猜圖學科學假太陽
❶ 求圖片:《科學家的教育》手抄報 圖
圖是沒有我給你些資料。第一輪
問:人類是什麼時候登上月球的?
答:是1969年7月21日11點56分20秒。
問:哪個國家的哪個宇航員第一登上月球?
答:美國的阿姆斯特朗(第一個踏上月球的是阿姆斯特朗)
問:關於月球的來源有哪些說法?
答:以前也曾對地球和月球上的岩石樣本進行過分析,說二者一模一樣,應該是起源於同一種物質。但就這樣草率地認為地球和月球本是一家,問題挺多。比如說,月球和地球是怎麼同時從同一物質形成的。有說法是,早期地球轉得太快,以至於開始膨脹,最終破裂分離出月球,可惜這種說法信服的人不多。
據《新科學家》報道,瑞士科學家最近也比較了月球和地球的岩石樣本,結論卻與上述研究不同。他們使用質譜儀法,把樣本經過氬燃燒氣化,高精度地分析樣本里成分的重量,結果發現,雖然二者在多數方面極其類似,但月亮岩石樣本的鐵57對鐵54同位素的比率比地球上的要高一點。
科研人員說:「我們惟一可以解釋的就是,在月球和地球的形成過程中,它們部分氣化了。」只有「巨大行星相撞」理論才可能具有氣化原子所需要超過1700攝氏度的高溫環境。太陽系誕生大約5000萬年後,一個像火星那麼大的行星(Theia)與地球發生了碰撞。這個災難性的碰撞威力巨大,可能是超過使得恐龍滅絕的那次行星碰撞所釋放能量的1億倍,足以融化、氣化地球的相當一部分,Theia同時也被完全摧毀了。碰撞所產生的殘骸進入地球的軌道,最終合並形成了月球。
當氣化鐵原子時,質量相對輕點的同位素先蒸發掉。既然變成月球的殘骸曾經被徹底氣化,它有可能損失較多較輕的鐵同位素,也就是說月球鐵57對鐵54的比例要比地球高一點。科學家所以有上述之解釋就是根據這一點。
關於月球的起源此前還有一種理論,該理論認為是路過的天體被地球引力「抓住」了。月球起源之謎引起了不少科學家的興趣。今年歐洲航天局將用衛星發射一台重3公斤、烤箱大小的壓縮影像展示X射線光譜儀,儀器將沿著離月球表面僅1公里的橢圓形軌道繞月球運行,監測並記錄不同的光波數據。其中,由它測定的首張完整的高解析度月球地圖以及獲取的有關鎂和鐵比例的數據等,將有望告訴我們月球到底起源於哪裡。
問:月球有哪些可以利用的資源?
答:土壤、岩石、硬金屬、放射性物質、磁場等.
問:人造月亮是怎麼回事?
答:用巨大的反光鏡反射太陽光到地球背光面
問: 月球和地球相距多遠?
答:38萬多公里
問:月球是海嗎?為什麼?
答:不是,是平原.因為暗色和較少特徵的月球平原叫「月海」,這是由於古代的天文學家認為上面是海洋的緣故。事實上,月海由巨大隕石撞擊後從月幔流出並覆蓋表面的玄武岩岩漿形成。
問:最大的月海叫什麼?
答:最大的海是風暴洋,面積約500萬平方千米
問:月球與地球的年齡哪個大?
答:月球大
問:月球的半徑是多少?
答:1738公里
問:為什麼會發生日食現象?
答:每當月球運行至地球與太陽之間,三個天體連成一線時,日食便會發生。月球阻擋了太陽光,在地球上造成陰影,使某些地區不能接受到部份或全部陽光。至於觀測者看到太陽給遮蓋了多小,則要視乎他們身處的地方相對月球陰影的位置。如觀測者在半影區內,他們會看到日偏食,而身處本影區的人則會看到日全食。
問:月球上大大小小的坑是怎麼回事?
答:隕石砸的。正常情況下(比如地球,外圍有大氣層,當隕石穿過大氣層的時候,和空氣產生磨擦作用,這種熱量足以將隕石燃燒掉,有少數很大的或含某種特殊物質的,沒有充分燃燒掉,落到了地面)
而月亮外圍沒有大氣層,隕石就直接落向月球表面,形成了這種環形山,你看看它的形狀像不像一個石頭落向水面時的情況。
問:人到了月球為什麼那麼輕?
答:因為月球引力小
問:月球為什麼會有圓缺變化?
答:是由於日、地、月三者的運行造成的自然現象
問:在月球上能看到地球上的建築嗎?
答:能(萬里長城)
問:月球是行星嗎?
答:不是,它是地球的衛星
問:你能說出哪些天文儀器?
答:天文望遠鏡、射電望遠鏡
問:天文台為什麼建在山上?
答:地勢高、視線好、便於觀察
問:天文台為什麼是圓的?
答:觀察面廣,便於確定位置
問:我國戰國時代著名的<甘石星經>的作者是誰?
答:甘德和石申
問:歲差現象是由誰發現的?
答:虞喜
問:祖沖之編定的歷法叫什麼名字?
答:《大名歷》
問:唐朝是誰主持測定了午線長度?
答:僧一行
問:我國古代最精確的歷法是由誰編定的?這個歷法叫什麼?
答:是由郭守敬編定的、這個歷法叫《授時歷》
問:世界上最古老的天文鍾是什麼?
答:水運儀象台
問:水運儀象台是在哪部書中有記載?
答:《新儀象法要》
問:<新儀象法要>的作者是誰?
答:蘇頌
問:祖沖之在自己編定的歷法中把一年定為多少天?
