牛顿的所有细节是什么？
中文名:艾萨克·牛顿。
艾萨克·牛顿
国籍:英国
出生地:英国林肯郡埃尔肖普村
出生日期:1643 65438+10月4日。
死亡日期:1727年3月20日
职业:教授、科学家、炼金术士
毕业学校:英国剑桥大学
信仰:基督教
主要成就:发明微积分。
发现万有引力定律
创建经典力学
发明反射望远镜
发现光的色散原理
代表作:自然哲学的数学原理
死亡地点:英国伦敦肯辛顿
牛顿于1643 65438+10月4日出生于英国林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村。161年进入英国剑桥大学三一学院。1665年发现二项式定理，1665年获得文学学士学位。
牛顿爵士
在接下来的两年里，他从家乡的瘟疫中逃脱，在那里他为一生中最重要的科学创造绘制了蓝图。牛顿1667回到剑桥后，被选为剑桥大学三一学院的成员，次年获得硕士学位。65438年至0669年担任剑桥大学卢卡斯数学教授，直至1701。从65438年到0696年，他是皇家铸币厂的主管，并移居伦敦。1703皇家学会会长。1706被安娜女王封为爵士。晚年，牛顿致力于自然哲学和神学。3月31727日，牛顿在伦敦去世，享年84岁。
(备注:牛顿出生日期为儒略历1642 65438+2月25日，即公历1643 65438+10月4日；死亡日期为儒略历1727年3月20日，即公历1727年3月30日。)
年轻的牛顿
1643 65438+10月4日，牛顿出生在英国林肯郡沃尔索普的一个农民家庭。牛顿是个早产儿，出生时只有三磅重。助产士和他的亲属担心他是否能活下来。谁也没想到，这个看似不起眼的小东西，会成为不朽的科学巨人，活到84岁。
牛顿出生前三个月，父亲去世了。当他两岁时，他的母亲改嫁给了一名牧师，并把牛顿留给了他的祖母抚养。11岁时，母亲的stephusband去世，母亲带着与继父所生的一子二女回到牛顿。牛顿从小沉默寡言，性格倔强，这可能来自于他的家庭情况。
大约从五岁开始，牛顿被送到公立学校。牛顿少年时并不是神童。他资质一般，成绩很好。
童年的牛顿
总的来说，他喜欢读书，喜欢看介绍各种简单机械模型制作方法的书，并受其启发自己动手制作一些稀奇古怪的小玩意，比如风车、木钟、折叠灯笼等等。
传说年轻的牛顿在彻底了解风车的机械原理后，制作了一个磨坊的模型。他把老鼠绑在一个有轮子的跑步机上，然后在轮子前面放一个玉米，正好放在老鼠够不到的地方。老鼠想吃玉米，所以一直跑，所以轮子一直转；又一次，当他放风筝时，他在绳子上挂了一盏小灯。晚上，村民们惊讶地发现一颗彗星出现了。他还做了一个小水钟。每天早上，小水钟都会自动往他脸上滴水，催他起床。他还喜欢绘画和雕刻，尤其是雕刻日晷。他的日晷被放在他房子的角落和窗台的每个地方，以观察日影的运动。
牛顿在12岁时进入离家不远的格兰瑟姆中学。牛顿的母亲曾希望他成为一名农民，但牛顿本人无意如此，而且热爱阅读。随着年龄的增长，牛顿越来越喜欢阅读、冥想和做小的科学实验。在格兰瑟姆中学读书时，他住在一个药剂师家里，这使他受到化学实验的影响。
牛顿在中学的学习成绩并不突出，但他就是爱读书，对自然现象很好奇，比如颜色，四季的运动，尤其是几何，哥白尼的日心说等等。他还分门别类地做读书笔记，喜欢做精巧的小玩意、小把戏、发明和实验。
当时英国社会弥漫着基督教新思想，牛顿家有两个亲戚都是牧师，这可能会影响牛顿晚年的宗教生活。从这些平凡的环境和活动中，我们看不出牛顿是一个天赋出众的孩子。
