牛顿帕斯卡的阅读资料

牛顿帕斯卡的阅读资料
牛顿,帕斯卡的阅读资料
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牛顿（Isaac Newton，1643～1727）伟大的物理学家、天文学家和数学家，经典力学体系的奠基人。

牛顿1643年1月4日，诞生于英格兰东部小镇乌尔斯索普一个自耕农家庭。

出生前几个月父死于肺炎。

自小瘦弱，孤僻而倔强。

3岁时母亲改嫁，
由外祖母抚养。

11岁时继父去世，母亲又带3个弟妹回家务农。

在不幸的家庭
生活中，牛顿小学时成绩较差，“除设计机械外没显出才华”。

牛顿自小热爱自然，喜欢动脑动手。

8岁时积攒零钱买了锤、锯来做
手工，他特别喜欢刻制日晷，利用圆盘上小棍的投影显示时刻。

传说他家里墙角、窗台上到处都有他刻划的日晷，他还做了一个日晷放在村中央，被人称为“牛顿钟”，一直用到牛顿死后好几年。

他还做过带踏板的自行车；用小木桶
做过滴漏水钟；放过自做的带小灯笼的风筝（人们以为是彗星出现）；用小老
鼠当动力做了一架磨坊的模型，等等。

他观察自然最生动的例子是15岁时做的第一次实验：为了计算风力和风速，他选择狂风时做顺风跳跃和逆风跳跃，再
量出两次跳跃的距离差。

牛顿在格兰瑟姆中学读书时，曾寄住在格兰瑟姆镇克
拉克药店，这里更培养了他的科学实验习惯，因为当时的药店就是一所化学实
验室。

牛顿在自己的笔记中，将自然现象分类整理，包括颜色调配、时钟、天文、几何问题等等。

这些灵活的学习方法，都为他后来的创造打下了良好基础。

牛顿曾因家贫停学务农，在这段时间里，他利用一切时间自学。

放羊、购物、
农闲时，他都手不释卷，甚至羊吃了别人庄稼，他也不知道。

他舅父是一个神父，有一次发现牛顿看的是数学，便支持他继续上学。

1661年6月考人剑桥大
学三一学院。

作为领取补助金的“减费生”，他必须担负侍候某些富家子弟的
任务。

三一学院的巴罗（Isaac Barrow，1630～1677）教授是当时改革教育方
式主持自然科学新讲座（卢卡斯讲座）的第一任教授，被称为“欧洲最优秀的
学者”，对牛顿特别垂青，引导他读了许多前人的优秀著作。

1664年牛顿经考
试被选为巴罗的助手，1665年大学毕业。

牛顿的伟大成就与他的刻苦和勤奋是分不开的。

他的助手H.牛顿说过，“他很少在两、三点前睡觉，有时一直工作到五、六点。

春天和秋天经常五、
六个星期住在实验室，直到完成实验。

”他有一种长期坚持不懈集中精力透彻
解决某一问题的习惯。

他回答人们关于他洞察事物有何诀窍时说：“不断地沉思”。

这正是他的主要特点。

对此有许多故事流传：他年幼时，曾一面牵牛上山，一面看书，到家后才发觉手里只有一根绳；看书时煮鸡蛋结果将表和鸡蛋
一齐煮在锅里；有一次，他请朋友到家中吃饭，自己却在实验室废寝忘食地工作，再三催促仍不出来，当朋友把一只鸡吃完，留下一堆骨头在盘中走了以后，牛顿才想起这事，可他看到盘中的骨头后又恍然大悟地说：“我还以为没有吃饭，原来我早已吃过了”。

牛顿的成就，恩格斯在《英国状况十八世纪》中概括得最为完整：
“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解
而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学”。

下面着重从数学、光学、哲学
（方法论）等方面的成就作一些介绍。

帕斯卡，法国数学家、物理学家、近代概率论的奠基者。

他提出一个关于液体压力的定律，后人称为帕斯卡定律。

他建立的直觉主义原则对于后来
一些哲学家，如卢梭和伯格森等都有影响。

帕斯卡生于法国奥弗涅的克莱蒙费朗，帕斯卡从小就智力高人一等，
12岁时就爱上数学，他父亲是一位受人尊敬的数学家，在其精心地教育下，帕
斯卡很小时就精通欧几里得几何，他自己独立地发现出欧几里得的前32条定理，而且顺序也完全正确。

