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圖說名人·經(jīng)典物理學(xué)的開拓者:牛頓(經(jīng)典珍藏版)
《圖說名人·經(jīng)典物理學(xué)的開拓者:牛頓(經(jīng)典珍藏版)》采用“以圖讀傳”的形式,輔以專題、名人名言欄目,并與內(nèi)容同步,配以生動、有趣、豐富的“知識鏈接”和“資料鏈接”,精選大量與牛頓緊密相關(guān)的各類圖片,以簡潔大方的版式將圖片與文字有機(jī)結(jié)合,再現(xiàn)了牛頓傳奇的一生,使讀者看到一個全新、立體的牛頓,并能從中獲取豐富的歷史知識、物理知識和深刻的人生體驗。
你若想獲得知識,你該下苦功;你若想獲得食物,你該下苦功;你若想得到快樂,你也該下苦功。因為辛苦是獲得一切的定律。 ——牛頓 跨越歷史長河,感悟名人風(fēng)采
艾薩克·牛頓爵士,(sir Isaac Newton)1642年12月25日生于英格蘭林肯郡鄉(xiāng)下的一個小村落--艾爾斯索普村,1727年3月20日在倫敦病逝。是英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。牛頓在科學(xué)上最卓越的貢獻(xiàn)是微積分和經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)建。他晚年潛心于自然哲學(xué)與神學(xué)。
他在1687年發(fā)表的論文《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中,對萬有引力和三大運(yùn)動定律進(jìn)行了描述。這些描述奠定了此后三個世紀(jì)里物理世界的科學(xué)觀點,并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。他通過論證開普勒行星運(yùn)動定律與他的引力理論間的一致性;展示了地面物體與天體的運(yùn)動都遵循著相同的自然定律,從而消除了人們對太陽中心說的最后一絲疑慮,并推動了科學(xué)革命。 清苦的童年生活使他性情羞怯而孤獨(dú)。一位老師曾斷言:“這孩子將來一定是個非常遲鈍的呆子!比欢褪沁@個沉默寡言、喜歡做木工活的孩子,后來靠著自己的天才和勤奮,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律、三大運(yùn)動定律,同時,在數(shù)學(xué)、天文學(xué)、光學(xué)等許多方面為人類的科學(xué)進(jìn)步事業(yè)作出了巨大貢獻(xiàn),成為被全世界所尊敬的科學(xué)巨人。 1707年,牛頓的代數(shù)講義經(jīng)整理后出版,定名為《普遍算術(shù)》。他主要討論了代數(shù)基礎(chǔ)及其(通過解方程)在解決各類問題中的應(yīng)用。書中陳述了代數(shù)基本概念與基本運(yùn)算,用大量實例說明了如何將各類問題化為代數(shù)方程,同時對方程的根及其性質(zhì)進(jìn)行了深入探討,引出了方程論方面的豐碩成果。如,他得出了方程的根與其判別式之間的關(guān)系,指出可以利用方程系數(shù)確定方程根之冪的和數(shù),即“牛頓冪和公式”。 牛諷對解析幾何與綜合幾何都有貢獻(xiàn)。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了曲率中心,給出密切線圓(或稱曲線圓)概念,提出曲率公式及計算曲線的曲率方法。