情感計算皮卡德

Ⅰ 情感計算的電子書，最好是PDF的哈

這是書嗎？有這書嗎？
要不我幫你現場寫一本吧！

Ⅱ 麻煩英語達人幫忙翻譯，只要人工不要機器的，謝謝了，翻譯的!准!可以追加分

人工智慧領域的下一個重大突破將不在於使計算機具有更高的邏輯水平，而在於賦予其人類的「感情」。
通常來說，無生命的機器是不會有感覺的，但麻省理工大學計算機系的Posalind Picard教授認為，計算機要更有效的工作，「感情」是必不可少的。她說，計算機需要被賦予一定的人造感情，以此更好的領會用戶的要求，同時也能更好的自我分析、自我發展。
「如果我們想讓計算機變得更聰明，與人更協調，更自然的交流，它們就必須擁有認知和表達感情的能力，擁有自己的感情，或者說『感情智能』。」
Picard教授舉例說，感情對於計算機的作用之一，可以防止系統崩潰。現在的計算機經常出現錯誤，當某些地方出現問題的時候，計算機是沒有那個智力去覺察或者做出反應的。而對死亡的恐懼可以促使計算機在問題出現的時候繼續製造更大的錯誤。另一方面，計算機自我保護系統必須建立在為人類服務的前提之下。在2002年的一部科幻電影A Ssace Odyssey里，計算機RAL由於懼怕自身的死亡，而殺死了它的人類夥伴。
同樣的，能讀懂人類感情的計算機可以保存更多更深層次的個人信息，不僅是我們說過的做過的東西，還包括我們的想法。「感情不僅對人機互動有幫助，同時也在影響著人類與人工智慧相互交流的能力。」Picard教授說，「情感，尤其是認知和表達情感的能力，是計算機與人類進行自然交流的關鍵因素。」

Ⅲ 植物有感情嗎

植物有沒有感情？這是一個經驗命題，不能先驗地否定或者肯定。 但按一般對「感情」一詞的理解，現有的證據表明植物沒有感情。聲稱的「有感情」，基本上源於一頂流傳甚廣的偽科學實驗。

（補充：九五國家重點音像出版工程、第十八國電視金鷹獎優秀美術片、大型科普動畫系列故事片《藍貓淘氣3000問》（100集，湖南電子音像出版社，ISBN7－88479－004－1）中的第21集照抄了巴克斯特的偽科學實驗，完全肯定植物有感情。以這種形式向廣大青少年普及科學，實在不妥。這一科學傳播案例印證了CSC的一個說法：傳播什麼與怎樣傳播是一個問題，而不是兩個問題。前一方面不搞清楚，忙於後者可能南轅北轍。

順便一說，我購買了一套百集《藍貓淘氣3000問》，發現這些「科普片」製作極為粗糙，配音也不好，更要緊的是畫面不連續、跳躍過強，看幾分鍾眼睛就十分疲勞。）

沈陽一套地學叢書中的一本談到植物的感情，女作家的描寫竟與「李大師」的描述相似，原來都是道聽途說。

現摘錄《轉*法*輪》第八講中「采氣」一節中相關段落，給大家看看。[1]李大師說的事，並不新鮮，而且可以說老掉了牙，又是講那個搞測謊測試的所做的「實驗」。

《轉*法*輪》說：「我們告訴大家，樹也是有生命的，不但有生命，還具備著很高的思維活動。」

「美國有個人專門搞電子研究，教人使用測謊儀。有一天他心血來潮將測謊儀的兩極接在了一株牛舌蘭花上，然後往花的根部澆水，之後他發現測謊儀的電子筆急速地畫出一種曲線來。這種曲線正好和人的大腦在極短時間內產生一種興奮、高興時的曲線相同。他當時吃了一驚，植物怎麼有感情呢！他幾乎想上大街上喊：植物是有感情的。由於受這件事情的啟發，緊接著他開展了這方面的研究，做了許許多多的實驗。」

這里的敘述與我評論的中國的另一本植物科普書中講的同類故事差不多，差別在於，李大師把「龍舌蘭」變成了「牛舌蘭」！即把「龍」變成了「牛」。「牛舌蘭」(爵床科的一個屬)和「牛舌草」(紫草科的一個屬)都是有的，但不是那個實驗提到的植物。

