牛顿的成才故事

来源:百科故事网 时间:2020-08-05 属于: 科学家的故事

顿(1642-1727),英国物理学家、数学家。他的万有引力定律、力学三定律,以及他对光学、数学、化学的研究,为近代科学发展奠定了坚实的基础。

幼年的牛顿并不聪明,在学校里,他学习成绩很差,因此常受到歧视和欺侮。但是牛顿的手很巧,会做各式各样的玩具。他把外婆给他的零花钱都积攒起来,买了锯子、钉锤、凿子等工具。

一天,牛顿在放学的路上看见村东头的磨坊里正在安装水车。他蹲在旁边看得入了迷,甚至连回家吃饭都忘了。从此,他每天放学后都要跑去看上一阵子。水车装好了,牛顿帮外婆背着一口袋麦子去磨面,只见水车带动石磨不停地旋转,雪白的面粉便从石磨周围撒下来。

牛顿

牛顿在水车跟前仔细地观察了一番。在回家的路上,他对外婆说:"外婆,回去我也要做一架水车。"这以后,牛顿每天放学回家,扔下书包,就钻进自己的小屋里,"丁丁当当"地敲打起来。过了些日子,一架小小的水车果然做成了。外婆看了很高兴,逗他说:"你的水车能磨面吗?"牛顿天真地笑了,外婆也笑了。

第二天上学,牛顿把他那架小小的水车带到学校去,摆弄给同学们看。放学后,又拿到小河边去试,水车的轮子转得很灵,牛顿非常得意,同学们也夸他做得好。正在这时候,同班的卡特大声说:"牛顿,水车为什么会转,你能讲出道理来吗?"卡特是个学习成绩好,且又十分骄傲的孩子。"道理?"牛顿从来都没想过,再加上平时学习差,水车转动的道理,他一时还真说不清楚。卡特看牛顿支支吾吾答不上来,嘲笑道:"光会做,讲不出个道理来,顶多是个笨木匠。"说罢,一脚把水车踢出好远。一向懦弱不爱说话的牛顿,看着自己费尽心思做成的水车被踢坏了,再也忍不住心中的愤怒。他握紧小拳头,用尽全部力气朝卡特打去,一下子就把卡特打倒在地。

这是牛顿生平第一次打架,虽然有点儿野蛮,但却从此改变了同学们对他的态度,以后再也没有人敢欺负他了。这件事也给了他一定的激励,他暗暗下了决心:"只要自己努力学习,决不会落在别人后面。对,我要给他们学出个样儿看看。"从此,牛顿发奋学习,一跃成为班里数一数二的优等生。

其实,少年时代的牛顿,跟普通的孩子没什么区别,一点也显示不出天才的样子。如果说他和别的同学有什么不同,那就是他热衷于研究一切事物,一旦他对某一事物产生疑问和兴趣,便会寻根问源,穷追不舍,直到把事物的前因后果搞得一清二楚才肯罢手。这种性格,在他后来的科学研究活动中充分地体现出来,这也是他取得巨大成就的原因之一。

1666年初秋,24岁的牛顿已经是剑桥大学的研究生了,因为疫正在全国流行,学校被迫放假,他回到了故乡。那几天,牛顿整天趴在二楼那间安静的小屋里翻阅着一本有关天体运行的著作,满脑子都是关于天体运行的问题。所有发表过的有关天体运行的论文,他都仔细读过了,竟没有一篇能使他满意。

波兰天文学家哥白尼在100多年前曾说过:"引力是按照神的意志给予物质各部分的自然属性。因此,物质的各部分都具有聚合成球状的倾向。这种倾向,无论是太阳、月球、地球,同样具备着……"

德国天文学家开普勒也说过:"月球被地球牵引着;相反,月球也吸引着地球上的海水。在太阳那里,有一只肉眼看不见的巨手,它伸向行星,拉着这些行星跟太阳一起旋转……"

