一個思考的民族是偉大的
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一個思考的民族是偉大的
李政道:Tsung-Dao Lee(1926年11月24日—),美籍華裔物理學(xué)家。1957年,他31歲時與楊振寧一起,因發(fā)現(xiàn)弱作用中宇稱不守恒而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。他們的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn),由吳健雄的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。李政道和楊振寧是最早獲諾貝爾獎的華人。 簡歷: 出生日期和地點(diǎn) 1926年11月24日,中國上海 國 籍 美國 目前職務(wù) 美國紐約,哥倫比亞大學(xué),全校級教授 學(xué) 歷 1943-44 中國貴州省,浙江大學(xué) (由于戰(zhàn)爭,浙江大學(xué)從浙江遷往貴州) 1945 中國云南省昆明,西南聯(lián)合大學(xué) (由從北京南遷的北京大學(xué)和清華大學(xué)及 從天津南遷的南開大學(xué)組成) 1946-49 美國芝加哥大學(xué),1950年獲博士學(xué)位 榮譽(yù) 1957 諾貝爾物理獎 1957 愛因斯坦科學(xué)獎 1969 法國國家學(xué)院G. Bude獎?wù)?1977 法國國家學(xué)院G. Bude獎?wù)?1979 伽利略獎?wù)?1986 意大利最高騎士勛章 1994 和平科學(xué)獎 1995 中國國際合作獎 1997 命名3443小行星為李政道星 1997 紐約市科學(xué)獎 1999 教皇保羅獎?wù)?1999 意大利政府內(nèi)政部獎?wù)?2000 紐約科學(xué)院獎 2007 日本旭日重光章 名譽(yù)學(xué)位 1958 普林斯頓大學(xué)科學(xué)博士 1969 香港中文大學(xué)文學(xué)博士 1978 紐約市立大學(xué)科學(xué)博士 1982 意大利比薩,高等師范學(xué)院物理學(xué)博士 1984 Bard學(xué)院科學(xué)博士 1985 北京大學(xué)科學(xué)博士 1986 美國Drexel大學(xué)文學(xué)博士 1988 意大利Bologna大學(xué)科學(xué)博士 1990 美國哥倫比亞大學(xué)科學(xué)博士 1991 美國Adelphi大學(xué)科學(xué)博士 1992 日本筑波大學(xué)科學(xué)博士 1994 美國洛克菲勒大學(xué)科學(xué)博士 2006 英國諾丁漢大學(xué)科學(xué)博士 工作簡歷 1950 芝加哥大學(xué)天文系助理研究員 1950-51 加利福尼亞大學(xué)伯克利分校助理研究員和講師 1951-53 普林斯頓高等研究院成員 1953-55 哥倫比亞大學(xué)助理教授 1955-56 哥倫比亞大學(xué)副教授 1956-60 哥倫比亞大學(xué)教授 1960-62 哥倫比亞大學(xué)兼職教授 1960-63 普林斯頓高等研究院教授 1962-63 哥倫比亞大學(xué)訪問教授 1963-64 哥倫比亞大學(xué)教授 1964-84 哥倫比亞大學(xué)費(fèi)米物理講座教授 1984- 哥倫比亞大學(xué)全校級教授 1986- 中國高等科學(xué)技術(shù)中心(CCAST, WL)主任 1986- 北京現(xiàn)代物理中心主任(北京大學(xué)) 1988- 浙江現(xiàn)代物理中心主任(浙江大學(xué)) 1997-2003 RIKEN-BNL研究中心主任 2004- RIKEN-BNL研究中心名譽(yù)主任 理事會成員 1985-93 普林斯頓高等研究院理事會成員 1990- 以色列特拉維夫大學(xué)董事會成員 名譽(yù)教授 1981 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 1982 暨南大學(xué) 1982 復(fù)旦大學(xué) 1984 清華大學(xué) 1985 北京大學(xué) 1985 南京大學(xué) 1986 南開大學(xué) 1987 上海交通大學(xué) 1987 蘇州大學(xué) 1988 浙江大學(xué) 