德國為什麼叫牛頓

1. 英國的天才叫牛頓，德國的天才叫愛因斯坦，那中國的天才叫什麼

許多人關於「天才」這個稱謂往往就是根據某個領域最為優異的人來進行點評的。不管是什麼年代，什麼行業總會發生最出色的人，我們也不要不信任沒有「天才」。

在這里也要向這些靜靜為我國科研作業、為國際科研作業發光發熱的作業者們問候！正是因為有了你們才能讓整個社會得以行進。

不同的年代總會有人靜靜前行，在每個領域上也會有一大批有識之士投身於此。這也提示了當代年青人，更應該承擔起重擔，從小極力學習豐富自己的才能。

在當今這個人才輩出的年代，關於許多年青人來說也是一個好機會，一起我也信任在這些年青人的推動之下，祖國會越來越健壯，國際科研領域也會有越多越多我國人的臉龐。

想要成為傳說中的「天才」並不是具有與生俱來的天資就能夠，而是需求支付更多的極力來極力獲得成功，最終自然也就能成為所有人心目傍邊的天才。

2. 牛頓是哪個國家的

牛頓對自然的興趣 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極為濃厚的興趣。就在1665～1666年這兩年之內，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，踏進前人沒有涉及的領域，創建前所未有的驚人業績。1665年初他創立級數近似法以及把任何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，研究顏色理論；5月，開始研究反流數法（積分）。這一年內，牛頓還開始想到研究重力問題，並想把重力理論推廣到月球的運行軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們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，說的也是在此時發生的軼事。總之，在家鄉居住的這兩年中，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。由此可見，牛頓一生的重大科學思想是在他青春年華、思想敏銳短短兩年期間孕育、萌發和形成的。 1667年牛頓重返劍橋大學，10月1日被選為三一學院的仲院侶，次年3月16日選為正院侶。當時巴羅對牛頓的才能有充分認識。1669年10月27日巴羅便讓年僅26歲的牛頓接替他擔任盧卡斯講座的教授。牛頓把他的光學講稿(1670～1672)、算術和代數講稿(1673～1683)《自然哲學的數學原理》（以下簡稱《原理》）的第一部分(1684～1685)，還有《宇宙體系》(1687)等手稿送到劍橋大學圖書館收藏。1672年起他被接納為皇家學會會員，1703年被選為皇家學會主席直到逝世。其間牛頓和國內外科學家通信最多的有R.玻意耳、J.柯林斯、J.夫拉姆斯蒂德、D.格雷果理、E.哈雷、胡克、C.惠更斯、G.W.F.von萊布尼茲和J.沃利斯等。牛頓在寫作《原理》之後，厭倦大學教授生活，他得到在大學學生時代結識的一位貴族後裔C.蒙塔古的幫助，於1696年謀得造幣廠監督職位，1699年升任廠長，1701年辭去劍橋大學工作。當時英國幣制混亂，牛頓運用他的冶金知識，製造新幣。因改革幣制有功，1705年受封為爵士。晚年研究宗教，著有《聖經里兩大錯訛的歷史考證》等文。牛頓於1727年3月31日（儒略歷20日）在倫敦郊區肯辛頓寓中逝世，以國葬禮葬於倫敦威斯敏斯特教堂。 《光學》和反射式望遠鏡的發明，光學和力學一樣，在古希臘時代就受到注意。用於天文觀測的需要，光學儀器的製作很早就得到了發展，光的反射定律早在歐幾里得時代已經聞名，但折射定律直到牛頓出生之前不久才為荷蘭科學家W.斯涅耳所發現。玻璃的製作早已從阿拉伯輾轉傳入西歐。16世紀荷蘭磨製透鏡的手工業大興。把透鏡適當組合成一個系統就可成為顯微鏡或望遠鏡。這兩種儀器的發明對科學發展起了重大作用。在牛頓之前，伽利略首先把他所製作的望遠鏡用在天象觀測上。枷利略式的望遠鏡是以一片會聚透鏡為目鏡、一片發散透鏡為物鏡的望遠鏡。還有當時盛行的由兩片會聚透鏡組成的開普勒望遠鏡。兩種望遠鏡都無法消除物鏡的色散。牛頓發明以金屬磨成的反射鏡代替會聚透鏡作為物鏡，這樣就避免了物鏡的色散。當時牛頓製成的望遠鏡長6英寸，直徑1英寸，放大率為30～40倍。經過改進，1671年他製作了第二架更大的反射式望遠鏡，並送到皇家學會評審。這台望遠鏡被皇家學會作為珍貴科學文物收藏起來。為了製造反射式望遠鏡，牛頓親自冶煉合金和研磨鏡面。牛頓自幼愛好動手制模型，做試驗，這對他在光學實驗上的成功有極大幫助。光的顏色問題早在公元前就有人在作猜測，把虹的光色和玻璃片的邊緣形成的顏色聯系起來。從亞里士多德以來到笛卡兒都認為白光是純潔的、均勻的，是光的本質，而色光只是光的變種。他們都沒像牛頓那樣認真做過實驗。 【牛頓的發現】 大約在1663年，牛頓即開始熱衷於光學研究，磨玻璃、製作望遠鏡也在這個時期。1666年，他購得一塊玻璃三棱鏡，開始研究色散現象。為了這個目的，牛頓在他的《光學》一書中寫道:「把我的房間弄暗，在我的窗板上開一個小孔，以便適量的太陽光射入室內，就在入口處安置我的棱鏡，光通過棱鏡折射達到對面的牆上。」牛頓看到牆上有彩色的光帶，光帶之長數倍於原來的白光點，他意識到這些彩色就是組成白色太陽光的原始光色。為了證明這一點，牛頓進一步做實驗。在光帶投射的屏上也打一個小孔，讓光帶中彩色的一部分穿過第二個小孔，經過放在屏後的第二個棱鏡折射投到第二個屏上，又讓第一棱鏡繞它的軸緩慢轉動，只見穿出第二個小孔落在第二屏上的像隨著第一棱鏡轉動而上下移動。於是看到，為第一棱鏡折射最大的藍光，經過第二棱鏡也是折射得最大；反之，紅光被前後兩個棱鏡折射得最小。於是牛頓作出結論:「經過第一棱鏡折射後所得長方形的彩色光帶不是別的，正是由不同的彩色光所組成的白色光經折射而形成的。」也就是說：「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非均勻的混合體。」這就是牛頓的光色理論。它是通過實驗建立起來的，牛頓自稱這個實驗為「關鍵性實驗」。這個實驗可說是一個半世紀後J.von夫琅和費建立光譜術的基礎。事實上牛頓在他的《光學》第1卷命題4問題1中用過1～2英寸長、寬僅1/10或1/20英寸的長方形的孔代替小圓孔，他說所得結果較前更清晰，但沒有夫琅和費線的記載。牛頓在這方面做了大量的實驗之後，於1672年把他的結論用書信形式送交皇家學會評審。不料竟引起一場尖銳的論戰。當時惠更斯反對他，胡克攻擊他尤甚。早在1665年胡克就在英國提出光的波動理論，這只是一個假說。惠更斯則把它完整起來，認為空間的以太是無所不在的，他把以太作為振動的媒質，把媒質的每一個質點都看成一個中心，在中心的周圍形成一個波，惠更斯成功地用這個物理圖像來解釋光的反、折射、還以此來研究冰洲石的雙折射（但是光的波動學說的確立還有待於一個半世紀之後由英國的T.楊的干涉實驗來證明）。牛頓則持光的微粒說，他認為波動說的最大障礙是不能解釋光的直線進行。他提出發光物體發射出以直線運動的微粒子、微粒子流沖擊視網膜就引起視覺。它也能解釋光的折射與反射，甚至經過修改也能解釋F.M.格里馬爾迪發現的「衍射」現象。但對薄膜形成的彩色，牛頓則承認微粒說不如波動說解釋得明快。微粒說與波動說之爭在當時是十分激烈的，雙方爭論持續多年。當年光的微粒說與波動說之爭，現在可以引用E.T.惠特克的話來結束這樁公案：「當A.愛因斯坦以M.普朗克的量子原理來解釋光電效應，光的微粒思想經過一個世紀的沉寂而在1905年又獲得了新生，並因此而導致光量子存在的基本原理。他的思想為實驗所充分肯定，特別是光子與電子碰撞所產生的康普頓效應服從經典的碰撞力學定律。而同時，關於光的波動性的實驗並沒有失效，於是我們不得不承認波動說和微粒假說都是正確的。」無疑，牛頓的《光學》(Opticks)是和他的《原理》同為物理學的巨著，也是科學界的經典著作。《光學》第一版印於1704年，在胡克逝世之後問世。《光學》最後部分以獨特的形式附上一份著名的「問題」表，共提出31個「問題」（第一版提出16個「問題」）。在「問題」中所談到的不僅是光的折射、反射等，還涉及光與真空，甚至重力、天體等問題。在多處談到光的波動，涉及太陽光與物質的相互作用等問題，這些問題涉及物理學的諸多方面，富有啟發性，後人評價這些「問題」是《光學》中最重要的部分，並非虛語。牛頓在《光學》一書中憑借實驗的結果與分析，建立了光的理論。但在全書中沒有提起不同玻璃具有不同折射率，在全書中也沒有做消色差的實驗，這或許是由於他當時還沒有獲得不同質玻璃的三棱鏡的緣故。但是牛頓製造反射式望遠鏡來避免物鏡的色散，卻是個妙法，迄今大型望遠鏡的製造還遵從此法。牛頓死後3年(1730)出版了經牛頓生前訂校過的《光學》第4版。現在流行的1931年版本就是根據第4版重印的。