并將自己的許多研究成果總結(jié)成專論《三次曲線枚舉》,于1704年發(fā)表。此外,他的數(shù)學(xué)研究還涉及數(shù)值分析、概率論和初等數(shù)論等眾多領(lǐng)域。 牛頓不但擅長數(shù)學(xué)計算,而且能夠自己動手制造各種試驗設(shè)備并且做精細(xì)實驗。為了制造望遠(yuǎn)鏡,他自己設(shè)計了研磨拋光機(jī),實驗各種研磨材料。1668年,他制成了第一架反射望遠(yuǎn)鏡樣機(jī),這是第二大貢獻(xiàn)。1671年,牛頓把經(jīng)過改進(jìn)的反射望遠(yuǎn)鏡獻(xiàn)給了英國皇家學(xué)會,因之牛頓名聲大震,并被選為英國皇家學(xué)會會員。反射望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明奠定了現(xiàn)代大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)。 同時,牛頓還進(jìn)行了大量的觀察實驗和數(shù)學(xué)計算,比如研究惠更斯發(fā)現(xiàn)的冰川石的異常折射現(xiàn)象、虎克發(fā)現(xiàn)的肥皂泡的色彩現(xiàn)象、“牛頓環(huán)”的光學(xué)現(xiàn)象等等。 牛頓還提出了光的“微粒說”,認(rèn)為光是由微粒形成的,并且走的是最快速的直線運(yùn)動路徑。他的“微粒說”與后來惠更斯的“波動說”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論。此外,他還制作了牛頓色盤等多種光學(xué)儀器。 他生前就成為科學(xué)界的主宰,幾乎被當(dāng)作偶像崇拜。他作為英國皇家學(xué)會連任二十四年的終身會長,法國科學(xué)院至尊的外國院士,還兼任英國造幣局局長和國會議員,并前所未有地被封為貴族,獲得爵士稱號。他死后又第一個作為自然科學(xué)家獲得國葬,長眠于西敏斯特教堂,這是歷代帝王和第一流名人的墓地。 牛頓身后的聲望有增無減。他不僅以不朽的著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》、《光學(xué)》等流傳于世,而且由于后繼大師們的發(fā)展,他的思想觀念長期統(tǒng)率著科學(xué)戰(zhàn)線上的士卒。他在物理、數(shù)學(xué)研究上的主要成果,至今仍是各國大中學(xué)生必修的功課。 本書沿著牛頓人生和思想發(fā)展的主要脈絡(luò),為我們還原了一個真實的牛頓,描述了近代科學(xué)奠基人牛頓輝煌的一生,既有他潛心研究運(yùn)動定律、萬有引力定律、微積分學(xué)和光學(xué)的探索歷程,又有他童年與外祖母相依為命,中年為官直至鑄幣局局長任上去世的人生軌跡。本書圖文并茂,引人入勝,對引導(dǎo)廣大讀者沿著科學(xué)巨匠的足跡去探索大自然的奧秘,其功效非空洞說教所能相比。
能工巧匠
白石小屋 四歲成了孤兒 可愛的小木匠 鞭笞教育的私塾 可怕的鐵騎兵 自制日晷儀 清苦的童年 喜好發(fā)明 打敗搗蛋鬼 慧星惡作劇 風(fēng)車與白老鼠 水漏時鐘 返鄉(xiāng)務(wù)農(nóng) 大風(fēng)中跳遠(yuǎn) 熱愛學(xué)習(xí)的農(nóng)夫 奇跡與基督 天才大學(xué)生 有牢獄的大學(xué) 恩師巴羅教授 地心說與棱鏡 發(fā)現(xiàn)光的奧秘 由蘋果落地到萬有引力 走向榮耀 制作反射望遠(yuǎn)鏡 年輕的教授 消極的爭論 咖啡店內(nèi)的話題 《原理》橫空出世 不朽的巨著 精神狂亂的兩年 科學(xué)家爵士 牛頓年表