1993 西安西北大學(xué) 1998 上海大學(xué) 2000 蘭州大學(xué) 2002 廈門大學(xué) 2003 西北工業(yè)大學(xué) 特邀講座和院士 1957 美國哈佛大學(xué)Loeb特邀講座 1957 中央研究院院士 1959 美國藝術(shù)與科學(xué)院院士 1961-63 美國Sloan 基金學(xué)者(Sloan Fellow) 1962 美國哲學(xué)學(xué)會院士 1964 美國哈佛大學(xué)Loeb特邀講座 1964 美國國家科學(xué)院院士 1966 美國Guggenheim基金學(xué)者(Guggenheim Fellow) 1982 意大利 Lincei國家科學(xué)院院士 1986 華盛頓大學(xué)Jessie與John Danz講座 1994 中國科學(xué)院外籍院士 1995 第三世界科學(xué)院院士 1995 麻省理工學(xué)院,Herman Feshbach物理學(xué)講座 2003 梵蒂岡Pontifical 科學(xué)院院士 2004 澳門特別行政區(qū)政府科技委員會顧問 著 作 粒子物理和場論引論 Harwood科學(xué)出版社,1981 李政道文選1-3集,G. Feinberg編輯 Birkhauser Boston Inc., 1986 宇稱不守恒三十年——李政道六十華誕學(xué)術(shù)研討會 Birkhauser Boston Inc., 1988 對稱,不對稱與粒子的世界, 華盛頓大學(xué)出版社,1988 李政道文選,1985-1996,任海滄、龐陽編輯 Gordon and Breach, 1998 科學(xué)與藝術(shù),主編:李政道,副主編:柳懷祖 上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2000 物理的挑戰(zhàn),李政道著 中國經(jīng)濟(jì)出版社,2002 宇稱不守恒發(fā)現(xiàn)之爭論解謎,季承、柳懷祖、滕麗編輯 甘肅科學(xué)技術(shù)出版社, 2004(簡體字本) 香港天地圖書有限公司,2004(繁體字本) 生平概述: 李政道出生于中國上海,祖籍江蘇蘇州,父親李駿康是金陵大學(xué)農(nóng)化系首屆畢業(yè)生。李政道曾在東吳附中,江西聯(lián)合中學(xué)等校就讀。因抗戰(zhàn),中學(xué)未畢業(yè)。1943年因以同等學(xué)歷考入遷至貴州的浙江大學(xué)物理系,由此走上物理學(xué)之路,師從束星北、王淦昌等教授。1944年因日軍入侵貴州,時在貴州的浙江大學(xué)被迫停學(xué)。1945年他轉(zhuǎn)學(xué)到時在昆明的西南聯(lián)合大學(xué)就讀二年級,師從吳大猷、葉企孫等教授。1946年赴美進(jìn)入芝加哥大學(xué),師從費(fèi)米教授。1950年獲得博士學(xué)位之后,從事流體力學(xué)的湍流、統(tǒng)計(jì)物理的相變以及凝聚態(tài)物理的極化子的研究。1953年,他任哥倫比亞大學(xué)助理教授,主要從事粒子物理和場論領(lǐng)域的研究。三年后,29歲的李政道,成為哥倫比亞大學(xué)二百多年歷史上最年輕的正教授。他開辟了弱作用中的對稱破缺、高能中微子物理以及相對論性重離子對撞物理等科學(xué)研究領(lǐng)域。1984年他獲得全校級教授(University Professor)這一最高職稱,至今仍是哥倫比亞大學(xué)在科學(xué)研究上最活躍的教授之一?,F(xiàn)在,他的興趣轉(zhuǎn)向高溫超導(dǎo)波色子特性,中微子映射矩陣,以及解薛定諤方程的新途徑的研究。如今耄耋之年的他仍奮斗在物理研究的第一線,不斷發(fā)表科學(xué)論文。 自20世紀(jì)七十年代初,他和夫人開始回國訪問,為祖國的科學(xué)和教育事業(yè)做了很多貢獻(xiàn)。他積極建議重視科技人才的培養(yǎng),重視基礎(chǔ)科學(xué)研究,促成中美高能物理的合作,建議和協(xié)助建造北京正負(fù)電子對撞機(jī),建議成立自然科學(xué)基金,設(shè)立CUSPEA,建議建立博士后制度,成立中國高等科學(xué)技術(shù)中心和北京大學(xué)及浙江大學(xué)的近代物理中心等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),設(shè)立私人教育基金,對藝術(shù)和中國的歷史文化有著強(qiáng)烈的興趣,個人亦喜隨筆作畫并積極倡導(dǎo)科學(xué)和藝術(shù)結(jié)合。 