答:365天
問:<甘石星經>發現了哪些行星的運行規律?
答:金、木、水、火、土
問:<甘石星經>記錄了多少顆恆星的方位?
答:120
第2輪
問:關於月亮的故事(最好是祥略得當的如」嫦娥奔月」等)
答:月亮的幾個別號:玉兔、夜光、素娥、冰輪、玉輪、玉蟾、桂魄、蟾蜍、顧兔、嬋娟、玉弓、玉桂、玉盤
帶月的詞語:月黑風高、月色朦朧、月光皎潔、年年月月、風花雪月、一彎新月、皓月當空、月如銀盤、明月如鏡、望月思鄉、月下獨酌、月下老人、新月如鉤、月中帶影、嫦娥奔月、日月如梭、月薪、月暈等
月的詩句:舉杯邀明月,對影成三人。 李白《月下獨酌》
舉頭望明月,低頭思故鄉。 李白《靜夜思》
明月出天山,蒼茫雲海間。 李白《關山月》
但願人長久,千里共嬋娟。 蘇軾《水調歌頭》
海上生明月,天涯共此時。 張九齡《望月懷遠》
露從今夜白,月是故鄉明。 杜甫《月夜憶舍弟》
月亮的故事:嫦娥奔月
相傳,遠古時候有一年,天上出現了十個太陽,直烤得大地冒煙,海水枯乾,老百姓眼看無法再生活去。
這件事驚動了一個名叫後羿的英雄,他登上昆侖山頂,運足神力,拉開神弓,一氣射下九個多餘的太陽。
後羿立下蓋世之功,受到百姓 的尊敬和愛戴,不少志士慕名前來投師學藝。奸詐刁鑽、心術不正的蓬蒙也混了進來。
不久,後羿娶了個美麗善良的 妻子,名叫嫦娥。後羿除傳藝狩獵外,終日和妻子在一起,人們都羨慕這對郎才女貌的恩愛夫妻。
一天,後羿到昆侖山訪友求道,巧遇由此經過的王母娘娘,便向王母求得一包不死葯。據說,服下此葯,能即刻升天成仙。
然而,後羿捨不得撇下妻子,只好暫時把不死葯交給嫦娥珍藏。嫦娥將葯藏進梳妝台的百寶匣里,不料被蓬蒙看到了。
三天後,後羿率眾徒外出狩獵,心懷鬼胎的蓬蒙假裝生病,留了下來。
待後羿率眾人走後不久,蓬蒙手持寶劍闖入內宅後院,威逼嫦娥交出不死葯。
嫦娥知道自己不是蓬蒙的對手,危急之時她當機立斷,轉身打開百寶匣,拿出不死葯一口吞了下去。
嫦娥吞下葯,身子立時飄離地面、沖出窗口,向天上飛去。由於嫦娥牽掛著丈夫,便飛落到離人間最近的月亮上成了仙。
傍晚,後羿回到家,侍女們哭訴了白天發生的事。後羿既驚又怒,抽劍去殺惡徒,蓬蒙早逃走了。氣得後羿捶胸頓足哇哇大叫。悲痛欲絕的後羿,仰望著夜空呼喚愛妻的名字。這時他驚奇地發現,今天的月亮格外皎潔明亮,而且有個晃動的身影酷似嫦娥。
後羿急忙派人到嫦娥喜愛的後花園里,擺上香案,放上她平時最愛吃的蜜食鮮果,遙祭在月宮里眷戀著自己的嫦娥。
百姓們聞知嫦娥奔月成仙的消息後,紛紛在月下擺設香案,向善良的嫦娥祈求吉祥平安。從此,中秋節拜月的風俗在民間傳開了。 嫦娥奔月的故事以鮮明的態度和絢麗的色彩歌頌、贊美了娥娥,與古文獻有關嫦娥的記載相比較,可見人們對嫦娥奔月的故事做了很多加工,修飾,使娥娥的形象與月同美,使之符合人們對美的追求。 與現代流傳甚廣的「嫦娥奔月」相左,《全上古文》輯《靈憲》則記載了「嫦娥化蟾」的故事:「嫦娥,羿妻也,竊%C
神話故事:
1 布農族的月亮神話
太古時代,天上有兩個太陽,輪流的在天空照射大地,致使大地沒有晝夜之分,炙熱的天氣,讓人類的生活十分不便。有一對夫婦勤奮的在耕地工作,將睡著的嬰兒穩穩放在樹蔭底下的石堆旁,並用棕葉遮蔽妥當。不料仍然被殘酷的太陽活活曬死,變成蜥蜴躲進石堆縫里去。父親知道這件事情,十分悲憤,發誓將太陽射下為孩子報仇。
踏上旅途之前,父親事先在住家門口種了橘子樹,就出發前往太陽上升之處,准備在太陽升空之前將它封死,射術精準的父親果然射中太陽的一隻眼睛,太陽的光芒頓時消失變成月亮,月亮閉著雙眼,胡亂的伸手抓人,由於手掌太大,父親從指縫中掙脫逃跑。由於一個太陽被人射傷成月亮,另一個太陽怕的不敢升空照耀大地,於是大地陷入一片漆黑,大家無法出外工作,更尋不到食物,生活非常的困苦。如果族人不得已一定要出門,都必須先投擲石頭,由石頭落地的聲音判斷前方是路還是深淵,一隻出外覓食的山羌,被人們丟出去的石頭擊中頭部,血流如注,山羌受不住疼痛,發出生氣的吼叫聲,這時奇怪的事情發生了,躲藏的太陽竟然被山羌的吼叫聲,嚇到空中重新照耀大地,人們又恢復正常的起居,但是山羌的額頭從此留下一個美麗的疤痕。
後來,月亮傳授射日的父親各種祭典的儀式及禁忌,例如:狩獵察及播種祭時不可貪吃甜食,否則會有荒年或打射不中獵物等;月圓時候要舉行孩童祭,否則孩童會生病、死亡。父親返回部落之後,開始教導族人辦理祭祀事宜,當大家學會所有得祭典儀式,那棵橘子樹已經長成大樹。所以布農族有幾個社群在進行祭典儀式的時候,都會以橘子樹葉作為祭器。
2吉普賽的傳說—月亮的孩子
