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牛頓
本詞條是多義詞，共8個(gè)義項(xiàng)
提出了“萬有引力定律”
近代科學(xué)鼻祖
物理學(xué)之父
艾薩克·牛頓（1643年1月4日—1727年3月31日）爵士，出生于英格蘭東米德蘭林肯郡鄉(xiāng)下的一個(gè)小村落伍爾索普村的伍爾索普（Woolsthorpe）莊園。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、自然哲學(xué)家和煉金術(shù)師，百科全書式的“全才”，著有《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》、《光學(xué)》等。
1687年，牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，闡述了萬有引力和三大運(yùn)動(dòng)定律，奠定了此后三個(gè)世紀(jì)里力學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。牛頓通過論證開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運(yùn)動(dòng)都遵循著相同的自然定律；為太陽中心說提供了強(qiáng)有力的理論支持，并推動(dòng)了科學(xué)革命。
在力學(xué)上，牛頓闡明了動(dòng)量和角動(dòng)量守恒的原理，提出牛頓運(yùn)動(dòng)定律。在光學(xué)上，他發(fā)明了反射望遠(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·威廉·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)的研究做出了貢獻(xiàn)。在經(jīng)濟(jì)學(xué)上，牛頓提出金本位制度。
2005年，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)進(jìn)行了一場(chǎng)“誰是科學(xué)史上最有影響力的人”的民意調(diào)查，在被調(diào)查的皇家學(xué)會(huì)院士和網(wǎng)民投票中，牛頓被認(rèn)為比阿爾伯特·愛因斯坦更具影響力。
基本信息
| 原名 | 艾薩克·牛頓 |
| 出生日期 | 1643年1月4日 |
| 出生地 | 英國(guó)林肯郡伍爾索普村 |
| 去世日期 | 1727年3月31日 |
| 國(guó)籍 | 英國(guó) |
展開
大事件
出生
1643年
1643年1月4日，牛頓出生于英格蘭東米德蘭林肯郡鄉(xiāng)下的一個(gè)小村落伍爾索普村的伍爾索普（Woolsthorpe）莊園。
就讀于格蘭瑟姆國(guó)王中學(xué)
1655年-1660年
1655年，牛頓就讀于格蘭瑟姆的國(guó)王中學(xué)，在中學(xué)時(shí)代其學(xué)習(xí)成績(jī)并不出眾，只是愛好讀書，對(duì)自然現(xiàn)象有好奇心。牛頓寄宿在當(dāng)?shù)氐乃巹熗た死耍╓illiam Clarke）家中，并在19歲前往劍橋大學(xué)求學(xué)前，與藥劑師的繼女安妮·斯托勒（Anne Storer）訂婚。
就讀于劍橋大學(xué)
1661年-1665年
1661年6月，牛頓進(jìn)入了劍橋大學(xué)三一學(xué)院。1664年成為獎(jiǎng)學(xué)金獲得者，1665年或?qū)W士學(xué)位。在此期間，伊薩克·巴羅教授把牛頓引向了自然科學(xué)，他對(duì)牛頓的才華極為贊賞，認(rèn)為牛頓的數(shù)學(xué)才能超過自己。
發(fā)現(xiàn)廣義二項(xiàng)式定理
1665年
1665年，牛頓發(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，也就是后來為世人所熟知的微積分學(xué)。此外，牛頓還發(fā)現(xiàn)了牛頓恒等式、牛頓法，分類了立方面曲線，為有限差理論做出了重大貢獻(xiàn)。
當(dāng)選盧卡斯數(shù)學(xué)教授
1669年
1669年，伊薩克·巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職，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，巴羅讓賢在科學(xué)史上一直被傳為佳話。
研究、發(fā)表光的折射理論成果
1670年-1672年
從1670年到1672年，牛頓負(fù)責(zé)教授光學(xué)。在此期間，他研究了光的折射，并說明了光的色散現(xiàn)象。
發(fā)明了反射望遠(yuǎn)鏡
1671年
牛頓發(fā)現(xiàn)任何折射望遠(yuǎn)鏡都會(huì)受到光散射成不同顏色的影響，因此發(fā)明了反射望遠(yuǎn)鏡來克服這個(gè)困難。1671年，牛頓向皇家學(xué)會(huì)展示了反射望遠(yuǎn)鏡，隨后出版了自己的光學(xué)筆記，后來擴(kuò)編為《光學(xué)》一書。次年，牛頓把自己的研究成果發(fā)表在《皇家學(xué)會(huì)哲學(xué)雜志》上，這是他第一次公開發(fā)表的論文。
出版《解釋光屬性的假說》
1675年
1675年，牛頓出版了《解釋光屬性的假說》。該書中，牛頓認(rèn)為粒子間力的傳遞是透過以太進(jìn)行的。
重新研究力學(xué)
1679年
1679年，在胡克的啟發(fā)下，牛頓注意到開普勒定律的重要性，并對(duì)其作出了力學(xué)上的證明。他將自己的成果歸結(jié)在《物體在軌道中之運(yùn)動(dòng)》一書中，該書包含有初步的、后來在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中形成的運(yùn)動(dòng)定律。
出版《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》
1687年
《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》在埃蒙德·哈雷的鼓勵(lì)和支持下于1687年7月出版。該書中牛頓闡述了三大運(yùn)動(dòng)定律。《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書的出版，使得牛頓成為當(dāng)時(shí)最有影響力的科學(xué)家。
入選國(guó)會(huì)和皇家科學(xué)院
1689年-1705年
1689年，牛頓當(dāng)選為國(guó)會(huì)議員。牛頓在1689年到1690年和1701年是皇家科學(xué)院的成員，在1703年成為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，并任職24年之久，在歷任會(huì)長(zhǎng)中僅次于約瑟夫·班克斯，同時(shí)也是法國(guó)科學(xué)院的會(huì)員。1705年，牛頓被安妮女王封為爵士。
任職于皇家鑄幣廠
1696年
1696年，牛頓通過了當(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。他主持了英國(guó)最大的貨幣重鑄工作，此職位一般都是閑職，但牛頓卻非常認(rèn)真的對(duì)待，當(dāng)上了太平紳士。
