人才玉成大讲堂

[8] 大科学家艾克萨。牛顿

    世界上最伟大的科学巨匠艾克萨。牛顿，对自然科学的巨大贡献怎么说都不算过分。恩格斯曾高度评价牛顿说：“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。”可以说，牛顿是现代天文学、现代光学、高等数学和现代物理学的奠基人。

    牛顿1642年生于英国  ，他的父亲是一个普通农民，在孩子出生三个月就因病去世了。牛顿生下来时只3磅重，他两岁时，母亲改嫁给邻村的一个牧师，牛顿只好在外祖母的抚养下过日子。

    牛顿从小就对手工创作有浓厚兴趣，他把外祖母给的零花钱买成锤子、锯子、钳子，成天敲敲打打。一天，他注意到人影会随着时间的改变而移动，便突发奇想，兴致勃勃地做了一个日晷，这个玩艺儿四周有刻度，可以看出时间在几点几分。

    牛顿12岁进入格兰汉镇中学，镇上有一座高大的风车，牛顿就照它的样子做了一架小风车，这架小风车加一点麦粒，风一动，就能磨出面粉来。风车没有风就不能转动，牛顿就用铁丝做了一个铁轮子，里面关了一只老鼠。老鼠踩动轮子，磨子飞快地转起来，居然也能磨出面粉。牛顿小时候别出心裁地制造过许多东西，但他的学习成绩却很一般，校长是剑桥大学毕业生，常批评牛顿读书不用心，牛顿在手工制作过程中，也体会出自己功课不行，尤其数学对于制作机械是有很大影响。为此，他特别加倍努力学习起功课来，终于取得了好成绩。

   牛顿15岁的时候因继父去世、家庭贫困而辍学，帮母亲做农活、放羊，但他却不肯放弃学习。他常带着书，走到哪里看到哪里，以至羊吃了庄稼他都不知道。还有一次，母亲让他去买东西，到了集上，他摆上摊子就看起书来，结果一点儿也没卖掉。

    寻根问底是牛顿的特质。有一次，他听到外面大风怒吼，就想：“风的力量究竟有多大呢？”他跳出门去，独自在暴风中，先顺着风走，再顶着风走，看看快慢相差多少，然后计算出力的力量。后来，牛顿复学了，中学毕业后，考入剑桥大学三一学院。毕业后留校当研究生，继而获硕士学位，到27岁时成为数学教授。在这段时间里，他通晓了当时已知的自然与数学知识，奠定了某些学科的理论基础，并转入个人的专门研究。他在剑桥大学一呆就是30年。30年来，他把绝大部分时间都用在了实验室里。他每天要工作十七、八个小时。他的脑子里装得全是那些科研课题，以至为研究一个课题呆一、两个小时。他的绝大部分成果是在这30年获得的。

   牛顿的成就首先表现在光学方面，他发现普通白光是由七色光组成的，成为光谱分析的基础，据此，他制作了牛顿色盘。1675年还观察到了牛顿环。在天文学方面，他发现了万有引力定律，并运用这一定律和行星三大运行定律准确地预测星体绕太阳旋转的规律。他还创制出第一架天文望远镜，并用它初步考察了行星运动规律，解释潮汐现象，预言地球非正球体，并以此说明岁差现象。

   牛顿创造的微积分及二项式定理使他在数学领域享有盛名。马克思、恩格斯给他很高评价，在《数学手稿》和通信中多次提到他，提到他的二项式定理和微积分，曾说：“牛顿和莱布尼茨，以及他们的大多数后继者，一开始就是在微分的土地上进行活动的，因而微分表达式一开始就成为以后求实在等价物的运算式子。”“只有微分才能使自然科学有可能用数学来不仅仅表明状态，并且也表明过程：运动”。力学是牛顿最伟大的发现，我们在中学课本上接触到的惯性定律，被人们称作牛顿第一定律，它科学地描述了力的一种性质：力可以使物体由静止到运动和由运动到静止，也可以使物体由一种运动形式变化为另一种形式。他阐明，如果物体处于静止或作匀速直线运动，那么，只要没有外力作用，它就仍将保持静止或继续做匀速直线运动。这个定律最早由伽利略发现。以前人们认为只有在力的作用下物体才会运动，没有力物体就会静止。伽利略证明了这个说法的错误。他认为如果物体处于静止或作匀速直线运动，那么，只要没有外力作用，它就会保持静止或作匀速直线运动。牛顿对这一原理重新作了解释并把它作为第一运动定律。在这个基础上，牛顿相继发现了第二定律、第三定律。第二定律揭示的是物体在类似情况下，如何运动的内涵。它表明：力能使物体的运动产生变化，产生加速度，而且力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小。用公式可直接表示为：F=MA（M为物体质量，F代表力，A代表加速度）。第三定律表明：两个物体间的作用力总是大小相等方向相反。牛顿提出的三大力学定律被广泛应用于科学和动力学问题上。但自然界的一切物质都在运动和变化中，根据创新学原理，如果在其它领域中利用这些定律（当然不能机械套用），很可能创出新的奇迹。

    牛顿在科学方面的巨大发现，奠定了他在自然科学方面的首席位置，不仅为人类社会带来了社会技术、经济方面的革命，而且在政治、宗教、哲学和艺术方面也产生了巨大影响。

    研究牛顿成才的过程，可以看到一条明显的轨迹，那就是：对机械的浓厚兴趣，师长的启蒙和实践需要使之学好了数学，勤奋而快乐，爱动脑筋、好提问题，有一股寻根问底的牛劲，锲而不舍，一流的学校（剑桥大学）——崭露头角，成为教授，较早的转入科研课题，任英国皇家学会会长。