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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,被乔布斯掌握,砸醒了牛顿,诱惑了夏娃,三个苹果改变了世界,第1页,自然界和自然规律,隐藏在黑暗中，,上帝说：,让*出生吧！,于是，一切都变得光明。,（英）亚历山大,蒲柏,第2页,“你若想取得知识，你该下苦功；你若想获得食物，你该下苦功；你若想得到高兴，你也该下苦功。因为辛劳是取得一切定律。”,牛顿,第,4 课 近代科学之父牛顿,第3页,二、牛顿来到世间做了些什么？,第4页,牛顿生活年代是17世纪中期至18世纪早期，正是欧洲社会发生巨大变革伟大时代。资本主义深入发展，自然科学有所突破，思想文化继承了文艺复兴时期人文主义，深入发展为启蒙运动时期理性主义。,牛顿生平事迹,第5页,1642年，正当英国资产阶级革命时期，斯图亚特王朝国王查理一世挑起内战那一年，也是伽利略逝世那一年，牛顿出生在英国北部一个叫乌尔索普小村庄。他父亲继承祖产，是当地一个有钱人。他母亲汉娜是一个出身没落贵族家庭有教养大家闺秀。,牛顿快要出生时候，36岁父亲突然病逝。听说牛顿出生时候身体很弱，当初流传着这么一个小故事：“被雇来帮助牛顿母亲汉娜两个女佣，被派遣去一个夫人家里拿药；很显然牛顿太孱弱了，这两个女佣取到药回来时，她们认为来不及了，那孩子必定已经死了，就坐在台阶前休息。”,牛顿3岁时候，母亲汉娜改嫁，牛顿童年时代是和外婆一起生活，一直到11岁母亲因第二位丈夫逝世重新回到牛顿身边。童年时代牛顿动手能力很强，他小时候制作模型有能够运转风车，牛顿有时候放一只小老鼠进去转动风车叶片；还有风筝、可用日晷、纸灯笼等，在阴暗早晨牛顿就打着自制灯笼去上学。,第6页,牛顿在格兰萨姆镇国王中学上学，因为离家较远，租住在一家药房楼上。房东先生是一位药剂师，平易近人，热情开朗，牛顿能够在他身旁看他工作和提出问题，从而给了牛顿早期化学概念，也给了他自行做试验机会。牛顿喜欢做试验，他把自己看到现象都统计下来。有时候把药瓶旁边说明书抄录下来，甚至自己还可能创造一些配方。,在国王中学时候，牛顿曾经与同学打架，那个同学成绩比牛顿优异。于是“战斗”结束以后，牛顿就宣告学习成绩一定要超出欺负过他那个家伙，从此牛顿勤奋学习，在短期内成绩快速超出了那个同学，而且跃居全班第一。,牛顿16岁时候，在学校里已经很有名气了，校长认定他是个应该进大学候选人。可是，他母亲汉娜并不重视教育，尽管她哥哥受到剑桥大学教育，但汉娜却认为没有多大必要让牛顿继续接收教育，不识字也能把农场经营得很好。校长坚持使汉娜做出了一个决定，让牛顿辍学回家。,第7页,在17世纪时候，这个决定并不令人意外。辍学在家牛顿总是寻找一切机会追求知识，表现出强烈求知欲望，对农场上工作显得心不在焉，被人们认为生活马虎、散漫。当地地方法院至今仍记载着牛顿被处罚情况：1659年牛顿被罚了3先令4便士，处罚原因是“放任他羊群破坏了田野小树”。另外两次罚款，每次都是罚款1先令，是因为“放任他猪群践踏玉米田”和“纵容他田园篱笆毁损不予修理”。,国王中学校长看到牛顿展现出无穷求知欲望，再次劝说汉娜，再加上汉娜哥哥（牛顿舅舅）劝说，汉娜终于同意让牛顿去上学了。这么，牛顿经过考试，在1661年成为剑桥大学学生。,第8页,牛顿是以减费生资格进入剑桥大学。17世纪剑桥大学还不是一个纯粹研究学术地方，大学当局不但管理着学校和学生，而且还干预剑桥市政，甚至连市长决议都要受到大学当局干预和反对。英国从亨利八世主政以来，国王有法定权力可关闭国内任何大学并占为己有，故而大学一向都效忠于王室。牛顿进入剑桥大学，只能处于社会底层：减费生只比仆人好一点，要为特权学生收拾房间、清洗便器以贴补学费。,在剑桥大学，牛顿开始既不出众，也没有引发教授注意。牛顿是一个向来专心用功学生，大学必修课程也要求十分紧迫，可是他努力却大都花费在必修课程以外知识上。牛顿和达尔文、爱因斯坦、霍金以及另外一些牛顿之后伟大科学家一样，对于作为一个好学生所必须经过许多考试，往往会准备不足。