1楼:广西师范大学出版社
1686年7月5日出版的《自然哲学的数学原理》是牛顿最重要的科学著作,也是经典力学的第一部划时代著作。它给出了近代科学诞生以来第一个完整的宇宙论和科学理论体系。
《自然哲学的数学原理》是牛顿经过20年的思考、实验、大量的天文观测和无数次演算的结晶,它从最基本的定义和公理出发,是一种标准的公理化体系。在序言中,牛顿制定了一个用力学解释所有物理现象的纲领。《自然哲学的数学原理》由一个序言和两大部分组成:
第一部分包括定义、注释和运动的基本定理和定律,定义有质量、动量、外力等;在注释中,牛顿赋予了时间、空间、运动以绝对意义。第二部分共分三篇,第一篇运用前面确立的基本定律研究引力定律。第二篇讨论物体在介质中的运动力。
第三篇冠以总题目“论宇宙体系”,是牛顿力学在天文中的具体应用,其中讨论了海潮、岁差和宇宙系统等问题,同时给出了“哲学中的推理规则”。
该书出版后,震动了整个英国和欧洲学界。哈雷彗星的如期出现,岁差现象的合理解释,g值的测定,无可辩驳地验证了万有引力定律的正确性。
牛顿在《自然哲学的数学原理》中讨论的问题及其处理问题的方法,至今仍是大学数理专业中讲授的内容。其影响所及遍布自然科学的所有领域,无论从科学史还是从整个人类文明史上来看,迄今为止,还没有第二个重要的科学或其他学术理论取得如此之大的成就和影响。
简述牛顿的著作《自然哲学的数学原理》的内容和影响 5
2楼:匿名用户
内容《自然哲学的数学原理》提出了经典力学的三个基本定律和万有引力定律,这些定律都是建立在客观研究的基础上。牛顿十分重视科学研究的方法和态度,他指明了研究自然的四条基本规则,这四条规则的核心问题是强调研究的客观性,即坚持对自然研究的唯物主义的态度。他自身的研究就是建立在长期实际观察的基础上。
同时他通过定律对自然现象的解释,是以大量的数学分析为基础的,在本书的第一编第一章中,牛顿讲述了有关微积分及几何学方面的内容。这些内容实际上是全书的数学基础。牛顿本来是微积分的发明人之一,但为了便于读者接受,他在这本书中却尽量避免使用比较困难的微积分的方法。
他用的数学工具严格地限于几何。
书的开头部分有很长的“说明”,对书中所运用的一些概念的基本定义,诸如力、天体、力学、运动等进行必要的解释说明。
在“说明”之后,牛顿认真详细地介绍了“运动之基本定理或定律”,即牛顿关于物体运动的三个定律。这就是我们现在所说的经典力学的三个基本定律。
第一定律:每个物体如果没有外界影响使其改变状态,那么该物 苹果的故事体仍保持其原来静止的或等速直线运动的状态。牛顿认为这是一个基本的普遍的自然界的事实,也是无可争辩的。
由这条定律出发,外力是改变物体运动状态的原因,而不是维持原有状态的原因。例如炮弹会停止和下落,是因为空气的阻力和重力的影响,如果不存在这种外力,那么炮弹将保持它匀速运动的状态。
第二定律:运动的变化与所施加的力成正比,并沿力的作用方向发生。这其实就是今天我们所说的动量问题,动量等于物体的质量与速度的乘积,速度的变化就是加速度。
对同一个物体而言,所施加的力与由此产生的加速度成正比。
第三定律:对于每一个作用力,总存在一个与之相等的反作用力和它对抗;或者说,两个物质彼此施加的相互作用力恒等,方向则恰恰相反。根据这个定律,牛顿指出,相互作用的两个物体不管表面上是否产生运动状态的变化,它们之间的作用力和反作用力都是成对出现或同时存在的。
例如人用桨划船前进的运动中,船能前进,就在于人用桨划入水中时,对水有作用力,水产生了一个相等的反作用力,推动船的前进。第三定律同样也适用于圆周运动中的向心力和离心力。 《自然哲学的数学原理》
《原理》的主要内容是万有引力定律的确立及其应用。《原理》第一编第二章就是“论向心力之法”。从这章开始,牛顿通过对各种涉及到向心力的特殊运动形态的仔细认真地研究,逐步扩展到第三编论宇宙系统。