從前有位吉普賽女子,和先生結婚多年都沒有生下孩子。某天夜裡她向月亮祈禱,祈求月亮能賜給她一個孩子。不久之後她如願懷孕,但是,當小孩生下,他們發現這孩子沒有吉普賽人的黝黑膚色與深褐色眼睛,竟是灰色的眼睛與銀白色的肌膚,吉普賽男子非常生氣,認為是妻子背叛了他,要殺掉這個孩子。
吉普賽女子不忍,便將小孩子帶到山上,遺棄了他。月亮於是從此照顧起這個孩子。每當月圓之際,就是這個孩子行為良好,而每當月亮轉虧為新月,便是這個孩子哭泣,月亮為他做了個搖籃、哄他停止哭泣。(將白化症小孩比擬為月亮的孩子)
3 月亮女神
古希臘神話中的月亮女神阿蒂米斯(Artemis)。她是太陽神阿波羅的妹妹,非常漂亮,同時也是個很厲害的弓箭手,掌管著狩獵,身邊常伴著她心愛的弓箭和獵犬。每天她駕著銀色的馬車在夜空中賓士,代表了夜間的一起——寒冷、寂寞、以及亡靈的道路。她還是未婚少女的守護神——她自己也是終身未婚,這裡面還有個悲傷的故事。
海王波賽冬有個兒子,名叫 奧列翁(Orion),他非常喜歡射箭,是個很好的獵手,還喜歡在海面上狂奔。月亮女神很喜歡奧列翁,他們相識了,並且彼此相愛,經常一起在叢林中狩獵,在海面上狂奔。女神的哥哥阿波羅很討厭奧列翁,也不喜歡她妹妹與奧列翁的這段感情,於是決意要除掉奧列翁。某天,奧列翁正在海面上飛奔的時候,阿波羅用金色的光罩住奧列翁把他隱藏起來,使任何人都看不出奧列翁的本來面目,然後就去慫恿喜歡射箭的妹妹月亮女神把遠處的金色物體當作靶子。月亮女神當然不知道這是哥哥的陰謀,射出一支箭,正中奧列翁的頭部。後來她知道了自己射死的是心上人奧列翁,於是陷入絕望之中,日夜哭泣。為了永遠珍藏對奧列翁的愛情,她請求宙斯把奧列翁升到天上,希望自己乘坐銀馬車在天空奔跑中隨時可以看到。宙斯接受了她的請求,把奧列翁變為天上的星座——獵戶座。女神發誓,終身不嫁,她要永遠在夜空中陪伴著奧列翁。
4 東北地區黑龍江省的赫哲族中,就廣泛流傳著一則「月亮的故事」。
古時候,一個婦女去江邊挑水,抬頭望著天上的月亮,覺得明亮的月亮特別可愛,不由得想到自己的身世和在婆家受到的種種虐待、萬念俱灰。她突然萌生了一個念頭,何不請月亮神仙幫個忙,使自己脫離這個苦難的世界呢!當她剛開始祈求月神時,令她十二萬分驚訝的是,從遠處江面上晃晃悠悠飄來了一塊毯子不像毯子、船又不像是船的東西,很快來到了她面前,停住了。她試著用腳尖往上一踩,說來也奇怪,整個身體不知不覺就上去了。它立即像變魔術那樣,把那位婦女凌空託了起來,慌得她趕緊抓住身邊的樹。也不知道她從哪裡來的那麼大力氣,那棵樹竟然被她連根拔了起來。這時,「飛毯」越飛越快,她也越飛越高。就這樣,那位婦女很快就飛到了月亮上。
這個傳說是想要告訴大家,月亮上的那些黑影,就是那位婦女和她帶到月亮上去的水桶呀、扁擔呀、樹呀。當然,這只是個民間故事,月亮上並沒有這些東西,也沒有所謂的月亮神。
5 我國高山族的一則神話是這樣的:
天地間本來是一片漆黑,伸手不見五指,人們只能點火把來照明。也不知過了多少年,也不知是哪一天,突然間,特大的狂風把兩個持火把的人吹上了天,天上就有了兩個太陽。兩個太陽輪流照耀著大地,照得人們無法合眼休息,莊稼也都被燒焦了。又不知道過了多長時間,一位箭術高明的神箭手用強箭射中了其中的一個太陽,從此,它的光芒減弱,變成了月亮。
高山族的另一則神話,說太陽和月亮是一對青年男女變的:為了替大地和人們尋找光明,他們兩人走遍了天涯海角,最後飛上了天空,男青年變成了光芒萬丈的太陽,女青年變成了溫柔可愛的月亮。
當你們抬頭看月亮的時候,立刻就會發現,明亮的月亮上還有些不那麼明亮的地方,它們比周圍稍微暗一些,暗的程度也不一樣。下面一則瑤族神話就是想來解釋月亮上明暗交錯的情景的。
6 天上的月亮原來是方不方、圓不圓的,亮得使人睜不開眼,熱得使人透不過氣。一對青年男女立志興利除弊,為人民做好事。力大無比的男青年將一支支利箭射向月亮,硬是把月亮一點點修理得圓圓的。可是,月亮光還是太亮,而且白白的月亮也不好看呀!女青年是位織錦能手,她潛心為月亮編織了一幅美麗的絲錦,讓男青年掛在箭上射到月亮上去把它蓋起來。這樣,月亮光就不那麼刺眼了,原先織在絲錦上的圖案、房子、牛羊、桂花樹等就成了我們看到的月面圖案了。後來,男女青年也來到了月亮上,男放牧,女織錦,過著美滿幸福的日子。
7 嫦娥奔月的傳說故事,在我國更是人人皆知、家喻戶曉的。據說嫦娥吃了西王母給的不死葯,輕飄飄地飛到了月亮上,住在那兒的廣寒宮里,至今還過著寂寞的生活。陪伴著嫦娥的只有那隻一年到頭都在為嫦娥搗葯的玉兔。後來,也不太清楚從什麼時候開始,月亮上又來了一個叫吳剛的人,只知道他修仙時犯了戒律,被罰到這里來砍桂花樹的。可是,桂花樹是棵仙樹,吳剛怎麼砍得了呢!當他把斧子剛提起來,樹上的裂口又立即合攏起來了。就這樣,他就只能永遠在月亮上做著根本不可能完成的事。
