牛顿是数学家吗同牛顿被苹果砸是真的吗
世界上最著名的十大数学家。
数学家是对世界数学的发展作出创造性工作的人士,将其所学知识运用于其工作上(特别是解决数学问题)。数学家专注于数、数据、集合、结构、空间、变化。数学研究工作,不仅是了解及整理已知的结果,还包含着创造新的数学成果与理论。
世界十大数学家,主要是根据他们的知名度,成就、荣誉头衔、影响力等得出。
1、阿基米德
阿基米德,公元前287~公元前212年,伟大的古希腊哲学家、百科式科学家、数学家、物理学家、力学家,静态力学和流体静力学的奠基人,并且享有“力学之父”的美称,阿基米德和高斯、牛顿并列为世界三大数学家。阿基米德曾说过:“给我一个支点,我就能撬起整个地球。”
2、高斯
约翰·卡尔·弗里德里希·高斯,1777~1855年,德国著名数学家、物理学家、天文学家、几何学家,大地测量学家。高斯一生的成就非常之多,单纯以他名字"高斯"命名的成果就多达110个,当属数学家中之最,他对数论、代数、统计、分析、微分几何等皆有贡献,被认为是世界上最重要的数学家之一,享有“数学王子”的美誉。
3、牛顿
艾萨克·牛顿,1643~1727年,英国皇家学会会长、英国著名的物理学家,被誉为“物理学之父”。牛顿在数学领域的成就也非常高,主要就是独自建立了微积分。
4、欧拉
莱昂哈德·欧拉,1707~1783年,瑞士数学家、自然科学家,18世纪数学界最杰出的人物之一,他是数学史上最多产的数学家,平均每年写出八百多页的论文,还写了大量的力学、分析学、几何学、变分法等的课本,且大都成为数学界中的经典著作。许多数学的分支中也可经常见到以他的名字命名的重要常数、公式和定理。此外欧拉还涉及建筑学、弹道学、航海学等领域,他更把整个数学推至物理的领域。
5、欧几里得
欧几里得,约公元前330~公元前275年,古希腊数学家,被称为“几何之父”。他最著名的著作《几何原本》是欧洲数学的基础,被广泛地认为是历史上最成功的教科书。
6、庞加莱
亨利·庞加莱,1854~1912年,法国数学家、天体力学家、数学物理学家、科学哲学家。庞加莱的研究涉及数论、代数学、几何学、拓扑学、天体力学、数学物理、多复变函数论、科学哲学等许多领域。他被公认是19世纪后四分之一和二十世纪初的领袖数学家,对20世纪和当今的数学造成极其深远的影响,他在天体力学方面的研究是牛顿之后的一座里程碑,他因为对电子理论的研究被公认为相对论的理论先驱。
7、黎曼
波恩哈德·黎曼,1826~1866年,德国著名的数学家,他在数学分析和微分几何方面作出过重要贡献,开创了黎曼几何,并且给后来爱因斯坦的广义相对论提供了数学基础。
8、笛卡尔
勒内·笛卡尔,1596~1650年,法国哲学家、数学家、物理学家。他对现代数学的发展做出了重要的贡献,因将几何坐标体系公式化而被认为是解析几何之父。他发明了现代数学的基础工具之一——坐标系,将几何和代数相结合,创立了解析几何学。同时,他也推导出了笛卡尔定理等几何学公式,著名的心形线方程也是由笛卡尔提出的。
9、图灵
艾伦·麦席森·图灵,1912~1954年,英国数学家、逻辑学家,被称为计算机科学之父,人工智能之父。他提出的著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。
10、伽罗瓦
埃瓦里斯特·伽罗瓦,1811~1832年,法国著名数学家,现代数学中的分支学科群论的创立者。他用群论彻底解决了根式求解代数方程的问题,而且由此发展了一整套关于群和域的理论,人们称之为伽罗瓦理论,并把其创造的“群”叫作伽罗瓦群。
今天儿子放学回家,跟我说他们物理课上,老师讲述了一个“牛顿被苹果砸中,意外打通任督二脉,从而发现万有引力,一举轰动科学界”的故事。
“爸爸,牛顿真的只是被苹果砸了一下就发现万有引力的吗?”