微積分學(xué)論戰(zhàn)
1699年-1716年
1693年，牛頓發(fā)表了微積分的文章，之后他陸續(xù)發(fā)表了更多的論文。直到1699年，他被皇家學(xué)會(huì)的成員們指控剽竊萊布尼茨的研究成果，這導(dǎo)致了激烈的牛頓與萊布尼茨的微積分學(xué)論戰(zhàn)。這場(chǎng)論戰(zhàn)玷污了牛頓與萊布尼茨的聲譽(yù)，直到1716年才暫時(shí)停止。
著成《光學(xué)》
1704年
1704年，牛頓著成《光學(xué)》，其中他詳細(xì)論述了光的粒子理論。
改革英國(guó)貨幣體系
1717年
牛頓在改革對(duì)低成色貨幣和偽幣的流通和懲罰上鍛煉了能力，于1717年通過安妮女王法案創(chuàng)立了在金幣和銀幣之間的聯(lián)系，非正式的把英鎊錢幣從銀本位轉(zhuǎn)移到了金本位。這相當(dāng)程度上增加了英格蘭的財(cái)富和穩(wěn)定。
逝世
1727年
1727年3月31日（格蘭歷），牛頓在倫敦逝世于西敏寺。為其舉行了國(guó)葬，成為史上第一個(gè)獲得國(guó)葬的自然科學(xué)家。
人物生平
少年時(shí)代
牛頓老家伍爾索普莊園
牛頓
學(xué)生時(shí)代
1654年，牛頓進(jìn)了離家有十幾公里九龍的金格斯皇家中學(xué)讀書。牛頓的母親原希望他成為一個(gè)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(shí)驗(yàn)。他在金格斯皇家中學(xué)讀書時(shí)，曾經(jīng)寄宿在一位藥劑師家里，使他受到了化學(xué)試驗(yàn)的熏陶。
艾薩克·牛頓
當(dāng)時(shí)英國(guó)社會(huì)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，這可能是牛頓晚年的宗教生活所受的影響。僅從這些平凡的環(huán)境和活動(dòng)中，還看不出幼年的牛頓是個(gè)才能出眾異于常人的兒童。
后來迫于生活困難，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(jī)會(huì)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(chǎng)，熟悉做交易的生意經(jīng)時(shí)，他便懇求傭人一個(gè)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)他的外甥牛頓伸著腿，躺在草地上，正在聚精會(huì)神地鉆研一個(gè)數(shù)學(xué)問題。牛頓的好學(xué)精神感動(dòng)了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復(fù)學(xué)，并鼓勵(lì)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(yíng)養(yǎng)。
據(jù)《大數(shù)學(xué)家》（Men of Mathematics，E·T·貝爾（E.T.Bell）著）和《數(shù)學(xué)史介紹》（An introduction to the history of mathematics，H·伊夫斯（H.Eves）著）兩書記載：“牛頓在鄉(xiāng)村學(xué)校開始學(xué)校教育的生活，后來被送到了格蘭瑟姆的國(guó)王中學(xué)，并成為了該校最出色的學(xué)生。在國(guó)王中學(xué)時(shí)，他寄宿在當(dāng)?shù)氐乃巹熗た死耍╓illiam Clarke）家中，并在19歲前往劍橋大學(xué)求學(xué)前，與藥劑師的繼女安妮·斯托勒（Anne Storer）訂婚。之后因?yàn)榕ｎD專注于他的研究而使得愛情冷卻，斯托勒小姐嫁給了別人。據(jù)說牛頓對(duì)這次的戀情保有一段美好的回憶，但此后便再也沒有其他的羅曼史，牛頓也終生未娶?！?/span>
不過據(jù)和牛頓同時(shí)代的友人威廉·斯蒂克利（William Stukeley）所著的《艾薩克·牛頓爵士生平回憶錄》（Memoirs of Sir Isaac Newton's Life）一書的描述，斯蒂克利在牛頓死后曾訪問過文森特（Vincent）夫人，也就是當(dāng)年牛頓的戀人斯托勒小姐。文森特夫人的名字叫作凱瑟琳，而不是安妮，安妮是她的妹妹（參見Arthur Storer），而且夫人僅表示牛頓當(dāng)年寄宿時(shí)對(duì)她只不過是“懷有情愫”的程度而已。
牛頓的晚年畫像-1712年
1661年6月3日，他進(jìn)入了劍橋大學(xué)的三一學(xué)院。在那時(shí)，該學(xué)院的教學(xué)基于亞里士多德的學(xué)說，但牛頓更喜歡閱讀一些笛卡爾等現(xiàn)代哲學(xué)家以及伽利略、哥白尼和開普勒等天文學(xué)家更先進(jìn)的思想。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，也就是后來為世人所熟知的微積分學(xué)。在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。在此后兩年里，牛頓在家中繼續(xù)研究微積分學(xué)、光學(xué)和萬有引力定律。
政治生涯
1689年，他當(dāng)選為國(guó)會(huì)議員。牛頓在1689年到1690年和1701年是皇家科學(xué)院的成員，在1703年成為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，并任職24年之久，在歷任會(huì)長(zhǎng)中僅次于約瑟夫·班克斯，同時(shí)也是法國(guó)科學(xué)院的會(huì)員。
1696年，牛頓通過了當(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。他主持了英國(guó)最大的貨幣重鑄工作，此職位一般都是閑職，但牛頓卻非常認(rèn)真的對(duì)待。身為皇家鑄幣廠的主管官員，牛頓估計(jì)大約有20%的硬幣是偽造的。為那些惡名昭著的罪犯定罪是非常困難的；不過事實(shí)證明牛頓做得很好。牛頓為此當(dāng)上了太平紳士。
與世長(zhǎng)辭
牛頓之墓
九百多年來，西敏寺除了供信徒作禮拜、祈禱、膜拜之外，也是英國(guó)慶典的重要場(chǎng)所。英國(guó)的社會(huì)名流無不以死后能安葬于此為榮耀。而根據(jù)統(tǒng)計(jì)，占地面積達(dá)2972平方米的西敏寺（威斯敏斯特圣彼得學(xué)院教堂）內(nèi)，安葬了共三千三百多人，包括很多當(dāng)代的知名人士，如：達(dá)爾文、狄更斯、牛頓、丘吉爾……無數(shù)位在英國(guó)有著深遠(yuǎn)影響的歷史人物都安息在西敏寺中，也有許多名人，本身并沒葬在這里，卻有寫上其名字的石板子嵌在地上作為紀(jì)念。而里頭最著名的便是牛頓，他是人類歷史上第一個(gè)獲得國(guó)葬的自然科學(xué)家。
他的墓地位于威斯敏斯特教堂正面大廳的中央，也就是中殿(nave)那里，墓地上方聳立著一尊牛頓的雕像，其石像倚坐在一堆書籍上，雙手沒有合十。身邊有兩位天使，還有一個(gè)巨大的地球造型以紀(jì)念他在科學(xué)上的功績(jī)。