可是,这些说法,都没有经过证明,因此还不能肯定它们就是科学的论断。"假如太阳对于行星,地球对于月球,各自给予引力的话,那么,究竟应该怎样来研究这种力呢?"困扰牛顿的,正是这个问题。

由于在屋里待得太久了,他感觉有些憋闷,于是他走下楼,来到后院一片果实累累的苹果园里。秋高气爽,金色的阳光透过繁茂的枝叶,斑斑驳驳地洒在树下。成熟了的苹果,被阳光镀上一层金黄色,好看极了。然而眼前的田园美景,并不能使盘旋在牛顿脑海里的科学问题让位。他坐在树下的石凳上,依旧沉浸在苦苦地思索之中。

太阳快要落山了。牛顿仰视天空,那双似乎能看穿九霄云层的眼睛,好像看到了什么,又好像什么也没看到。一会儿,他又收回目光,无意识地看了看被夕阳映得通红的苹果。这时,恰巧一个苹果悄然离开树枝,落到了地上。"苹果掉下来了。"牛顿自语着。立刻一连串的问号在牛顿的大脑里盘旋起来。苹果为什么会掉下来呢?这么广阔无垠的空间,苹果为什么不飞向天空,却偏要落到地面上呢?一切事物都有重量,都能从高处落到地面,可这重量是哪里来的呢?

牛顿思索着,久久地凝视着滚落到脚前的苹果。这个苹果像月球那样在牛顿的脑海里旋转起来,一圈、二圈、五圈、十圈……越转越快,他感到眼花缭乱……一会儿,牛顿的头脑忽然开窍了,他的眼里闪出了兴奋的光芒。

"苹果落在地上,是因为地球的吸引力,这种吸引力也同样可以到达月球。月球之所以能以一定距离围绕地球转动,是因为月球总是向地球方向下落的缘故。就像苹果落下来一样,月球同样也是向着地球下落。"

推想开来,各行星之所以围绕着太阳运转,也是由于受到太阳引力作用的缘故。宇宙中一切物体间,都存在着一种相互吸引的力。"万有引力"的思想就这样诞生了。穷追不舍,寻根求源,是牛顿的性格。他没有让思想暂停一步,"地球吸引着月亮,太阳吸引着各行星,可为什么它们不像苹果落向地面那样,落向地球,落向太阳呢?"

这时他想起儿时做过的一个游戏:把一小桶牛奶系在绳子上,抓紧绳子的另一头,用力抡起来,快速地旋转,牛奶能一滴不洒,但速度慢了就会洒一地。这不就是因为一种向里拉引的力和一种向外挣脱的力,相互对抗而又互相平衡的结果吗?这种挣脱的力,就是由物体横向运动的速度而产生的。

牛顿设想:有一个巨人站在地球的一座最高的山顶上,沿水平方向扔石头。如果石头的横向运动速度小,石头就会沿一个抛物线轨迹而落向地面;假如石头的速度很大很大,石头运行轨迹的弯曲程度就会和地球表面弯曲的程度相同,那么,石头就永远不会落到地面上。这块石头就能像月球那样,永远绕着地球旋转下去。牛顿抓住"苹果落地"这个自然现象继续研究,他思索、计算,终于成功地发现了万有引力定律。

1667年3月,牛顿回到剑桥大学,继续进行学习和研究。1668年,他当了剑桥大学的特级研究员。1669年,他被选为英国皇家学会的会员。同年,牛顿学生时期的指导教授巴罗又推选他继任"鲁卡斯数学讲座"教授。这时,他才27岁。

牛顿不修边幅,不讲吃穿,很少为生活方面的事情分心。尤其是当他专心致志地扑在某项研究课题上的时候,他甚至会忘记睡觉,忘记吃饭。有时清晨起床,刚套上一只袖子,忽然想起一个问题,他就会那样吊着另一只袖子痴呆呆地坐在床边上沉思一整天。

