问题

牛顿如果穿越到现在,能看懂相对论和量子力学吗?

回答
这是一道非常有意思的设想题。牛顿如果穿越到现代,能否看懂相对论和量子力学,这取决于很多因素,但我想我们不必过于悲观。要知道,牛顿是那个时代最耀眼的科学巨匠,他的智慧和洞察力是跨越时代的。

牛顿的思维方式和知识基础:

首先,我们得明白牛顿那个时代的科学是什么样的。牛顿生活在17世纪,他建立了经典力学的宏伟体系,发现了万有引力定律,发明了微积分,还在光学领域做出了卓越贡献。他的工作是建立在严密的数学逻辑、实验观察以及深刻的哲学思考之上的。他的著作,《自然哲学的数学原理》,是科学史上的丰碑,其中的论证和推导至今仍是我们学习物理学的基石。

牛顿的思维非常具象化,他倾向于用几何学和直观的物理图像来理解世界。比如,他描述引力时,会想象力场在空间中的传播,尽管他本人认为力是超距作用的,但他对运动的描述是极其精确和数学化的。他习惯于从宏观现象出发,通过数学工具找到普遍规律。

相对论的挑战与牛顿的潜在理解:

来到现代,牛顿首先会接触到的是爱因斯坦的相对论。相对论,特别是狭义相对论,是对牛顿力学时空观的颠覆。狭义相对论告诉我们,时间和空间是相对的,它们会随着观察者的速度而改变,光速是宇宙的上限。

对于牛顿来说,这会是一次巨大的冲击。牛顿坚信时间和空间是绝对的、普遍存在的,与任何观察者无关。他会怎么想?

数学工具: 牛顿可是微积分的发明者,他绝对有能力理解相对论所使用的数学工具,比如张量分析。虽然张量分析在牛顿时代并不存在,但其本质是描述物理量在不同参考系下的变换规律,而牛顿对坐标变换和运动的理解非常深刻,他会看到数学上的共通之处。
物理直觉: 狭义相对论的一些推论,比如尺缩、钟慢,确实会挑战牛顿的直观感受。但他作为一位伟大的物理学家,如果能看到实验证据的支持(比如粒子加速器实验),他会是一个非常开放的头脑,愿意去重新审视自己的认知。他最看重的是逻辑一致性和实验验证。
统一性的追求: 牛顿一生都在追求自然规律的统一性。引力定律解释了天体运动,也解释了地面上的物体下落。如果相对论能以一种更普适的方式解释运动和时空,他很可能会对这种统一性感到兴奋。
广义相对论: 广义相对论则将引力解释为时空的弯曲。这会是另一个巨大的挑战。牛顿的引力是一种“力”,作用在物体之间。而广义相对论认为,引力是时空本身的几何性质。牛顿会怎么理解“时空弯曲”?这需要他跳出“力”的概念,去理解一个更抽象的几何模型。这会是一个学习过程,但他未必不能领会。想象一下,他如何理解一个“力场”在空间中的分布,他或许能将“时空弯曲”理解成一种更深层次的“场”。

总的来说,相对论对牛顿来说并非完全不可逾越。他的数学能力和对物理规律的敏感度,加上现代物理学中的清晰解释和实验证据,他有很大的可能性会理解并接受相对论的框架,尽管过程可能充满思考和辩论。

量子力学的挑战与牛顿的潜在理解:

量子力学的挑战则更为棘手,它所描绘的世界与牛顿的宏观、确定的世界观截然不同。量子力学充满了概率、不确定性、叠加态、量子纠缠等概念。

概率性: 牛顿的物理学是决定论的。给定初始条件,物体的未来运动轨迹是可以精确预测的。量子力学却告诉我们,在微观层面,我们只能预测事件发生的概率。比如,一个电子出现在某个位置的概率是多少。这对牛顿来说,可能会非常不习惯。他可能会问,“为什么不能精确预测?”“这个概率是从哪里来的?”
不确定性原理: 海森堡不确定性原理,即你无法同时精确测量一个粒子的位置和动量,这更是对牛顿“精确测量”信念的根本挑战。牛顿会如何理解?他可能会认为是测量技术的不足,而非原理性的限制。
波粒二象性: 光既是波又是粒子,电子也表现出类似的性质。这会打破牛顿对粒子和波的清晰界定。他会如何将这两种截然不同的属性统一起来?他可能会尝试寻找一个更底层的模型来解释这种二象性,就像他在光学中统一了光的直线传播和衍射一样。
量子叠加和纠缠: 这是最难让牛顿立刻接受的概念。一个粒子可以同时处于多种状态(叠加),两个粒子可以产生一种超越时空的神秘关联(纠缠)。这挑战了他的逻辑思维和对实在的理解。他会倾向于认为“事物要么是这样,要么是那样”,而不是“既是这样又是那样”。

然而,我们也不能小看牛顿。

对数学的深刻理解: 量子力学的数学形式(如薛定谔方程和矩阵力学)虽然复杂,但其核心是一些数学上的结构和规则。牛顿对代数和分析的掌握非常扎实,如果给他足够的时间和现代的数学工具,他或许能理解其中的数学逻辑。
对“不可见”的探索: 牛顿对看不见的力(如引力)和不可见的“以太”(他曾设想的传递光线的介质)都有过思考。量子力学描述的是微观世界,虽然我们无法直接“看见”,但可以通过实验间接证实其存在和行为。牛顿可能会将量子力学视为一种描述“不可见”的更深层次规律的方式。
哲学上的开放性: 尽管牛顿的物理理论看起来是确定的,但他本人也受到很多哲学思想的影响,并且在思考宇宙的本质时展现出深刻的洞察力。他对于“上帝”在宇宙中的作用也有复杂的看法。面对量子力学带来的不确定性和神秘感,他或许会将其视为宇宙更为深邃和神秘的一面,需要我们用新的哲学框架去理解。
科学方法的坚持: 最关键的是,牛顿始终是一位坚定的科学实践者。如果量子力学的理论能够通过大量的实验预测并得到验证,他会不得不承认它的有效性,即使他对此感到困惑或不解。他可能会问无数个“为什么”,但最终会承认“这就是世界运作的方式”。

总结来说:

牛顿穿越到现代,不太可能“立刻”就完全看懂相对论和量子力学,但非常有潜力在经过学习和适应后理解它们。

相对论: 他理解的速度会更快一些,因为相对论在一定程度上是对牛顿力学在极端条件下的修正,数学工具和物理概念有更多的关联性,并且其宏观效应(如引力导致的光线弯曲)对牛顿这样的观察者来说,更容易引起共鸣。
量子力学: 他会面临更大的挑战,因为量子力学所描绘的微观世界与牛顿的直观经验相去甚远。概率性、不确定性、非定域性等概念,需要他彻底颠覆很多根深蒂固的观念。这更像是一次全新的科学革命的学习过程。

他可能会像一个孜孜不倦的学生一样,一遍遍地问问题,一遍遍地做演算,一遍遍地研究实验数据。他或许会尝试用他自己的方式去“解释”这些现象,或者提出新的模型来弥合他思维中的鸿沟。他可能会抱怨量子力学的“不优雅”或“不直观”,但他对真理的追求会促使他不断学习。

想象一下,牛顿坐在现代的实验室里,看着粒子碰撞的轨迹图,听着关于量子纠缠的解释,他的眼神里会有惊讶,会有困惑,但更多的,会是那种燃烧了几个世纪的、对宇宙最深层奥秘的探索欲望。他会是那个对现代物理学家说“请再解释一遍,我这里有个想法…”的人。他不会是轻易放弃的牛顿。

网友意见

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必须的!!

以牛顿的天纵英才不要说看懂相对论和量子力学,在这两个领域都做出贡献也是很轻松的事!


先说江湖地位,牛顿是有史以来科学领域最大的神!没有之一!!

