人物簡(jiǎn)介

艾薩克·牛頓出生于英格蘭林肯郡鄉(xiāng)下的一個(gè)小村落伍爾索普村的伍爾索普莊園。牛頓出生前三個(gè)月，他同樣名為艾薩克的父親才剛?cè)ナ?。由于早產(chǎn)的緣故，新生的牛頓十分瘦??；據(jù)傳聞，他的母親漢娜·艾斯庫(kù)曾說(shuō)過(guò)，牛頓剛出生時(shí)小得可以把他裝進(jìn)一夸脫的馬克杯中。

在力學(xué)上，牛頓闡明了角動(dòng)量守恒的原理。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)式定理，提出了“牛頓法”以趨近函數(shù)的零點(diǎn)，并為冪級(jí)數(shù)的研究作出了貢獻(xiàn)。

主要經(jīng)歷

從12歲左右到17歲，牛頓都在金格斯皇家中學(xué)學(xué)習(xí)，在該校圖書館的窗臺(tái)上還可以看見他當(dāng)年的簽名。

18歲時(shí)牛頓完成了中學(xué)的學(xué)業(yè)，并得到了一份完美的畢業(yè)報(bào)告。

1661年6月3日，他進(jìn)入了劍橋大學(xué)的三一學(xué)院。

1665年，他發(fā)現(xiàn)了廣義二項(xiàng)式定理，并開始發(fā)展一套新的數(shù)學(xué)理論，也就是后來(lái)為世人所熟知的微積分學(xué)。

1665年，牛頓獲得了學(xué)位，而大學(xué)為了預(yù)防倫敦大瘟疫而關(guān)閉了。

1669年，被授予盧卡斯數(shù)學(xué)教授席位。

1689年，他當(dāng)選為國(guó)會(huì)議員。

1696年，牛頓通過(guò)了當(dāng)時(shí)的財(cái)政大臣查爾斯·孟塔古的提攜遷到了倫敦作皇家鑄幣廠的監(jiān)管，一直到去世。

1703年，成為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，并任職24年之久。

1705年，牛頓被安妮女王封為爵士。

1727年3月31日（格蘭歷），偉大的艾薩克·牛頓逝世。

主要成就

力學(xué)成就

1679年，牛頓重新回到力學(xué)的研究中：引力及其對(duì)行星軌道的作用、開普勒的行星運(yùn)動(dòng)定律、與胡克和弗拉姆斯蒂德在力學(xué)上的討論。他將自己的成果歸結(jié)在《物體在軌道中之運(yùn)動(dòng)》（1684年）一書中，該書中包含有初步的、后來(lái)在《原理》中形成的運(yùn)動(dòng)定律。

牛頓在伽利略等人工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，總結(jié)出了物體運(yùn)動(dòng)的三個(gè)基本定律（牛頓三定律）。這三個(gè)非常簡(jiǎn)單的物體運(yùn)動(dòng)定律，為力學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并對(duì)其他學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。第一定律的內(nèi)容伽利略曾提出過(guò)，后來(lái)R.笛卡兒作過(guò)形式上的改進(jìn)，伽利略也曾非正式地提到第二定律的內(nèi)容。第三定律的內(nèi)容則是牛頓在總結(jié)C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的結(jié)果之后得出的。

牛頓是萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)者。萬(wàn)有引力定律（Law of universal gravitation）是艾薩克·牛頓在1687年于《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》上發(fā)表的。1679年，R·胡克在寫給他的信中提出，引力應(yīng)與距離平方成反比，地球高處拋體的軌道為橢圓，假設(shè)地球有縫，拋體將回到原處，而不是像牛頓所設(shè)想的軌道是趨向地心的螺旋線。牛頓沒(méi)有回信，但采用了胡克的見解。在開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律以及其他人的研究成果上，他用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出了萬(wàn)有引力定律。

牛頓把地球上物體的力學(xué)和天體力學(xué)統(tǒng)一到一個(gè)基本的力學(xué)體系中，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)理論體系。正確地反映了宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)的第一次大統(tǒng)一。這是人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的一次飛躍。

牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比。他說(shuō)：流體部分之間由于缺乏潤(rùn)滑性而引起的阻力，如果其他都相同，與流體部分之間分離速度成比例。在此把符合這一規(guī)律的流體稱為牛頓流體，其中包括最常見的水和空氣，不符合這一規(guī)律的稱為非牛頓流體。

在給出平板在氣流中所受阻力時(shí)，牛頓對(duì)氣體采用粒子模型，得到阻力與攻角正弦平方成正比的結(jié)論。這個(gè)結(jié)論一般地說(shuō)并不正確，但由于牛頓的權(quán)威地位，后人曾長(zhǎng)期奉為信條。20世紀(jì)，T·卡門在總結(jié)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展時(shí)曾風(fēng)趣地說(shuō)，牛頓使飛機(jī)晚一個(gè)世紀(jì)上天。

關(guān)于聲的速度，牛頓正確地指出，聲速與大氣壓力平方根成正比，與密度平方根成反比。但由于他把聲傳播當(dāng)作等溫過(guò)程，結(jié)果與實(shí)際不符，后來(lái)P.-S.拉普拉斯從絕熱過(guò)程考慮，修正了牛頓的聲速公式。

數(shù)學(xué)成就

大多數(shù)現(xiàn)代歷史學(xué)家都相信，牛頓與萊布尼茨獨(dú)立發(fā)展出了微積分學(xué)，并為之創(chuàng)造了各自獨(dú)特的符號(hào)。根據(jù)牛頓周圍的人所述，牛頓要比萊布尼茨早幾年得出他的方法，但在1693年以前他幾乎沒(méi)有發(fā)表任何內(nèi)容，并直至1704年他才給出了其完整的敘述。其間，萊布尼茨已在1684年發(fā)表了他的方法的完整敘述。此外，萊布尼茨的符號(hào)和“微分法”被歐洲大陸全面地采用，在大約1820年以后，英國(guó)也采用了該方法。萊布尼茨的筆記本記錄了他的思想從初期到成熟的發(fā)展過(guò)程，而在牛頓已知的記錄中只發(fā)現(xiàn)了他最終的結(jié)果。牛頓與萊布尼茨的微積分學(xué)論戰(zhàn)，破壞了牛頓與萊布尼茨的生活，直到后者在1716年逝世。這場(chǎng)爭(zhēng)論在英國(guó)和歐洲大陸的數(shù)學(xué)家間劃出了一道鴻溝，并可能阻礙了英國(guó)數(shù)學(xué)至少一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展。

牛頓的一項(xiàng)被廣泛認(rèn)可的成就是廣義二項(xiàng)式定理，它適用于任何冪。他發(fā)現(xiàn)了牛頓恒等式、牛頓法，分類了立方面曲線（兩變量的三次多項(xiàng)式），為有限差理論作出了重大貢獻(xiàn)，并首次使用了分式指數(shù)和坐標(biāo)幾何學(xué)得到丟番圖方程的解。他用對(duì)數(shù)趨近了調(diào)和級(jí)數(shù)的部分和（這是歐拉求和公式的一個(gè)先驅(qū)），并首次有把握地使用冪級(jí)數(shù)和反轉(zhuǎn)（revert）冪級(jí)數(shù)。他還發(fā)現(xiàn)了π的一個(gè)新公式。1676年他首次公布了他發(fā)明的二項(xiàng)式展開定理。牛頓利用它還發(fā)現(xiàn)了其他無(wú)窮級(jí)數(shù)，并用來(lái)計(jì)算面積、積分、解方程等等。1684年萊布尼茲從對(duì)曲線的切線研究中引入了和拉長(zhǎng)的S作為微積分符號(hào)，從此牛頓創(chuàng)立的微積分學(xué)在大陸各國(guó)迅速推廣。