12岁他独自发现了“三角形的内角和等于180度”后，开始师从父
亲学习数学。

16岁就参加巴黎数学家和物理学家小组（法国科学院的前身），
17岁时写成数学水平很高的《圆锥截线论》一文，这是他研究德扎尔格关于综
合射影几何的经典工作的结果。

笛卡儿坚决不相信16岁的孩子能够写出来这样的书，帕斯卡反过来也不承认笛卡儿的解析几何的价值。

1642年，刚满19岁的他，设计制造了世界
上第一架机械式计算装置——使用齿轮进行加减运算的计算机，原只是想帮助
他父亲计算税收用，这是他为了减轻父亲计算中的负担，动脑筋想出来的，却
因此而闻名于当时，它成为后来的计算机的雏型。

在加法机研制成功之后，帕
斯卡认为：人的某些思维过程与机械过程没有差别，因此可以设想用机械模拟
人的思维活动。

1646年前帕斯卡一家都信奉天主教。

由于他父亲的一场病，使他同一
种更加深奥的宗教信仰方式有所接触，对他以后的生活影响很大。

帕斯卡和数学家费马通信，他们一起解决某一个上流社会的赌徒兼业
余哲学家送来的一个问题，他弄不清楚他赌掷三个骰子出现某种组合时为什么
老是输钱。

在他们解决这个问题的过程中，奠定了近代概率论的基础。

在他暂
短的一生中作出了许多贡献，以在数学及物理学中的贡献最大。

1646年他为了检验意大利物理学家伽利略和托里拆利的理论，制作了
水银气压计，在能俯视巴黎的克莱蒙费朗的山顶上反复地进行了大气压的实验，为流体动力学和流体静力学的研究铺平了道路。

实验中他为了改进托里拆利的
气压汁，他在帕斯卡定律的基础上发明了注射器，并创造了水压机。

他关于真
空问题的研究和著作，更加提高了他的声望。

帕斯卡定律是流体（气体或液体）力学中，指封闭容器中的静止流体
的某一部分发生的压强变化，将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。

帕斯卡首先阐述了此定律。

压强等于作用力除以作用面积。

根据帕斯卡原理，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将
在另一个活塞上产生相同的压强增量。

如果第二个活塞的面积是第一个活塞的
面积的10倍，那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍，而
两个活塞上的压强仍然相等。

水压机就是帕斯卡原理的实例。

它具有多种用途，如液压制动等。

帕
斯卡还发现：静止流体中任一点的压强各向相等，即该点在通过它的所有平面
上的压强都相等。

这一事实也称作帕斯卡原理（定律）。

帕斯卡在数学方面的贡献也很杰出。

1639年，他在一篇出色的数学论
文《论圆锥曲线》，提出了一条定理，后人把它叫做帕斯卡定理。

他还提出了
有名的帕斯卡三角形，阐明了代数中二项式展开的系数规律。

数学家德札尔格
非常欣赏帕斯卡的才华，把这个曲线命名为“帕斯卡神秘六线形”，并亲自担任了帕斯卡的教师。

在他撰写的哲学名著《思想录》里，帕斯卡留给世人一句名言：“人只不过是一根芦苇，是自然界最脆弱的东西，但他是一根有思想的芦苇。

”
科学界铭记着帕斯卡的功绩，国际单位制规定“压强”单位为“帕斯卡”，是因为他率先提出了描述液体压强性质的“帕斯卡定律”。

计算机领域
更不会忘记帕斯卡的贡献，1971年面世的PASCAL语言，也是为了纪念这位先驱，使帕斯卡的英名长留在电脑时代里。

阿基米德（公元前287年—公元前212年），古希腊哲学家、数学家、物理学家。

出生于西西里岛的叙拉古。

阿基米德到过亚历山大里亚，据说他住
在亚历山大里亚时期发明了阿基米德式螺旋抽水机。

后来阿基米德成为兼数学
家与力学家的伟大学者，并且享有“力学之父”的美称。

阿基米德流传于世的
数学著作有10余种，多为希腊文手稿。

浮力原理的发现
关于浮力原理，有这样一个的传说。

相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠，做好后，国王疑
心工匠在金冠中掺了假，但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重，到底工
匠有没有捣鬼呢？既想检验真假
阿基米德发现浮力
又不能破坏王冠，这个问题不仅难倒了国王，也使诸大臣们面面相觑。