3. 牛頓名字來歷是什麼意思

牛頓的名字沒有特殊的來歷。

1643年1月4日，艾薩克·牛頓出生於英格蘭林肯郡鄉下的一個小村落伍爾索普村的伍爾索普庄園。在牛頓出生之時，英格蘭並沒有採用教皇的最新歷法，因此他的生日被記載為1642年的聖誕節。

牛頓出生前三個月，他同樣名為艾薩克的父親才剛去世。由於早產的緣故，新生的牛頓十分瘦小，據傳聞，他的母親漢娜·艾斯庫曾說過，牛頓剛出生時小得可以把他裝進一誇脫的馬克杯中。

(3)德國為什麼叫牛頓擴展閱讀：

牛頓從1686年開始到1727年去世，一直兼任英國皇家鑄幣局的總監。當時的鑄幣過程是，金屬首先經過依靠馬力轉動的切割機的切割，然後再藉助工匠的眼睛和雙手將其打造成圓形銀幣並印上圖案，這種銀幣被稱為「打制」銀幣。

這種銀幣最致命的缺陷在於容易被鑽空子。由於銀幣的表面只在中間標有幣值，而四周並沒有特殊的記號，因此有人會偷偷將銀幣剪掉一圈之後再脫手，雖然此時銀幣實際已經不足值，但很難被人發現，因此不會影響其流通。

為了解決這個問題，牛頓發明了邊齒這個設計，即在硬幣的邊緣刻上有規則的刻痕，如果有人試圖剪下銀幣的一部分，必然會破壞硬幣的邊齒。這樣老百姓可以很簡單地通過看硬幣的邊齒是否完整來判斷這個硬幣是否被人動過手腳。

由於邊齒是非常有規律的刻痕，一般的人甚至是造假者很難把硬幣的邊齒刻畫得跟造幣廠出廠時一模一樣。所以自從邊齒這個設計出世以後，剪切硬幣的現象少了很多。

4. 牛頓的資料

牛頓的絕對時空觀
在牛頓的力學定律（包括慣性定律）的表達里沒有明確指明，所謂「靜止」、「勻速直線運動」和「運動狀態的改變」是對什麼參考物體而言的．在牛頓力學中「力」是物體間的相互作用，這是與參考物體無關的，然而運動狀態及其改變則與參考物體有密切關系．牛頓完全了解自己理論中存在的這一薄弱環節，他的解決辦法是引入一個客觀標准——絕對空間，用以判斷各物體是處於靜止、勻速運動，還是加速運動狀態．牛頓承認，區分特定物體的絕對運動（即相對於絕對空間的運動）和相對運動，也非易事．不過，他還是提出了判據．譬如，用繩子將兩個球系在一起，讓它們保持在一定距離上，繞共同的質心旋轉，從繩子的張力可以得知其絕對運動角速度的大小．
「水桶實驗」是牛頓提出的另一個更著名的實驗．實驗的大意如下：一個盛水的桶掛在有條扭得很緊的繩子上，然後放手，於是如圖所示：

（1）開始時，涌旋轉得很快，但水幾乎靜止不動．在粘滯力經過足夠的時間使它旋轉起來之前，水面是平的，完全與水桶轉動前一樣．
（2）水和桶一起旋轉，水面變成凹的拋物面．
（3）突然使桶停止旋轉，但桶內的水還在轉動，水面仍然保持凹的拋物面．
牛頓就此分析道，在第（1）、（3）階段里，水和桶都有相對運動，而在前者水是平的，後者水面凹下；在（2）、（3）階段里，無論水和桶有無相對運動，水面都是凹下的．牛頓由此得到結論，桶和水的相對運動不是水面凹下的原因．這個現象的根本原因是水在空間里絕對運動的加速度．
絕對空間在哪裡？牛頓曾經設想，在恆星所在的遙遠的地方，或許在它們之外更遙遠的地方．他提出假設，宇宙的中心是不動的，這就是他所想像的絕對空間．從現今的觀點來看，牛頓的絕對時空觀是不對的．不過，牛頓當時清楚地意識到，要想給慣性原理以一個確切的意義，那就必須把空間作為獨立於物體慣性行為之外的原因引進來．愛因斯坦認為，牛頓引入絕對空間，對於建立地的力學體系是必要的，這是在那個時代「一位具有最高思維能力和創造力的人所能發現的唯一道路」．
當代的物理教科書在講牛頓力學時，為避免「絕對空間」的提法，都採用「慣性參考系」的概念．據考證，這想法是德國物理學家朗格（L．Lange）提出的．在牛頓力學的框架中，給慣性系下的定義是慣性定律在其中成立的一類參考系，即在此類參考系中，一個不受外力作用的物體總是作勻速直線運動的．若要再問，怎樣知道一個物體沒有受到外力呢？回答說，此物體離開別的物體都足夠遠，它在慣性系中作勻速直線運動．這里似乎出現了一個邏輯循環．然而，仔細推敲我們的表述，是可在教科書中避免這種邏輯循環的．實驗表明，在一個參考系中，只要某個物體符合慣性定律，則慣性定律將對其它物體成立．我們把慣性參考系定義為「對某一特定物體慣性定律成立的參考系」，這時再說慣性定律成立的條件是慣性系，就不構成邏輯循環了．從這里我們再次看到，慣性不是個別物體的性質，而是參考系，或者說，時空的性質．下文即將論述，用「慣性參考系」替代「絕對空間」，只是迴避了牛頓力學的困難，作為階段性的教學考慮是可取的，但是並沒有真正解決問題．
這樣，在牛頓力學的框架里，我們必須嚴格地區分「慣性」和「非慣性」兩類參考系，在慣性參考系內，慣性定律和其它牛頓力學定律成立；在非慣性參考系內，牛頓三定律不成立．在所有慣性參考系之間，伽利略相對性原理成立，從而它們都是平權的．在非慣性參考系內則會出現一些「反常」現象．請看下面這段描述．
上文提到，慣性定律是不能直接用實驗嚴格地驗證的．設想有一位很嚴格的科學家，他相信慣性定律是可以用實驗來證明或推翻的．他在水平的桌面上推動一個小球，並設法盡量消除摩擦（現代可以用氣桌相當好地實現這一點），他觀察到，小球確實相當精確地做勻速直線運動．正當他要宣布驗證慣性定律成功時，忽然發現一切突然變得反常了．原來沿直線運動的小球偏向了一邊，朝房子的牆壁滾去，他自己也感到有一種奇怪的力把他推向牆去．究竟發生了什麼事？原來有人和他開玩笑．這位科學家的實驗室沒有窗戶，與外界完全隔絕．開玩笑的人安裝了一種機械，可以使整個房子旋轉起來．旋轉一開始，就出現上述各種反常現象，於是慣性定律被推翻了．
我們都看到，在非慣性參考系內的「反常」現象，是出現了一些莫名其妙的「力」，即「慣性力」．在通常的教科書中對「慣性力」的解釋大意是這樣的，如果在非慣性系中的觀察者要堅持用牛頓定律來解釋他所觀察到的力學現象，他必須假想有某種「慣性力」存在．
慣性力是慣性在非慣性系裡的表現，它與「真實力」有區別．「真實的」力是物體間的相互作用，施力的物體必受到受力物體給它的反作用．我們說慣性力是「虛假的」，因為不存在施加此力的物體，從而也就不存在反作用力．我們在形容詞「真實的」和「虛假的」上打了引號．是因為這只是牛頓力學的說法，在廣義相對論的理論中，這種說法就不那麼絕對了．
在平動的加速參考系中，質點所受的慣性力 ，在轉動的參考系中靜止的原點受到慣性離心力，以速度v運動的質點除受到慣性離心力外，還受到一個科里奧利力 ．例如，上面談到牛頓的兩球和水桶實驗，涉及到的是慣性離心力．使傅科擺擺面進動的是因地球自轉引起的科里奧利力．

