第18课__近代科学体系的奠基人牛顿

1、第第1818课课近代科学体系的奠基人牛近代科学体系的奠基人牛顿顿 一、成长的足迹一、成长的足迹 牛顿牛顿Sir Isaac NewtonSir Isaac Newton（1642164217271727）是伟大的英国物理学家和）是伟大的英国物理学家和数学家。他出生于林肯郡伍尔索普的一个自耕农家庭，数学家。他出生于林肯郡伍尔索普的一个自耕农家庭，恰与伽利略的去世是同年。牛顿出生之前，父亲已去世。恰与伽利略的去世是同年。牛顿出生之前，父亲已去世。牛顿是遗腹子，又是早产儿，先天不足，出生时体重只牛顿是遗腹子，又是早产儿，先天不足，出生时体重只有有3 3磅，差点夭折。他两岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。磅

2、，差点夭折。他两岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。牛顿小学时期，体弱多病，性格腼腆，生性孱弱，有些牛顿小学时期，体弱多病，性格腼腆，生性孱弱，有些迟钝，自幼沉默寡言迟钝，自幼沉默寡言, ,性格倔强性格倔强, ,而这种习性可能来自他而这种习性可能来自他的家庭处境。他学习成绩不佳但意志坚强，有不服输的的家庭处境。他学习成绩不佳但意志坚强，有不服输的劲头。少年时的牛顿并不是神童，他资质平常，成绩一劲头。少年时的牛顿并不是神童，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，并从中受到启发，自己动手制作些奇制作方法的读物，并从

3、中受到启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。（一）出身及少年时光（一）出身及少年时光 牛顿牛顿1212岁时进了离家不远的格兰瑟姆中学。牛顿岁时进了离家不远的格兰瑟姆中学。牛顿的母亲原希望他成为一个农民，但牛顿本人却无意于的母亲原希望他成为一个农民，但牛顿本人却无意于此，而酷爱读书。随着年岁的增大，牛顿越发爱好读此，而酷爱读书。随着年岁的增大，牛顿越发爱好读书，喜欢沉思，做科学小实验。后来迫于生活，母亲书，喜欢沉思，做科学小实验。后来迫于生活，母亲一、成长的足迹一、成长的足迹（二）中学辍学与复学（二）中学辍学与复学 让牛

4、顿停学在家务农，赡养家庭。但牛让牛顿停学在家务农，赡养家庭。但牛顿一有机会便埋首书卷，以至经常忘了顿一有机会便埋首书卷，以至经常忘了干活。每次，母亲叫他同佣人一道上市干活。每次，母亲叫他同佣人一道上市场，熟悉做交易的生意经时，他便恳求场，熟悉做交易的生意经时，他便恳求佣人一个人上街，自己则躲在树丛后看佣人一个人上街，自己则躲在树丛后看书。有一次，牛顿的舅父起了疑心，就书。有一次，牛顿的舅父起了疑心，就跟踪牛顿上市镇去，发现他的外甥伸着跟踪牛顿上市镇去，发现他的外甥伸着腿，躺在草地上，正在聚精会神地钻研腿，躺在草地上，正在聚精会神地钻研一个数学问题。牛顿的好学精神感动了一个数学问题。牛顿的好学精

5、神感动了舅父，于是舅父劝服了母亲让牛顿复学，舅父，于是舅父劝服了母亲让牛顿复学，并鼓励牛顿上大学读书。牛顿又重新回并鼓励牛顿上大学读书。牛顿又重新回到了学校，如饥似渴地汲取着书本上的到了学校，如饥似渴地汲取着书本上的营养。营养。一、成长的足迹一、成长的足迹（三）大学时悉心钻研（三）大学时悉心钻研 牛顿牛顿1919岁时进入剑桥大学，成为三一学院的减费岁时进入剑桥大学，成为三一学院的减费生，靠为学院做杂务的收入支付学费。在这里，牛顿生，靠为学院做杂务的收入支付学费。在这里，牛顿开始接触到大量自然科学著作，经常参加学院举办的开始接触到大量自然科学著作，经常参加学院举办的各类讲座，包括地理、物理、天文

6、和数学。牛顿的第各类讲座，包括地理、物理、天文和数学。牛顿的第一任教授伊萨克一任教授伊萨克巴罗是个博学多才的学者。这位学巴罗是个博学多才的学者。这位学者独具慧眼，看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的者独具慧眼，看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力。于是将自己的数学知识，包括计算曲线图形理解力。于是将自己的数学知识，包括计算曲线图形面积的方法，全部传授给牛顿，并把牛顿引向了近代面积的方法，全部传授给牛顿，并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。自然科学的研究领域。16651665年剑桥大学评议会通过了年剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。授予牛顿大学学士学位的决定。16651665年

7、大学毕业，成年大学毕业，成绩平平。绩平平。 一、成长的足迹一、成长的足迹（四）回乡之后（四）回乡之后 正当牛顿准备留校继续深造时，严重的鼠疫席卷了英国，正当牛顿准备留校继续深造时，严重的鼠疫席卷了英国，剑桥大学因此而关闭，牛顿离校返乡。家乡安静的环境使得他剑桥大学因此而关闭，牛顿离校返乡。家乡安静的环境使得他的思想展翅飞翔，以整个宇宙作为其藩篱。这短暂的时光成为的思想展翅飞翔，以整个宇宙作为其藩篱。这短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月，这两年之内，他在自然科学领域牛顿科学生涯中的黄金岁月，这两年之内，他在自然科学领域内思潮奔腾，才华迸发，思考前人从未思考过的问题，踏进前内思潮奔腾，才华迸发

