牛顿在科学史上的贡献及影响
-
牛顿在科学史上的贡献及影响
一、牛顿简介
牛顿（
1643
年
1
月
4
日
~1727
年
3
月
31
日）爵士，英
国皇家学会会
员，是一位英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他
在
1687
年发表的论文《自然哲学的
数学原理》里，对万有引力和三大运动
定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里
物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过
论证开普勒
行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都<
/p>
遵循着相同的自然定律；从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动
了科学革命。在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒之原理。在光学上，
他发
明了反射式望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发
展出了颜色理论。
他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。在数学上，
牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分
享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广
义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数
的零点，并为幂级数的研究作
出了贡献。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。
二、牛顿在物理学及天文学上的贡献
人们一提起牛顿首先就会想到他在物理学上的贡献。这其中包括了力学、
光学，热学等。
以及他在天文学上发现的万有引力定律。
2.1
牛顿精辟地阐述了著名的运动三定律。
定律一：每
个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动的状态
,
除非有
力加于其上迫使它改变这种状态。
定律二：运动的改变和所加的动力成正比
,
< br>并且发生在所加的力的那个直
线方向上。
定律三：每个作用总有一个相等的反作用和它相对抗
,
或者说
,
两物体彼此
之间相互作用永远相等
,
并且各指其对方。
牛顿三定律是在观察和实验的基础上发现的
,
已被公认为宏观自然规律
,
并
成为数学演绎的基础。第一定律是在伽利略、笛卡儿关于惯性定律的基础上建
< br>立起来的
,
对当今的物理学家来说
,
它几乎自然
地成了力学的基础。第二定律是
在明确了质量概念以后
,
对伽利略动力学思想的发展
,
它是运
动三定律的核心。
牛顿第一和第二定律是密切相关的。第一定律表明一个不受干扰力的质
点保持
它的原有的运动状态第二定律则表明
,
力只能引起原有运动状态的改变。故这
两个定律否定了伽利略
< br>—
牛顿时代以前关于必须有力才能保持运动的错误观
点。
第三定律的指出
,
可以说是牛顿对力学发展的一个最具创造性
的独到的贡
献
,
这个定律的确立指出了每一个力都有其反作用力
,
从而对力的概念作了完整
的概括。这三个看起来非常简单的物体运动定律作
为一个整体是动力学的基
础。这个基础
,
从牛顿奠定之后又成为近代动力学和天体力学研究的基本出发
点
,
因此得到物理学家
,
甚至所有科学家和自然哲学家的极大重视。
2.2
、牛顿的万有引力定律
万有引力定律是艾萨克
·
牛顿在前人（开普勒
、胡克、雷恩、哈雷）研究的
基础上，凭借他超凡的数学能力证明，在
< br>1687
年于《自然哲学的数学原理》
上发表的。牛顿的
万有引力定律表示为：任意两个质点通过连心线方向上的力
相互吸引。该引力的大小与它
们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反
比，与两物体的化学本质或物理状态以及中
介物质无关。万有引力定律是解释
物体之间的相互作用的引力的定律。是物体（质点）间
由于它们的引力质量而
引起的相互吸引力所遵循的规律。
2.3
牛顿在光学上的三大贡献
牛顿用极大的兴趣和热情对光学进行研究。
1666
年，牛顿使用三棱镜进行
了著名的色散试验。他发现白光是由各种不同颜色的光
组成的，这是第一大贡
献。牛顿为了验证这个发现，设法把几种不同的单色光合成白光，
并且计算出
不同颜色光的折射率，精确地说明了色散现象。揭开了物质的颜色之谜，原来
物质的色彩是不同颜色的光在物体上有不同的反射率和折射率造成的。牛顿由
于发现了白光的组成，认为折射望远镜透镜的色散现象是无法消除的，就设计
和制造了反射望远镜。为了制造望远镜，他自己设计了研磨抛光机，实验各种
研磨材料
。公元
1668
年，他制成了第一架反射望远镜样机，这是第二
大贡
献。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
进行了大量的观察实验和数学计算。
牛顿还
提出了光的“微粒说”，认为光是
由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运动路径。他
的“微粒说”与后来惠
更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。这是他的第三大
贡献。此
外，他还制作了牛顿色盘等多种光学仪器。