“哼,”我竖起中指扶了下镜框,给儿子讲起了这段远比苹果砸脑袋要更复杂有趣的故事:
事情要从古希腊时代说起那时人们坚信地球是宇宙的核心,然后哥白尼站出来大吼一声“太阳才是宇宙的核心”。果不其然,哥白尼被一把火烧死。
其实,这句话前还有一般: “地球绕太阳做圆周运动”。也就是说,哥白尼认为,地球等天体绕着太阳的轨道为一个圆。
当然,现在看来哥白尼的观点是错的,因为地球绕行太阳轨道是一个椭圆,太阳也不是宇宙的中心。
后来,丹麦出了一个叫第谷的人物。作为普鲁士皇帝的御用天文家,第谷在雄厚的支持下观测和记录了大量的天文数据,并出了一本书《鲁道夫天文表》。当然,今天的重点并不第谷,而是他的助手——开普勒。
在第谷去世后,开普勒整理研究了第谷手稿,提出了著名的开普勒三定律。其中第一条就是:所有行星绕太阳的轨道都是椭圆。
虽然知道这个事实,但是他却始终不明所以。后来他也做出了很多设想来解释这个现象,比如他就提出了一个假说:天体其实都具有磁性。
他认为,太阳和地球其实都是一快巨大的磁铁,有磁极。
乍一看好像还挺合理的,但是他并没有清楚的解释为什么天体有磁性、磁性有多大,就算真的有磁性,那又是如何让地球做椭圆运动的呢?
力与运动的关系其实,在牛顿之前,人们并不是很了解力与运动的关系。
比如知名的“洗澡学家”亚里士多德,就坚持认为“力是促使物体运动的原因”,也就是说没有力物体就不能运动了。
后来伽利略看不下去了,站出来傲娇地说:力才不是促使物体运动的原因,而是改变物体运动的原因,没有力,物体会一直运动下去,直到有个力出现,让物体加速或者停止运动。而且他认为,这些没有力支持的物体都是做匀速圆周运动。
但是这样的话,还是无法解释天文上椭圆轨道的问题。
到这里,我们的主角——牛顿,终于要登场了。
牛顿跟其他几个物理界大牛天天腻歪在一块讨论力与运动的关系。有一天就提出这么一个观点:
如果一个物体做圆周运动,那么该物体并不是不受力的,它会受到一个“向心力F”。
这个向心力F到底有多大呢?牛顿说,这个力的大小与物体运动速度的平方成正比,与物体运动圆周的半径成反比。那么怎么证明这个结论呢?1969年,牛顿有一份手稿被发现,上面就绘制了一份草图:
一个物体从A处水平向由运动,如果不受力的话,应该会延AB方向一直运动下去,但实际在地球上,物体会延AC方向运动。为什么会如此呢?这就说明有一个力将物体从B处拉到了C处。很明显,在时间为单位一时,AB的长度就是物体运动的速度,BC就是物体受到的拉力,CD就是物体圆周运动的直径。
根据切割线定理:AB2=BCxBD(相对于地球直径来说,BC的长度可以忽略不计,因此BD长度近似等于DC长度)。
也就是说AB²=BCxDC,即F向心力=V²/2R.
