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牛顿的事迹和成就_牛顿的奇迹岁月!江西信丰教育
发布日期:2020-12-31
牛顿出生于英国林肯郡内的伍尔斯索普,这是一个典型的英格兰乡村,安静恬适。1642年年底,英国王室与国会军队进行了殊死对决,全副武装的军队途径伍尔斯索普,奔赴距离村子不远处的激烈战场。虽然千米之外便是烽火硝烟,而村子里却有如神助般地未被波及,依旧宁静如常。圣诞日凌晨两点刚过,牛顿降生了。
 
牛顿的父亲老艾萨克从未上过学,是一名文盲,因为祖上经营有方,他拥有一座农场庄园;母亲汉娜则受过一些教育,因家道中落而嫁给老艾萨克。在牛顿出生之前2个月,老艾萨克因病去世。牛顿3岁时,母亲汉娜改嫁当地的一位牧师,把小牛顿交由外祖父母抚养。很难理解为何母亲汉娜会忍心抛下年幼的牛顿而离去。多年后,当牛顿在回忆起继父、家人时用了大量尖刻的负面词语。牛顿一生孤僻敏感、冷峻偏执,与自幼缺乏母亲的关爱不无关系。
 
— 伍尔斯索普的牛顿故居,来源于网络 —
 
牛顿继父去世后,母亲汉娜回到伍尔斯索普家中,牛顿已是11岁该上中学的年龄。随后,牛顿在格兰瑟姆国王中学度过了7年。在这段时期,牛顿阅读了不少介绍机械器具的书籍,并按照说明制作出实物,有时他还会把一只天竺鼠放到自制的风车里转动风车。虽然牛顿中学时成绩优异,但是母亲汉娜却希望儿子在读完中学后回家务农,继承家业。在牛顿中学校长的全力推荐和劝说下,18岁的牛顿得以参加剑桥大学的入学考试,并顺利获得了迈进剑桥这座学术殿堂的入场券。
 
— 笔者于2019年摄于英国剑桥大学 —
 
刚刚进入剑桥的牛顿,表现并不突出,他并未能引起教授们的关注。当时,剑桥大学没有开设数学课程,在中学时牛顿也没有接受过专门的数学训练。牛顿深知想要在科学上有所建树,数学是必不可少的,便下定决心以自学的方式研习数学。笛卡尔的《几何学》、沃利斯的《无穷算术》等都是牛顿反复研读的著作,被牛顿翻阅最多的一本书是《欧几里得几何学》。
 
1665年,正当牛顿全心沉浸于数学世界之时,瘟疫袭击了全英国,其中伦敦的疫情最为严重。当时的学者们根据资料记载的信息推算,1666年左右将是世界末日,而666与书中记载的恶兽符号相似,所以当时大家都认为1666年的前一年发生瘟疫是世界末日即将来临的先兆。瘟疫就像是无形的杀手,肆意夺取人命。在最高峰时,伦敦一周有6000人因瘟疫死亡。在恐慌的气氛中,很多村镇封闭,剑桥大学也因此而停学关闭。为了躲避瘟疫,1665年夏天牛顿从剑桥大学回到故乡伍尔斯索普。
—伦敦瘟疫图景,来源于网络 —
 
即使恐怖的瘟疫已四处蔓延,伍尔斯索普却并未受到影响,一如往昔地安静恬适。空中大朵的白云低垂,几乎能与树梢相接,庄园里的苹果树花开已谢,正在酝酿着果实。23岁的牛顿在此间漫步,演算,冥思,探索,无人知道这位沉默寡言的年轻人即将以一己之力,破译宇宙运行的神秘密码。在几株苹果树的树荫之下,突然一个苹果落地,站在一旁的牛顿看到这一幕,开始陷入沉思:苹果落地所受到的力必定不限于与地表的距离,而是可以延伸到更远,一直远到那颗我们每晚抬头可见的星球——月球,他随即开始了计算……这段妇孺皆知的轶事后来被指可能是为了增加牛顿的传奇经历而杜撰的,很多研究者也在牛顿的手稿中得知牛顿实际上是花费了好几年的时间和精力才理解了引力,而非一时的灵光一现。正如牛顿自己所说:“真理从来都是思考和无间断冥思所衍生的产物。”
 
— 万有引力定律,来源于网络 —
 
 
虽然苹果的故事已无从考证,但是牛顿在伍尔斯索普乡下这段时光的重要意义必定确凿无疑,千百年来,暗藏于自然与宇宙的秘密一个接着一个被牛顿思想之光照亮:“1665年5月,发现计算切线的方法,11月计算了微分;1666年1月发现光的粒子说,5月开始研究微分,同年开始把思考延伸到月球的引力……”发明微积分、提出光学理论、探索引力的性质,牛顿在这两年中把所有的问题几乎都想通了。牛顿在多年后写道:“1665至1666年瘟疫盛行的时候正是我研究工作的黄金时期,我对数学的感觉胜于后来的任何一个时期”。牛顿在伍尔斯索普的时光,也被誉为牛顿的“奇迹岁月”。
 
— 牛顿及其研究成果,来源于网络 —
 
在取得了一系列重大发现之后,性格孤僻敏感的牛顿并没有把成果发表。20多年后,在天文学家哈雷的耐心劝说和支持下,牛顿终于答应把自己的理论写出来,科学巨著《自然哲学的数学原理》方才得以在1687年7月问世。牛顿在书中用最简洁的数学符号,统合了伽利略力学和开普勒力学并引入多个不同领域的新观念,为力学和动力学等研究奠定了基础,从而把人类的认知从黑暗和奇想之中,直接拉向了崭新的科学时代。数百年后,美国宇航员第一次成功登陆月球。美国宇航局这次登月计划中的每项计算全部精确应验了牛顿的伟大预测。而牛顿这些具有划时代意义的光辉思想,都源自于他在1665至1666年乡居时的构想。
 
— 《自然哲学的数学原理》,来源于网络 —
 
1727年春,85岁的牛顿停止了思考,在伦敦病逝。牛顿下葬于威斯敏斯特大教堂,为他扶棺的是一大群位高权重的皇家贵族和声名显赫的重臣学者。关于牛顿病逝的时间,有资料显示是3月31日,也有传记记载是3月20日,也就是293年前的今天。
 
 
撰文 | Dorine(供职于北京国际数学研究中心)
 
参考文献:
 
《机械宇宙》,著者:[美]爱德华•多尼克,译者:黄珮玲,2016年6月,中信出版社。
 
《牛顿传》(修订版),著者:[英]迈克尔•怀特,译者:陈可岗,2020年1月,中信出版社。

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