5. 求牛頓的簡介 ~!

牛頓簡介

牛頓（Isacc Newton，1642—1727）是英國數學家、天文學家和物理學家。

1642年12月25日出生於英國北部林肯郡的偏僻農村——伍爾索朴的一個農民家裡，出生前2個月，牛頓的父親就去世了。他的父親名叫伊薩克，可他的母親仍把兒子的名字叫做伊薩克，牛頓出生時才3磅，接生婆甚至沒料到他能活下來，更沒有料到他竟活到85歲高齡，而且是世界上出類拔萃的科學家。

牛頓兩歲時，母親改嫁給一個名叫巴頓的牧師，從此牛頓就由外祖母撫養。到了學齡期，牛頓被送到公立學校讀書，12歲時進中學，寄宿在一家葯鋪里。在學校里，他讀書成績開始並不突出。他沉思默想，喜歡動手製作小玩具。例如讀小學時，就製成了令人驚訝的精巧的小水車，在讀中學時，自製了一個小水鍾。黎明，水會自動滴到他臉上，催他起床。後來，巴頓病故，母親領了兩個妹妹、一個弟弟回到了家。母親希望牛頓放牧耕種，14歲的牛頓就輟學在家。

牛頓充滿理想，雖停學在家，還是一心想著各種學習問題。他在自家石牆上雕刻了一個太陽鍾，爭分奪秒地學習，母親要他放牧，他牽馬上山，邊走邊想著天上的太陽，待走到山頂想騎馬，可是馬跑得不見了，自己手裡只剩下一條韁繩。叫他放羊，他獨自在樹下看書，以致羊群走散，糟塌了莊稼。舅父叫傭人陪他一道上市場熟悉熟悉做交易的生意經，可是牛頓卻懇求傭人一個人上街，自己躲在樹叢後看書。有一次，他在暴風雨中測風速，渾身濕透。母親簡直驚呆了，怕他發瘋，只好讓他回到中學讀書。牛頓如痴似瘋地學習，一生鬧了許多笑話。一次，他邊讀書邊煮雞蛋，待他揭開鍋子想吃蛋時，鍋子里竟是一塊懷表，還有一次，他請一位朋友吃飯，菜已擺在桌上，可是牛頓突然想到一個問題獨自進了內室，很久還不出來。朋友等得不耐煩了，就自己動手把那份雞吃了，骨頭留在盤里，不告而別。隔一會兒，牛頓走了出來，看到盤子里的骨頭，自言自語地說：「我還以為自己沒有吃飯呢！原來已經吃過了。」傳說牛頓在其重要著作《自然哲學的數學原理》出版後的一天，強迫自己到劍橋大學附近的一個幽靜的旅館里去休息一下，但他怎麼也靜不下來。他見到人家洗衣盆里肥皂泡薄膜在陽光下呈現美麗的色彩，尋思著這里究竟是怎樣的一個光學道理。於是就用麥稈吹起肥皂泡來，一本正經地吹著吹著。店主看了，頗為他惋惜：「一位快50歲的挺體面的先生，竟瘋成這樣子，整天吹肥皂泡。「

1661年，牛頓考上劍橋大學三一學院，學院的巴羅教授發現牛頓是個人才，推薦他當研究生。1665年，畢業後牛頓留在大學研究室。這年6月間，鼠疫流行，學校關門，牛頓只好回到家鄉。這期間，他把主要精力集中於科學研究。他系統地整理了大學里學習過的功課，潛心研究了開普勒、笛卡爾、阿基米德和伽利略等前輩科學家和主要論著，還進行了許多科學試驗。

牛頓在家鄉避疫的兩年間，幾乎考慮了一生中所研究的各個方面。特別是他一生中的幾項主要貢獻：萬有引力定律、經典力學、流數學（微積分）和光學等基本上都萌發於1665——1666年間。瘟疫過後，1667年3月，牛頓又回到大學里當研究生。1668年，獲碩士學位。1669年，由巴羅教授推薦，27歲的牛頓當了數學教授。他擔任此職務，前後共26年。

牛頓不善於教學，在講課方面，並不太受學生的歡迎，但在解決疑難問題方面，卻遠遠超過眾人。

牛頓在科學史上的崇高地位是舉世公認的。恩格斯曾指出：「牛頓由於發現了萬有引力定律而創立了科學的天文學，由於進行了光的分解而創立了科學的光學，由於建立了二項式定理和無限理論而創立了科學的數學，由於認識了力的本性而創立了科學的力學。」的確，牛頓在自然科學領域里作了奠基性的貢獻。

牛頓發現萬有引力定律是他在自然科學中最輝煌的成就。在同一時期，其他一些科學家如雷恩、哈雷和胡克等都在探索天體運動的奧秘。1679年，皇家學會幹事胡克意識到引力的平方反比定律，但沒法證明。因為他缺乏牛頓的數學才能，也沒有能俯開普勒的等面積定律。胡克為此事還寫信給牛頓，探詢牛頓在研究引力問題方面的進展情況。牛頓沒有給他滿意的回答。其實，牛頓這時候對於引力問題也還沒有搞得很清楚。因為第一，他曾想根據平方反比關系對月球的軌道運動的向心加速度和地面上物體的重力加速度作比較，但當時所知的地球半徑之值不精確，計算誤差較大。第二，牛頓尚沒能精確地證明，在計算距離時，可以把月球和地球看它們的質量都集中在它們各自的球心。這個問題直到牛頓發明了流數術（微積分）以後才得到解決。1684年，雷恩、哈雷和胡克等人又提出要推動這一問題的研究，也就是要從天體間引力的平方反比關系得到橢圓軌道的結果。同年8月，哈雷專程來到劍橋大學，登門拜訪了牛頓，發覺牛頓已解決了這個難題。牛頓一時未打到手稿，答應再寫一篇寄給他。同年11月，牛頓便把重新計算的稿紙連同有關的材料都寄給了哈雷，哈雷極其興奮而又激動地看完了牛頓的計算底稿，又趕到劍橋大學，竭力勸說牛頓發表。牛頓起先寫成了《關於運動》的論文，在皇家學會引起了巨大的反響。後來又是在哈雷的熱心勸說下，牛頓在1685年春完成了巨著《自然哲學的數學原理》初稿。依舊還是哈雷奔波調停，聯系出版，可是皇家學會卻推說經費不足，暫緩出版。這時，熱心的哈雷慨然解囊，資助了全部出版費用，這樣才使這部劃時代的巨著得以在1687年問世。牛頓為此激動地對哈雷說：「哈雷！為了這部書的出版，你費了不少心啊！沒有你的努力，也許就沒有這部書。幸虧沒有給你帶來什麼麻煩，總算放心了。」

