高中数学 第一章 计数原理 1.5 二项式定理 牛顿一生素材 苏教版选修2-3（通用）

1、牛顿一生少年时代1643年1月4日，艾萨克牛顿出生于英格兰林肯郡乡下的一个小村落伍尔索普村的伍牛顿老家伍尔索普庄园尔索普（Woolsthorpe）庄园。在牛顿出生之时，英格兰并没有采用教皇的最新历法，因此他的生日被记载为1642年的圣诞节。牛顿出生前三个月，他同样名为艾萨克的父亲才刚去世。由于早产的缘故，新生的牛顿十分瘦小；据传闻，他的母亲汉娜艾斯库（Hannah Ayscough）曾说过，牛顿刚出生时小得可以把他装进一夸脱的马克杯中。当牛顿3岁时，他的母亲改嫁并住进了新丈夫巴纳巴斯史密斯（Barnabus Smith）牧师的家，而把牛顿托付给了他的外祖母玛杰里艾斯库（Margery Aysc

2、ough）。年幼的牛顿不喜欢他的继父，并因母亲改嫁的事而对母亲持有一些敌意，牛顿甚至曾经写下：“威胁我的继父与生母，要把他们连同房子一齐烧掉。”3-4牛顿1648年，牛顿被送去读书。少年时的牛顿并不是神童，他成绩一般，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，并从中受到启发，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。传说小牛顿把风车的机械原理摸透后，自己制造了一架磨坊的模型，他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上，然后在轮子的前面 放上一粒玉米，刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不断地跑动，于是轮子不停地转动；又一次他放风筝时，在绳子上悬挂着小灯，

3、夜间村人看 去惊疑是彗星出现；他还制造了一个小水钟。每天早晨，小水钟会自动滴水到他的脸上，催他起床。他还喜欢绘画、雕刻，尤其喜欢刻日晷，家里墙角、窗台上到处安放着他刻画的日晷，用以验看日影的移动。5学生时代1654 年，牛顿进了离家有十几公里九龙的金格斯皇家中学读书。牛顿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 好读书，喜欢沉思，做科学小实验。他在金格斯皇家中学读书时，曾经寄宿在一位药剂师家里，使他受到了化学试验的熏陶。牛顿在中学时代学习成绩很出众，爱好读书，对自然现象有好奇心，例如颜色、日影四季的艾萨克牛顿移动，尤其是几何学、哥白尼的日心说等等

4、。他还分门别类的记读书笔记，又喜欢别出心裁地做些小工具、小技巧、小发明、小试验。6当时英国社会渗透基督教新思想，牛顿家里有两位都以神父为职业的亲戚，这可能是牛顿晚年的宗教生活所受的影响。仅从这些平凡的环境和活动中，还看不出幼年的牛顿是个才能出众异于常人的儿童。后来迫于生活困难，母亲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，就跟踪牛顿上市镇去，发现他的外甥牛顿伸着腿，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舅父，于

5、是舅父劝服了母亲让牛顿复学，并鼓励牛顿上大学读书。牛顿又重新回到了学校，如饥似渴地汲取着书本上的营养。据大数学家（Men of Mathematics，ET贝尔（E.T. Bell）着）和数学史介绍（An introduction to the history of mathematics，H伊夫斯（H. Eves）着）两书记载：“牛顿在乡村学校开始学校教育的生活，后来被送到了格兰瑟姆的国王中学，并成为了该校最出色的学生。在国王中学时，他寄宿在当地的药剂师威廉克拉克（William Clarke）家中，并在19岁前往牛津大学求学前，与药剂师的继女安妮斯托勒（Anne Storer）订婚。之后因

6、为牛顿专注于他的研究而使得爱情冷却，斯托勒小姐嫁给了别人。据说牛顿对这次的恋情保有一段美好的回忆，但此后便再也没有其他的罗曼史，牛顿也终生未娶。”不过据和牛顿同时代的友人威廉斯蒂克利（William Stukeley）所著的艾萨克牛顿爵士生平回忆录（Memoirs of Sir Isaac Newtons Life）一书的描述，斯蒂克利在牛顿死后曾访问过文森特（Vincent）夫人，也就是当年牛顿的恋人斯托勒小姐。文森特夫人的名字叫作凯瑟琳，而不是安妮，安妮是她的妹妹（参见Arthur Storer），而且夫人仅表示牛顿当年寄宿时对她只不过是“怀有情愫”的程度而已。牛顿的晚年画像-1712年从

7、12 岁左右到17岁，牛顿都在金格斯皇家中学学习，在该校图书馆的窗台上还可以看见他当年的签名。他曾从学校退学，并在1659年10 月回到埃尔斯索普村，因为他再度守寡的母亲想让牛顿当一名农夫。牛顿虽然顺从了母亲的意思，但据牛顿的同侪后来的叙述，耕作工作让牛顿相当不快乐。所幸金 格斯皇家中学的校长亨利斯托克斯（Henry Stokes）说服了牛顿的母亲，牛顿又被送回了学校以完成他的学业。他在18岁时完成了中学的学业，并得到了一份完美的毕业报告。1661年6月3日，他进入了剑桥大学的三一学院。6在那时，该学院的教学基于亚里士多德的学说，但牛顿更喜欢阅读一些笛卡尔等现代哲学家以及伽利略、哥白尼和开普勒