接下去，李大師講了植物能夠從5個人中排除其中的4個，准確識別出來「踐踏」它的那個學生。李的結論是，植物有思維有感情，「某些方面似乎超出我們今天的人。」

「有一天他把測謊儀接到一棵植物上，然後他想：搞個什麼試驗呢？我拿火燒它的葉子，看看有什麼反應。他就這樣一想，還沒等燒呢，那電子筆就急速地畫出一種曲線，就是人在喊救命時才能畫出來的一種曲線來。這種超感功能，過去叫他心通，是人的潛能、本能，可是今天的人類都在退化，你還得重新修煉。」

李大師這一段講述的植物故事別的書上也講過。但後一部分關於「他心通」卻是他加上的。關於「退化」，柯雲路在《人體－宇宙學》一書中倒是有類似說法，但沒說植物。

李又說：「各個國家的植物學家都在開展這方面的研究，我們國家也在搞，這已經不是什麼迷信的東西。」不知李先生說的是何時的事。在美國，的確有一段時間，人們因為懷疑那個科學家的實驗結果，而做了一些對比實驗，但都沒有重現聲稱的結果。中國的情況呢？有一天，我給中科院植物研究所打過一個電話咨詢「植物感情」一類事情，回答是，他們不清楚是否有人在做，他們說龍舌蘭等植物不可能具有感情。

李講的這段故事在《轉*法*輪》中並不特別，不過是他隨便講講，用來宣傳他的「高層次理論」。但要說李完全編造，也不準確。

還有一部《綠色魔術：植物的故事》，是這樣轉述這則瞎話的：「有一次，巴克斯特走進了紐約的時代廣場，那裡人來人往，川流不息，他隨時記錄下他進行各種活動的具體時間，比如他跑步、走路、下台階的時間，甚至把他同賣報紙的人吵嘴的時間也記錄下來，而在此同時他又讓自己的同事記錄下實驗室內他精心培育過的三株植物在那段時間里做出的反應。結果發現他的情緒發生變化時，那三株植物也同時發生了變化，這就說明植物與培育它們的園丁之間存在著特殊的情感共鳴。」[2] 這段敘述中「時代廣場」是誤傳，我印象中紐約沒有什麼時代廣場，只有「時報」廣場，那「時報」指的是《紐約時報》。不過，「陽光衛視」也一再講紐約的「時代」廣場。

再看一段：「後來巴克斯特又用海蝦進行實驗，他在三個房間里各擺放了一盆植物，而且都接上了測試電極，然後在一個隨意選定的時間里用自動裝置殺死了海蝦，結果這些植物同時都表現了強烈反應。看來它們還真有點『人道主義精神』呢。」[3]

不管動機如何，對這類有關植物感覺、感受性和意識的描述，我卻是高度懷疑的。其中的人物我猜是指巴克斯特（Cleve Backster），多年前我就知道他。此人1968年在《國際超心理學雜志》發表過一篇論文，聲稱通過實驗證明了植物有記憶力，有類似動物的感覺能力。1974年6月ASPP（美國植物生理學家學學會）一次會議期間，聖路易斯華盛頓大學的皮卡德(B.G.Pickard)組織了一個討論會，描述了一個獨立的可控的實驗，試圖復現巴先生的實驗，結果不成功。[4]1975年1月AAAS（美國科學促進會）一個會議上巴氏與部分反對者E.L.Gasteiger和J.M.Kmetz面對面試圖重復巴先生的實驗，也沒有成功。後來一系列實驗也如此。

《綠色魔術：植物的故事》接著說：「接好電極以後，他把龍舌蘭的一片葉子浸到恆溫的熱咖啡杯子中，這時記錄儀的指針不動；過了幾分鍾，他在心裡想了一下，要把接受電極的那片葉子燒掉。這時候他的頭腦中出現了燃燒的景象，就在他要去拿火柴的時候，記錄儀的圖紙上出現一長串向上運行的圖案。其實他根本沒有移動，只是在心裡想了想而已，難道龍舌蘭猜出了他的心思？……後來巴克斯特又假裝著要燒掉這片葉子，但這時的圖紙上什麼反應也沒有。哎，這棵龍舌蘭居然還能猜出人們的心理活動呢。」