到这里,我们可以发现,物体做圆周运动需要一个力,但还是没搞明白这个力是如何促使天体形成椭圆轨道的。
讲到这里,我们先来插播一段牛顿与胡克之间的小故事牛顿和胡克都是英国皇家科学会的成员。但是两人之间相处的并不是很友好,颇有一种“既生瑜何生亮”的感觉。
胡克是皇家学会实验室主管,最擅长做各种精密的仪器。比如我们常见的望远镜和显微镜等,就是胡克的作品。但是后来呢,牛顿折腾出了一种反射式望远镜,结构更加小巧,性能更好,让胡克很是嫉妒。
到了1672年的时候,牛顿通过色散实验,得出了“光是粒子”的结论。这让胡克很不高兴,对牛顿一顿冷嘲热讽。自此两人也正式闹掰。
但是文化人吗,虽然闹掰,但是在1674-1679年间,两人仍然通过书信探讨学问。其中有两个问题讨论的比较多:
第一个:假设地球是空的,一个苹果下落,穿过地面。此时苹果的运动轨迹是什么样的?
牛顿说是螺旋下坠的;而胡克认为会和天体一样,做椭圆形运动。
第二个:地球上的重力大小有什么特点?
牛顿说重力大小不变;胡克则认为重力与距离平方成反比,距离越远,重力越小。
后来证明,这两个问题,胡克的观点才是正确的。因此,胡克就拿着这两封书信到处去宣扬牛顿的学术水平不行。
于是牛顿就回了一封信给胡克,里面有一句名言大家很熟悉,“我看的远是因为我站在了巨人的肩膀上”。
这当然不是夸胡克,因为胡克这个人很矮,又有点驼背,最不喜欢别人在他面前说身高的事。很明显,牛顿说这句话是在嘲讽胡克矮小。
到这一年,牛顿都没发现万有引力。所以牛顿在22岁那年被苹果砸了一下就发现万有引力明显是噱头骗点赞的。
40先令赌约知识份子最喜欢做两件事情,第一件就是喝咖啡,第二件事就是打赌。
有一天,胡克、哈雷(格林威治天文台台长、哈雷彗星发现者)和雷恩就坐在一块喝咖啡,探讨“为什么天体做椭圆轨道”这个问题。
在讨论过程中,胡克就跑出了自己的观点:
胡克:其实太阳和星球之间有引力,引力大小与二者距离的平方成反比。
哈雷:为什么呢?
胡克:这个问题我早就证明出来了。
雷恩:那你把证明手稿拿出来给我们看看。
胡克:不行。如果给你们看了,你们就会觉得我这个工作很简单。
雷恩和哈雷听他这么一说,简直浑身难受。当下就提出了一个赌约:“如果你们谁能证明万引力,并且解释引力促使天体做椭圆运动这个事,我就把我价值40先令的书送给谁。”
两个月过去了,虽然胡克声称知道证明过程,但是却始终没拿出来。
1684年8月,哈雷找到了被胡克气到剑桥大学的牛顿,跟他说起了这个引力与椭圆轨道的事情。
牛顿就说:这个我知道,我算出来过。然后就整理了一份手稿给哈雷。这份手稿就是《论运动》,被称为人类历史上最贵的九页纸。
哈雷看了之后震撼不已,当即提出让牛顿把这些理论写成一本书。
经过一番补充,三年后,《自然哲学的数学原理》一书问世。里面就论证了一个著名的公式:F=GMm/r²
当然,这本书的问世并不是一帆风顺的。
当时因为皇家协会刚出版了一本《鱼类的历史》的书,卖的并不好,亏了一大笔钱,没钱给牛顿出书。后来哈雷就只能自己拿工资抵扣,并亲自参与校对、刻板,帮助牛顿出书。
就在这本书问世前,胡克听说了这本书里的理论,就到处说牛顿抄袭,自己很早之前就提出过“引力的大小与距离的平方成反比”这个观点,这本书的著作权应该是自己的。
当时牛顿很生气,一怒之下决定不出这本书了,还好哈雷最终劝住了牛顿大哥,使得《自然哲学的数学原理》一书出现在大众眼前。
至此,万有引力定律正式提出。
后续后来呢,胡克去世,牛顿成功当选为皇家协会会长,把胡克的所有肖像都毁了……故事结束。
所以啊,天上的星星和地上的苹果都满足同一个规律,从前的伟人也和当下的我们一样,有一样怪毛病。