牛頓
艾薩克.牛頓(Issac Newton, 1642 - 1727)無疑是其中一位最偉大的數學家和物理學家。人們常稱牛頓、阿基米德(Archimedes)和愛因斯坦(Albert Einstein)為歷史上三位最偉大的科學家。
牛頓的父親在他出生前已經去世了。在他二三歲左右,母親又改嫁。於是他便只好跟隨外婆和舅舅生活。
幼年的牛頓喜歡自己動手製作一些玩意兒和器械,可是他卻不曉得其中的道理,加上他成績又不好,於是便經常被同學嘲笑。
有一回,他造了一架水車模型,他的同學卻取笑他,說他是個笨木匠,於是他發憤圖強,結果成績猛進,名列前茅。
在1661年5月,牛頓以減費生資格進入劍橋大學三一學院就讀。從此,他對科學的追求便真正開始。
巴羅教授對牛頓的啟發是大的。他邀請牛頓作他的助手,並且指導牛頓攻讀科學名著。
1665年,牛頓畢業於劍橋大學,留在原校任教。可是,那年秋天,瘟疫發生了。牛頓被迫回鄉,度過了他碩果累累的兩年:
(1) 光的色散實驗:
在一個密室中,讓一束光穿過一個黑色木板上的小孔,在光束前置一塊三棱鏡,把光束分成七條不同顏色的光;然後再讓每條單色光通過另一木板的小孔,再在木板後放一個三棱鏡。結果便會呈現。
這個實驗說明了兩個事實:白光可被分解成七色光,單色光不可被分解;不同顏色光束有不同折射角度。
(2) 萬有引力定律:
萬有引力定律可以寫成一條大家熟知的方程式:F = GM1M2 / R2。式中,G是牛頓重力常數,等於6.67 X 10-11 m3kg-1s-2;M1和M2是兩個進行重力相互作用的物質質量;R就是它們的距離。
這條式子的意思是說:兩個物質之間的相互作用力正變於兩個質量的積而反變於物質距離的平方。
相信大家對「牛頓和蘋果」的故事已經耳熟能詳,但大家對它的真確性有否存疑?蘋果早在遠古時代已經會自己掉下來,為何到了牛頓的出現才發現萬有引力定律?
無論怎樣,萬有引力定律對於物理學是一個大突破,由此亦可知牛頓是一個天才。
(3) 微積分:
牛頓稱之為「流體術」的微積分,可說是數學界的一株奇葩。可是,它的發明權之爭卻維持了二百多年。其實,微積分的創立應歸功於牛頓和萊布尼茲(Leibniz)。
在牛頓來說,他利用流體術解決了很多當時的難題,但牛頓在理論方面比萊布尼茲要慢了些。微積分中就有個定理,叫牛頓-萊布尼茲公式。
[f(x + h) - f(x)] / h,假使h趨向0而極限存在的話,以上算式之極限就是f(x)之導數-微分的定義。積分就是微分的逆變過程。
(4) 二項式定理:
牛頓把「帕斯卡三角形」(Pascal's Triangle,即賈憲三角、楊輝三角)加以推廣,導出了著名的二項式定理:(a + b)n = an + nan - 1b + [n(n - 1) / 2!]an - 2b2 + ... + [n(n - 1)(n - 2)...(n - r + 1) / r!]an - rbr + ...。
這個定理對於簡化二項式起了很大幫助。在很多領域裡,尤其是物理學,它作出了不少簡化和導出不少近似公式。
兩年過去了,牛頓返回劍橋大學任教,之後,在1672年,牛頓成為了皇家學會的會員;1703年,他榮升皇家學會會長,直至1727年他去世。
在他45歲時,他寫了一部名著:《自然哲學的數學原理》。這部名著是劃時代的,但是它卻標誌著牛頓為科學獻出的盡頭。
在他生命的前五十年,他的確為科學界及數學界作出不可估量的貢獻;但在他生命的後三十五年卻從唯物主義的道路墮進了唯心主義的深坑,這是令人惋惜的。在他生命的晚期,他沉迷於煉金術,背離科學,虛度了不少光陰。
回主頁