不管牛頓的生平有過多少謎團(tuán)和爭(zhēng)議，但這都不足以降低牛頓的影響力。1726年，伏爾泰曾說過牛頓是最偉大的人，因?yàn)椤八谜胬淼牧α拷y(tǒng)治我們的頭腦，而不是用武力奴役我們”。
牛頓的浮雕像
在美國(guó)學(xué)者麥克·哈特所著的《影響人類歷史進(jìn)程的100名人排行榜》，牛頓名列第2位，僅次于穆罕默德。書中指出：在牛頓誕生后的數(shù)百年里，人們的生活方式發(fā)現(xiàn)了翻天覆地的變化，而這些變化大都是基于牛頓的理論和發(fā)現(xiàn)。在過去500年里，隨著現(xiàn)代科學(xué)的興起，大多數(shù)人的日常生活發(fā)生了革命性的變化。同1500年前的人相比，我們穿著不同，飲食不同，工作不同，更與他們不同的是我們還有大量的閑暇時(shí)間?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)不僅帶來技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的革命，它還完全改變了政治、宗教思想、藝術(shù)和哲學(xué)。
2003年，英國(guó)廣播公司在一次全球性的評(píng)選最偉大的英國(guó)人活動(dòng)當(dāng)中，牛頓被評(píng)為最偉大的英國(guó)人之首。在《偉大的英國(guó)人》系列紀(jì)錄片中專門編輯了牛頓專集的歷史學(xué)家特里斯特拉姆·亨特表示：“全球的公眾意識(shí)到牛頓的成就是世界性的，而且對(duì)全人類都產(chǎn)生影響。這些投票者顯然都跨越了國(guó)界，他對(duì)于牛頓的一馬當(dāng)先感到高興?！?/span>
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、后來在《原理》中形成的運(yùn)動(dòng)定律。
《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（現(xiàn)常簡(jiǎn)稱作《原理》）在埃德蒙·哈雷的鼓勵(lì)和支持下出版于1687年7月5日。該書中牛頓闡述了其后兩百年間都被視作真理的三大運(yùn)動(dòng)定律。牛頓使用拉丁單詞“gravitas”（沉重）來為現(xiàn)今的引力（gravity）命名，并定義了萬有引力定律。在這本書中，他還基于波義耳定律提出了首個(gè)分析測(cè)定空氣中音速的方法。
由于《原理》的成就，牛頓得到了國(guó)際性的認(rèn)可，并為他贏得了一大群支持者：牛頓與其中的瑞士數(shù)學(xué)家尼古拉·法蒂奧·丟勒建立了非常親密的關(guān)系，直到1693年他們的友誼破裂。這場(chǎng)友誼的結(jié)束讓牛頓患上了神經(jīng)衰弱。
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）：
任何一個(gè)物體在不受任何外力或受到的力平衡時(shí)（Fnet=0），總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。
第二定律
①牛頓第二定律是力的瞬時(shí)作用規(guī)律。力和加速度同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消逝。②F=ma是一個(gè)矢量方程，應(yīng)用時(shí)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?yàn)檎较?。③根?jù)力的獨(dú)立作用原理，用牛頓第二定律處理物體在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，可將物體所受各力正交分解，在兩個(gè)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=may列方程。
牛頓第二定律的六個(gè)性質(zhì)：①因果性：力是產(chǎn)生加速度的原因。②同體性：F合、m、a對(duì)應(yīng)于同一物體?！、凼噶啃裕毫图铀俣榷际鞘噶?，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(dá)式∑F=ma中，等號(hào)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。④瞬時(shí)性：當(dāng)物體（質(zhì)量一定）所受外力發(fā)生突然變化時(shí)，作為由力決定的加速度的大小和方向也要同時(shí)發(fā)生突變；當(dāng)合外力為零時(shí)，加速度同時(shí)為零，加速度與合外力保持一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。牛頓第二定律是一個(gè)瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的規(guī)律，表明了力的瞬間效應(yīng)。⑤相對(duì)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(shí)將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)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(duì)于地面靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)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。⑥獨(dú)立性：作用在物體上的各個(gè)力，都能各自獨(dú)立產(chǎn)生一個(gè)加速度，各個(gè)力產(chǎn)生的加速度的失量和等于合外力產(chǎn)生的加速度。
適用范圍：①只適用于低速運(yùn)動(dòng)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。兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力，在同一直線上，大小相等，方向相反。（詳見牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律）
第三定律
表達(dá)式 F=-F'?。‵表示作用力，F(xiàn)'表示反作用力，負(fù)號(hào)表示反作用力F'與作用力F的方向相反）
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，后來R.笛卡兒作過形式上的改進(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。
牛頓是萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)者。他在1665～1666年開始考慮這個(gè)問題。萬有引力定律（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：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。
數(shù)學(xué)成就
牛頓微積分