1926年11月25日,李政道誕生于上海。他自幼酷愛讀書,整天手不釋卷,連上衛(wèi)生間都帶著書看,有時手紙沒帶,書卻從未忘帶。抗戰(zhàn)爭時期,他輾轉(zhuǎn)到大西南求學(xué),一路上把衣服丟得精光,但書卻一本未丟,反而一次比一次多。 1946年,20歲的李政道到美國留學(xué),當(dāng)時他只有大二的學(xué)歷,但經(jīng)過嚴(yán)格的考試,竟然被芝加哥大學(xué)研究生院錄取。 3年后便以“有特殊見解和成就”通過了博士論文答辨,被譽(yù)為“神童博士”,其時年僅23歲。 在科學(xué)上早熟的李政道,1956年30歲時便升任著名的哥倫比亞大學(xué)教授。他親自體會到科學(xué)人才必須從小培養(yǎng),因而在1974年 5月30日會見毛澤東**時,建議在中國科技大學(xué)開設(shè)少年班,他的建議受到采納。1979年他去合肥訪問時去科大少年班看望了同學(xué)們,并題詞:“青出于藍(lán),后繼有人。”李政道關(guān)心中國科學(xué)事業(yè)的發(fā)展,他建議設(shè)立國家自然科學(xué)基金,他建議建立博士后制度他建議建造北京正負(fù)電子對撞機(jī),他建議成立中國高等科學(xué)技術(shù)中心和北京近代物理中心,……這些建議都一一得以實(shí)現(xiàn)。1985年7月16日,鄧小平會見李政道時,對他說:“謝謝你,考慮了這么多重要的問題,提了這么多好的意見?!?1998年1月23日,李政道將其畢生積蓄30萬美元,以他和他的已故夫人秦惠(竹君)的名義設(shè)立了“中國大學(xué)生科研輔助基金”,資助北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、蘭州大學(xué)和蘇州大學(xué)的本科生從事科研輔助工作。李政道為中國教育事業(yè)的發(fā)展,為科學(xué)事業(yè)后繼有人,真是用心良苦,竭盡全力。 1957年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者李政道 重要事件年歷 1926年 出生于上海 1943年 江西聯(lián)合中學(xué)畢業(yè) 1943年 就讀于浙江大學(xué)物理系 1944年 轉(zhuǎn)入昆明國立西南聯(lián)大 1946年 就讀聯(lián)大二年級,受吳大猷推薦赴美留學(xué)(芝加哥大學(xué)物理系) 1950年 獲芝加哥大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位,至加拿大擔(dān)任天文研究員 1951年 受聘于普林斯頓大學(xué)高級研究所 1953年 至哥倫比亞大學(xué)任教 1956年 與楊振寧共同提出宇稱不守恒理論 1957年 與楊振寧同獲諾貝爾獎 1958年 與楊振寧、吳健雄同獲普林斯頓大學(xué)物理學(xué)獎,并被授于普林斯頓大學(xué)物理榮譽(yù)博士學(xué)位 1960年 任普林斯頓高級研究所教授 1961年 受推選為美國國家科學(xué)院院士 1963年 回哥倫比亞大學(xué),擔(dān)任第一位「費(fèi)米講座」的物理學(xué)教授偕夫人返回闊別26年的中國大陸 1964年 和楊振寧受邀參加廣州粒子物理理論討論會,二人還被推選為本次會議的顧問委員會成員 1984年 回國參加第十六屆中研院院士會議 1986年 出任中國高等科學(xué)技術(shù)中心終身主任;并擔(dān)任北京現(xiàn)代物理學(xué)研究中心主任。12月,哥大為李政道舉行六十大壽慶典 1988年 在北京主持召開同步輻射應(yīng)用國際討論會 艾薩克·牛頓(Isaac Newton 1642.12.25——1727.3.20.) 英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。 【簡介】 最負(fù)盛名的數(shù)學(xué)家、科學(xué)家和哲學(xué)家,同時是英國當(dāng)時煉金術(shù)熱衷者。他在1687年7月5日發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨(dú)立地發(fā)明了微積分。