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1、“近代科学之父”是谁？自然界和自然规律自然界和自然规律隐藏在黑暗中，隐藏在黑暗中，上帝说：上帝说：让牛顿出生吧！让牛顿出生吧！于是，一切都变得光明。于是，一切都变得光明。英国诗人波普曾经这样写道：英国诗人波普曾经这样写道：第第 18 课课近代科学体系的奠基人牛顿近代科学体系的奠基人牛顿剑桥大学校园剑桥大学校园第五单元第五单元 杰出的科学家杰出的科学家对于科学家而言，对于科学家而言，牛顿家乡的那棵苹牛顿家乡的那棵苹果树，也许是世间果树，也许是世间最神圣的树了。最神圣的树了。16661666年夏末一个温年夏末一个温暧暧的傍晚，在英的傍晚，在英格格兰兰林肯郡林肯郡乌乌尔尔斯索普，一个腋下斯索普，一个
2、腋下夹夹着着一本一本书书的年的年轻轻人走人走进进他母他母亲亲家的花园里，家的花园里，坐在一棵坐在一棵树树下，开始埋下，开始埋头读头读他的他的书书。当。当他翻他翻动书页时动书页时，他，他头顶头顶的的树树枝中有枝中有样东样东西晃西晃动动起来。一只起来。一只历历史上最著名的苹果史上最著名的苹果落了下来，打在落了下来，打在2323岁岁的伊的伊萨萨克克牛牛顿顿的的头头上。恰巧在那天，牛上。恰巧在那天，牛顿顿正苦苦思索着一正苦苦思索着一个个问题问题：是什么力量使月球保持在：是什么力量使月球保持在环绕环绕地球运行的地球运行的轨轨道上，以及使行星保持在道上，以及使行星保持在其其环绕环绕太阳运行的太阳运行的轨轨
3、道上？道上？为为什么什么这这只只打中他打中他脑脑袋的苹果会袋的苹果会坠坠落到地上？正是落到地上？正是从思考从思考这这一一问题问题开始，他找到了开始，他找到了这这些的些的答案答案万有引力理万有引力理论论。一一.成长的足迹成长的足迹苹果砸头居然砸出了伟大的万有引力苹果砸头居然砸出了伟大的万有引力定律，真是得来全不费功夫！牛顿真有这定律，真是得来全不费功夫！牛顿真有这么好的天赋吗？么好的天赋吗？牛顿出生前，父亲已去世。牛顿是遗牛顿出生前，父亲已去世。牛顿是遗腹子，又是早产儿，先天不足，出生时体腹子，又是早产儿，先天不足，出生时体重只有重只有3磅，差点夭折。他两岁时母亲改磅，差点夭折。他两岁时母亲改嫁
4、，靠外祖母抚养。牛顿小学时期，体弱嫁，靠外祖母抚养。牛顿小学时期，体弱多病，性格腼腆，生性孱弱，有些迟钝，多病，性格腼腆，生性孱弱，有些迟钝，自幼沉默寡言，性格倔强，而这种习性可自幼沉默寡言，性格倔强，而这种习性可能来自他的家庭处境。能来自他的家庭处境。少年牛顿资质平常，成绩一般，但他少年牛顿资质平常，成绩一般，但他喜欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机械喜欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物，并从中受到启发，模型制作方法的读物，并从中受到启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。车、木钟、折叠式提灯等等。牛顿牛顿191
5、9岁时进入剑桥大学，成为三一学院的减费生，岁时进入剑桥大学，成为三一学院的减费生，靠为学院做杂务的收入支付学费。在这里，牛顿开始接靠为学院做杂务的收入支付学费。在这里，牛顿开始接触到大量自然科学著作，经常参加学院举办的各类讲座，触到大量自然科学著作，经常参加学院举办的各类讲座，包括地理、物理、天文和数学。牛顿的第一任教授伊萨包括地理、物理、天文和数学。牛顿的第一任教授伊萨克克巴罗是个博学多才的学者，将自己的数学知识，包巴罗是个博学多才的学者，将自己的数学知识，包括计算曲线图形面积的方法，全部传授给牛顿，并把牛括计算曲线图形面积的方法，全部传授给牛顿，并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。顿引向