在1699年初，皇家學(xué)會(huì)（牛頓也是其中的一員）的其他成員們指控萊布尼茨剽竊了牛頓的成果，爭(zhēng)論在1711年全面爆發(fā)了。牛頓所在的英國(guó)皇家學(xué)會(huì)宣布，一項(xiàng)調(diào)查表明了牛頓才是真正的發(fā)現(xiàn)者，而萊布尼茨被斥為騙子。但在后來，發(fā)現(xiàn)該調(diào)查評(píng)論萊布尼茨的結(jié)語是由牛頓本人書寫，因此該調(diào)查遭到了質(zhì)疑。這導(dǎo)致了激烈的牛頓與萊布尼茨的微積分學(xué)論戰(zhàn)，并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。
他在1669年被授予盧卡斯數(shù)學(xué)教授席位。在那一天以前，劍橋或牛津的所有成員都是經(jīng)過任命的圣公會(huì)牧師。不過，盧卡斯教授之職的條件要求其持有者不得活躍于教堂（大概是如此可讓持有者把更多時(shí)間用于科學(xué)研究上）。牛頓認(rèn)為應(yīng)免除他擔(dān)任神職工作的條件，這需要查理二世的許可，后者接受了牛頓的意見。這樣避免了牛頓的宗教觀點(diǎn)與圣公會(huì)信仰之間的沖突。
17世紀(jì)以來，原有的幾何和代數(shù)已難以解決當(dāng)時(shí)生產(chǎn)和自然科學(xué)所提出的許多新問題，例如：如何求出物體的瞬時(shí)速度與加速度？如何求曲線的切線及曲線長(zhǎng)度（行星路程）、矢徑掃過的面積、極大極小值（如近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)、最大射程等）、體積、重心、引力等等；盡管牛頓以前已有對(duì)數(shù)、解析幾何、無窮級(jí)數(shù)等成就，但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。當(dāng)時(shí)笛卡兒的《幾何學(xué)》和沃利斯的《無窮算術(shù)》對(duì)牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統(tǒng)一為兩類算法：正流數(shù)術(shù)（微分）和反流數(shù)術(shù)（積分），反映在1669年的《運(yùn)用無限多項(xiàng)方程》、1671年的《流數(shù)術(shù)與無窮級(jí)數(shù)》、1676年的《曲線求積術(shù)》三篇論文和《原理》一書中，以及被保存下來的1666年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數(shù)》中。所謂“流量”就是隨時(shí)間而變化的自變量如x、y、s、u等，“流數(shù)”就是流量的改變速度即變化率，寫作等。他說的“差率”“變率”就是微分。與此同時(shí)，他還在1676年首次公布了他發(fā)明的二項(xiàng)式展開定理。牛頓利用它還發(fā)現(xiàn)了其他無窮級(jí)數(shù)，并用來計(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，這些又反過來促進(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題，半年內(nèi)全歐數(shù)學(xué)家無人能解答。1697年，一天牛頓偶然聽說此事，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：“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(shí)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(duì)以往分散的結(jié)論加以綜合，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(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。
在牛頓和萊布尼茨之間，為爭(zhēng)論誰是這門學(xué)科的創(chuàng)立者的時(shí)候，竟然引起了一場(chǎng)悍然大波，這種爭(zhēng)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(zhǎng)的一段時(shí)間，造成了歐洲大陸的數(shù)學(xué)家和英國(guó)數(shù)學(xué)家的長(zhǎng)期對(duì)立。英國(guó)數(shù)學(xué)在一個(gè)時(shí)期里閉關(guān)鎖國(guó)，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。
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(yùn)算，用大量實(shí)例說明了如何將各類問題化為代數(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。
二項(xiàng)式定理
在一六六五年，剛好二十二歲的牛頓發(fā)現(xiàn)了二項(xiàng)式定理，這對(duì)于微積分的充分發(fā)展是必不可少的一步。二項(xiàng)式定理在組合理論、開高次方、高階等差數(shù)列求和，以及差分法中有廣泛的應(yīng)用。
推廣形式
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?。蛔瞎獠ㄩL(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”，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”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)。
提出光的微粒說
牛頓
從這項(xiàng)工作中，他得出了如下結(jié)論：任何折光式望遠(yuǎn)鏡都會(huì)受到光散射成不同顏色的影響，并因此發(fā)明了反射式望遠(yuǎn)鏡（現(xiàn)稱作牛頓望遠(yuǎn)鏡）來回避這個(gè)問題。他自己打磨鏡片，使用牛頓環(huán)來檢驗(yàn)鏡片的光學(xué)品質(zhì)，制造出了優(yōu)于折光式望遠(yuǎn)鏡的儀器，而這都主要?dú)w功于其大直徑的鏡片。1671年，他在皇家學(xué)會(huì)上展示了自己的反射式望遠(yuǎn)鏡?；始覍W(xué)會(huì)的興趣鼓勵(lì)了牛頓發(fā)表他關(guān)于色彩的筆記，這在后來擴(kuò)大為《光學(xué)》（Opticks）一書。但當(dāng)羅伯特·胡克批評(píng)了牛頓的某些觀點(diǎn)后，牛頓對(duì)其很不滿并退出了辯論會(huì)。兩人自此以后成為了敵人，這一直持續(xù)到胡克去世。
牛頓使用過的望遠(yuǎn)鏡
在1675年的著作《解釋光屬性的解說》（Hypothesis Explaining the Properties of Light）中，牛頓假定了以太的存在，認(rèn)為粒子間力的傳遞是透過以太進(jìn)行的。不過牛頓在與神智學(xué)家亨利·莫爾（Henry More）接觸后重新燃起了對(duì)煉金術(shù)的興趣，并改用源于漢密斯神智學(xué)（Hermeticism）中粒子相吸互斥思想的神秘力量來解釋，替換了先前假設(shè)以太存在的看法。擁有許多牛頓煉金術(shù)著作的經(jīng)濟(jì)學(xué)大師約翰·梅納德·凱恩斯曾說：“牛頓不是理性時(shí)代的第一人，他是最后的一位煉金術(shù)士?！钡ｎD對(duì)煉金術(shù)的興趣卻與他對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)息息相關(guān)，而且在那個(gè)時(shí)代煉金術(shù)與科學(xué)也還沒有明確的區(qū)別。如果他沒有依靠神秘學(xué)思想來解釋穿過真空的超距作用，他可能也不會(huì)發(fā)展出他的引力理論。
