Newton in a 1702 portrait

艾薩克·牛頓爵士（Sir Isaac Newton FRS，1642年12月25日 --- 1727年3月20日），物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、科學(xué)家和哲學(xué)家，同時(shí)是英國(guó)當(dāng)時(shí)煉金術(shù)熱衷者。他在1687年7月5日發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica）里提出的萬(wàn)有引力定律以及他的牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨(dú)立地發(fā)明了微積分。他總共留下了50多萬(wàn)字的煉金術(shù)手稿和100多萬(wàn)字的神學(xué)手稿。

牛頓被譽(yù)為人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。他的萬(wàn)有引力定律在人類歷史上第一次把天上的運(yùn)動(dòng)和地上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，為日心說(shuō)提供了有力的理論支持，使得自然科學(xué)的研究最終掙脫了宗教的枷鎖。

牛頓還發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)光的顏色構(gòu)成，還制作了世界上第一架反射望遠(yuǎn)鏡。

1642年 8月，英國(guó)內(nèi)戰(zhàn)爆發(fā)，戰(zhàn)爭(zhēng)持續(xù)到1649年。
1643年 1月4日，伊薩克·牛頓出生于英國(guó)烏爾斯索普，母親是漢納·牛頓。他的父親3個(gè)月前就去世了。
1655年 牛頓12歲，開(kāi)始上格蘭瑟姆文法學(xué)校。
1661年 6月牛頓18歲，進(jìn)入劍橋大學(xué)。
1664年 春天，牛頓21歲，開(kāi)始進(jìn)行光的實(shí)驗(yàn)。
1665年 牛頓拿到文學(xué)士學(xué)位，并開(kāi)始發(fā)展他自己的高等數(shù)學(xué)。
倫敦流行大鼠疫，并擴(kuò)散到其他城市。牛頓離開(kāi)劍橋，回到伍爾斯索普。
1666年 牛頓在引力定律方面取得了重大突破。
1667年 3月，牛頓返回劍橋大學(xué)。6個(gè)月內(nèi)，他被推選為三一學(xué)院的研究員。
1669年 7月，牛頓的作品《分析論》開(kāi)始發(fā)行。
10月，牛頓被任命為劍橋大學(xué)盧卡西講座的數(shù)學(xué)教授，年僅26歲，是擔(dān)任該職位的最年輕的人。
1670—1671年 牛頓研制出他的反射望遠(yuǎn)鏡。
1672年 牛頓應(yīng)邀參加皇家學(xué)會(huì)，這是一個(gè)由資深科學(xué)家組成的團(tuán)體。
2月，牛頓向?qū)W會(huì)遞交了他的入會(huì)后的第一篇論文。
1679年 6月，牛頓的母親去世。
1684年 牛頓開(kāi)始撰寫(xiě)他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，該書(shū)通稱為《原理》。
1686年 4月28日，《原理》一書(shū)的摘要在皇家學(xué)會(huì)宣讀。該書(shū)被視為科學(xué)界的經(jīng)典作品。
1689年 牛頓被推選為劍橋大學(xué)代表，參加英國(guó)“國(guó)會(huì)會(huì)議”。
1693—1696年 牛頓患了一種奇怪的病。
1696年 3月，牛頓病體康復(fù)，接受皇家造幣廠的監(jiān)造員一職。
1699年 12月，47歲的牛頓被任命為皇家造幣廠廠長(zhǎng)。
1701年 牛頓被選為代表劍橋大學(xué)的英國(guó)下議院議員。
1703年 11月30日，牛頓被選為皇家學(xué)會(huì)主席。
1704年 牛頓有關(guān)光的研究的著作《光學(xué)》出版。
1705年 牛頓被安妮女王封為爵士。他是第一位獲此殊榮的科學(xué)家。
1727年 3月30日，牛頓爵士逝世，享年84歲。

流數(shù)法（1671年）

自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理（1687年）

光學(xué)（1704年）

在牛頓的全部科學(xué)貢獻(xiàn)中，數(shù)學(xué)成就占有突出的地位。他數(shù)學(xué)生涯中的第一項(xiàng)創(chuàng)造性成果就是發(fā)現(xiàn)了二項(xiàng)式定理。據(jù)牛頓本人回憶，他是在1664年和1665年間的冬天，在研讀沃利斯博士的《無(wú)窮算術(shù)》并試圖修改他的求圓面積的級(jí)數(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)這一定理的。

