第三节 牛顿的伟大综合和理论飞跃
一、牛顿简介
1. 牛顿1642年生于英国。从小是一个苦命的孩子，还未出生，父亲逝世，两岁母亲改嫁，在舅舅和姥姥家长大。
2.1661年考入剑桥大学31 学院。由于学习勤奋，受到巴罗教授的赏识，1664年成为研究生。
3. 1665年开始研究微分和积分及万有引力定律。1665年伦敦大瘟疫，一个夏天病逝3万人。牛顿回到家乡，留下了脍炙人口的“苹果落地”的故事。（据说是法国作家伏尔泰从牛顿侄女那儿听来的。）
4.
1687年出版旷世之作“自然哲学的数学原理”。由好朋友哈雷资助出版。人们争相购阅。
5. 1703年 任英国皇家学会终身会长。
6. 1705年 被英国女王授予爵士称号。
7. 1727年逝世，葬于威斯敏斯特教堂。
“伊萨克·牛顿爵士安葬在这里…，让我们欢呼曾经存在过这样一位伟大的人类之光。” ——碑文
二、牛顿取得成功的历史条件
1.生产力发展的需要
航海的发展，需要对天体的运行规律进行研究，对机械加工作物理原理的解释。
2.物理方面的进展
哥白尼的“日心说”，摧毁了附着在神学上的宇宙观，得到了几乎所有科学家的认同，教会的迫害反而使真理的声音广为传播。
伽利略奠定了在运动观上的正确理论，各种力正在被发现。
3.在英国，政局比较稳定，商业发展使新兴资产阶级从自身的角度，开始注重科学研究。
4.科学的国际研究联系加强。英法成立了“皇家学会”和“皇家科学院”。
三、牛顿的《自然哲学数学原理》的意义（1687年发表）
序言:“我把这部著作叫做自然哲学的数学原理，因为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，而后用这些力去论证其他现象……，我希望能用同样的推理方法，从力学中推导出自然界的其他现象。”
1.它将个别特殊的情况抽象概括为普遍理论，是当时力学规律的伟大综合。
2.它成为当时科学上判断正误的准绳。
3.它向后来者提供了一种科学研究的方法。
4.它发挥了科学理论的预言作用，引导人们从已知的现象去预测未来。
1)哈雷彗星
1682年彗星出现时，有人说，它是人类的罪恶造成的，因此人们纷纷跪地祈祷，惊恐万分。
牛顿根据天文资料，应用万有引力定律，说明和计算了彗星的运动轨道。
牛顿的好朋友，英国天文学家哈雷(1656-1742)，根据牛顿理论进一步计算了大量彗星的运动轨道，得出1531年、1607年、1682年出现的彗星轨道相同，因此应是同一彗星。由此预言，1758年还将出现这一彗星。
1758年，这成了当时一件众人十分瞩目的大事。彗星到期未出现，科学家着急得很。1759年3月12日，这颗星出现了，迟到的原因，是因为它受木星和土星的吸引而姗姗来迟了，这正说明了万有引力定律的成功。
2)“笔尖下的行星”的发现
1781年，赫舍尔（1738-1822）发现天王星，踞太阳约28亿公里，绕一周要84年。但根据牛顿理论，其运动有偏差，于是预言，还应该存在另一颗星。
列威尔(法)、亚当斯（英）根据牛顿的理论计算出了该星的轨道。
柏林天文家伽列于1846年9月23日，在列威尔推算处相距不到1°的地方发现了这颗星——海王星，大大拓宽了天文科学家的视野。
总之《自然哲学数学原理》第一次显示了科学理论所具有的知识飞跃和能动作用，它为后来的物理研究开拓了一条传统思路，奠定了经典力学的基础，促进了物理学向前发展。
四、牛顿的成功之路
1.站在巨人的肩上，勤奋学习，积累知识
数 学---〉 欧几里德——笛卡尔——莱布尼兹
力 学---〉 达.芬奇——伽里略——惠更斯
天文学---〉 哥白尼——第谷——开普勒
引力思想---〉吉尔伯特——布里阿德——玻列利
2.讲求科学研究方法
1)分析综合法
牛顿在“光学”一书中曾说：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，这就是分析的方法;而综合的方法则假定原因已经找到，并已把他们立为原理，再用这些原理去解释由他们发生的现象。
2)归纳与演绎相结合
3)追求简单、明白的公理体系
牛顿根据月球受地球吸引的现象，归纳出一切天体相互吸引的关系，进而得出了引力定律，再演绎出宇宙万物间相互吸引的因果关系。
牛顿在原理中写道：“自然界喜欢简单化，而不爱用什么多余的原因以夸耀自己。”所以他努力寻找支配自然界的尽可能简单的原理，总结其规律。
4)数学物理方法:原理是数学与物理的完美结晶
大自然追求的是一本用数学语言所写的巨著，他追求的是一个精确的，完完本本用数学表示的定律。 ——牛顿
5)实验----抽象方法
万有引力定律既有观测实验的基础，同时也是科学抽象的产物。
3.热爱科学，追求真理
人们问:“你是怎么发现万有引力的?”
牛顿说:“By thinking on it continually.”
牛顿终身没娶。1727年，牛顿遗言:“我不知道世人对我是怎样的看法，但是在我看来，我不过象一个在海边玩耍的孩子，为时而发现一块美丽的石子而高兴，但那浩瀚的真理的海洋，却还在我的面前未曾发现呢。”
五、牛顿的局限
1)绝对时空观
牛顿说：“绝对的数学的时间与外界无关地流逝着……。”认为时间与空间无关，时空与运动无关，是绝对的物理量。
2)当一些问题牛顿解释不了时，它就只好用上帝的万能来解释，为此牛顿花费了后半生的心血，这正是牛顿的悲剧。
六、16世纪后，中国科技发展迟滞
西方：恩格斯说:“这是一次人类从来没有经历的最伟大的进步的变革，是一个需要巨人而且产生了巨人——的时代。”
中国：由于封建统治，闭关锁国，教育僵化，科技发展迟滞。
光绪时康有为的公车上书痛心疾首地指出：“姚燮谓：‘我之所为，彼皆知之，彼之所为，我独不闻，安得不为所制乎！’学塾经费少于兵饷数十倍，士人能通古今达中外者，郡县乃或无人焉。”也说明了这一问题。