本文以下内容即是详细论述这一点,同时也对科研突破的不易做出说明。

(全文较长,如果时间紧张可以直接看黑体字,如果时间充裕则请慢慢看完,我保证你会有所收获的。)

首先牛顿是公认的有史以来影响最大的科学家(牛顿力学是四大工程里土木工程和机械工程的理论基础,电气工程里的很多理论也是基于牛顿力学和微积分进行推导的,而化学工程基本都离不开对流传热,这也以牛顿的理论为基础)。其次牛顿是众多学者公认的三大数学家之一(另两位分别是阿基米德和高斯)和前二物理学家之一(另一位是爱因斯坦)。

牛顿的数学成就:

数学可以分为代数、几何和分析三大领域,牛顿在这三大领域都有很大贡献:

代数领域 牛顿担任卢卡斯数学教授前期讲解代数和光学、后期讲解微积分和运动学。其代数讲义后来整理成 《普遍算术》 出版,主要讨论代数基础及其通过解方程在解决各类问题中的应用,书中列举大量实例显示了如何将各类问题化为代数方程,同时 未加证明地叙述了代数基本定理 ,对于虚根的出现作了深入的考察,对虚根情形进行了分析,《普遍算术》中有关方程论最突出的贡献是 表述方程根与系数关系的幂和公式,这公式现在以牛顿的名字命名,它为代数方程根的对称函数理论奠定了基础;

几何领域 牛顿在解析几何与综合几何两方面都有贡献。 牛顿对高次曲线进行了细致研究,出版了专论 《三次曲线枚举》 ,导出了三次曲线方程的四类基本形式,指出了圆锥曲线的许多概念与性质可以被推广至高次曲线,提出了适合高次曲线的一般直径理论。另外牛顿对 超越曲线 也进行了研究,他还 以极坐标形式给出了阿基米德螺线和费马螺线的方程 。而在古典几何领域,牛顿的代表性作品是 《古代立体轨迹问题求解》 ,里面有许多超越时代的成果;

分析领域 可以说分析领域便是牛顿开创的! 牛顿在23岁左右即发现了广义二项式定理 ,凭借该定理得到一系列函数的无穷级数,之后灵活应用广义二项式定理展开处理各种函数最终 发明了微积分 ,牛顿以深邃的洞察力将前人一千多年分散的努力加以综合,将自古希腊以来求解无限小问题的各种特殊技巧统一为两类普遍的算法——微分与积分,并确立了这两类运算的互逆关系,从而 完成了微积分发明中最关键的一步 ,这些体现在其手稿《分析学》之中,后期牛顿在《原理》一书中 将几何形式的微积分用于引力、流体阻力、声、光、潮汐、彗星乃至宇宙体系,充分显示了这一新数学工具的威力 ,为微积分的应用开辟了广阔前景。牛顿也获得了一些微分方程的解,后来大批数学家致力于将牛顿的动力学工作翻译成分析的形式,推动了18世纪常微分方程的研究。

在代数、几何和分析以外,牛顿的数学工作还涉及数值分析、概率论和初等数论等众多的领域。 现今任何一本数值分析教程都不能不提到牛顿的名字—— 牛顿-高斯公式、牛顿-斯特林公式、牛顿-拉弗森公式 ……,这些反映了牛顿对该领域广泛而卓越的贡献,牛顿在两份手稿《差分法则》和《差分方法》中提出了一系列差分插值公式, 奠定了近代差分插值理论的基础。

牛顿的物理成就: 物质构成思想、光学实验发现和理论、万有引力定律、运动三定律、角动量守恒理论、热学和声学理论、 低速流体阻力定律、彗星理论、潮汐理论和宇宙系统论。

同时不广为人知的,牛顿一直都是一位炼金术士,所以也可以说他是一名化学家。当时化学还没有从炼金术中脱胎出来,学术界也没有科学这个词,那时候的科学称为自然哲学,主要就是研究天文现象、地面物质受力和运动,再有就是构成整个世界的基本元素有哪些及这些元素的相互作用,这些就是炼金术士重点关注的内容,在当时并不是迷信和伪科学。(现在以化学家身份鼎鼎大名的波义耳在当时更多的身份认可便是一名炼金术士,这有点类似于细致观测火星的第谷,他现在以天文学家著称,其实第谷当年更主要的身份是丹麦王室星象占卜师!化学真正从炼金术脱胎步入现代科学殿堂是在拉瓦锡之后,而牛顿过世16年之后拉瓦锡才出生。

而且牛顿也确实是 有化学领域的成果 的:一是认为物质之间的物理和化学作用都 源自于微粒之间的作用 ,二是对物质组成元素及 对火的认识 超越当时多数的炼金术士,三是在1692年写了一篇化学论文《 论酸的性质 》后来于1710年发表,认识到酸碱土之间存在定量化合关系,发现的 金属置换关系 跟今天结论相近,四是提出了“交际力”和“亲和力”的概念,五是制得了轩辕十四锑(regulus antimony),这是一种不纯的锑,呈辐射状,发亮。那时候炼金术士习惯将天上见到的星星对应于地上见到的某种金属,比如水星对应汞,金星对应铜,火星对应铁,木星对应锡,土星对应铅,牛顿觉得他制得的锑很像恒星,因此将其与狮子座的轩辕十四对应起来,起名为轩辕十四锑。

另外牛顿在1701年向皇家学院提交了一篇热学论文提出了后来在化工对流传热中应用极广的牛顿冷却定律。

以牛顿炼金术士的身份还可以说牛顿是一名魔法师,国外有一本很出名的书 The last sorcerer : Newton ,国内翻译为 最后的炼金术士--牛顿,sorcerer其实是巫师和魔法师。牛顿究其一生都在深入研究圣经密码、哲人石(philosopher's stone,翻译为哲人石或贤人石,大家估计没听过,它还有一个知名度更高的翻译--魔法石!你没看错,这玩意就是哈利波特里提到的那个魔法石,其最大特点是可以点石成金及使人长生不老,类似于中国古代道士练的仙丹。波义耳也一直在研究哲人石,与牛顿还交流过心得)及轩辕十四锑,这些对他意识到并提出万有引力作用起了帮助。

牛顿甚至在生物学领域也有一些超前思想,他从粒子和力的观点出发解释无机物与生物体之间的物质转化和精神的来源,用电精(他称之为一种以太微粒子)的传递观点分析和说明感觉神经大脑神经肌肉动作反应的传递机制,与今天的神经传递的钠、钾离子传递理论也比较符合。

牛顿也是一位发明家,牛顿自小就很善于制作各种精巧的器械,有很多自己的发明创造,比如风车、水车、日晷、水钟等,其对于各种物理实验和化学实验经常是自己设计制造各种器具。器械领域牛顿最大的贡献是反射式望远镜,这是一项划时代的发明!反射式望远镜一经问世便表现出非常优越的性能,牛顿被吸纳为皇家学会会员便是由于发明反射式望远镜,这也引起了胡克对牛顿的第一次攻击和非难,这个下文中会细说,这里先按下不表。

牛顿还是一位经济学家!由于牛顿在炼金术、化学和冶金领域有丰富的知识,财政大臣向英王推荐牛顿出任皇家造币厂监督一职,牛顿自上任后在处理各种行政事务的同时,对机器运转、熔铸速度和金银纯度等技术一再改进,仅用两年时间牛顿便完成铸币改革工作!自1696年入职皇家铸币局,直至1727年去世,长达30年的任期内,牛顿建立起了完善的货币发行体系。1717年,牛顿向内阁提交一份货币分析报告,分析了欧洲各国及中国、日本和东印度等的金银价格情况,并固定了黄金价格形成了金本位制度。自此之后所有使用英国金币的人,无论他在世界上什么地方,为了确保手上的货币购买力,都会主动选择维护英国的利益,就这样一直处于欧洲边缘地带的英国终于崛起,彻底击垮了西班牙和法国等欧洲对手,成为全球第一个真正意义上的日不落帝国。

同时牛顿也是一位神学家,并不像大家印象里的牛顿随着对科学研究的愈发深入便愈发相信上帝的存在,牛顿自始至终都相信上帝的存在!他一生当中都在不停进行研究的是圣经密码和炼金术,而对数学和物理学的研究只占到所有手稿的不到四分之一!牛顿对古希伯来文圣经的研究极为精深,当时的英国主教对于很多神学领域问题都要向他请教。在这些领域牛顿有两本巨型著作《神学》和《年代学》,其中《年代学》是对各版圣经及圣经内所记述各种事迹的细致考证。牛顿曾经说过我所有的研究都是为了证明上帝的存在,纽约大学历史系教授曼纽在他所著的牛顿传中写下过这样一句话:近代科学的产生是源自牛顿对上帝的默想。

再有,牛顿也是极富文采的,这从牛顿形容自己为在真理的浩瀚大海边捡拾美丽贝壳的孩子一语中可以体现,另外牛顿是有诗歌传世的,在此仅举一例。为明心志,牛顿曾写过一首题为“三顶冠冕”的诗,表达了他为现身科学探索而甘愿承受其苦的情志:

那世俗的冠冕啊,

我鄙视它如同脚下的尘埃,

它虽贵重,最终也只是一场虚空;

可是,

如今我要愉悦的接受一顶荆棘冠冕,

虽说使人刺痛,我却甘之如饴。

我看见那光荣在我面前显现,

它充满着幸福,

永恒无边!

