倫敦鼠疫隔離期間牛頓在微積分光學引力理論方面做出了開創性成就

  1665-1666年間,英國爆發鼠疫。為了社交疏離(social distancing),二十出頭的劍橋學生伊薩克·牛頓一直待在林肯郡伍爾索普的家中。在此期間,它在微積分、光學、引力理論方面做出了開創性的成就。

倫敦鼠疫隔離期間牛頓在微積分光學引力理論方面做出了開創性成就

  在1665年倫敦發生的重大鼠疫事件,超過8萬人死亡,足足相當於當時倫敦人口的五分之一。劍橋大學被迫停課,全體師生都遣散回家,牛頓在家自我隔離。此後兩年時間,他主要研究微積分、萬有引力定律和光的微粒說。

倫敦鼠疫隔離期間牛頓在微積分光學引力理論方面做出了開創性成就

  在牛頓的一生中,最神秘也最令人感興趣的是從1665年7月到1666年年底的18個月。在這18個月裡,他在好幾個領域裡都作出了劃時代的發現,這些發現構成了他後來半個多世紀全部智力活動的核心。

倫敦鼠疫隔離期間牛頓在微積分光學引力理論方面做出了開創性成就

伍爾索普莊園牛頓故居以及房前的蘋果樹

  當時,牛頓首先發現了二項式定理,緊接著,他進一步發展了無窮級數的應用。隨後他發現了有史以來人類所掌握的最為強有力的數學分析工具——微分方法、積分方法和概念,他當時稱之為流數法和反反流數法。

倫敦鼠疫隔離期間牛頓在微積分光學引力理論方面做出了開創性成就

  為了對自己的新理論進行核驗,牛頓查找了一些關於月球、行星和地球的觀測數據,但是,前人的天文觀測數據用到牛頓的理論中時,理論與觀測值之間出現較大誤差。這促使牛頓後來親自做了許多天文觀測和實驗研究。

倫敦鼠疫隔離期間牛頓在微積分光學引力理論方面做出了開創性成就

  牛頓喜歡觀察太陽光,他終生都有這一愛好,在凝望著太陽光輝的同時陷入沉思,愉快的消遣很快變成認真嚴肅的科學探索。牛頓想到,太陽光經過稜鏡發生色散的現象表明,太陽的白光是由上述七種不同顏色的光復合而成的,就是說,太陽光其實不是一種光,而是好幾種不同顏色的光按一定比例混合而成的。

倫敦鼠疫隔離期間牛頓在微積分光學引力理論方面做出了開創性成就

  牛頓立即意識到,當時人們普遍使用的折射式望遠鏡必定是不完善的,因為透鏡的每一個局部都是某種形式的三稜鏡,不同的顏色成分由於折射率不同不可能會聚在同一點上,從這樣的儀器中獲得的天文觀測數據,其產生的巨大誤差根本無法避免。兩年後,牛頓發明出與普通折射式望遠鏡原理不同的反射式望遠鏡,徹底消除了色差現象。牛頓的這項研究,是他在那不朽的18個月中作出的又一個重要成果。

倫敦鼠疫隔離期間牛頓在微積分光學引力理論方面做出了開創性成就

  這時的牛頓,剛剛大學畢業,還從未發表過研究成果,沒有任何名望。但他在這18個月裡所發現的和研究的,已足以使他躋身於思想巨人之列。兩年後,他才為英國科學界所認識;六年後,成為全歐洲公認的最優秀的數學家和最重要的自然哲學家;20年後,他寫就了使他千秋萬代聲名永駐的最偉大的科學著作,併成為英國無可爭議的科學界的領袖和統治者,而他的思想和理論則在世界科學中處於主導地位達300年之久。


分享到:


相關文章: