這篇文章主要介紹了牛頓簡歷牛頓個人資料,近期需要求職的朋友可以參考下

牛頓 - 人物資料

牛頓 - 個人概述

艾薩克·牛頓爵士（Sir Isaac Newton FRS，1643年1月4日—1727年3月31日），物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、科學(xué)家和哲學(xué)家，同時是英國當(dāng)時煉金術(shù)熱衷者。他在1687年7月5日發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica）里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運動定律是經(jīng)典力學(xué)的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨立地發(fā)明了微積分。他總共留下了50多萬字的煉金術(shù)手稿和100多萬字的神學(xué)手稿。

牛頓 - 人物簡歷

艾薩克·牛頓爵士在重力問題上做出了卓越的工作。

1667年牛頓重返劍橋大學(xué)。1669年10月27日牛頓被選為盧卡斯數(shù)學(xué)教授。1672年起他被接納為皇家學(xué)會會員，1703年被選為皇家學(xué)會主席直到逝世。

1696年牛頓任造幣廠監(jiān)督，1699年升任廠長，1705年因改革幣制有功受封為爵士。

1727年3月31日，牛頓因患腎結(jié)石癥醫(yī)治無效，在倫敦郊區(qū)肯辛頓寓中逝世，葬于倫敦威斯敏斯特教堂

牛頓 - 牛頓的著作

流數(shù)法(1671年)

自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理(1687年)

光學(xué)(1704年)

牛頓 - 牛頓法

牛頓法（Newton's method）又稱為牛頓-拉夫遜方法（Newton-Raphson method），它是一種在實數(shù)域和復(fù)數(shù)域上近似求解方程的方法。方法使用函數(shù)f(x)的泰勒級數(shù)的前面幾項來尋找方程f(x) = 0的根。

牛頓 - 牛頓的運動三定律和萬有引力定律

1.牛頓的運動三定律

牛頓是在伽利略的慣性概念和落體運動定律的基礎(chǔ)上發(fā)展成三個牛頓運動定律的，它們被譽為是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。

牛頓發(fā)現(xiàn)他的運動三定律過程如下：

伽利略的慣性概念是：“每一個物體都會堅持它的靜止?fàn)顟B(tài)或作直線勻速運動。除非此物體受力迫使它改變原有的狀態(tài)”。這個概念是慣性的定義。牛頓把它作為他的第一定律。

伽利略的落體定律是從研究物體在地球引力下所得的加速度規(guī)律。牛頓把落體運動推廣到水平運動以及任何方向。即任何的力作用在物體上都使物體在力的方向得到加速度運動。

根據(jù)慣性的定義；慣性是物體抵抗改變它的運動狀態(tài)的一種傾向。經(jīng)過牛頓的許多實驗以后，他推導(dǎo)出一個物體的慣性只和它的質(zhì)量成正比。因此，在同一力的作用下，物體的質(zhì)量越大，它的加速度則越小。這樣，牛頓得出他的第二運動定律：“一個力作用在一個物體上，物體在力的方向得到一加速度，它和所加的力的大小成正比，而和物體的質(zhì)量成反比”。

牛頓用而個單擺做物體的碰撞研究，他先讓二個單擺靜止。后讓一個擺撞另一個擺時，他發(fā)現(xiàn)，被撞的擺會偏離某一高度；但下撞的擺也會向它下撞的反方向偏一個和被撞的擺所偏相同的高度。由此，牛頓得出他的運動第三定律；“對任何一種力的作用，都有一種相反，大小相等的反作用”。

下面分別討論牛頓運動三定律：

牛頓第一定律

內(nèi)容：一切物體在任何情況下，在不受外力的作用時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。
(又叫做慣性定律)

說明：物體都有維持靜止和作勻速直線運動的趨勢，因此物體的運動狀態(tài)是由它的運動速度決定的，沒有外力，它的運動狀態(tài)是不會改變的。物體的保持原有運動狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性(inertia)。所以牛頓第一定律也稱為慣性定律(law of inertia)。第一定律也闡明了力的概念。明確了力是物體間的相互作用，指出了是力改變了物體的運動狀態(tài)。因為加速度是描寫物體運動狀態(tài)的變化，所以力是和加速度相聯(lián)系的，而不是和速度相聯(lián)系的。在日常生活中不注意這點，往往容易產(chǎn)生錯覺。

注意：

1、牛頓第一定律并不是在所有的參照系里都成立，實際上它只在慣性參照系里才成立。因此常常把牛頓第一定律是否成立，作為一個參照系是否慣性參照系的判據(jù)。

2、牛頓第一定律是通過分析事實，再進一步概括、推理得出的。我們周圍的物體，都要受到這個力或那個力的作用，因此不可能用實驗來直接驗證這一定律。但是，從定律得出的一切推論，都經(jīng)受住了實踐的檢驗，因此，牛頓第一定律已成為大家公認(rèn)的力學(xué)基本定律之一。