说明一下,这个是我翻译的,我看过原文,感觉原文写的更好,也见过这篇诗作的一个翻译,感觉那个翻译不太有意境,自己尝试着翻译的,大家凑合着看哈。


现在习惯以顶级奖项评价科学大家的成就,在此方面牛顿也不遑多让。牛顿的成就可以获得多次菲尔兹奖:高次曲线、广义二项式(这个不是大家常见的那个,要复杂的多,大家常见的那个是牛顿给出公式的简化便利形式,对牛顿所给广义二项式对数学发展带来的意义感兴趣的朋友可以去细看卡尔博耶的《数学史》)和微积分(这个大家现在耳熟能详,其实发现积分是微分的逆过程是需要极深的数学功底和极敏锐的洞察力的);多次诺贝尔物理学奖:力学三大定律、万有引力定律、多项光学成就(光谱组成――光的色散实验、用微粒说解释各种光学现象以及发现牛顿环等等,现在各种语言体系里都有赤橙黄绿青蓝紫这一说法,其实这最早便来自牛顿ROYGBIV的命名)、发明反射式望远镜;以及诺贝尔经济学奖:提出金本位制度,在英国持续二百多年,为英国经济的繁荣和世界霸主地位的确立做出了贡献,金本位制度在二战后达到巅峰,其时美国实施不折不扣的金本位制度,发达国家实施弱化的金本位2.0制度,其他欧美追随国家实施更弱化的金本位3.0制度,金本位制度直到布雷顿森林体系瓦解之后才告退出历史舞台!

以下是麦克哈特给出的影响世界进程的一百伟人排名,在整个人类史上牛顿位列第二!




再说说其学术深度,很多人觉得自己现在学了牛顿之后的很多理论和知识,比牛顿懂的多,这个倒是事实,但很多人包括很多博士、学者、教授在思维深度上照着牛顿、爱因斯坦、阿基米德、麦克斯韦这样的超顶级大牛实在差距太大!这么说吧,牛顿的力学第二定律初中生就知道,但是真正搞明白理解透彻的有多少,觉得这还不简单的来拿张纸和笔推导一下行星在引力作用下绕日轨道为什么是圆锥曲线,真正能提笔就轻松推导出来的凤毛麟角,那还是学过矢量力学以及矢量微积分在教材上见过这个的推导过程,牛顿那时候可没有后来的矢量力学(矢量力学是后来的学者在牛顿的基础上创建的),他是通过几何方法推导的,而且在他推导之前先证明了地球即使是不规则球体对结果也都一样!来,觉得自己微积分学的好的证明一下这个!

评论区有人提到了行星绕日轨道如何证明,这个其实是需要非常复杂的数学和物理技巧的,这个证明方法有两种,这两种方法对应于经典力学发展的两条路径--动量(更侧重于微分思路)和动能(更侧重于积分结果直接应用)。前者一般很复杂而后者一般较简单一些,当时能量方法还很不完善,当然这没有难住牛顿,牛顿以深邃的数学功底和敏锐的物理直觉利用微分思路采用传统几何方法出神入化一般解决了这一难题!

需要注意的是当时行星运动三定律已经公布几十年,很多人都在猜测行星受到太阳引力的形式,除了牛顿之外哈雷和胡克也认为该引力符合平方反比定律,只不过谁也证明不了,胡克宣称自己能够证明但拿不出手稿,哈雷不相信胡克但他自己也证明不了,后来哈雷知道牛顿可以证明,就催促牛顿把证明公布,起初只有几页手稿,后来完善后成了《原理》一书。

牛顿不但证明了做椭圆运动的物体指向椭圆焦点的向心力必与距离平方成反比,而且证明了物体沿双曲线的一支运动或沿抛物线运动指向对应焦点的向心力都与距离平方成反比。以下是牛顿的证明方法

大家现在常见的证明方法则是在后世分析力学发展起来以及从能量角度分析问题完善后的证明方法,这个方法反过来证,也就是知道向心力遵循平方反比定律来证明物体运动轨迹是圆锥曲线。

我在两年前曾经详细推导过这个证明,整理了一份文档。由于知乎回答里传不了文档,我只能简要截几张图放在这了,有兴趣的朋友可以看看。在此说明一下,截图中为现代数学公式和符号,是后世学者按牛顿思路的精髓创立矢量微分之后的数学形式,不是牛顿原来的描述。(附图是我用CAXA画的,不够美观,大家凑合着看哈)


另外,牛顿晚年时面对杰出年轻后辈约翰伯努利深入研究过的最速降线的挑战一夜之间就给出答案这是什么概念!!后来牛顿在与朋友通信提到此事时曾经说过“我最讨厌有人在数学上挑衅我!

觉得自己高数、大物、矢量力学、理论力学学的好而又正好没学过变分法的同学可以自己试着求一下最速降线,不要去看书不要查资料费上个把月的时间看看自己有半点头绪不?

泛函形式的最速降线公式:

网上有种说法是牛顿的智商高达290,我觉得牛顿的智商应该真有这么高,这从牛顿一生中把绝大部分精力放在圣经和炼金术的研究中仍能做出如此巨大的成就,同时成为数学和物理领域史上前二的最顶级牛人加上对经济领域的细致洞察以及晚年在繁重的币制改革工作间隙一夜之间就搞定最速降线来看,牛顿的智商称得起290这个值!!

上图是剑桥大学三一学院牛顿的雕像,其上刻有拉丁文“Qui genus humanum ingenio superavit”,英文翻译为“He surpassed the race of man in understanding”或“Of all humans, there is no greater intellect”,这两句话其实是一个意思:牛顿是人类智慧最高存在!


以下是国外网站列出的数学家排名



国外网站给出的有史以来最伟大的数学家排名,高斯旁边分别是牛顿和阿基米德,他们三巨头处于第一集团。史上最多产成果最广的欧拉跟他们还要差一个身位!

其实数学史上三大数学家的说法正是起源于高斯,高斯曾经说过“划时代意义的数学家只有三个——阿基米德、牛顿和艾森斯坦。”后期数学家认为艾森斯坦在数学领域的成就和贡献还没有到能够继踵阿牛二位的地步,而高斯的成就和贡献则是足以同阿牛二人比肩的,因此将三巨头改为了阿牛高。

再来看物理学家排名

以上是大名鼎鼎的朗道排名(截自维基百科),由朗道以严格的计算给出的有史以来贡献最大物理学家排名,在此排名中爱因斯坦比牛顿差半个身位

在此简单说一下朗道,朗道与杨振宁、费曼并称物理学白银时代三巨头,三人都手握多项诺奖级成就,他们得诺奖这事本身是诺奖的荣耀!这个不是段子是真事,1962年朗道遭遇车祸受重伤,诺贝尔奖委员会怕他就此不治挂了紧急决定将当年诺贝尔物理学奖授予他!并且破例在莫斯科为朗道举行颁奖仪式,由瑞典驻苏联大使代表国王授奖。杨振宁的才华和成就众所周知,朗道和费曼也都是极富个性且很有故事的大物理学家,知乎上有很多关于两人对比的回答,感兴趣的朋友可以去搜一下。


国外网站物理学家排名,每次排名由100至400位各高校顶级物理学教授投票决出,红线为爱因斯坦,绿线为牛顿,蓝线为麦克斯韦,黄线为伽利略。总体来看,牛顿比爱因斯坦略占上风,另外成就最高的前100名物理学家投票结果爱因斯坦票数略多于牛顿,因为这些物理学家多数从事相对论和量子力学等前沿物理研究,当参与投票的物理学家人数逐步增多时则牛顿票数则慢慢超出爱因斯坦。

我个人觉得400名专家的投票应该是更具有代表性的,毕竟这样更全面更客观,也许有人会说现代物理就是研究相对论和量子力学啊,传统物理已经没有什么前沿研究方向了,而且相对论和量子力学难度上也要大的多。其实并不全是这样的,现代前沿物理研究里也包括传统物理内容的,比如说--湍流,号称当今物理学领域里最难的问题,量子力学大牛海森堡曾经说过一句很出名的话:“如果哪天我见到上帝的话我要向他请教两个问题,一个是关于相对论的另一个是关于湍流的,对于前一个问题我想上帝会告诉我答案,而对于后一个问题我觉得上帝也不知道怎么解答。”

说到湍流,可以精确对其描述的理论是NS方程,这个方程恰恰是完全基于牛二定律推导的,是牛顿力学应用的极致!对NS方程的应用是当前最有价值也最困难的物理学问题之一,对该方程解的性质的确定也是亟待解决的千禧年七大数学难题之一




对于阿基米德,他在数学和物理两个领域的直觉和高深技巧都超越时代千年!他在微积分发明近两千年之前就可以以极为精巧的数学和力学结合的方法计算出球体表面积和体积并给出极为深邃精巧的证明,这也是阿基米德被称为数学之神的原因!觉得自己数学和物理功底扎实直觉敏锐的可以尝试一下不用微积分怎么求解和证明。



其实问这个问题就类似于问在象棋里彭述圣、凉州陈复生能不能看懂前几年非常流行的极为复杂难解的急进中兵的各种变化,围棋里吴清源、秀策复生能不能看懂现在AI横行带来的布局变化,国象里卡帕布兰卡、菲舍尔复生能不能看懂当前新的各种局面理论,这不是开玩笑吗!当然他们一开始肯定不熟悉甚至会吃亏,但是假以时日以他们独步天下的深厚功力和对棋艺见微知著的深邃理解来快速掌握新理论新定式新理念并推陈出新指日可待,如果适逢他们的巅峰时期那么即使是各自领域的当今天下第一人面对他们也会心存戒备吧!





