牛頓發(fā)明了什么
牛頓是英國偉大的數學家、物理學家、天文學家和自然哲學家,他和蘋果的故事相信我們都聽過,萬有引力和三大運動定律奠定了他在物理屆的成就。
牛頓發(fā)明了什么
1、在力學上,牛頓闡明了角動量守恒的原理。
2、在光學上,牛頓發(fā)明了反射式望遠鏡,并基于對三棱鏡將白光發(fā)散成可見光譜的觀察,發(fā)展出了顏色理論。
3、牛頓系統(tǒng)地表述了冷卻定律,并研究了音速。
4、在數學上,牛頓與戈特弗里德·萊布尼茨分享了發(fā)展出微積分學的榮譽。
5、牛頓證明了廣義二項式定理,提出了“牛頓法”以趨近函數的零點,并為冪級數的研究作出了貢獻。
關于牛頓的簡介
牛頓是英國數學家、天文學家和物理學家。1642年12月25日出生于英國北部林肯郡的偏僻農村,伍爾索樸的一個農民家里,出生前2個月,牛頓的父親就去世了。 他的父親名叫伊薩克,可他的母親仍把兒子的名字叫做伊薩克,牛頓出生時才3磅,接生婆甚至沒料到他能活下來,更沒有料到他竟活到85歲高齡,而且是世界上出類拔萃的科學家。
1661年,牛頓考上劍橋大學三一學院,學院的巴羅教授發(fā)現牛頓是個人才,推薦他當研究生。1665年,畢業(yè)后牛頓留在大學研究室。這年6月間,學校關門,牛頓只好回到家鄉(xiāng)。
這期間,他把主要精力集中于科學研究。他系統(tǒng)地整理了大學里學習過的功課,潛心研究了開普勒、笛卡爾、阿基米德和伽利略等前輩科學家和主要論著,還進行了許多科學試驗。
牛頓在家鄉(xiāng)避疫的兩年間,幾乎考慮了一生中所研究的各個方面。特別是他一生中的幾項主要貢獻:萬有引力定律、經典力學、流數學和光學等基本上都萌發(fā)于1665——1666年間。
1668年,獲碩士學位。1669年,由巴羅教授推薦,27歲的牛頓當了數學教授。他擔任此職務,前后共26年。
牛頓的求學歲月
1661年,19歲的牛頓以減費生的身份進入劍橋大學三一學院,靠為學院做雜務的收入支付學費,1664年成為獎學金獲得者,1665年獲學士學位。
17世紀中葉,劍橋大學的教育制度還滲透著濃厚的中世紀經院哲學的氣味,當牛頓進入劍橋時,那里還在傳授一些經院式課程,如邏輯、古文、語法、古代史、神學等等。兩年后三一學院出現了新氣象,盧卡斯創(chuàng)設了一個獨辟蹊徑的講座,規(guī)定講授自然科學知識,如地理、物理、天文和數學課程。
講座的第一任教授伊薩克·巴羅是個博學的科學家。這位學者獨具慧眼,看出了牛頓具有深邃的觀察力、敏銳的理解力。于是將自己的數學知識,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的研究領域。
在這段學習過程中,牛頓掌握了算術、三角,讀了開普勒的《光學》,笛卡爾的《幾何學》和《哲學原理》,伽利略的《兩大世界體系的對話》,胡克的《顯微圖集》,還有皇家學會的歷史和早期的哲學學報等。
牛頓在巴羅門下的這段時間,是他學習的關鍵時期。巴羅比牛頓大12歲,精于數學和光學,他對牛頓的才華極為贊賞,認為牛頓的數學才華超過自己。后來,牛頓在回憶時說道:“巴羅博士當時講授關于運動學的課程,也許正是這些課程促使我去研究這方面的問題?!?/p>
當時,牛頓在數學上很大程度是依靠自學。他學習了歐幾里得的《幾何原本》、笛卡爾的《幾何學》、沃利斯的《無窮算術》、巴羅的《數學講義》及韋達等許多數學家的著作。
其中,對牛頓具有決定性影響的要數笛卡兒的《幾何學》和沃利斯的《無窮算術》,它們將牛頓迅速引導到當時數學最前沿——解析幾何與微積分。1664年,牛頓被選為巴羅的助手,第二年,劍橋大學評議會通過了授予牛頓大學學士學位的決定。
由于牛頓在劍橋受到數學和自然科學的熏陶和培養(yǎng),對探索自然現象產生濃厚的興趣,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生涯中的黃金歲月,他在自然科學領域內思潮奔騰,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)立級數近似法,以及把任意冪的二項式化為一個級數的規(guī)則;同年11月,創(chuàng)立正流數法(微分);次年1月,用三棱鏡研究顏色理論;5月,開始研究反流數法(積分)。
這一年內,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出使行星保持在它們的軌道上的力必定與它們到旋轉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創(chuàng)造,并關心自然哲學問題。他的三大成就:微積分、萬有引力、光學分析的思想都是在這時孕育成形的??梢哉f此時的牛頓已經開始著手描繪他一生大多數科學創(chuàng)造的藍圖。
1667年復活節(jié)后不久,牛頓返回到劍橋大學,10月1日被選為三一學院的仲院侶(初級院委),翌年3月16日獲得碩士學位,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歲的牛頓晉升為數學教授,并擔任盧卡斯講座的教授。
巴羅為牛頓的科學生涯打通了道路,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的大道上。巴羅讓賢,這在科學史上一直被傳為佳話。
建立微積分
在牛頓的全部科學貢獻中,數學成就占有突出的地位。他數學生涯中的第一項創(chuàng)造性成果就是發(fā)現了二項式定理。據牛頓本人回憶,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》時,試圖修改他的求圓面積的級數時發(fā)現這一定理的。
笛卡爾的解析幾何把描述運動的函數關系和幾何曲線相對應。牛頓在老師巴羅的指導下,在鉆研笛卡爾的解析幾何的基礎上,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,就是這一點的準確值。這就是微分的概念。