自然之光——牛顿

作者|邢崇

审核|周玖

编辑|田坤平

1643年,位于英格兰东部的一个庄园里传来阵阵哭啼,一位即将影响科学界数百年的伟人——艾萨克·牛顿出生了。由于牛顿在三岁大时他的母亲便改嫁到了北威特姆,牛顿便被托付给了他的外祖母。

艾萨克·牛顿(图片来源于网络)

牛顿最初接受教育是在一所乡村学校,后来又去了格兰瑟姆的国王中学。在此期间,由于他的母亲再度守寡,牛顿差点顺从了母亲的意愿——成为一个农夫。在中学校长的极力劝说下,才重返学校并完成了学业。直到 19岁那年,牛顿开始了在剑桥大学的求学之路。一个划时代的科学伟人来到巨人脚下,开始向着肩膀一点点攀登而去……

剑桥大学(图片来源于网络)

牛顿在剑桥大学三一学院读书那会儿,老师们的教学理念还是停留在亚里士多德的学说,但牛顿却对笛卡儿、伽利略等更为先进的思想十分着迷。1665年,他发现了广义二项式定理,并着手于创建一套新的数学理论,这便是我们现在所熟知的微积分啦。就在这一年,为了预防大瘟疫,伦敦的大学纷纷关闭,于是随后的两年,牛顿便不得不在家中搞起了自己的研究。

两年后,作为研究生的牛顿重返剑桥大学三一学院,一项项足以撼动当时科学界的成果逐渐浮出水面……

棱镜将白光分解为彩色光带(图片来源于维基百科)

1670年到1672年期间,牛顿负责讲授光学相关的课程,就是在这个过程中,他发现了棱镜可以将白光色散为彩色的光谱,正是这个发现,牛顿意识到到当时普遍使用的折射式望远镜存在着一个通病——它们或多或少都会把光色散为五颜六色的(也就是我们今天所说的色差啦~)。

于是牛顿,经过一番研究,便发明了我们所熟知的牛顿反射式望远镜,如今我们也亲切的称它为“牛反”。

牛顿发明的反射式望远镜(图片来源于网络)

而对于光的理解,牛顿认为它们是又一个个小粒子组成。

尽管对于衍射和干涉等现象来说,通过光的“波动理论”来解释似乎更为贴切,但通过他的“微粒理论”可以很好地解释光的直线传播和反射等现象。

当然,我们通过现今的量子理论得知,其实这两种理论同时成立,即所谓的“波粒二象性”,虽然该理论中的光子与牛顿理论中的微粒大不相同。

光的衍射(图片来源于网络)

1687年7月5日,在埃德蒙•哈雷的鼓励与帮助下,牛顿出版了具有里程碑意义的《自然哲学的数学原理》。

我们如今高中熟知的牛顿三大运动定律,由此开始引领了科学发展的数百年时光。正是这本不朽的巨著,让牛顿成为当时最有影响力的科学家。

自然哲学的数学原理(图片来源于网络)

而说到微积分的创立者,当时的科学界可谓争论了许多年。

通过牛顿身边一些朋友的描述,牛顿似乎比莱布尼茨早几年便提出了微积分的思想,只是在1704年正式给出微积分的完整叙述之前,由于种种原因并没有发表过太多相关的内容。而莱布尼茨早在17世纪80年代年便发表了他自己所创立的微积分体系。

两人为了争微积分创立者的身份,甚至打起了官司,虽然当年判决牛顿是微积分的创立者(据说判决公告是牛顿自己写的),但后来人们仔细检视了牛顿和莱布尼茨的论著,证实两人均为独立创立微积分,因此现在公认牛顿和莱布尼茨都是微积分的创立者。

1727年3月31日牛顿在睡梦中与世长辞……他在漫漫的一生中为人类科学的进步作出了太多的贡献,英国诗人蒲柏为牛顿写下了墓志铭:

“自然和自然定律隐藏在黑暗中。

上帝说:让牛顿去吧。

于是一切都是光明”

参考资料

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton

有关牛顿的更多疑问,欢迎大家在评论区留言,小星会为你一一解答噢~

关注公众号 / 新浪微博“星明天文台”,和小星一起踏遍星辰,收获浪漫吧~

发表评论

必填项已用*标注