牛顿对科学方法的贡献

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• 1.实验——理论——应用的方法 • 2.分析——综合方法 • 3.归纳——演绎方法 • 4.物理——数学方法
1,实验——理论——应用的方法
牛顿在《自然哲学的数学 原理》序言中说:“哲学的全 部任务看来就在于从各种运动 现象来研究各种自然之力,而 后勇这些方法论证其他现象。” 科学史家I.B.Cohen之处,牛 顿“主要是将实际世界与其简 化数学表示反复加以比较”。 牛顿是从事实验和归纳实际材 料的巨匠,也是将其理论应用 于天体、流体、引力等实际问 题的能手。
• 牛顿为了验证这个发现,设法把几种不同 的单色光合成白光,并且计算出不同颜色 光的折射率,精确地说明了色散现象。揭 开了物质的颜色之谜,原来物质的色彩是 不同颜色的光在物体上有不同的反射率和 折射率造成的。
近代科学方法方面 的贡献
• 牛顿在科学方法论上的贡献正如他在物理 学特别是力学中的贡献一样,不只是创立 了某一种或两种新方法,而是形成了一套 研究事物的方法论体系,提出了方法论原 理。在牛顿的《自然哲学的数学原理》一 书中体现了一下几种科学方法:
• “牛顿第三定律(两个物体之间的作用力和反作用力,在同一条直线 上,大小相等,方向相反。)”
• 牛顿的三大衡定

物质不灭定律,说的是物质的质量不灭;

能量守恒定律,说的是物质的能量守恒;

动量守恒定律。
3,数学上的成就

微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就。牛顿为解决运
动问题,才创立这种和物理概念直接联系的数学理论的,牛
利用方程系数确定方程根之幂的和数,即“牛顿幂和公式”。