麻煩的事畢竟發生了。早先，堅持波動說的胡克與堅持微粒說的牛頓為了說明光的本性問題，曾有過不愉快的爭論。這回，為了誰最先發現萬有引力的問題，發生了又一次的不愉快的爭論。最後牛頓還是作了讓步，把胡克作過研究的那部分作了說明，歸功於他。

《自然哲學的數學原理》一書分為二大部分，第一部分是導論部分，包括定義、注釋和運動的基本定理或定律，第二部分是這些基本定律的應用，共分為三編。

導論部分雖然篇幅不大，內容卻極為重要，對一些重要概念：如物質的量、運動的量、物質固有的力（慣性）、外力、向心力以及牛頓的絕對時間、絕對空間和絕對運動等都下了定義或是作了說明。關於運動的基本定理或定律主要敘述了機械運動的三個基本定律，接著又給出了六個推論，包括力的合成與分解、運動的疊加原理和動量守恆定律、經典力學的相對性原理及虛位移原理等。第二部分中，標題為「物體的運動」的第一編討論了萬有引力， 題名為「物體（在介質中）的運動」的第二編，證明了笛卡爾的漩渦模型不能說明觀測到的行星運動，還論述了有關流體性質的若干定理和推測。第三編解釋了行星的運動和潮汐之類的引力現象。在本編的開始還闡述了「哲學中的推理法則」。

《自然哲學的數學原理》的出版，標志著經典力學體系的建立。所謂經典力學體系，簡單地說來，是以四個絕對化的概念：空間、時間、質量和力為基礎，以三個基本定律為核心，以萬有引力定律為它的最高綜合，並用微積分來描述物體運動的因果律。這是一個立足於實驗和觀察的基礎上的，結構嚴謹、邏輯嚴密的科學體系。《自然哲學的數學原理》使是這個體系的集中表現。

要指出的是運動基本三定律的研究和發現，經過了許多科學家和思想家的長期探索的過程，明顯地呈現知識發展的繼承性。例如，慣性定律最初是由伽利略提出，後來由笛卡爾完善的，作用力和反作用力定律是由活利斯、雷恩和惠更斯發現和驗證的。運動第二定律才是牛頓在1684年發現的。這三個定律從孤立地個別地被發現到作為一個整體，成為「基本」定律，是有一個過程的。1684年10月左右的牛頓手稿中還曾經提出過運動基本六定律，至1685年《自然哲學的數學原理》初稿完成時，把「基本六定律」改為「基本三定律」，而把其餘的定律作為三定律的推論。因此，把運動三定律作為一個整體，並把它們確認為動力學的基本定律和經典力學的基石之一，這個功績應當歸於牛頓。

牛頓確立基本三定律和發現了萬有引力定律是互相促進，相輔相成的。牛頓只有道德認識了運動的變化和力的關系之後，才可能建立萬有引力定律。同時，在太陽系中，兩個天體相互作用的引力計算的檢驗，嚴格地說，應綜合考慮各個天體相互作用的因素。因此，第三定律就成了萬有引力定律的重要前提。而且，如前面所指出的。微積分也可以說是應建立萬有引力定律的需要而創立的。由此可見，構成經典力學的幾個主要基石——運動三定律、萬有引力定律和微積分這個有力的工具等多項重大成就，可以說牛頓是作了綜合考慮，一並完成的。

牛頓在光學方面的成就也是極其偉大的。早在1664年，牛頓還在學生時代，就作了關於日冕的觀察，1666年，牛頓打到了一塊三角玻璃棱鏡，用它試驗了用白光分解為有顏色的光。在牛頓之前，已有一些人使用棱鏡對光的折射現象作過研究。但都認為是棱鏡產生了色，而不是僅僅把已經存在的色分離開來。

牛頓在進行棱鏡折射現象研究的同時，對改進折射望遠鏡發生了興趣。在研究過程中，發現了球面像差和色差現象。同時代人盧卡斯採用了跟牛頓所用的不同品種的玻璃棱鏡做實驗時，得到的光譜的長度和寬度跟牛頓的實驗結果有很大的分岐。由於牛頓那時碰巧使用了具有相等色散率的一個玻璃棱鏡和水，他重復過多次測量，豎信自己沒有弄錯，沒有考慮為什麼人家會得出跟自己不同的結果。正因為他在這點上沒有採用通常的謹慎態度，錯過了一個重要的發現——根據不同物質具有不同的色散率的特性，正可以製成消色差透鏡。

牛頓雖然沒有在改進折射望遠鏡方面取得成就，但是他成功地研製了反射望遠鏡，成為反射望遠鏡的發明人之一。早先羅馬人祖基法國的默森的蘇格蘭的格里戈里都進行過有關反射望遠鏡的設計，但都沒有成功，牛頓是第一個製造反射望遠鏡的人。1668年，他造的第一個反射望遠鏡有六寸長，直徑一寸，放大30到40倍。1672年，他送給皇家學會一個更大的反射望遠鏡，上面的題詞是：伊薩克·牛頓發明並於1671年親手製造的。就在這一年，牛頓被選為皇家學會會員。他提交給學會的一篇《光的顏色的新理論》的論文，提出了光的粒子性，這是牛頓的第一篇論文。不料，他的論點同皇家學會創始人之一、大科學家胡克的波動說沖突，於是引起了一場大論戰（此場論戰後來一直持續了近三百年，直到20世紀初才以光的波粒二象性為結論而告一段落）。牛頓從消極方面吸取那篇論文引起爭論的教訓，他給朋友的信上說：「¼¼我失去了平靜而有意義的幸福生活，而被這無聊的爭吵弄得心緒煩亂。這真是無聊透頂。我越來越後悔，不該輕率地發表那篇論文。「從此牛頓對自己著作的出版不再熱心了，他把自己的研究成果寫成手稿鎖在箱子里，算是完成了任務。正如前面說過的，要是沒有哈雷的積極鼓勵，後來甚至像《自然哲學的數學原理》一書也許就不會出版了。

牛頓在光學方面進行了多方面的研究。除了前面所說的關於光的折射、像差和色差外，還發現了牛頓環，描寫了光的衍射現象以及光的振動理論，提出了光的「猝發間隔」。這跟後來波動說中的波長相似。有人甚至說，牛頓實際上是測定光的波長的第一個物理學家（盡管他堅持光的粒子說）。牛頓在光學方面取得了如此大的成就，以致有人說，只憑牛頓在光學方面的貢獻，就可以稱得上是一位偉大的科學家。

牛頓在《自然哲學的數學原理》出版後，就投入了政治活動。1688年，他被選為議員，可是他沒有辯才。在一次關於憲政辯論會上，牛頓只發過一次言——要求會場中的招待員關一關窗戶。後來，英國因貨幣制度混亂，在國內外已失去信用，1696年，當時任財政大臣的牛頓的同學蒙特洛請他當了造幣局督辦，牛頓極其守職，工作很有成效。1699年，牛頓任造幣局局長。

1692年，發生了一件很不幸的事件。某晚，牛頓外出未熄滅蠟燭，可能是貓兒闖的禍——打翻了燭台，把他多年積存的論文和著作化為灰燼。

1703年，即胡克逝世的這一年，60歲的牛頓被推為皇家學會會長。1704年，牛頓的《光學》一書問世。同年，又出版了《三次曲線枚舉》、《利用無空級數求曲線的面積和長度》、《流數學（微積分）》等數學著作。

