牛顿到底有多牛?

聚朋友之纵横中外


答:可以说,当今人类世界能发展到如此的水平,牛顿的贡献功不可没;要知道,我们中学接触到的物理学,几乎都是牛顿力学的基础内容,他一人之力开创了好几门基础学科。



牛顿

艾萨克·牛顿(1643~1727),经典力学奠基人,微积分的发明者之一;他开创了分析力学、经济学、光学、近代天文学、高等数学等等学科,为近代科学的发展打下了理论基础。


物理学领域

自然界的一切变化,本质上都可以归纳到相互作用力上,人类目前发现的相互作用有四种,强力、弱力、电磁力和万有引力。

万有引力的发现者,正是牛顿大神,在四种基本作用力中,万有引力定律主宰着天体运动规律,加上牛顿提出的三大力学运动定律,可以说,人类能接触到的绝大部分宏观现象,被都牛顿力学包含进来了。



以至于,诗人歌颂牛顿说:“自然和自然的法则隐藏在黑暗中,上帝说:让牛顿去吧!于是,一切都被照亮了。”

后来的科学家,利用牛顿力学,解释了天体的运动规律、温度的本质、流体运动规律、物体运动规律、光学现象等等,经典力学几乎渗进人类生活的方方面面。


数学领域

而牛顿发明的微积分,直接开创了高等数学,从此,数学家和物理学家开始“分家”;在历史上,有一个故事,关于牛顿和莱布尼兹微积分之争。



在当时,大数学家约翰·伯努利在欧洲享有盛名,他在牛顿-莱布尼兹之争中,站在了莱布尼兹一边;然后伯努利向全欧洲的数学家发出挑战,问题是“求解最速下降问题”,并且特意给牛顿寄了问题过去。

最速下降问题,是当时困扰数学家近200年的难题,大科学家伽利略也试图求解过,但失败了;牛顿接到伯努利的挑战之后,一夜之间就把该问题解决了。



而且牛顿还嘲讽般地以“佚名”的方式发表了解法,以此表示对伯努利的轻蔑。当伯努利看到牛顿解法后,说道:"从这锋利的爪牙,我看到了那头雄狮!"


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艾伯史密斯


答|艾栗斯

牛顿有多牛?晚年随便玩个金融,能把英国玩成金本位,奠定强国的金融基础。1970年英国发行的一英镑纸币上就有牛顿的身影。

其实除了我们熟知的“万有引力”、“牛顿定律”、“微积分”等天才发现,牛顿在五十四岁那年开始转型做金融——应曾经剑桥同学、英国财政大臣蒙塔古的邀请,1696年成为英国皇家铸币厂的厂长,主持英国的货币重铸工作。

为什么要重铸货币呢?原先英国从中世纪开始就与欧洲大陆上其他国家一样,实行的是金银两种铸币同时作为本位币,这种叫做复本位制度。也就是说,金银币可以在市场上自由流通、买卖。

但是到了十七世纪末期,英国市场上的银币数量大大缩水,严重影响了货币体系的稳定性。

究其原因,一方面是因为民间私熔,将好足值硬币保存下来,破损的花出去,即格雷欣的“劣币驱逐良币”法则;另一方面更主要的原因是是因为金银兑换比例在各个国家的不同,导致银币价格较低的英国,银币被私溶后通过海上贸易船运往国外兑换金子去了。

牛顿在皇家铸币厂的时候花了三年时间,铸造了680万英镑的新币投入市场,但是很快因为以上原因,导致新铸币又一次以更快的速度在市场上“消失了”。

这时,作为天才,牛顿敏锐发现了问题所在——英国的金价太高,所谓“真金套白银”的利益诱惑带走了白银。于是在1717年9月,牛顿写下并提交了一份名为《关于欧洲通货中金银价值问题的报告》,报告里这样写道:

“自几尼(金币)被铸造以来,就一直处于被高估的状态,在以银币为本位货币下的英格兰,几尼的被高估导致金银兑换比失衡。而在欧洲大陆各国,银币的价值较高,这就造成我国国内的银币外流,而国外的金币不断流向英格兰……因此,将几尼定为21先令才是合理的。”

