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牛顿在科学史上的贡献及影响

一、牛顿简介

牛顿（1643年1月4日~1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会

员，是一位英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他

在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动

定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里

物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒

行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都

遵循着相同的自然定律；从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动

了科学革命。在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒之原理。在光学上，

他发明了反射式望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发

展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。在数学上，

牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广

义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究作

出了贡献。在2005年，英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响

力的人”的民意调查，牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。

二、牛顿在物理学及天文学上的贡献

人们一提起牛顿首先就会想到他在物理学上的贡献。这其中包括了力学、

光学，热学等。以及他在天文学上发现的万有引力定律。

2.1牛顿精辟地阐述了著名的运动三定律。

定律一：每个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动的状态,除非有

力加于其上迫使它改变这种状态。

定律二：运动的改变和所加的动力成正比,并且发生在所加的力的那个直

线方向上。

定律三：每个作用总有一个相等的反作用和它相对抗,或者说,两物体彼此

之间相互作用永远相等,并且各指其对方。

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牛顿三定律是在观察和实验的基础上发现的,已被公认为宏观自然规律,并

成为数学演绎的基础。第一定律是在伽利略、笛卡儿关于惯性定律的基础上建

立起来的,对当今的物理学家来说,它几乎自然地成了力学的基础。第二定律是

在明确了质量概念以后,对伽利略动力学思想的发展,它是运动三定律的核心。

牛顿第一和第二定律是密切相关的。第一定律表明一个不受干扰力的质点保持

它的原有的运动状态第二定律则表明,力只能引起原有运动状态的改变。故这

两个定律否定了伽利略—牛顿时代以前关于必须有力才能保持运动的错误观

点。第三定律的指出,可以说是牛顿对力学发展的一个最具创造性的独到的贡

献,这个定律的确立指出了每一个力都有其反作用力,从而对力的概念作了完整

的概括。这三个看起来非常简单的物体运动定律作为一个整体是动力学的基

础。这个基础,从牛顿奠定之后又成为近代动力学和天体力学研究的基本出发

点,因此得到物理学家,甚至所有科学家和自然哲学家的极大重视。

2.2、牛顿的万有引力定律

万有引力定律是艾萨克·牛顿在前人（开普勒、胡克、雷恩、哈雷）研究的

基础上，凭借他超凡的数学能力证明，在1687年于《自然哲学的数学原理》

上发表的。牛顿的万有引力定律表示为：任意两个质点通过连心线方向上的力

相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反

比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。万有引力定律是解释

物体之间的相互作用的引力的定律。是物体（质点）间由于它们的引力质量而

引起的相互吸引力所遵循的规律。

2.3牛顿在光学上的三大贡献

牛顿用极大的兴趣和热情对光学进