第18課__近代科學(xué)體系的奠基人牛頓

1、第第1818課課近代科學(xué)體系的奠基人牛近代科學(xué)體系的奠基人牛頓頓 一、成長的足跡一、成長的足跡 牛頓牛頓Sir Isaac NewtonSir Isaac Newton（1642164217271727）是偉大的英國物理學(xué)家和）是偉大的英國物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家。他出生于林肯郡伍爾索普的一個自耕農(nóng)家庭，數(shù)學(xué)家。他出生于林肯郡伍爾索普的一個自耕農(nóng)家庭，恰與伽利略的去世是同年。牛頓出生之前，父親已去世。恰與伽利略的去世是同年。牛頓出生之前，父親已去世。牛頓是遺腹子，又是早產(chǎn)兒，先天不足，出生時體重只牛頓是遺腹子，又是早產(chǎn)兒，先天不足，出生時體重只有有3 3磅，差點夭折。他兩歲時母親改嫁，靠外祖母撫養(yǎng)。磅

2、，差點夭折。他兩歲時母親改嫁，靠外祖母撫養(yǎng)。牛頓小學(xué)時期，體弱多病，性格靦腆，生性孱弱，有些牛頓小學(xué)時期，體弱多病，性格靦腆，生性孱弱，有些遲鈍，自幼沉默寡言遲鈍，自幼沉默寡言, ,性格倔強(qiáng)性格倔強(qiáng), ,而這種習(xí)性可能來自他而這種習(xí)性可能來自他的家庭處境。他學(xué)習(xí)成績不佳但意志堅強(qiáng)，有不服輸?shù)牡募彝ヌ幘?。他學(xué)習(xí)成績不佳但意志堅強(qiáng)，有不服輸?shù)膭蓬^。少年時的牛頓并不是神童，他資質(zhì)平常，成績一勁頭。少年時的牛頓并不是神童，他資質(zhì)平常，成績一般，但他喜歡讀書，喜歡看一些介紹各種簡單機(jī)械模型般，但他喜歡讀書，喜歡看一些介紹各種簡單機(jī)械模型制作方法的讀物，并從中受到啟發(fā)，自己動手制作些奇制作方法的讀物，并從

3、中受到啟發(fā)，自己動手制作些奇奇怪怪的小玩意，如風(fēng)車、木鐘、折疊式提燈等等。奇怪怪的小玩意，如風(fēng)車、木鐘、折疊式提燈等等。（一）出身及少年時光（一）出身及少年時光 牛頓牛頓1212歲時進(jìn)了離家不遠(yuǎn)的格蘭瑟姆中學(xué)。牛頓歲時進(jìn)了離家不遠(yuǎn)的格蘭瑟姆中學(xué)。牛頓的母親原希望他成為一個農(nóng)民，但牛頓本人卻無意于的母親原希望他成為一個農(nóng)民，但牛頓本人卻無意于此，而酷愛讀書。隨著年歲的增大，牛頓越發(fā)愛好讀此，而酷愛讀書。隨著年歲的增大，牛頓越發(fā)愛好讀書，喜歡沉思，做科學(xué)小實驗。后來迫于生活，母親書，喜歡沉思，做科學(xué)小實驗。后來迫于生活，母親一、成長的足跡一、成長的足跡（二）中學(xué)輟學(xué)與復(fù)學(xué)（二）中學(xué)輟學(xué)與復(fù)學(xué) 讓牛

4、頓停學(xué)在家務(wù)農(nóng)，贍養(yǎng)家庭。但牛讓牛頓停學(xué)在家務(wù)農(nóng)，贍養(yǎng)家庭。但牛頓一有機(jī)會便埋首書卷，以至經(jīng)常忘了頓一有機(jī)會便埋首書卷，以至經(jīng)常忘了干活。每次，母親叫他同傭人一道上市干活。每次，母親叫他同傭人一道上市場，熟悉做交易的生意經(jīng)時，他便懇求場，熟悉做交易的生意經(jīng)時，他便懇求傭人一個人上街，自己則躲在樹叢后看傭人一個人上街，自己則躲在樹叢后看書。有一次，牛頓的舅父起了疑心，就書。有一次，牛頓的舅父起了疑心，就跟蹤牛頓上市鎮(zhèn)去，發(fā)現(xiàn)他的外甥伸著跟蹤牛頓上市鎮(zhèn)去，發(fā)現(xiàn)他的外甥伸著腿，躺在草地上，正在聚精會神地鉆研腿，躺在草地上，正在聚精會神地鉆研一個數(shù)學(xué)問題。牛頓的好學(xué)精神感動了一個數(shù)學(xué)問題。牛頓的好學(xué)精