微積分的出現(xiàn)，成了數(shù)學(xué)發(fā)展中除幾何與代數(shù)以外的另一重要分支——數(shù)學(xué)分析（牛頓稱之為“借助于無(wú)限多項(xiàng)方程的分析”），并進(jìn)一步進(jìn)進(jìn)發(fā)展為微分幾何、微分方程、變分法等等，這些又反過(guò)來(lái)促進(jìn)了理論物理學(xué)的發(fā)展。例如瑞士J.伯努利曾征求最速降落曲線的解答，這是變分法的最初始問(wèn)題，半年內(nèi)全歐數(shù)學(xué)家無(wú)人能解答。1697年，一天牛頓偶然聽說(shuō)此事，當(dāng)天晚上一舉解出，并匿名刊登在《哲學(xué)學(xué)報(bào)》上。伯努利驚異地說(shuō)：“從這鋒利的爪中我認(rèn)出了雄獅”。

微積分的創(chuàng)立是牛頓最卓越的數(shù)學(xué)成就。牛頓為解決運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，才創(chuàng)立這種和物理概念直接聯(lián)系的數(shù)學(xué)理論的，牛頓稱之為"流數(shù)術(shù)"。它所處理的一些具體問(wèn)題，如切線問(wèn)題、求積問(wèn)題、瞬時(shí)速度問(wèn)題以及函數(shù)的極大和極小值問(wèn)題等，在牛頓前已經(jīng)得到人們的研究了。但牛頓超越了前人，他站在了更高的角度，對(duì)以往分散的結(jié)論加以綜合，將自古希臘以來(lái)求解無(wú)限小問(wèn)題的各種技巧統(tǒng)一為兩類普通的算法——微分和積分，并確立了這兩類運(yùn)算的互逆關(guān)系，從而完成了微積分發(fā)明中最關(guān)鍵的一步，為近代科學(xué)發(fā)展提供了最有效的工具，開辟了數(shù)學(xué)上的一個(gè)新紀(jì)元。

牛頓沒(méi)有及時(shí)發(fā)表微積分的研究成果，他研究微積分可能比萊布尼茨早一些，但是萊布尼茨所采取的表達(dá)形式更加合理，而且關(guān)于微積分的著作出版時(shí)間也比牛頓早。

1707年，牛頓的代數(shù)講義經(jīng)整理后出版，定名為《普遍算術(shù)》。他主要討論了代數(shù)基礎(chǔ)及其（通過(guò)解方程）在解決各類問(wèn)題中的應(yīng)用。書中陳述了代數(shù)基本概念與基本運(yùn)算，用大量實(shí)例說(shuō)明了如何將各類問(wèn)題化為代數(shù)方程，同時(shí)對(duì)方程的根及其性質(zhì)進(jìn)行了深入探討，引出了方程論方面的豐碩成果，如：他得出了方程的根與其判別式之間的關(guān)系，指出可以利用方程系數(shù)確定方程根之冪的和數(shù)，即“牛頓冪和公式”。

牛頓對(duì)解析幾何與綜合幾何都有貢獻(xiàn)。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了曲率中心，給出密切線圓（或稱曲線圓）概念，提出曲率公式及計(jì)算曲線的曲率方法。并將自己的許多研究成果總結(jié)成專論《三次曲線枚舉》，于1704年發(fā)表。此外，他的數(shù)學(xué)工作還涉及數(shù)值分析、概率論和初等數(shù)論等眾多領(lǐng)域。

牛頓在前人工作的基礎(chǔ)上，提出“流數(shù)（fluxion）法”，建立了二項(xiàng)式定理，并和G.W.萊布尼茨幾乎同時(shí)創(chuàng)立了微積分學(xué)，得出了導(dǎo)數(shù)、積分的概念和運(yùn)算法則，闡明了求導(dǎo)數(shù)和求積分是互逆的兩種運(yùn)算，為數(shù)學(xué)的發(fā)展開辟了一個(gè)新紀(jì)元。

光學(xué)成就

牛頓曾致力于顏色的現(xiàn)象和光的本性的研究。1666年，他用三棱鏡研究日光，得出結(jié)論：白光是由不同顏色（即不同波長(zhǎng)）的光混合而成的，不同波長(zhǎng)的光有不同的折射率。在可見光中，紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，折射率最??；紫光波長(zhǎng)最短，折射率最大。牛頓的這一重要發(fā)現(xiàn)成為光譜分析的基礎(chǔ)，揭示了光色的秘密。牛頓還曾把一個(gè)磨得很精、曲率半徑較大的凸透鏡的凸面，壓在一個(gè)十分光潔的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接觸點(diǎn)是一個(gè)暗點(diǎn)，周圍則是明暗相間的同心圓圈。后人把這一現(xiàn)象稱為“牛頓環(huán)”。他創(chuàng)立了光的“微粒說(shuō)”，從一個(gè)側(cè)面反映了光的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，但牛頓對(duì)光的“波動(dòng)說(shuō)”并不持反對(duì)態(tài)度。