后来生活所迫，母亲让牛顿休学在家务农养家。但是牛顿一有机会就埋一本书，以至于经常忘记工作。每次，当他的母亲告诉他和仆人一起去市场，熟悉贸易业务时，他就恳求仆人独自去购物，而他则躲在树后看书。有一次，牛顿的叔叔起了疑心，跟着牛顿来到了上市镇。他发现他的侄子伸开四肢躺在草地上，全神贯注于一道数学题。牛顿勤奋好学的精神感动了他的叔叔，于是他说服母亲让牛顿回到学校，并鼓励他上大学。牛顿回到学校，从书本中汲取营养。
多年的学习
牛顿(10张)
161年，19岁的牛顿以减免学费的身份进入剑桥大学三一学院，通过为学院做杂务来支付学费，1664年成为奖学金获得者，1665年获得学士学位。
17世纪中期，剑桥大学的教育体系仍然弥漫着浓厚的中世纪经院哲学气息。牛顿进剑桥的时候，还有一些经院哲学的课程，比如逻辑学、古文、语法、古代史、神学等等。两年后，三一学院出现了新气象。卢卡斯创造了一个独特的讲座，规定要教授自然科学知识，如地理、物理、天文、数学等。
讲座的第一位教授艾萨克·巴罗是一位博学的科学家。这位学者眼光独到，看出牛顿具有深刻的观察力和敏锐的理解力。于是他把自己所有的数学知识都教给了牛顿，包括计算曲线图形面积的方法，把牛顿引向了现代自然科学的研究领域。
在此期间的学习中，牛顿掌握了算术和三角学，阅读了开普勒的《光学》，笛卡尔的《几何与哲学原理》，伽利略的《两个世界体系的对话》，胡克的《微观地图集》，以及英国皇家学会的历史和早期哲学期刊。
牛顿在巴罗门下的时期是他研究的关键时期。巴罗比牛顿大12岁，擅长数学和光学。他非常欣赏牛顿的天赋，认为牛顿在数学方面的天赋超过了自己。后来牛顿回忆说:“巴罗博士当时教授运动学方面的课程，也许正是这些课程促使我研究这个问题。”
当时牛顿很大程度上依靠自学数学。他研究了欧几里得的《几何原本》、笛卡尔的《几何》、沃利斯的《无穷算术》、巴罗的数学讲义以及许多数学家的作品。其中笛卡尔的《几何》和沃利斯的《无穷算术》对牛顿产生了决定性的影响，使牛顿迅速走向了当时数学的前沿——解析几何和微积分。1664年，牛顿被选为巴罗的助手，第二年，剑桥大学理事会通过了授予牛顿学士学位的决定。
1665年到1666年，严重的瘟疫席卷伦敦，剑桥离伦敦不远。因为害怕，学校停课，牛顿在1665年6月离校回家。
因为牛顿在剑桥受到数学和自然科学的影响和熏陶，对探索自然现象产生了浓厚的兴趣，家乡安静的环境让他的思想展翅飞翔。从1665到1666的短暂时期，成为牛顿科学生涯的黄金时代。他在自然科学领域充满了思考，才华横溢，生成性强，思考着前人未曾思考过的问题，踏入了前人未曾涉足的领域，创造了前所未有的惊人成就。
1665年初，牛顿创立了级数的逼近方法和任意次幂的二项式化为级数的规律；同年6月165438+10月，正流水号法(微分)成立；次年(65438+10月)用棱镜研究色彩理论；5月份开始研究反流数法(积分)。这一年间，牛顿开始想到研究引力，想把引力理论推广到月球轨道上。他还从开普勒定律推导出，使行星保持在轨道上的力一定与它们离旋转中心的距离的平方成反比。牛顿看到苹果落地才意识到万有引力的传说，也是这个时候发生的奇闻。
总之，牛顿在家乡的两年时间里，以比以往更旺盛的精力从事科学创造，关心自然哲学。他的三大成就:微积分、万有引力和光学分析都是在这个时候构思和形成的。可以说，此时的牛顿已经开始描绘他一生中大多数科学创造的蓝图。
1667年复活节后不久，牛顿回到剑桥大学。10年6月1日当选三一学院专科合伙人，次年3月16日获得硕士学位，同时成为专科合伙人。1669，10年10月27日，巴罗为了帮助牛顿，辞去了教授的职务。26岁时，牛顿晋升为数学教授，并担任卢卡斯讲座教授。巴罗为牛顿的科学生涯铺平了道路。如果没有牛顿叔叔和巴罗的帮助，牛顿这匹千里马可能不会在科学的道路上驰骋。巴罗让位给智者，这在科学史上被传为佳话。
建立微积分
