少时聪颖顽皮
1642年牛顿出生于英国一个自耕农家庭。父亲在牛顿出生的两个月前去世。牛顿自幼沉默寡言,性格倔强。幼年的牛顿除数学外,许多功课不好。在中学时代他爱好读各类书籍,对几何学、日心说等充满兴趣,对自然现象充满了好奇心。牛顿特别喜欢手工,做了不少风车、风筝、日晷、漏壶等实用器械,经常得到人们的称赞。少年的牛顿曾做过一架磨坊的模型,动力是一只老鼠。牛顿将自己精心制造的一个风车拿到学校后却因为不好,被老师打得粉碎。自此牛顿开始发愤读书。
青年恩师栽培,寻得方向
1661年, 19岁的牛顿进入剑桥大学三一学院。17世纪中叶,剑桥大学的教育制度还浸透着中世纪经院哲学。游历过欧洲大陆的学者巴罗来剑桥担任首任教授,给剑桥带来了科学的曙光。他所表达的先进的科学思想、最新的欧洲大陆的科学理论以及研究方法,使牛顿大开眼界。正是他把牛顿引向自然科学,牛顿在巴罗的门下学习,是他一生最关键的学习时期。牛顿在这里学习数学、天文学和物理学。巴罗对牛顿的才华极为赞赏。 1664年牛顿获得奖学金, 1665年获学士学位。
沉思中的爆发
1665年秋到1667年春,因为伦敦市区瘟疫流行,牛顿回到老家。这期间,牛顿踏进前人没有涉及的领域,创建了前所未有的惊人业绩。
23岁的牛顿发现了数学中著名的“二项式定理”,然后建立微分学,后又建立积分学。
1666 年,牛顿购得一块玻璃三棱镜,他巧妙的用三棱镜研究光学,发现了白光的组成。由此他解释了彩虹形成原因。
同年他开始研究重力问题,并把重力理论推广到天体的运行轨道上去。他从开普勒定律中推导出使行星保持在它们轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比,即万有引力定律。
回归,宗师大成
1667年,牛顿回到剑桥大学三一学院继续其学业,于1668年得到硕士学位。1669年,任剑桥大学教授,接着仅26岁的牛顿接替巴罗担任了鲁卡斯讲座的第二代教授职务。
牛顿还改良了望远镜。他以金属磨成的反射镜代替会聚透镜作为物镜,避免了物镜的色散。当时牛顿制成的望远镜长6英寸,直径1 英寸,放大率为 30-40倍。1671年,经过改进,他制作了第二架更大的反射式望远镜,并送到皇家学会评审。由此,牛顿被选为皇家学会会员, 1703 年更被选为皇家学会主席。
1687年,45岁的牛顿在和国内外著名的科学家玻义尔、柯林斯、哈雷、胡克、莱布尼兹等讨论许多科学领域的大问题后,出版了自己的《自然哲学的数学原理》。这一巨著奠定了经典力学基础,完成了力学革命,确立了他在科学史上举足轻重的地位。《自然哲学的数学原理》以三大运动定律和万有引力定律为基础,建立了经典力学理论体系,解决了行星运动、落体运动、振子运动、微粒运动、声音和波、潮涨潮落以及地球的扁圆形状等各种问题。这一理论体系直到20世纪量子力学和相对论问世,才扩大了力学体系。
大隐隐于市,从政亦自得
1705年牛顿运用他的冶金知识改革英国币制,因改革币制有功,受封为爵士。1689-1705年间牛顿两次当选为国会议员。1696年,牛顿谋得造币厂监督职位。 1701年辞去剑桥大学工作。
牛顿晚年笃信宗教神学,他对《圣经》的研究著作,手稿达150万字之多,但绝大部分未发表。牛顿在 1692-1693年间答复本特莱大主教4封信中论上帝的存在。牛顿把第一推动力赋予了上帝,作为宇宙的第一推动。总之,牛顿在宗教问题上比之于哥白尼、布鲁诺、伽利略等科学先驱显得过于保守。
1727年牛顿去世,终年85岁,以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂。
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