牛頓第二定律

定律內(nèi)容：物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

公式：F合=ma

幾點說明：

（1）牛頓第二定律是力的瞬時作用規(guī)律。力和加速度同時產(chǎn)生、同時變化、同時消逝。

（2）F=ma是一個矢量方程，應(yīng)用時應(yīng)規(guī)定正方向，凡與正方向相同的力或加速度均取正值，反之取負(fù)值，一般常取加速度的方向為正方向。

（3）根據(jù)力的獨立作用原理，用牛頓第二定律處理物體在一個平面內(nèi)運動的問題時，可將物體所受各力正交分解，在兩個互相垂直的方向上分別應(yīng)用牛頓第二定律的分量形式：Fx=max，F(xiàn)y=max列方程。

牛頓第二定律的三個性質(zhì)：

（1）矢量性：力和加速度都是矢量，物體加速度方向由物體所受合外力的方向決定。牛頓第二定律數(shù)學(xué)表達式∑F = ma中，等號不僅表示左右兩邊數(shù)值相等，也表示方向一致，即物體加速度方向與所受合外力方向相同。

（2）瞬時性：當(dāng)物體（質(zhì)量一定）所受外力發(fā)生突然變化時，作為由力決定的加速度的大小和方向也要同時發(fā)生突變；當(dāng)合外力為零時，加速度同時為零，加速度與合外力保持一一對應(yīng)關(guān)系。牛頓第二定律是一個瞬時對應(yīng)的規(guī)律，表明了力的瞬間效應(yīng)。

（3）相對性：自然界中存在著一種坐標(biāo)系，在這種坐標(biāo)系中，當(dāng)物體不受力時將保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)，這樣的坐標(biāo)系叫慣性參照系。地面和相對于地面靜止或作勻速直線運動的物體可以看作是慣性參照系，牛頓定律只在慣性參照系中才成立。

適用范圍：

（1）只適用于低速運動的物體（與光速比速度較低）。

（2）只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀原子。

（3）參照系應(yīng)為慣性系。

牛頓第三定律

內(nèi)容：兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一條直線上，大小相等，方向相反。

表達式：F1=F2，F(xiàn)1表示作用力，F(xiàn)2表示反作用力。

說明：要改變一個物體的運動狀態(tài)，必須有其它物體和它相互作用。物體之間的相互作用是通過力體現(xiàn)的。并且指出力的作用是相互的，有作用必有反作用力。它們是作用在同一條直線上，大小相等，方向相反。

適用范圍：

牛頓運動定律是建立在絕對時空以及與此相適應(yīng)的超距作用基礎(chǔ)上的所謂超距作用，是指分離的物體間不需要任何介質(zhì)，也不需要時間來傳遞它們之間的相互作用．也就是說相互作用以無窮大的速度傳遞．

除了上述基本觀點以外，在牛頓的時代，人們了解的相互作用．如萬有引力、磁石之間的磁力以及相互接觸物體之間的作用力，都是沿著相互作用的物體的連線方向，而且相互作用的物體的運動速度都在常速范圍內(nèi)．

在這種情況下，牛頓從實驗中發(fā)現(xiàn)了第三定律．“每一個作用總是有一個相等的反作用和它相對抗；或者說，兩物體彼此之間的相互作用永遠(yuǎn)相等，并且各自指向其對方．”作用力和反作用力等大、反向、共線，彼此作用于對方，并且同時產(chǎn)生，性質(zhì)相同，這些常常是我們講授這個定律要強調(diào)的內(nèi)容．而且，在一定范圍內(nèi)，牛頓第三定律與物體系的動量守恒是密切相聯(lián)系的．

但是隨著人們對物體間的相互作用的認(rèn)識的發(fā)展，19世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了電與磁之間的聯(lián)系，建立了電場、磁場的概念；除了靜止電荷之間有沿著連線方向相互作用的庫侖力外，發(fā)現(xiàn)運動電荷還要受到磁場力即洛倫茲力的作用；運動電荷又將激發(fā)磁場，因此兩個運動電荷之間存在相互作用．在對電磁現(xiàn)象研究的基礎(chǔ)上，麥克斯韋（1831－1879）在1855～1873年間完成了對電磁現(xiàn)象及其規(guī)律的大綜合、建立了系統(tǒng)的電磁理論，發(fā)現(xiàn)電磁作用是通過電磁場以有限的速度（光速c）來傳遞的，后來為電磁波的發(fā)現(xiàn)所證實．

物理學(xué)的深入發(fā)展，暴露出牛頓第三定律并不是對一切相互作用都是適用的．如果說靜止電荷之間的庫侖相互作用是沿著二電荷的連線方向，靜電作用可當(dāng)作以“無窮大速度”傳遞的超距作用，因而牛頓第三定律仍適用的話，那么，對于運動電荷之間的相互作用，牛頓第三定律就不適用了．如圖所示．運動電荷B通過激發(fā)的磁場作用于運動電荷A的力為 （并不沿AB的連線），而運動電荷A的磁場在此刻對B電荷卻無作用力（圖中未表示它們之間的庫侖力）．由此可見，作用力 在此刻不存在反作用力，作用與反作用定律在這里失效了．