6、了近代自然科学的研究领域。16651665年剑桥大学评年剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。16681668年牛顿年牛顿在剑桥获得硕士学位。在剑桥获得硕士学位。牛顿在成长中遇牛顿在成长中遇到哪些困难？他是怎样到哪些困难？他是怎样面对的？面对的？家境贫寒，一度辍学；家境贫寒，一度辍学；初入大学，对高等数学知识初入大学，对高等数学知识 大瘟疫，剑桥大学关闭大瘟疫，剑桥大学关闭提 示：？1、牛顿的肚子饿了，才想起还没吃午餐。于是，牛顿的肚子饿了，才想起还没吃午餐。于是，他随手拿了一个小锅，把鸡蛋放在锅里，往炉子他随手拿了一个小锅，把鸡蛋放在锅里，往炉
7、子上一放，又开始做起实验来。过了半个小时，牛上一放，又开始做起实验来。过了半个小时，牛顿做完了实验。这时，他才想起锅里的鸡蛋。他顿做完了实验。这时，他才想起锅里的鸡蛋。他打开锅盖一看，里面没有蛋，只有一个怀表。打开锅盖一看，里面没有蛋，只有一个怀表。2、还有一次，他请一个朋友来吃饭，自己却在内室还有一次，他请一个朋友来吃饭，自己却在内室做实验，朋友见他不出来，就把自己的那份鸡吃做实验，朋友见他不出来，就把自己的那份鸡吃掉。后来牛顿出来见到餐桌上的鸡骨，竟自言自掉。后来牛顿出来见到餐桌上的鸡骨，竟自言自语地说：语地说：“我以为自己没吃饭呢，原来已经吃啦！我以为自己没吃饭呢，原来已经吃啦！”牛顿的
8、 “爱情罗曼史”有一次，他在向一位姑娘求婚时思想有一次，他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差，他脑海了只剩下了无穷量的又开了小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指，错误的二项式定理。他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的通条，硬往烟斗里塞，把它当成通烟斗的通条，硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，离他而去。牛顿也因此终痛得姑娘大叫，离他而去。牛顿也因此终生未娶。生未娶。二、科学成就二、科学成就1 1、数学、数学(大学毕业前大学毕业前)：提出二项式定理以及微积分的初步算法提出二项式定理以及微积分的初步算法2 2、天文学：、天文学：发明反射望远镜，解释潮汐现象、地球的圆发明反射望远镜，
9、解释潮汐现象、地球的圆扁形状扁形状3、物理学：、物理学：光学：光学：白光由七色组成，成为光谱学基础；白光由七色组成，成为光谱学基础；发表发表关于光和色的新理论关于光和色的新理论，提出光的本，提出光的本质是微粒质是微粒力学：力学：（1）三大运动定律）三大运动定律（2）提出万有引力定律）提出万有引力定律经典力学奠基者经典力学奠基者（1717世纪初）世纪初）经典力学建立者经典力学建立者（1717世纪晚期）世纪晚期）从经典力学发展到从经典力学发展到相对论、量子论相对论、量子论（19世纪末世纪末20世纪初）世纪初）伽利略（意）伽利略（意）牛顿（英）牛顿（英）爱因斯坦（德）爱因斯坦（德）普朗克（德）普朗克
10、（德）近代以来物理学的发展过程近代以来物理学的发展过程（3）自然哲学中的数自然哲学中的数学原理学原理构成了完整的力学理论体构成了完整的力学理论体系，牛顿力学成为经典力系，牛顿力学成为经典力学，标志着近代科学体系学，标志着近代科学体系的形成。的形成。自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理万有引力定律万有引力定律为纪念牛顿的贡献，国际天文学联合为纪念牛顿的贡献，国际天文学联合会决定把会决定把662号小行星命名为牛顿小行星。号小行星命名为牛顿小行星。“我之所以能我之所以能比别人看得远些，是比别人看得远些，是因为我站在巨人们的因为我站在巨人们的肩上。肩上。”在发现万有引力定在发现万有引力定律的过程中，有