8
朱元璋起義
中秋節的傳統食品是月餅,月餅是圓形的,象徵團圓,反映了人們對家人團聚的美好願望。中秋節吃月餅據說始於元代,當時,朱元璋領導漢族人民反抗元朝暴政,約定在八月十五日這一天起義,以互贈月餅的辦法把字條夾在月餅中傳遞消息。中秋節吃月餅的習俗便在民間傳開來。
後來,朱元璋終於把元朝推翻,成為明朝的第一個皇帝,雖然其後滿清人入主中國,但是人們仍舊慶祝這個象徵推翻異族統治的節日。
9
想要摸月亮的國王」故事
在很久很久以前,在遙遠的加勒比海地區,有一個王國。這個王國像台灣一樣是個島國,島上有綠油油的樹林,四周是湛藍的海水,終年有著溫暖的氣候。這個王國的領袖是個高傲的國王,他的生活瑣事總是有人伺候,國內的人民也對他畢恭畢竟的,不敢違抗他的要求。這個國王其實什麼也不缺,然而,有一天夜裡,當他站在城堡的窗檯旁享受涼爽的晚風、仰望夜空時,他為那皎潔的月光深深吸引,突然興起了想要摸月亮的願望。
這個念頭一旦在他心裡滋長,他立刻召集大臣,發布他要摸月亮的訊息,要求大臣達成他的心願。這個大臣知道國王易怒的性情,擔心得睡不著覺,終於在隔天清晨獻上一計:要全國動員,蓋一座可以讓國王可以登上摸到月亮的高塔。國王接受了這個建議,馬上要求全國上下貢獻家裡大大小小的木箱,一個迭一個像堆積木一樣地愈堆愈高。然而,當這些木箱用盡,離月亮還有好遠好遠的距離,國王於是下令全國人民砍伐境內所有的木材來建造木箱,不願意服從的人就會被關進監獄,因為國王說:「在我的國家裡,沒有『不』 字」。當這個王國內所有的樹都被砍光,這個高塔也幾乎直達天際了,國王於是欣然地開始一層一層地爬上高塔。然而,當國王到高塔頂端伸出手要摸月亮時,竟然發現還是差了那麼一點,他於是向遠在地面的人民大叫:「再給我一個木箱」。
人民無奈地回答他:「已經沒有任何的木箱了」。這個一心只想摸月亮的國王於是命令:「那把最下面那個木箱傳上來」。人民聽了知道不妥,響應:「可是…」。國王氣極敗壞地說:「在我的王國里沒這個字」,人民知道無法違抗國王的命令,將最底層的木箱抽出,就在此時,所有的木箱晃動散落一地,而這個想摸月亮的國王也從高處跌落、摔死了。
10
卑南族的故事說一回大地遭洪水淹沒,連天上的日月亦沉入水中,倖存的五位兄弟姊妹在海上漂浮,後來總算找到一處陸地;由於大地一片漆黑,於是派遣一男一女到天上當新日新月,以便尋找其它的人類。在卑南族的創世神話里,月亮和太陽將孩子帶到世上,第一個是人類,接著是猴子、馬、鹿、魚和鳥;後來,卑南族的祖先流傳,種植地瓜要依據月亮的變化,當月圓時不能耕作,月漸漸缺損時,才去耕作,如果月形像鐮刀,也不要耕作。
11
阿美族的傳說提及兩兄弟和妹妹因為已經完成母親要安慰父親在天之靈的交代,不覺興高彩烈的跳舞;三人跳著跳著,漸漸往地底陷入。他們齊聲說:「我們該做的都做了,今天晚上的月亮是哥哥,明早東邊天空的太陽是弟弟,而在黑暗的空中閃閃發光的星星是妹妹,我們永遠造福人類,媽媽再見了。」這些情節清楚呈現這些族群認為日月與星辰是人所變成的。月亮與原住民歲時農作的關聯,在部份故事中亦可尋到蛛絲馬跡,如前述的卑南族故事;由於昔日原住民賴以為主食的粟(即小米)多在秋季收獲,秋夜的月光特別明亮,各族群形式各異的收獲祭儀或歌舞,多在皎潔的月光下進行,新谷與新酒的分享,讓部落內部的成員重新凝聚心志,情感獲得舒解,人神和洽,期待來年同樣豐衣足食,因此,秋月的圓滿,也象徵著族人心中殷切的盼望。
❷ 宇宙中的太陽系究竟長什麼樣子科學家是如何繪制的
根據目前的認知,太陽的引力可以影響到1-2光年之外,這就是科學家們認為的太陽系半徑范圍。不過,除了通過引力定義的范圍之外,科學家們還提出了另一個“太陽系范圍”,那就是日球層。
(圖片說明:IMAP藝術圖)
根據計劃,NASA的最新探測器星際測繪和加速探測器(IMAP)將會專門研究從日球層邊緣來到地球附近的粒子,從而實現對日球層形狀的繪制。大約在2024年,IMAP就會發射升空,驗證Opher的理論到底是否准確。
總之,我們必須要清楚日球層到底是如何保護我們免受宇宙射線傷害的。如果日球層的保護能力真的會隨著太陽系的運動而變化,甚至過去的大滅絕事件真的與日球層的保護能力減弱有關,那麼我們就必須要提高警惕。我們要知道下一次會在什麼時候發生、如何才能自我保護。就算過去真的有生物因此被滅絕,相信在科技的作用下,人類能夠避免這樣的災難。
❸ 我想知道科學家牛頓的資料
牛頓第一定律為:一切物體總保持運速直線運動狀態或靜止狀態,除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態.
