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第7章 牛頓

  • 科學(xué)家的故事
  • 楊晶
  • 2419字
  • 2014-10-08 15:16:32

少年時(shí)的牛頓

牛頓生于英格蘭東密德蘭林肯郡南凱斯蒂文埃爾斯索普的埃爾斯索普莊園。牛頓出生前3個(gè)月父親便去世了。兩歲時(shí),母親改嫁,牛頓由外祖母撫養(yǎng)。5歲開始,他被送到公立學(xué)校讀書,12歲時(shí)進(jìn)入中學(xué)。少年時(shí)的牛頓并不是神童,他資質(zhì)平常,成績(jī)一般,但他很喜歡看一些介紹各種簡(jiǎn)單機(jī)械模型制作方法的讀物,并從中受到啟發(fā),自己動(dòng)手制作些奇奇怪怪的小玩意,如風(fēng)車、木鐘、折疊式提燈等等。藥劑師的房子附近正建造風(fēng)車,小牛頓把風(fēng)車的機(jī)械原理摸透后,自己也制造了一架小風(fēng)車。但是,推動(dòng)他的風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)的并不是風(fēng),而是動(dòng)物。他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上,然后在輪子的前面放上一粒玉米,剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米,就不斷的跑動(dòng),于是輪子不停的轉(zhuǎn)動(dòng);他還制造了一個(gè)小水鐘:每天早晨,小水鐘會(huì)自動(dòng)滴水到他的臉上,催他起床。

牛頓的家境十分貧寒,因?yàn)榧彝ヒ蛩乇黄刃輰W(xué),對(duì)于牛頓來說這無疑是重大打擊。但是母親并沒有回心轉(zhuǎn)意,最后只好違心地按照母親的意愿去學(xué)習(xí)經(jīng)商。每天一早,他跟一個(gè)老仆人到十幾里外的大鎮(zhèn)子去做買賣。牛頓非常不喜歡經(jīng)商,把一切事務(wù)都交托老仆人經(jīng)辦,自己卻偷偷跑到一個(gè)地方去讀書。

時(shí)光漸漸流逝,牛頓越發(fā)對(duì)經(jīng)商感到厭惡,心里所喜歡的只是讀書。他怕家里人發(fā)覺,就每天與老仆人一同出去,到半路停下,在一個(gè)籬笆下讀書。每當(dāng)下午老仆人歸來時(shí),再一同回家。這樣,日復(fù)一日,籬笆下的讀書生活倒也其樂無窮。一天,他正在籬笆下興致勃勃地讀書,趕巧被過路的舅舅看見。舅舅一看這個(gè)情景,很是生氣,大聲責(zé)罵他不務(wù)正業(yè),一把將牛頓手里的書搶了過來。舅舅一看他所讀的是數(shù)學(xué)書,上面畫著種種記號(hào),心里受到感動(dòng)。舅舅一把抱住牛頓,激動(dòng)地說:“孩子,就按你的志向發(fā)展吧,你的正道應(yīng)該是讀書。”

回到家里后,舅舅竭力勸說牛頓的母親,讓牛頓棄商就學(xué)。在舅舅的幫助下,牛頓如愿以償?shù)貜?fù)學(xué)了。牛頓19歲時(shí)進(jìn)入劍橋大學(xué),在這里,牛頓開始接觸到大量自然科學(xué)著作,經(jīng)常參加學(xué)院舉辦的各類講座,包括地理、物理、天文和數(shù)學(xué)。牛頓的第一任教授伊薩克·巴羅是個(gè)博學(xué)多才的學(xué)者。這位學(xué)者獨(dú)具慧眼,看出了牛頓具有敏銳的觀察力、深邃的理解力。于是將自己的數(shù)學(xué)知識(shí),包括計(jì)算曲線圖形面積的方法,全部傳授給牛頓,并把牛頓引向了近代自然科學(xué)的研究領(lǐng)域。不久,牛頓的數(shù)學(xué)高塔就建成了,22歲時(shí)發(fā)明了微分學(xué),23歲時(shí)發(fā)明了積分學(xué),為人類科學(xué)事業(yè)作出了巨大貢獻(xiàn)。

后來,牛頓在回憶時(shí)說道:“巴羅博士當(dāng)時(shí)講授關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)的課程,也許正是這些課程促使我去研究這方面的問題。”

牛頓本人一直非常謙虛,他談及自己的成就時(shí)說:“如果說我看得遠(yuǎn)一些,那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟稀!薄拔也恢朗澜鐝氖裁唇嵌葋砜次摇V劣谖遥腋械阶约翰贿^是在海灘上玩耍的孩童,偶爾在什么地方發(fā)現(xiàn)一塊比別人揀到的較為光滑的卵石,或一個(gè)更為漂亮的貝殼而沾沾自喜,可是對(duì)舒展在我眼前的一片茫茫無邊的尚未開發(fā)的真理的海洋卻一無所知。”

