愛因斯坦的成就及對(duì)物理界貢獻(xiàn)

1、牛頓對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)摘要：牛頓是人類歷史上出現(xiàn)過的最偉大、最有影響的科學(xué)家，同時(shí)也是物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家 和哲學(xué)家。他在1687年7月5日發(fā)表的不朽著作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理里用數(shù)學(xué)方法闡 明了宇宙中最基本的法則一一萬有引力定律和三大運(yùn)動(dòng)定律。這四條定律構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一的體系，被認(rèn)為是“人類智慧史上最偉大的一個(gè)成就”，由此奠定了之后三個(gè)世紀(jì)中物理界的科 學(xué)觀點(diǎn)，并成為現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：個(gè)人簡(jiǎn)介經(jīng)典力學(xué)天文學(xué)光學(xué)一、個(gè)人簡(jiǎn)介：牛頓 （1642年12月25日1727年3月31日）爵士，英國 皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，是一位英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、自然哲學(xué)家和 煉金術(shù)士。著有自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理、光學(xué)、二項(xiàng)定

2、理和微 積分。他在1687年發(fā)表的論文自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理里，對(duì)萬有引力和三大運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行了描述。這些描述奠定了此后三個(gè)世紀(jì)里物理世 界的科學(xué)觀點(diǎn)，并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。他通過論證開普勒行星運(yùn)動(dòng) 定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運(yùn)動(dòng)都遵循著 相同的自然定律；從而消除了對(duì)太陽中心說的最后一絲疑慮，并推動(dòng)了科 學(xué)革命。在力學(xué)上，牛頓闡明了動(dòng)量角動(dòng)量守恒之原理。在光學(xué)上，他發(fā) 明了反射式望遠(yuǎn)鏡，并基于對(duì)三棱鏡將白光發(fā)散成可見光譜的觀察，發(fā)展 出了顏色理論。他還系統(tǒng)地表述了冷卻定律，并研究了音速。在數(shù)學(xué)上， 牛頓與戈特弗里德萊布尼茨分享了發(fā)展出微積分學(xué)的榮譽(yù)。他也證明了 廣義二項(xiàng)

3、式定理，提出了“牛頓法”以趨近函數(shù)的零點(diǎn)，并為幕級(jí)數(shù)的研 究作出了貢獻(xiàn)。在 2005年，英國皇家學(xué)會(huì)進(jìn)行了一場(chǎng)“誰是科學(xué)史上最有 影響力的人”的民意調(diào)查，牛頓被認(rèn)為比阿爾伯特愛因斯坦更具影響力。二牛頓對(duì)力學(xué)的貢獻(xiàn)牛頓是經(jīng)典力學(xué)理論的開創(chuàng)者。他在伽利略等人工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了深入 研究，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出了運(yùn)動(dòng)三定律，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)體系。牛頓所研 究的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律，首先是建立在絕對(duì)時(shí)空觀基礎(chǔ)之上的。 絕對(duì)化的時(shí)間和絕對(duì) 化的空間是指不受物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響的時(shí)間和空間。在兩個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的觀察者，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)具有相同的測(cè)量結(jié)果。 在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，這種時(shí)空觀已不能采用，這時(shí)（運(yùn)動(dòng)速度與光速可以比

4、擬），牛頓力學(xué)將被相對(duì)論力學(xué)所代替。在 微觀情況下，由于粒子的波動(dòng)性已明顯表現(xiàn)出來，牛頓力學(xué)將被量子力學(xué)所代替。 牛頓在力學(xué)方面另一巨大貢獻(xiàn)是在開普勒等人工作的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。牛頓認(rèn)為：太陽吸引行星，行星吸引衛(wèi)星，以及吸引地面上一切物體的力都 是具有相同性質(zhì)的力。牛頓用微積分證明了，任何一曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，如果半徑 指向靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)，且繞次點(diǎn)掃過與時(shí)間成正比的面積， 則此質(zhì)點(diǎn)必 受指向該點(diǎn)的向心力的作用，如果環(huán)繞的周期之平方與半徑的立方成正比， 則向 心力與半徑的平方成反比。牛頓還在力學(xué)發(fā)展中，首先確定了一系列的基本概念， 如質(zhì)量、動(dòng)量、慣性和力等。經(jīng)過牛頓的工作，力學(xué)已形