在牛顿的所有科学贡献中，数学成就占据着突出的地位。他数学生涯中的第一个创造性成就是二项式定理的发现。据牛顿自己回忆，他是在1664和1665年冬天学习沃利斯博士的《无穷算术》时，试图修改他的求圆面积系列时发现这个定理的。
笛卡尔的解析几何将描述运动的函数关系对应到几何曲线上。牛顿在老师巴罗的指导下，在学习笛卡尔解析几何的基础上，找到了新的出路。任意时刻的速度都可以看作是一个小时间范围内的平均速度，是一个小距离与一个时间间隔的比值。当这个小时间间隔缩小到无穷大时，就是这个点的精确值。这就是差异化的概念。
微积分的建立是牛顿最杰出的数学成就。牛顿创立这个与物理概念直接相关的数学理论，就是为了解决运动的问题。牛顿称之为“流量计数”。它所处理的一些具体问题，如切线问题、求积问题、瞬时速度问题、函数的最大值和最小值问题，在牛顿之前已经有人研究过了。但是牛顿超越了他的前辈。他从更高的角度综合了过去零散的结论，将古希腊以来解决无穷小问题的各种技巧统一为两种普通算法——微分和积分，并建立了这两种运算的互逆关系，从而完成了微积分发明中最关键的一步，为现代科学的发展提供了最有效的工具，开辟了数学的新时代。
牛顿没有及时发表微积分的研究成果。他研究微积分的时间可能比莱布尼茨早，但莱布尼茨采用的表述更合理，微积分方面的著作发表的时间也比牛顿早。
牛顿和莱布尼茨之间，在争论谁是这门学科的创始人时，其实引起了轩然大波。这种争吵在各自的学生、支持者和数学家中持续了很长时间，造成了欧洲大陆数学家和英国数学家的长期对立。英国数学有一段时间闭关锁国，受限于民族偏见，过于拘泥于牛顿的“流量计数”，所以数学的发展落后了整整一百年。
1707年，牛顿的代数讲义整理出版，命名为《普通算术》。他主要讨论了代数的基础及其在解决各种问题中的应用。该书陈述了代数的基本概念和运算，用大量的例子说明了如何把各种问题化为代数方程，深入探讨了方程的根和性质，从而在方程理论方面取得了丰硕的成果，如:他得出了方程的根与其判别式之间的关系，指出利用方程的系数可以确定方程根的幂和，即牛顿幂和公式。
牛顿对解析几何和综合几何都有贡献。在1736出版的《解析几何》中，他引入了曲率中心，给出了闭线圆(或曲线圆)的概念，提出了曲率公式和曲线的曲率计算方法。并将自己的许多研究成果总结成专著《三次曲线的计数》，发表于1704。此外，他的数学工作涉及数值分析、概率论、初等数论等多个领域。
晚年的牛顿
对牛顿晚年有一些误解。认为牛顿开始相信上帝了。但事实并非如此。微积分的研究是牛顿晚年的重点。微积分可以在实验的基础上推导出物理量之间关系的函数形式，但具体函数未知(简而言之就是知道谁和谁成正比或反比，但作为初始条件的比例系数未知)，只能通过实验才能知道。因此，牛顿提出了“上帝首推”的概念，也就是说，密度等物质的固有属性是大自然自己制定的，无法改变或推导。人们的误解一般来自于“神首推”，被误解为“神首推”(牛顿生活在一个没有力的物理概念的时代，牛顿定律是牛顿用动量的形式表达的)。
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主要贡献
二项式定理
1665年，年仅22岁的牛顿发现了二项式定理，这是微积分全面发展必不可少的一步。二项式定理广泛应用于组合论、高次幂、高阶等差数列求和及差分方法中。
促销形式
二项式级数展开是研究级数理论、函数理论、数学分析和方程理论的有力工具。今天我们会发现这种方法只适用于n为正整数的情况，当n为1，2，3的正整数时，.....，该系列正好在n+1处结束。如果n不是正整数，数列不会结束，此方法不适用。但要知道，莱布尼茨是在1694年才引入函数这个词的。在微积分的早期阶段，用超越函数的层次来对待超越函数是最有效的方法。