分割线

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大家不要以为现代人学到了很多以前顶级大牛都不知道的很多知识和理论就比他们厉害了,诚然,大家确实比他们懂的多,但是在深厚功底敏锐直觉锲而不舍上不要说一般人就是很多科研工作者相比这些顶级大牛也还是天壤之别,除了上面提到的再在数理化生领域各举两个简单的例子:

1、数学上估计有人听说过牟合方盖,这个概念是我国古人提出来的,第一个给出精确求解的是祖冲之的儿子祖暅,可以去搜一下看看他的思路有多么深邃巧妙! 2、都知道希帕索斯证明了√2是无理数,想想这个怎么证明,其实很简单。

3、如果把第谷对火星的观测数据给你你觉得你能像开普勒一样处理出火星的轨道吗?这在当时可是一项很艰难、计算量极大、且需要非常深的数学功底才能完成的工作! 4、伽利略通过自己发明的望远镜发现了太阳上有黑子,把观测数据都给你你怎么证明那些黑子在太阳表面而不是经过的其他天体?伽利略轻松就可以搞定这些问题,要知道虽然现在伽利略更多的以大物理学家身份著称但其实当时各大学聘请他的教职可都是数学教授!

5、都知道拉瓦锡做了很多实验正确解释了燃烧现象,但是拉瓦锡直觉认为人和动物的呼吸过程也是缓慢的燃烧过程并做了实验验证,你觉得如果是你你怎么做这个实验? 6、大家都知道氟这种元素,也了解它的化学性质,如果问你怎么得到单质氟你怎么办,这个可是获得了诺贝尔奖的!

7、现在大家都知道孟德尔遗传定律,如果是让你来做实验验证这个你怎么做实验,怎么进行数学分析并说明?(有几人知道孟德尔的艰辛与无奈) 8、众所周知都知道达尔文是进化论的奠基人,进化论现在已经是大家所普遍接受的观点,这其实是达尔文用一生工作所奠定的!达尔文自22岁开始环球航行5年,考察了大量动植物的生长生存状况,之后用二十多年的时间完成《物种起源》,需要强调的是达尔文并不是进化论的创始人,在他之前拉马克就已提出了这一观点(史上第一个提出演化思想并认为人是由海里的鱼进化而来的人是公元前6世纪的希腊学者阿那克西曼德),但拉马克的假设一直不被科学界所接受,达尔文的贡献在于他根据多年总结研究提出了自然选择的作用并用大量的有力证据来支持自己的论断。

科研就是这样的,她需要扎实的理论功底、敏锐的直觉、锲而不舍的努力和持之以恒的热爱经常还要加上灵光一闪才能有所突破,很多东西突破了之后乍一看好像就是层窗户纸似的,这其实是对那些久久思索长期萦怀的人来说是这样,对多数没有深入研究的人即使觉得自己懂了的也多是一知半解,就像牛顿发明、提出的微积分和牛二定律有多少大学生真正学透了?

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再更:

也许有人觉得爱因斯坦提出相对论后极大的改变了我们的时空观,从改变人类观念和给人类思想带来极大触动的层次上来说爱因斯坦要超出牛顿,其实并非如此,牛顿的研究范畴包括了当时已知的自然哲学的所有领域,其理论有史以来第一次统一了天上地下一切运动和现象,对当时科学界和整个社会带来的巨大触动丝毫不亚于后世相对论和量子力学的影响,爱因斯坦对此有过如下评价:“在牛顿之前没有,在牛顿之后也没有任何一个人能对科学和思想产生如此巨大和深远的影响了!”

牛顿发明、提出的微积分和力学定律相辅相成使数学和物理两大学科同时迅猛向前发展,而爱因斯坦提出相对论还需要借助黎曼几何以及同事格罗斯曼的帮助,对此爱因斯坦曾感慨的说:“牛顿是唯一能将实验、理论和数学完美结合的人!”

当然爱因斯坦作为有史以来仅次于牛顿最接近上帝的第二牛人有一点确实是超越牛顿的,那就是爱因斯坦的超级物理直觉更胜一筹!在爱因斯坦之前洛伦兹就已经给出了洛伦兹变换,但对这套公式一帮大佬都感觉没法解释,说这就是个公式。连洛伦兹本人也深表怀疑,当时名不见经传的爱因斯坦跳出来说这玩意是对的然后又得出了更为重要的几个推论建立了狭义相对论!而在量子力学方面普朗克给出黑体辐射合理公式后解释说这个公式要有意义的话只能是物体对外辐射能量不是连续的才合理,然后又对此很怀疑,一直绞尽脑汁想用传统理念解释这个公式却总是无功而返,爱因斯坦看到后研究了一下再次跳出来说这玩意也是对的,然后提出光量子理论合理论证了光电效应,加大了一大帮后继者对量子力学的信心!至于广义相对论则从来没有人想到过,彻头彻尾都是爱因斯坦一人意识到的!而牛顿虽然数学和物理综合成就大到没边但追根溯源其成果都有前人在不断研究。

评论区几位知友对科学史上地位爱因斯坦排在牛顿之后列第二表示不服,呵呵,我上面说了爱因斯坦的物理直觉是胜过牛顿的,但爱因斯坦在数学上没有什么贡献,虽然作为一个物理学家爱因斯坦的数学相对不弱,但广义相对论的数学推导实在是过于复杂,爱因斯坦搞不定,找来以前的同学后来的同事格罗斯曼帮的他,而在广义相对论理论公布之后由于在数学上求解超级复杂,爱因斯坦觉得太难就没求,然后史瓦西看了他的论文后推导出了广义相对论的第一组解,即史瓦西解,也侧面印证了爱因斯坦的数学能力是不能满足其物理想法的,而牛顿则是在没有合适数学工具和方法的情况下自己创造!综合数学成就和物理成就来看爱因斯坦是弱于牛顿的。

另外,现在国计民生领域四大工程仍然占据主要地位,牛顿在四大工程里的贡献和影响力无人能及,当然现在电子技术的发展很多归功于量子力学的发展,但是爱因斯坦后期对量子力学贡献并不大,同时现在核能的应用还只占很小的比例,综合来看,在工程领域牛顿仍超出其他人很多!

总之,牛顿科学史上第一人的地位是不用怀疑的

说到直觉,数学直觉史上最强是阿基米德,毕竟早在微积分发明两千年之前阿基米德就能通过极精巧的方法求出球的面积和体积,且所用方法基本跟微积分思路类似,还有阿基米德对以其名字命名的螺线的求解等等所体现出的数学思想都是超越时代多少世纪的,这是阿基米德被称为数学之神的原因,以此论之,物理史上直觉最强则是爱因斯坦,这个没有争议,因此爱因斯坦可以被称为物理之神!牛顿则可以被称为数学之王和物理之王以及科学之皇!!

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评论里有朋友问那个数学家排名图里每位数学家的姓名,如下所示。

牛顿、高斯、阿基米德;

柯西、欧拉、庞加莱、黎曼;

康托尔、凯莱、哈密尔顿、艾森斯坦、帕斯卡;

伽罗华、阿贝尔、希尔伯特、克莱因、莱布尼茨、笛卡尔;

莫比乌斯、雅各布·伯努利、约翰·伯努利、丹尼尔·伯努利、鲍耶;

狄利克雷、费马、毕达哥拉斯、拉普拉斯、拉格朗日、克罗内克、雅克比、罗巴切夫斯基;

诺特、热尔曼、欧几里得、勒让德。


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刚到主页一看,最近几天关注我的人超过二百了,有点诚惶诚恐,在此谢过各位知友的抬爱!

