奇迹年:改变一切的一年
1665至1666年间,大瘟疫迫使剑桥大学关闭。当时23岁的牛顿回到位于林肯郡伍尔斯索普的家乡。在约18个月的与世隔绝中,他取得的成就超过了大多数科学家一生的建树:
- 发明了微积分(与莱布尼茨独立完成)
- 发现白光是由光谱中的所有颜色组成
- 制定了万有引力定律
- 发展了三大运动定律的基础
他的三大运动定律
牛顿的三大运动定律发表于他1687年的杰作《自然哲学的数学原理》(即《原理》)中,在超过200年的时间里,它们一直是物理学界不可动摇的基石:
第一定律(惯性定律): 除非受到外力作用,否则静止的物体将保持静止,运动的物体将以相同的速度和方向保持运动。
第二定律(F = ma): 物体的受力等于其质量乘以加速度。这一简单的方程构成了所有经典力学的基础。
第三定律(作用力与反作用力定律): 对于每一个作用力,都有一个大小相等且方向相反的反作用力。
这些定律结合他的万有引力定律(F = Gm₁m₂/r²),为人类提供了对物理世界——从下落的苹果到行星轨道——的首个完整数学描述。
微积分、光学及其他
牛顿发明的微积分——他称之为“流数法”——可以说是他最伟大的数学成就。微积分是关于变化和累积的数学,并成为后来所有物理学、工程学和定量科学的通用语言。
在光学领域,牛顿利用棱镜证明白光并非纯色,而是由所有可见波长组成。他在1668年制造了第一台反射式望远镜,该设计沿用至今。他的《光学》(1704)在长达一个世纪的时间里一直是关于光学的基准著作。
晚年,牛顿转向炼金术和圣经年代学——这些追求令历史学家感到困惑。据报道,他在这些深奥学科上花费的时间比在物理学上更多。一些学者认为这揭示了他对统一万物理论的整体追求;而另一些学者则简单指出,即使是那个时代最伟大的头脑,也是其迷信时代的产物。
牛顿的个性和性格
大多数记载显示,牛顿并非一个讨人喜欢的人。他孤僻、多疑,且容易记恨——他与莱布尼茨关于微积分优先权的数十年争斗便是最著名的例子。他终身未婚,知己寥寥,并至少经历过一次严重的精神崩溃。
然而,这些特质可能与他的天才密不可分。他能够连续数周不间断地专注于一个问题——据传他在解决数学难题时曾连续数日忘记进食——这被广泛认为是其实现空前发现的内在机制。
当被问及他是如何做出如此多发现时,牛顿回答:“通过一直思考它。”访问 Newton's full profile 并在我们的网站上将他与其他伟大科学家进行比较 探索器.