實驗證明：對于以電磁場為媒介傳遞的近距作用，總存在著時間的推遲．對于存在推遲效應(yīng)的相互作用，牛頓第三定律顯然是不適用的．實際上，只有對于沿著二物連線方向的作用（稱為有心力），并可以不計這種作用傳遞時間（即可看做直接的超距作用）的場合中，牛頓第三定律才有效．

但是在牛頓力學(xué)體系中，與第三定律密切相關(guān)的動量守恒定律，卻是一個普遍的自然規(guī)律．在有電磁相互作用參與的情況下，動量的概念應(yīng)從實物的動量擴大到包含場的動量；從實物粒子的機械動量守恒擴大為全部粒子和場的總動量守恒，從而使動量守恒定律成為普適的守恒定律．

2.牛頓的萬有引力定律

牛頓發(fā)現(xiàn)宇宙間萬物之間存有引力的定律是開創(chuàng)性的。萬有引力是宇宙內(nèi)四種基本力之一。發(fā)明萬有引力可以說明天體運動和物體運動的許多重要規(guī)律。下面簡要說明牛頓發(fā)明萬有引力的過程和它的內(nèi)容。

早在1665-1666年牛頓在家時就已經(jīng)知道克伯勒的行星運動三定律，他深入思考天上的行星為什么按著這三定律去運行？月亮為什么不掉到地球上等問題。然后他從二方面去計算，證明吸引月亮沿地球作園周運動的向心力就是地球的吸引力。（1）他從月亮沿地球軌道運動的曲率計算出地球吸引月亮的向心力只有在地面上的物體受地球引力的三千六百分之一。（2）牛頓知道，地球從它的地心到地面的距離比從地心到月亮的距離要小六十倍。他假設(shè)，地球?qū)ξ矬w吸力的大小與地球到該物體距離的平方成反比。這樣，就得出地球?qū)υ铝恋奈�引力剛好比地球�(qū)Φ孛嫖矬w的吸引力小三千六百倍。這就證明了，月亮沿地球運動作圓州運動的向心力就是地球的吸引力。

在此基礎(chǔ)上，牛頓進一步假設(shè)，在空間中的任何二個質(zhì)量為M和質(zhì)量為m的物體都相互之間存在吸引力F.。它的大小和二個物體的質(zhì)量M和m的乘積的大小成正比。引力的方向是相互吸引的，它的大小則和這二物體的距離的平方成反比。這就是牛頓所發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律。

牛頓萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)。可說是一個突破。它可以解析克伯勒的三個行星定律。用它可計算月，行星，慧星和其它天文物體的位置。由于有了萬有引力定律，最后發(fā)現(xiàn)了海王星。

牛頓 - 人物生平

一談到近代科學(xué)開創(chuàng)者牛頓，人們可能認(rèn)為他小時候一定是個“神童”、“天才”、有著非凡的智力。其實不然，牛頓童年身體瘦弱，頭腦并不聰明。在家鄉(xiāng)讀書的時候，很不用功，在班里的學(xué)習(xí)成績屬于次等。但他的興趣卻是廣泛的，游戲的本領(lǐng)也比一般兒童高。

牛頓愛好制作機械模型一類的玩藝兒，如風(fēng)車、水車、日晷等等。他精心制作的一只水鐘，計時較準(zhǔn)確，得到了人們的贊許。有時，他玩的方法也很奇特。一天，他作了一盞燈籠掛在風(fēng)箏尾巴上。當(dāng)夜幕降臨時，點燃的燈籠借風(fēng)箏上升的力升入空中。發(fā)光的燈籠在空中流動，人們大驚，以為是出現(xiàn)了彗星。盡管如此，因為他學(xué)習(xí)成績不好，還是經(jīng)常受到歧視。 　　

當(dāng)時，封建社會的英國等級制度很嚴(yán)重，中小學(xué)里學(xué)習(xí)好的學(xué)生，可以歧視學(xué)習(xí)差的同學(xué)。有一次課

間游戲，大家正玩得興高采烈的時候，一個學(xué)習(xí)好的學(xué)生借故踢了牛頓一腳，并罵他笨蛋。牛頓的心靈受到這種刺激，憤怒極了。他想，我倆都是學(xué)生，我為什么受他的欺侮？我一定要超過他！從此，牛頓下定決心，發(fā)奮讀書。他早起晚睡，抓緊分秒、勤學(xué)勤思。 過刻苦鉆研，牛頓的學(xué)習(xí)成績不斷提高，不久就超過了曾欺侮過他的那個同學(xué)，名列班級前茅。