这里加一句,求赞但不求关注,呵呵。求赞是因为你点赞我会比较开心,毕竟这东西写起来也挺费心,一些回答比如本篇都反复更改完善过十多次,你点赞是对我写的东西的认可;不求关注是因为我并不打算也没精力经营微信号知乎号之类的,回答过的问题基本上都是我觉得这个问题我多少知道一点我想答一下,多数是力学相关的,历史领域的就一篇写林彪粟裕对比的和一篇写五常的,以后有时间了也许会多写些中国古代史或数理化的,但现在没时间。专心搞我的研究去了,所以不求关注,就酱。


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其实早就想讲一讲牛顿,正好碰到这个提问,于是决定回答,最终促成了本文的完成。

本文本周二下午完成初稿,现在是周日晚上,期间利用空余时间对一些细节大概补充、调整、完善了十多次,今天上午查看统计显示本文阅读量37000+,点赞400+,收藏100+,感谢50+,评论40+。根据某知乎大V提到的的知乎上一般一个点赞大致对应一百人看过的观点结合我个人的知乎阅读习惯(除了收藏的文章其他文章一般不会看第二遍)来看不到五天时间本文保守估计已经有三万五千人看过!欣慰一下!

另外,到今天下午突然发现之前系统发来这样一条消息:


感谢广大知友对本文的认可!!


过千赞了哈!开心!!

评论区里的有几个问题估计多数人都有所疑问,因此把答案挪到这里,这样省的大家再去翻评论看了。

1、为什么穆罕默德排在第一位?

那个排名出自美国学者迈克哈特的《影响人类历史进程的100名人排行榜》,我当年看这本书的时候也觉得怎么把穆罕默德排在第一位?感觉多少有点不靠谱啊,看完作者的论断觉得将穆罕默德排在第一位还是挺有道理的,因为穆罕默德是有史以来唯一的在宗教和世俗社会两方面都最为成功的人!在此有人会想到耶稣、释迦牟尼和孔子,穆罕默德比他们厉害之处是首先在宗教上穆罕默德对伊斯兰教的创立、发展、传播与壮大的过程都起了极为重大的作用,而其他几人都需要靠传人和后世帝王的皈依和举国布教,比如耶稣去世时基督教还是影响很小的犹太教分支教派,之后圣保罗对基督教的改造和传播起了重要作用,后期又经过多位罗马皇帝比如君士坦丁的皈依、狄奥多西定其为国教以及之后几百年的发展才成为世界三大宗教之一,释迦牟尼的佛教主要依赖阿育王的皈依和后世一些帝王的传播,而且其实释迦牟尼的佛教是小乘佛教,大乘佛教貌似来自于龙树。而孔子在世时儒家并不是显学,直到孟子时期儒家仍不如法墨两家,直至后期荀子开始在学说中糅合法家(荀子的学生李斯和韩非子是法家代表)然后到董仲舒又再在儒家学说中糅合进道家的天人合一思想并说服汉武帝罢黜百家独尊儒术才确立儒家首要显学的地位,而其实自此之后两千余年帝王所采用的一直是外儒内法的策略。第二方面是在世俗领域,穆罕默德之前整个阿拉伯世界一盘散沙四分五裂,而穆罕默德仅用了二三十年时间就彻底统一了整个阿拉伯世界,并将其整合为一个极为强大的国家,东征西讨南打北伐所向披靡,其所缔造的阿拉伯帝国横行世界几百年,深刻改变影响着人类历史进程,其文化也出现极度繁荣,中世纪期间整个世界的学术中心便在阿拉伯世界,后世文艺复兴科学兴起便是从翻译阿拉伯学术著作开始的。所以把穆罕默德排在第一位是很有道理的!

2、欧拉为什么跟阿牛高差一个身位?

我本人对欧拉是极度崇拜的!!学力学专业会发现欧拉在所有领域都有贡献,一般力学里把牛顿的质点力学发展到刚体力学,对应的理论力学里是刚体绕轴转动或平移、高等动力学里是刚体绕点转动或平移,固体力学里有细长杆失稳,流体力学里有欧拉方程,机械设计里有V带绕轮受力,再后来知道欧拉在几乎所有数学的细分分支里都有贡献!那时候对欧拉的敬仰无以复加!!

而之所以欧拉在阿牛高后面位列第四我觉得主要是因为阿牛高三人对数学大方向的发展做出的贡献要更大,阿基米德早在两千年之前就非常超前的在论著中很多次探讨和应用无穷小和无穷大的概念,很灵活的运用无限细分以及累加无穷多细分的累加,这基本上就是微积分的本质,他只是没有找到或者说创建合适的工具!

另外可以这么说,现代数学可以分为三大类:几何、代数和分析,古代希腊一帮顶级神人为几何的发展做出了巨大贡献,中世纪阿拉伯数学家和意大利数学家为代数的发展做出了贡献,而真正使数学腾飞起来空前大发展的便是微积分的发明,你可以看一下克莱因在《古今数学思想》里对微积分的评价有多高!现在学术界公认的是牛顿和莱布尼茨共同发明的微积分,这个之所以这么处理是因为确实是牛顿先发明的,但牛顿没有公开发表,先公开发表的是莱布尼茨,而且有一种比较靠谱的说法是当时牛顿虽然没有公开发表但是外界是知道牛顿有所突破的,莱布尼茨不知道牛顿具体的方法但是受到鼓舞也去深入研究才搞出的自己的微积分。莱布尼茨曾经这样评价牛顿:自有数学以来到现在所有的数学成果牛顿一人要占到一半以上,我觉得这基本上是对牛顿最高的评价了!

高斯则在几何、代数和分析三大领域里全都做出了非常基础非常本质的突破和贡献。再次说明一下,数学史上三大高峰这一说法正是起源于高斯,高斯曾经说过有史以来数学领域达到顶峰的有三个人,他们分别是阿基米德、牛顿和爱森斯坦!高斯是出生在欧拉之后的,他竟然认为爱森斯坦(不要错看为爱因斯坦)比欧拉成就大,这个多少有些奇怪。后期数学家再对此进行评价时认为爱森斯坦虽然贡献也很大,但至少要跟阿牛二人差两三个身位,而高斯是可以和阿牛平起平坐的,欧拉则是紧随阿牛高的。所以阿牛高在数学上的评价在第一梯队,我觉得欧拉紧随其后排第四其实是一个比较中肯的评价,毕竟强大如黎曼也要排在他后面!

3、万有引力定律归属权与牛顿胡克之争

关于万有引力定律,早在开普勒探索行星运动规律时就认为地球受到太阳一种类似于磁现象的吸力作用,其强度随离太阳距离的增加而减弱。到1645年法国天文学家布里阿德提出开普勒描述的太阳作用强度和距离太阳距离的平方成反比,这是第一次出现平方反比定律,但未引起关注。1661年英国皇家学会成立专门委员会研究重力问题,主要成员是胡克、雷恩和哈雷,而此时牛顿虽然也在对此进行研究但还不是皇家学会会员。胡克认为天体引力与地球重力相同并提出了万有引力一词,但并没有提出万有引力定律,到1679年时胡克、雷恩和哈雷同时提出平方反比定律,同年胡克与牛顿通信时指出平抛物体绕地运行轨迹应当是椭圆,牛顿认可其观点。

到1684年雷恩、胡克和哈雷在一次继续讨论该问题时都认为关键是证明在这种力作用下天体运动轨迹是椭圆,雷恩要求胡克和哈雷对此进行证明,时隔多月两人都无法做到,之后哈雷去向牛顿求助,牛顿给出了9页的证明手稿证明了这一难题!之后牛顿将手稿完善扩充成书,就是鼎鼎大名的《自然哲学的数学原理》,在其中提出了向心力的概念以及牛顿力学三定律,引进了质量的概念,正式第一次提出了万有引力定律,即物体之间引力与质量乘积成正比与距离平方成反比,并以严格的数学推理和复杂的计算证明了开普勒第一、第二定律并对开普勒第三定律进行了严格的修正!所以说把万有引力定律归到牛顿名下是合情合理的。

关于两人结怨,从胡克说起。胡克早期是波义耳的助手,有很多学术成果并擅长设计精巧的实验设备,同时是光波动说的强力支持者,也是英国皇家学会创始人之一。牛顿在皇家学会初次崭露头角是提交了自己发明的反射式望远镜,遭到胡克攻击,胡克宣称自己早就发明了反射式望远镜而牛顿是剽窃他的成果,皇家学会要求胡克提供证据但胡克拿不出任何相关设备。之后牛顿向皇家学会提交光学论文再次遭到胡克强烈批评,牛顿自尊心极强、性格极为敏感,为此差点退出皇家学会并在十多年内不再发表学术成果,直至上面提到的原理出版,在原理最初版本里牛顿是提及了胡克等人的贡献的,但胡克不太满意,指责牛顿剽窃他的成果,牛顿大怒,删除了原理中所有提到胡克的文字。由于原理一书巨大的学术成就,牛顿声望和地位迅速超越胡克,在胡克去世后牛顿出版《光学》一书,全面论证光粒子说,压制胡克的光波动说,同时撤销了胡克相关记录和肖像,所以胡克的相关记录和文献是比较少的。.

