牛 頓

草薰風

牛 頓
文：小罐子老師
　
艾薩克．牛頓（Sir Isaac Newton）

「如果我比笛卡兒等人看得遠些，那是因為我站在巨人的肩上而已。」

「我不知道我呈現了什麼給這世界；但就我個人而言，我覺得我只是一個在海邊玩耍的孩童，把自己投入比平常所見更漂亮的貝殼與平滑的石子而已，但展現在我面前的是一片尚未被發掘的真理的海洋。」「我不知道我呈現了什麼給這世界；但就我個人而言，我覺得我只是一個在海邊玩耍的孩童，把自己投入比平常所見更漂亮的貝殼與平滑的石子而已，但展現在我面前的是一片尚未被發掘的真理的海洋。」

 

你知道誰是「現代科學之父」嗎？1.牛頓   2.立頓  3.柯林頓  4.華盛頓……是的，你答對了！就是牛頓！什麼？？你不認得這個人！沒關係接下來看看小罐子老師的罐子裡賣什麼藥，你就會曉得了。

 

蘋果真的掉下來了？

許多書上都說，牛頓被掉下來的蘋果打中，所以才發現了「萬有引力」，這個故事恐怕只是一個傳說，未必是真的，不過在他住的房子西邊的庭院中間，確實種了一棵蘋果樹。英國人是非常執著於這個蘋果的故事，甚至於還可以將那棵樹指給好奇的遊客看，如果你到英國去，千萬不要和老外爭執這件事是真是假，畢竟作好國民外交，也是一件好事。
牛頓出生在英國一個叫做烏爾索坡的偏僻村落，那年是西元1642年，由於早產，從小就衰弱多病，沒有人寄望他能順利長大，但是他卻奇蹟似的存活下來。在他出生前，父親就過世了，母親在他3歲的時後改嫁。牛頓小時候被外婆撫養長大，個性有點孤僻、內向、害羞。牛頓小時候在學校的成績並不優秀，可是對於一切他不明白的事物都很感興趣，並且會不厭其煩的動手去做實驗，同時很有木刻模型及機械方面的天份，他還發明了水鐘、風車及燈籠等東西，可以說是一個『少年發明家』喔！
　
 
牛頓的黃金時期
牛頓18歲時進入劍橋大學就讀，23歲從劍橋大學畢業後，當時由於黑死病蔓延，便躲回家鄉。在家鄉的這兩年（23～25歲）是他這一生創造力最顛峰的時期，也奠定了他一生中三大發現－萬有引力、光學及微積分的重要基礎。
黑死病流行過後，牛頓重回劍橋大學。第二年，他的老師巴勞退休，牛頓接任數學講座教授的遺缺，正式成為劍橋大學的教授。
牛頓在1684年跟他的好朋友哈雷（不是無尾熊哈雷，是後來算出哈雷彗星週期，並以他的名字命名彗星的科學家—哈雷、如右圖）解釋，如何用數學的方法，計算出行星的運動和橢圓形軌道。哈雷覺得牛頓的研究是很大的突破，馬上勸他將研究的原理公告世人，後來出版成為一本書，這本書就是《自然哲學的數學原理》，是科學史上空前偉大的著作，通常簡稱為《數學原理》。       
 
　
 牛頓的《數學原理》
他的這本《數學原理》是自然科學史上的重要文獻，對自然科學和哲學都產生了廣泛而深遠的影響。在這本書內，牛頓提出並定義了一系列奠定力學基礎的基本概念，例如質量、慣性、力與向心力、絕對時間、絕對空間等。在這裏牛頓的經典力學還包括了天體力學的理論，研究行星的運動，月球的運動，潮汐，歲差和彗星的運動等。當然，最主要還是運動三大定律，或我們現在稱之為牛頓三大定律：
第一定律是慣性定律，簡單的說就是「除非有外在的力量加進去，要不然保持靜止的物體，會永遠保持靜止；沿一直線作相同速度運動的物體，也會一直持續不停的跑下去」。
就好像一顆球，你不去碰它，沒有風去吹它，它永遠不會動；但是你把它往前丟出去，如果沒有任何摩擦力、阻力，球也會一直往前跑，跑到天涯海角。
第二定律簡單的說是「當物體受到外來的力量時，它會沿著這個力量的方向，加快速度運動，力量越大速度就越快」。
譬如：那顆球，如果你一直持續的推它，持續的把力量加給它，它是不是會越跑越快呢！
至於牛頓第三定律是在說明：每一個施加於物體的力量，都會同時產生一個大小相等而且方向相反的反作用力。這定律也叫做「作用與反作用定律」。
譬如：當你拍打桌面時，同時桌面也會回送你一個相反的力量，所以你的手會痛。下次發脾氣拍打桌子時，就要記得小力一點了！
以上這些，全部都構成了牛頓的經典力學，為物理學帶來了全新的方向。
　
 萬有引力
牛頓另外還有一個偉大的發現，就是發現了萬有引力。事實上，萬有引力的概念早就有人發現並且提出來了。跟牛頓同時期的一些科學家，都曾經想要證明萬有引力的存在，可是，只有牛頓利用數學原理，證明萬有引力適用於一切物體，而且證明了地球上的重力與物體間的引力本質相同。從牛頓所確立的萬有引力之後，科學家可以輕易的解釋歲差、視差、潮汐、地球的形狀及彗星的運動等問題，甚至能推算出海王星的存在。
　
  牛頓的其他成就
牛頓會的不只有力學，對於光學，他也很有一套喔！牛頓在家鄉躲瘟疫的那段期間，還製造出堪稱當時最完美的望遠鏡，如果你有機會參觀現代最棒的望遠鏡，你會發現它的構造和當初牛頓做的沒什麼兩樣，牛頓很酷吧！
 
牛頓日夜從事研究的書桌，桌上放置的就是他自製的反射式望遠鏡
1704年，他出了一本叫做《光學：光的折射、反射、繞射和顏色》的書，這本書一出來，使他在科學界的地位更加崇高。1705年，他受封為英國的爵士，是第一個因為學術成就而獲得這種頭銜的科學家。
有很長一段時間牛頓對物理不感興趣，反而很喜歡研究化學和煉金術，因為他太過內向，所以都沒有公佈自己的化學實驗目的和結果。此外，牛頓也探討宗教事物，有許多關於宗教的作品，在他死後彙集出版。他也曾當選國會議員及擔任鑄幣局局長，1703年，當選為英國皇家學會的主席，這個職務一直擔任到他去世為止。牛頓逝世於1727年，享年83歲。
　
 

 站在巨人的肩上
牛頓的物理學指導我們科學發展長達兩百多年，在二十世紀以前，人們以為牛頓的學說已經是物理學的頂峰，一切物理學的疑難都可以在他的學說中找到答案。但是，他的經典力學最後仍然被愛因斯坦的「相對論」修正了，現在物理學的發展也已經完全超越了他的學說內容；但是，牛頓提供了建立科學所需要的定理，促成了現代科學的誕生，你說，他是不是比任何人都偉大呢！