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)放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現(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的“第一推動(dòng)力”作用下才開始運(yùn)動(dòng)的說法。
《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，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。”該書傳入中國(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。
個(gè)人生活
人物軼事
在中小學(xué)教科書中，學(xué)生們肯定不止一次接觸到牛頓這一非同凡響的名字。正如人們所熟知的那樣，他是英國(guó)偉大的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，提出過萬有引力定律、力學(xué)三大定律、白光由各色光組成的理論，并開創(chuàng)了微積分學(xué)，等等。在邁克爾·懷特所著的《100位杰出人物》一書中，艾薩克·牛頓（1642～1727年）被列為最具影響力人物之第二，排在穆罕默德之后，耶穌基督之前。他之所以能夠獲得如此殊榮，當(dāng)然是因?yàn)樗麑?duì)科學(xué)發(fā)展的杰出貢獻(xiàn)。
人們往往傾向于把科學(xué)史上具有劃時(shí)代意義的偉大科學(xué)家看作是品德高尚的天才和圣人，無數(shù)榮譽(yù)和光環(huán)圍繞著他們，使人們難以了解他們作為普通人的真實(shí)性情。新近出版的《牛頓傳：最后的煉金術(shù)士》，通過大量翔實(shí)的資料和原始檔案，還原了一個(gè)真實(shí)的牛頓。
這位站立在巫術(shù)終結(jié)和科學(xué)興起的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)上的天才，通過對(duì)未知世界永無止境的探索，使他成為有史以來最偉大的科學(xué)家之一，也使他將自己一生中更多的精力花費(fèi)在煉金術(shù)上，牛頓總共留下50多萬英文單詞的煉金術(shù)手稿和100多萬單詞的神學(xué)手稿，而這些工作與他的科學(xué)發(fā)現(xiàn)很難說是毫無關(guān)聯(lián)的。除此之外，他還專門研究過治療想像中他所患疾病的藥物。
此書作者基于科學(xué)發(fā)生學(xué)的視角，提出了牛頓癡迷煉金術(shù)與奠立近代科學(xué)基礎(chǔ)之間的重大關(guān)聯(lián)。他借助牛頓遺留下來的重要信件和從未發(fā)表過的筆記，闡釋了牛頓從事煉金術(shù)和神學(xué)研究對(duì)于他發(fā)現(xiàn)萬有引力，以及后來進(jìn)行的統(tǒng)一場(chǎng)論研究的作用。
值得一提的是，直到1936年，牛頓真實(shí)的另一面才逐漸顯露出來，而這要?dú)w功于20世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)學(xué)大師、牛頓研究者約翰·梅納德·凱恩斯。當(dāng)時(shí)有一批牛頓遺留下來的文件在蘇富比拍賣公司拍賣，這些文件是大約50年前由劍橋大學(xué)所接受的捐贈(zèng)中被認(rèn)為“不具科學(xué)價(jià)值”的一部分收藏品。結(jié)果，凱恩斯在拍賣中購(gòu)得這批文件。
凱恩斯在研讀這批從未向世人公布過的秘密文件后，于1942年在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)發(fā)表演說，將歷史上這位最著名和最崇高的科學(xué)家描繪成一個(gè)受到爭(zhēng)議的性格偏執(zhí)者。凱恩斯對(duì)牛頓的重新評(píng)價(jià)值得我們正視和思考：“從18世紀(jì)以來，牛頓一向被認(rèn)為是第一個(gè)，也是最偉大的近代科學(xué)家，是一個(gè)理性主義者，他教導(dǎo)我們作出冷靜的思考和無偏的推理。可是現(xiàn)在我要說，我不認(rèn)為如此，我不認(rèn)為任何人在看完那一箱文件之后，還會(huì)把他看成是那樣一位道德高尚的偉人?！?/span>
萊布尼茨和牛頓各自獨(dú)立地創(chuàng)造了微積分，盡管牛頓發(fā)現(xiàn)微積分要比萊布尼茨早若干年，但他很晚才出版自己的著作。于是，誰是微積分的第一創(chuàng)造者，成了當(dāng)時(shí)科學(xué)界爭(zhēng)吵的一件大事。牛津大學(xué)教授基爾在<哲學(xué)通報(bào)>上發(fā)表一篇討論離心力的文章，文中把發(fā)明微積分的主要功勞記在牛頓名下，同時(shí)也提到了萊布尼茲。<哲學(xué)通報(bào)>到達(dá)萊布尼茲手上，立即惹怒了他。萊布尼茲寄信給皇家學(xué)會(huì)，要求收回那種說法。當(dāng)萊布尼茲在<教師學(xué)報(bào)>上寫了一篇評(píng)論，嚴(yán)厲批評(píng)牛頓的工作時(shí)，立場(chǎng)堅(jiān)定的爭(zhēng)論就開始了。萊布尼茲使用的外交手段，是把自己隱藏在無所不知的編輯名義下，匿名寫下這篇評(píng)論的，而<教師學(xué)報(bào)>是萊布尼茲本人在1682年創(chuàng)辦并自任主編的雜志。那并非一場(chǎng)公開的戰(zhàn)爭(zhēng)，萊布尼茲一方面在大眾面前贊揚(yáng)牛頓，一方面唆使別人，特別要約翰伯努利寫信攻擊牛頓來為他辯護(hù)，伯努利照他的意思去做，沒有在信上署名。萊布尼茨請(qǐng)求英國(guó)皇家學(xué)會(huì)予以裁定，而作為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)的牛頓指定了一個(gè)公正的委員會(huì)來審查，皇家學(xué)會(huì)發(fā)表結(jié)論，正式譴責(zé)萊布尼茨剽竊。
至于牛頓為什么癡迷于煉金術(shù)，我們要考慮他所處的時(shí)代背景。在17世紀(jì)，煉金術(shù)和化學(xué)摻雜在一起，因?yàn)檫@時(shí)的化學(xué)還沒有從煉金術(shù)中脫離出來，一個(gè)人要想研究化學(xué)而不接觸煉金術(shù)是不可能的。因?yàn)闆]有人可以找出一本17世紀(jì)的沒有煉金術(shù)內(nèi)容化學(xué)著作。而牛頓對(duì)于化學(xué)一定充滿了求知欲。所以他像研究數(shù)學(xué)物理那樣去研究化學(xué)，而可以供他參考自學(xué)的書只有煉金術(shù)著作，所以他不得不選擇煉金術(shù)。其實(shí)試圖把化學(xué)從煉金術(shù)中分離出來的就是牛頓，因?yàn)樗?jīng)寫過一本名叫《化學(xué)》的書，后來在那次大火中被燒毀了，所以他對(duì)化學(xué)的貢獻(xiàn)我們一無所知。留下的只是他學(xué)習(xí)過程中的一些手稿，一些沒有經(jīng)過分離的煉金術(shù)資料。
