中學課本中那些神一般存在的科學家(二)——科學界的「真神」

神:寄於心,牽引心,給心以法則,使心認識本體。神就是宇宙萬物正常運行的法則。真神,就是那些能發現宇宙運行法則和規律的人。

美國學者邁克爾·哈特進行的歷史上最具影響力100人排名:第一、穆罕默德; 第二、艾薩克·牛頓 ;第三、耶穌 ;第四、釋迦牟尼。排在前四位的有三位是宗教領袖(牛頓的影響力甚至超過了兩位)。如果科學是第四大宗教的話,那麼牛頓就是這個宗教的創始人。不管這個排名有沒有爭議,但是牛頓當選中學課本中的真神,相信廣大學子們一定沒有異議。

中學課本中那些神一般存在的科學家(二)——科學界的“真神”

最具影響力100人排名

生平簡介:1643年1月4日,艾薩克·牛頓出生於英格蘭林肯郡鄉下的一個小村落。牛頓出生時,天空既沒有靈光異像,周圍也沒有奇花異草。甚至很令人憐憫,他是一個早產兒,出生時只有3磅重。可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巨人,並且竟然活到了85歲的高齡。(誰說的輸在了起跑線上,就不能贏得終點呢?!)

1648年,牛頓被送去讀書。少年時的牛頓並不是神童,他成績一般,但他喜歡讀書,喜歡看一些介紹各種簡單機械模型製作方法的讀物,並從中受到啟發,自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意,如風車、木鐘、摺疊式提燈等等(真是個熊孩子)。

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少年牛頓

1654年,牛頓進了金格斯皇家中學讀書,在該校圖書館的窗臺上還可以看見他當年的簽名(這一現象在國內的學校課桌上常見)。他在18歲時完成了中學的學業,並得到了一份完美的畢業報告。期間,還差點收穫了愛情。在國王中學時,他寄宿在當地的藥劑師威廉·克拉克(William Clarke)家中,並與藥劑師的繼女安妮·斯托勒(Anne Storer)訂婚。之後因為牛頓專注於他的研究而使得愛情冷卻,斯托勒小姐嫁給了別人。此後便再也沒有其他的羅曼史,牛頓也終生未娶。

1661年進入劍橋大學,成為三一學院的減費生,靠為學院做雜務的收入支付學費。在這裡,牛頓開始接觸到大量自然科學著作,經常參加學院舉辦的各類講座。牛頓的第一任教授伊薩克·巴羅是個博學多才的學者。這位學者獨具慧眼,發現了牛頓具有深邃的觀察力、敏銳的理解力。於是將自己的數學知識全部傳授給牛頓,並把牛頓引向了近代自然科學的研究領域。

1664年,劍橋大學授予牛頓學士學位。正當牛頓準備留校繼續深造時,嚴重的鼠疫席捲了英國,劍橋大學因此而關閉,牛頓離校返鄉。家鄉安靜的環境使得他的思想展翅飛翔,以整個宇宙作為其藩籬。這短暫的時光成為牛頓科學生涯中的黃金歲月,他的三大成就:微積分、萬有引力、光學分析的思想就是在這時孕育成形的。

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教授牛頓

1669年,被授予盧卡斯數學教授席位。

1689年,他當選為國會議員。

1703年成為皇家學會會長,並任職24年之久,同時也是法國科學院的會員。

1705年 牛頓被安妮女王封為爵士。他是第一位獲此殊榮的科學家。

1727年 3月30日,牛頓爵士逝世,享年84歲。

最具影響力的科學發現:萬有引力和三大運動定律

1、萬有引力定律:自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個物體的質量乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比。

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萬有引力定律公式

2、牛頓三大運動定律:

牛頓第一定律:任何一個物體在不受外力或受平衡力的作用時(F合=0),總是保持靜止狀態或勻速直線運動狀態,直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態為止。

老師點撥:原來靜止的物體具有保持靜止的性質,原來運動的物體具有保持運動的性質,因此我們將物體具有保持運動狀態不變的性質稱為慣性。一切物體都具有慣性,慣性是物體的物理屬性。所以此定律又稱為"慣性定律"。慣性大小隻與質量有關,與速度和接觸面的粗糙程度無關。質量越大,克服慣性做功越大;質量越小,克服慣性做功越小。力不是保持物體運動狀態的原因,而是改變物體運動狀態的原因。

牛頓第二定律(加速度定律):物體的加速度跟物體所受的合外力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。