能工巧匠
白石小屋 冷冽的空氣,使地面像結(jié)凍了似的。寒冷的冬日里,東方的天空。朦朧發(fā)白,大地仿佛披上一重薄霧般的面紗。 山丘上一座普通莊主的住宅,只見房子的燈火通明,暖烘烘地照耀著整個房間。三樓的窗口有人影在頻頻閃動。 太陽剎那間閃現(xiàn),照射著這座宅邸。鉛色的天空,使它更明顯地浮凸出來。 在公雞喔喔啼聲中,夜色逐漸消逝。 霧在不知不覺間,陸續(xù)不斷地飄向山谷。 有兩個面戴黑紗的女人,出現(xiàn)在宅邸門口。一個瘦瘦高高,一個矮矮胖胖。兩個女人都凍得發(fā)抖,瘦女人向胖女人踏進(jìn)一步,全身抖動,大聲說:“珍,你真是多嘴……何必呢?” 珍溫和地回答:“多嘴么?絕不是的! 瘦女人揮著兩手說:“給那樣不足月的娃娃吃什么藥?簡直是多余!從藥店回來的時候,說不定已經(jīng)是冷冰冰的了。這樣子的冷天,還要跑到河對面去,真是神經(jīng)病。珍,你好管閑事,真令人吃不消……哦,好冷啊!” 瘦女人是個鷹鉤鼻、駝背的老婦女,看起來像個使魔法的巫女。她嘰哩呱啦連珠炮似地講著,雙手不停地?fù)]舞,簡直就像骷髏在跳舞。 “我們是特地被請來接生的,那樣做可不太好吧。娃娃既然生下來了,當(dāng)然希望平安無事地養(yǎng)大,不是嗎?卡羅萊茵!迸峙值恼湔f著。 被叫做卡羅萊茵的瘦女人,縮縮雙肩,無奈地看了珍一眼。 三百多年前的英國農(nóng)村,沒有專門以助產(chǎn)婦或助產(chǎn)士為業(yè)的人。因為人口稀少而分散,她們很難賴以為生。珍和卡羅萊茵有接生的經(jīng)驗,所以被請來接生了。 在白石小屋的二樓,剛生下來的垂死的男嬰和他母親漢娜靜靜地躺在床上。一個女人手拿尿布,在床邊團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。 “愛麗莎,對不起!累了吧。” 漢娜有氣無力地招呼著。那位名叫愛麗莎的女人是跑來幫忙的鄰居。 “夫人……藥怎么不快點來……” 愛麗莎擔(dān)憂地看著睡在母親身旁使出渾身力氣而哭聲微弱的小男嬰。 “愛麗莎,到北瓦薩姆的藥店是很辛苦的……不如祈求神明保佑這個孩子能得救……” 愛麗莎跪在床前,小聲祈禱。 門口的兩個助產(chǎn)婦還在繼續(xù)爭論。她們的聲音,愈來愈高,居然忘記了寒冷。 “珍,你這個人太任性了!” “那么,我就一個人到藥店去,你就在二樓等著吧! “我就是討厭莊主。王黨派是我的敵人,要我在二樓等,還不如去跑一趟!笨_萊茵怒氣洶洶地說。 1642年,英國發(fā)生了內(nèi)戰(zhàn)。林肯郡一帶本是議會派的地盤,但地主多為王黨派。牛頓家也是王黨派?墒,卡羅萊茵的兒子卻參加了議會軍,正在作戰(zhàn)。 “卡羅萊茵,嬰兒是無辜的。何況王黨派的地主已被召往天國,他生前從沒有虧待過別人。愛麗莎的羊跑進(jìn)他的玉米地里,糟塌了一大片,竟沒有挨打或罰錢,這不就是他的仁慈么?”珍祈求似地訴說著。 這一天是圣誕節(jié)。所以,卡羅萊茵一開頭就氣憤憤地,因為她想早點到女兒家,看看可愛的外孫兒們。 北瓦薩姆是在過了瓦薩姆河約一兩里的一個小市鎮(zhèn)。 兩個女人在冷得透骨的寒氣中,不再開口,往山谷下走了。 當(dāng)她們把藥放進(jìn)口袋,開始走向歸途的時候,背部居然出了點汗。 “只剩一半路了,快點走吧!迸峙值恼浯鴼庹f完之后,加快了腳步。 “我也在拼命趕啊!” 這時的牛頓家中,初為人母的漢娜,躺在逐漸衰弱的嬰兒旁邊,急得快要昏死過去。愛麗莎見了,驚慌得手足無措。 這是三百多年前的1642年12月25日,發(fā)生在英國偏僻的艾爾斯索普的事情。 在圣誕節(jié)這一天,生下娃娃的年輕母親是莊主的夫人,漢娜?牛頓。 英國是基督教國家,幾乎全國的人都是基督的信徒,但卻分咸三派:有的信仰最古老的舊教天主教;有的是信仰標(biāo)榜清凈生活的清教徒;有的是信仰因政治理由修正舊教而成的英國國教的國教徒。 天主教的領(lǐng)袖是羅馬教皇,國教的領(lǐng)袖是英國國王,只有清教徒?jīng)]有最高領(lǐng)導(dǎo)者,所以清教徒時常受到國王壓迫。由于這個緣故,有一批清教徒搭乘了“五月花號”,遠(yuǎn)渡重洋到新世界的北美去開創(chuàng)天地。 在英國的清教徒奮力爭取更多的議會席位。以便抵制國王查理一世的專制壓迫,因而發(fā)生了所謂清教徒革命的內(nèi)亂。 就在這一年年底,不足月的男嬰出生于艾爾斯索普。 過年后不久,地主宅邸有一個牧師來訪,這位牧師名叫詹姆士?埃司可夫,是漢娜的哥哥。 “漢娜,聽助產(chǎn)婦說,娃娃小到可以放入一夸特量器內(nèi),現(xiàn)在怎么樣了?” 能對她這樣隨便說話的,只有牧師一人。 “來,來……” 牧師見到娃娃像剛孵出來的麻雀一樣,腦袋大大的,身體卻出奇地小,不禁吃了一驚。他喃喃地說:“一夸特量器,說得真妙!” 一夸特相當(dāng)于四公升的容量。 “哎呀,別說得那么難聽,已經(jīng)長大一些了! 漢娜鼓脹了兩頰,從床上下來。 “能平安養(yǎng)大了就好!蹦翈煋(dān)心著說。 “你不知道,比剛生下來的時候已經(jīng)好多了。看樣子,順利長大是沒有問題,我一定要好好撫養(yǎng)他! “嗯,艾薩克還在的話……” 艾薩克是艾爾斯索普的莊主,也就是漢娜的丈夫。他們新婚才半年,當(dāng)年的10月,他因為感冒并發(fā)了流行性肺炎,一下子就病逝了,年僅三十七歲。 “真是……” 漢娜伏在床上,肩膀一陣陣抖搐。牧師把手輕柔地放在她的肩膀上。 “哥哥,請把這個孩子命名為艾薩克……” 詹姆士?埃司可夫牧師是柯斯達(dá)華士的這一教區(qū)的牧師。英國國王把國土分為許多教區(qū),各教區(qū)置有任命的牧師。孩子誕生后的洗禮、命名也是牧師的職務(wù)。 “好主意,艾薩克是《圣經(jīng)》第一頁就有的名字,艾薩克?牛頓叫起來也很響亮! “我好喜歡……” “但,變成像他那樣的怪人也不好! “哎。大家都這么說,其實才不呢。他只是不善待人而已。這個孩子能像他,我就心滿意足了。結(jié)實的身體、勤勞、不擺架子,加上人又英俊……”漢娜出神地回憶,如夢似幻。 教區(qū)牧師必須是學(xué)者。詹姆士。埃司可夫是劍橋大學(xué)出身。對于地主該有怎樣的作為,有他自己的意見。 中世紀(jì)的歐洲各國,田地和農(nóng)民是與莊園結(jié)合的。莊園像是國家之中的國家,地主也就是莊主,支配著佃農(nóng)。莊主住在豪華的宅邸,農(nóng)民住的只是躲避風(fēng)雨的簡陋房子,過著牛馬似的生活。莊主出巡的時候,前呼后擁,浩浩蕩蕩,教堂要鳴鐘。而且莊主有審判權(quán),對轄內(nèi)的農(nóng)民可隨意處刑、罰金。 這種不合理的制度,是不會長久持續(xù)下去的。當(dāng)漢娜生孩子的時候,艾爾斯索普的莊園已經(jīng)改變了。雖說是莊主,實際上已和農(nóng)民沒什么兩樣。