5、神感動了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復(fù)學(xué)，舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復(fù)學(xué)，并鼓勵牛頓上大學(xué)讀書。牛頓又重新回并鼓勵牛頓上大學(xué)讀書。牛頓又重新回到了學(xué)校，如饑似渴地汲取著書本上的到了學(xué)校，如饑似渴地汲取著書本上的營養(yǎng)。營養(yǎng)。一、成長的足跡一、成長的足跡（三）大學(xué)時悉心鉆研（三）大學(xué)時悉心鉆研 牛頓牛頓1919歲時進(jìn)入劍橋大學(xué)，成為三一學(xué)院的減費歲時進(jìn)入劍橋大學(xué)，成為三一學(xué)院的減費生，靠為學(xué)院做雜務(wù)的收入支付學(xué)費。在這里，牛頓生，靠為學(xué)院做雜務(wù)的收入支付學(xué)費。在這里，牛頓開始接觸到大量自然科學(xué)著作，經(jīng)常參加學(xué)院舉辦的開始接觸到大量自然科學(xué)著作，經(jīng)常參加學(xué)院舉辦的各類講座，包括地理、物理、天文

6、和數(shù)學(xué)。牛頓的第各類講座，包括地理、物理、天文和數(shù)學(xué)。牛頓的第一任教授伊薩克一任教授伊薩克巴羅是個博學(xué)多才的學(xué)者。這位學(xué)巴羅是個博學(xué)多才的學(xué)者。這位學(xué)者獨具慧眼，看出了牛頓具有深邃的觀察力、敏銳的者獨具慧眼，看出了牛頓具有深邃的觀察力、敏銳的理解力。于是將自己的數(shù)學(xué)知識，包括計算曲線圖形理解力。于是將自己的數(shù)學(xué)知識，包括計算曲線圖形面積的方法，全部傳授給牛頓，并把牛頓引向了近代面積的方法，全部傳授給牛頓，并把牛頓引向了近代自然科學(xué)的研究領(lǐng)域。自然科學(xué)的研究領(lǐng)域。16651665年劍橋大學(xué)評議會通過了年劍橋大學(xué)評議會通過了授予牛頓大學(xué)學(xué)士學(xué)位的決定。授予牛頓大學(xué)學(xué)士學(xué)位的決定。16651665年

7、大學(xué)畢業(yè)，成年大學(xué)畢業(yè)，成績平平?？兤狡?。 一、成長的足跡一、成長的足跡（四）回鄉(xiāng)之后（四）回鄉(xiāng)之后 正當(dāng)牛頓準(zhǔn)備留校繼續(xù)深造時，嚴(yán)重的鼠疫席卷了英國，正當(dāng)牛頓準(zhǔn)備留校繼續(xù)深造時，嚴(yán)重的鼠疫席卷了英國，劍橋大學(xué)因此而關(guān)閉，牛頓離校返鄉(xiāng)。家鄉(xiāng)安靜的環(huán)境使得他劍橋大學(xué)因此而關(guān)閉，牛頓離校返鄉(xiāng)。家鄉(xiāng)安靜的環(huán)境使得他的思想展翅飛翔，以整個宇宙作為其藩籬。這短暫的時光成為的思想展翅飛翔，以整個宇宙作為其藩籬。這短暫的時光成為牛頓科學(xué)生涯中的黃金歲月，這兩年之內(nèi)，他在自然科學(xué)領(lǐng)域牛頓科學(xué)生涯中的黃金歲月，這兩年之內(nèi)，他在自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)思潮奔騰，才華迸發(fā)，思考前人從未思考過的問題，踏進(jìn)前內(nèi)思潮奔騰，才華迸發(fā)

8、，思考前人從未思考過的問題，踏進(jìn)前人沒有涉及的領(lǐng)域，創(chuàng)建前所未有的驚人業(yè)績。他的三大成就人沒有涉及的領(lǐng)域，創(chuàng)建前所未有的驚人業(yè)績。他的三大成就：微積分、萬有引力、光學(xué)分析的思想就是在這時孕育成形的：微積分、萬有引力、光學(xué)分析的思想就是在這時孕育成形的。這。這1818個月竟為牛頓一生科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。個月竟為牛頓一生科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。二、萬有引力定律二、萬有引力定律（一）牛頓的科學(xué)成果：（一）牛頓的科學(xué)成果：1 1、在物理學(xué)上，牛頓基于、在物理學(xué)上，牛頓基于伽利略、開普勒等人的工伽利略、開普勒等人的工作，作，建立了三條運動基本建立了三條運動基本定律和萬有引力定律，并定

9、律和萬有引力定律，并建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系，系，從而完成了物理學(xué)史從而完成了物理學(xué)史上第一次大綜合。上第一次大綜合。海王星海王星冥王星冥王星（小圖像為空間原始圖像，大圖像（小圖像為空間原始圖像，大圖像為經(jīng)過計算機(jī)處理的冥王星表面）為經(jīng)過計算機(jī)處理的冥王星表面）另外，牛頓力學(xué)理論能夠預(yù)見新的物理現(xiàn)象，并另外，牛頓力學(xué)理論能夠預(yù)見新的物理現(xiàn)象，并能以天文觀測或試驗論證其正確性，如：能以天文觀測或試驗論證其正確性，如：哈雷慧星軌道的推算哈雷慧星軌道的推算二、萬有引力定律二、萬有引力定律（一）牛頓的科學(xué)成果：（一）牛頓的科學(xué)成果：2 2、在天文學(xué)方面，、在天文學(xué)方面，16721