8、，思考前人从未思考过的问题，踏进前人没有涉及的领域，创建前所未有的惊人业绩。他的三大成就人没有涉及的领域，创建前所未有的惊人业绩。他的三大成就：微积分、万有引力、光学分析的思想就是在这时孕育成形的：微积分、万有引力、光学分析的思想就是在这时孕育成形的。这。这1818个月竟为牛顿一生科学的重大发现奠定了坚实的基础。个月竟为牛顿一生科学的重大发现奠定了坚实的基础。二、万有引力定律二、万有引力定律（一）牛顿的科学成果：（一）牛顿的科学成果：1 1、在物理学上，牛顿基于、在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工伽利略、开普勒等人的工作，作，建立了三条运动基本建立了三条运动基本定律和万有引力定律，并定

9、律和万有引力定律，并建立了经典力学的理论体建立了经典力学的理论体系，系，从而完成了物理学史从而完成了物理学史上第一次大综合。上第一次大综合。海王星海王星冥王星冥王星（小图像为空间原始图像，大图像（小图像为空间原始图像，大图像为经过计算机处理的冥王星表面）为经过计算机处理的冥王星表面）另外，牛顿力学理论能够预见新的物理现象，并另外，牛顿力学理论能够预见新的物理现象，并能以天文观测或试验论证其正确性，如：能以天文观测或试验论证其正确性，如：哈雷慧星轨道的推算哈雷慧星轨道的推算二、万有引力定律二、万有引力定律（一）牛顿的科学成果：（一）牛顿的科学成果：2 2、在天文学方面，、在天文学方面，16721

10、672年牛顿年牛顿创制创制了反射望远镜；他还解释了潮汐的现了反射望远镜；他还解释了潮汐的现象，象，指出潮汐的大小不但同朔望月有指出潮汐的大小不但同朔望月有关，而且与太阳的引力也有关系；另关，而且与太阳的引力也有关系；另外，牛顿外，牛顿从理论上推测出地球不是球从理论上推测出地球不是球体体，而是两极稍扁、赤道略鼓，并由，而是两极稍扁、赤道略鼓，并由此说明了岁差现象等。在牛顿的著作此说明了岁差现象等。在牛顿的著作自然科学原理中，他用数学解释自然科学原理中，他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的现象。了哥白尼的日心说和天体运动的现象。二、万有引力定律二、万有引力定律（一）牛顿的科学成果：（一）牛顿的

11、科学成果：3 3、在数学上，牛顿创立了、在数学上，牛顿创立了“牛顿二项式定理牛顿二项式定理”，并和，并和莱布尼兹几乎同时莱布尼兹几乎同时创立了微积分学创立了微积分学。二、万有引力定律二、万有引力定律（一）牛顿的科学成果：（一）牛顿的科学成果：4 4、在光学方面，牛顿、在光学方面，牛顿发发现白色日光由不同颜色的现白色日光由不同颜色的光构成光构成，并制成，并制成“牛顿色牛顿色盘盘”；关于光的本性，牛；关于光的本性，牛顿顿创立了光的创立了光的“微粒说微粒说”。晚年的牛顿开始致力于晚年的牛顿开始致力于对神学对神学的研究的研究，他否定哲学的指导作用，他否定哲学的指导作用，虔诚地相信上帝虔诚地相信上帝，埋

12、头于写以神学，埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时，竟提出了的天体运动时，竟提出了“神是第神是第一推动力一推动力”的谬论。他说，的谬论。他说，“上帝上帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他。他、崇拜他。”4040岁以后，他把兴趣逐渐转向岁以后，他把兴趣逐渐转向政治、化学（贱金属变成黄金）、政治、化学（贱金属变成黄金）、神学问题，写了近神学问题，写了近200200万言的著作，万言的著作，毫无价值。毫无价值。三、晚年的困惑三、晚年的困惑（一）牛顿晚年困惑的表现：（一）牛顿晚年困惑的表现：三、晚年的困惑三、晚年的困惑

13、1 1、个人的生理和心理原因、个人的生理和心理原因2 2、认识的局限（认识的相对性）、认识的局限（认识的相对性）3 3、时代的局限（神学的阴影）、时代的局限（神学的阴影）（二）牛顿晚年困惑的原因：（二）牛顿晚年困惑的原因： 英国著名诗人在他的墓碑上镌刻着铭言：英国著名诗人在他的墓碑上镌刻着铭言：让人们欢呼这样一位多么伟大的巨匠，人类荣让人们欢呼这样一位多么伟大的巨匠，人类荣耀曾经因他而在世界上存在过。耀曾经因他而在世界上存在过。 1942 1942年爱因斯坦为纪念牛顿诞生年爱因斯坦为纪念牛顿诞生300300周年而周年而写的文章，对牛顿的一生作如下的评价：写的文章，对牛顿的一生作如下的评价：“只只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上一幕才能理解他一幕才能理解他”。三、晚年的困惑三、晚年的困惑（三）对牛顿的评价（三）对牛顿的评价 1 1、牛顿是英国物理家、数学家和天文学家，是经、牛顿是英国物理家、数学家和天文学家，是经典力学建立者