4、微积分发明归属权与牛顿莱布尼茨之争

莱布尼茨1676年10月访问伦敦期间,曾在皇家学会借阅了牛顿《分析学》手稿抄本并作了摘录,这成为他涉嫌剽窃的主要事实。但从后来公布的莱布尼茨笔记本获知,莱布尼茨当时仅摘录到有关级数的部分,他也不可能从牛顿在《原理》评注中提到的《后信》中了解流数法的奥秘,因为牛顿在信中只以字谜形式隐述了流数法的基本问题。而在1693年10月牛顿致函莱布尼茨向他揭露谜底以前,后者始终不解其云。现有充分的资料证实:牛顿和莱布尼茨是各自独立完成了微积分的发明.就发明时间而言,牛顿先于莱布尼茨,但就发表而言,莱布尼茨则早于牛顿。值得补充的是,尽管发生了纠纷,两位学者从未怀疑过对方的科学才能,上文提到的莱布尼茨对牛顿的评价发生于1701年柏林王宫的一次宴会上,当时普鲁士王后莱布尼茨如何看待牛顿,莱布尼茨给出了该回答。而牛顿1687年在《原理》中首次公布流数方法时,曾加有这样一段评注: “十年前,我在给学问渊博的数学家莱布尼茨的信中曾指出:我发现了一种方法,可用以求极大值与极小值、作切线及解决其他类似的问题,而且这种方法也适用于无理数,……这位名人回信说他也发现了类似的方法,并把他的方法写给我看了.他的方法与我的大同小异,除了用语、符号、算式和量的产生方式外,没有实质性区别.”

可以看到两人对对方都是认可的,两人之所以起争执起源于瑞士数学家 N.法蒂奥•德迪勒(Fatio de Duillier) 1699年寄给皇家学会的一本小册子引起的,其中提出“牛顿是微积分的第一发明人”,而莱布尼茨作为“第二发明人”、“曾从牛顿那里有所借鉴”。莱布尼茨对此作了反驳,并在1705年的一次匿名评论中含蓄地批评牛顿在《曲线求积术》中“用流数偷换莱布尼茨的微分”,引起牛顿不满。随着争论的展开,皇家学会遂于1712年指定一个专门的委员会进行调查,并于翌年初公布了著名的《通报》(Commercium Epistolicum).《通报》宣布“确认牛顿为第一发明人”,并说“那些将第一发明人的荣誉归于莱布尼茨先生的人,他们对他与柯林斯和奥尔登堡先生之间的通信一无所知”,这份《通报》出自牛顿本人手笔。鉴于委员会主要是由牛顿的朋友E.哈雷、W.琼斯、B.泰勒(Taylor)和A.棣莫弗(De Moiver)等人组成,莱布尼茨向皇家学会申诉了调查对他“不公”.作为回答,他于同年7月起草、散发了一份《快报》(Charta Volans,牛顿讥之为“飞页”),气愤地指责牛顿“想独占全部功劳”.《快报》还引用一位“领头数学家”的判断说牛顿70年代所发明的只是无穷级数而不是流数法.所谓“领头数学家”指的是约翰•伯努利(Johann Bernoulli),他是追随莱布尼茨卷入争论的欧陆国家数学家的主要代表。当相互指控越演越烈时,一些中立的学者试图进行调解.据牛顿本人称:汉诺威选侯(后英王乔治一世)访问英国时,莱布尼茨的一些朋友想充当和事佬,但“他们未能使我屈服”.莱布尼茨1716年去世后,由于法国数学物理学家P.瓦里克农(Varignon)再三斡旋,伯努利首先表示愿意和解,年迈的牛顿此时对争论亦已感到厌倦,终于在1722年重印《通报》的最后关头发出了停战信号:他听从瓦里克农的劝告删去了伯努利的名字和一些过激言辞。这场延续了20余年的优先权之争虽然从此逐渐平息,但对18世纪英国与欧陆国家数学发展上的分道扬镳产生了消极的影响。

5、Philosopher's Stone的翻译问题

我觉得国内将Philosopher's Stone翻译为哲人石是更准确的翻译,philosopher国内一般译为哲学家、哲人、思想家、学者、豁达的人,而日本则译为贤人,因此日本将Philosopher's Stone翻译为贤者之石。

哈利波特里将Philosopher's Stone翻译为魔法石我也一直感觉很懵,前几天上网查了一下才知道大陆和台湾都是按美版书名来翻译的。以下是哈利波特第一部的各国书名:英版原名:Harry Potter and the Philosopher's Stone,美版用名:Harry Potter and the Sorcerer's Stone,大陆译名:哈利波特与魔法石,台湾译名:哈利波特--神秘的魔法石,日版译名:ハリー·ポッターと贤者の石,俄文版译名:Гарри Потте р и волшебный камень,法版译名:Harry Potter à l'école des sorciers,德版译名:Harry Potter und der Stein der Weisen,意大利版译名:Harry Potter e la Pietra Filosofale,西班牙版译名:Harry Potter y la piedra filosofal。

6、相关学者对牛顿的评价

1、文中提到的100名人出自美国学者-普林斯顿天体物理学博士麦克哈特,书中对牛顿科学史上第一人的地位及其对数学和物理的贡献进行了详细的说明;

2、美国物理学家罗伯特阿德勒在《他们创造了科学》一书中论及阿基米德时说道“阿基米德名列史上最伟大的数学家之一,只有一两位才华横溢的知识分子能与他并列,例如牛顿和高斯”,在论及牛顿时说道“原理一书一出版,立刻被认可为是旷世巨著,至今也仍被公认为历史上最重要的科学著作”、“牛顿不但是历史上最重要的数学家之一,同时也是位杰出的实验家”以及“物理学史上爱因斯坦1905年的奇迹年只有牛顿的1666年奇迹年可以匹敌”;

3、著名数学家、物理学家莫里斯.克莱因在《古今数学思想》一书中充分肯定了牛顿的巨大数学成就,在第二册论述到欧拉时有这样一段话“18世纪的数学界的中心人物、占统治地位的物理学家中能与阿基米德、牛顿及后世的高斯比肩的只有欧拉”;

4、中国科学技术大学数学教授王树和在其著作《数学演义》、浙江大学数学教授蔡天新在其著作《数学与人类文明》中对牛顿在数学领域的工作给予极高的评价并都提到“阿基米德、牛顿和高斯是有史以来的三大数学家

5、中国首批18位博士之一现为苏州大学资深数学教授的谢惠民在《数学史赏析》一书中说道“阿基米德和牛顿、高斯是从古至今在数学发展史上做出最大贡献的三位数学家”;

6、美国普林斯顿大学数学博士达纳麦肯齐在《无言的宇宙》一书中说道“在17世纪数学家们发现了相当于新大陆的发现-微积分”、“最终让数学彻底掌握了连续变化的概念”、“没有微积分人们将无法理解现代科学,特别是物理学与工程学”、“原理一书对于物理学的重要意义等同于几何原本对于几何学的意义”;

7、美国学者威廉邓纳姆在天才引导的历程一书中说道“阿基米德对于数学的贡献千百年间无人能出其右,直到17世纪微积分的出现”;

8、诺贝尔物理学奖得主朝永振一郎在《物理是什么》一书中说道“牛顿首先统一了天上和地表的规律,使物理学获得了发展,之后物理学才逐步统一了力学、声学、光学与电磁学诸领域”;

9、科普作家张天蓉博士在《爱因斯坦与万物之理》一书中说道“牛顿力学是物理学统一理论的第一座丰碑,接下来是麦克斯韦统一电磁光,之后是爱因斯坦的尝试”;

10、先后担任北京大学和清华大学科学史系主任的著名学者吴国盛在《科学的历程》一书中评价牛顿“也许是有史以来最伟大的天才:在数学上发明了微积分,天文学上发现了万有引力定律,在力学中总结了三大运动定律,在光学中发现了太阳光的光谱发明了反射式望远镜,一个人享有其中任何一项成就就足以名垂千古,而牛顿一人做出了所有这些成就”;