11、哪些巨律的过程中，有哪些巨人的肩膀托起了牛顿？人的肩膀托起了牛顿？开普勒开普勒伽利略伽利略哥白尼哥白尼万有引力定律，是？万有引力定律，是？F=谁能说出牛顿力学三定律？谁能说出牛顿力学三定律？阅读教材阅读教材90页爱因斯坦的话，结页爱因斯坦的话，结合下列恩格斯的话，评价力学三大定律合下列恩格斯的话，评价力学三大定律和万有引力定律的伟大意义。和万有引力定律的伟大意义。牛顿由于发明了万有引牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学；力定律而创立了科学的天文学；由于进行了光的分解，而创立由于进行了光的分解，而创立了科学的光学；由于创立了二了科学的光学；由于创立了二项式定理和无限理论而创立了项式定理
12、和无限理论而创立了科学的数学；由于认识了力的科学的数学；由于认识了力的本质，而创立了科学的力学本质，而创立了科学的力学”。恩格斯恩格斯 牛顿在物理学上最主要的成就是发现了万牛顿在物理学上最主要的成就是发现了万有引力定律，综合并表述了经典力学的有引力定律，综合并表述了经典力学的3个基本个基本定律定律 惯性定律、力与加速度成正比的定律、惯性定律、力与加速度成正比的定律、作用力和反作用力定律；引入了质量、动量、作用力和反作用力定律；引入了质量、动量、力、加速度、向心力等基本概念，从而建立了力、加速度、向心力等基本概念，从而建立了经典力学的经典力学的公理公理体系体系，完成了，完成了物理发展史上的物理发
13、展史上的第一次大综合第一次大综合，建立了，建立了自然科学发展史上的里自然科学发展史上的里程碑程碑。意义：意义：对以后的天体研究起了巨大的对以后的天体研究起了巨大的推动作用，标志着的推动作用，标志着的形成。形成。近代科学体系近代科学体系海王星海王星冥王星冥王星（小图像为空间原始图像，大图像为经（小图像为空间原始图像，大图像为经过计算机处理的冥王星表面）过计算机处理的冥王星表面）另外，牛顿力学理论能够预见新的物理现象，并另外，牛顿力学理论能够预见新的物理现象，并能以天文观测或试验论证其正确性，如：能以天文观测或试验论证其正确性，如：牛顿为什么牛顿为什么获得如此巨获得如此巨大的成就？大的成就？思考思
14、考下面有请下面有请 主观条件主观条件牛顿获得巨大成就的原因牛顿获得巨大成就的原因西欧思想解放运动西欧思想解放运动,提供思想基础；提供思想基础；英国资产阶级革命的洗礼；英国资产阶级革命的洗礼；前人的研究成果为牛顿提供很好的条件；前人的研究成果为牛顿提供很好的条件；具有虚怀若谷、谦虚好学精神；具有虚怀若谷、谦虚好学精神；尊重他人的科研成果有勇于探索精神；尊重他人的科研成果有勇于探索精神；甘于寂寞，献身科学的精神等；甘于寂寞，献身科学的精神等；客观条件客观条件三。晚年的困惑三。晚年的困惑晚年的牛顿开始致力于对神学晚年的牛顿开始致力于对神学的研究，他否定哲学的指导作用，的研究，他否定哲学的指导作用，虔
15、诚地相信上帝，埋头于写以神学虔诚地相信上帝，埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时，竟提出了的天体运动时，竟提出了“神的第神的第一推动力一推动力”的谬论。他说，的谬论。他说，“上上帝统治万物，我们是他的仆人而敬帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他。畏他、崇拜他。”40岁以后，他把兴趣逐渐转向岁以后，他把兴趣逐渐转向政治、化学（贱金属变成黄金）神政治、化学（贱金属变成黄金）神学问题，写了近学问题，写了近200万言的著作，万言的著作，毫无价值。毫无价值。随着科学声誉的提高，随着科学声誉的提高，牛顿的政治地位也得到了牛顿的政治地位也得到了提升。提
16、升。1689年，他被当选年，他被当选为国会中的大学代表。作为国会中的大学代表。作为国会议员，牛顿逐渐开为国会议员，牛顿逐渐开始疏远给他带来巨大成就始疏远给他带来巨大成就的科学。他不时表示出对的科学。他不时表示出对以他为代表的领域的厌恶。以他为代表的领域的厌恶。这就给他后半生带来不少这就给他后半生带来不少争论和麻烦。争论和麻烦。三。晚年的困惑三。晚年的困惑 他把大量的时间花费在了和同时代的著名他把大量的时间花费在了和同时代的著名科学家如胡克、莱布尼兹等进行科学优先权的科学家如胡克、莱布尼兹等进行科学优先权的争论上。例如，关于万有引力发现权等问题，争论上。例如，关于万有引力发现权等问题，胡克与他争