自己牧羊、自己耕 田。當(dāng)然,這跟莊園規(guī)模小也有關(guān)系。這個莊園是一百多年前,用錢向某一貴族買下來的。 喝著漢娜為他準(zhǔn)備的溫?zé)崤D蹋翈熣f:“把這個孩子養(yǎng)得健健壯壯,要很費(fèi)心呢! 玻璃窗被打濕了,雨不知什么時候下了起來——這一帶是冬天多雨的地方。漢娜默默地拿著一根一根柴薪,放在壁爐里面。 “抱著一個吃奶的娃娃,能不能維持生活呢?” 牧師總是不放心她此后的生計。 “才兩個人而已,我想沒什么問題的! 漢娜是個賢惠能千的女人。自己耕作土地,自己牧羊剪羊毛。就足以維持最低生活了。自己不能做的東西雖然要花錢去買,但金額并不大。如果佃租還不敷用,可將余物拿到市集去賣,以補(bǔ)不足。 “這個孩子,如果不是不足月的話,可以更放心了!睗h娜抱起嬰兒喂乳。 “我想,艾薩克的不幸打擊了你,才會使你這么堅強(qiáng)!备绺缯f。 “我也是這樣想,珍也是這么說,不過,一切都是神的安排。我一定要守著這個孩子!睗h娜堅決地看著哥哥說。 “這樣子嘛,我就放心了!到底是我的妹妹! 牧師感到滿意,就告辭走了。 漢娜在二樓窗口望著東方。一望無際的枯黃原野的遠(yuǎn)方,瓦薩姆河閃閃發(fā)光。像一絲白線的是哈門公路,白線上移動的黑溪,是驛馬車吧!廣闊的田園中,出現(xiàn)了一個人影,從橋端往牧師公館的路上悠閑地走著,正是漢娜的哥哥。漢娜的視線一直凝視著他,直到黑影隱入樹林的陰影中。 漢娜經(jīng)常和艾薩克一起這樣子眺望。 漢娜緊靠著窗,對著百看不厭的景色出神。 “看看吧,多美的景色啊!”漢娜抱著尚不能看見東西的娃娃,喃喃自語。 “總有一天,能跟你邊說話邊看風(fēng)景的! 漢娜好像嬰兒聽得懂話似的講了心里想講的話之后,把自己的面頰貼上娃娃萎皺的小臉上。 娃娃在熟睡中。 漢娜抬頭尋找哥哥,地平線不見了,白線也不見了,發(fā)著亮光的河流及樹林等全是一片模糊。 好像是綿綿不斷的雨在惡作劇,一切都在哭著,煙霧蒙蒙的。 漢娜把娃娃輕輕地放在床上,跪下來祈禱。 “神啊!請保佑這個孩子長大成人……” 漢娜靜靜地祈禱著。 雨聲不停地響著。 即使孩子能長大成人,如果身體虛弱,怎么辦?如果腦筋不好,又怎么辦?只要有父親的一半就好了,我并無奢求。 漢娜為著孩子的將來,不知不覺陷入沉思之中。也不知過了多久,才醒了過來。 在生產(chǎn)的忙亂中,漢娜的工作堆積如山。奶油快沒有了,需要做些乳酪,也想編織娃娃的背心,F(xiàn)在必須先做晚飯,然后烤面包,因為明天的分量已經(jīng)不夠了。 漢娜突然站了起來,套上手織的粗糙外套,趕向牛廄,因為忘記擠牛奶了。 資料鏈接清教徒 自16世紀(jì)上半葉開始的宗教改革運(yùn)動席卷了整個歐洲大地,德國的馬丁?路德、法國的加爾文成為改教后基督教新教的領(lǐng)袖。在當(dāng)時的英國,由于英國國教的專橫,宗教改革姍姍來遲,但英國教徒們還是受到了來自加爾文教義的影響。1524年,英國人丁道爾把《新約?圣經(jīng)》翻譯成英文,他可以說是英國的第一位清教徒。早期清教徒希望完全按照《圣經(jīng)》的原則生活,順服《圣經(jīng)》的教導(dǎo)可說是他們的首要任務(wù)。而丁道爾的目標(biāo)就是讓英國每位識字的人都擁有一本《圣經(jīng)》。歷史上,將在英國的新教徒,那些信奉加爾文教義、不滿英國國教教義的人稱為清教徒。但由于英國的宗教迫害,大部分清教徒都逃亡到了美國。所以人們說起清教徒,一般指的就是美國的清教徒。 