時間對人是一視同仁的，給人以同等的量，但人對時間的利用不同，而所得的知識也大不一樣。 　　

牛頓十六歲時數(shù)學(xué)知識還很膚淺，對高深的數(shù)學(xué)知識甚至可以說是不懂�！爸�識在于積累，聰明來自學(xué)習(xí)”。牛頓下決心靠自己的努力攀上數(shù)學(xué)的高峰。在基礎(chǔ)差的不利條件下，牛頓能正確認(rèn)識自己，知難而進。他從基礎(chǔ)知識、基本公式重新學(xué)起，扎扎實實、步步推進。他研究完了歐幾里德幾何學(xué)后，又研究笛卡兒幾何學(xué)，對比之下覺得歐幾里德幾何學(xué)膚淺，便悉心鉆研笛氏幾何學(xué)，直到掌握要領(lǐng)、融會貫通。遂之發(fā)明了代數(shù)二項式定理。傳說中牛頓“大暴風(fēng)中算風(fēng)力”的佳話，可為牛頓身體力學(xué)的佐證。有一天，天刮著大風(fēng)暴。風(fēng)撒野地呼號著，塵土飛揚，迷迷漫漫，使人難以睜眼。牛頓認(rèn)為這是個準(zhǔn)確地研究和計算風(fēng)力的好機會。于是，便拿著用具，獨自在暴風(fēng)中來回奔走。他踉踉蹌蹌、吃力地測量著。幾次沙塵迷了眼睛，幾次風(fēng)吹走了算紙，幾次風(fēng)使他不得不暫停工作，但都沒有動搖他求知的欲望。他一遍又一遍，終于求得了正確的數(shù)據(jù)。他快樂極了，急忙跑回家去，繼續(xù)進行研究。

有志者事竟成。經(jīng)過勤奮學(xué)習(xí)，牛頓為自己的科學(xué)高塔打下了深厚的基礎(chǔ)。不久，牛頓的數(shù)學(xué)高塔就建成了，二十二歲時發(fā)明了微分學(xué)，二十三歲時發(fā)明了積分學(xué)，為人類科學(xué)事業(yè)作出了巨大貢獻。

牛頓是個十分謙虛的人，從不自高自大。曾經(jīng)有人問牛頓：“你獲得成功的秘訣是什么？”牛頓回答說：“假如我有一點微小成就的話，沒有其它秘訣，唯有勤奮而已。”

少年牛頓

1643年1月4日，在英格蘭林肯郡小鎮(zhèn)沃爾索浦的一個自耕農(nóng)家庭里，牛頓誕生了。牛頓是一個早產(chǎn)兒，出生時只有三磅重，接生婆和他的親人都擔(dān)心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學(xué)巨人，并且竟活到了85歲的高齡。

牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時，母親改嫁給一個牧師，把牛頓留在外祖母身邊撫養(yǎng)。11歲時，母親的后夫去世，母親帶著和后夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言，性格倔強，這種習(xí)性可能來自它的家庭處境。

大約從五歲開始，牛頓被送到公立學(xué)校讀書。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(fēng)車、木鐘、折疊式提燈等等。

傳說小牛頓把風(fēng)車的機械原理摸透后，自己制造了一架磨坊的模型，他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上，然后在輪子的前面放上一粒玉米，剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不斷的跑動，于是輪子不停的轉(zhuǎn)動；又一次他放風(fēng)箏時，在繩子上懸掛著小燈，夜間村人看去驚疑是彗星出現(xiàn)；他還制造了一個小水鐘。每天早晨，小水鐘會自動滴水到他的臉上，催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻，尤其喜歡刻日晷，家里墻角、窗臺上到處安放著他刻畫的日晷，用以驗看日影的移動。

牛頓12歲時進了離家不遠(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。他在格蘭瑟姆中學(xué)讀書時，曾經(jīng)寄宿在一位藥劑師家里，使他受到了化學(xué)試驗的熏陶。

牛頓在中學(xué)時代學(xué)習(xí)成績并不出眾，只是愛好讀書，對自然現(xiàn)象由好奇心，例如顏色、日影四季的移動，尤其是幾何學(xué)、哥白尼的日心說等等。他還分門別類的記讀書筆記，又喜歡別出心裁的作些小工具、小技巧、小發(fā)明、小試驗。

當(dāng)時英國社會滲透基督教新思想，牛頓家里有兩位都以神父為職業(yè)的親戚，這可能影響牛頓晚年的宗教生活。從這些平凡的環(huán)境和活動中，還看不出幼年的牛頓是個才能出眾異于常人的兒童。

后來迫于生活，母親讓牛頓停學(xué)在家務(wù)農(nóng)，贍養(yǎng)家庭。但牛頓一有機會便埋首書卷，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。牛頓又重新回到了學(xué)校，如饑似渴地汲取著書本上的營養(yǎng)。有一次，他去郊外游玩，之后靠在一棵蘋果樹下休息，忽然，一個蘋果從樹上掉下來。他覺得很奇怪，為什么蘋果會從上往下掉而不是從下往上掉？他帶著這個疑問回到了家里研究，后來他發(fā)現(xiàn)原來地球是有引力的能把物體吸住。隨后，就出現(xiàn)了《牛頓物理引力學(xué)》。
1661年，19歲的牛頓以減費生的身份進入劍橋大學(xué)三一學(xué)院，靠為學(xué)院做雜務(wù)的收入支付學(xué)費，1664年成為獎學(xué)金獲得者，1665年獲學(xué)士學(xué)位。

