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牛顿，英国著名科学家，最伟大的科学家之一，他是继牛顿之后最伟大的科学家，也是继伽利略之后的第二个真正具有划时代意义的科学家。

他创立了经典力学体系，奠定了现代科学的理论基础，是近代物理学和天文学的奠基人。

在数学上，他创立了微积分学，为现代数学的发展奠定了基础；在光学上，他创立了反射望远镜和光的色散理论；在电学上，他建立了最早的电与磁之间的联系。

同时，他对当时科学界盛行的教条主义和迷信思想进行了批判。在物理学、数学和天文学领域有诸多开创性贡献。

一、生平

牛顿，全名约翰·威廉·阿尔弗雷德·罗素·牛顿（John William Alfred Newton,1727年3月14日-1827年9月15日）。

英国数学家、物理学家、天文学家，英国皇家学会会长。牛顿于1727年3月14日生于伦敦的牛顿区，父亲是一位律师，母亲是一位家庭主妇。

牛顿是一个名副其实的神童，五岁便学会了读写和算术；八岁时便能阅读和计算书籍；十岁时便开始解出微分方程的答案。此外他还学会了微积分。

牛顿于1737年进入剑桥大学三一学院学习，并在这里完成了他一生中最重要的发现——万有引力定律。

1755年牛顿进入剑桥大学三一学院学习。在这期间他和一位名叫休·博林的学生开始交往，休·博林曾在1685年发明了一种利用球面三角测量距离的新方法。

还在1687年发表了一篇题为《论天体运动的一般理论》的论文。

从1763年开始了对光学的研究，他认为光是由粒子组成的。1764年他和休·博林在《论光与色》一书中提出了“光粒子说”，认为光是由两种不同颜色的粒子组成的。

1766年牛顿发表了他著名的《光学》一书。1768年牛顿又发表了他著名的《光学》二书（第一卷），总结出三大定律：万有引力定律、惯性定律和光速不变定律。

1769年牛顿从三一学院毕业后到剑桥大学任讲师，在这期间他发表了一些关于物理学和数学方面的论文；然而牛顿在这段时间并没有受到太大关注。

二、求学

1630年9月17日，牛顿出生于英格兰林肯郡的一个富裕家庭。他的父亲是当地一位富有的贵族，拥有多处田产，但他在自己的领地上有自己的小庄园。

牛顿3岁时，父亲就去世了，母亲不得不把他寄养在其舅父家。

牛顿从小就受到良好的教育，后来他回忆说：“我的父亲是一位知识渊博而又有教养的绅士，我母亲是一位美丽聪明、温柔善良、性格温和而又坚强的女性。

”在这位慈爱的母亲影响下，牛顿从小就热爱读书，8岁时，他就阅读了大量科普读物。因此，他比一般同龄的孩子更成熟、更聪明。

牛顿就读于当地一所名叫“赫克福德”的学校，这是一所普通小学，没有什么特别之处。但在那里读书时他受到了一位很有名望的数学老师——卡文迪许（Caravaggio）的影响。

卡文迪许是个很有学问、很有名气的人，他对数学特别感兴趣，特别是微积分学。

1635年5月，牛顿从学校毕业，又转入了“赫克福德公学校”继续学习。在学校里他除了学习数学、物理外，还学习了英语、拉丁语和希腊语等语言。1637年9月1日，他毕业了。