他總共留下了50多萬字的煉金術(shù)手稿和100多萬字的神學(xué)手稿。英國物理學(xué)家牛頓的智商:190 少年牛頓 1643年1月4日,在英格蘭林肯郡小鎮(zhèn)沃爾索浦的一個自耕農(nóng)家庭里,牛頓誕生了。牛頓是一個早產(chǎn)兒,出生時只有三磅重,接生婆和他的親人都擔(dān)心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學(xué)巨人,并且竟活到了85歲的高齡。牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時,母親改嫁給一個牧師,把牛頓留在外祖母身邊撫養(yǎng)。11歲時,母親的后夫去世,母親帶著和后夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言,性格倔強(qiáng),這種習(xí)性可能來自它的家庭處境。 大約從五歲開始,牛頓被送到公立學(xué)校讀書。少年時的牛頓并不是神童,他資質(zhì)平常,成績一般,但他喜歡讀書,喜歡看一些介紹各種簡單機(jī)械模型制作方法的讀物,并從中受到啟發(fā),自己動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。 傳說小牛頓把風(fēng)車的機(jī)械原理摸透后,自己制造了一架磨坊的模型,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,于是輪子不停的轉(zhuǎn)動;又一次他放風(fēng)箏時,在繩子上懸掛著小燈,夜間村人看去驚疑是彗星出現(xiàn);他還制造了一個小水鐘。每天早晨,小水鐘會自動滴水到他的臉上,催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻,尤其喜歡刻日晷,家里墻角、窗臺上到處安放著他刻畫的日晷,用以驗(yàn)看日影的移動。 牛頓12歲時進(jìn)了離家不遠(yuǎn)的格蘭瑟姆中學(xué)。牛頓的母親原希望他成為一個農(nóng)民,但牛頓本人卻無意于此,而酷愛讀書。隨著年歲的增大,牛頓越發(fā)愛好讀書,喜歡沉思,做科學(xué)小實(shí)驗(yàn)。他在格蘭瑟姆中學(xué)讀書時,曾經(jīng)寄宿在一位藥劑師家里,使他受到了化學(xué)試驗(yàn)的熏陶。 【牛頓的成就】 力學(xué)方面的貢獻(xiàn) 牛頓在伽利略等人工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究,總結(jié)出了物體運(yùn)動的三個基本定律(牛頓三定律):
①任何物體在不受外力或所受外力的合力為零時,保持原有的運(yùn)動狀態(tài)不變,即原來靜止的繼續(xù)靜止,原來運(yùn)動的繼續(xù)作勻速直線運(yùn)動。
②任何物體在外力作用下,運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變,其動量隨時間的變化率與所受的合外力成正比。通常可表述為:物體的加速度與所受的合外力成正比,與物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向與合外力的方向一致。
③當(dāng)物體甲給物體乙一個作用力時,物體乙必然同時給物體甲一個反作用力,作用力和反作用力大小相等,方向相反,而且在同一直線上。這三個非常簡單的物體運(yùn)動定律,為力學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),并對其他學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。第一定律的內(nèi)容伽利略曾提出過,后來R.笛卡兒作過形式上的改進(jìn),伽利略也曾非正式地提到第二定律的內(nèi)容。第三定律的內(nèi)容則是牛頓在總結(jié)C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的結(jié)果之后得出的。 牛頓是萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)者。他在1665~1666年開始考慮這個問題。1679年,R·胡克在寫給他的信中提出,引力應(yīng)與距離平方成反比,地球高處拋體的軌道為橢圓,假設(shè)地球有縫,拋體將回到原處,而不是像牛頓所設(shè)想的軌道是趨向地心的螺旋線。