其實,清教徒并不是一種派別,而是一種態(tài)度,一種傾向,一種價值觀,它是對信徒群體的一種統(tǒng)稱。清教徒是信仰最為虔敬、生活最為圣潔的新教徒。他們認(rèn)為“人人皆祭司,人人有召喚”。認(rèn)為每個個體可以直接與上帝交流,反對神甫集團(tuán)的專橫、腐敗和繁文縟節(jié)、形式主義。他們主張簡單、實在、上帝面前人人平等的信徒生活。 他們肯定現(xiàn)實生活,與出世厭世的觀念相反。他們認(rèn)為:“世界就是我們的修道院(加爾文語)!倍鴫m世中的工作是我們修道的方式,是上帝安排的任務(wù),是神圣的天職。每個人要入世修行,將自己在世間的工作和生活做好,就是在修行和敬拜,就是在盡一個人的本分。 他們也肯定了營利活動,認(rèn)為人是上帝財富的托管人,作為托管人,有天職將財富增值。正像一位名叫普勒斯頓的清教徒領(lǐng)袖在他的著作中所寫:“若有人問如何能曉得神在他身上的旨意,我的答案很簡單:只要看看神賜給他的產(chǎn)業(yè)便成。” 清教徒是創(chuàng)業(yè)精神的代言人,他們認(rèn)為人開創(chuàng)產(chǎn)業(yè)必須要禁欲和儉省節(jié)約。他們限制一切縱欲、享樂甚至消費(fèi)行為,將消費(fèi)性投入和支出全部用在生產(chǎn)性投資和擴(kuò)大再生產(chǎn)上,如此必然導(dǎo)致資本的積累和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。不是縱欲和貪婪積累了財富,而是克制和禁欲增長了社會財富。 清教徒崇尚商業(yè)和工業(yè)活動,在商業(yè)中誠實守信、珍視信譽(yù)、決不坑蒙拐騙。清教徒企業(yè)家不僅追求利潤最大化,而且具有對社會的回饋意識,擔(dān)當(dāng)社會責(zé)任、扶持社會公正,為社會公益事業(yè)作出了巨大貢獻(xiàn),承擔(dān)了巨大的公共事業(yè)義務(wù)。 清教徒對一切充滿了信心,無論從事商業(yè)貿(mào)易還是生產(chǎn)耕種,都具有排除萬難、獲得非凡成功的勇氣和信心,他們善于創(chuàng)造和創(chuàng)新,不斷地開拓和征服。他們身上值得人們學(xué)習(xí)的可貴精神非常之多。 洗禮 洗禮是基督教接受入教者舉行的一種宗教儀式,主持者把水滴在受洗人的額上,或讓受洗人身體浸在水里,表示洗凈過去的罪惡。 今天的教會強(qiáng)調(diào)洗禮的重要性,有其歷史背景。簡單地說,是和早期教會受到嚴(yán)厲的迫害有密切關(guān)系。為了要防范那些混入教會當(dāng)眼線的人,用洗禮來宣示自己的信仰,使那些想當(dāng)眼線的人不能隱藏身份。另外一點,就是洗禮的時候,都必須公開宣告說耶穌就是生命的主。使徒保羅強(qiáng)調(diào)說:“如果你口里宣認(rèn)耶穌為主,心里相信上帝使他從死里復(fù)活,就會得救。因為我們心里這樣相信,就得以成為義人,口里這樣宣認(rèn),就會得救。”因此,教會傳承了這個遠(yuǎn)古信仰禮儀直到今天。 不論洗禮的傳承是什么,最重要的一點,就是受洗的信徒必須有非常誠實的態(tài)度,透過洗禮來作為生命的告白。表示自己愿意用一生的時間跟隨耶穌,無論在什么境遇、什么情況之下,都愿意公開承認(rèn)耶穌就是自己的生命救主。如果沒有這樣的信仰認(rèn)知和態(tài)度,不論是幾歲受洗、給誰施洗,都沒有什么特別的意義。
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