牛頓和蘋果的故事

牛頓被譽(yù)為近代科學(xué)的開創(chuàng)者,光的分析、萬有引力定律和微積分學(xué)這三大成就為現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。牛頓之所以能在科學(xué)上獲得如此巨大的成就,與他刻苦學(xué)習(xí)和勤于鉆研的精神是分不開的。牛頓身上的故事數(shù)不勝數(shù),最為大家耳熟能詳?shù)木褪桥nD與蘋果的故事。

23歲時(shí),鼠疫流行于倫敦。牛頓所在的金橋大學(xué)為了預(yù)防學(xué)生受到傳染,學(xué)校暫時(shí)關(guān)閉。牛頓回到了故鄉(xiāng)林肯郡鄉(xiāng)下,在那里繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究。那時(shí),鄉(xiāng)下的孩子們經(jīng)常用投石器打幾個(gè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)之后,把石頭拋得很遠(yuǎn),或者把一桶牛奶用力從頭上轉(zhuǎn)過,牛奶卻掉不下來。這些事實(shí)都讓牛頓產(chǎn)生了懷疑:“是什么力量使投石器里面的石頭以及水桶里的牛奶掉不下來呢?”這個(gè)問題一直困擾著牛頓。

一天傍晚,牛頓坐在蘋果樹下認(rèn)真看書,突然,一個(gè)蘋果從樹上掉下來,正好落在了牛頓的頭上,恰巧當(dāng)時(shí)牛頓正思考“什么力量使月球保持在環(huán)繞地球運(yùn)行的軌道上,以及使行星保持在其環(huán)繞太陽運(yùn)行的軌道上?”蘋果事件的發(fā)生給了牛頓很大的啟示,經(jīng)過一系列試驗(yàn)、觀察和演算,牛頓發(fā)現(xiàn)太陽的引力與它巨大的質(zhì)量密切相關(guān),同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了宇宙的普遍規(guī)律:凡物體都有吸引力;質(zhì)量越大,吸引力也越大;間距越大,吸引力就越小。這就是經(jīng)典力學(xué)中著名的“萬有引力定律”。

色彩的出現(xiàn)

牛頓還對(duì)光學(xué)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)了顏色的根源。一次,他在用自制望遠(yuǎn)鏡觀察天體時(shí),無論怎樣調(diào)整鏡片,視點(diǎn)總是不清楚。他想,這可能與光線的折光有關(guān)。接著就實(shí)驗(yàn)起來。他在暗室的窗戶上留一個(gè)小圓孔用來透光,在室內(nèi)窗孔后放一個(gè)三棱鏡,在三棱鏡后掛好白屏接受通過三棱鏡折進(jìn)的光。結(jié)果,大出意外,牛頓驚異地看到,白屏上所接受的折光呈橢圓形,兩端現(xiàn)出多彩的顏色來。對(duì)這個(gè)奇異的現(xiàn)象,牛頓進(jìn)行了深入的思考。得知光受折射后,太陽的白光分散為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色。因此,白光(陽光)是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七色光線匯合而成。自然界雨后天晴,陽光經(jīng)過天空中余圍的雨滴的折射、反射,形成五彩繽紛的虹霓,正是這個(gè)道理。

經(jīng)過進(jìn)一步研究,牛頓指出世界萬物之所以有顏色,并非其自身有顏色。太陽普照萬物,各物體只吸收它所接受的顏色,而將它所不能接受的顏色反射出來。這反射出來的顏色就是人們見到的各種物體的顏色。這一學(xué)說準(zhǔn)確地道出顏色的根源,世界上自古以來所出現(xiàn)的各種顏色學(xué)說都被它所推翻。

隨著科學(xué)聲譽(yù)的提高,牛頓的政治地位也得到了提升。他為人類所做出的巨大貢獻(xiàn)使他兩次入選英國議會(huì),1703年接受安娜女皇的封爵并出任皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。晚年的牛頓開始致力于對(duì)神學(xué)的研究,他否定哲學(xué)的指導(dǎo)作用,虔誠地相信上帝,埋頭于寫以神學(xué)為題材的著作。1727年3月20日,偉大的艾薩克·牛頓逝世。同其他很多杰出的英國人一樣,他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。牛頓終身未婚,從沒有享受到家庭生活所帶來的快樂,他將自己的畢生精力獻(xiàn)給了全人類的科學(xué)研究事業(yè)。在他的墓碑上鐫刻著這樣的話:讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類榮耀曾經(jīng)在世界上存在。

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