10、672年牛頓年牛頓創(chuàng)制創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡；他還解釋了潮汐的現(xiàn)了反射望遠(yuǎn)鏡；他還解釋了潮汐的現(xiàn)象，象，指出潮汐的大小不但同朔望月有指出潮汐的大小不但同朔望月有關(guān)，而且與太陽的引力也有關(guān)系；另關(guān)，而且與太陽的引力也有關(guān)系；另外，牛頓外，牛頓從理論上推測出地球不是球從理論上推測出地球不是球體體，而是兩極稍扁、赤道略鼓，并由，而是兩極稍扁、赤道略鼓，并由此說明了歲差現(xiàn)象等。在牛頓的著作此說明了歲差現(xiàn)象等。在牛頓的著作自然科學(xué)原理中，他用數(shù)學(xué)解釋自然科學(xué)原理中，他用數(shù)學(xué)解釋了哥白尼的日心說和天體運動的現(xiàn)象。了哥白尼的日心說和天體運動的現(xiàn)象。二、萬有引力定律二、萬有引力定律（一）牛頓的科學(xué)成果：（一）牛頓的

11、科學(xué)成果：3 3、在數(shù)學(xué)上，牛頓創(chuàng)立了、在數(shù)學(xué)上，牛頓創(chuàng)立了“牛頓二項式定理牛頓二項式定理”，并和，并和萊布尼茲幾乎同時萊布尼茲幾乎同時創(chuàng)立了微積分學(xué)創(chuàng)立了微積分學(xué)。二、萬有引力定律二、萬有引力定律（一）牛頓的科學(xué)成果：（一）牛頓的科學(xué)成果：4 4、在光學(xué)方面，牛頓、在光學(xué)方面，牛頓發(fā)發(fā)現(xiàn)白色日光由不同顏色的現(xiàn)白色日光由不同顏色的光構(gòu)成光構(gòu)成，并制成，并制成“牛頓色牛頓色盤盤”；關(guān)于光的本性，牛；關(guān)于光的本性，牛頓頓創(chuàng)立了光的創(chuàng)立了光的“微粒說微粒說”。晚年的牛頓開始致力于晚年的牛頓開始致力于對神學(xué)對神學(xué)的研究的研究，他否定哲學(xué)的指導(dǎo)作用，他否定哲學(xué)的指導(dǎo)作用，虔誠地相信上帝虔誠地相信上帝，埋

12、頭于寫以神學(xué)，埋頭于寫以神學(xué)為題材的著作。當(dāng)他遇到難以解釋為題材的著作。當(dāng)他遇到難以解釋的天體運動時，竟提出了的天體運動時，竟提出了“神是第神是第一推動力一推動力”的謬論。他說，的謬論。他說，“上帝上帝統(tǒng)治萬物，我們是他的仆人而敬畏統(tǒng)治萬物，我們是他的仆人而敬畏他、崇拜他。他、崇拜他。”4040歲以后，他把興趣逐漸轉(zhuǎn)向歲以后，他把興趣逐漸轉(zhuǎn)向政治、化學(xué)（賤金屬變成黃金）、政治、化學(xué)（賤金屬變成黃金）、神學(xué)問題，寫了近神學(xué)問題，寫了近200200萬言的著作，萬言的著作，毫無價值。毫無價值。三、晚年的困惑三、晚年的困惑（一）牛頓晚年困惑的表現(xiàn)：（一）牛頓晚年困惑的表現(xiàn)：三、晚年的困惑三、晚年的困惑

13、1 1、個人的生理和心理原因、個人的生理和心理原因2 2、認(rèn)識的局限（認(rèn)識的相對性）、認(rèn)識的局限（認(rèn)識的相對性）3 3、時代的局限（神學(xué)的陰影）、時代的局限（神學(xué)的陰影）（二）牛頓晚年困惑的原因：（二）牛頓晚年困惑的原因： 英國著名詩人在他的墓碑上鐫刻著銘言：英國著名詩人在他的墓碑上鐫刻著銘言：讓人們歡呼這樣一位多么偉大的巨匠，人類榮讓人們歡呼這樣一位多么偉大的巨匠，人類榮耀曾經(jīng)因他而在世界上存在過。耀曾經(jīng)因他而在世界上存在過。 1942 1942年愛因斯坦為紀(jì)念牛頓誕生年愛因斯坦為紀(jì)念牛頓誕生300300周年而周年而寫的文章，對牛頓的一生作如下的評價：寫的文章，對牛頓的一生作如下的評價：“只只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭的舞臺上有把他的一生看作為永恒真理而斗爭的舞臺上一幕才能理解他一幕才能理解他”。三、晚年的困惑三、晚年的困惑（三）對牛頓的評價（三）對牛頓的評價 1 1、牛頓是英國物理家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，是經(jīng)、牛頓是英國物理家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，是經(jīng)典力學(xué)建立者