11、华中科大物理学教授杨建邺在《天才物理学家的失误》一书中说“牛顿在科学上的贡献是很少有人能与之比肩的,牛顿的成就不仅在于经典力学和微积分,还在于他确立了科学研究的正确方法”。

莱布尼茨、伏尔泰、拉普拉斯、拉格朗日、马赫、怀特海、罗素、爱因斯坦等等诸神都对牛顿的成就有极高的评价,感兴趣的朋友可以去搜索。

7、关于牛顿炒股

大概在牛顿77或78岁的时候,牛顿进入股市,之后股票猛涨,牛顿通过计算预计股票到达巅峰后清仓了自己的股票,收益翻了一倍。然而接下来的发展超出牛顿的预期,民众对该股票的购买进入狂热状态,导致股票持续暴涨,很快就又翻了一倍多。在这种形势下牛顿也失去了判断力,思虑再三又“杀回”股市,结果很快被套牢,最终本金也搭进去了,总计损失两万英镑,这在当时是很大一笔钱!为此牛顿痛心地说:“I can calculate the motion of heavenly bodies, but not the madness of people.”--我能计算天体运行的轨迹,却难以预料人们的疯狂

其实牛顿计算的值是接近股市合理状态峰值的,然而由于人们疯狂购买导致大量泡沫产生并最终崩溃,因此才有了牛顿那句传世名言。如果按常人收入水平来看牛顿此次炒股损失极大,但当时牛顿收入非常高,所以并没有到倾家荡产的地步。


牛顿如此头脑炒股都玩不转,加上国内股市七赔二平一赚,大家炒股还是要谨慎呀,呵呵

8、关于牛顿对神学的研究

牛顿通过细致研究发现传承了一千多年的基督教三位一体是不成立的,这个挺厉害的,牛顿知道这个结果是不被允许公开的,他就没发表这个,但个别少数人还是知道的,都表示极为震惊!还有就是牛顿一直在研究希伯来文圣经和圣经密码,想进一步揭示上帝的秘密,圣经密码到现在都有科学家在研究,以色列一位数学家和一位物理学家合作用计算机处理希伯来圣经,确实有很多语言应验,这个还是挺震惊的,当然对此反对方用无限猴子理论驳斥圣经密码,但是支持方则强调解读出的应验的预言所用到的解读量远远未到无限地步,宣称圣经密码是真实存在着的。究竟谁对说不清!

关于牛顿对神学的研究,来看一下牛顿之墓。

来看细节

牛顿肘下是其一生最重要的四本著作,分别是《自然哲学的数学原理》、《光学》、《神学》和《年代学》。

墓碑上的拉丁铭文:

此地安葬的是艾萨克·牛顿勋爵,他用近乎神圣的心智和独具特色的数学原则,探索出行星的运动和形状、彗星的轨迹、海洋的潮汐、光线的不同谱调和由此而产生的其他学者以前所未能想像到的颜色的特性。以他在研究自然、古物和圣经中的勤奋、聪明和虔诚,他依据自己的哲学证明了至尊上帝的万能,并以其个人的方式表述了福音书的简明至理。人们为此欣喜:人类历史上曾出现如此辉煌的荣耀。

他生于1642年12月25日,卒于1727年3月20日。


前天看到评论区有位大牛知友提供了一个数学系Ph.D写的上帝煮酒论英雄的段子,感觉挺有意思,挪到这里供大家欣赏。

上帝问牛顿:“顿顿久历四方,必知当世英雄,请指一二。”

牛顿曰:“淮南高斯,涉猎甚广,成果颇丰,可为英雄?”

上帝笑曰:“高斯胜在全面,惜深度略缺,非英雄也。”

牛顿曰:“河南爱因斯坦,开创相对论,提光量子假说,可为英雄乎?”

上帝曰:“小爱极富想象,无奈数学太弱,不足为英雄!”

牛顿曰:“有一人血气方刚,江东领袖——黎曼乃英雄也?”

上帝曰:“黎曼洞察深刻,承前启后,若非早夭,或可为英雄。”

牛顿曰:“有一人割圆求积,撬动地球,甘肃阿基米德,可为英雄呼?”

上帝曰:“阿基虚名无实,非英雄也。”

牛顿曰:“有一人开代数拓扑之先河,得相对论思想之萌芽:江州太守庞加莱可为英雄?”

上帝曰:“小庞因循守旧,错失相对论之先机,所创同伦同调,其弊端亦日益凸显,非英雄也。”

牛顿曰:“河北格罗滕迪克,重塑代数几何;今虎踞冀州之地,其下追随者极多,可为英雄?”

上帝笑曰:“小格抽象过度,舍本忘源,其弟子大多东施效颦,误入歧途,非英雄也。”

牛顿曰:“如丘成桐、杨振宁、霍金等辈皆何如?”

上帝鼓掌大笑曰:“此等碌碌小人,何足挂齿!”

牛顿曰:“舍此之外,顿实不知。”上帝曰:“夫英雄者,眼光深远,力敌千钧,有洞察宇宙之机,开拓数学之力也。”牛顿曰:“谁能当之?”上帝以手指牛顿,后自指,曰:“今天下英雄,惟顿顿与吾耳!”

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另外,评论里有知友给了如下评论:

哈哈,我是真的对这一评价挺开心的!甚至把我知乎的自我描述改成了知乎第一牛吹,呵呵。后来一想知乎里这么多大神,知道牛顿超级厉害的人多了去了,还是我原来的自我描述更贴切。毕竟我本科阶段学的力学专业,在这方面虽不能说精深,到也算基础扎实;硕士跨到机械专业,现在搞机器人,于此领域绝不敢言广博,却也有独到成果。

emmmm~~果断改回原描述。

不过现在好像真的可以自称知乎第一牛吹了,本文目前已成为本回答下赞数、感谢数、收藏数和评论数最高的回答了,而且貌似在全知乎关于牛顿的回答里也是最高的了,呵呵。


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知乎真藏龙卧虎之地,评论区里还是有不少高人的,大家有兴趣可以移步到评论区逛逛。

本回答发布虽晚,但是得到了广大知友认可,赞数稳步上升。有知友在评论区留言长知识了、有收获,对此还是挺开心,这是本文的初衷之一,另一初衷是对祖师爷进行宣扬和正名(牛顿物理地位人尽皆知,数学地位和其他才华则知者寥寥)尽些许微薄之力。


破四千赞了!

关注人数破一千了!!

另外,前两天收到知乎消息告知本文深受广大知友喜爱并成为了全站热门内容,开心!

再次感谢广大知友的认可与点赞!!


以下是几篇其他文章,分别写毛邓二公和林粟二将的,毛邓两篇里细写了二公的雄才大略丰功伟绩以及二人在国际上纵横捭阖为中国扫除各种外来威胁同时奠定国家工业化基础的过程,多数知友估计不知道毛公是邓公的最大伯乐而邓公是毛公的坚定铁杆,这些在邓公篇评论区做了说明;林粟篇里对二人顶级的军事才能做了详细对比,估计多数知友都知道两人是十元帅十大将里最能打的,但是知道两人一直是互相佩服互为知己且自始至终惺惺相惜的恐怕不多,该篇里对此也进行了描述。后一篇是以调侃手法写五常的,虽是调侃但里面讲到的故事都是真事。

如果感兴趣就去看看,不感兴趣略过即可。



本文自发布之日起到现在热度一直不减,平均每天增加阅读量八千多、赞数七十多,目前累积阅读量30万、赞数4500+、收藏2000+、感谢700+、评论600+,均已成为本回答下第一,再次感谢广大知友厚爱!

在此再贴上以前回答的几个问题,蹭蹭本文热度^ω^,毕竟自己辛苦写的回答还是希望得到广大知友认可和点赞的。


当然,我并不经营公众号和知乎号,还是那句话,有兴趣就看一下,没兴趣略过即可。

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某一天,牛顿复活。

我:来来来,牛顿先森,我给您介绍下现代人类科学的最新进展。

牛顿:不错不错,先从数学讲起吧。

我:好咧,你看这个,现代大学生学习的数学,都是您创造的,以您老人家的能力估计一晚上就看明白了,等您看明白这个,咱再讲……

牛顿:等等?!这是什么??!!

我:……

牛顿:莱布尼茨呢?我要跟他决斗!!