他在第三编第一章论宇宙系统之原因的开头部分,用三个定理分别说明“使木星恒离开直线运动而留在其轨道内之力”,“使行星恒离开直线运动而留在其轨道内之力”,和“使月球不能离开其轨道的力”,都是一种向心力(其心分别为木星、太阳和地球),这些向心力均与其心的距离平方成反比。他在区别引力与磁力的不同之后,做出结论:一切物体均有重力(即引力),而且与其所含的物质之量(即质量)相比即成正比。
牛顿提出了关于万有引力定律的比较完整的也是经典的叙述:
定理:两个球之物质相互间有重量,即相互间有吸引力,假如此物质在其距中心相等处为均匀的,则其一球对于其他球之重量即二者之间的吸引力,与二中心间距离之平方成反比。
在对万有引力定律进行了经典的表述之后,牛顿立即用它解释大量的实际问题,也就是从大量的自然事实来说明万有引力的存在。他所举的自然事实,包括月球运动的偏差、潮汐的大小变化、岁差的长短不一等等。
影响和评价
《自然哲学的数学原理》无论从科学史还是整个人类文明史来看,牛顿的《自然哲学的数学原理》都是一部划时代的巨著。在科学的历史上,《自然哲学的数学原理》是经典力学的第一部经典著作,也是人类掌握的第一个完整的科学的宇宙论和科学理论体系,其影响所及遍布经典自然科学的所有领域,在其后的300年时间里一再取得丰硕成果。从科学研究内部来看,《自然哲学的数学原理》示范了一种现代科学理论体系的样板,包括理论体系结构、研究方法和研究态度、如何处理人与自然的关系等多个方面的内容。
此外,《自然哲学的数学原理》及其作者与同时代著名人物的互动关系也是科学史研究和其它学术史研究中经久不息的话题。
3楼:匿名用户
牛顿写这本书是为了荣耀上帝的名。
4楼:小平简
自然哲学的数学
原理》是第一次科学革命的集大成之作,它在物理学、数学、天文学和哲学等领域产生了巨大影响。在写作方式上,牛顿遵循古希腊的公理化模式,从定义、定律(即公理)出发,导出命题;对具体的问题(如月球的运动),他把从理论导出的结果和观察结果相比较。全书共分五部分,首先“定义”,这一部分给出了物质的量、
牛顿时间、空间、向心力等的定义。
自然哲学的数学原理主要有哪些内容?
5楼:北京理工大学出版社
《自然哲学的数学原理
》内容精要:《自然哲学的数学原理》(以下简称《原理》)于1687年出版发行,1713年发行第二版,1725年,牛顿去世的前两年,又修订发行了第三版。
牛顿在《原理》的序言中说:“我们的研究不在技术而在科学,不在人手之力而在自然之力”,“我们的研究是自然理论的数学原理”,“于物理学的范围中尽量以数学推出”,“把自然现象都归宿到数学定理上去。”可见,牛顿的立意是非常远大的。
他的根本目的就是要用物理学的内容和数学的方法建立起一个新的自然哲学(自然理论)体系,为所有自然现象确立一个新的力学解释的框架。
《原理》正文共有三编。正文之前有两节导论,其篇幅虽仅占全书的百分之四左右,但其内容却十分重要。
导论一为“说明和附说”。在这里,牛顿先为力学的一些基本概念如质量、动量和力下了定义,对向心力的性质、作用以及量度作了描述。然后,牛顿引入了绝对空间和绝对时间的新概念,建立起他的绝对时空观。
牛顿的时空观在今天看来有很大的局限性,但它对牛顿力学的规范作用是必不可少的。
导论二为“运动之基本定理和定律”。在这里,牛顿阐述了著名的运动三大定律。第一定律亦即惯性定律:
“每个物体若非有外力影响使其改变状态,则该物体仍保持其原来静止的或等速直线运动的状态。”第二定律亦即运动定律:“运动的变化与所施的力成正比,并沿力的作用方向发生。
”这两个定律都是伽利略已经发现或已经接触到的,牛顿则给以它们更加明确、更加概括的表述形式。第三定律是作用力与反作用力定律,这是牛顿首先明确提出的。有了这三个基本定律,经典力学关于运动的描述就完备化了。
三大定律之后,还附有6个推论。有力的合成与分解原理,运动迭加以及相对性原理,还有重要的动量守恒原理等。
正文第一编的总标题是“论物体之运动”,下分14章。主要是研究在引力作用下物体运动的轨道与力的关系。重点之一是提出了微积分学要点,用以确定无限小量之比。