17世紀(jì)中葉，劍橋大學(xué)的教育制度還滲透著濃厚的中世紀(jì)經(jīng)院哲學(xué)的氣味，當(dāng)牛頓進入劍橋時，哪里還在傳授一些經(jīng)院式課程，如邏輯、古文、語法、古代史、神學(xué)等等。兩年后三一學(xué)院出現(xiàn)了新氣象，盧卡斯創(chuàng)設(shè)了一個獨辟蹊徑的講座，規(guī)定講授自然科學(xué)知識，如地理、物理、天文和數(shù)學(xué)課程。

講座的第一任教授伊薩克·巴羅是個博學(xué)的科學(xué)家。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自然科學(xué)的研究領(lǐng)域。

在這段學(xué)習(xí)過程中，牛頓掌握了算術(shù)、三角，讀了開普勒的《光學(xué)》，笛卡爾的《幾何學(xué)》和《哲學(xué)原理》，伽利略的《兩大世界體系的對話》，胡克的《顯微圖集》，還有皇家學(xué)會的歷史和早期的哲學(xué)學(xué)報等。

牛頓在巴羅門下的這段時間，是他學(xué)習(xí)的關(guān)鍵時期。巴羅比牛頓大12歲，精于數(shù)學(xué)和光學(xué)，他對牛頓的才華極為贊賞，認(rèn)為牛頓的數(shù)學(xué)才超過自己。后來，牛頓在回憶時說道：“巴羅博士當(dāng)時講授關(guān)于運動學(xué)的課程，也許正是這些課程促使我去研究這方面的問題。”

當(dāng)時，牛頓在數(shù)學(xué)上很大程度是依靠自學(xué)。他學(xué)習(xí)了歐幾里得的《幾何原本》、笛卡兒的《幾何學(xué)》、沃利斯的《無窮算術(shù)》、巴羅的《數(shù)學(xué)講義》及韋達等許多數(shù)學(xué)家的著作。其中，對牛頓具有決定性影響的要數(shù)笛卡兒的《幾何學(xué)》和沃利斯的《無窮算術(shù)》，它們將牛頓迅速引導(dǎo)到當(dāng)時數(shù)學(xué)最前沿～解析幾何與微積分。1664年，牛頓被選為巴羅的助手，第二年，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。

1665～1666年嚴(yán)重的鼠疫席卷了倫敦，劍橋離倫敦不遠(yuǎn)，為恐波及，學(xué)校因此而停課，牛頓于1665年6月離校返鄉(xiāng)。

由于牛頓在劍橋受到數(shù)學(xué)和自然科學(xué)的熏陶和培養(yǎng)，對探索自然現(xiàn)象產(chǎn)生濃厚的興趣，家鄉(xiāng)安靜的環(huán)境又使得他的思想展翅飛翔。1665～1666年這段短暫的時光成為牛頓科學(xué)生涯中的黃金歲月，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，踏進了前人沒有涉及的領(lǐng)域，創(chuàng)建了前所未有的驚人業(yè)績。

1665年初，牛頓創(chuàng)立級數(shù)近似法,以及把任意冪的二項式化為一個級數(shù)的規(guī)則；同年11月，創(chuàng)立正流數(shù)法(微分)；次年1月，用三棱鏡研究顏色理論；5月，開始研究反流數(shù)法(積分)。這一年內(nèi)，牛頓開始想到研究重力問題，并想把重力理論推廣到月球的運動軌道上去。他還從開普勒定律中推導(dǎo)出使行星保持在它們的軌道上的力必定與它們到旋轉(zhuǎn)中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說，說的也是此時發(fā)生的軼事。

總之，在家鄉(xiāng)居住的兩年中，牛頓以比此后任何時候更為旺盛的精力從事科學(xué)創(chuàng)造，并關(guān)心自然哲學(xué)問題。他的三大成就：微積分、萬有引力、光學(xué)分析的思想都是在這時孕育成形的�？梢哉f此時的牛頓已經(jīng)開始著手描繪他一生大多數(shù)科學(xué)創(chuàng)造的藍圖。

1667年復(fù)活節(jié)后不久，牛頓返回到劍橋大學(xué)，10月1日被選為三一學(xué)院的仲院侶(初級院委)，翌年3月16日獲得碩士學(xué)位，同時成為正院侶(高級院委)。1669年10月27日，巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職，26歲的牛頓晉升為數(shù)學(xué)教授，并擔(dān)任盧卡斯講座的教授。巴羅為牛頓的科學(xué)生涯打通了道路，如果沒有牛頓的舅父和巴羅的幫助，牛頓這匹千里馬可能就不會馳騁在科學(xué)的大道上。巴羅讓賢，這在科學(xué)史上一直被傳為佳話。