5、成了嚴(yán)密、完整、系統(tǒng) 的科學(xué)體系。牛頓是經(jīng)典力學(xué)理論的開創(chuàng)者。他在伽利略等人工作的基礎(chǔ)上，進(jìn) 行了深入研究，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出了運(yùn)動(dòng)三定律，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)體系。 牛頓所研究的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律，首先是建立在絕對(duì)時(shí)空觀基礎(chǔ)之上的。 絕對(duì)化的時(shí) 間和絕對(duì)化的空間是指不受物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響的時(shí)間和空間。在兩個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的觀察者，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)具有相同的測(cè)量結(jié)果。 在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，這種時(shí)空 觀已不能采用，這時(shí)（運(yùn)動(dòng)速度與光速可以比擬），牛頓力學(xué)將被相對(duì)論力學(xué)所 代替。在微觀情況下，由于粒子的波動(dòng)性已明顯表現(xiàn)出來， 牛頓力學(xué)將被量子力 學(xué)所代替。牛頓在力學(xué)方面另一巨大貢獻(xiàn)是在開普勒等人工作的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了

6、萬有引力定律。牛頓認(rèn)為：太陽吸引行星，行星吸引衛(wèi)星，以及吸引地面上一切 物體的力都是具有相同性質(zhì)的力。牛頓用微積分證明了，任何一曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)， 如果半徑指向靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)， 且繞次點(diǎn)掃過與時(shí)間成正比的面積，則 此質(zhì)點(diǎn)必受指向該點(diǎn)的向心力的作用，如果環(huán)繞的周期之平方與半徑的立方成正 比，則向心力與半徑的平方成反比。 牛頓還在力學(xué)發(fā)展中，首先確定了一系列的 基本概念，如質(zhì)量、動(dòng)量、慣性和力等。經(jīng)過牛頓的工作，力學(xué)已形成了嚴(yán)密、 完整、系統(tǒng)的科學(xué)體系。牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建立開辟了科學(xué)發(fā)展的一個(gè)新天地、新時(shí)代。經(jīng)典 力學(xué)的廣泛傳播和運(yùn)用對(duì)人們的生活和思想產(chǎn)生了重大影響，在一定程度 上推動(dòng)了人

7、類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步。但經(jīng)典力學(xué)存在的固有缺點(diǎn)和局限性也在 一定程度上阻礙了人類社會(huì)的進(jìn)步，產(chǎn)生了消極作用。本文將以經(jīng)典力學(xué) 的建立背景為起點(diǎn)，進(jìn)一步用辯證的方法分析經(jīng)典力學(xué)在人類歷史與現(xiàn)實(shí) 中發(fā)揮的作用與產(chǎn)生的不良影響。17世紀(jì)的歐洲，經(jīng)過許多科學(xué)家的努力，在天文學(xué)和力學(xué)方面積累了 豐富資料的基礎(chǔ)上，英國科學(xué)家牛頓實(shí)現(xiàn)了天上力學(xué)和地上力學(xué)的綜合， 形成了統(tǒng)一的力學(xué)體系一一經(jīng)典力學(xué)。經(jīng)典力學(xué)體系的建立，是人類認(rèn)識(shí) 自然及歷史的第一次大飛躍和理論的大綜合，它開辟了一個(gè)新的時(shí)代，并 對(duì)科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程以及人類生產(chǎn)生活和思維方式產(chǎn)生及其深刻的影響。牛 頓經(jīng)典力學(xué)的建立是科學(xué)形態(tài)上的重要變革，標(biāo)志著近代理論

8、自然科學(xué)的 誕生，并成為其他各門自然科學(xué)的典范。三牛頓對(duì)天文學(xué)的貢獻(xiàn)在天文學(xué)方面，牛頓可以稱為近代偉大天文學(xué)家。 他的杰出貢獻(xiàn)是制作了反 射式望遠(yuǎn)鏡，反射式望遠(yuǎn)鏡的制造成功，是天文學(xué)史上的一項(xiàng)重大革新。自伽利 略發(fā)明第一架天文望遠(yuǎn)鏡以來，人們對(duì)于宇宙的認(rèn)識(shí)范圍迅速擴(kuò)展， 但是當(dāng)時(shí)流 行的伽利略、開普勒等人發(fā)明和制造的折射望遠(yuǎn)鏡， 口徑有限，制造大型望遠(yuǎn)鏡 不但困難，而且太龐大，同時(shí)折射望遠(yuǎn)鏡的折射色差和球差都很大， 這些大大限 制了天文觀測(cè)的范圍。牛頓由于了解了白光的組成，因而于1668年設(shè)計(jì)制成了第一架反射式望遠(yuǎn)鏡。這種望遠(yuǎn)鏡能反射較廣光譜范圍的光而無色差，容易獲得 較大的口徑，同時(shí)對(duì)球差也

