从中学毕业后考上了剑桥大学。这是英国最古老的大学之一,是全国青年学生向往的最高学府。尽管牛顿在中学里是个优等生,可是剑桥大学集中了各地的尖子学生,他的学习成绩赶不上别人,特别是数学的差距更大。牛顿并不气馁,就像他少年时代喜欢思考问题一样,踏踏实实地学习,直到透彻地理解为止。他在大学的头两年里,除了学习算术、代数、三角以外,还认真学习了欧几里得《几何原本》,弥补了过去的不足。他又钻研笛卡儿的《几何学》,熟练地掌握了坐标法。这些数学知识,为牛顿后来的科学研究打下了坚实的基础。
科学史上的奇迹
1665年,牛顿22岁,他从剑桥大学毕业了。在两年的乡居期间,发明了微积分,发现了白光的组成,并且开始研究引力问题。
1666年1月,有一天牛顿请母亲和弟妹到自己房间里来。房间里黑洞洞的,只从窗子的一个小孔中透过一线阳光,在墙上照出一个白色的光点。牛顿让他们注意看墙上的光点。他手里拿着自制的三棱镜,放在光线入口处,使光折射到对面墙上,光点附近突然映出一条瑰丽的彩带。这条彩带同雨后晴空中出现的彩虹一样,由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色组成。牛顿和自己的亲人共同观赏了人工复现的自然景象。后来,牛顿又用第二个三棱镜把七种单色光合成白光。他用白光分解实验宣告了光谱学的诞生。
牛顿在探索光色之谜的同时,还在探索引力之谜。
1666年秋天的一个下午,牛顿长时间埋头工作以后有些疲倦,就到后院去散步。他信步走到苹果树下,坐在长凳上观赏田野秋色。他不由得又想起了引力之谜,思维翻腾起来。
突然,一个苹果从树上掉了下来。熟了的苹果为什么会向下掉?地球在吸引它?对,是地球的吸引!苹果熟了向下掉,扔到空中的石头也要向下掉,都是因为地球在吸引它们。地面上的东西都要受到地球的吸引。月亮所以会绕着地球转,也是因为地球在吸引着它。想着想着,牛顿的眼里闪出奇异的光芒,他长时期来想了又想的问题,终于找到了解决的线索。
24的牛顿发现了天地万物间都存在着引力,这种引力同距离的平方成反比,即所谓引力的平方反比定律。十多年以后,牛顿出色地证明了这个定律是完全正确的。
构成了宏伟壮丽的力学大厦
1684年1月,在伦敦皇家学会的一个房间里,哈雷、胡克和瑞恩在讨论有关作用于太阳和行星之间的引力问题。这三个科学家虽然都认识到了引力同距离的平方成反比,但是由于他们数学分析能力不足,无法证明这点。他们反复研究了几个月,始终琢磨不透。
哈雷想到了以刻苦钻研著称的牛顿。1684年8月,哈雷从伦敦来到剑桥大学向牛顿请教。当时,牛顿已经完成从开普勒定律到万有引力的论证。
哈雷深刻认识到牛顿这份计算的重要性,恳请牛顿发表他的著作。牛顿被说服了,开始动手写作划时代的巨著《自然哲学的数学原理》。这部巨著从内容、结构到数学方法的选用方面都遇到极大的困难。
牛顿以他非同寻常的才智,牺牲休息时间,放弃娱乐活动,夜以继日、如痴如狂地进行写作,终于大功告成。1686年4月完成第一编,第二、三编直到第二年春天才脱稿。全书于1687年仲夏出版,受到学术界的赞颂,很快销售一空。
牛顿在《原理》这部巨著里,不但从数学上论证了万有引力定律,而且把力学确立为完整、严密、系统的学科。他在概括和总结前人研究成果的基础上,通过自己的观察和实验,提出了“运动三定律”。这三条定律和万有引力定律共同构成了宏伟壮丽的力学大厦的主要支柱。这座力学大厦是近代天文学和力学发展的基地,是机械、建筑等工程技术发展的基地,也是机械唯物论统治自然科学领域的基地。

 

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