幻灯二

牛顿最伟大的发明(牛顿的成长故事世纪伟人——牛顿的开挂之路)

1643年在英国林肯郡的伍尔索普庄园,一位改变世界的伟人牛顿诞生了

其实,牛顿的父亲叫做艾萨克·牛顿 ,但是因为牛顿出生前三个月,他的父亲就去世了,所以牛顿就继承了父亲的名字——艾萨克牛顿。

小牛顿的成长史

牛顿是一个早产儿,听说牛顿刚出生的时候特别小,小到可以装进一个大茶杯里。

三岁的时候,牛顿的母亲就改嫁了,牛顿很讨厌他的继父,所以一直在外祖母家生活。

而且牛顿从小就是一个暴脾气,据说因为讨厌继父,还曾扬言要烧了继父家的房子。

牛顿的中学是在格兰瑟姆的国王中学就读的,并且一直是全中学最优秀的学生。

但是有一些资料显示,牛顿的成绩好是因为要报复和鄙视学校里边的小恶霸,从这儿就可以看出,牛顿其实是一个嫉妒心和攀比心理特别强的人,而且脾气也特别的犟。

在牛顿16岁的时候,他的母亲又一次丧偶,再加上外祖母的身体也日渐西山。所以,他的母亲就给他写信,希望他回到老家当一名农夫。

收到信以后,牛顿就辍学回到了乡下,做了一段时间的农夫。不过牛顿毕竟是牛顿,干了一段时间农活以后,牛顿觉得没有意思。

没有任何挑战性。于是就在他舅舅的劝说下,回到了国王中学,继续稳坐全校第一的位置。

在上学的这段时间,牛顿寄宿在当地的一个药剂师克拉克的家里,因为长时间在克拉克家中生活,就和克拉克的女儿日久生情。

俩人都已经订婚了,但是因为牛顿想去剑桥学习,也因为种种原因,这姑娘就改嫁别人了。从此之后,就终身未娶。

牛顿的启蒙师

1661年18岁的牛顿从国王中学毕业,同年的六月份,牛顿就来到了剑桥的三一学院进行学习。

牛顿是激进派,认为亚里士多德的很多观点都是不正确的。

他更喜欢伽利略,笛卡尔,开普勒这些有着先进思想的人物。

因此,在牛顿上大学的时候,几乎就钻研这些人写的书去了,平时的课都没有认真听。

主要是当时剑桥的三一学院的宗教色彩还是特别特别浓重的,没有一个比较系统的自然科学的课程。

1663年事情发生了转变,三一学院有一位校友去世了,他就是亨利·卢卡斯。

他在临终的时候立下了遗嘱,希望三一学院可以每年开展一次关于自然科学的讲座。

并且要成立一个专门负责讲授自然科学和数学的教授职位,而这个职位就叫做卢卡斯数学教授,这是剑桥独有的。

并且在同时期,只有一个人能担任。到现在也依旧存在,已经是第19任了。

但任卢卡斯数学教授的科学家也都是我们耳熟能详的人。比如说牛顿,华林,狄拉克,霍金等等,都是卢卡斯数学教授。

卢卡斯去世以后,把自己留下的一笔钱与书籍全部捐赠给了剑桥大学。所以在1663年,三一学院就开始了第一届自然科学讲座。

当时的主讲是艾萨克·巴罗,虽然他的名气不佳,但是他是牛顿对自然科学的真正启蒙者。

牛顿听了巴罗的讲座以后,才发现,这才是自己真正想学的东西,之前学的都是些什么鬼?巴罗也从1663年开始成为了第一任卢卡斯教授。

牛顿开挂史

1665年牛顿大四,年仅22岁,在这一年,牛顿将二项式定理拓展。

关于二项式定理,之前其实就已经有很多人研究过了。比如,13世纪我国数学家杨辉的杨辉三角,但是当时杨辉并没有向着二项式的方向上考虑。

现在一般认为是法国物理学家帕斯卡给出了二项式定理。但是当时的二项式定理是整数次幂的展开公式。

牛顿就在想,如果二项式次幂是分数不是整数,该怎么办?这就是牛顿在大四解决的问题。将二项式定理有整数次幂推广到了任意实数,被称为牛顿广义二项式定理。

1665年牛顿从大学毕业,获得了学士学位,准备继续攻读研究生。

但是却赶上了大瘟疫,正是1665年到1666年,英国伦敦的鼠疫。英国伦敦因此减少五分之一的人口。

中世纪的欧洲人本身就不愿意去洗澡,整体的环境十分差。为了解决鼠疫问题,当时政府决定要捕杀所有的小猫,小狗。

因为他们认为小猫小狗就是传染源,但是小猫小狗已经捕杀的差不多了,才发现老鼠才是传染源,这下可好,直接把天敌都给干没了。

于是欧洲人就开始鼓励大家在大街上抽烟,烧东西,希望用浓烟来杀死空气里的病毒。

