艾萨克·牛顿gydF4y2Ba
先生gydF4y2Ba艾萨克·牛顿gydF4y2Ba(1642-1727)是世界上最著名和最有影响力的思想家之一。他创立了经典力学、光学和微积分等领域,并对代数和热力学做出了贡献。他关于宇宙定律的概念——适用于任何地方和所有事物——为此后的物理学家树立了雄心壮志的标杆。gydF4y2Ba
牛顿在英国剑桥大学担任卢卡斯数学教授,后来查尔斯·巴贝奇也获得了这个著名的教授职位,gydF4y2Ba乔治·加布里埃尔·斯托克斯gydF4y2Ba,gydF4y2Ba斯蒂芬·霍金gydF4y2Ba等等。gydF4y2Ba
内容gydF4y2Ba
广义二项式定理gydF4y2Ba
的gydF4y2Ba二项式定理gydF4y2Ba是否使用公式展开窗体的表达式gydF4y2Ba .gydF4y2Ba
而布莱斯·帕斯卡已经提出了二项式定理gydF4y2Ba 是一个非负整数,牛顿推导的一般情况是什么gydF4y2Ba 可能是1655年任何一个合理的数字,同时远离剑桥以避免瘟疫的爆发gydF4y2Ba[1]gydF4y2Ba:gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba .注意如果gydF4y2Ba 为整数,gydF4y2Ba 为gydF4y2Ba .这样,公式中的无限和就变成了有限和,表达式就退化为普通的二项式定理。gydF4y2Ba
这些展开所产生的表达式对于计算函数的近似值特别有用。牛顿用这个公式来计算的值gydF4y2Ba 精确到小数点后16位gydF4y2Ba[2]gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
牛顿运动定律gydF4y2Ba
牛顿发现了gydF4y2Ba三定律gydF4y2Ba这两者结合在原则上决定了任何物体的运动。他于1687年在《圣经》的第一卷中发表了他的法律gydF4y2Ba数学原理gydF4y2Ba(拉丁文为“数学原理”)。这些定律解释了任何物体在给定作用于它们之间的力以及物体的初始位置和速度的情况下如何运动。gydF4y2Ba
- 第一定律gydF4y2Ba以某种速度运动的物体将保持该速度,除非受到某种力的作用。gydF4y2Ba
- 第二定律gydF4y2Ba:加速度gydF4y2Ba 的值由gydF4y2Ba ,在那里gydF4y2Ba 是它的质量gydF4y2Ba 是作用在物体上的合力。gydF4y2Ba
- 第三定律gydF4y2Ba每一个作用力都有大小相等或方向相反的反作用。gydF4y2Ba
第一定律与亚里士多德力学相反,亚里士多德力学认为每个物体都有一个自然位置,所有物体都倾向于向其自然位置移动。牛顿用机械的、局部的世界观取代了这种以目标为中心的世界观。这些定律描述了一个完美的gydF4y2Ba确定的gydF4y2Ba宇宙,在这个宇宙中,所有物体的运动和行为都在理论上被精确地规定,给定一组初始条件和规则,以确定物体之间的力。gydF4y2Ba
因为牛顿对力的概念的贡献,力的公制单位gydF4y2Ba 叫做牛顿。gydF4y2Ba
微积分gydF4y2Ba
牛顿运动定律描述了物体在特定的力作用下如何加速。为了从加速度的描述中确定物体的位置是如何变化的,牛顿需要发展一个新的数学领域,即微积分。gydF4y2Ba
如果粒子的速度恒定gydF4y2Ba 在时间gydF4y2Ba ,在稍晚的时间,它的位置gydF4y2Ba 是gydF4y2Ba .但如果粒子在加速,这就不完全正确了。速度在周期内变化gydF4y2Ba .为了解释这个,时间gydF4y2Ba 可以分成两个区间,每一个点的速度被用来计算位置。但这没有用,因为速度在gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba .这样思考会导致无限的倒退。gydF4y2Ba
牛顿引入了微积分作为一种形式化的推理方式,并允许通过考虑这些函数的行为来计算位置和速度gydF4y2Ba 变得非常小,也就是所谓的拿gydF4y2Ba限制gydF4y2Ba函数的。由加速度求速度或由速度求位置的过程叫做gydF4y2Ba集成gydF4y2Ba.由位置求速度或由速度求加速度的过程叫做gydF4y2Ba分化gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
数学家和哲学家gydF4y2Ba戈特弗里德莱布尼兹gydF4y2Ba同时也发明了微积分。在科学界,关于是莱布尼茨还是牛顿先发明了这个理论,或者究竟是谁窃取了另一个人的理论,曾有过一场激烈的争论。然而,现在的共识是,他们确实独立地提出了这个想法。正因为如此,他们使用不同的符号风格来表示微积分,这两种风格都在今天使用。在牛顿的符号中,导数gydF4y2Ba 关于时间是由gydF4y2Ba ,而在莱布尼茨符号中,导数为gydF4y2Ba .gydF4y2Ba
万有引力gydF4y2Ba
在第三卷gydF4y2Ba原理gydF4y2Ba牛顿描述了他的万有引力理论。他的两个主要见解是,质量在它们之间的直线上相互吸引,每个质量都吸引其他质量,无论大小。例如,你施加在地球上的力与地球施加在你身上的力大小相同,只是方向相反。数学上,这表示为gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba 是重力,gydF4y2Ba 是引力常数,gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba 两个物体的质量,和gydF4y2Ba 是它们之间直线的方向。一个物体所受到的净引力是宇宙中所有其他物体所受到的力的矢量和。gydF4y2Ba