在这一年里，牛顿还结识了一位朋友——博林弗雷（Bollingfeld）。他们俩都喜欢读书和数学。在学校里他们还经常一起讨论数学问题。

1638年4月，牛顿终于如愿以偿地考入了“赫克福德”大学数学与天文学系学习。

1639年10月25日（北京时间10月26日）凌晨2时40分，牛顿离开学校步行回家时遇到了一场暴风雪，导致他无法按时赶到学校上课。

三、发明

在牛顿的科学研究中，有许多发明是人类文明的伟大进步。如：

1.他发明了微积分，将它应用于解决力学问题，即：

（1）牛顿的《原理》第一卷，这是微积分学的基础，被认为是近代数学的奠基之作。

（2）牛顿还发明了二项式定理。

（3）牛顿在《原理》第二卷中提出了微分形式，为微分方程和积分方程奠定了基础。

（4）牛顿还研究了函数关系，并将它应用于数学问题的解决中。

（5）牛顿还发现了微积分的对偶性，并把它应用于力学和光学中。

（6）牛顿还提出了不定积分，即所谓“牛顿不定积分”，这是一种更为广泛的微分形式。牛顿将这一形式用于求曲线、曲面的面积或体积，并在此基础上提出了“流数法”。

（7）牛顿还证明了切线的性质，即不存在直线，只有关于曲线和曲面的方程。他将这一性质应用于几何问题。

（8）牛顿还提出了函数的导数概念，并对函数进行了严格定义。

（9）牛顿还发明了微积分中最重要的一种方法——反证法，这是一种逆向思维方法。在实践中，这种方法可以避免重复计算、节约时间，又能得出正确结果。

四、理论物理的发展

1、力学：牛顿提出了惯性原理，它指出物体在不受外力作用时保持静止或匀速直线运动的性质。根据这个原理，可以推知力的大小和方向，就是牛顿第二定律。

这个定律在力学中占有重要地位，而且对于牛顿的其他科学成就，它也起了决定性的作用。

2、光学：牛顿首先发现光的反射、折射现象，并提出光的色散理论；然后又发现了光的折射定律和反射定律，从而建立了完整的光学理论。

3、声学：牛顿发现了声音的三大特征：音高、音强和音色。他还建立了四种声音理论：音高、音长和音强。这四种理论是当时有关声和声现象最重要的理论。

4、热学：他建立了热力学第一定律：任何物体都具有保持热量不变的温度；他还建立了热力学第二定律：任何物体都在不断地吸收或放出热量。

如果没有外界能量输入或传递，物体就不会有热。

5、热力学第二定律：任何物体都在不断地向外界输出热量，这种现象叫热力学第二定律。

6、万有引力：牛顿提出万有引力定律，并把它与三大运动定律统一起来，这是对人类认识自然界作出的伟大贡献。

7、光学和声学的综合应用：牛顿对光学的研究达到了很高水平。他认为光是一种波，波有多种形式；他又认为光有颜色；

他还认为光有颜色，不同的颜色是由不同波长的电磁波引起的；他认为光有红、绿、蓝三种颜色；

他还认为光与物质相互作用后，一部分光波就消失了，另一部分光波就显现出来了。在当时，牛顿所研究的这四种现象是相互独立、互不联系的。

五、科学贡献

1、在数学上，牛顿通过研究行星运动和引力的关系，建立了三大定律（三大运动定律）：

物体的运动必须保持匀速直线运动或静止，而保持匀速直线运动的物体受到惯性的作用，将保持静止或匀速直线运动；

物体的加速度与物体所受惯性力成正比；牛顿还发现了二项式定理，他用这个定理证明了地球绕着太阳公转，并提出了万有引力定律。

2、在物理学上，牛顿建立了经典力学的数学理论体系，提出了惯性定律、动量守恒定律和能量守恒定律，为研究天体运动和引力现象提供了基本理论依据。

牛顿还研究了气体的燃烧和爆炸问题，提出了能量守恒定律。

3、在光学上，牛顿通过研究光的传播现象，提出了光的反射定律和折射定律；他还研究了望远镜的结构、原理及光学性质。此外，他还发明了偏光镜、反射镜。

4、在声学上，牛顿通过研究声音的产生、传播和转化过程，提出了声的三大定律：声音是由物体振动产生的；

声音是由物体在传播过程中遇到物体表面而反射出来；声音是由物体自身发出的。他还提出了声音可以通过反射和折射作用转化为光的观点。

5、在数学上，牛顿运用三大基本定律和微积分思想来解决问题：

三大基本定律指速度、质量和时间之间关系；微积分则是一种计算工具；牛顿第一运动定律（简称惯性定律）指出物体在没有受到外力作用时所保持匀速直线运动或静止状态将会保持不变。

牛顿第二运动定律指出质量和加速度之间关系。

6、在力学上，牛顿建立了牛顿力学体系。

作者观点

牛顿一生的贡献是伟大的，但也是短暂的，他没有赶上一个好时代，如果没有英国工业革命，就不会有那么多人研究科学，也就不会有那么多发明创造。

他的发现是建立在前人的基础上的，如果没有牛顿对物理学、数学和天文学的重大贡献，我们今天就看不到这么多科学发明创造。我们只有不断努力，才能达到新的高度。

1、在人类文明发展过程中，科学技术是第一生产力。

没有科学技术，就没有人类社会的进步与发展。在人类历史上曾经产生过许多伟大的科学家，他们为人类社会发展作出了巨大贡献。他们创造了历史、改变了世界。

但是在他们创造历史、改变世界时也付出了沉重代价，其中有些科学家甚至为此付出了生命。比如伽利略、牛顿、爱因斯坦等。

2、牛顿对物理学贡献巨大，但是由于当时人们受宗教影响较深，他被教会迫害长达40年之久。直到1769年牛顿被教会授予荣誉公民称号后才得到平反，但此时他已经双目失明。

3、牛顿一生虽然也曾受到过不少挫折，但是他从未放弃过科学研究和探索精神；他所提出的力学原理和万有引力定律至今仍被广泛应用于现代天文学、航空航天、水利工程等领域。

4、牛顿一生都在不断探索科学领域中新的东西，但是他只是一个科学家而已，并不是神；我们只有不断学习新的知识和技术才能不断提高自己的科学水平。

参考文献

1、《牛顿传》（英文）： Henry Newton Wayman （英）： Although it was a grant of a country。