牛頓 - 偉大的成就

建立微積分

在牛頓的全部科學(xué)貢獻中，數(shù)學(xué)成就占有突出的地位。他數(shù)學(xué)生涯中的第一項創(chuàng)造性成果就是發(fā)現(xiàn)了二項式定理。據(jù)牛頓本人回憶，他是在1664年和1665年間的冬天，在研讀沃利斯博士的《無窮算術(shù)》時，試圖修改他的求圓面積的級數(shù)時發(fā)現(xiàn)這一定理的。

笛卡爾的解析幾何把描述運動的函數(shù)關(guān)系和幾何曲線相對應(yīng)。牛頓在老師巴羅的指導(dǎo)下，在鉆研笛卡爾的解析幾何的基礎(chǔ)上，找到了新的出路�？梢园讶我鈺r刻的速度看是在微小的時間范圍里的速度的平均值，這就是一個微小的路程和時間間隔的比值，當(dāng)這個微小的時間間隔縮小到無窮小的時候，就是這一點的準(zhǔn)確值。這就是微分的概念。

求微分相當(dāng)于求時間和路程關(guān)系得在某點的切線斜率。一個變速的運動物體在一定時間范圍里走過的路程，可以看作是在微小時間間隔里所走路程的和，這就是積分的概念。求積分相當(dāng)于求時間和速度關(guān)系的曲線下面的面積。牛頓從這些基本概念出發(fā)，建立了微積分。

微積分的創(chuàng)立是牛頓最卓越的數(shù)學(xué)成就。牛頓為解決運動問題，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題，如切線問題、求積問題、瞬時速度問題以及函數(shù)的極大和極小值問題等，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，對以往分散的努力加以綜合，將自古希臘以來求解無限小問題的各種技巧統(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)上的一個新紀(jì)元。

牛頓沒有及時發(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形式更加合理，而且關(guān)于微積分的著作出版時間也比牛頓早。

在牛頓和萊布尼茨之間，為爭論誰是這門學(xué)科的創(chuàng)立者的時候，竟然引起了一場悍然大波，這種爭吵在各自的學(xué)生、支持者和數(shù)學(xué)家中持續(xù)了相當(dāng)長的一段時間，造成了歐洲大陸的數(shù)學(xué)家和英國數(shù)學(xué)家的長期對立。英國數(shù)學(xué)在一個時期里閉關(guān)鎖國，囿于民族偏見，過于拘泥在牛頓的“流數(shù)術(shù)”中停步不前，因而數(shù)學(xué)發(fā)展整整落后了一百年。應(yīng)該說，一門科學(xué)的創(chuàng)立決不是某一個人的業(yè)績，它必定是經(jīng)過多少人的努力后，在積累了大量成果的基礎(chǔ)上，最后由某個人或幾個人總結(jié)完成的。微積分也是這樣，是牛頓和萊布尼茨在前人的基礎(chǔ)上各自獨立的建立起來的。

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(通過解方程)在解決各類問題中的應(yīng)用。書中陳述了代數(shù)基本概念與基本運算，用大量實例說明了如何將各類問題化為代數(shù)方程，同時對方程的根及其性質(zhì)進行了深入探討，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”。

牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻

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。

牛頓的研究領(lǐng)域非常廣泛，他除了在數(shù)學(xué)、光學(xué)、力學(xué)等方面做出卓越貢獻外，他還花費大量精力進行化學(xué)實驗。他常常六個星期一直留在實驗室里，不分晝夜的工作。他在化學(xué)上花費的時間并不少，卻幾乎沒有取得什么顯著的成就。為什么同樣一個偉大的牛頓，在不同的領(lǐng)域取得的成就竟那么不一樣呢？

其中一個原因就是各個學(xué)科處在不同的發(fā)展階段。在力學(xué)和天文學(xué)方面，有伽利略、開普勒、胡克、惠更斯等人的努力，牛頓有可能用已經(jīng)準(zhǔn)備好的材料，建立起一座宏偉壯麗的力學(xué)大廈。正象他自己所說的那樣“如果說我看得遠(yuǎn)，那是因為我站在巨人的肩上”。而在化學(xué)方面，因為正確的道路還沒有開辟出來，牛頓沒法走到可以砍伐材料的地方。

牛頓在臨終前對自己的生活道路是這樣總結(jié)的：“我不知道在別人看來，我是什么樣的人；但在我自己看來，我不過就象是一個在海濱玩耍的小孩，為不時發(fā)現(xiàn)比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜，而對于展現(xiàn)在我面前的浩瀚的真理的海洋，卻全然沒有發(fā)現(xiàn)。”這當(dāng)然是牛頓的謙遜。

牛頓并不善于教學(xué)，他在講授新近發(fā)現(xiàn)的微積分時，學(xué)生都接受不了。但在解決疑難問題方面的能力，他卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了常人。還是學(xué)生時，牛頓就發(fā)現(xiàn)了一種計算無限量的方法。他用這個秘密的方法，算出了雙曲面積到二百五十位數(shù)。他曾經(jīng)高價買下了一個棱鏡，并把它作為科學(xué)研究的工具，用它試驗了白光分解為的有顏色的光。