重点之二是用极限方法、且运用无穷小量来解释了开普勒三定律的真正含义。例如,证明了引力的作用与开普勒面积定律的关系,推导出引力与距离平方成反比的关系。牛顿在这一编里,还提出了光学的力学本性,但却得出了一个错误的结论:
“光在光密介质中的速度比在光疏介质中的速度大一些。”
第二编的总标题也是“论物体之运动”,但主要是讨论在有阻力介质中物体之运动。共分9章。首先讨论的是物体运动时受到与速度或速度平方成正比的阻力的情形,接着讨论流体静力学和动力学的一些定理与推测。
最后一章研究了液体中的漩涡运动,指出漩涡运动不可能使行星遵循开普勒三定律,从而否定了笛卡尔对行星运动的以太漩涡假说。
第三编的标题是“论宇宙系统”,用力学的基本原理、基本定律来解说宇宙间的各种现象。最重要的部分是牛顿准确阐述了万有引力定律,并且运用这一定律成功地解释了行星及其卫星的运动、彗星的运动、潮汐现象和地球两极略扁的椭圆形问题。
牛顿的法则一实质上就是简单性原则;法则二即是统一性原则。对于自然科学研究,简单性原则是合理又符合科技美学的,它始终是人们对科学理论进行评价的基本标准之一。统一性法则看到了自然界中的相似性与统一性,它有效地鼓舞和帮助人们去探求更多的自然规律。
法则三与法则四也从方**和认识论的角度对科学研究做出了正确的指导。法则三强调经验与理性相结合;法则四肯定归纳法的科学性又不认为“归纳万能”,从而避免了怀疑主义的不可知论,也避免了形而上学的机械唯实论。这两个法则实际上已暗含了相对真理与绝对真理的辩证关系以及真理的检验和发展的规律。
《自然哲学的数学原理》的主要内容有哪些?
6楼:漫阅科技
《原理》正文共有三编。正文之前有两节导论,其篇幅虽仅占全书的百分之四左右,但其内容却十分重要。
导论一为“说明和附说”。在这里,牛顿先为力学的一些基本概念如质量、动量和力下了定义,对向心力的性质、作用以及量度作了描述。然后,牛顿引入了绝对空间和绝对时间的新概念,建立起他的绝对时空观。
牛顿的时空观在今天看来有很大的局限性,但它对牛顿力学的规范作用是必不可少的。
导论二为“运动之基本定理和定律”。在这里,牛顿阐述了著名的运动三大定律。第一定律亦即惯性定律:
“每个物体若非有外力影响使其改变状态,则该物体仍保持其原来静止的或等速直线运动的状态。”第二定律亦即运动定律:“运动的变化与所施的力成正比,并沿力的作用方向发生。
”这两个定律都是伽利略已经发现或已经接触到的,牛顿则给以它们更加明确、更加概括的表述形式。第三定律是作用力与反作用力定律,这是牛顿首先明确提出的。有了这三个基本定律,经典力学关于运动的描述就完备化了。
三大定律之后,还附有6个推论。有力的合成与分解原理,运动迭加以及相对性原理,还有重要的动量守恒原理等。
正文第一编的总标题是“论物体之运动”,下分14章。主要是研究在引力作用下物体运动的轨道与力的关系。重点之一是提出了微积分学要点,用以确定无限小量之比。
重点之二是用极限方法、且运用无穷小量来解释了开普勒三定律的真正含义。例如,证明了引力的作用与开普勒面积定律的关系,推导出引力与距离平方成反比的关系。牛顿在这一编里,还提出了光学的力学本性,但却得出了一个错误的结论:
“光在光密介质中的速度比在光疏介质中的速度大一些。”
第二编的总标题也是“论物体之运动”,但主要是讨论在有阻力介质中物体之运动。共分9章。首先讨论的是物体运动时受到与速度或速度平方成正比的阻力的情形,接着讨论流体静力学和动力学的一些定理与推测。
最后一章研究了液体中的漩涡运动,指出漩涡运动不可能使行星遵循开普勒三定律,从而否定了笛卡尔对行星运动的以太漩涡假说。
第三编的标题是“论宇宙系统”,用力学的基本原理、基本定律来解说宇宙间的各种现象。最重要的部分是牛顿准确阐述了万有引力定律,并且运用这一定律成功地解释了行星及其卫星的运动、彗星的运动、潮汐现象和地球两极略扁的椭圆形问题。
统计学大数定律和中心极限定理各自包含哪些内容
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