說起微積分的創始，牛頓和德國數學家萊布尼茲之爭曾引起一場爭論。牛頓早在1665年5月20日手寫的一頁書稿中就有「流數術」的記載，由於牛頓一直把書稿鎖在箱子里，以致流數術直到1687年才首次公開出現在《自然哲學的數學原理》中。而萊布尼茲的微積分是在1684年（牛頓的《自然哲學的數學原理》出版前三年）在雜志上就公開發表了。牛頓和萊布尼茲是各自獨立地創建微積分學的。牛頓在世時，萊布尼茲和他曾有過友好書信交往，切磋學術。只是由於1699年瑞士人丟利埃硬說是萊布尼茲剽竊了牛頓的成果，1700年萊布尼茲才著文反駁。爾後出於民族偏見，在牛頓和萊布尼茲的門徒之間，才展開了一場綿延100多年的無謂爭論。

1705年，英國女王授給牛頓爵士頭銜。1711年，牛頓發表了《使用級數、流數等等的分析》。1727年3月，84歲的牛頓出席了皇家學會的例會後突然病倒，於當月20日逝世。牛頓終生未娶。他作為有功於國家的偉人，葬於威斯敏斯特教堂。

牛頓在自然科學領域內作了奠基有貢獻。他繼承了英國唯物主義的始祖培根重視歸納法有傳統，主張科學研究要通過實驗發現現象，然後運用歸納法總結為定律，再用數學推演建立理論體系。《自然哲學的數學原理》一書正是這樣寫成的，這無疑是一種重要的科學方法，對後來的科學發展起了很大的促進作用。牛頓的哲學思想基本上屬於自發的唯物主義，由於他否定哲學的指導作用，虔誠地相信上帝，特別是到了晚年，埋頭於寫以神學為題材的著作，在唯心主義道路上越走越遠，以致墮落為一個宗教狂。當他無法解釋行星的切向運動，竟提出了「神的第一推動」的謬論。對此，恩格斯曾指出：「哥白尼在這一時期的開端給神學寫了挑戰書，牛頓卻以關於神的第一次推動的假設結束了這一時期。」

牛頓對自己的科學成就是怎樣認識的呢？他說：「我不知道世上的人對我怎麼評價。我卻這樣認為：我好象是站在海濱上玩耍的孩子，時而拾到幾塊瑩潔的石子，時而拾到幾片美麗的貝殼並為之對欣。那浩瀚的真理的海洋仍然在我的前面未被發現。」「如果我所見的比笛卡兒要遠一點，因為我是站在巨人們的肩膀上的緣故。」牛頓的這種謙虛精神永遠值得後人敬仰和學習。

6. 牛頓是哪個國家的

牛頓於1643年1月4日生於英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村。

7. 牛頓是誰

牛頓（Newton,1643—1727年）
古希臘的燦爛文化在漫長的黑暗中世紀中埋沒風塵，黯然失色。15世紀，文藝復興的大旗飄揚在歐洲大陸上，自然科學獲得新的生命，蓬勃成長。科學巨匠N.哥白尼、第谷、J.開普勒、伽利略以及R.笛卡兒等先後馳名於歐洲。一場科學革命沖破了中世紀封建勢力和經院哲學的層層羅網，不斷取得勝利。
牛頓——偉大的科學家，經典物理學理論體系的建立者——正是在歐洲出現政治、經濟和科學文化新變革的時代誕生的。

家世和生平

1643年1月4日(儒略歷1642年12月25日)牛頓誕生於英格蘭林肯郡的小鎮烏爾斯普的一個自耕農家庭。牛頓出生之前，父親已去世。牛頓生而孱弱，過了3年,他的母親再嫁給一位牧師，把孩子留在他祖母身邊撫養。8年之後，牧師病故，牛頓的母親帶著後夫所生的一子二女又回到烏爾斯索普。牛頓自幼沉默寡言,性格倔強,這種習性可能來自他的家庭處境。牛頓少年時代喜歡擺弄機械小技巧。傳說他做過一架磨坊的模型，動力是小老鼠；有一次他放風箏時，在繩子上懸掛著小燈，夜間村人看去驚疑是彗星出現。他喜歡繪畫、雕刻，尤喜歡刻日晷，家裡牆角、窗檯上到處安放著他刻劃的日晷，用以驗看日影的移動，以知時刻。12歲進離家不遠的格蘭瑟中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民，能贍養家庭，但牛頓本人卻無意於此而酷愛讀書，以致經常忘了幹活。隨著年歲增大，牛頓越發愛好讀書，喜歡沉思，做科學小試驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時，曾寄寓在一位葯劑師家裡，使他受到化學實驗的熏陶。牛頓在中學時代學習成績並不出眾，只是愛好讀書，對自然現象有好奇心,例如顏色、日影四季的移動,尤好幾何學、哥白尼的日心說等等。他還分門別類地記讀書心得筆記，又喜歡別出心裁地做些小工具、小技巧、小發明、小試驗。當時英國社會滲入基督教新教思想，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，看不出幼年的牛頓是一個才能出眾異於常人的兒童。然而格蘭瑟姆中學的校長J.斯托克斯，還有牛頓的一位當神父的叔父W.艾斯庫別具慧眼，鼓勵牛頓上大學讀書。牛頓於1661年以減費生的身份進入劍橋大學三一學院，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浸透著濃厚的中世紀經院哲學的氣味。當牛頓進入劍橋大學時,那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。兩年之後三一學院出現了新氣象。H.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I.巴羅是一位博學的科學家。就是這位教師把牛頓引向自然科學。在這段學習過程中，牛頓掌握了算術、三角，學習了歐幾里得的《幾何原理》。他又讀了開普勒的《光學》，笛卡兒的《幾何學》和《哲學原理》，伽利略的《兩大世界體系的》，R.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。牛頓在巴羅的門下學習，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，他認為牛頓的數學才能超過自己。1665－1666年倫敦大疫。劍橋離倫敦不遠，為恐波及，學校停課。牛頓於1665年 6月回到故鄉烏爾斯索普。

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極為濃厚的興趣。就在1665－1666年這兩年之內，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，踏進前人沒有涉及的領域，創建前所未有的驚人業績。1665年初他創立級數近似法以及把任何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，研究顏色理論；5月，開始研究反流數法（積分）。這一年內,牛頓還開始想到研究重力問題，並想把重力理論推廣到月球的運行軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們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，說的也是在此時發生的軼事。總之，在家鄉居住的這兩年中，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。由此可見，牛頓一生的重大科學思想是在他青春年華、思想敏銳短短兩年期間孕育、萌發和形成的。

1667年牛頓重返劍橋大學，10月1日被選為三一學院的仲院侶，次年 3月16日選為正院侶。當時巴羅對牛頓的才能有充分認識。1669年10月27日巴羅便讓年僅26歲的牛頓接替他擔任盧卡斯講座的教授。牛頓把他的光學講稿(1670－1672)、算術和代數講稿(1673－1683)《自然哲學的數學原理》（以下簡稱《原理》）的第一部分(1684－1685)，還有《宇宙體系》(1687)等手稿送到劍橋大學圖書館收藏。1672年起他被接納為皇家學會會員，1703年被選為皇家學會主席直到逝世。其間牛頓和國內外科學家通信最多的有R.玻意耳、J.柯林斯、J.夫拉姆斯蒂德、D.格雷果理、E.哈雷、胡克、C.惠更斯、G.W.F.von萊布尼茲和J.沃利斯等。牛頓在寫作《原理》之後，厭倦大學教授生活，他得到在大學學生時代結識的一位貴族後裔C.蒙塔古的幫助，於1696年謀得造幣廠監督職位，1699年升任廠長，1701年辭去劍橋大學工作。當時英國幣制混亂，牛頓運用他的冶金知識，製造新幣。因改革幣制有功,1705年受封為爵士。晚年研究宗教,著有《聖經里兩大錯訛的歷史考證》等文。牛頓於1727年 3月31日（儒略歷20日）在倫敦郊區肯辛頓寓中逝世，以國葬禮葬於倫敦威斯敏斯特教堂。