1685年,他开始著述《自然哲学的数学原理》一书。有一次,牛顿请他的朋友司徒克博士吃午饭。朋友到了以后,给牛顿做饭的老太太也已经把饭菜摆上桌子了。这时,牛顿忽然想起了什么,他离开了摆满香喷喷饭菜的餐桌,慌忙走向实验室,只留下一句话:"老朋友,请等一等。"啊,先生的老毛病又犯了。"老太太絮叨着。"也许,牛顿先生是去拿好酒了吧!"司徒克博士说。等了很长时间,还不见牛顿出来。司徒克博士说:"这么久了,牛顿先生怎么还不回来?"司徒克饿得实在撑不住了。"恐怕先生早把吃饭的事忘得一干二净啦。你别等他了,自己吃吧。"老太太说道。无奈,司徒克博士只好自己先吃。老太太趁这工夫出去办事了。司徒克吃完后,只好自己动手把吃剩的骨头放到餐盘里,然后靠在沙发上打起盹来。

又过了不知多久,牛顿才兴冲冲地从实验室里走出来。他叫醒了朋友,一面连声道歉,一面准备吃饭。当他看到餐盘里的鸡骨头和用过的餐具时,便拍着脑门笑着说:"哦!原来已经吃过了,我还以为我们还没有吃饭呢!"司徒克博士在一旁看了,不禁捧腹大笑。

牛顿为了科学研究,经常是废寝忘食地工作,1687年7月牛顿完成了《自然哲学的数学原理》这部传世巨著,为以后自然科学的发展奠定了基石。

科学家在科学的道路上也并不是一帆风顺的。1692年的一个晚上,年近半百的牛顿在书房里,把写完了的光学手稿装订起来。望着这一点一滴心血凝聚而成的著述,他的脸上露出了笑意。可就在他出去散步时,家里养的小碰翻了桌上的蜡烛,这部凝聚了他20多年心血的成果被付之一炬。

牛顿像掉进一个见不到底的深渊里,他痛苦得近乎绝望。亲爱的妈妈刚刚去世,比自己生命还宝贵的研究成果又被烧毁了。然而,在低潮的心情过后,牛顿又振作起来。他决心重整旗鼓,向光学发起第二次"进攻"。为了恢复身心健康,牛顿到离剑桥大学不远的一个幽静的旅馆去休养,并打算在那里重新开始自己的研究工作。

一个晴朗的早晨,太阳刚刚升起,牛顿在客人稀少的院子里,用麦秆吹起肥皂泡。他吹了一个又一个,一串又一串。他仔细地观察这些肥皂泡:肥皂泡在空中飘浮着,闪现出五颜六色的光彩。店主疑惑地盯着这个老头。店主哪里知道,这个古怪老头正在研究着光线在薄膜上的反射现象呢。

1704年,牛顿终于出版了重新整理起来的巨著:《光学》。科学在常人眼里,是艰苦的象征;而在牛顿眼里,则是一朵美丽的鲜花,花香扑鼻,引诱着他去看,去摘取。

人生的道路是曲曲折折、迂回坎坷的。当牛顿年过半百的时候,他竟产生了放弃科学研究的念头,而走上了仕途。这是因为,先是在微积分的发明权上,他与德国的莱布尼茨发生了争论;紧接着,在万有引力定律的发现权上,又和皇家学会创始人之一的克,发生了激烈的争论。这样的争论,使得牛顿感到懊丧和从未有过的疲倦,他想从这种境况中解脱出来。因此,他弃"科"从"政",先当了国会议员,后又做了铸币大臣。但晚年的牛顿终于又回到科学的轨道上来。1727年3月初,他还拖着衰弱的病体去参加了皇家学会的例会。

1727年3月30日,在肯吉敦家里的病榻上,牛顿永远离开了我们。他留给世界的最后一段话是:"我不知道世人怎样看我。但我自以为我不过像一个在海边玩耍的孩子,不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我们面前的浩瀚的真理海洋,却全然没有发现……如果说我所见的比笛卡尔多一点,那正是因为我是站在巨人肩膀上的缘故。"

 

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