1 世界史上最牛的苹果——从牛顿的故事说起
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一历史上最著名的苹果落了下来,打在23岁的牛顿的头上,这样一个偶然的事件往往能引发一位科学家灵感的出现。
英国皇家学会一隅
1666年夏末一个温暖的傍晚,在英格兰林肯州乌尔斯索普,萨克·牛顿走进他母亲家的花园里,坐在一棵树下,当他翻动书页时,他头顶的树枝中有样东西晃动起来,一个苹果正好落下来打在了他的头上。恰巧在那天,牛顿正苦苦思索着一个问题:是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上,以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上?为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上?正是从思考这一问题开始,他找到了这些问题的答案——万有引力理论。这个苹果的落地事件受到很多人的质疑,但是有很多牛顿的好友都回忆说确有苹果树一事,很多人还在树下一起用餐、聊天等。
牛顿爵士是人类历史上出现过的最伟大、最有影响的科学家,同时也是物理学家、数学家和哲学家,英国皇家学会会员。他在1687年7月5日发表的不朽著作《自然哲学的数学原理》里用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则——万有引力定律和三大运动定律。这四条定律构成了一个统一的体系,被认为是“人类智慧史上最伟大的一个成就”,由此奠定了之后3个世纪中物理界的科学观点,并成为现代工程学的基础。在2005年,英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查,牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。
牛顿名言
“我不知道在别人看来,我是什么样的人;但在我自己看来,我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋,却全然没有发现。”
“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上。”
“无知识的热心,犹如在黑暗中远征。”
“你该将名誉作为你最高人格的标志。”
“我能算出天体运行的轨道,却算不出人性的贪婪。”
牛顿5岁时开始在公立学校读书,他资质平常、成绩一般,但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物,喜欢自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意,如风车、木钟、折叠式提灯等。12岁时在格兰瑟姆中学,中学时代学习成绩并不出众,只是爱好读书,对自然现象有好奇心,随着年龄的增大,牛顿越发爱好读书,喜欢沉思,做科学小实验。他在格兰瑟姆中学读书时,曾经寄宿在一位药剂师家里,使他受到了化学试验的熏陶。后来迫于生活,母亲让牛顿停学在家务农,舅父劝服了母亲让牛顿复学,并鼓励牛顿上大学读书。1661年6月,他进入了剑桥大学的三一学院,牛顿更喜欢阅读一些笛卡儿等现代哲学家以及伽利略、哥白尼和开普勒等天文学家更先进的思想。1665年,牛顿获得了学位,他发现了广义二项式定理,并开始发展一套新的数学理论,也就是后来为世人所熟知的微积分学。此后两年里,牛顿在家中继续研究微积分学、光学和万有引力定律。
木钟
牛顿为人类建立起“理性主义”的旗帜,开启工业革命的大门。牛顿逝世后被安葬于威斯敏斯特大教堂,成为在此长眠的第一个科学家。
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光微粒说
牛顿曾用三棱镜研究日光,他得出结论:白光是由不同颜色的光混合而成的,不同波长的光有不同的折射率。在可见光中,红光波长最长,折射率最小;紫光波长最短,折射率最大。牛顿的这一重要发现成为光谱分析的基础,揭示了光色的秘密。牛顿随后根据光的直线传播规律、光的偏振现象,最终于1675年提出假设,认为光是从光源发出的一种物质微粒,在均匀媒质中以一定的速度传播。微粒说很容易解释光的直进性,也很容易解释光的反射,因为粒子与光滑平面发生碰撞的反射定律与光的反射定律相同。然而微粒说在解释一束光射到两种介质分界面处会同时发生折射,以及几束光交叉相遇后彼此毫不妨碍的继续向前传播等现象时,却发生了很大困难。他创立了光的“微粒说”,从一个侧面反映了光的运动性质,但牛顿对光的“波动说”并不持反对态度。
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