一个流行的故事认为,牛顿想到万有引力的想法时,他坐在树下,被一个苹果击中了头部。这并没有得到历史文献的充分支持,但牛顿至少用苹果下落作为解释径向力的类比:“因此,这个苹果是垂直下落还是向中心下落?”如果物质这样吸引物质,那么它一定与它的量成比例。因此苹果吸引着地球,地球也吸引着苹果。”gydF4y2Ba[3]gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
牛顿证明了他的定律可以复制gydF4y2Ba开普勒定律gydF4y2Ba行星运动理论,描述了行星如何围绕太阳以固定的椭圆运动。然后他将这些定律推广开来,证明物体在太阳引力作用下的运动路径可以是任意的gydF4y2Ba圆锥部分gydF4y2Ba,包括省略号,但也gydF4y2Ba抛物线gydF4y2Ba,gydF4y2Ba都gydF4y2Ba,和线条。gydF4y2Ba
因为万有引力定律描述的是两个物体之间的一种力,无论它们相距多远,莱布尼茨指责牛顿唤起了“幽灵般的超距作用”。gydF4y2Ba[4]gydF4y2Ba这与当时流行的科学哲学相悖,当时的科学哲学认为,所有的影响都需要来自局部的相互作用。今天,爱因斯坦的广义相对论已经取代了牛顿的理论,在某种意义上证明了莱布尼茨是对的。广义相对论与牛顿理论的许多预测一致,但没有超距作用。引力效应(以扭曲时空的形式)以光速传播。gydF4y2Ba
光学gydF4y2Ba
和他的运动定律一样,牛顿也推翻了亚里士多德关于光的信念。过去人们认为白光是完全纯的,但是牛顿通过棱镜使白光折射,证明白光是由其他任何波长的光组成的。白光分裂成不同的光束,与彩虹的所有颜色相对应。牛顿还发明了色轮,将所有这些颜色按顺序排列,但紫色和红色相邻,以显示人类感知颜色的方式:gydF4y2Ba
冷却定律gydF4y2Ba
牛顿gydF4y2Ba冷却定律gydF4y2Ba认为物体温度变化的速率与物体之间的温差成正比gydF4y2Ba 以及它的环境gydF4y2Ba
如果环境温度保持恒定,这就意味着gydF4y2Ba 会渐进接近吗gydF4y2Ba
可以用哪个来表示gydF4y2Ba微分方程gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
从事科学和数学以外的工作gydF4y2Ba
除了他持久的科学发现,牛顿还研究炼金术,研究将一种元素变成另一种元素。虽然牛顿研究的技术毫无结果,但炼金术在某种意义上以核物理学的形式被重新发现。现在,用粒子加速器将铅变成黄金是完全可能的。然而,以每盎司约一千万亿美元的价格计算,这将是一个糟糕的财务选择gydF4y2Ba[5]gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
牛顿是虔诚的宗教信徒,经常学习圣经,试图根据圣经的内容做出预测。他曾根据《约翰福音》预言,世界将在2060年之前灭亡gydF4y2Ba[6]gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
引用gydF4y2Ba
韦斯特福尔,理查德。gydF4y2Ba永不停歇:艾萨克·牛顿传。gydF4y2Bap。143。1983.gydF4y2Ba
[2]gydF4y2Ba牛顿二项式定理的推广gydF4y2Ba.检索自http://www.wwu.edu/teachingmathhistory/docs/psfile/newton1-student.pdf, 2016年2月22日。gydF4y2Ba
康纳,史蒂夫。牛顿爵士的苹果背后的真理核心。gydF4y2Ba独立。gydF4y2Ba2010年1月17日检索自http://www.independent.co.uk/news/science/the-core-of-truth-behind-sir-isaac-newtons-apple-1870915.html, 2016年2月22日。gydF4y2Ba
[4]莱布尼茨的物理哲学。gydF4y2Ba斯坦福哲学百科全书。gydF4y2Ba12月17日出版。2007.检索自http://plato.stanford.edu/entries/leibniz-physics/, 2016年2月22日。gydF4y2Ba
[5]马特森,约翰。事实还是虚构?:Lead Can Be Turned Into Gold.《科学美国人》。gydF4y2Ba2014年1月31日。检索自http://www.scientificamerican.com/article/fact-or-fiction-lead-can-be-turned-into-gold/, 2016年2月22日。gydF4y2Ba
牛顿,艾萨克爵士。艾萨克·牛顿爵士的《但以理与天启》1733年。检索自http://publicdomainreview.org/collections/sir-isaac-newtons-daniel-and-the-apocalypse-1733/, 2016年2月22日。gydF4y2Ba