牛頓沒有回信,但采用了胡克的見解。在開普勒行星運(yùn)動定律以及其他人的研究成果上,他用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出了萬有引力定律。 牛頓把地球上物體的力學(xué)和天體力學(xué)統(tǒng)一到一個基本的力學(xué)體系中,創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)理論體系。正確地反映了宏觀物體低速運(yùn)動的宏觀運(yùn)動規(guī)律,實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)的第一次大統(tǒng)一。這是人類對自然界認(rèn)識的一次飛躍。 牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比。他說:流體部分之間由于缺乏潤滑性而引起的阻力,如果其他都相同,與流體部分之間分離速度成比例。現(xiàn)在把符合這一規(guī)律的流體稱為牛頓流體,其中包括最常見的水和空氣,不符合這一規(guī)律的稱為非牛頓流體。 在給出平板在氣流中所受阻力時,牛頓對氣體采用粒子模型,得到阻力與攻角正弦平方成正比的結(jié)論。這個結(jié)論一般地說并不正確,但由于牛頓的權(quán)威地位,后人曾長期奉為信條。20世紀(jì),T·卡門在總結(jié)空氣動力學(xué)的發(fā)展時曾風(fēng)趣地說,牛頓使飛機(jī)晚一個世紀(jì)上天。 關(guān)于聲的速度,牛頓正確地指出,聲速與大氣壓力平方根成正比,與密度平方根成反比。但由于他把聲傳播當(dāng)作等溫過程,結(jié)果與實(shí)際不符,后來P.-S.拉普拉斯從絕熱過程考慮,修正了牛頓的聲速公式。 數(shù)學(xué)方面的貢獻(xiàn) 17世紀(jì)以來,原有的幾何和代數(shù)已難以解決當(dāng)時生產(chǎn)和自然科學(xué)所提出的許多新問題,例如:如何求出物體的瞬時速度與加速度?如何求曲線的切線及曲線長度(行星路程)、矢徑掃過的面積、極大極小值(如近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)、最大射程等)、體積、重心、引力等等;盡管牛頓以前已有對數(shù)、解析幾何、無窮級數(shù)等成就,但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。當(dāng)時笛卡兒的《幾何學(xué)》和瓦里斯的《無窮算術(shù)》對牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統(tǒng)一為兩類算法:正流數(shù)術(shù)(微分)和反流數(shù)術(shù)(積分),反映在1669年的《運(yùn)用無限多項(xiàng)方程》、1671年的《流數(shù)術(shù)與無窮級數(shù)》、1676年的《曲線求積術(shù)》三篇論文和《原理》一書中,以及被保存下來的1666年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數(shù)》中。所謂“流量”就是隨時間而變化的自變量如x、y、s、u等,“流數(shù)”就是流量的改變速度即變化率,寫作等。他說的“差率”“變率”就是微分。與此同時,他還在1676年首次公布了他發(fā)明的二項(xiàng)式展開定理。牛頓利用它還發(fā)現(xiàn)了其他無窮級數(shù),并用來計(jì)算面積、積分、解方程等等。1684年萊布尼茲從對曲線的切線研究中引入了和拉長的S作為微積分符號,從此牛頓創(chuàng)立的微積分學(xué)在大陸各國迅速推廣。 微積分的出現(xiàn),成了數(shù)學(xué)發(fā)展中除幾何與代數(shù)以外的另一重要分支——數(shù)學(xué)分析(牛頓稱之為“借助于無限多項(xiàng)方程的分析”),并進(jìn)一步進(jìn)進(jìn)發(fā)展為微分幾何、微分方程、變分法等等,這些又反過來促進(jìn)了理論物理學(xué)的發(fā)展。例如瑞士J.伯努利曾征求最速降落曲線的解答,這是變分法的最初始問題,半年內(nèi)全歐數(shù)學(xué)家無人能解答。1697年,一天牛頓偶然聽說此事,當(dāng)天晚上一舉解出,并匿名刊登在《哲學(xué)學(xué)報》上。伯努利驚異地說:“從這鋒利的爪中我認(rèn)出了雄獅”。 