影響世界發(fā)展進程的科學巨人 市賽獲獎

第4課近代科學之父牛頓

自然界和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說：讓牛頓出生吧！于是，一切都成為光明。英國詩人波普曾經這樣寫道：

人們普遍認為，牛頓是大科學家，是近代科學的象征。他生前就成為科學界的主宰，幾乎被當作偶像崇拜。他死后作為自然科學家又第一個獲得國葬。身后的聲望有增無減。他不僅以不朽的著作《自然哲學的數學原理》等流傳于世，而且由于后繼大師們的發(fā)展，他的思想觀念長期統(tǒng)率著科學戰(zhàn)線上的士卒。他在物理、數學研究上的主要成果，至今仍是各國大中學生必修的功課。然而他卻并不是天生的神童。今天我們來剖析牛頓的生涯，尋覓偉大科學家行程的足跡，揭示這位智慧巨匠崇高的人格魅力。一、成長的足跡

牛頓出生前，父親已去世。牛頓是遺腹子，又是早產兒，先天不足，出生時體重只有3磅，差點夭折。他3歲時母親改嫁，靠外祖母撫養(yǎng)。牛頓小學時期，體弱多病，性格靦腆，生性孱弱，有些遲鈍，自幼沉默寡言，性格倔強，而這種習性可能來自他的家庭處境。

少年牛頓資質平常，成績一般，但他喜歡讀書，喜歡看一些介紹各種簡單機械模型制作方法的讀物，并從中受到啟發(fā)，自己動手制作些奇奇怪怪的小玩意，如風車、木鐘、折疊式提燈等等。

牛頓19歲時進入劍橋大學，成為三一學院的減費生，靠為學院做雜務的收入支付學費。在這里，牛頓開始接觸到大量自然科學著作，經常參加學院舉辦的各類講座，包括地理、物理、天文和數學。牛頓的第一任教授伊薩克·巴羅是個博學多才的學者，將自己的數學知識，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自然科學的研究領域。1665年劍橋大學評議會通過了授予牛頓大學學士學位的決定。1665年大學畢業(yè)，成績平平。

正當牛頓準備留校繼續(xù)深造時，嚴重的鼠疫席卷了英國，劍橋大學因此而關閉，牛頓離校返鄉(xiāng)。

牛頓在成長中遇到哪些困難？他是怎樣面對的？家境貧寒，一度輟學；大瘟疫，劍橋大學關閉？？？

僅就光學方面的成就或許就可以使他在本書中占有一席之地，但是他在這方面的成就比起他在數學或力學方面的成就來，那就相形見絀了。

——《歷史上最有影響的100人》

“從有世以來，到牛頓所處的時代，他在數學領域所做的工作占了整個的絕大部分?！?/p>

——萊布尼茲

紐約大學歷史系教授曼紐：“近代的科學是源自牛頓對上帝的默想?！迸ｎD之“?！倍?、科學成就1、數學(大學畢業(yè)前)：提出二項式定理以及微積分的初步算法2、天文學：發(fā)明折射望遠鏡，解釋潮汐現象、地球的圓扁形狀3、物理學：光學：白光由七色組成，成為光譜學基礎；發(fā)表《關于光和色的新理論》，提出光的本質是微粒力學：（1）三大運動定律（2）提出萬有引力定律

對于科學家而言，牛頓家鄉(xiāng)的那棵蘋果樹，也許是世間最神圣的樹了。萬有引力定律F=

牛頓由于發(fā)明了萬有引力定律而創(chuàng)立了科學的天文學；由于進行了光的分解，而創(chuàng)立了科學的光學；由于創(chuàng)立了二項式定理和無限理論而創(chuàng)立了科學的數學；由于認識了力的本質，而創(chuàng)立了科學的力學”。

——恩格斯m1m2FFd

“我之所以能比別人看得遠些，是因為我站在巨人們的肩上。”

在發(fā)現萬有引力定律的過程中，有哪些巨人的肩膀托起了牛頓？開普勒伽利略哥白尼經典力學奠基者（17世紀初）經典力學建立者（17世紀晚期）從經典力學發(fā)展到相對論、量子論（19世紀末～20世紀初）伽利略（意）牛頓（英）愛因斯坦（德）普朗克（德）近代以來物理學的發(fā)展過程3、物理學：力學：