開始，他并不愿意發(fā)表他的觀察所得，他的發(fā)現(xiàn)都只是一種個人的消遣，為的是使自己在寂靜的書齋中解悶，他獨自遨游于自己所創(chuàng)造的超級世界里。后來，在好友哈雷的竭力勸說下，才勉強同意出版他的手稿，才有劃時代巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的問世。

牛頓 - 人物特點及生活

作為大學(xué)教授，牛頓常常忙得不修邊幅，往往領(lǐng)帶不結(jié)，襪帶不系好，馬褲也不紐扣，就走進了大學(xué)餐廳。有一次，他在向一位姑娘求婚時思想又開了小差，他腦海了只剩下了無窮量的二項式定理。他抓住姑娘的手指，錯誤的把它當(dāng)成通煙斗的通條，硬往煙斗里塞，痛得姑娘大叫，離他而去。牛頓也因此終生未娶。

牛頓從容不迫地觀察日常生活中的小事，結(jié)果作出了科學(xué)史上一個個重要的發(fā)現(xiàn)。他馬虎拖沓，曾經(jīng)鬧過許多的笑話。一次，他邊讀書，邊煮雞蛋，等他揭開鍋想吃雞蛋時，卻發(fā)現(xiàn)鍋里是一只懷表。還有一次，他請朋友吃飯，當(dāng)飯菜準(zhǔn)備好時，牛頓突然想到一個問題，便獨自進了內(nèi)室，朋友等了他好久還是不見他出來，于是朋友就自己動手把那份雞全吃了，雞骨頭留在盤子，不告而別了。等牛頓想起，出來后，發(fā)現(xiàn)了盤子里的骨頭，以為自己已經(jīng)吃過了，便轉(zhuǎn)身又進了內(nèi)室，繼續(xù)研究他的問題。

牛頓 - 牛頓晚年

但是由于受時代的限制，牛頓基本上是一個形而上學(xué)的機械唯物主義者。他認(rèn)為運動只是機械力學(xué)的運動，是空間位置的變化；宇宙和太陽一樣是沒有發(fā)展變化的；靠了萬有引力的作用，恒星永遠(yuǎn)在一個固定不變的位置上……

隨著科學(xué)聲譽的提高，牛頓的政治地位也得到了提升。1689年，他被當(dāng)選為國會中的大學(xué)代表。作為國會議員，牛頓逐漸開始疏遠(yuǎn)給他帶來巨大成就的科學(xué)。他不時表示出對以他為代表的領(lǐng)域的厭惡。同時，他的大量的時間花費在了和同時代的著名科學(xué)家如胡克、萊布尼茲等進行科學(xué)優(yōu)先權(quán)的爭論上。

晚年的牛頓在倫敦過著堂皇的生活，1705年他被安妮女王封為貴族。此時的牛頓非常富有，被普遍認(rèn)為是生存著的最偉大的科學(xué)家。他擔(dān)任英國皇家學(xué)會會長，在他任職的二十四年時間里，他以鐵拳統(tǒng)治著學(xué)會。沒有他的同意，任何人都不能被選舉。

晚年的牛頓開始致力于對神學(xué)的研究，他否定哲學(xué)的指導(dǎo)作用，虔誠地相信上帝，埋頭于寫以神學(xué)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“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”。

1727年3月20日，偉大艾薩克·牛頓逝世。同其他很多杰出的英國人一樣，他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上鐫刻著：

讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類榮耀曾經(jīng)在世界上存在。

牛頓 - 個人榮譽

牛頓被譽為人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。

對光學(xué)的三大貢獻：

在牛頓以前，墨子、培根、達·芬奇等人都研究過光學(xué)現(xiàn)象。反射定律是人們很早就認(rèn)識的光學(xué)定律之一。近代科

學(xué)興起的時候，伽利略靠望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了“新宇宙”，震驚了世界。荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅爾首先發(fā)現(xiàn)了光的折射定律。笛卡爾提出了光的微粒說……

牛頓以及跟他差不多同時代的胡克、惠更斯等人，也象伽利略、笛卡爾等前輩一樣，用極大的興趣和熱情對光學(xué)進行研究。1666年，牛頓在家休假期間，得到了三棱鏡，他用來進行了著名的色散試驗。一束太陽光通過三棱鏡后，分解成幾種顏色的光譜帶，牛頓再用一塊帶狹縫的擋板把其他顏色的光擋住，只讓一種顏色的光在通過第二個三棱鏡，結(jié)果出來的只是同樣顏色的光。這樣，他就發(fā)現(xiàn)了白光是由各種不同顏色的光組成的，這是第一大貢獻。

牛頓為了驗證這個發(fā)現(xiàn)，設(shè)法把幾種不同的單色光合成白光，并且計算出不同顏色光的折射率，精確地說明了色散現(xiàn)象。揭開了物質(zhì)的顏色之謎，原來物質(zhì)的色彩是不同顏色的光在物體上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年，牛頓把自己的研究成果發(fā)表在《皇家學(xué)會哲學(xué)雜志》上，這是他第一次公開發(fā)表的論文。