牛頓第一定律又叫慣性定律.
牛頓第二定律為:物體的加速度跟作用力成正比,跟物體的質量成反比.
牛頓第三定律為:兩個物體間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一直線上.
經典物理學大師—牛頓
您好!這是注釋區,是對正文中出現的一些詞彙、人物、事件等進行簡要說明的區域。
為了能更好的幫助人們閱讀文章,我們會對正文中的相關內容用鏈接標注。點擊這些鏈接,就會在本區域得到相應的注釋。將滑鼠指向正文中的圖片,就可看到該圖片的有關說明。
同時,我們也真誠的期望能得到您的幫助。如果您對正文中的某些內容有相應材料,或對部分內容有在科學性、准確性、通俗性、趣味性、易讀性等方面的修訂和充實意見,希望您能告訴給我們,以便使更多的人因您而受益!同時,您也能夠得到本網站的股權。共同經營「我們」的大科普網。
如果您提供注釋內容,請注意篇幅盡量控制在320字以內。
歡迎投稿給我們 >>>
我不知道在別人看來,我是什麼樣的人;但在我自己看來,我不過就象是一個在海濱玩耍的小孩,為不時發現比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜,而對於展現在我面前的浩瀚的真理的海洋,卻全然沒有發現。
——牛頓
少年牛頓
1643年1月4日,在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭里,牛頓誕生了。牛頓是一個早產兒,出生時只有三磅重,接生婆和他的親人都擔心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學巨人,並且竟活到了85歲的高齡。
牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時,母親改嫁給一個牧師,把牛頓留在外祖母身邊撫養。11歲時,母親的後夫去世,母親帶著和後夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言,性格倔強,這種習性可能來自它的家庭處境。
大約從五歲開始,牛頓被送到公立學校讀書。少年時的牛頓並不是神童,他資質平常,成績一般,但他喜歡讀書,喜歡看一些介紹各種簡單機械模型製作方法的讀物,並從中受到啟發,自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意,如風車、木鍾、折疊式提燈等等。
傳說小牛頓把風車的機械原理摸透後,自己製造了一架磨坊的模型,他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上,然後在輪子的前面放上一粒玉米,剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米,就不斷的跑動,於是輪子不停的轉動;又一次他放風箏時,在繩子上懸掛著小燈,夜間村人看去驚疑是彗星出現;他還製造了一個小水鍾。每天早晨,小水鍾會自動滴水到他的臉上,催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻,尤其喜歡刻日晷,家裡牆角、窗檯上到處安放著他刻畫的日晷,用以驗看日影的移動。
牛頓12歲時進了離家不遠的格蘭瑟姆中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民,但牛頓本人卻無意於此,而酷愛讀書。隨著年歲的增大,牛頓越發愛好讀書,喜歡沉思,做科學小實驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時,曾經寄宿在一位葯劑師家裡,使他受到了化學試驗的熏陶。
牛頓在中學時代學習成績並不出眾,只是愛好讀書,對自然現象由好奇心,例如顏色、日影四季的移動,尤其是幾何學、哥白尼的日心說等等。他還分門別類的記讀書筆記,又喜歡別出心裁的作些小工具、小技巧、小發明、小試驗。
當時英國社會滲透基督教新思想,牛頓家裡有兩位都以神父為職業的親戚,這可能影響牛頓晚年的宗教生活。從這些平凡的環境和活動中,還看不出幼年的牛頓是個才能出眾異於常人的兒童。
後來迫於生活,母親讓牛頓停學在家務農,贍養家庭。但牛頓一有機會便埋首書卷,以至經常忘了幹活。每次,母親叫他同傭人一道上市場,熟悉做交易的生意經時,他便懇求傭人一個人上街,自己則躲在樹叢後看書。有一次,牛頓的舅父起了疑心,就跟蹤牛頓上市鎮去,發現他的外甥伸著腿,躺在草地上,正在聚精會神地鑽研一個數學問題。牛頓的好學精神感動了舅父,於是舅父勸服了母親讓牛頓復學,並鼓勵牛頓上大學讀書。牛頓又重新回到了學校,如飢似渴地汲取著書本上的營養。
求學歲月
1661年,19歲的牛頓以減費生的身份進入劍橋大學三一學院,靠為學院做雜務的收入支付學費,1664年成為獎學金獲得者,1665年獲學士學位。
17世紀中葉,劍橋大學的教育制度還滲透著濃厚的中世紀經院哲學的氣味,當牛頓進入劍橋時,哪裡還在傳授一些經院式課程,如邏輯、古文、語法、古代史、神學等等。兩年後三一學院出現了新氣象,盧卡斯創設了一個獨辟蹊徑的講座,規定講授自然科學知識,如地理、物理、天文和數學課程。
講座的第一任教授伊薩克·巴羅是個博學的科學家。這位學者獨具慧眼,看出了牛頓具有深邃的觀察力、敏銳的理解力。於是將自己的數學知識,包括計算曲線圖形面積的方法,全部傳授給牛頓,並把牛頓引向了近代自然科學的研究領域。
在這段學習過程中,牛頓掌握了算術、三角,讀了開普勒的《光學》,笛卡爾的《幾何學》和《哲學原理》,伽利略的《兩大世界體系的對話》,胡克的《顯微圖集》,還有皇家學會的歷史和早期的哲學學報等。