如果我們以今天的眼光來審視煉金術(shù)，我們應(yīng)當(dāng)承認(rèn)它至少帶來了一些有用的技術(shù)和工具。并且煉金術(shù)可能或多或少地激發(fā)了牛頓的靈感，有助于他在科學(xué)領(lǐng)域中的探索和發(fā)現(xiàn)。
科學(xué)巨人同樣可能走向歧途，他們的人格或個(gè)性也可能存在著這樣或那樣的缺陷，但是他們對(duì)世界文明的貢獻(xiàn)是第一位的，而這些有利于社會(huì)進(jìn)步的探索永遠(yuǎn)不會(huì)被貶低或者忘卻。
宗教信仰
萬有引力定律是牛頓最著名的發(fā)現(xiàn)。牛頓警告，不可用此發(fā)現(xiàn)把宇宙看成只是機(jī)器，猶如一個(gè)大時(shí)鐘。他說：“重力解釋行星的運(yùn)行，但不能解釋誰使行星運(yùn)行。上帝治理萬物，知道一切可做或能做的事。”但是牛頓不相信三位一體論和救恩，而且諷刺的是，他是神圣的劍橋大學(xué)三一學(xué)院的院士。著名科學(xué)哲學(xué)家李察·威斯科稱牛頓為“原型自然神論者”（proto-deist），所謂“自然神論”，是相信神創(chuàng)造這世界之后，就讓自然規(guī)律去統(tǒng)治這個(gè)世界，自己再不插手，世界在自然規(guī)律的支配下運(yùn)轉(zhuǎn)。牛頓正是抱著這種宇宙觀，所以牛頓對(duì)事情的解釋是自然規(guī)律加概率，當(dāng)然沒禱告什么事。在他那部著名的著作里面，牛頓明確地說：他認(rèn)為天體之所以會(huì)運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)樯系蹌?chuàng)造了萬物以后，也設(shè)定了各種自然規(guī)律，比如運(yùn)動(dòng)定律等等。上帝先把它們一推，然后天體就按“動(dòng)者恒動(dòng)”的定律一直運(yùn)動(dòng)下去，事物都就按照自然規(guī)律和概率順其自然的發(fā)生。上帝不再做任何事情。牛頓的宇宙觀，屬于宗教的另外一個(gè)分支，也叫做“機(jī)械宇宙觀”、或者“鐘表宇宙觀”。這種見解當(dāng)然與基督教的基本教義相去甚遠(yuǎn)，難怪循道會(huì)創(chuàng)始人約翰·衛(wèi)斯理（John Welsey）對(duì)牛頓的信仰表示懷疑。
牛頓生活的年代相當(dāng)于明亡之前一年到清雍正5年，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書發(fā)表的時(shí)間相當(dāng)于康熙25年。從牛頓《原理》發(fā)表的1687年到1840年的150余年間，牛頓物理學(xué)和天文學(xué)知識(shí)幾乎沒有傳到中國(guó)?！对怼芬粫幕緝?nèi)容直到鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)之后才在中國(guó)傳播。
哥白尼的太陽中心說、開普勒的橢圓軌道、牛頓的萬有引力三者相繼傳入中國(guó)，它們和中土奉為圭臬的“天動(dòng)地靜”、“天圓地方”、“陰陽相感”的傳統(tǒng)有天壤之別。這就不能不引起中國(guó)人的巨大反響。牛頓學(xué)說在中國(guó)的傳播決不只是影響了學(xué)術(shù)界，喚醒了人們對(duì)于科學(xué)真理的認(rèn)識(shí)。更重要的是，也為中國(guó)資產(chǎn)階級(jí)改革派發(fā)起的戊戌變法（1898年）提供了一種輿論準(zhǔn)備。這個(gè)運(yùn)動(dòng)的主將康有為、梁?jiǎn)⒊?/span>譚嗣同等人，無一例外地從牛頓學(xué)說中尋找維新變法的根據(jù)，尤其是牛頓在科學(xué)上革故圖新的精神鼓舞了清代一切希望變革社會(huì)的有志之士。
科學(xué)與神學(xué)
牛頓活了80歲，但他40年用于科學(xué)研究，另外40年他居然沉迷于神學(xué)。他用許多“科學(xué)現(xiàn)象”來證明上帝的存在，甚至在研究地球有多少歲時(shí)，他居然用《圣經(jīng)》推算出6000年。這樣鮮明的對(duì)比，很難讓人們把這些事與這個(gè)科學(xué)巨人聯(lián)系起來。
唯一的遺憾
牛頓一生科學(xué)貢獻(xiàn)卓越，智商290的他是近代科學(xué)的鼻祖，他開拓了向科學(xué)進(jìn)軍的新紀(jì)元，但卻因羞于向女孩表白而白白失去結(jié)婚的機(jī)會(huì)，然后終生未婚也未育，便沒有他的后人。
哲學(xué)思想
牛頓的著作《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》
牛頓在科學(xué)上的成就須由他的哲學(xué)思想和科學(xué)方法來尋根求源。牛頓的學(xué)生R.科茨曾在《原理》第2版序言中道出了其中的奧妙。古希臘、古羅馬的哲學(xué)家憑著對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和思考（中國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期也有類似之處）總結(jié)出論斷，例如泰勒斯的學(xué)說：萬物的根源是水。即使像德謨克利特、盧克萊修的原子論，總的來說來評(píng)價(jià)還是很高的。但是他們的方法憑天才的臆測(cè)、思維與辯論，稱之為思辨哲學(xué)。到了中世，經(jīng)院哲學(xué)統(tǒng)治著歐洲?？茖W(xué)、哲學(xué)淪為神學(xué)的奴婢。到15、16世紀(jì)，哥白尼、G.布魯諾、伽利略等人不畏入獄、火刑等堅(jiān)持不屈地向教會(huì)作斗爭(zhēng)，掙脫了侍奉上帝的桎梏。對(duì)自然現(xiàn)象的觀察、測(cè)量和實(shí)驗(yàn)的風(fēng)氣逐漸形成了。在物理學(xué)科中伽利略的實(shí)驗(yàn)工作是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的開端，牛頓深受其影響。隨后牛頓使作為實(shí)驗(yàn)科學(xué)的物理學(xué)形成一個(gè)光輝體系，同時(shí)也使科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法闖入了哲學(xué)思想的殿堂。