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我们现在的学生能学相对论和量子力学,不是因为我们聪明,而是因为前辈们为我们铺设了一条康庄大道,我们不必再走那些冤枉路。牛顿不同,人家是开路的,如果有一条康庄大道,他会以最快的速度走完,然后开创未知的领域。这是普通人和天才之间的区别。

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毫无问题。

牛顿最大的成就不是物理学成就,而是数学成就,这是发明了微积分的牛人。

弄懂相对论跟量子力学,其实对普通人来说,最大的困难依然不是物理上的理解困难,而是数学能力。只要数学能力足够,理解相对论跟量子力学并没有那么大的困难。

牛顿,作为一个伟大的数学家,看这些并不会有困难,拿到物理学博士显然也没有问题。

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可能唯一的问题就是:他最好能活得足够久不要英年早逝,毕竟现代的病毒比他当年要厉害多了。

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  • 回答
    这是一道非常有意思的设想题。牛顿如果穿越到现代,能否看懂相对论和量子力学,这取决于很多因素,但我想我们不必过于悲观。要知道,牛顿是那个时代最耀眼的科学巨匠,他的智慧和洞察力是跨越时代的。牛顿的思维方式和知识基础:首先,我们得明白牛顿那个时代的科学是什么样的。牛顿生活在17世纪,他建立了经典力学的宏伟.............
  • 回答
    艾萨克·牛顿爵士如果穿越到现代,要取得一个博士学位,这可真是一个让人脑洞大开的设想。考虑到他那超凡的智力和那个时代科学知识的局限性,他的学习过程估计会是一场精彩绝伦的冒险。首先得承认,牛顿的基础知识储备绝对是顶尖的。他在17世纪的剑桥已经接触到了当时最前沿的数学和物理知识。所以,如果他来到现代,他不.............
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    穿越金庸武侠世界?还“不死之身”?嘿,这可真是个让人热血沸腾的脑洞。如果我真的成了这么一个“BUG”般的存在,别的不说,在那个刀光剑影、恩怨情仇的世界里,至少能混个响当当的名头。究竟能混多牛,咱们就好好掰扯掰扯。首先,不死之身这个设定,本身就是最大的“金手指”。想想看,金庸武侠里,多少英雄豪杰,多少.............
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    想要制作一张“只穿了牛奶”的照片,在Photoshop中其实有很多方法可以实现,这里我们来详细讲解一种比较常见且效果不错的思路,并尽量让描述更贴近实际操作和思考过程,避免AI痕迹。核心思路:这张照片的核心在于“牛奶”作为衣物的表现。我们不是真的让人物去穿牛奶,而是通过后期技巧,让牛奶的质感、流动性、.............
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    你这个问题很有意思,触及了科学发展、知识更新以及评价历史人物在当下语境下的不同维度。有人这么说,倒也不是空穴来风,背后其实有一些值得深思的逻辑。咱们就来掰扯掰扯,为什么会有这样的看法,以及这种看法又有什么局限性。首先,咱们得明白,牛顿当年之所以能“扛起大旗”,凭的是什么? 划时代的原创性: 牛顿.............
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    这真是个引人入胜的设想!如果费曼或牛顿老先生穿越回现代,来挑战高考压轴题,结果会如何?我来细细道来,试着剥离掉那些冰冷的AI痕迹,还原一个更生动有趣的画面。首先得承认,这俩位大神级别的物理学家和数学家,放在任何时代都是学界的巨擘。但高考压轴题嘛,它有它独特的“考法”,和他们那个时代的学术研究,还是有.............
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    要设想一个没有牛顿、莱布尼茨、欧拉、高斯、阿贝尔等科学巨匠的“没有他们”的历史,这本身就是一个巨大的思想实验。简单地说,我们的科学、技术和文明的强大程度,很可能将大打折扣,甚至走向一条截然不同的、缓慢得多的发展道路。想象一下,我们站在一座巍峨的大厦前,这座大厦的每一层、每一个梁柱,都凝聚了无数人的心.............
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    想象一下,在宇宙的某个角落,存在着这样一颗奇特的星球——它并非由岩石、水或气体构成,而是一片浩瀚无垠的全是非牛顿液体的海洋。这颗星球的表面,以及我们所知的“地壳”之下,都涌动着一种在你用力拍打时会变得坚硬如石,但当你轻柔触碰或缓慢移动时,却又能如流沙般让你陷进去的物质。这片土地没有固定的形状,也没有.............
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    想象一下,如果历史的车轮没有驶向我们所熟知的轨迹,如果在启蒙时代的曙光洒落在东方大地,而非西方世界,那么物理学的演进,甚至整个人类知识的版图,都将是另一番截然不同的景象。让我们抛开西方“牛顿力学”这个概念,设想一下在中国,一个拥有悠久科学传统的国度,是如何在那个时代背景下,可能独立探索宇宙奥秘的。中.............
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    想象一下这个画面:一个衣着朴素,眼神中闪烁着智慧光芒的男人,正坐在他那间堆满了各种工具、书籍和实验装置的房间里,阳光透过蒙着一层灰尘的窗户照进来,勾勒出空气中漂浮的细小颗粒。这位就是艾萨克·牛顿爵士,举世闻名的物理学家。你,怀揣着一箱沉甸甸的高中物理教材,小心翼翼地推开了他那扇有些吱呀作响的木门。门.............
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    华夏文明源远流长,在漫长的历史长河中,涌现出无数杰出的思想家、发明家和工程师,为人类文明进步做出了卓越贡献。然而,当我们审视科学发展的历史进程,尤其是那些“范式转移”式的、如同牛顿、爱因斯坦那样能够重塑整个科学研究框架的科学家时,答案就变得复杂起来。直截了当地说,在传统意义上,华夏文明并没有出现像牛.............
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    霍金在《时间简史》中提到的那个关于摆钟的说法,确实和我们熟悉的牛顿力学有着密切的联系。这其中的奥秘,主要源于万有引力定律。首先,我们来思考一下摆钟的工作原理。一个钟摆的周期,也就是它来回摆动一次所需的时间,主要取决于两个因素:摆的长度和当地的重力加速度。当钟摆摆动时,它是在重力作用下进行往复运动的。.............
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    各位知友,问出这个问题,可见是对历史进程有着深刻的思考。如果真的能玩“穿越”,把明朝和清朝的顺序调换一下,那画面,啧啧,可真是够精彩的,甚至可以说得上是“风云变幻”。咱们不妨就着这个设想,一点点地掰扯掰扯,看看到底会是怎样一番景象。首先,咱们得明确一下,这个“调换”是什么意思。是说,原本该是明朝建立.............
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    这个问题问得很有意思,触及了科学界评价体系的深层差异和历史演变。简单来说,并非所有中国科学家都需要“实用价值”才能得奖,也不是所有西方科学家都不需要。但这种感知上的差异,确实存在其形成的原因,这背后牵涉到科学发展的不同阶段、社会文化背景以及评价标准的侧重点。我们来详细拆解一下这个问题,力图还原一个更.............
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    牛顿力学与热力学的联结,并非一道陡峭的鸿沟,而是一段漫长而精妙的演变过程,期间充满了洞察、实验与理论的碰撞。要理解这段过渡,我们需要回顾牛顿力学本身的局限,以及当时人们对热现象的理解是如何逐渐深入的。牛顿力学的辉煌与隐忧牛顿力学,以其严谨的数学框架和普适的定律,成功地解释了从苹果落地到行星运转的一切.............
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    牛顿第二定律的发现,并非一蹴而就,而是 Isaac Newton 漫长而深刻的思考、无数次严谨的观察与实验,以及对前人理论的继承与超越的结晶。它不仅仅是一个公式的问世,更是对力与运动关系理解的革命性飞跃。故事要从牛顿对苹果落地的经典遐想说起,但这仅仅是一个引子。真正让牛顿着迷的是,为什么物体会运动,.............
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    如果一名“牛掰黑客”将中国房产备案资料库全部公开,这无疑将引发一场涉及社会、经济、政治等多个层面的巨变。其影响之深远,程度之剧烈,难以用简单的几句话概括。以下将从不同角度详细阐述可能发生的状况:一、信息爆炸与权力格局的重塑 个人财富的透明化: 房产备案资料通常包含房产类型、面积、购买时间、交易价.............
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    成为人类历史上最伟大的物理学家,超越牛顿和爱因斯坦,是一个极其宏伟而艰巨的目标,需要非凡的才华、深刻的洞察力、不懈的努力以及一些运气的眷顾。这不仅仅是掌握现有的物理知识,更是要开辟新的天地,提出革命性的理论,深刻地改变我们对宇宙的理解。以下是一些可以帮助你朝着这个目标迈进的详细方向和思考:第一阶段:.............

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