牛頓在巴羅門下的這段時間,是他學習的關鍵時期。巴羅比牛頓大12歲,精於數學和光學,他對牛頓的才華極為贊賞,認為牛頓的數學才超過自己。後來,牛頓在回憶時說道:「巴羅博士當時講授關於運動學的課程,也許正是這些課程促使我去研究這方面的問題。」
當時,牛頓在數學上很大程度是依靠自學。他學習了歐幾里得的《幾何原本》、笛卡兒的《幾何學》、沃利斯的《無窮算術》、巴羅的《數學講義》及韋達等許多數學家的著作。其中,對牛頓具有決定性影響的要數笛卡兒的《幾何學》和沃利斯的《無窮算術》,它們將牛頓迅速引導到當時數學最前沿~解析幾何與微積分。1664年,牛頓被選為巴羅的助手,第二年,劍橋大學評議會通過了授予牛頓大學學士學位的決定。
1665~1666年嚴重的鼠疫席捲了倫敦,劍橋離倫敦不遠,為恐波及,學校因此而停課,牛頓於1665年6月離校返鄉。
由於牛頓在劍橋受到數學和自然科學的熏陶和培養,對探索自然現象產生濃厚的興趣,家鄉安靜的環境又使得他的思想展翅飛翔。1665~1666年這段短暫的時光成為牛頓科學生涯中的黃金歲月,他在自然科學領域內思潮奔騰,才華迸發,思考前人從未思考過的問題,踏進了前人沒有涉及的領域,創建了前所未有的驚人業績。
1665年初,牛頓創立級數近似法,以及把任意冪的二項式化為一個級數的規則;同年11月,創立正流數法(微分);次年1月,用三棱鏡研究顏色理論;5月,開始研究反流數法(積分)。這一年內,牛頓開始想到研究重力問題,並想把重力理論推廣到月球的運動軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們的軌道上的力必定與它們到旋轉中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說,說的也是此時發生的軼事。
總之,在家鄉居住的兩年中,牛頓以比此後任何時候更為旺盛的精力從事科學創造,並關心自然哲學問題。他的三大成就:微積分、萬有引力、光學分析的思想都是在這時孕育成形的。可以說此時的牛頓已經開始著手描繪他一生大多數科學創造的藍圖。
1667年復活節後不久,牛頓返回到劍橋大學,10月1日被選為三一學院的仲院侶(初級院委),翌年3月16日獲得碩士學位,同時成為正院侶(高級院委)。1669年10月27日,巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職,26歲的牛頓晉升為數學教授,並擔任盧卡斯講座的教授。巴羅為牛頓的科學生涯打通了道路,如果沒有牛頓的舅父和巴羅的幫助,牛頓這匹千里馬可能就不會馳騁在科學的大道上。巴羅讓賢,這在科學史上一直被傳為佳話。
偉大的成就~建立微積分
在牛頓的全部科學貢獻中,數學成就佔有突出的地位。他數學生涯中的第一項創造性成果就是發現了二項式定理。據牛頓本人回憶,他是在1664年和1665年間的冬天,在研讀沃利斯博士的《無窮算術》時,試圖修改他的求圓面積的級數時發現這一定理的。
笛卡爾的解析幾何把描述運動的函數關系和幾何曲線相對應。牛頓在老師巴羅的指導下,在鑽研笛卡爾的解析幾何的基礎上,找到了新的出路。可以把任意時刻的速度看是在微小的時間范圍里的速度的平均值,這就是一個微小的路程和時間間隔的比值,當這個微小的時間間隔縮小到無窮小的時候,就是這一點的准確值。這就是微分的概念。
求微分相當於求時間和路程關系得在某點的切線斜率。一個變速的運動物體在一定時間范圍里走過的路程,可以看作是在微小時間間隔里所走路程的和,這就是積分的概念。求積分相當於求時間和速度關系的曲線下面的面積。牛頓從這些基本概念出發,建立了微積分。
微積分的創立是牛頓最卓越的數學成就。牛頓為解決運動問題,才創立這種和物理概念直接聯系的數學理論的,牛頓稱之為"流數術"。它所處理的一些具體問題,如切線問題、求積問題、瞬時速度問題以及函數的極大和極小值問題等,在牛頓前已經得到人們的研究了。但牛頓超越了前人,他站在了更高的角度,對以往分散的努力加以綜合,將自古希臘以來求解無限小問題的各種技巧統一為兩類普通的演算法——微分和積分,並確立了這兩類運算的互逆關系,從而完成了微積分發明中最關鍵的一步,為近代科學發展提供了最有效的工具,開辟了數學上的一個新紀元。
牛頓沒有及時發表微積分的研究成果,他研究微積分可能比萊布尼茨早一些,但是萊布尼茨所採取的表達形式更加合理,而且關於微積分的著作出版時間也比牛頓早。
在牛頓和萊布尼茨之間,為爭論誰是這門學科的創立者的時候,竟然引起了一場悍然大波,這種爭吵在各自的學生、支持者和數學家中持續了相當長的一段時間,造成了歐洲大陸的數學家和英國數學家的長期對立。英國數學在一個時期里閉關鎖國,囿於民族偏見,過於拘泥在牛頓的「流數術」中停步不前,因而數學發展整整落後了一百年。
應該說,一門科學的創立決不是某一個人的業績,它必定是經過多少人的努力後,在積累了大量成果的基礎上,最後由某個人或幾個人總結完成的。微積分也是這樣,是牛頓和萊布尼茨在前人的基礎上各自獨立的建立起來的。
1707年,牛頓的代數講義經整理後出版,定名為《普遍算術》。他主要討論了代數基礎及其(通過解方程)在解決各類問題中的應用。書中陳述了代數基本概念與基本運算,用大量實例說明了如何將各類問題化為代數方程,同時對方程的根及其性質進行了深入探討,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系,指出可以利用方程系數確定方程根之冪的和數,即「牛頓冪和公式」。
牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻。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。並將自己的許多研究成果總結成專論《三次曲線枚舉》,於1704年發表。此外,他的數學工作還涉及數值分析、概率論和初等數論等眾多領域。