创建微积分
牛顿在数学方面最杰出的成就是创立了微积分。他的突出成就是把古希腊以来各种解决无穷小问题的特殊技巧统一为两种通用算法——微分和积分，并建立了这两种运算之间的互逆关系。比如面积计算，可以看作是求切线的逆过程。
当时莱布尼茨刚刚提出微积分的研究报告，引发了微积分发明专利权的争论，直到莱布尼茨去世。后人认为牛顿更早提出微积分的概念，但莱布尼茨的方法更完善。在微积分的方法上，牛顿极其重要的贡献在于，他不仅清楚地看到了，而且大胆地使用了代数所提供的方法论，这是比几何优越得多的。他用代数方法代替了卡瓦列里、格雷戈里、惠更斯和巴罗的几何方法，完成了积分的代数化。此后，数学逐渐从感觉的学科转向思维的学科。
在微积分早期，因为没有建立坚实的理论基础，所以被一些喜欢思考的人研究。这导致了著名的第二次数学危机。这个问题直到19世纪极限理论建立才得以解决。
方程理论和变分法
牛顿还对代数做出了经典贡献，他的广义算术极大地促进了方程理论。他发现实多项式的虚根必须成对出现，并发现了多项式根的上界规律。他用多项式的系数表示了多项式的根的和公式，并给出了限制实多项式虚根个数的笛卡儿符号法则的推广。
牛顿还设计了求数值方程和超越方程的实根的近似值的对数的方法。这种方法的修改现在被称为牛顿法。
牛顿在力学领域也有重大发现，力学是解释物体运动的科学。
牛顿
第一运动定律是伽利略发现的。这个定律说明，如果一个物体处于静止或匀速直线运动，只要没有外力，它就会保持静止或继续匀速直线运动。这个定律也被称为惯性定律，它描述了力的一个性质:力可以使一个物体从静止运动到运动，从运动到静止，也可以使一个物体从一种运动形式变为另一种运动形式。这就是所谓的牛顿第一定律。力学中最重要的问题是物体在相似的情况下如何运动。牛顿第二定律解决了这个问题；这个定律被认为是经典物理中最重要的基本定律。牛顿第二定律定量描述了力可以改变物体的运动。表示速度的时间变化率(即加速度A与力F成正比，但与物体质量成反比，即a=F/m或F = Ma力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小。力和加速度都有大小和方向。加速度是由力引起的，方向与力相同；如果有几个力作用在一个物体上，合力就会产生加速度。第二定律是最重要的，所有的幂的基本方程都可以通过微积分从中推导出来。
此外，牛顿根据这两个定律制定了第三定律。牛顿第三定律指出，两个物体之间的相互作用总是大小相等，方向相反。对于直接接触的两个物体来说，这个定律更容易理解。书对子桌子的向下压力等于桌子对书的向上支撑，即作用力等于反作用力。重力也是如此。飞行中的飞机拉起地球的力在数值上等于地球拉下飞机的力。牛顿运动定律广泛应用于科学和动力学中。
牛顿运动定律
牛顿运动定律是艾萨克·牛顿提出的物理学三大运动定律的总称，被视为经典物理学的基础。
牛顿第一定律(惯性定律:所有物体在没有任何外力的情况下总是保持匀速直线运动或静止状态，直到有外力迫使它们改变这种状态。——它阐明了力与运动的关系，提出了惯性的概念)，“牛顿第二定律(物体的加速度与作用在物体上的合力F成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合力的方向相同。公式:F=kma(当m的单位为kg，a的单位为m/s2时，k=1)牛顿第三定律(同一直线上两个物体之间的作用力和反作用力大小相等，方向相反)。)"
光学贡献
在牛顿之前，墨子、培根、达芬奇等人都是研究光学现象的。反射定律是人们早就知道的光学定律之一。现代科学兴起时，伽利略通过望远镜发现了“新宇宙”，震惊世界。荷兰数学家斯冷笑首先发现了光的折射定律。笛卡尔提出了光的粒子...