17、辩不休，差点影响了胡克与他争辩不休，差点影响了原理原理的出的出版；关于微积分发明权的问题，与莱布尼兹以版；关于微积分发明权的问题，与莱布尼兹以及德英两国科学家争吵不止，给内向的牛顿带及德英两国科学家争吵不止，给内向的牛顿带来极大的痛苦。的确，牛顿也有自己的缺点：来极大的痛苦。的确，牛顿也有自己的缺点：胆小，害羞胆小，害羞、不擅长演讲。还曾被认为患过临、不擅长演讲。还曾被认为患过临时性的精神错乱症。到了时性的精神错乱症。到了50岁时，他已病得很岁时，他已病得很厉害。厉害。三。晚年的困惑三。晚年的困惑 牛顿为何信奉神学的另外原因，牛顿为何信奉神学的另外原因，牛顿自小是个孤儿，爱好单调，牛顿自小是个
18、孤儿，爱好单调，性格孤僻，脾气暴躁，工作有性格孤僻，脾气暴躁，工作有偏致狂倾向。他在科学上做出偏致狂倾向。他在科学上做出了无与伦比的贡献，但在处理了无与伦比的贡献，但在处理人事关系上做的极不好，一生人事关系上做的极不好，一生没有一个朋友，一生没有结婚。没有一个朋友，一生没有结婚。牛顿一直在孤独中度过自己人牛顿一直在孤独中度过自己人生，可能只有在教堂里同上帝生，可能只有在教堂里同上帝对话才能使自己心理得到一些对话才能使自己心理得到一些宽慰。宽慰。三。晚年的困惑三。晚年的困惑17271727年年3 3月月2020日，牛顿去世，终年日，牛顿去世，终年8585岁岁以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂以国葬礼
19、葬于伦敦威斯敏斯特教堂三。晚年的困惑三。晚年的困惑陷入思想困境的原因陷入思想困境的原因个人的生理和心理原因个人的生理和心理原因认识的局限（认识的相对性）认识的局限（认识的相对性）时代的局限（神学的阴影）时代的局限（神学的阴影）他他在在辞辞世世之之前前曾曾简简短短地地评评价过自己：价过自己：“我我不不知知道道世世人人怎怎样样看看我我，但但我我自自己己以以为为我我不不过过像像一一个个在在海海边边玩玩耍耍的的孩孩子子，不不时时为为发发现现比比寻寻常常更更为为美美丽丽的的一一块块卵卵石石或或一一片片贝贝壳壳而而沾沾沾沾自自喜喜，至至于于展展现现在在我我面面前前的的浩浩翰翰的的真真理理海海洋洋，却全然没
20、有发现。却全然没有发现。”英国著名诗人在他的墓碑上英国著名诗人在他的墓碑上镌刻着铭言：镌刻着铭言：让人们欢呼这样一让人们欢呼这样一位多么伟大的巨匠，人类荣耀曾位多么伟大的巨匠，人类荣耀曾经因他而在世界上存在过。经因他而在世界上存在过。1942年爱因斯坦为纪念牛顿年爱因斯坦为纪念牛顿诞生诞生300周年而写的文章，对牛周年而写的文章，对牛顿的一生作如下的评价：顿的一生作如下的评价：“只有只有把他的一生看作为永恒真理而斗把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上一幕才能理解他争的舞台上一幕才能理解他”。剑桥大学校园剑桥大学校园对牛顿的评价对牛顿的评价艾萨克艾萨克牛顿爵士是人类历史上出现过牛顿爵士是人类历
21、史上出现过的最伟大、最有影响的科学家，同时的最伟大、最有影响的科学家，同时也是物理学家、数学家和哲学家。用也是物理学家、数学家和哲学家。用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则数学方法阐明了宇宙中最基本的法则万有引力定律万有引力定律和三大运动定律。和三大运动定律。这四条定律构成了一个统一的体系，这四条定律构成了一个统一的体系，被认为是被认为是“人类智慧史上最伟大的一人类智慧史上最伟大的一个成就个成就”，由此奠定了之后三个世纪，由此奠定了之后三个世纪中物理界的科学观点，并成为现代工中物理界的科学观点，并成为现代工程学的基础。牛顿为人类建立起程学的基础。牛顿为人类建立起“理理性主义性主义”的旗帜，开启的旗帜，开启工业革命工业革命的大的大门。门。被誉为 “近代科学开创者”