牛頓認(rèn)為從現(xiàn)象中可以得出科學(xué)原理，或者說科學(xué)基本原理可以從現(xiàn)象中導(dǎo)得或推出。牛頓在《原理》和《光學(xué)》兩書中明白表達(dá)他的做學(xué)問的方法，即要明白無誤地區(qū)別猜測(cè)、假設(shè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果（及由此而歸納得出的結(jié)論），還有從某些假設(shè)條件下所得到數(shù)學(xué)推導(dǎo)?！对怼返谝痪幨恼轮刑幚砑?xì)微粒子的運(yùn)動(dòng)和第二編命題23中設(shè)想氣體中有相互排斥質(zhì)點(diǎn)的模型都是牛頓運(yùn)用具有物理實(shí)質(zhì)性的數(shù)學(xué)模型的例子，但是他對(duì)這些問題缺少實(shí)質(zhì)性的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，未能寫出無可辯駁的論述。論者可能認(rèn)為牛頓只注重從實(shí)驗(yàn)運(yùn)用歸納法得出定律，而無視演繹法的重要性。這是有違事實(shí)的。1713年牛頓在出版《原理》第2版時(shí)在給他的學(xué)生科茨的信中提到運(yùn)動(dòng)定律是居于首位的定律或稱之為公理，并說它們都是從現(xiàn)象中推斷或稱演繹而來的，并運(yùn)用歸納法使之普適化。牛頓說：“這是一個(gè)命題在哲學(xué)中所能達(dá)到的最高境界的例證。”誠(chéng)然，必須看到歸納與演繹不能人為地對(duì)立起來。恩格斯指出“歸納和演繹正如分析和綜合一樣，是必然相互聯(lián)系著的。不應(yīng)當(dāng)犧牲一個(gè)而把另一個(gè)捧到天上去”。牛頓在此早著先鞭。關(guān)于實(shí)驗(yàn)與假設(shè)之間的關(guān)系，牛頓在各種場(chǎng)合都有論述。他在給奧爾登堡的信中說：“進(jìn)行哲學(xué)研究的最好和最可靠的方法，看來第一是勤勤懇懇地探索事物的屬性并用實(shí)驗(yàn)來證明這些屬性。然后進(jìn)而建立一些假說，用以解釋這些事物的本性。”給科茨信中說：“任何不是從現(xiàn)象中推論出來的說法都應(yīng)稱之為假說，而這樣一種假說無論是形而上學(xué)的還是物理學(xué)的，無論屬于隱蔽性質(zhì)的還是力學(xué)性質(zhì)的，在實(shí)驗(yàn)哲學(xué)中都沒有它們的地位。”牛頓這些論述奠定了自然哲學(xué)的基礎(chǔ)，啟開了實(shí)驗(yàn)科學(xué)的大門，300年來為自然科學(xué)的繁榮立下了不朽功勛。牛頓研究事物規(guī)律的方法不同于那些只從簡(jiǎn)單的物理假設(shè)出發(fā)的人，而是通過邏輯的演繹法得到對(duì)事物現(xiàn)象的解釋。愛因斯坦指出：“牛頓才第一個(gè)成功地找到了一個(gè)用公式清楚表述的基礎(chǔ)，從這基礎(chǔ)出發(fā)他用數(shù)學(xué)的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現(xiàn)象并且同經(jīng)驗(yàn)相符合?！薄霸谂ｎD之前還沒有什么實(shí)際的結(jié)果支持那種認(rèn)為物理因果關(guān)系有完整鏈條的信念?！迸ｎD是完整的物理因果關(guān)系創(chuàng)始人；而因果關(guān)系正是經(jīng)典物理學(xué)的基石。牛頓出身于篤信基督教的家庭。在劍橋求學(xué)時(shí)代，他就懷著宗教生活里亦如科學(xué)實(shí)驗(yàn)一樣可以自由自在的幻想和工作。《原理》完成后，他便著手有關(guān)基督教《圣經(jīng)》的研究，并開始寫這方面的著作，手稿達(dá)150萬字之多，絕大部分未發(fā)表?？梢娕ｎD在宗教著述上花費(fèi)了大量時(shí)間的精力。關(guān)于牛頓在1692～1693年間答復(fù)本特萊大主教4封信論造物主（安拉，真主，上帝，亞伯拉罕）之存在，最為后人所詬病。所謂神臂就是第一推動(dòng)出于第四封信中。從現(xiàn)代宇宙學(xué)來說，第一推動(dòng)完全可能在物理框架中解決，而無需“神助”。
牛頓反對(duì)當(dāng)時(shí)的英國(guó)國(guó)教。他反對(duì)三一教義，但不鮮明表白自己的意志，只是隱蔽地表明不愿擔(dān)任圣職?？傊?，在對(duì)于宗教問題上牛頓比之于他的先驅(qū)者如哥白尼、布魯諾、伽利略等赴湯蹈火而不辭的精神，則遜色多了。
1942年愛因斯坦為紀(jì)念牛頓誕生300周年而寫的文章，對(duì)牛頓的一生作如下的評(píng)價(jià)“只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭(zhēng)的舞臺(tái)上一幕才能理解他”。此贊語最恰當(dāng)不過的了。
牛頓的哲學(xué)思想和科學(xué)方法：
牛頓在科學(xué)上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學(xué)觀點(diǎn)和一套初具規(guī)模的物理學(xué)方法論體系，給物理學(xué)及整個(gè)自然科學(xué)的發(fā)展，給18世紀(jì)的工業(yè)革命、社會(huì)經(jīng)濟(jì)變革及機(jī)械唯物論思潮的發(fā)展以巨大影響。這里只簡(jiǎn)略勾畫一些輪廓。
牛頓的哲學(xué)觀點(diǎn)與他在力學(xué)上的奠基性成就是分不開的，一切自然現(xiàn)象他都力圖力學(xué)觀點(diǎn)加以解釋，這就形成了牛頓哲學(xué)上的自發(fā)的唯物主義，同時(shí)也導(dǎo)致了機(jī)械論的盛行。事實(shí)上，牛頓把一切化學(xué)、熱、電等現(xiàn)象都看作“與吸引或排斥力有關(guān)的事物”。例如他最早闡述了化學(xué)親和力，把化學(xué)置換反應(yīng)描述為兩種吸引作用的相互競(jìng)爭(zhēng)；認(rèn)為“通過運(yùn)動(dòng)或發(fā)酵而發(fā)熱”；火藥爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞擊、分解、放熱、膨脹的過程，等等。
這種機(jī)械觀，即把一切的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式都?xì)w為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，把解釋機(jī)械運(yùn)動(dòng)問題所必需的絕對(duì)時(shí)空觀、原子論、由初始條件可以決定以后任何時(shí)刻運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的機(jī)械決定論、事物發(fā)展的因果律等等，作為整個(gè)物理學(xué)的通用思考模式。可以認(rèn)為，牛頓是開始比較完整地建立物理因果關(guān)系體系的第一人，而因果關(guān)系正是經(jīng)典物理學(xué)的基石。
牛頓在科學(xué)方法論上的貢獻(xiàn)正如他在物理學(xué)特別是力學(xué)中的貢獻(xiàn)一樣，不只是創(chuàng)立了某一種或兩種新方法，而是形成了一套研究事物的方法論體系，提出了幾條方法論原理。在牛頓《原理》一書中集中體現(xiàn)了以下幾種科學(xué)方法：
①實(shí)驗(yàn)——理論——應(yīng)用的方法。牛頓在《原理》序言中說：“哲學(xué)的全部任務(wù)看來就在于從各種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象來研究各種自然之力，而后用這些方法論證其他的現(xiàn)象?！笨茖W(xué)史家I.B.Cohen正確地指出，牛頓“主要是將實(shí)際世界與其簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)表示反復(fù)加以比較”。牛頓是從事實(shí)驗(yàn)和歸納實(shí)際材料的巨匠，也是將其理論應(yīng)用于天體、流體、引力等實(shí)際問題的能手。
