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物理学家和他们的故事

牛顿

一、生平简介

牛顿(1643—1727)是英国著名的物理学家、数学家和天文学家，是十七世纪最伟大的科

学巨匠。

1643年1月4日（儒略历1642年12月25日）牛顿诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯

索普的一个自耕农家庭。12岁进入离家不远的格兰瑟姆中学。

牛顿于1661年以减费生的身份进入剑桥大学三一学院，1664年成为奖学金获得者，1665

年获学士学位。

1665～1666年伦敦大疫。剑桥离伦敦不远，为恐波及，学校停课。牛顿于1665年6月

回故乡乌尔斯索普。

1667年牛顿返剑桥大学，10月1日被选为三一学院的仲院侣，次年3月16日被选为正

院侣。当时巴罗对牛顿的才能有充分认识。1669年10月27日巴罗便让年仅26岁的牛顿接

替他担任卢卡斯讲座的教授。

1672年起他被接纳为皇家学会会员，1703年被选为皇家学会主席

牛顿于1696年谋得造币厂监督职位，1699年升任厂长，1701年辞去剑桥大学工作。1705

年受封为爵士。

牛顿晚年患有膀胱结石、风湿等多种疾病，于1727年3月30日深夜在伦敦去世，葬在

威斯特教堂，终年84岁。人们为了纪念牛顿，特地用他的名字来命名力的单位，简称“牛”。

二、科学成就

牛顿一生对科学事业所做的贡献，遍及物理学、数学和天文学等领域。

1．牛顿在物理学上最主要的成就，是创立了经典力学的基本体系，从而光成了物理学

史上第一次大综合。

2．对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究，也作出了重大贡献。

3．牛顿在数学方面，总结和发展了前人的工作，提出了“流数法”，建立了二项式定

理，创立了微积分。

4．在天文学方面，牛顿发现了万有引力定律，创制了反射望远镜，并且用它初步观察

到了行星运动的规律。

牛顿在17世纪70年代设计的望远镜。它一般被称为反射望远镜，效果远优于伽利略所

设计的著名的折射望远镜。

三、趣闻轶事

1．关于苹果落地的故事

一个偶然的事件往往能引发一位科学家思想的闪光。

这是1666年夏末一个温暧的傍晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书

的年轻人走进他母亲家的花园里，坐在一棵树下，开始埋头读他的书。当他翻动书页时，他

头顶的树枝中有样东西晃动起来。一只历史上最著名的苹果落了下来，打在23岁的伊萨克

牛顿的头上恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运

行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上？为什么这只打中他脑袋的苹果会

坠落到地上？正是从思考这一问题开始，他找到了这些的答案——万有引力理论。

由于牛顿的《自然哲学的数学原理》一书用的是欧几里德几何学的表述方式，它是一个

严密的、完美的体系，书中没有叙述苹果落地的故事，致使许多人对苹果落地一说持保留意

见。

实际上，牛顿的亲戚和朋友多次证实苹果落地的故事。法国文学家、科学家伏尔泰曾追

忆过，他在牛顿去世前一年，即1726年去英国时，听牛顿的继姊妹说过，一天，牛顿躺在

苹果树下，忽然看到一个苹果落地，引起了他的思考。牛顿灵机一动，脑中突然形成一种观

点：苹果落地和行星绕日会不会由同一宇宙规律所支配的？悟出了万有引力定律。

牛顿晚年的一位密友斯多克雷也明确提到，在1726年4月的一天，和牛顿共进午餐后，

一起来到牛顿家后园，并在苹果树下饮茶。在谈话中“他（指牛顿）告诉我正是在过去同样

情况下，注意引力的思想出现在他的脑海里，那是在一棵苹果树下偶然发生的，当时他处于

沉思冥想之中。”

还有牛顿晚年的另一位密友潘伯顿在有关追忆牛顿的著作中，也谈及因苹果落地而引起

验证引力平方反比关系的故事。

牛顿在晚年再次讲述当时苹果的故事，那是离苹果落地时已经是60年过去了，为什么

一个老人对此事记忆那么深刻，我认为有两个原因：首先是因为万有引力定律是一项举世瞩

目的辉煌的成果，当事人对触发灵感的事件当然是深深的激动和怀念的；其次是与胡克的争

执也留下深深的记忆，牛顿就从一个侧面澄清事实真相，应该认为苹果落地一说的事实是成

立的。

2．科学研究的痴情

牛顿对于科学研究专心到痴情的地步。据说有一次牛顿煮鸡蛋，他一边看书一边干活，

糊里糊涂地把一块怀表扔进了锅里，等水煮开后，揭