牛顿和他同时代的人，如胡克和惠更斯，也像伽利略和笛卡尔一样，以极大的兴趣和热情研究光学。1666年，牛顿在家休假时，得到了一个棱镜，他用这个棱镜做了著名的色散实验。一束太阳光通过棱镜后，被分解成几种颜色的光谱带。牛顿用狭缝挡板挡住了其他颜色的光，只让一种颜色的光通过第二个棱镜，结果只有同色的光。就这样，他发现了白光是由不同颜色的光组成的，这是第一个重大贡献。
牛顿望远镜
为了验证这一发现，牛顿试图将几种不同的单色光组合成白光，并计算出不同颜色光的折射率，准确地解释了色散现象。物质的颜色之谜被解开了。原来，物质的颜色是不同颜色的光在物体上的反射率和折射率不同造成的。公元1672年，牛顿在《皇家学会哲学杂志》上发表了他的研究成果，这是他发表的第一篇论文。
许多人研究光学是为了改进折射望远镜。牛顿发现了白光的构成，认为折射式望远镜镜片的色散现象无法消除(后来有人用不同折射率的玻璃制成的镜片消除了色散现象)，于是设计制造了反射式望远镜。
牛顿不仅擅长数学计算，而且能够自己制作各种实验设备，做精细的实验。为了制作望远镜，他设计了研磨抛光机，试验了各种研磨材料。1668年，他做出了第一台反射式望远镜样机，这是第二大贡献。1671年，牛顿将改进后的反射式望远镜赠送给皇家学会，这使他名声大振，当选为皇家学会会员。反射望远镜的发明奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。
同时，牛顿还进行了大量的观测实验和数学计算，如研究惠更斯发现的冰川石的异常折射现象、胡克发现的肥皂泡的颜色现象、牛顿环的光学现象等等。
牛顿还提出了光的“粒子说”，认为光是由粒子形成的，走最快的直线运动路径。他的“粒子论”和惠更斯的“波动论”后来形成了关于光的两个基本理论。此外，他还制作了牛顿色轮和其他光学仪器。
建造一座机械楼
牛顿是经典力学理论的大师。他系统地总结了伽利略、开普勒和惠更斯的工作，得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。
在牛顿之前，天文学是最突出的学科。但是为什么行星一定要按照一定的规律绕太阳运行呢？天文学家无法完全解释这个问题。万有引力的发现表明，天上的星星和地上的物体的运动受同一规律支配——力学规律。
早在牛顿发现万有引力定律之前，很多科学家就已经认真考虑过这个问题。例如，开普勒意识到一定有一种力在起作用，使行星沿着椭圆轨道运行。他认为这种力类似于磁力，就像磁铁吸引铁一样。1659年，惠更斯通过研究钟摆的运动发现，需要一个向心力来保持物体在圆形轨道上运动。胡克等人认为是引力，并试图推导出引力与距离的关系。
1664年，胡克发现当彗星接近太阳时，由于太阳的引力，它们的轨道是弯曲的。1673年，惠更斯推导向心力定律；1679年，胡克和哈雷从向心力定律和开普勒第三定律推导出维持行星运动的引力与距离的平方成反比。
牛顿自己回忆说，1666左右，他在家乡生活的时候就已经考虑过引力的问题。最著名的一句话是，牛顿经常在假期里在花园里坐一会儿。一次，就像以前发生过很多次一样，一个苹果从树上掉了下来...