这是在英国历史上,第一次将黄金与英镑联系起来,可以看做是英国奠定“金本位”迈出的最初一步,而这一步的推动者就是牛顿。

金本位的确立扭转了英国在世界上的金融格局,从此到一战前很长一段时间里,金本位制度就像不列颠女神一样为英国的物价、汇率以及英镑的稳定性保驾护航,可以说,十八世纪时候,伦敦城成为世界金融中心,以及英国海上贸易的巨大成功,都是架设在金本位的这个基础上的。

难怪牛顿位列赫赫闪耀的世界伟人之巅、英国国宝之林,死后安葬于威斯敏斯特大教堂与英国国王们同眠。

嗯,不玩物理随便玩玩金融也是这么牛。


亚欧研究寮


在科学史上流传一个说法,牛顿就像一条脾气很差的斗犬。这句话什么意思呢?纵观牛顿的一生,全程都是战斗姿态,为了弄明白物体运行规律,与天斗与地斗,倒腾出了牛顿三大定律,同时呢,无论是他的同行、政敌、还是家人,都成了他战斗的对象。所以可以说牛顿是一个“好斗”的牛人。

牛顿是个战斗家,这说法也不稀奇,比如牛顿以流氓手段打击胡克等同行的黑历史就不说了,那个时代的科学界,大家都没少出黑手,且说说牛顿性格种暗黑的一则经历。

在《最后的炼金术士:牛顿传》一书里,有对牛顿童年往事的交代。据说牛顿是个遗腹子,他出生之前的三个月,亲生父亲病逝,不过他家还算小有田产,算是17世纪英格兰的乡下的一个小富农,但偏偏赶上英国内战,日子一天比一天窘迫,为了寻个衣食靠山,牛顿的母亲改嫁给了邻村比自己大30多岁的有稳定收入的牧师巴纳巴斯。谁料,这桩婚姻变得更像一桩交易,牧师承诺将价值50英镑的土地赠送给牛顿,待他21岁即可继承,但是,条件是,小牛顿不得随母嫁过来。

不过话虽如此,牛顿工作起来还是很认真的。据说他每天都要在实验室工作很长时间,也很少在凌晨两三点钟以前睡。据说,有时整夜都在实验室里实验或计算,与各种科学数据鏖战,他的保姆知道牛顿工作期间不喜被人打扰,所以每次都是做好饭菜,放在实验室外面的桌子上。牛顿到了累了饿了的时候,就自己到实验室门口去端起饭菜就吃——这种故事给小孩子励志可能有用……


例外状态


先看看牛顿的自我评价

现在,我将展示世界体系的框架。 It remains that, from the same principles, I now demonstrate the frame of the System of the World.

——1687年,艾萨克·牛顿,《自然哲学的数学原理》第三卷序言

牛顿的伟大不言而喻,如果从人类文明开始算起,让所有人投票选出迄今为止最伟大的人物。那么牛顿,爱因斯坦这样的人物肯定是可以排到前十,牛顿甚至可以排到第一。

一提到牛顿,很多人甚至都会想起那颗引发的引力猜想的苹果。


其实在牛顿之前,人类还没有拿起科学的思维武器。文艺复兴后,人类才从神学的束缚中开始解脱出来,人们追求世俗生活,追求理性思维。从文艺复兴到伽利略的这段历史,人类才真正开始萌芽出了客观理性思维。这为科学的兴起建立起了良好的基础。在此之前,人们对自然世界的认识大多停留在思辨上。

直到开普勒,伽利略等人才开始用实验和数据归纳自然规律。当然他们只是奠基了牛顿力学,还并没有开启科学的繁荣时代。

直到牛顿建立起牛顿力学,人类才第一次真正意义上拥抱了科学。

牛顿力学是一个系统,其他理论以此为基准共同建立起经典物理学。经典物理学的出现第一次让人类透视了上帝的面纱。那些隐藏在宇宙背后的自然现象不再神秘,取而代之的是理性分析。

