做风车的故事中的相关知识.doc

做风车的故事中的相关知识 人们普遍认为，牛顿是大科学家，是近代科学的象征。他生前就成为科学界的主宰，几乎被当作偶像崇拜。他作为英国皇家学会连任24年的终身会长，法国科学院至尊的外国院士，还兼任英国造币局局长和国会议员，并前所未有地被封为贵族，获得爵士称号。他死后作为自然科学家又第一个获得国葬，长眠于威斯敏特教堂，还是历代帝王和第一流名人的墓地。 牛顿身后的声望有增无减。他不仅以不朽的著作自然哲学的数学原理、光学等流传于世，而且由于后继大师们的发展，他的思想观念长期统率着科学战线上的士卒。他在物理、数学研究上的主要成果，至今仍是各国大中学生必修的功课。 不是天生的神童 少年时代的牛顿不像高斯、维纳那样，从小就显露出引人注目的科学天才；也不像莫扎特那样表现了令人惊叹的艺术禀赋。他跟普通人一样，轻松愉快地度过了中学时代。如果说牛顿和别的孩子有什么不同的话，那就是他的动手能力相当强。他每做一件东西，总是一声不吭地埋头苦干。如果做得不合适就拆了重做，绝不马虎。他做过会活动的水车；做过能测出准确时间的水钟；还做过一种水车风车联动装置，使风车可以在无风时借助水力驱动。 1658年9月3日，一场罕见的暴风雨侵袭英格兰。狂风怒吼，牛顿家的房子直晃悠，就像要倒了似的。牛顿为大自然的威力迷住了，不禁想测验飓风的力量。他冒着狂风暴雨来到后院，一会儿逆风跑，一会儿顺风跳。为了接受更多的风力，他索性敞开斗篷向上跳跃，认准起落点，仔细量距离，看狂风把他吹出多远。 1661年，18岁的牛顿从中学毕业后考上了剑桥大学。这是英国最古老的大学之一，是全国青年学生向往的最高学府。尽管牛顿在中学里是个优等生，可是剑桥大学集中了各地的尖子学生，他的学习成绩赶不上别人，特别是数学的差距更大。牛顿并不气馁，就像他少年时代喜欢思考问题一样，踏踏实实地学习，直到透彻地理解为止。他在大学的头两年里，除了学习算术、代数、三角以外，还认真学习了欧几里得几何原本，弥补了过去的不足。他又钻研笛卡儿的几何学，熟练地掌握了坐标法。这些数学知识，为牛顿后来的科学研究打下了坚实的基础。 科学史上的奇迹 1665年，牛顿22岁，他从剑桥大学毕业了。在两年的乡居期间，发明了微积分，发现了白光的组成，并且开始研究引力问题。 1666年1月，有一天牛顿请母亲和弟妹到自己房间里来。房间里黑洞洞的，只从窗子的一个小孔中透过一线阳光，在墙上照出一个白色的光点。牛顿让他们注意看墙上的光点。他手里拿着自制的三棱镜，放在光线入口处，使光折射到对面墙上，光点附近突然映出一条瑰丽的彩带。这条彩带同雨后晴空中出现的彩虹一样，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色组成。牛顿和自己的亲人共同观赏了人工复现的自然景象。后来，牛顿又用第二个三棱镜把七种单色光合成白光。他用白光分解实验宣告了光谱学的诞生。 牛顿在探索光色之谜的同时，还在探索引力之谜。 1666年秋天的一个下午，牛顿长时间埋头工作以后有些疲倦，就到后院去散步。他信步走到苹果树下，坐在长凳上观赏田野秋色。他不由得又想起了引力之谜，思维翻腾起来。 突然，一个苹果从树上掉了下来。熟了的苹果为什么会向下掉？地球在吸引它？对，是地球的吸引！苹果熟了向下掉，扔到空中的石头也要向下掉，都是因为地球在吸引它们。地面上的东西都要受到地球的吸引。月亮所以会绕着地球转，也是因为地球在吸引着它。想着想着，牛顿的眼里闪出奇异的光芒，他长时期来想了又想的问题，终于找到了解决的线索。 24的牛顿发现了天地万物间都存在着引力，这种引力同距离的平方成反比，即所谓引力的平方反比定律。十多年以后，牛顿出色地证明了这个定律是完全正确的。 构成了宏伟壮丽的力学大厦 1684年1月，在伦敦皇家学会的一个房间里，哈雷、胡克和瑞恩在讨论有关作用于太阳和行星之间的引力问题。这三个科学家虽然都认识到了引力同距离的平方成反比，但是由于他们数学分析能力不足，无法证明这点。他们反复研究了几个月，始终琢磨不透。 哈雷想到了以刻苦钻研著称的牛顿。1684年8月，哈雷从伦敦来到剑桥大学向牛顿请教。当时，牛顿已经完成从开普勒定律到万有引力的论证。 哈雷深刻认识到牛顿这份计算的重要性，恳请牛顿发表他的著作。牛顿被说服了，开始动手写作划时代的巨著自然哲学的数学原理。这部巨著从内容、结构到数学方法的选用方面都遇到极大的困难。 牛顿以他非同寻常的才智，牺牲休息时间，放弃娱乐活动，夜以继日、如痴如狂地进行写作，终于大功告成。1686年4月完成第一编，第二、三编直到第二年春天才脱稿。全书于1687年仲夏出版，受到学术界的赞颂，很快销售一空。 牛顿在原理这部巨著里，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把力学确立为完整、严密、系统的学科。他在概括和总结前人研究成果的基础上，通过自己的观察