公式:F合=ma (在相對論中F=ma是不成立的,關於這點我在我後續的文章中有闡述),

老師點撥:

(1)牛頓第二定律是力的瞬時作用規律。力和加速度同時產生、同時變化、同時消失。


(2)F=ma是一個矢量方程,應用時應規定正方向,凡與正方向相同的力或加速度均取正值,反之取負值,一般常取加速度的方向為正方向。

(3)用牛頓第二定律處理物體在一個平面內運動的問題時,可將物體所受各力正交分解,在兩個互相垂直的方向上分別應用牛頓第二定律的分量形式:Fx=max,Fy=may列方程。

(4)牛頓第二定律只適用於質點的運動。

適用範圍

(1)只適用於低速運動的物體(與光速比速度較低)。

(2)只適用於宏觀物體,牛頓第二定律不適用於微觀原子。

(3)參照系應為慣性系。

牛頓第三定律(作用力和反作用力定律):兩個物體之間的作用力和反作用力,在同一直線上,大小相等,方向相反。表達式: F=-F'(F表示作用力,F'表示反作用力,負號表示反作用力F'與作用力F的方向相反)

老師點撥::要改變一個物體的運動狀態,必須有其它物體和它相互作用。物體之間的相互作用是通過力體現的。並且指出力的作用是相互的,有作用力必有反作用力。它們是作用在同一條直線上,大小相等,方向相反。

1.①力的作用是相互的。同時出現,同時消失。

②相互作用力一定是相同性質的力

③作用力和反作用力作用在兩個物體上,產生的作用不能相互抵消。

④作用力和反作用力因為作用點不在同一個物體上,所以不能求合力

2.相互作用力和平衡力的區別

①相互作用力是大小相等、方向相反、作用在兩個物體上、且在同一直線上的力;兩個力的性質是相同的。

②平衡力是作用在同一個物體上的兩個力,大小相同、方向相反,並且作用在同一直線上。兩個力的性質可以是不同的。

③相互平衡的兩個力可以單獨存在,但相互作用力同時存在,同時消失

例如:桌面上的物體,對於物體所受重力與支持力,二者屬於平衡力,將物體拿走後支持力消失,而重力依然存在。而物體在桌子上,物體所受的支持力與桌面所受的壓力,二者為一對作用力與反作用力。物體拿走後,二者都消失。

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牛頓三大運動定律知識網絡

其他貢獻:牛頓由於發明了萬有引力定律而創立了科學的天文學,由於進行了光的分解而創立了科學的光學,由於創立了二項式定理和無限理論而創立了科學的數學,由於認識了力的本性而創立了科學的力學。所以說牛頓堪稱百科全書式的科學家。整理他的科學成就的時候,我腦海中一直出現一個成語——罄竹難書。下面著重從數學、光學、哲學(方法論)等方面的主要成就作一些介紹。

(1)牛頓的數學成就

牛頓創立的微積分學,微積分的出現,成了數學發展中除幾何與代數以外的另一重要分支——數學分析,並進一步進進發展為微分幾何、微分方程、變分法等等,這些又反過來促進了理論物理學的發展。

(2)牛頓的光學成就

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光的色散

1704年牛頓完成了他的另一本科學經典著作《光學》。該書副標題是“關於光的反射、折射、拐折和顏色的論文”,集中反映了他的光學成就。

(3)牛頓的哲學思想和科學方法

在牛頓《自然哲學的數學原理》一書中集中體現了以下幾種科學方法:

①實驗——理論——應用的方法。②分析——綜合方法。③歸納——演繹方法。④物理——數學方法。

牛頓後期:痴迷於宗教和鍊金術。

引力定律是牛頓最著名的發現。但是牛頓警告:“不可用此發現把宇宙看成只是機器,猶如一個大時鐘。” 他說:“重力解釋行星的運行,但不能解釋誰使行星運行。上帝治理萬物,知道一切可做或能做的事。”

雖然牛頓在科學上享有大名,但相比於科學,他花費了更多時間於《聖經》的研究,並且說:“我根本上相信《聖經》是作為上帝的話語,由那些被靈感的人寫成。我每天也學習《聖經》。”他試圖找出暗藏在《聖經》之內的訊息,但始終未能取得成功。

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牛頓之墓

“自然和自然的規律隱藏在茫茫黑夜之中。上帝說:讓牛頓降生吧.於是一片光明.”——牛頓的墓誌銘


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