牛顿对解析几何与综合几何都有贡献。他在1736年出版
的《解析几何》中引入了曲率中心,给出密切线圆(或称曲线
圆)概念,提出曲率公式及计算曲线的曲率方法。并将自己的
许多研究成果总结成专论《三次曲线枚举》,于1704年发表。
此外,他的数学工作还涉及数值分析、概率论和初等数论等
2,物理学上的成就
一天,牛顿正坐在一棵苹果树下看书及思 考问题时,有一个苹果落了下来,这一下子启 发了牛顿。但后来经专家发现,当时的苹果并 没有砸到牛顿。而且牛顿的 日记中回忆道,苹 果并没有砸到他。
其实这个故事是不符合历史的真实的,把牛 顿发现万有引力说成是由于受了苹果落地启发 的自然结果,根据历史学者的观点,显然是对 历史的严重歪曲。另外,在1665年,牛顿对天 体的运动规律问题还没有完全搞清楚,如果承 认这个苹果故事,不是等于把牛顿对万有引力 的发现提前了至少20年吗?实际上,牛顿直到 二十多年后才取得最终结论,并完成数学论证 与公式推导 。
2.分析——综合方法
分析是从整体到部分(如微分、原子观点), 综合是从部分到整体(如几分,也包括天与地 的综合、三条运动定律的建立等)。牛顿在 《自然哲学的数学原理》中说:“在自然科学 里,应该像在数学里一样,在研究困难的事物 时,总是应当先用分析的方法,然后才用综合 的方法......。一般地说,从结果到原因,从特殊 原因到普遍原因,一直论证到最普遍的原因为 止,这儿就是分析的方法;而综合的方法则假 定原因已找到,并且已经把它们定为原理,再 用这些原理去解释由它们发生的现象,并证明 这些解释的正确性”。
End。。。 谢谢
众多领域。
4,光学上的成就
• 牛顿用极大的兴趣和热情对光学进行研究。 1666年,牛顿在家休假期间,得到了三 棱镜,他用来进行了著名的色散试验。一 束太阳光通过三棱镜后,分解成几种颜色 的光谱带,牛顿再用一块带狭缝的挡板把 其他颜色的光挡住,只让一种颜色的光在 通过第二个三棱镜,结果出来的只是同样 颜色的光。这样,他就发现了白光是由各 种不同颜色的光组成的,这是第一大贡献。
牛顿
对近代科学方法的 贡献
方晓翼 财管二班 41015054
生平简介
牛顿(1643-1727)
牛顿Sir Isaac Newton(1643—1727)是伟大 的英国物理学家和数学家。他出生于林肯郡伍尔索普 的一个自耕农家庭,恰与伽利略的去世是同年。牛顿 出生之前,父亲已去世。牛顿是遗腹子,又是早产儿, 先天不足,出生时体重只有3磅,差点夭折。他两岁 时母亲改嫁,靠外祖母抚养。牛顿小学时期,体弱多 病,性格腼腆,生性孱弱,有些迟钝,自幼沉默寡言, 性格倔强,而这种习性可能来自他的家庭处境。他学 习成绩不佳但意志坚强,有不服输的劲头。据说,一 次班上功课第一的“小霸王”欺侮他,踢了他的肚子 一脚。牛顿被迫鼓起勇气与他较量,同时暗下决心在 功课上一定要超过小霸王。他告诫自己说:“无论做 什么事情,只要肯努力,是没有不成功的。”经过刻 苦努力,牛顿果真超过了小霸王,一跃而为全班第 一。 大约从五岁开始,牛顿被送到公立学校读书。
2。在物理学上 牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作,建立了三条 运动基本定律和万有引力定律,并建立了经典力学 的理论体系,从而完成了物理学史上第一次大综合。
3。在数学上 牛顿创立了“牛顿二项式定理”,并和莱布尼兹几 乎同时创立了微积分学。
4。在光学方面 牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成,并制成 “牛顿色盘”;关于光的本性,牛顿创立了光的 “微粒说”。
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1707年,牛顿的代数讲义经整理后出版,定名为《普遍
算术》。他主要讨论了代数基础及其(通过解方程)在解决各
类问题中的应用。书中陈述了代数基本概念与基本运算,用
大量实例说明了如何将各类问题化为代数万程,同时对方程
的根及其性质进行了深入探讨,引出了方程论方面的丰硕成
果,如:他得出了方程的根与其判别式之间的关系,指出可以
科学成果
牛顿的科学成果:
1。在天文学方面 1672年牛顿创制了反射望远镜;他还解释了潮汐的 现象,指出潮汐的大小不但同朔望月有关,而且与 太阳的引力也有关系;另外,牛顿从理论上推测出 地球不是球体,而是两极稍扁、赤道略鼓,并由此 说明了岁差现象等。在牛顿的著作《自然科学原理》 中,他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的 现象。
少年时的牛顿并不是神童,他资质平常,成绩一般, 但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各种简单机械模型制 作方法的读物,并从中受到启发,自己动手制作些奇 奇怪怪的小玩意,如风车、木钟、折叠式提灯等等。
牛顿是17世纪最伟大的科学巨匠。 他的成就遍及物理学、数学、天体力 学的各个领域。牛顿在物理学上最主 要的成就是发现了万有引力定律,综 合并表述了经典力学的3个基本定律; 引入了质量、动量、力、加速度、向 心力等基本概念,从而建立了经典力 学的公理体系,完成了物理发展史上 的第一次大综合,建立了自然科学发 展史上的里程碑。其重要标志是他于 1687年所发表的《自然哲学的数学原 理》这一巨著。在光学上,他做了用 棱镜把白光分解为七色光(色散)的 实验研究;发现了色差;研究了光的 干涉和衍射现象,发现了牛顿环;制 造了以凹面反射镜替代透镜的“牛顿 望远镜”。1704年出版了他的《光学》 专著,阐述了自己的光学研究的成果。 在数学上,牛顿与德国莱布尼兹各自 独立创建了“微积分学”;他还建立 了牛顿二项式定理。牛顿在声学、热 学、流体力学等方面也有不少研究成 果和贡献。
3.归纳——演绎方法
上述分析——综合法与归纳——演绎法 是相互结合的。牛顿从观察和实验出发。 “用归纳法找出普遍的结论”,即得到概 念和规律,然后用演绎法推演出种种结论, 再通过实验加以检验、解释和预测,这些 语言大部分都在后来得到证实。当时牛顿 表述的定律他称为公理,即表明由归纳法 得出的普遍结论,又可用演绎法去推演出 其他的结论。
顿称之为“流数术”。它所处理的一些具体问题,如切线问
题、求积问题、瞬时速度问题以及函数的极大和极小值问题 等,在牛顿前已经得到人们的研究了。但牛顿超越了前人, 他站在了更高的角度,对以往分散的结论加以综合,将自古 希腊以来求解无限小问题的各种技巧统一为两类普通的算 法——微分和积分,并确立了这两类运算的互逆关系,从而 完成了微积分发明中最关键的一步,为近代科学发展提供了 最有效的工具,开辟了数学上的一个新纪元。
• 牛顿运动定律

牛顿运动定律是艾萨克·牛顿提出了物理学的三个运动定律的总
称,被誉为是经典物理学的基础。
• “牛顿第一定律(惯性定律:一切物体在不受任何外力的作用下,总 保持匀速直线运动 状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态 为止。——它明确了力和运动的关系及提出了惯性的概念)”
• “牛顿第二定律(物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物体 的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。)公式:F=kma (当m单位为kg,a单位为m/s2时,k=1)”
4.物理——数学方法
牛顿讲物理学范围中的概念和定律都 “尽量用数学演绎出”。爱因斯坦说: “牛顿第一个成功的找到了一个用公式清 楚表述的基础,从这个基础出发他用数学 的思维,逻辑地、定量地演绎出范围很广 的现象并且同经验相符合”,“只有微分 定律的形式才能完全满足近代物理学家对 因果性的要求,微分定律的明晰概念是牛 顿最伟大的成就之一”。牛顿把他书称为 《自然哲学的数学原理》正好说明这一点。
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