《光學》和反射式望遠鏡的發明，光學和力學一樣，在古希臘時代就受到注意。用於天文觀測的需要,光學儀器的製作很早就得到了發展，光的反射定律早在歐幾里得時代已經聞名，但折射定律直到牛頓出生之前不久才為荷蘭科學家W.斯涅耳所發現。玻璃的製作早已從阿拉伯輾轉傳入西歐。16世紀荷蘭磨製透鏡的手工業大興。把透鏡適當組合成一個系統就可成為顯微鏡或望遠鏡。這兩種儀器的發明對科學發展起了重大作用。在牛頓之前，伽利略首先把他所製作的望遠鏡用在天象觀測上。枷利略式的望遠鏡是以一片會聚透鏡為目鏡、一片發散透鏡為物鏡的望遠鏡。還有當時盛行的由兩片會聚透鏡組成的開普勒望遠鏡。兩種望遠鏡都無法消除物鏡的色散。牛頓發明以金屬磨成的反射鏡代替會聚透鏡作為物鏡，這樣就避免了物鏡的色散。當時牛頓製成的望遠鏡長6英寸，直徑1英寸，放大率為30－40倍。經過改進，1671年他製作了第二架更大的反射式望遠鏡，並送到皇家學會評審。這台望遠鏡被皇家學會作為珍貴科學文物收藏起來。為了製造反射式望遠鏡，牛頓親自冶煉合金和研磨鏡面。牛頓自幼愛好動手制模型，做試驗，這對他在光學實驗上的成功有極大幫助。光的顏色問題早在公元前就有人在作猜測，把虹的光色和玻璃片的邊緣形成的顏色聯系起來。從亞里士多德以來到笛卡兒都認為白光是純潔的、均勻的，是光的本質，而色光只是光的變種。他們都沒像牛頓那樣認真做過實驗。

大約在1663年，牛頓即開始熱衷於光學研究，磨玻璃、製作望遠鏡也在這個時期。1666年，他購得一塊玻璃三棱鏡，開始研究色散現象。為了這個目的，牛頓在他的《光學》一書中寫道:「把我的房間弄暗,在我的窗板上開一個小孔，以便適量的太陽光射入室內，就在入口處安置我的棱鏡，光通過棱鏡折射達到對面的牆上。」牛頓看到牆上有彩色的光帶，光帶之長數倍於原來的白光點，他意識到這些彩色就是組成白色太陽光的原始光色。為了證明這一點，牛頓進一步做實驗。在光帶投射的屏上也打一個小孔，讓光帶中彩色的一部分穿過第二個小孔，經過放在屏後的第二個棱鏡折射投到第二個屏上，又讓第一棱鏡繞它的軸緩慢轉動，只見穿出第二個小孔落在第二屏上的像隨著第一棱鏡轉動而上下移動。於是看到，為第一棱鏡折射最大的藍光,經過第二棱鏡也是折射得最大；反之,紅光被前後兩個棱鏡折射得最小。於是牛頓作出結論:「經過第一棱鏡折射後所得長方形的彩色光帶不是別的，正是由不同的彩色光所組成的白色光經折射而形成的。」也就是說：「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非均勻的混合體。」這就是牛頓的光色理論。它是通過實驗建立起來的，牛頓自稱這個實驗為「關鍵性實驗」。這個實驗可說是一個半世紀後 J.von夫琅和費建立光譜術的基礎。事實上牛頓在他的《光學》第 1卷命題4問題1中用過1－2英寸長、寬僅1/10或1/20英寸的長方形的孔代替小圓孔，他說所得結果較前更清晰，但沒有夫琅和費線的記載。牛頓在這方面做了大量的實驗之後，於1672年把他的結論用書信形式送交皇家學會評審。不料竟引起一場尖銳的論戰。當時惠更斯反對他，胡克攻擊他尤甚。早在1665年胡克就在英國提出光的波動理論，這只是一個假說。惠更斯則把它完整起來，認為空間的以太是無所不在的，他把以太作為振動的媒質，把媒質的每一個質點都看成一個中心，在中心的周圍形成一個波，惠更斯成功地用這個物理圖像來解釋光的反、折射、還以此來研究冰洲石的雙折射（但是光的波動學說的確立還有待於一個半世紀之後由英國的T.楊的干涉實驗來證明）。牛頓則持光的微粒說，他認為波動說的最大障礙是不能解釋光的直線進行。他提出發光物體發射出以直線運動的微粒子、微粒子流沖擊視網膜就引起視覺。它也能解釋光的折射與反射，甚至經過修改也能解釋F.M.格里馬爾迪發現的「衍射」現象。但對薄膜形成的彩色，牛頓則承認微粒說不如波動說解釋得明快。微粒說與波動說之爭在當時是十分激烈的，雙方爭論持續多年。當年光的微粒說與波動說之爭，現在可以引用E.T.惠特克的話來結束這樁公案：「當A.愛因斯坦以M.普朗克的量子原理來解釋光電效應，光的微粒思想經過一個世紀的沉寂而在1905年又獲得了新生，並因此而導致光量子存在的基本原理。他的思想為實驗所充分肯定，特別是光子與電子碰撞所產生的康普頓效應服從經典的碰撞力學定律。而同時,關於光的波動性的實驗並沒有失效，於是我們不得不承認波動說和微粒假說都是正確的。」無疑,牛頓的《光學》(Opticks)是和他的《原理》同為物理學的巨著，也是科學界的經典著作。《光學》第一版印於1704年，在胡克逝世之後問世。《光學》最後部分以獨特的形式附上一份著名的「問題」表，共提出31個「問題」（第一版提出16個「問題」）。在「問題」中所談到的不僅是光的折射、反射等，還涉及光與真空,甚至重力、天體等問題。在多處談到光的波動,涉及太陽光與物質的相互作用等問題，這些問題涉及物理學的諸多方面，富有啟發性，後人評價這些「問題」是《光學》中最重要的部分，並非虛語。牛頓在《光學》一書中憑借實驗的結果與分析，建立了光的理論。但在全書中沒有提起不同玻璃具有不同折射率，在全書中也沒有做消色差的實驗，這或許是由於他當時還沒有獲得不同質玻璃的三棱鏡的緣故。但是牛頓製造反射式望遠鏡來避免物鏡的色散，卻是個妙法，迄今大型望遠鏡的製造還遵從此法。牛頓死後3年(1730)出版了經牛頓生前訂校過的《光學》第 4版。現在流行的1931年版本就是根據第4版重印的。

愛因斯坦在為牛頓《光學》1931年重印本所作的序中說：「牛頓的時代早已被淡忘了……牛頓的各種發現已進入公認的知識寶庫，盡管如此，他的光學著作的這個新版本還是應當受到我們懷著衷心感激的心情去歡迎的，因為只有這本書才能使我們有幸看到這位偉大人物本人的活動。」