牛顿在考试所需复习正式课程方面不甚用功，结果他毕业时候没有得到什么特殊荣誉。,第9页,斯蒂克利（第一个写牛顿传记作者）记述：,“牛顿爵士在接收文学学士学位仪式上被安排在第二列，属于人们戏称输掉银币者”。（“输掉银币者”是指当初一个传统：学生要向考试官缴纳9枚银币，假如学生考得好，考完之后银币发还给他；假如考得不好，钱就没收了。）,不过，不论22岁牛顿以何种成绩毕业，都不会影响他作为伟大科学家声誉。更何况牛顿在大学毕业前夕，就提出了数学上有名二项式定理以及微积分初步算法。,这一成就已经站在了当初数学研究领域顶峰。所以有些人说，即使牛顿没有别成就，仅仅靠这个定理也足以使他在科学史上留下不朽美名。,第10页,牛顿从一个大学新生到成为剑桥大学卢卡斯讲座教授，总共费时8年。他以惊人速度攀登学术地位阶梯，也以惊人速度同时进行科学和数学研究工作，终于使他名字镌刻在不朽历史丰碑上,巴罗教授是第一任卢卡斯讲座教授，这个职位人选是由卢卡斯基金委员会指定，只有真正有学问人才能担任这一职务。1668年，巴罗教授推荐牛顿担任第二任卢卡斯讲座教授职位，1669年牛顿就担任了这一职务（当初他还不到27周岁）。16651666年英国发生可怕瘟疫，牛顿回到自己故乡乌尔索普。这两年中，牛顿在光学、数学、力学等领域研究都取得了重大进展。能够说牛顿在乌尔索普日子里产生了许多灵感和直觉，而且这些思想日后变成了伟大定律，成为近代科技基础。,第11页,牛顿作为卢卡斯讲座教授，第一次上课就是以光学为主题，以自己发觉和严格数学支持来讲课。可是他那一小群学生则茫然无知，谁也没有意识到牛顿所讲述理论基础，正是他以后著作光学中材料，是他对物理世界伟大贡献两大支柱之一。,所以，牛顿第二次上课时候没有一位学生来听，不但如此，甚至在以后17年间，几乎每一次上课都一样。,极少有学生去听他课，更难得有学生听得懂他课。,第12页,牛顿是英国物理家、数学家和天文学家，是经典力学建立者。,是近代科学之父。,他创建了经典力学理论体系，在光学、数学、天文学研究方面也做出划时代创造和发觉，,牛顿是,17世纪科学革命中所涌现出来最伟大科学家，也是人类历史上最伟大科学家之一。,评价牛顿,第13页,第14页,牛顿一生中主要科学成就,“仅就光学方面成就或许 就能够使他在本书中占有一席之地，不过他在这方面成就比起他在数学或力学方面成就来，那就相形见绌了。”,第15页,数学：,提出,二项式定理,以及,微积分初步算法,第16页,牛顿数学桥是剑桥大学城里一大景观，全桥由7177根大小不一木头衔接而成，有10299个接口，假如以一个接口用一枚铁钉来计算，那么最少需要 10299枚铁钉。但牛顿把全部铁钉都倒进了河里，,整座桥没用一枚铁钉，这就是数学奇妙。,多少年来，剑桥数学系高才生们都梦想解破数学桥奥秘，换句话说就是想在纸头上造一座跟数学桥一模一样桥。但如愿者无一。多数人设计出来桥最少需要上千枚铁钉才能到达原桥同等效果，只有少数几人把铁钉数量降低 到千枚数之内。,有个冰岛人，他创造了有史以来最好成绩，把铁钉数降低到561枚。,第17页,天文学：,创造,反射望远镜,，解释潮汐现象、地球圆扁形状,反射望远镜,第18页,光学：,自制第一架折射望远镜，,白光由七色组成,，成为光谱学基础；发表关于光和色新理论，提出光本质是,微粒,折射望远镜,第19页,万有引力定律,加速度定律，作用与反作用定律，惯性定律,自然哲学中数学原理,经典力学,经典力学奠基者,（17世纪初）,经典力学建立者,（17世纪晚期）,从经典力学发展到相对论、量子论,（19末20初）,伽利略,（意）,牛顿,（英）,爱因斯坦,（德、美）,普朗克,（德）,第20页,第一件，,用牛顿力学算出地球形状象只桔子。,古希腊亚里士多德认为地球是个正球体，两千年来人们对此深信不疑。,牛顿却依据他力学，说地球是个扁球体，象只大桔子。,此言一出，学界哗然。地球那么大，牛顿又从不出远门，他凭什么说地球有点扁？可是,法国科学家经过三次实地测量，终于证实了牛顿看法。,用力学能算出地球形状，真是个奇迹。