許多人研究光學(xué)是為了改進折射望遠(yuǎn)鏡。牛頓由于發(fā)現(xiàn)了白光的組成，認(rèn)為折射望遠(yuǎn)鏡透鏡的色散現(xiàn)象是無法消除的(后來有人用具有不同折射率的玻璃組成的透鏡消除了色散現(xiàn)象)，就設(shè)計和制造了反射望遠(yuǎn)鏡。

牛頓不但擅長數(shù)學(xué)計算，而且能夠自己動手制造各種試驗設(shè)備并且作精細(xì)實驗。為了制造望遠(yuǎn)鏡，他自己設(shè)計了研磨拋光機，實驗各種研磨材料。公元1668年，他制成了第一架反射望遠(yuǎn)鏡樣機，這是第二大貢獻。公元1671年，牛頓把經(jīng)過改進得反射望遠(yuǎn)鏡獻給了皇家學(xué)會，牛頓名聲大震，并被選為皇家學(xué)會會員。反射望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明奠定了現(xiàn)代大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)。

同時，牛頓還進行了大量的觀察實驗和數(shù)學(xué)計算，比如研究惠更斯發(fā)現(xiàn)的冰川石的異常折射現(xiàn)象，胡克發(fā)現(xiàn)的肥皂泡的色彩現(xiàn)象，“牛頓環(huán)”的光學(xué)現(xiàn)象等等。

牛頓還提出了光的“微粒說”，認(rèn)為光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直線運動路徑。他的“微粒說”與后來惠更斯的“波動說”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論。此外，他還制作了牛頓色盤等多種光學(xué)儀器。

構(gòu)筑力學(xué)大廈：

牛頓是經(jīng)典力學(xué)理論的集大成者。他系統(tǒng)的總結(jié)了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。

在牛頓以前，天文學(xué)是最顯赫的學(xué)科。但是為什么行星一定按照一定規(guī)律圍繞太陽運行？天文學(xué)家無法圓滿解釋這個問題。萬有引力的發(fā)現(xiàn)說明，天上星體運動和地面上物體運動都受到同樣的規(guī)律——力學(xué)規(guī)律的支配。

早在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律以前，已經(jīng)有許多科學(xué)家嚴(yán)肅認(rèn)真的考慮過這個問題。比如開普勒就認(rèn)識到，要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用，他認(rèn)為這種力類似磁力，就像磁石吸鐵一樣。1659年，惠更斯從研究擺的運動中發(fā)現(xiàn)，保持物體沿圓周軌道運動需要一種向心力。胡克等人認(rèn)為是引力，并且試圖推到引力和距離的關(guān)系。

1664年，胡克發(fā)現(xiàn)彗星靠近太陽時軌道彎曲是因為太陽引力作用的結(jié)果；1673年，惠更斯推導(dǎo)出向心力定律；1679年，胡克和哈雷從向心力定律和開普勒第三定律，推導(dǎo)出維持行星運動的萬有引力和距離的平方成反比。

牛頓自己回憶，1666年前后，他在老家居住的時候已經(jīng)考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是：在假期里，牛頓常常在花園里小坐片刻。有一次，象以往屢次發(fā)生的那樣，一個蘋果從樹上掉了下來……

一個蘋果的偶然落地，卻是人類思想史的一個轉(zhuǎn)折點，它使那個坐在花園里的人的頭腦開了竅，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢？牛頓思索著。終于，他發(fā)現(xiàn)了對人類具有劃時代意義的萬有引力。

牛頓高明的地方就在于他解決了胡克等人沒有能夠解決的數(shù)學(xué)論證問題。1679年，胡克曾經(jīng)寫信問牛頓，能不能根據(jù)向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律，來證明行星沿橢圓軌道運動。牛頓沒有回答這個問題。1685年，哈雷登門拜訪牛頓時，牛頓已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律：兩個物體之間有引力，引力和距離的平方成反比，和兩個物體質(zhì)量的乘積成正比。

當(dāng)時已經(jīng)有了地球半徑、日地距離等精確的數(shù)據(jù)可以供計算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運動的向心力，也證明了在太陽引力作用下，行星運動符合開普勒運動三定律。

在哈雷的敦促下，1686年底，牛頓寫成劃時代的偉大著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書�；始覍W(xué)會經(jīng)費不足，出不了這本書，后來靠了哈雷的資助，這部科學(xué)史上最偉大的著作之一才能夠在1687年出版。

牛頓在這部書中，從力學(xué)的基本概念(質(zhì)量、動量、慣性、力)和基本定律(運動三定律)出發(fā)，運用他所發(fā)明的微積分這一銳利的數(shù)學(xué)工具，不但從數(shù)學(xué)上論證了萬有引力定律，而且把經(jīng)典力學(xué)確立為完整而嚴(yán)密的體系，把天體力學(xué)和地面上的物體力學(xué)統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大的綜合。

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