萬有引力定律和《自然哲學的數學原理》，16世紀丹麥天文學家第谷對行星繞日運行作了長年累月的觀測，他死後德國天文學家開普勒整理並分析了第谷的20年的觀測記錄，總結出行星運動的著名開普勒三定律。這個發現不僅為經典天文學奠定了基礎，更重要的是導致了其後萬有引力定律的發現。開普勒在得出行星運動三定律之前，1596年曾提出關於太陽行星間的吸引作用的思想；隨之提出物體作圓周運動時出現離心力問題。一般認為伽利略已領悟到離心力,但對它作進一步的認識和計算則有待於牛頓。1664年 1月20日牛頓在他的《算草本》上已提出如何計算物體作圓周運動時的向心力的具體方法。牛頓把推導、計算方法詳盡地寫入他的《原理》（第 3版）第一編第二章命題4定理4下面推論1中，明確地指出：「因此,由於這些圓弧代表運動物體的速度，向心力就是這個速度的平方除以圓周半徑。」從這里可以看出，向心力的求得對於距離平方反比定律的推導是不可少的。順便提一下，惠更斯從不同途徑推導得離心力方程和牛頓的相似，結果於1673年發表。牛頓雖在早年的《算草本》上提出求向心力的方法，但他自己說「惠更斯先生後來所發表的離心力理論，我相信在我之前」。引人注意的是，在《原理》第一編和第三編中，凡提到軌道運行時，牛頓都沒有提及離心力一詞，總是強調拉向軌道中心的向心力。

關於引力反比於距離平方定律，歷史上記載了當時對此發明權的爭論，有人以為距離平方反比定律可以從開普勒第三定律直接推出，但缺乏向心力的概念和運動，不可能推出這定律。而向心力的概念與運算都是牛頓最早做出來的。長牛頓7歲的胡克當年就宣稱他早已知道引力反比於距離平方定律，但提不出證據來。當《原理》第1版在印刷時,胡克通過哈雷向牛頓要求分享此定律的發明權。牛頓加以拒。在《原理》（第 3版）上述命題 4下的注釋中提到距離平方反比定律適用於天體運動時,牛頓說:「雷恩爵士、胡克博士和哈雷博士曾分別注意過。」同時也提及「惠更斯先生在他的出色著作《鍾擺的振盪》中曾把重力比之於旋轉體的離心力」。這樣，人們對距離平方反比定律的發明權就有所了解了。有人認為，1666年牛頓在烏爾斯索普家中試圖以地球表面大圓弧上 1度的長度為60英里來計算月地之間的引力；通過實際計算，月球繞地球的周期與實際不能符合，算稿便棄置一旁。1682年牛頓獲悉J.皮卡德的地球經度 1度之長為69.1英里的數據，便重行計算，才使計算與實際觀測相吻合。牛頓把日常所見的重力和天體運動的引力統一起來，在科學史上有特別重要的意義。行星繞日運動的軌道究竟是什麼樣？這是當時科學界所關心的問題。這問題答案的公開和《原理》的出版密切相關,科學史上已有生動的記載。1684年1月C.雷恩、哈雷和胡克 3位英國當時科學界著名人士在倫敦相敘討論行星運動軌道問題。胡克雖說他已通曉，但拿不出計算結果。於是牛頓的好友哈雷專程去劍橋請教牛頓。牛頓告訴哈雷他自己已計算過了，肯定地說，行星繞日軌道是橢圓；但手稿壓置多年一時找不到，應允重行計算，約期3個月後交稿。哈雷如約再度訪劍橋,牛頓交給一份手稿《論運動》，哈雷大為贊賞。牛頓在此稿基礎上另寫一書《論物體運動》，1684年12月送交英國皇家學會。此書第一部分主要相當於後來的《原理》第一編及第二編；而其餘部分成為《原理》的第三編。哈雷慫恿牛頓寫成《原理》全書公開出版，由他出資印刷，並親自督校。 1687年7月《自然哲學的數學原理》(Philosophiae Naturaalis Principia Мathematica)第1版問世, 時距1664年牛頓開始思考並進行草算已23年。《原理》第2版於1713年出版,第3版於1725年出版（見彩圖牛頓名著《原理》（1686）扉頁）。《原理》原用拉丁文寫成。牛頓逝世後2年由A.莫特譯成英文付印,即今所見的流行的《原理》英文本。《原理》第一編之前有兩部分重要的論述。第一部分為定義。定義共8條，其中有關向心力的有5條。他說，施加於物體的力有不同來源，例如撞擊、壓力和向心力。向心力一詞是牛頓創造的（在另一場合即惠更斯稱之為離心力的補充詞）。牛頓在定義一章中有長篇詮釋，其中提到了一個假想實驗：「在高山上發射炮彈、炮力不足，炮彈飛了一陣便以弧形曲線下落地面。假如炮力足夠大,炮彈將繞地球面周行,這是向心力的表演。」今日人造衛星的設想在那時牛頓的腦子里已浮現出來了。在定義一章中牛頓盡情闡述了他的時空絕對性概念。他對人們熟知的空間與時間，擇名絕對空間和絕對時間。牛頓認為，只有在絕對空間中絕對運動才可以覺察，特別是在物體旋轉時。當時惠更斯和英國大主教G.貝克萊對此表示疑問。無論如何，這短短一章定義表達了牛頓對力與時空的基本觀點，是研究牛頓的重要原始文獻。
在第一編之前,除定義一章外,還有公理或稱運動定理一章。在這章里牛頓闡述著名的運動三定律（見牛頓運動定律）。第一運動定律一般稱作慣性定律，通常認為已由伽利略和笛卡兒所道出。為了要變更物體運動方向(或稱變更運動速度)必須有外力作用，這其間必然會產生質量的概念。質量(原文物質的量)這個基本概念是由牛頓在《原理》第一編定義章中首先提出的，成為物理學中最基本概念之一。他清楚地把質量和重量區分開來，闡明了在各種不同環境中兩個量的相互關系。在力學中牛頓用質量表示物體的特徵。愛因斯坦指出：「只有引進質量這一新概念之，他（牛頓）才能把力和加速度聯系起來。」動量一詞牛頓也作了定義。牛頓指出，動量是衡量物質運動的量，它聯系物質與運動兩個量；物質加倍，動量加倍；物質與運動都加倍；動量即為原來的4倍。隨後闡述動量守恆。牛頓在運動三定律之後有7個推論，其中論述到兩力同時作用一物體上,則物體加速度方向和力的合成都在兩力平行四邊形的對角線上。此後還有一段很長的詮釋，總論運動三定律的聯系性，還用兩擺的彈性碰撞和非彈性碰撞實驗來闡述運動守恆並說明第二定律和第三定律之間的關系。從上面看，牛頓運動三定律不是分立的,而是相關的。牛頓早年在《算草本》中以碰撞實驗研究力，在《原理》中他強調以「沖量」作為力的概念。隨後發展這個概念，說無限短促間隙的相關系列沖量就成為連續作用力。這句話就包含以微分形式表達力的定義。牛頓設想，一質點在直線上作慣性運動，這質點和線外某一定點相聯，在相等時間內這聯線掃過的面積必然相等；如果在線上某點遇到一個外力，則質點要偏向質點原運動方向與外力方向之間的某一方向上運動。牛頓用他創造的無限小概念極限的方法最終證明了：一個運動著的質點，受到某個定點的外力作用，如果這個外力在質點和定點的聯線上，而且力的強度反比於距離二次方，那麼這質點運動軌跡很可能是個橢圓，這定點就是橢圓的焦點。於此，牛頓得出行星與太陽之間聯線所掃過的面積必然和時間成比例。牛頓又設想，質點在橢圓上從一點經過無限短時間運行，這質點在短暫時間運行所到之處偏離切線的距離反比於從焦點到該點的距離平方。而當橢圓上兩點相接近時，牛頓得出，在這極限情況下開普勒的面積定律是關鍵條件。總之，牛頓得到如下結論：假如面積定律有效，橢圓形軌道意味著指向焦點的力必然反比於距離平方。牛頓於是著意證明，面積定律是作用在運動物體的力指向中心的充分和必要條件。這揭示了開普勒的第一、第二兩定律的重要性。《原理》第二編論述在有阻力媒質(氣體、液體)內的質點運動。牛頓在這里用了更多的數學方法，而物理涵義較前為少。在第一編里牛頓費盡心力用各種方法證明宇宙間引力（向心力）之存在；而在第二編里，牛頓設想，在媒質中阻力與物體運行速度成正比；又設想與速度平方成正比；甚至認為一部分為速度之比，另一部分為速度平方之比。他還論證過一些其他的問題。在這些工作中牛頓以數學技巧來處理一些看來無實際物理意義的問題。他還研究了氣體的彈性和可壓縮性。在《原理》第二編中，牛頓用擺在流體中的運動實驗測定重量（即地球引）和慣性大小的關系。在經典物理學中這兩個量只能由實驗來測定。關於聲學的研究，《原理》第二編中記載了牛頓從理論上研究聲速（見定理48、49、50），所得結果比實測低16％。他認為聲速正比於所謂「彈性力」的方根而反比於媒質密度方根。牛頓又研究了聲傳播的形式，他說聲的傳播是空氣的脈動所致，指出波的脈動只是媒質中質點上下交替運動，與擺的運動無異。在第二編最後文字中牛頓澄清了渦旋假設與天體運動無關。牛頓原想把《原理》第三編寫成一般性的總結。但後來改變了計劃，標題為「宇宙體系」。在這編里討論了太陽系的行星、行星的衛星、彗星的運行，以及海洋潮汐的產生。他把這些作用的力叫做引力，即今所謂萬有引力。他解釋引力是兩物體間相互作用的力，太陽對行星有引力使之在軌道上運行，同時行星對太陽也有作用力，這是運動第三定律規定的。只是太陽與行星的質量懸殊太大，太陽的運動微乎其微。行星之間運動相互受到引力干擾，所謂多體問題中的攝動，牛頓在第三編中闡述了太陽對月亮的攝動，土星對木星的攝動。在第三編中還計算了木星衛星的距離與衛星運轉周期，作為開普勒第三定律的實例。