微積分的創(chuàng)立是牛頓最卓越的數(shù)學(xué)成就。牛頓為解決運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，才創(chuàng)立這種和物理概念直接聯(lián)系的數(shù)學(xué)理論的，牛頓稱之為"流數(shù)術(shù)"。它所處理的一些具體問(wèn)題，如切線問(wèn)題、求積問(wèn)題、瞬時(shí)速度問(wèn)題以及函數(shù)的極大和極小值問(wèn)題等，在牛頓前已經(jīng)得到人們的研究了。但牛頓超越了前人，他站在了更高的角度，對(duì)以往分散的努力加以綜合，將自古希臘以來(lái)求解無(wú)限小問(wèn)題的各種技巧統(tǒng)一為兩類普通的算法——微分和積分，并確立了這兩類運(yùn)算的互逆關(guān)系，從而完成了微積分發(fā)明中最關(guān)鍵的一步，為近代科學(xué)發(fā)展提供了最有效的工具，開(kāi)辟了數(shù)學(xué)上的一個(gè)新紀(jì)元。

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(guò)解方程）在解決各類問(wèn)題中的應(yīng)用。書(shū)中陳述了代數(shù)基本概念與基本運(yùn)算，用大量實(shí)例說(shuō)明了如何將各類問(wèn)題化為代數(shù)方程，同時(shí)對(duì)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”。

牛頓對(duì)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(jì)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)工作還涉及數(shù)值分析、概率論和初等數(shù)論等眾多領(lǐng)域。

牛頓是經(jīng)典力學(xué)理論理所當(dāng)然的開(kāi)創(chuàng)者。他系統(tǒng)的總結(jié)了伽利略、開(kāi)普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)三定律。

牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律是他在自然科學(xué)中最輝煌的成就。那是在假期里，牛頓常常來(lái)到母親的家中，在花園里小坐片刻。有一次，象以往屢次發(fā)生的那樣，一個(gè)蘋(píng)果從樹(shù)上掉了下來(lái)。一個(gè)蘋(píng)果的偶然落地，卻是人類思想史的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它使那個(gè)坐在花園里的人的頭腦開(kāi)了竅，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢？牛頓思索著。終于，他發(fā)現(xiàn)了對(duì)人類具有劃時(shí)代意義的萬(wàn)有引力。他認(rèn)為太陽(yáng)吸引行星，行星吸引行星，以及吸引地面上一切物體的力都是具有相同性質(zhì)的力，還用微積分證明了開(kāi)普勒定律中太陽(yáng)對(duì)行星的作用力是吸引力，證明了任何一曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，若是半徑指向靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)，且繞此點(diǎn)掃過(guò)與時(shí)間成正比的面積，則此質(zhì)點(diǎn)必受指向該點(diǎn)的向心力的作用，如果環(huán)繞的周期之平方與半徑的立方成正比，則向心力與半徑的平方成反比。牛頓還通過(guò)了大量實(shí)驗(yàn)，證明了任何兩物體之間都存在著吸引力，總結(jié)出了萬(wàn)有引力定律：

F=G（m1m2 / r 2）（m1和m2是兩物體的質(zhì)量，r為兩物體之間的距離）。在同一時(shí)期，雷恩、哈雷和胡克等科學(xué)家都在探索天體運(yùn)動(dòng)奧秘，其中以胡克較為突出，他早就意識(shí)到引力的平方反比定律，但他缺乏象牛頓那樣的數(shù)學(xué)才能，不能得出定量的表示。

牛頓運(yùn)動(dòng)三定律是構(gòu)成經(jīng)典力學(xué)的理論基礎(chǔ)。這些定律是在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的，是解決機(jī)械運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本理論依據(jù)。

1687年，牛頓出版了代表作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，這是一部力學(xué)的經(jīng)典著作。牛頓在這部書(shū)中，從力學(xué)的基本概念（質(zhì)量、動(dòng)量、慣性、力）和基本定律（運(yùn)動(dòng)三定律）出發(fā)，運(yùn)用他所發(fā)明的微積分這一銳利的數(shù)學(xué)工具，建立了經(jīng)典力學(xué)的完整而嚴(yán)密的體系，把天體力學(xué)和地面上的物體力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大的綜合。