（3）《自然哲學中的數學原理》構成了完整的力學理論體系，牛頓力學成為經典力學，標志著近代科學體系的形成?！蹲匀徽軐W的數學原理》三、晚年的困惑

晚年的牛頓開始致力于對神學的研究，他否定哲學的指導作用，虔誠地相信上帝，埋頭于寫以神學為題材的著作。當他遇到難以解釋的天體運動時，竟提出了“神的第一推動力”的謬論。他說，“上帝統(tǒng)治萬物，我們是他的仆人而敬畏他、崇拜他。”

40歲以后，他把興趣逐漸轉向政治、化學（賤金屬變成黃金）神學問題，寫了近200萬言的著作，毫無價值。1727年3月20日，牛頓去世，終年85歲以國葬禮葬于倫敦威斯敏斯特教堂

牛頓以自己杰出的貢獻，獲得了國葬的禮遇。他被安葬在威斯敏斯特教堂，那是安葬英國英雄們的地方。為他抬棺材的是兩位公爵、三位伯爵以及大法官。法國著名哲學家伏爾泰當時正在英國訪問，他目睹了牛頓的葬禮，十分感嘆牛頓所獲得的殊榮。他是這樣描寫的：“他是像一位深受自己的臣民愛戴的國王一樣被安葬的。在他之前，是沒有哪一位科學家享受如此殊榮的。在他之后，受到如此厚葬的也將會是屈指可數的?！?/p>

——《科學簡史》

曾經有人問牛頓：“你獲得成功的秘訣是什么？”

牛頓回答：“假如我有一點微小成就的話，沒有其他秘訣，惟有勤奮而已?！?/p>

他還曾經說過：“假如我看得遠些，那是因為我站在巨人們的肩上?！?/p>

牛頓第一個成功地找到了一個用公式清楚表述的基礎，從這個基礎出發(fā)，他用數學思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現象并且同經驗相符合。

——愛因斯坦

回答問題:牛頓是位多才多藝的科學家，請扼要歸納他在科研領域所涉及的成就，并分析取得這些成就的主要原因。

主要成就：

數學：提出二項式定理以及微積分的初步算法；光學：制造折射望遠鏡，奠定了光譜學的基礎；天文學：1668年制造了世界上第一采反射望遠鏡，促使人類對天體觀察進入新階段；1672年發(fā)表《關于光和色的新理論》論文，提出了光的本質是微粒的見解；力學：1687年,牛頓發(fā)表《自然哲學中的數學原理》，確定了解決萬有引力問題的物體運動三定律，闡明了萬有引力的概念，最終確立了近代經典力學理論。主觀條件牛頓獲得巨大成就的原因前人的研究成果為牛頓提供堅實的基礎；西歐思想解放運動為其提供思想基礎；勤奮、創(chuàng)新和謙虛好學的精神；尊重他人的科研成果，有勇于探索精神；甘于寂寞，獻身科學的精神等；正確的科研方法（實驗；歸納—演繹法）客觀條件

他在辭世之前曾簡短地評價過自己：

“我不知道世人怎樣看我，但我自己以為我不過像一個在海邊玩耍的孩子，不時為發(fā)現比尋常更為美麗的一塊卵石或一片貝殼而沾沾自喜，至于展現在我面前的浩翰的真理海洋，卻全然沒有發(fā)現?！睂εｎD的評價

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，人類榮耀曾經因他而在世界上存在過。對牛頓的評價1942年愛因斯坦為紀念牛頓誕生300周年而寫的文章，對牛頓的一生作如下的評價：“只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”。對牛頓的評價“人無完人，金無足赤”。

牛頓終歸是偉大的牛頓，他的科學貢獻將永載史冊。

由于他的偉大功績，牛頓生時受到國民的尊敬，死時像國王一樣受到人們的瞻仰。

——伏爾泰劍橋大學牛頓塑像我的成就當歸于精力的思索。勝利者往往是從堅持最后五分鐘的時間中得來成功。聰明人之所以不會成功，是由于他們缺乏堅韌的毅力。你若想獲得知識，你該下苦功；你若想獲得食物，你該下苦功；你若想得到快樂，你也該下苦功。因為辛苦是獲得一切的定律。你該將名譽作為你最高人格的標志。牛頓名言

現實思考

中小學時代常常被斥為“生性孤僻、智力遲鈍”，“不守紀律、心不在焉、想入非非”。中學畢業(yè)前夕，校方甚至斷言他未來將“一事無成”，勒令他退了學。16歲那年，他以同等學歷報考大學，盡管物理、數學成績很好