8、等天文学家更先进的思想。1665年，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。在1665年，牛顿获得了学位，而大学为了预防伦敦大瘟疫而关闭了。在此后两年里，牛顿在家中继续研究微积分学、光学和万有引力定律。5政治生涯1669年，被授予卢卡斯数学教授席位。71689年，他当选为国会议员。牛顿在1689年到1690年和1701年是皇家科学院的成员，在1703年成为皇家学会会长，并任职24年之久，在历任会长中仅次于约瑟夫班克斯，同时也是法国科学院的会员。1696年，牛顿通过了当时的财政大臣查尔斯孟塔古的提携迁到了伦敦作皇家铸币厂的监管，一直到去世。他主持了英

9、国最大的货币重铸工作，此职位一般都是闲职，但牛顿却非常认真的对待。身为皇家铸币厂的主管官员，牛顿估计大约有20%的硬币是伪造的。为那些恶名昭著的罪犯定罪是非常困难的；不过事实证明牛顿做得很好。牛顿为此当上了太平绅士。1705年，牛顿被安妮女王封为爵士。8牛顿在1670年代写了很多处理圣经的文字解释的宗教小册子。亨利摩尔的宇宙信仰和拒绝笛卡儿二元论影响了牛顿的宗教观念。在他发给约翰洛克的一个从未发表的手稿中，他争议了三位一体的存在性。5与世长辞1727年3月31日（格兰历），伟大的艾萨克牛顿逝世，与很多杰出的英国人一样被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上镌刻着：让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣

10、耀曾经在世界上存在9。5当西元1727年牛顿以85岁的高龄过世时，英国人将他葬于西敏寺。西敏寺的前身是一个修道院，1579年，英国女王伊丽莎白一世将西敏寺改为学院，校长由牛顿之墓英国君主任命。西敏寺的正式名称因此改为“威斯敏斯特圣彼得学院教堂”，其后三个世纪，西敏寺成为牛津与剑桥之后的第三所英国高等学府。诗人亚历山大波普(Alexander Pope）为牛顿写下了以下这段墓志铭：Nature and Nature law lay hid in night ; God said,Let Newton be, and all was light。自然与自然的定律，都隐藏在黑暗之中；上帝说让牛顿来吧

11、！于是，一切变为光明。九百多年来，西敏寺除了供信徒作礼拜、祈祷、膜拜之外，也是英国庆典的重要场所。英国的社会名流无不以死后能安葬于此为荣耀。而根据统计，占地面积达2972平方米的西敏寺（威斯敏斯特圣彼得学院教堂）内，安葬了共三千三百多人，包括很多当代的知名人士，如：达尔文、狄更斯、牛顿、丘吉尔无数位在英国有着深远影响的历史人物都安息在西敏寺中，也有许多名人，本身并没葬在这里，却有写上其名字的石板子嵌在地上作为纪念。而里头最著名的便是牛顿，他是人类历史上第一个获得国葬的自然科学家。他的墓地位于威斯敏斯特教堂正面大厅的中央，也就是中殿 (nave) 那里，墓地上方耸立著一尊牛顿的雕像，其石像倚坐在

12、一堆书籍上，双手没有合十。身边有两位天使，还有一个巨大的地球造型以纪念他在科学上的功绩。不管牛顿的生平有过多少谜团和争议，但这都不足以降低牛顿的影响力。1726年，伏尔泰曾说过牛顿是最伟大的人，因为“他用真理的力量统治我们的头脑，而不是用武力奴役我们”。事实上，如果你查阅一部科学百科全书的索引，你会发现有关牛顿和他的定律及发现的材料要比任何一位科学家都多二到三 倍。莱布尼茨并不是牛顿的朋友，他们之间曾有过非常激烈的争论。但他写道：“从世界的开始直到牛顿生活的时代为止，对数学发展的贡献绝大部分是牛顿做出 的。”伟大的法国科学家拉普拉斯写到：“原理是人类智慧的产物中最卓越的杰作。”拉格朗日经常说牛顿是有史以来最伟大的天才。牛顿的浮雕像10在美国学者麦克哈特所著的影响人类历史进程的100名人排行榜，牛顿名列第2位，仅次于穆罕默德。 书中指出：在牛顿诞生后的数百年里，人们的生活方式发现了翻天覆地的变化，而这些变化大都是基于牛顿的理论和发现。在过去500年里，随着现代科学的兴 起，大多数人的日常生活发生了革命性的变化。同1500年前的人相比，我们穿着不同，饮食不同，工作不同，更与他们不同的是我们还