在光學(xué)方面，牛頓也取得了巨大成果。他利用三棱鏡試驗(yàn)了白光分解為的有顏色的光，最早發(fā)現(xiàn)了白光的組成。他對(duì)各色光的折射率進(jìn)行了精確分析，說(shuō)明了色散現(xiàn)象的本質(zhì)。他指出，由于對(duì)不同顏色的光的折射率和反射率不同，才造成物體顏色的差別，從而揭開(kāi)了顏色之迷。牛頓還提出了光的“微粒說(shuō)”，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(dòng)路徑。他的“微粒說(shuō)”與后來(lái)惠更斯的“波動(dòng)說(shuō)”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(pán)和反射式望遠(yuǎn)鏡等多種光學(xué)儀器。

牛頓的研究領(lǐng)域非常廣泛，他在幾乎每個(gè)他所涉足的科學(xué)領(lǐng)域都做出了重要的成績(jī)。他研究過(guò)計(jì)溫學(xué)，觀測(cè)水沸騰或凝固時(shí)的固定溫度，研究熱物體的冷卻律，以及其他一些只有在與他自己的主要成就想比較時(shí)，才顯得遜色的課題。

1667年復(fù)活節(jié)后不久，牛頓返回到劍橋大學(xué)，10月被選為三一學(xué)院初級(jí)院委，翌年獲得碩士學(xué)位，同時(shí)成為高級(jí)院委。1669年，巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職，26歲的牛頓晉升為數(shù)學(xué)教授。巴羅讓賢，在科學(xué)史上一直被傳為佳話。

牛頓并不善于教學(xué)，他在講授新近發(fā)現(xiàn)的微積分時(shí)，學(xué)生都接受不了。但在解決疑難問(wèn)題方面的能力，他卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了常人。還是學(xué)生時(shí)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了一種計(jì)算無(wú)限量的方法。他用這個(gè)秘密的方法，算出了雙曲面積到二百五十位數(shù)。他曾經(jīng)高價(jià)買(mǎi)下了一個(gè)棱鏡，并把它作為科學(xué)研究的工具，用它試驗(yàn)了白光分解為的有顏色的光。開(kāi)始，他并不愿意發(fā)表他的觀察所得，他的發(fā)現(xiàn)都只是一種個(gè)人的消遣，為的是使自己在寂靜的書(shū)齋中解悶。他獨(dú)自遨游于自己所創(chuàng)造的超級(jí)世界里。后來(lái)，在好友哈雷的竭力勸說(shuō)下，才勉強(qiáng)同意出版他的手稿，才有劃時(shí)代巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的問(wèn)世。

作為大學(xué)教授，牛頓常常忙得不修邊幅，往往領(lǐng)帶不結(jié)，襪帶不系好，馬褲也不紐扣，就走進(jìn)了大學(xué)餐廳。有一次，他在向一位姑娘求婚時(shí)思想又開(kāi)了小差，他腦海了只剩下了無(wú)窮量的二項(xiàng)式定理。他抓住姑娘的手指，錯(cuò)誤的把它當(dāng)成通煙斗的通條，硬往煙斗里塞，痛得姑娘大叫，離他而去。牛頓也因此終生未娶。

牛頓從容不迫地觀察日常生活中的小事，結(jié)果作出了科學(xué)史上一個(gè)個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)。他馬虎拖沓，曾經(jīng)鬧過(guò)許多的笑話。一次，他邊讀書(shū)，邊煮雞蛋，等他揭開(kāi)鍋想吃雞蛋時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)鍋里是一只懷表。還有一次，他請(qǐng)朋友吃飯，當(dāng)飯菜準(zhǔn)備好時(shí)，牛頓突然想到一個(gè)問(wèn)題，便獨(dú)自進(jìn)了內(nèi)室，朋友等了他好久還是不見(jiàn)他出來(lái)，于是朋友就自己動(dòng)手把那份雞全吃了，雞骨頭留在盤(pán)子，不告而別了。等牛頓想起，出來(lái)后，發(fā)現(xiàn)了盤(pán)子里的骨頭，以為自己已經(jīng)吃過(guò)了，便轉(zhuǎn)身又進(jìn)了內(nèi)室，繼續(xù)研究他的問(wèn)題。

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