艾萨克·牛顿

Isaac Newton

艾萨克·牛顿
(1643年1月4日—1727年3月31日),爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家、数学家,百科全书式的“全才”,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。

艾萨克·牛顿
Isaac Newton

世界最伟大的科学家 Image

一位英格兰政治人物、物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。

发明'其一

牛顿望远镜Newtonian telescope

于17世纪发明的。这种望远镜设计采用了一种特定的光学构造,以使光线聚焦到一个焦点,从而实现放大观察目标的目的。

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生平

1643年1月4日,艾萨克·牛顿出生于英国英格兰东米德兰林肯郡南凯斯蒂文科尔斯沃斯村畔伍尔索普的伍尔索普庄园。据《数学大师》和《数学史介 绍》两书记载:“牛顿在乡村学校开始学校教育的生活,后来被送到了格兰瑟姆的国王学校,并成为了该校最出色的学生。
在国王中学时,他寄宿在当地的药剂师威廉·克拉克家中,并在19岁前往剑桥大学求学前,与药剂师的继女安妮·斯托勒订婚。之后因为牛顿专注于他的研究而使得爱情冷却,斯托勒小姐嫁给了别人,牛顿也终生未娶。
”牛顿于1727年3月31日在伦敦睡梦中辞世,享寿八十四岁。于威斯敏斯特教堂举行国葬,成为史上第一个获得国葬的自然科学家。

影响

1687年他发表《自然哲学的数学原理》,阐述了万有引力和三大运动定律,由此奠定现代物理学和天文学,并为现代工程学打下了基础。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;为太阳中心学说提供了强而有力的理论支持,是科学革命的一大代表。


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。

牛顿与苹果

牛顿的一则著名的故事称,牛顿在受到一颗从树上掉落的苹果启发后,阐示出了他的万有引力定律。漫画作品更认为,掉落的苹果正好砸中了牛顿的脑门,它的碰撞让他不知何故地明白了引力。

力学贡献

即惯性定律

任何一个物体在不受任何外力或受到的力平衡时(Fnet=0),总保持匀速直线运动或静止状态,直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。

①牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝。②F=ma是一个矢量方程,应用时应规定正方向,凡与正方向相同的力或加速度均取正值,反之取负值,一般常取加速度的方向为正方向。③根据力的独立作用原理,用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时,可将物体所受各力正交分解,在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式:Fx=max,Fy=may列方程。

牛顿第二定律的六个性质:①因果性:力是产生加速度的原因。②同体性:F合、m、a对应于同一物体。 ③矢量性:力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律数学表达式∑F = ma中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致,即物体加速度方向与所受合外力方向相同。④瞬时性:当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时,作为由力决定的加速度的大小和方向也要同时发生突变;当合外力为零时,加速度同时为零,加速度与合外力保持一一对应关系。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律,表明了力的瞬间效应。⑤相对性:自然界中存在着一种坐标系,在这种坐标系中,当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态,这样的坐标系叫惯性参照系。地面和相对于地面静止或做匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系,牛顿定律只在惯性参照系中才成立。⑥独立性:作用在物体上的各个力,都能各自独立产生一个加速度,各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度。

适用范围:①只适用于低速运动的物体(与光速比速度较低)。②只适用于宏观物体,牛顿第二定律不适用于微观原子。③参照系应为惯性系。两个物体之间的作用力和反作用力,在同一直线上,大小相等,方向相反。(详见牛顿第三运动定律)

表达式 F=-F' (F表示作用力,F'表示反作用力,负号表示反作用力F'与作用力F的方向相反)

当两个物体相互作用时,彼此施加于对方的力,其大小相等、方向相反。力必会成双结对地出现:其中一道力称为“作用力”;而另一道力则称为“反作用力”,又称“抗力”;两道力的大小相等、方向相反。它们之间的分辨,是纯然任意的;任何一道力都可以被认为是作用力,而其对应的力自然地成为伴随的反作用力。这成对的作用力与反作用力称为“配对力”。 牛顿第三运动定律最初描述的是作用与反作用的关系,即:作用等于反作用。

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世界末日的观点

在1704年的一本手稿中,牛顿描述了他试图从《圣经》中提取出科学的信息,据他估计,世界将不会在2060年前终结。在预言中他说道:“我提到的这点并没有断言终结的时间,而是为那些频繁预测终结时间的空想者们轻率的臆说画上句号,每当他们的预言失败时,便给神圣的预言带来了耻辱。”

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