牛頓的在科學上做出了許多重大成就,為社會做出了巨大的貢獻

2020-12-04 我知夜深忽夢少年事

牛頓的在科學上做出了許多重大成就,為社會做出了巨大的貢獻

伊薩克,牛頓(1642-1727年),是傑出的英國物理學家、天文學家和數學家,是經典力學體系的創始人。

牛頓在科學上作出了許多重大的成就。恩格斯對於牛頓在科學上的貢獻曾經給予高度的評價:「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。」(恩格斯:《英國狀況》,《馬克思恩格斯全集》第1卷,第657頁)

具體地說,牛頓在科學上的重大成就有以下幾個方面:

天文學上的成就:牛頓從對天體運動規律的多年研究分析,發現了萬有引力定律。這個定律可以這樣表述:任何兩個質點之間存在著相互吸引力,其大小和它們的質量的乘積成正比,和它們之間的距離成反比,其方向則沿兩個質點的連續方向。牛頓為萬有引力定律找到了正確的數學表達式,並指出它具有最普遍的意義宇宙間一切天體運動(如月球之環繞地球,水星、金星之環繞太陽)的力,以及宇宙間一切物體,不管它是宏觀的,微觀的,有生命的,無生命的,等等,都服從萬有引力定律。

光學上的成就:牛頓用稜鏡進行實驗,把白光(日光)分解為由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光帶,而且又通過倒置稜鏡,再把上述光帶重新綜合成為白光,從而正確地論證日光是由有色光組成的,解釋了虹的現象,為現代光譜學奠定了基礎。1672年,牛頓發明了反射望遠鏡,從而消除了當時折射望遠鏡中普遍存在的色散現象。牛頓創立了光的「微粒說」。這個學說認為光是由發光體射出的微粒組成,這些微粒以高速度作直線運動,只有在媒質發生變更時速度才會變化。

數學上的成就:牛頓創立了二項式定理,並且和德國的萊布尼茨幾乎同時而獨立地完成了微積分學。

力學上的成就:牛頓提出了「力」、「質量」和「動量」的明確定義,並把它們與伽利略所提出的「加速度」聯繫起來。他在1687年出版的著名的《自然哲學的數學原理》一書中,總結了機械運動的基本定律,即「牛頓三定律」:

第一定律:每個物體繼續保持其靜止或沿一直線作等速運動的狀態除非有力加於其上迫使它改變這種狀態。

第二定律:運動的改變和所加的動力成正比,並且發生在所加的力的那個直線方向上。

第三定律:每一個作用總是有一個相等的反作用和它相對抗或者說兩物體彼此之間的相互作用永遠相等,並且各自指向其對方。

牛頓之所以在科學上能夠作出許多重大的成就,不是偶然的。

首先,是由於牛頓勤於實踐,善於思考問題。

牛頓的老家在英國東南部林肯郡的一個農村。他從小特別喜歡手工,把母親給他的零用錢都用來購買木工工具。他做了許多精巧的風車、風箏、日晷、漏壺等實用器械。從13歲起,牛頓發奮讀書,各門功課都是最優等的。18歲時,牛頓進劍橋大學三一學院學習。26歲就當上了數學教授,成為劍橋大學公認的大數學家。

牛頓成為著名的科學家之後,仍然一如既往,十分重視科學實驗。他的絕大部分時間是在實驗室中度過的。他親手製造了第架反射望遠鏡,從熔制金屬,直到製成和磨亮鏡子,都親自動手。他經常六個星期呆在實驗室,不分晝夜地進行實驗,直到實驗完畢為止。牛頓不滿足於實驗,他在實驗的基礎上整理、分析、研究各種雜亂的材料,使之上升成為系統的、科學的理論。

牛頓細心觀察各種自然現象,作為啟發自己的科學思維的重要途徑。傳說的「蘋果落地」的故事是一個生動的例子。一天傍晚牛頓坐在蘋果樹下乘涼忽然有一個蘋果從樹上掉落在他的身邊。牛頓看見了,覺得非常奇怪,於是反覆思考蘋果掉落的原因。在「蘋果落地」的啟發下,經過專心研究,他終於發明了萬有引力定律。

第二,牛頓重視和精心研究前人和同時代人的科學研究成果。牛頓專心研究新興的資產階級科學家伽利略、刻卜勒、笛卡爾、惠更斯、波義耳、虎克等人的科學著作。牛頓實際上是在前人研究的基礎上進行發明創造的。

在談到牛頓創立經典力學體系時,恩格斯寫道:「這特別是歸功於刻卜勒和伽利略,牛頓就是從他們二人那裡得出自己的結論的。」(恩格斯:《自然辯證法》,《馬克思恩格斯全集》第20卷,第534頁)牛頓在談到自己在科學上成功的原因時說:「那是因為我是站在巨人肩上的緣故」。

第三,是整個資本主義社會生產鬥爭、階級鬥爭和科學實驗的產物。-歐洲特別是英國新興的資產階級,為了進行資本的原始積累,擴大對外貿易,開闢新的海外市場,大肆掠奪殖民地,爭奪海上霸權,迫切需要解決大量的自然科學問題,因此極力鼓勵和促進科學技術,特別是與航海戰爭和工業生產直接有關的科學技術的研究。為了同封建階級進行階級鬥爭,新興資產階級也支持和鼓勵科學家們衝破神學和中世紀經院哲學的束縛,探索和創立符合他們的階級利益和願望的自然科學和哲學理論。一大批象伽利略笛卡爾等等的資產階級科學家就在這種形勢下湧現出來。牛頓的經典力學體系,以及其它的重大科學成就,就是當時整個資本主義社會生產鬥爭、階級鬥爭和科學實驗的產物。

英國新興資產階級對牛頓的忠實服務十分滿意,因而給予他各種榮譽和獎勵。牛頓先後當了國會議員(1688-1705年)造幣廠廠長(1699年)倫敦皇家學會會長(1703年)、爵士(1705年)。1727年牛頓病逝於倫敦郊區,葬於威斯敏斯特修道院。英國政府為他舉行了隆重的國葬。

牛頓在自然科學方面為人類作出了重大的貢獻,但他也難免具有時代和階級的局限性。牛頓是一個形上學的機械唯物論者,也是一個有神論者。他在一些關鍵問題上,例如天體運動的本質、天體橫向速度的來源等,不了解或無法解釋,於是把上帝請進了他的科學體系。他說:「沒有神力之助,我不知道自然界中還有什麼力量竟能促成這種橫向運動」,「沒有神的力量就決不能使它們作現在這樣的繞太陽而轉的圓周運動。」他甚至宣揚上帝「是非常精通力學和幾何學的」。到了晚年,牛頓還寫了150萬字的有關宗教神學的著作。牛頓從一個傑出的自然科學家最後競沉迷於宗教是當時英國資產階級同封建貴族妥協的一個縮影,是1689年所謂「光榮革命」在牛頓身上的反映。哥白尼向神學寫了挑戰書,從而開始了自然科學上的革命時期。而牛頓的這種倒退無疑是對哥白尼以來自然科學上的革命的一個反動。牛頓關於神的第次推動的假設,標誌著這個時期的結束。

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