于是成功引发了大火灾。1666年伦敦经历了是历史上最严重的火灾。大火一共烧了三天,当时伦敦人口一共八万人,七万人被烧得无家可归。

不过好在最后鼠疫得到了控制。因为大火烧的啥也不剩了。

正是因为这场鼠疫,学校放了两年的假,牛顿就回到了老家伍尔索普。并且就是在这两年内,牛顿开挂了。

他不仅学习了学校内应该学习的课程,他还把微积分,万有引力定律和光的色散全部开了个头。现在来看,这些定理随便拿出一个来就是一个学科的开山之作。

名利双收的牛顿

1667年伦敦的鼠疫和火灾都得到了控制,牛顿也就重新回到了三一学院攻读研究生。

用了不到一年,牛顿就已经成功拿到硕士学位。主要是在家的两年都已经学的差不多了。两年之后,1669年牛顿正式成为了第二任卢卡斯数学教授。

在这段时间内,牛顿改良了望远镜。因为伽利略版的望远镜(透射望远镜),观察远处的东西会发生严重的色散,导致物体偏离了本来的颜色。

牛顿就发明了一款反射望远镜,成功将这个问题解决了。

1670年到1672年,牛顿讲述光学在讲课期间,他就给学生展示了三棱镜色散还有自己发明的望远镜。

这个消息传到当时英国皇家学会的耳朵里,就让牛顿把自己的望远镜带过来展示一下。

1671年,牛顿向皇家学会展示了自己的望远镜,还附带了自己光学笔记的一些心得,受到了皇家学会包括当时国王查理二世的盛赞。

1672年,牛顿当选英国皇家学会会员,当时年仅29岁。进入皇家学会以后,牛顿遇到了自己的一生之敌——罗伯特·胡克。

主要是胡克对牛顿说:“我看了你的光学笔记,你写的有些不对的地方”。,牛顿立马就很生气:“你谁呀你?敢对我指手画脚的”这就是牛顿的好胜心。

从此这哥俩也是结下了梁子,成为了一生的死对头。而矛盾出现在哪里了呢?胡克认为光是波,他支持波动说,而牛顿认为光是粒子,他支持微粒说。

有趣的是我们现在知道光是具有波粒二象性的,这就意味着二位注定也是谁也吵不赢谁。

牛顿之大成

1971年,牛顿还把自己对微积分的研究发表成了一本书,叫做《流数法》这是牛顿出版的第一本书。

虽然,牛顿见不得别人说他错。但是,牛顿本人还是比较谦虚低调的,他写的东西不轻易发表,也很少和人主动炫耀。

之后,牛顿重新开展力学。在此之间,和胡克,哈雷做过不少的交流,最终万有引力定律以及牛顿三大定律诞生了。

并且写在了1687年出版的《自然哲学和数学原理》一书中。在这一段时间内,还有一个小插曲,就是牛顿和莱布尼兹的微积分之争。

微积分这个名字是莱布尼兹起的,但从历史资料来看,牛顿确实比莱布尼兹要早一些,只不过牛顿叫做“流数”。

但二人确实是独立发现的,后来因为这个事儿。1699年,皇家学会还对莱布尼兹做出了指控,最终宣布牛顿是微积分的真正发明者,说莱布尼兹是嫖窃。

后来人们发现这段结语是牛顿自己写的。伟人也有小孩子的好胜心。之后1704年,牛顿把之前写的光学笔记也整理成了一本书,叫做《光学》发表了出去。

明星的陨落

之后,牛顿被英国皇家学会安排到了铸币厂做监管的工作,晚年的他已经不怎么研究科学,平时一般都在研究炼金术与神学。

1727年3月31日,牛顿在睡梦中与世长辞了,享年84岁。政府在西敏寺为牛顿举行了国葬,这也是历史上第一个获得国葬待遇的自然科学家。

牛顿在科学领域的地位是十分高的,仅仅凭借一个人就把光学,力学,微积分三大领域解决。

并且牛顿对化学其实也很有研究,曾经有人统计过,牛顿一生在化学上研究的时间一共有十年,可惜当时一把大火,把手稿全部烧掉,最终就落得了一个炼金术士的名声。

牛顿在科学史上的地位毋庸置疑,他是经典力学的缔造者,是光学的开拓者,是数学的升华者。让人类主观臆断的思维方式转变成了理性的思考。

他让人类张开翅膀飞到了更高的天空!

牛顿的墓志铭是18世纪伟大的诗人亚历山大·朴普所作

“自然与自然法则隐藏在黑暗之中。上帝 说,让牛顿出世吧!于是一切豁然开朗

参考资料

(美)詹姆斯·格雷克《牛顿传》

纪录片《最后的魔术师》

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