如果说伽利略是近代科学之父,那么牛顿就是近代物理之父。因为牛顿建立起的那套理论思想,给其他学科提高了科学框架。

三次工业革命让人类的整体面貌焕然一新,除了第三次工业革命,前两次工业革命用到的科学技术的基础就是经典物理学。

除了物理学上的贡献,牛顿和莱布尼茨共同建立起来微积分,虽然微积分在形式上更偏向莱布尼茨,但是牛顿的流数论作为一种数学思想也是值得尊重的。

还有一点可以反向衬托出牛顿的伟大之处。事实上,牛顿的人品很差,他依靠自身的特权恶意打压胡克和莱布尼茨。但是所有教材上从来不会提及牛顿的人品,只会赞美他的伟大之处。这足以说明,当你的贡献无比巨大时,人品都不足挂齿了。

牛顿在物理学和数学上给人类做出来卓越的贡献,他是当之无愧的伟人。


科学认识论


牛顿之牛,体现在三个方面。第一个,牛顿是现代经典力学的奠基人;第二个,牛顿是世界上第一个自然神论者;第三个,牛顿是第一个一不小心终结了神学的人。

艾萨克·牛顿,是英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,被称赞为是百科全书式的“全才”,是给黑暗世界带去光明的人。牛顿著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。牛顿还被评选为2000年来最伟大科学家排行榜的榜首,而爱因斯坦只能屈居于第二名。牛顿在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;牛顿为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了近代的科学革命。在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。在经济学上,牛顿提出金本位制度(牛顿还是皇家铸币厂厂长),具有经济学上的巨大贡献。牛顿经典力学的基本定律,是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理,它是20世纪以前的力学。牛顿经典力学认为质量和能量各自独立存在,且各自守恒,它适用于物体运动速度远小于光速的范围。牛顿力学较多采用直观的几何方法,在解决简单的力学问题时,比分析力学方便简单。牛顿还是世界上第一个自然神论者。所谓“自然神论”,是相信神创造这世界之后,就让自然规律去统治这个世界,自己再不插手,世界在自然规律的支配下运转。牛顿正是抱着这种宇宙观,所以牛顿对事情的解释是自然规律加概率,当然没祷告什么事。在他那部著名的著作里面,牛顿明确地说:他认为天体之所以会运动,是因为上帝创造了万物以后,也设定了各种自然规律,比如运动定律等等。上帝先把它们一推,然后天体就按“动者恒动”的定律一直运动下去,事物都就按照自然规律和概率顺其自然的发生。上帝不再作任何事情。牛顿这一思想,在当时宗教神学笼罩的欧洲,非常具有进步性。牛顿还不是三位一体的信奉者。三位一体是基督教信仰的核心,是不可动摇的基本信念。牛顿不信三位一体,说明牛顿非常具有怀疑精神。牛顿出生的年代相当于中国的明朝,在那个时代,世界上是没有真正的无神论者的,所以牛顿不是无神论者,这非常正常。如果说牛顿是无神论者,那反而就特别奇怪了。虽然牛顿不是无神论者,但牛顿不但的质疑三位一体,而且没有看重上帝的地位,只把上帝看成一个可有可无的无足轻重的角色,他甚至在文章里面调侃过上帝。牛顿的这种质疑精神,在现在看来,也是非常具有进步精神的。牛顿不是无神论者,但他创建的物理帝国,是现代科学的起点,从此科学在大道上一路狂飙,把宗教神学抛到后面,与上帝分道扬镳。牛顿就是这样一不小心的就终结了神学,与20世纪爱因斯坦一不小心终结了哲学一样,都是历史发展注定的事情。神学是必定被终结的,即使没有牛顿也是一样。终结神学的历史任务落在了牛顿肩上,牛顿由此永垂史册,与日月同辉。


怀疑探索者


只要你是学工科的或理科的 ,牛顿会在教材里从初中伴随着你到博士毕业, 简直是考试的噩梦好不好。

说正经的

1 数学上,独自发明了“流数法”(即微积分),二项式展开定理,发现了无穷级数等。微积分的出现,成了数学发展中除了几何和代数意外另一个重要的分支——数学分析,并进一步发展为微分几何、微分方程、变分法等等,这些又反过来促进了理论物理学的发展;