后来，国王请阿基米德来检验。

最初，阿基米德也是冥思苦想而不得要领。

一天，他在家洗澡，当他坐进澡盆里时，看到水往外溢，同时感到身体被轻轻托起。

他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法，来确定金冠的比重。

他
兴奋地跳出澡盆，连衣服都顾不得跑了出去，大声喊着“尤里卡！尤里卡！”。

(Eureka，意思是“我知道了”)。

他经过了进一步的实验以后来到王宫，他把王冠和同等重量的纯金放
在盛满水的两个盆里，比较两盆溢出来的水，发现放王冠的盆里溢出来的水比
另一盆多。

这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大，所以证明了王冠
里掺进了其他金属。

这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王，阿基米德从中发现了浮
力定律：物体在液体中所获得的浮力，等于他所排出液体的重量。

一直到现代，人们还在利用这个原理计算物体比重和测定船舶载重量等。

一个支点，举起地球
阿基米德对于机械的研究源自于他在亚历山大城求学时期。

有一天阿基米德在久旱的尼罗河边散步，看到农民提水浇地相当费力，经过思考之后他
发明了一种利用螺旋作用在水管里旋转而把水
杠杆原理
吸上来的工具，后世的人叫它做“阿基米德螺旋提水器”，埃及一直
到二千年后的现在，还有人使用这种器械。

这个工具成了后来螺旋推进器的先祖。

当时的欧洲，在工程和日常生活中，经常使用一些简单机械，譬如：螺丝、滑车、杠杆、齿轮等，阿基米德花了许多时间去研究，发现了“杠杆原理”和“力矩”的观念，对于经常使用工具制作机械的阿基米德而言，将理论运用到
实际的生活上是轻而易举的。

他自己曾说：“给我一个支点，我能撬动整个地球。

”
当代数学大师
对于阿基米德来说，机械和物理的研究发明还只是次要的，他比较有兴趣而且投注更多时间的是纯理论上的研究，尤其是在数学和天文方面。

在数
学方面，他利用“逼近法”算出球面积、球体积、抛物线、椭圆面积，后世的
数学家依据这样的“逼近法”加以发展成近代的“微积分”。

他更研究出螺旋
形曲线的性质，现今的“阿基米德螺线”曲线，就是为纪念他而命名。

另外他
在《恒河沙数》一书中，他创造了一套记大数的方法，简化了记数的方式。

天文研究
他曾运用水力制作一座天象仪，球面上有日、月、星辰、五大行星，根据记载，这个天象仪不但运行精确，连何时会发生月蚀、日蚀都能加以预测。

晚年的阿基米德开始怀疑地球中心学说，并猜想地球有可能绕太阳转动，这个
观念一直到哥白尼时代才被人们提出来讨论。

公元三世纪末正是罗马帝国与北非迦太基帝国，为了争夺西西里岛的霸权而开战的时期。

身处西西里岛的叙拉
古一直都是投靠罗马，但是西元前216年迦太基大败罗马军队，叙拉古的新国
王（海维隆二世的孙子继任），立即见风转舵与迦太基结盟，罗马帝国于是派
马塞拉斯将军领军从海路和陆路同时进攻叙拉古，阿基米德眼见国土危急，护
国的责任感促使他奋起抗敌，于是他绞尽脑汁，日以继夜的发明御敌武器。

根据一些年代较晚的记载，当时他造了巨大的起重机，可以将敌人的
战舰吊到半空中，然后重重摔下使战舰在水面上粉碎；同时阿基米德也召集城
中百姓手持镜子排成扇形，将阳光聚焦到罗马军舰上，烧毁敌人船只（不过，
电视节目流言终结者曾经针对这个传说做过实验，结果认为这实际上几乎不可
能成功）；他还利用杠杆原理制造出一批投石机，凡是靠近城墙的敌人，都难
逃他的飞石或标枪。

这些武器弄的罗马军队惊慌失措、人人害怕，连大将军马
塞拉斯都苦笑的承认：“这是一场罗马舰队与阿基米德一人的战争”、“阿基
米德是神话中的百手巨人”。