,历史上证实牛顿力学三件事,第21页,第二件，,用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期,长久以来到，人们一直认为彗星是神秘，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必定遵照力学规律。他挚友,哈雷用牛顿力学算出了1682年出现彗星轨道，指出它回归周期是75,76年，,由此预言它将在1758年再次出现。哈雷1705年发表这个预言，当初他已49岁，却要预言53年以后事，岂非耸人听闻？可是1758年这颗彗星果然准期出现，并被命名为哈雷彗星。,第22页,1781年天王星被发觉，科学家用牛顿力学计算它轨道，可是计算结果总是同观察纪录不大相符。经重复核实，观察无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？,科学家大胆猜测计算结果之所以不理想，,是因为太阳系中还有一颗未知行星，当初没有考虑到它对天王星引力作用。,他们用牛顿力学算出了这颗未知行星位置和质量。,1848年9月23日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子就看到了一颗新行星,海王星,。,第三件：,用牛顿力学算出了一颗未知行星位置,第23页,成就,领域,数学,天文学,物理学,光学,力学,提出二项式定理和微积分初步算法。,1）制作折射望远镜，对太阳光进行反射试验，证实日光,由七色光组成，深入说明物体颜色形成原理；,2）提出了光“微粒说”。,1）创建了物体运动三定律和万有引力定律；,2）,自然哲学中数学原理,标志着经典力学理论体系建立。,制作了世界上第一架反射望远镜考查行星运动，解释了,潮汐现象、地球圆扁形状等问题。,牛顿主要科学成就,第24页,成就,领域,数学,天文学,物理学,光学,力学,提出二项式定理和微积分初步算法。,1）制作折射望远镜，对太阳光进行反射试验，证实日光,由七色光组成，说明物体颜色形成原理；,2）提出了光“微粒说”。,1）创建了物体运动三定律和万有引力定律；,2）自然哲学中数学原理,标志着经典力学理论体系建立。,制作了世界上第一架反射望远镜考查行星运动，解释了,潮汐现象、地球圆扁形状等问题。,牛顿主要科学成就,探讨：牛顿为何被称为近代科学之父？,第25页,探讨：,牛顿为何被称为近代科学之父？,(1)牛顿创建力学体系对自然界力学现象做出了系统、合理说明，从而完成了人类对自然界认识史上第一次理论大综合。其创建经典力学是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善关键理论体系，,经典力学创建标志着近代科学形成,（2）牛顿重视试验和实践，创建了试验和论证相结合研究方法，牛顿研究方法被后人总结为“归纳演绎”法，牛顿是第一个充分使用这种近代科学研究方法人，,牛顿“归纳演绎”等科研方法对近代科学研究有引导意义，为近代科学发展奠定基础。,第26页,牛顿为何能在科学上作出重大贡献,（牛顿取得伟大成就原因）？,（1）吸收前人研究结果,（2）勤奋探索精神；,（3）科学研究方法,第27页,牛顿对科学研究专注程度已经到达狂热地步，让他身边人都感到吃惊。有一个叫汉弗莱人，曾经做过牛顿助手，帮助牛顿誊录文件和做试验。他对牛顿写自然哲学数学原理那段时间生活做了这么描述：,“他对自己研究是如此专注和认真，以致他吃得极少，时常根本忘记了要吃东西他难得上床睡觉，直到清晨两三点、甚至五六点才就寝，也仅睡四五个小时而已。尤其是春天和秋天，他经常把自己留在试验室里，有一回长达六星期之久。炉火日夜不停地燃烧，他整夜地坐守在火炉旁，然后下一夜轮到我看管，如此轮替直到他完成化学试验为止。”,第28页,因为牛顿不愿意在完全准备妥当之前透露他构想，所以他几乎发狂地工作。汉弗莱说：“我从来没有见过他做过任何运动或休闲活动，既不骑马兜风、散步，也不玩滚木球或任何其它运动。他几乎从不离开书房，好像一分钟不做研究就会损失几小时宝贵光阴。他既努力又认真他吃得极少，时常还忘记了吃东西，我有时到他书房发觉他完全没有碰过食物。当我提醒他时，他会说我没吃吗？。然后走到旁边，站着吃一两口就算吃过饭了。