2 光学上,第一个用三棱镜的分光原理看清白光的本质,发表《光学》经典著作。他甚至自己制作了第一台反射式望远镜;

3 力学上,提出著名的“牛顿三定律”,凭一己之力构建了经典力学的大部分框架;

4 天文学上,先是阐释了重力,然后提出万有引律定律;

5 此外,在热力学,流体力学,化学,声学上都有出色的成就;

6 发表《自然哲学的数学原理》、《光学》和《实验之论》等著作,以及《曲线求积分》、《绕转物体的研究》等诸多论文;

7 作为一位虔诚的基督徒,痴迷对《圣经》的研究,所研究的深度和广度超过当时英国专职神学研究人员。他痴迷炼金术,把自己人生中很大一部分时间用于炼金,并留下海量的记录和手稿;

8 牛顿参与了英国金本位制度的设计,而该制度在经济学和金融学十分重要;

9 被皇家女王封为爵爷,官至皇家造币局局长兼皇家学会会长。

牛顿的创造标志着现代力学诞生、物理学诞生,乃至近代自然科学诞生。

关于物理,有一件很奇怪的事儿,不知道你发现了没有。在两千多年前已经出现了物理学。最著名的就是亚里士多德的《物理学》。亚里士多德生活在公元前384年-前322年。在高中的物理里面,亚里士多德的名声很差。实际上一直到大学物理,都是如此。因为,亚里士多德的物理学大部分内容都是错的。但即便是错的,这个事实也已经表明,2000多年前,西方已经诞生了物理学。但是,为什么直到伽利略、牛顿时代,物理学才真正诞生呢? 在科学史上以1687年牛顿出版《自然哲学之数学原理》为标志,力学诞生、物理学诞生,近代自然科学诞生。在此之前,亚里士多德的物理学竟然统治西方思想世界长达2000年左右。这是为什么?为什么牛顿的著作出版标志着近代自然科学的诞生呢?原因只有两个。

第一个原因是,物理学的实验传统建立。 第谷布拉赫用他的精密仪器,一辈子仰望星空,积累了大量的观测数据。开普勒对第谷布拉赫的数据研究了一辈子,提出了开普勒三大定律。到了伽利略,他不但发明了望远镜,直接看到了月球上的环形山,而且,他还做实验。伽利略用实验证明亚里士多德的论断是错误的。最著名的是比萨斜塔实验推翻了亚里士多德的论断,更重的物体比轻一些的物体更快快的落地。

第二个原因,是物理学的公理化的建立。 牛顿继承了第谷布拉赫、开普勒、伽利略的传统。首先,牛顿是实验的行家。牛顿的《光学》里面大量的记录了各种类型的实验,例如三棱镜实验证明自然光并不是白色的,而是许多颜色(波长或频率)的光混合在一起的,等等。三棱镜把白色的自然光“分解”成了多种颜色的单色光。其次,牛顿是数据分析的行家,如同开普勒一样,善于从数据中发现规律。不但如此,牛顿把他的前辈们积累的知识全都继承下来了。当然,即便如此,牛顿还称不上伟大。牛顿最伟大的贡献在于,他把物理学公理化了。

在牛顿之前,人们想都不敢想。 在这本厚达700多页的《自然哲学之数学原理》,牛顿写道“我写的不是关于人手之力,而是关于自然力方面的东西,而且主要是探讨那些与重力、浮力、弹性力、流体阻力。以及诸如此类不论是吸引或排斥的力有关的事物。因此,我把这部著作叫作《自然哲学之数学原理》,因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力,而后用这些力去论证其他的现象。”(牛顿,p16) 显然,牛顿开创了一个典范。


量子小飞猪



“天不生牛顿,万古如长夜”,牛顿作为近代物理学的奠基人,凭借其万有引力定律和微积分让人类重新认识了这个世界,堪称是物理数学全才的牛顿直接推动了科学革命,让科学成为了人类社会的主流,没有牛顿的出现,人类文明还不知道要在黑暗中摸索多长时间。

牛顿等“牛”是360度无死角的牛,单单是力学三定律的总结归纳就让牛顿成为了当时的“神”,在当时的环境下,牛顿力学可以描述地球上和太阳系内一切物体的运动,用牛顿力学人们还预测了海王星的存在。

牛顿力学后来一步步为人类的第一次和第二次工业革命奠定了基础,我们日常生活中的所有东西,人类的所有科技成果,背后都有牛顿力学的影子,牛顿让人类第一次真正投入科学的怀抱,从此任何事件都能用科学进行解释以及合理预测,而不是用神学去“一劳永逸”

牛顿不仅在物理学上功勋卓著,而且在政治上也是顺风顺水,牛顿后来担任皇家造币厂厂长,提出的“金本位”制度直接就让英国做了金融霸主几百年。

但是牛顿虽然牛,人品却不怎么样,虽然说牛顿和莱布尼茨各自独立创建了微积分,但是牛顿却把莱布尼茨打压的十分厉害。

由此可见再牛的科学家也是个普通人而已,但是还是要感谢他们为人类文明进步做出的贡献。


宇宙探索未解之迷


或许在人类历史上整个科学界,只有爱因斯坦能与牛顿一较高下了,在“最终伟大科学家排名中”,很多媒体会把牛顿排在第一位!

但是牛顿和爱因斯坦对人类的贡献和影响力的方式是不一样的。牛顿对人类的贡献比较直接,比较实用,我们每天都能感受的到。而相对来说,爱因斯坦对人类的贡献更偏重于在思维方式上的冲击和颠覆性!

牛顿的经典力学,万有引力对人类各方面的影响是显而易见的。我们每天清晨一睁眼,见到的万事万物都被万有引力统治着,路上跑的,水里游的,天上飞的……

包括我们人类自己能够站在地球上也是因为万有引力在起作用!

如果以上这些看上去有点虚的话,那么再看看如今的火箭和卫星升空,各种外太空探测器,都是牛顿的万有引力在起作用!

不但如此,牛顿更是提出了万有引力公式,可以准确地计算出物体之间的引力大小,而且是在300多年前就已经提出来了!

除了物理学,牛顿在数学上的造诣也很深,他发明了微积分(也有种说法是莱布尼茨发明的微积分),而微积分对于如今的很多人来说都不是一件能简单理解的,出现在高数里面!!

那么问题来了,你认为牛顿和爱因斯坦谁更伟大呢?


宇宙探索



1 数学上,独自发明了“流数法”(即微积分),二项式展开定理,发现了无穷级数等。微积分的出现,成了数学发展中除了几何和代数意外另一个重要的分支——数学分析,并进一步发展为微分几何、微分方程、变分法等等,这些又反过来促进了理论物理学的发展;

2 光学上,第一个用三棱镜的分光原理看清白光的本质,发表《光学》经典著作。他甚至自己制作了第一台反射式望远镜;

3 力学上,提出著名的“牛顿三定律”,凭一己之力构建了经典力学的大部分框架;

4 天文学上,先是阐释了重力,然后提出万有引律定律;

5 此外,在热力学,流体力学,化学,声学上都有出色的成就;

6 发表《自然哲学的数学原理》、《光学》和《实验之论》等著作,以及《曲线求积分》、《绕转物体的研究》等诸多论文;

7 作为一位虔诚的基督徒,痴迷对《圣经》的研究,所研究的深度和广度超过当时英国专职神学研究人员。他痴迷炼金术,把自己人生中很大一部分时间用于炼金,并留下海量的记录和手稿;

8 牛顿参与了英国金本位制度的设计,而该制度在经济学和金融学十分重要;

9 被皇家女王封为爵爷,官至皇家造币局局长兼皇家学会会长。

晚年随便玩个金融,能把英国玩成金本位,奠定强国的金融基础。1970年英国发行的一英镑纸币上就有牛顿的身影。




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