9、有校正。這樣牛頓為現(xiàn)代大型天文望遠(yuǎn)鏡的制造奠定 了基礎(chǔ)。牛頓在天文學(xué)上的另一重要貢獻(xiàn)是對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了全面考察，特別是對(duì)開普勒等人的學(xué)說進(jìn)行過系統(tǒng)的研究。1686年他在給哈雷的信中說明了天 體可以按照質(zhì)點(diǎn)處理并證明了開普勒的行星運(yùn)動(dòng)的橢圓形軌道以及彗星的拋物 線軌道。牛頓還進(jìn)一步發(fā)展了自己的理論， 認(rèn)為行星都由于自轉(zhuǎn)而使兩極扁平赤 道突出，還預(yù)言地球也是這樣的球體。由于地球不是正球體，牛頓就指出，太陽 和月球的引力攝動(dòng)將不會(huì)通過地球中心， 因此地軸將作一緩慢的圓錐運(yùn)動(dòng)，這便 出現(xiàn)了二分點(diǎn)的歲差現(xiàn)象。對(duì)于潮汐現(xiàn)象，牛頓也作出了解釋，他認(rèn)為這是太陽 和月球引力造成的。四牛頓對(duì)光學(xué)的貢獻(xiàn)在牛頓

10、以前，墨子、培根、達(dá)芬奇等人都研究過光學(xué)現(xiàn)象。反射定律是人 們很早就認(rèn)識(shí)的光學(xué)定律之一。近代科學(xué)興起的時(shí)候，伽利略靠望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了 “新 宇宙”，震驚了世界。荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅爾首先發(fā)現(xiàn)了光的折射定律。笛卡爾提出 了光的微粒說,牛頓以及跟他差不多同時(shí)代的胡克、惠更斯等人，也象伽利略、笛卡爾等前輩一樣，用極大的興趣和熱情對(duì)光學(xué)進(jìn)行研究。1666年，牛頓在家休假期間，得到了三棱鏡，他用來進(jìn)行了著名的色散試驗(yàn)。 一束太陽光通過 三棱鏡后，分解成幾種顏色的光譜帶，牛頓再用一塊帶狹縫的擋板把其他顏色的 光擋住，只讓一種顏色的光在通過第二個(gè)三棱鏡，結(jié)果出來的只是同樣顏色的光。 這樣，他就發(fā)現(xiàn)了白光是由各種不同顏

11、色的光組成的，這是第一大貢獻(xiàn)。牛頓為了驗(yàn)證這個(gè)發(fā)現(xiàn)，設(shè)法把幾種不同的單色光合成白光， 并且計(jì)算出不同顏色光的 折射率，精確地說明了色散現(xiàn)象。揭開了物質(zhì)的顏色之謎，原來物質(zhì)的色彩是不同顏色的光在物體上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年，牛頓把自己的研究成果發(fā)表在皇家學(xué)會(huì)哲學(xué)雜志上，這是他第一次公開發(fā)表的論文。 許多人研究光學(xué)是為了改進(jìn)折射望遠(yuǎn)鏡。 牛頓由于發(fā)現(xiàn)了白光的組成，認(rèn)為折射 望遠(yuǎn)鏡透鏡的色散現(xiàn)象是無法消除的（后來有人用具有不同折射率的玻璃組成的 透鏡消除了色散現(xiàn)象），就設(shè)計(jì)和制造了反射望遠(yuǎn)鏡。牛頓不但擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)計(jì)算， 而且能夠自己動(dòng)手制造各種試驗(yàn)設(shè)備并且作精細(xì)實(shí)驗(yàn)。為了制造望遠(yuǎn)鏡

12、，他自己設(shè)計(jì)了研磨拋光機(jī)，實(shí)驗(yàn)各種研磨材料。公元 1668年，他制成了第一架反射望 遠(yuǎn)鏡樣機(jī)，這是第二大貢獻(xiàn)。公元 1671年，牛頓把經(jīng)過改進(jìn)得反射望遠(yuǎn)鏡獻(xiàn)給 了皇家學(xué)會(huì)，牛頓名聲大震，并被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。反射望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明奠定了 現(xiàn)代大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)。同時(shí)，牛頓還進(jìn)行了大量的觀察實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)計(jì) 算，比如研究惠更斯發(fā)現(xiàn)的冰川石的異常折射現(xiàn)象， 胡克發(fā)現(xiàn)的肥皂泡的色彩現(xiàn) 象，“牛頓環(huán)”的光學(xué)現(xiàn)象等等。牛頓還提出了光的“微粒說”，認(rèn)為光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直線運(yùn)動(dòng)路徑。他的“微粒說”與后來惠更斯 的“波動(dòng)說”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論。此外，他還制作了牛頓色盤等多種 光學(xué)儀器。牛頓對(duì)人類的貢獻(xiàn)是巨大的。然而牛頓卻能清醒地評(píng)價(jià)自己的一生。他對(duì)自 己所以能在科學(xué)上有突出的成就以及這些成就的歷史地位有清醒的認(rèn)識(shí)。他曾說過：“如果說我比多數(shù)人看得遠(yuǎn)一些的話，那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟??！痹?臨