偉大的成就~對光學的三大貢獻
在牛頓以前,墨子、培根、達·芬奇等人都研究過光學現象。反射定律是人們很早就認識的光學定律之一。近代科學興起的時候,伽利略靠望遠鏡發現了「新宇宙」,震驚了世界。荷蘭數學家斯涅爾首先發現了光的折射定律。笛卡爾提出了光的微粒說……
牛頓以及跟他差不多同時代的胡克、惠更斯等人,也象伽利略、笛卡爾等前輩一樣,用極大的興趣和熱情對光學進行研究。1666年,牛頓在家休假期間,得到了三棱鏡,他用來進行了著名的色散試驗。一束太陽光通過三棱鏡後,分解成幾種顏色的光譜帶,牛頓再用一塊帶狹縫的擋板把其他顏色的光擋住,只讓一種顏色的光在通過第二個三棱鏡,結果出來的只是同樣顏色的光。這樣,他就發現了白光是由各種不同顏色的光組成的,這是第一大貢獻。
牛頓為了驗證這個發現,設法把幾種不同的單色光合成白光,並且計算出不同顏色光的折射率,精確地說明了色散現象。揭開了物質的顏色之謎,原來物質的色彩是不同顏色的光在物體上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年,牛頓把自己的研究成果發表在《皇家學會哲學雜志》上,這是他第一次公開發表的論文。
許多人研究光學是為了改進折射望遠鏡。牛頓由於發現了白光的組成,認為折射望遠鏡透鏡的色散現象是無法消除的(後來有人用具有不同折射率的玻璃組成的透鏡消除了色散現象),就設計和製造了反射望遠鏡。
牛頓不但擅長數學計算,而且能夠自己動手製造各種試驗設備並且作精細實驗。為了製造望遠鏡,他自己設計了研磨拋光機,實驗各種研磨材料。公元1668年,他製成了第一架反射望遠鏡樣機,這是第二大貢獻。公元1671年,牛頓把經過改進得反射望遠鏡獻給了皇家學會,牛頓名聲大震,並被選為皇家學會會員。反射望遠鏡的發明奠定了現代大型光學天文望遠鏡的基礎。
同時,牛頓還進行了大量的觀察實驗和數學計算,比如研究惠更斯發現的冰川石的異常折射現象,胡克發現的肥皂泡的色彩現象,「牛頓環」的光學現象等等。
牛頓還提出了光的「微粒說」,認為光是由微粒形成的,並且走的是最快速的直線運動路徑。他的「微粒說」與後來惠更斯的「波動說」構成了關於光的兩大基本理論。此外,他還製作了牛頓色盤等多種光學儀器。
偉大的成就~構築力學大廈
牛頓是經典力學理論的集大成者。他系統的總結了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。
在牛頓以前,天文學是最顯赫的學科。但是為什麼行星一定按照一定規律圍繞太陽運行?天文學家無法圓滿解釋這個問題。萬有引力的發現說明,天上星體運動和地面上物體運動都受到同樣的規律——力學規律的支配。
早在牛頓發現萬有引力定律以前,已經有許多科學家嚴肅認真的考慮過這個問題。比如開普勒就認識到,要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用,他認為這種力類似磁力,就像磁石吸鐵一樣。1659年,惠更斯從研究擺的運動中發現,保持物體沿圓周軌道運動需要一種向心力。胡克等人認為是引力,並且試圖推到引力和距離的關系。
1664年,胡克發現彗星靠近太陽時軌道彎曲是因為太陽引力作用的結果;1673年,惠更斯推導出向心力定律;1679年,胡克和哈雷從向心力定律和開普勒第三定律,推導出維持行星運動的萬有引力和距離的平方成反比。
牛頓自己回憶,1666年前後,他在老家居住的時候已經考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是:在假期里,牛頓常常在花園里小坐片刻。有一次,象以往屢次發生的那樣,一個蘋果從樹上掉了下來……
一個蘋果的偶然落地,卻是人類思想史的一個轉折點,它使那個坐在花園里的人的頭腦開了竅,引起他的沉思:究竟是什麼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。終於,他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。
牛頓高明的地方就在於他解決了胡克等人沒有能夠解決的數學論證問題。1679年,胡克曾經寫信問牛頓,能不能根據向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律,來證明行星沿橢圓軌道運動。牛頓沒有回答這個問題。1685年,哈雷登門拜訪牛頓時,牛頓已經發現了萬有引力定律:兩個物體之間有引力,引力和距離的平方成反比,和兩個物體質量的乘積成正比。
當時已經有了地球半徑、日地距離等精確的數據可以供計算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運動的向心力,也證明了在太陽引力作用下,行星運動符合開普勒運動三定律。
在哈雷的敦促下,1686年底,牛頓寫成劃時代的偉大著作《自然哲學的數學原理》一書。皇家學會經費不足,出不了這本書,後來靠了哈雷的資助,這部科學史上最偉大的著作之一才能夠在1687年出版。
牛頓在這部書中,從力學的基本概念(質量、動量、慣性、力)和基本定律(運動三定律)出發,運用他所發明的微積分這一銳利的數學工具,不但從數學上論證了萬有引力定律,而且把經典力學確立為完整而嚴密的體系,把天體力學和地面上的物體力學統一起來,實現了物理學史上第一次大的綜合。
站在巨人的肩上
牛頓的研究領域非常廣泛,他除了在數學、光學、力學等方面做出卓越貢獻外,他還花費大量精力進行化學實驗。他常常六個星期一直留在實驗室里,不分晝夜的工作。他在化學上花費的時間並不少,卻幾乎沒有取得什麼顯著的成就。為什麼同樣一個偉大的牛頓,在不同的領域取得的成就竟那麼不一樣呢?