一个苹果的意外落地，是人类思想史上的一个转折点，打开了坐在花园里的人的思维，引发他沉思:所有物体几乎都被地心吸引的原因是什么？牛顿沉思着。最后，他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。
牛顿的高明之处在于，他解决了胡克等人无法解决的数学论证问题。1679年，胡克写信给牛顿，问他能否根据向心力定律和引力与距离的平方成反比定律证明行星在椭圆轨道上运动。牛顿没有回答这个问题。1685年，哈雷拜访牛顿的时候，牛顿已经发现了万有引力定律:两个物体之间存在引力，与距离的平方成反比，与两个物体质量的乘积成正比。
当时有地球半径、日地距离等精确数据可供计算。牛顿向哈雷证明了地球引力是使月球绕地球运动的向心力，也证明了行星运动在太阳引力作用下符合开普勒运动三定律。
在哈雷的催促下，1686年底，牛顿写出了划时代的巨著《自然哲学的数学原理》。皇家学会资金短缺，无法出版这本书。后来，科学史上最伟大的著作之一在哈雷的支持下于1687年出版。
在这本书里，牛顿从力学的基本概念(质量、动量、惯性、力)和基本定律(运动三定律)出发，不仅从数学上论证了万有引力定律，而且将经典力学确立为一个完整而严密的体系，将天体力学与地面物体力学统一起来，实现了物理学史上的第一次大综合。
牛顿的三个天平
物质不灭定律是指物质的质量不灭；能量守恒定律是指物质的能量守恒；动量守恒定律。
苹果的传奇
很多介绍牛顿的书都有介绍牛顿和苹果的传奇故事:1665-1666年间，由于剑桥黑热病流行，学校被迫停课，刚从剑桥拿到学士学位的牛顿也回到了家乡。有一天，当牛顿坐在一棵苹果树下读书思考时，一个苹果掉了下来，这一下子给了牛顿灵感。但后来被专家发现，当时的苹果并没有砸到牛顿。而且牛顿画像牛顿(19)的日记里回忆说苹果没有砸到他。这位23岁的学生立刻想到，苹果一定是被地球引力拉下来的。经过多年的努力，他终于完成了万有引力定律的阐述、数学证明和公式推导。
这个故事流传很广，但是最近有一个历史学家提出了异议，他认为他说的并不真实。他的依据如下:
法国作家伏尔泰(1694-1778)首先公开了这个故事。他对牛顿的研究成果有极大的热情，并积极宣传。1726年，他去了英国，当年写了25篇通讯，其中15通讯提到了苹果落地的故事。他在文章中说，这个故事是牛顿的侄女告诉他的。这是1726。
后来在1752，有一个牛顿的朋友(威廉·斯图克雷)，比牛顿小45岁。在他的回忆文章中，牛顿在去世前一年讲了这个故事，牛顿是在1727年去世的，也就是说，牛顿在1726年自己讲了这个故事。
所以历史学家指出，在同一年(1726)，如果两个人都谈到了，谁先发言？所以，关于苹果的故事一定是编出来的。有人认为，这个苹果故事中至少有两件事与已经知道的历史事实不符:
第一，万有引力不是牛顿一个人的独立发现，而是历史上几个人逐步探索和研究积累的结果。有些书以牛顿命名万有引力定律，这是不能接受的。另外，说牛顿发现万有引力是受苹果下落启发的自然结果，显然是对历史的严重歪曲。第二，1665年，牛顿还没有完全理解天体的运动规律。如果我们承认了这个苹果的故事，岂不是相当于把牛顿发现万有引力的时间至少提前了20年？事实上，牛顿直到二十多年后才得出最终结论，完成了数学论证和公式推导。