黄鹏辉的物理博客
物理本质:公理化、数学化和实验

黄鹏辉点评牛顿之五

发表于 2008-04-26 22:37:40

3) 科研黄金时期

1665年,牛顿获得学士学位,准备从事创造新数学的工作。这时欧洲大陆和英国蔓延着恐怖的鼠疫,学校停课以防传染于是牛顿离开剑桥返回故乡,回到了母亲身边。在牛顿的一生中,母亲始终对他有着强大的影响。

由于牛顿在剑桥受到数学和自然科学的熏陶和培养,对探索自然现象产生了浓厚的兴趣,1665-1666年在家乡安静的环境又使得他的思想展翅飞翔。这段短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月,他在自然科学领域内思潮奔腾,才华迸发,思考前人从未思考过的问题,踏进了前人没有涉及的领域,取得了前所未有的惊人成就,这些成就包括:

创立级数近似法并发现一般的二项式展开定理,可以把任意幂的二项式化为一个级数。创立正流数法,即微分法。用三棱镜研究颜色理论。开始研究反流数法,即积分法。开始研究重力问题,并想把重力理论推广到月球的运动轨道上去。从开普勒定律中推导出使行星保持在它们的轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。

【黄氏点评:】牛顿在故乡躲避鼠疫的两年,能够在数学、光学和引力三个方面都做出伟大的成绩,一个很重要的原因是他1665年正好从剑桥大学毕业了,已经完成了大学的学士课程,又身处安静的乡村环境,“躲疫的自由时间+充足的基础知识+安静的环境”,这构成了一个难得的机遇,而牛顿充分抓住了这个机遇。“自由时间+充足的基础知识+安静的环境”是不是科学创造的必要条件?

还有一个原因是他从小就动手制作能力强,在学校又跟巴罗老师做过光学实验和亲自动手磨制过透镜,这是自身素质和后天教育培养的问题。

从这里我们可以看到天才是如何产生的。

启发牛顿灵感的苹果树,据说后来从牛顿家乡移植到了剑桥大学

在家乡居住的两年中,牛顿才23-24岁,正是他青春年华、思想敏锐的时期,他以旺盛的精力从事科学创造,他的三大成就:微积分、万有引力、光学分析等重大科学思想都是在这时萌发和孕育成形的。可以说此时的牛顿已经开始着手描绘他一生大多数科学创造的蓝图。牛顿见苹果落地而悟出地球引力的传说,说的也是此时发生的轶事。有人甚至说,家乡两年牛顿似乎得到了一种可以称为神灵启示的东西,因而才能够在短期作出那些不朽的重要发现。

【黄氏点评:】爱因斯坦1905年在专利局上班时,也是在一年之内作出好几项重大发现。两人在这一点上有着惊人的相似。

1667年,牛顿重返剑桥大学,1669年接替巴罗教授任卢卡斯讲座教授后,写下了光学讲稿、算术和代数讲稿、《原理》的一部分及《宇宙体系》等手稿。牛顿后来的科学研究在很大程度上都是在家乡两年科学思想的延续。

【黄氏点评:】每个伟大的科学家都会有他科学研究的黄金时期,牛顿的黄金时期就是1665-1666年在家乡避疫的两年时间。爱因斯坦的黄金时期是1905年接连发表几篇重要论文。麦克斯韦的黄金时期不那么明显,姑且认为是1864年发表《电磁场的动力学理论》一文,从而提出电磁场基本方程组的那一年吧。伽利略的黄金时期更加不明显,大约可以认为是1592-1610年左右在帕多瓦大学任教期间,他在此期间作出了一系列的发明和发现。

基本上每个伟大的科学家都在其黄金时期奠定了一生中最重大科学成就的基础。尤其重要的是,他们的黄金时期都在20-30岁左右,这表明大学教育在个人的创造性方面有着决定性的影响,或许教育改革的重点也在大学教育。

 

(未完待续)

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欢迎您!黄鹏辉,湖南岳阳人,1991年毕业于上海同济大学物理专业,现住北京。QQ和邮箱644537151@qq.com,QQ群69657010,MSN是hph2008@hotmail.com。业余时间长期坚持研究物理,努力从物理专业的角度分析物理本质,追求客观公正,舍弃情绪化,依靠直觉研究,基于物理学史,用数学、实验和现象说话,重视论文交流。寻找深入交流的同道。先进的科学思想才是国家强盛的基础。

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