1704年，牛頓著成《光學(xué)》，系統(tǒng)闡述他在光學(xué)方面的研究成果，其中他詳述了光的粒子理論。他認(rèn)為光是由非常微小的微粒組成的，而普通物質(zhì)是由較粗微粒組成，并推測(cè)如果通過(guò)某種煉金術(shù)的轉(zhuǎn)化“難道物質(zhì)和光不能互相轉(zhuǎn)變嗎？物質(zhì)不可能由進(jìn)入其結(jié)構(gòu)中的光粒子得到主要的動(dòng)力（Activity）嗎？牛頓還使用玻璃球制造了原始形式的摩擦靜電發(fā)電機(jī)。

熱學(xué)成就

牛頓確定了冷卻定律，即當(dāng)物體表面與周圍有溫差時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

天文成就

牛頓1672年創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡。他用質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力證明，密度呈球?qū)ΨQ的球體對(duì)外的引力都可以用同質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)放在中心的位置來(lái)代替。他還用萬(wàn)有引力原理說(shuō)明潮汐的各種現(xiàn)象，指出潮汐的大小不但同月球的位相有關(guān)，而且同太陽(yáng)的方位有關(guān)。牛頓預(yù)言地球不是正球體。歲差就是由于太陽(yáng)對(duì)赤道突出部分的攝動(dòng)造成的。

哲學(xué)成就

牛頓的哲學(xué)思想基本屬于自發(fā)的唯物主義，他承認(rèn)時(shí)間、空間的客觀存在。如同歷史上一切偉大人物一樣，牛頓雖然對(duì)人類作出了巨大的貢獻(xiàn)，但他也不能不受時(shí)代的限制。例如，他把時(shí)間、空間看作是同運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)相脫離的東西，提出了所謂絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)空間的概念；他對(duì)那些暫時(shí)無(wú)法解釋的自然現(xiàn)象歸結(jié)為上帝的安排，提出一切行星都是在某種外來(lái)的“第一推動(dòng)力”作用下才開始運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法。

《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》牛頓最重要的著作，1687年出版。該書總結(jié)了他一生中許多重要發(fā)現(xiàn)和研究成果，其中包括上述關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)的定律。他說(shuō)，該書“所研究的主要是關(guān)于重、輕流體抵抗力及其他吸引運(yùn)動(dòng)的力的狀況，所以我們研究的是自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理?！痹摃鴤魅胫袊?guó)后，中國(guó)數(shù)學(xué)家李善蘭曾譯出一部分，但未出版，譯稿也遺失了?，F(xiàn)有的中譯本是數(shù)學(xué)家鄭太樸翻譯的，書名為《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》，1931年商務(wù)印書館初版，1957、1958、2006年三次重印。

人物評(píng)價(jià)

牛頓是最有影響的科學(xué)家，被譽(yù)為“物理學(xué)之父”，他是經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)的牛頓運(yùn)動(dòng)定律的建立者。他發(fā)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)三定律和萬(wàn)有引力定律，為近代物理學(xué)和力學(xué)奠定了基礎(chǔ)，他的萬(wàn)有引力定律和哥白尼的日心說(shuō)奠定了現(xiàn)代天文學(xué)的理論基礎(chǔ)。直到今天，人造地球衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船的發(fā)射升空和運(yùn)行軌道的計(jì)算，都仍以這作為理論根據(jù)。在2005年，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)進(jìn)行了一場(chǎng)名為“誰(shuí)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(ài)因斯坦更具影響力。對(duì)牛頓的毛發(fā)進(jìn)行基因分析，認(rèn)為牛頓是艾斯伯格癥候群攜帶者，有XQ28基因的表現(xiàn)，這更增添了牛頓的神秘感，但并未影響到他巨人的形象。