1680年11月與1681年 3月大彗星兩度出現。牛頓開始以為是在直線上運動的兩個不同的彗星，只是方向相反。夫拉姆斯蒂德通過觀察提醒牛頓，這只是同一個彗星,繞著太陽運動。於是牛頓通過計算得出,1680年的彗星是以太陽為焦點作拋物線運動，它對太陽的向心力也是服從距離平方反比定律的。1695年哈雷假定這顆1680年彗星的軌道是繞著太陽運行的一個扁而長的橢圓形。哈雷與牛頓對此重作計算。在《原理》第2版和第3版的第三編中有詳細的觀測記錄和推算，預言這顆彗星約以75年繞日運動一周，即今日所知著名的哈雷彗星（中國最早對此彗星的記錄在公元前1057年）。最後牛頓在結論中說，「彗星是行星之一種，它繞太陽運行具有極大的偏心率」但他又說「三次觀測數據即可定出彗星在拋物線上運動軌道」。

談牛頓的物理學，不能不提及他在數學上的偉大貢獻。《原理》的全名是《自然哲學的數學原理》。所謂自然哲學在那時的含義包括物理、化學等，而主要是物理學。上面提過第一、第二兩編的中心是借數學方法來闡明物體運動的規律，因此可以看出數學在《原理》中的重要地位。讀者初讀《原理》往往以為是作者寫作時崇尚古希臘歐幾里得的幾何的規范。但細讀就可發現作者取幾何學的形式而實質賦有嶄新的內涵。作者在建立幾何條件之後，立即引入某種經過精心下定義的所謂極限法。這種方法基於極限術的一組普遍原理，有別於經典式的古希臘幾何學。極限學說詳述在《原理》第一編第一章11個引理和詮釋之中。在那裡詳細說明了極限的意義：有兩個相互依賴的物理量，當兩個量逐漸變小時，牛頓稱它為流數,它的比率也在逐漸變化,而自變數達到無限小時比率達到一個極限定值，牛頓叫它流率。即今稱導數或微商。牛頓發現他的流變術非常有用，反過來此術可以求曲線包圍的面，即今所稱積分。第一編第八章命題41即為積分術的應用。可以說，《原理》一書的中心內容是論述了牛頓在數學上的偉大創造即微積分術，並且應用這個創造去解決天體運動以及其他相關物理問題。微積分之發明，史家也歸功於萊布尼茲，對於這一數學上的偉大發明，牛頓與萊布尼茲孰先孰後，後世論者紛紛；即在當時兩方亦就此書信往來，已有爭議。試聽愛因斯坦如何贊美牛頓的微分發現。他說「只有微分定律的形式才能完全滿足近代物理學家對因果性的要求。微分定律的明晰概念是牛頓最偉大的理智成就之一」。

牛頓一生的重要貢獻是集16、17世紀科學先驅們成果的大成，建立起一個完整的力學理論體系，把天地間萬物的運動規律概括在一個嚴密的統一理論中。這是人類認識自然的歷史中第一次理論的大綜合。以牛頓命名的力學是經典物理學和天文學的基礎，也是現代工程力學以及與之有關的工程技術的理論基礎。這一成就，使以牛頓為代表的機械論的自然觀，在整個自然科學領域中取得了長達兩百年的統治地位。

哲學、宗教和其他

亞里士多德的哲學講求事物的和諧，求和諧思想是正確的，但亞里士多德認為天上的日、月、星辰的運行軌道是圓形，因為只有圓運動才是完美的、和諧的，而地上的運動，例如重物直線下落是凡俗的。古希臘哲學家的和諧思想不能在天與地之間連貫。到了17世紀，牛頓用引力理論和運動三定律把天上行星和它們的衛星運動規律，同地上重力下墜的現象統一起來，實現了天上人間的統一，這是牛頓在自然哲學上的偉大貢獻。眾所周知，牛頓在理解光的本質上持微粒說。但他在同胡、惠更斯等討論光的本質時，說光具有這種或那種本能激發以太的振動。這意味著以太是光振動的媒質(見以太論)。於此，似乎牛頓對光的雙重性有所理解；其實不然,他對以太媒質之存在極似空氣之無所不在,只是遠為稀薄、微細而具有強有力的彈。他又申說，就是由於以太的動物氣質才使肌肉收縮和伸長，動物得以運動。他又進一步以以太來解釋光的反射與折射，透明與不透明，以及顏色的產生，他甚至於設想地球的引力是由於有如以大氣質不斷凝聚使然。《原理》第二編第六章詮釋的結尾說，從記憶中他曾做實驗傾向於以太充斥於所有物體的空隙之中的說法，雖然以太對於引力沒有覺察的影響。14、15世紀以來歐洲的學者對以太著了迷，以太學說風靡一時。當時科學巨擘笛卡兒對以太存在深信不疑。他認為行星之運行可以以太旋渦來解釋。以太學說成為一時哲學思潮。尊重實驗的牛頓也不免捲入這股哲學思潮激流中去，傾向於它存在。當時人們對超距作用看法不一。牛頓曾經指出他的引力相互作用定律，並不認為是最終的解釋，而只是從實驗中歸納出來的一條規則。因此，牛頓並未就引力本質作出結論。

牛頓在科學上的成就須由他的哲學思想和科學方法來尋根求源。牛頓的學生R.科茨曾在《原理》第 2版序言中道出了其中的奧妙。古希臘、羅馬的哲學家憑著對自然現象的觀察和思考(中國先秦時代也有類似之處)總結出論斷，例如泰勒斯的學說：萬物的根

8. 牛頓為啥姓牛為什麼國外的人習慣性稱呼姓氏，而我們對他們的認知只有姓氏。

根本原因是中國人的姓名比較短。

所以不習慣記憶太長的名字。 你可以去網路一下畢加索的全名，那完全超出了中國人的理解范圍。

在這種狀況下，中國人在翻譯，記憶外國人名時，只能有所取捨，而姓更莊重更正式，當然選姓不選名了。

再有一個重要原因：西方人認為和祖先叫相同的名是對祖先的尊敬，而中國人的文化則是「犯諱」：大人物，即皇帝和祖先的名是不能隨便叫的。

最後，比如美國總統 兩個布希，名字都是沃克，中間名不同罷了。所以區別他們叫小布希很方便。這樣名字就更沒用了。