②分析——綜合方法。分析是從整體到部分（如微分、原子觀點(diǎn)），綜合是從部分到整體（如積分，也包括天與地的綜合、三條運(yùn)動(dòng)定律的建立等）。牛頓在《原理》中說過：“在自然科學(xué)里，應(yīng)該像在數(shù)學(xué)里一樣，在研究困難的事物時(shí)，總是應(yīng)當(dāng)先用分析的方法，然后才用綜合的方法……。一般地說，從結(jié)果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因?yàn)橹梗@就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已找到，并且已經(jīng)把它們定為原理，再用這些原理去解釋由它們發(fā)生的現(xiàn)象，并證明這些解釋的正確性”。
③歸納——演繹方法。上述分析一綜合法與歸納一演繹法是相互結(jié)合的。牛頓從觀察和實(shí)驗(yàn)出發(fā)?！坝脷w納法去從中作出普通的結(jié)論”，即得到概念和規(guī)律，然后用演繹法推演出種種結(jié)論，再通過實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)、解釋和預(yù)測(cè)，這些預(yù)言的大部分都在后來得到證實(shí)。當(dāng)時(shí)牛頓表述的定律他稱為公理，即表明由歸納法得出的普遍結(jié)論，又可用演繹法去推演出其他結(jié)論。
④物理——數(shù)學(xué)方法。牛頓將物理學(xué)范圍中的概念和定律都“盡量用數(shù)學(xué)演出”。愛因斯坦說：“牛頓才第一個(gè)成功地找到了一個(gè)用公式清楚表述的基礎(chǔ)，從這個(gè)基礎(chǔ)出發(fā)他用數(shù)學(xué)的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現(xiàn)象并且同經(jīng)驗(yàn)相符合”，“只有微分定律的形式才能完全滿足近代物理學(xué)家對(duì)因果性的要求，微分定律的明晰概念是牛頓最偉大的理智成就之一”。牛頓把他的書稱為《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》正好說明這一點(diǎn)。
牛頓的方法論原理集中表述在《原理》第三篇“哲學(xué)中的推理法則”中的四條法則中，此處不再轉(zhuǎn)引。概括起來，可以稱之為簡(jiǎn)單性原理（法則1），因果性原理（法則2），普遍性原理（法則3），否證法原理（法則4，無反例證明者即成立）。有人還主張把牛頓在下一段話的思想稱之為結(jié)構(gòu)性原理：“自然哲學(xué)的目的在于發(fā)現(xiàn)自然界的結(jié)構(gòu)的作用，并且盡可能把它們歸結(jié)為一些普遍的法規(guī)和一般的定律——用觀察和實(shí)驗(yàn)來建立這些法則，從而導(dǎo)出事物的原因和結(jié)果”。
牛頓的哲學(xué)思想和方法論體系被愛因斯坦贊為“理論物理學(xué)領(lǐng)域中每一工作者的綱領(lǐng)”。這是一個(gè)指引著一代一代科學(xué)工作者前進(jìn)的開放的綱領(lǐng)。但牛頓的哲學(xué)思想和方法論不可避免地有著明顯的時(shí)代局限性和不徹底性，這是科學(xué)處于幼年時(shí)代的最高成就。牛頓當(dāng)時(shí)只對(duì)物質(zhì)最簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)作了初步系統(tǒng)研究，并且把時(shí)空、物質(zhì)絕對(duì)化，企圖把粒子說外推到一切領(lǐng)域（如連他自己也不能解釋他所發(fā)現(xiàn)的“牛頓環(huán)”），這些都是他的致命傷。牛頓在看到事物的“第一原因”“不一定是機(jī)械的”時(shí)，提出了“這些事情都是這樣地井井有條……是否好像有一位……無所不在的上帝”的問題，（《光學(xué)》，疑問29），并長(zhǎng)期轉(zhuǎn)到神學(xué)的“科學(xué)”研究中，費(fèi)了大量精力。但是，牛頓的歷史局限性和他的歷史成就一樣，都是啟迪后人不斷前進(jìn)的教材。
人物評(píng)價(jià)
牛頓像
1687年的巨作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，開辟了大科學(xué)時(shí)代。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)，他的萬有引力定律和哥白尼的日心說奠定了現(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。
參考資料
[1]
暗物質(zhì)和暗能量 物理學(xué)天空這兩朵烏云何時(shí)才能消散2019-11-14T09:35:52+08:00[引用日期2022-06-15 10:08:20]
[2]
西敏寺印象2019-01-22T15:23:12+08:00[引用日期2022-06-15 14:08:57]
[3]
記者手記：“我愿與牛頓相比”2018-03-14T21:34:56+08:00[引用日期2022-06-17 18:35:18]
[4]
科學(xué)思想的力量2018-04-10T08:35:20+08:00[引用日期2022-06-23 19:21:09]
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Gelato是意大利的甜品代表，與冰淇淋相似但有所不同。它選用時(shí)令水果、天然堅(jiān)果、奶、蛋等原料，甚至制作過程不再加一滴水，因此更為新鮮、低熱、富有創(chuàng)意。與冰淇淋相比，Gelato更注重原料的質(zhì)量和口感，被奉為冰淇淋的經(jīng)典。冰淇淋源于中國(guó)，在元朝時(shí)期已有制作，是以飲用水、牛乳、奶粉、奶油（或植物油脂）
薩拉丁·本（1137年—1193年），全名阿馬里克·納賽爾·薩拉丁·阿布一穆沙發(fā)·優(yōu)素?！ひ帘尽ぐ⒂炔迹⊿alah-al-Din Yusuflbn-A yyub），庫(kù)爾德人，埃及阿尤布王朝的開國(guó)君主，在位23年。
西奈半島是連接非洲及亞洲的三角形半島，面積61000平方公里（23500平方英里）。西濱蘇伊士灣和蘇伊士運(yùn)河，東接亞喀巴灣和內(nèi)蓋夫沙漠，北臨地中海，南瀕紅海。東西最寬約210公里（130英里）、南北最長(zhǎng)約385公里（240英里）。半島上廣大的干燥地區(qū)稱為西奈沙漠，西與埃及的東部沙漠間隔著蘇伊士灣及運(yùn)
章和是東漢章帝劉炟的第三個(gè)年號(hào)，也是他的最后一個(gè)年號(hào)，共計(jì)18個(gè)月。該年號(hào)在歷史上被用作幾個(gè)政權(quán)的年號(hào)。據(jù)《資治通鑒》記載，元和四年七月廿七壬戌（87年9月12日），章和正式改元。在章和二年二月，漢和帝即位時(shí)沿用該年號(hào)，但次年正月初一（89年1月30日）改元永元。
尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
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