其中一個原因就是各個學科處在不同的發展階段。在力學和天文學方面,有伽利略、開普勒、胡克、惠更斯等人的努力,牛頓有可能用已經准備好的材料,建立起一座宏偉壯麗的力學大廈。正象他自己所說的那樣「如果說我看得遠,那是因為我站在巨人的肩上」。而在化學方面,因為正確的道路還沒有開辟出來,牛頓沒法走到可以砍伐材料的地方。
牛頓在臨終前對自己的生活道路是這樣總結的:「我不知道在別人看來,我是什麼樣的人;但在我自己看來,我不過就象是一個在海濱玩耍的小孩,為不時發現比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜,而對於展現在我面前的浩瀚的真理的海洋,卻全然沒有發現。」
這當然是牛頓的謙遜。
怪異的牛頓
牛頓並不善於教學,他在講授新近發現的微積分時,學生都接受不了。但在解決疑難問題方面的能力,他卻遠遠超過了常人。還是學生時,牛頓就發現了一種計算無限量的方法。他用這個秘密的方法,算出了雙曲面積到二百五十位數。他曾經高價買下了一個棱鏡,並把它作為科學研究的工具,用它試驗了白光分解為的有顏色的光。
開始,他並不願意發表他的觀察所得,他的發現都只是一種個人的消遣,為的是使自己在寂靜的書齋中解悶,他獨自遨遊於自己所創造的超級世界裡。後來,在好友哈雷的竭力勸說下,才勉強同意出版他的手稿,才有劃時代巨著《自然哲學的數學原理》的問世。
作為大學教授,牛頓常常忙得不修邊幅,往往領帶不結,襪帶不系好,馬褲也不紐扣,就走進了大學餐廳。有一次,他在向一位姑娘求婚時思想又開了小差,他腦海了只剩下了無窮量的二項式定理。他抓住姑娘的手指,錯誤的把它當成通煙斗的通條,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,結果作出了科學史上一個個重要的發現。他馬虎拖沓,曾經鬧過許多的笑話。一次,他邊讀書,邊煮雞蛋,等他揭開鍋想吃雞蛋時,卻發現鍋里是一隻懷表。還有一次,他請朋友吃飯,當飯菜准備好時,牛頓突然想到一個問題,便獨自進了內室,朋友等了他好久還是不見他出來,於是朋友就自己動手把那份雞全吃了,雞骨頭留在盤子,不告而別了。等牛頓想起,出來後,發現了盤子里的骨頭,以為自己已經吃過了,便轉身又進了內室,繼續研究他的問題。
牛頓晚年
但是由於受時代的限制,牛頓基本上是一個形而上學的機械唯物主義者。他認為運動只是機械力學的運動,是空間位置的變化;宇宙和太陽一樣是沒有發展變化的;靠了萬有引力的作用,恆星永遠在一個固定不變的位置上……
隨著科學聲譽的提高,牛頓的政治地位也得到了提升。1689年,他被當選為國會中的大學代表。作為國會議員,牛頓逐漸開始疏遠給他帶來巨大成就的科學。他不時表示出對以他為代表的領域的厭惡。同時,他的大量的時間花費在了和同時代的著名科學家如胡克、萊布尼茲等進行科學優先權的爭論上。
晚年的牛頓在倫敦過著堂皇的生活,1705年他被安妮女王封為貴族。此時的牛頓非常富有,被普遍認為是生存著的最偉大的科學家。他擔任英國皇家學會會長,在他任職的二十四年時間里,他以鐵拳統治著學會。沒有他的同意,任何人都不能被選舉。
晚年的牛頓開始致力於對神學的研究,他否定哲學的指導作用,虔誠地相信上帝,埋頭於寫以神學為題材的著作。當他遇到難以解釋的天體運動時,竟提出了「神的第一推動力」的謬論。他說「上帝統治萬物,我們是他的僕人而敬畏他、崇拜他」。
1727年3月20日,偉大艾薩克·牛頓逝世。同其他很多傑出的英國人一樣,他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上鐫刻著:
讓人們歡呼這樣一位多麼偉大的
人類榮耀曾經在世界上存在。
參考資料:http://www.ikepu.com/datebase/details/scientist/17st/Newton_isaac_total.htm