我能够说，我从未看过他坐在餐桌旁吃饭。”,第29页,牛顿为何能在科学上作出重大贡献,（牛顿取得伟大成就原因）？,（1）吸收前人研究结果,（2）勤奋探索精神；,（3）科学研究方法,客观方面：,英国资产阶级革命洗礼,（政治）,资本主义经济发展为理论研究提供物质基础又对理论发展提出迫切要求,（经济）,之前文艺复兴和当初欧洲启蒙运动奠定了思想基础，等等,。（思想）,第30页,剑桥大学牛顿塑像,剑桥大学校园,牛顿母校英国剑桥大学,近 代 科 学 之 父牛顿,Isaac Newton.,(16421727),第31页,牛顿墓,在他墓碑上镌刻着铭言：,让人们欢呼这么一位多么伟大巨匠，人类荣耀曾经因他而在世界上存在过。,牛顿死后被安葬在威斯敏斯特教堂，为他抬棺材是,两位公爵,、,三位伯爵,以及,大法官,。他就如一位深受臣民爱戴国王一样被安葬，在他之前，是没有哪一位科学家享受如此殊荣。在他之后，受到如此厚葬也将会是屈指可数。-科学简史,目睹了牛顿葬礼法国思想家伏尔泰为之深深感动，他感叹道,：“走进威斯敏斯特教堂，人们所瞻仰不是君王们陵寝，而是国家为感激那些为国增光最伟大人物建立纪念碑。这便是英国人民对于才能尊敬。”,第32页,补充：,晚年迷惑,晚年牛顿开始致力于对神学研究，他否定哲学指导作用，虔诚地相信上帝，埋头于写以神学为题材著作。当他碰到难以解释天体运动时，竟提出了“神是第一推进力”谬论。他说，“上帝统治万物，我们是他仆人而敬畏他、崇敬他。”40岁以后，他把兴趣逐步转向政治、化学（贱金属变成黄金）、神学问题，写了近200万言著作，毫无价值。,他把大量时间花费在了与同时代著名科学家如胡克、莱布尼兹等进行科学优先权争论上。比如，关于万有引力发觉权等问题，胡克与他争辩不休，差点影响了原理出版；关于微积分创造权问题，与莱布尼兹以及德英两国科学家争吵不止，给内向牛顿带来极大痛苦。,第33页,第34页,探究：同一时期中英两国科技文化展现不一样原因,第35页,宋应星（15871666）,天工开物对中国古代各项技术进行了系统地总结，组成了一个完整科学技术体系。,近代科学为何只在17 世纪西方发展，而没有在中国文明中产生？,牛顿（16421727）,李约瑟（19001995）,李约瑟之谜,第36页,探究：分析相同时期科技发展在中国和英国出现不一样原因。,经济基础不一样：,政治政策不一样：,思想条件不一样：,政治制度差异：,小农经济,欧洲资本主义产生发展,“重农抑商”和“闭关锁国”政策,保护科学发展政策、重商主义。,文化专制主义,西方文艺复兴、宗教改革、启蒙运动,封建专制制度,资产阶级代议制,科学发展与时代环境密不可分,第37页,像印刷术、大炮、气球和麻醉术这些创造，中国人都比我们早。可是有一个区分，在欧洲，有一个创造，马上就生气勃勃地发展成为一个奇妙东西，而在中国却依然停滞在胚胎状态，无声无息。中国真是一个保留胎儿酒精瓶。,雨果（法国）,在公元3世纪到13世纪之间，中国曾保持令西方望尘莫及科学技术水平，那时中国创造和发觉远远超出同时代欧洲，这一点能够毫不费劲地加以证实。但16世纪以后，欧洲诞生了近代科学，中国文明却没有能够产生与欧洲相同近代科学。,李约瑟（英国）,思索：是什么使中国近代科技落伍？,封建专制制度;自然经济占统治地位；传统儒家思想;重农抑商政策、科举制度；实施闭关锁国等等.,材料一：“,科学发生和发展一开始就是由生产决定,经济上需要曾经是,而且愈来愈是对自然界认识主要动力”。但长久以来,中国封建社会占据统治地位经济形态是自然经济。这种以小农经济为基础经济形态,自给自足、安于现实状况,对科学技术没有迫切要求,也使科学技术进步失去了原动力。,材料二：众所周知，中国人在世界上以保守、含蓄而著称。这归结于几千年传统文化含有保守、从众、迷信等特点。经受了几千年儒家文化思想熏陶中国人，从言语、行动方面乃至学术观点方面都小心翼翼谦虚慎重，不愿轻易跨越雷池一步。不善于追根结底研究，不高兴标新立异行为,第38页,“,牛,”,人之“牛语”,第39页,
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