牛頓在前人工作的基礎(chǔ)上,提出“流數(shù)(fluxion)法”,建立了二項(xiàng)式定理,并和G.W.萊布尼茨幾乎同時創(chuàng)立了微積分學(xué),得出了導(dǎo)數(shù)、積分的概念和運(yùn)算法則,闡明了求導(dǎo)數(shù)和求積分是互逆的兩種運(yùn)算,為數(shù)學(xué)的發(fā)展開辟了一個新紀(jì)元。 光學(xué)方面的貢獻(xiàn) 牛頓曾致力于顏色的現(xiàn)象和光的本性的研究。1666年,他用三棱鏡研究日光,得出結(jié)論:白光是由不同顏色(即不同波長)的光混合而成的,不同波長的光有不同的折射率。在可見光中,紅光波長最長,折射率最小;紫光波長最短,折射率最大。牛頓的這一重要發(fā)現(xiàn)成為光譜分析的基礎(chǔ),揭示了光色的秘密。牛頓還曾把一個磨得很精、曲率半徑較大的凸透鏡的凸面,壓在一個十分光潔的平面玻璃上,在白光照射下可看到,中心的接觸點(diǎn)是一個暗點(diǎn),周圍則是明暗相間的同心圓圈。后人把這一現(xiàn)象稱為“牛頓環(huán)”。他創(chuàng)立了光的“微粒說”,從一個側(cè)面反映了光的運(yùn)動性質(zhì),但牛頓對光的“波動說”并不持反對態(tài)度。1704年,他出版了《光學(xué)》一書,系統(tǒng)闡述他在光學(xué)方面的研究成果。 熱學(xué)方面的貢獻(xiàn) 牛頓確定了冷卻定律,即當(dāng)物體表面與周圍有溫差時,單位時間內(nèi)從單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。 天文學(xué)方面的貢獻(xiàn) 牛頓1672年創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡。他用質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力證明,密度呈球?qū)ΨQ的球體對外的引力都可以用同質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現(xiàn)象,指出潮汐的大小不但同月球的位相有關(guān),而且同太陽的方位有關(guān)。牛頓預(yù)言地球不是正球體。歲差就是由于太陽對赤道突出部分的攝動造成的。 哲學(xué)方面的貢獻(xiàn) 牛頓的哲學(xué)思想基本屬于自發(fā)的唯物主義,他承認(rèn)時間、空間的客觀存在。如同歷史上一切偉大人物一樣,牛頓雖然對人類作出了巨大的貢獻(xiàn),但他也不能不受時代的限制。例如,他把時間、空間看作是同運(yùn)動著的物質(zhì)相脫離的東西,提出了所謂絕對時間和絕對空間的概念;他對那些暫時無法解釋的自然現(xiàn)象歸結(jié)為上帝的安排,提出一切行星都是在某種外來的“第一推動力”作用下才開始運(yùn)動的說法。 《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》牛頓最重要的著作,1687年出版。該書總結(jié)了他一生中許多重要發(fā)現(xiàn)和研究成果,其中包括上述關(guān)于物體運(yùn)動的定律。他說,該書“所研究的主要是關(guān)于重、輕流體抵抗力及其他吸引運(yùn)動的力的狀況,所以我們研究的是自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理?!痹摃鴤魅胫袊螅袊鴶?shù)學(xué)家李善蘭曾譯出一部分,但未出版,譯稿也遺失了?,F(xiàn)有的中譯本是數(shù)學(xué)家鄭太樸翻譯的,書名為《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》,1931年商務(wù)印書館初版,1957、1958年兩次重印。 牛頓對自然的興趣 由于牛頓在劍橋受到數(shù)學(xué)和自然科學(xué)的熏陶和培養(yǎng),對探索自然現(xiàn)象產(chǎn)生極為濃厚的興趣。就在1665~1666年這兩年之內(nèi),他在自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)思潮奔騰,才華迸發(fā),思考前人從未思考過的問題,踏進(jìn)前人沒有涉及的領(lǐng)域,創(chuàng)建前所未有的驚人業(yè)績。1665年初他創(chuàng)立級數(shù)近似法以及把任何冪的二項(xiàng)式化為一個級數(shù)的規(guī)則。同年11月,創(chuàng)立正流數(shù)法(微分);次年1月,研究顏色理論;5月,開始研究反流數(shù)法(積分)。這一年內(nèi),牛頓還開始想到研究重力問題,并想把重力理論推廣到月球的運(yùn)行軌道上去。他還從開普勒定律中推導(dǎo)出使行星保持在它們軌道上的力必定與它們到旋轉(zhuǎn)中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說,說的也是在此時發(fā)生的軼事??傊诩亦l(xiāng)居住的這兩年中,牛頓以比此后任何時候更為旺盛的精力從事科學(xué)創(chuàng)造,并關(guān)心自然哲學(xué)問題。由此可見,牛頓一生的重大科學(xué)思想是在他青春年華、思想敏銳短短兩年期間孕育、萌發(fā)和形成的。 1667年牛頓重返劍橋大學(xué),10月1日被選為三一學(xué)院的仲院侶,次年3月16日選為正院侶。當(dāng)時巴羅對牛頓的才能有充分認(rèn)識。1669年10月27日巴羅便讓年僅26歲的牛頓接替他擔(dān)任盧卡斯講座的教授。牛頓把他的光學(xué)講稿(1670~1672)、算術(shù)和代數(shù)講稿(1673~1683)《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(以下簡稱《原理》)的第一部分(1684~1685),還有《宇宙體系》(1687)等手稿送到劍橋大學(xué)圖書館收藏。1672年起他被接納為皇家學(xué)會會員,1703年被選為皇家學(xué)會**直到逝世。其間牛頓和國內(nèi)外科學(xué)家通信最多的有R.玻意耳、J.柯林斯、J.夫拉姆斯蒂德、D.格雷果理、E.哈雷、胡克、C.惠更斯、G.W.F.von萊布尼茲和J.沃利斯等。牛頓在寫作《原理》之后,厭倦大學(xué)教授生活,他得到在大學(xué)學(xué)生時代結(jié)識的一位貴族后裔C.蒙塔古的幫助,于1696年謀得造幣廠監(jiān)督職位,1699年升任廠長,1701年辭去劍橋大學(xué)工作。當(dāng)時英國幣制混亂,牛頓運(yùn)用他的冶金知識,制造新幣。因改革幣制有功,1705年受封為爵士。晚年研究宗教,著有《圣經(jīng)里兩大錯訛的歷史考證》等文。牛頓于1727年3月31日(儒略歷20日)在倫敦郊區(qū)肯辛頓寓中逝世,以國葬禮葬于倫敦威斯敏斯特教堂。 《光學(xué)》和反射式望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明,光學(xué)和力學(xué)一樣,在古希臘時代就受到注意。用于天文觀測的需要,光學(xué)儀器的制作很早就得到了發(fā)展,光的反射定律早在歐幾里得時代已經(jīng)聞名,但折射定律直到牛頓出生之前不久才為荷蘭科學(xué)家W.斯涅耳所發(fā)現(xiàn)。玻璃的制作早已從阿拉伯輾轉(zhuǎn)傳入西歐。16世紀(jì)荷蘭磨制透鏡的手工業(yè)大興。把透鏡適當(dāng)組合成一個系統(tǒng)就可成為顯微鏡或望遠(yuǎn)鏡。這兩種儀器的發(fā)明對科學(xué)發(fā)展起了重大作用。在牛頓之前,伽利略首先把他所制作的望遠(yuǎn)鏡用在天象觀測上。枷利略式的望遠(yuǎn)鏡是以一片會聚透鏡為目鏡、一片發(fā)散透鏡為物鏡的望遠(yuǎn)鏡。還有當(dāng)時盛行的由兩片會聚透鏡組成的開普勒望遠(yuǎn)鏡。兩種望遠(yuǎn)鏡都無法消除物鏡的色散。牛頓發(fā)明以金屬磨成的反射鏡代替會聚透鏡作為物鏡,這樣就避免了物鏡的色散。當(dāng)時牛頓制成的望遠(yuǎn)鏡長6英寸,直徑1英寸,放大率為30~40倍。經(jīng)過改進(jìn),1671年他制作了第二架更大的反射式望遠(yuǎn)鏡,并送到皇家學(xué)會評審。這臺望遠(yuǎn)鏡被皇家學(xué)會作為珍貴科學(xué)文物收藏起來。為了制造反射式望遠(yuǎn)鏡,牛頓親自冶煉合金和研磨鏡面。牛頓自幼愛好動手制模型,做試驗(yàn),這對他在光學(xué)實(shí)驗(yàn)上的成功有極大幫助。光的顏色問題早在公元前就有人在作猜測,把虹的光色和玻璃片的邊緣形成的顏色聯(lián)系起來。從亞里士多德以來到笛卡兒都認(rèn)為白光是純潔的、均勻的,是光的本質(zhì),而色光只是光的變種。他們都沒像牛頓那樣認(rèn)真做過實(shí)驗(yàn)。