看來，這植物有很高的「智能」，那神奇的植物就有測謊能力，比沈昌大師的「想像的理論」還玄。

植物科普書中經常出現有關巴氏實驗的說法，卻少有植物學家站出來澄清。人們喜歡講和聽離奇的故事，而不願意聽取對離譜故事的揭露。《文摘旬刊》摘編了《科學博覽》上一則類似的故事：某人摘了3片榆樹葉放在床邊的一個碟子中。他集中思想，注視其中的兩片，勸勉它們活下去，而不理剩下的一片。一周後剩下的那片枯死了，而「發過功」的兩片仍然青綠著。據說後來他又與海芋屬植物進行情感交流，而海芋還能對心懷歹意的心理學家表現反感。[5]這些聳聽的敘述都沒有確鑿的根據，無法重復，屬於一廂情願。

我們喜歡植物，卻沒有必須編造植物與人相似的特別故事。植物因為是植物自身而得到或者理應得到人們的尊敬，完全不必因為看起來像我們人類而身價高起來。[6] 人其實有時並不高貴。

我們不知道植物一般地是否有感情，但可以肯定的是，沒有巴氏等實驗聲稱的那種感情。
-----------------------------

[1]見《轉*法*輪》，中國廣播電視出版社，1994年，第267-270頁。其中268-269兩頁講的全是植物有感情這件事。
[2]文朴編譯，《綠色魔術：植物的故事》，團結出版社，2001年，第304－305頁。
[3]引文同上，第305頁。
[4]參見《科學》，189（1975）：478-80。
[5] 見《文摘旬刊》，2001年9月14日。原載《科學博覽》2001年9期。
[6] 植物與人無所謂誰更高貴。人是我們的同類，有時人可貴。但是，對於有些人，對於破壞自然的人，其德性遠不如植物，如果植物造福於人類算作其美德的話。

Ⅳ 牛頓的性格或優點

1643年1月4日(儒略歷1642年12月25日)牛頓誕生於英格蘭林肯郡的小鎮烏爾斯普的一個自耕農家庭。牛頓出生之前，父親已去世。牛頓生而孱弱，過了3年,他的母親再嫁給一位牧師,把孩子留在他祖母身邊撫養。8年之後，牧師病故，牛頓的母親帶著後夫所生的一子二女又回到烏爾斯索普。牛頓自幼沉默寡言,性格倔強,這種習性可能來自他的家庭處境。牛頓少年時代喜歡擺弄機械小技巧。傳說他做過一架磨坊的模型，動力是小老鼠；有一次他放風箏時，在繩子上懸掛著小燈，夜間村人看去驚疑是彗星出現。他喜歡繪畫、雕刻，尤喜歡刻日晷，家裡牆角、窗檯上到處安放著他刻劃的日晷，用以驗看日影的移動，以知時刻。12歲進離家不遠的格蘭瑟中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民，能贍養家庭，但牛頓本人卻無意於此而酷愛讀書，以致經常忘了幹活。隨著年歲增大，牛頓越發愛好讀書，喜歡沉思，做科學小試驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時，曾寄寓在一位葯劑師家裡，使他受到化學實驗的熏陶。牛頓在中學時代學習成績並不出眾，只是愛好讀書，對自然現象有好奇心,例如顏色、日影四季的移動,尤好幾何學、哥白尼的日心說等等。他還分門別類地記讀書心得筆記，又喜歡別出心裁地做些小工具、小技巧、小發明、小試驗。當時英國社會滲入基督教新教思想，牛頓家裡有兩位都以神父為職業的親戚，這可能影響牛頓晚年的宗教生活。從這些平凡的環境和活動中，看不出幼年的牛頓是一個才能出眾異於常人的兒童。然而格蘭瑟姆中學的校長J.斯托克斯，還有牛頓的一位當神父的叔父W.艾斯庫別具慧眼，鼓勵牛頓上大學讀書。牛頓於1661年以減費生的身份進入劍橋大學三一學院，1664年成為獎學金獲得者，1665年獲學士學位。17世紀中葉，劍橋大學的教育制度還浸透著濃厚的中世紀經院哲學的氣味。當牛頓進入劍橋大學時,那裡還在傳授一些經院式課程，如邏輯、古文、語法、古代史、神學等等。兩年之後三一學院出現了新氣象。H.盧卡斯創設了一個獨辟蹊徑的講座，規定講授自然科學知識如地理、物理、天文和數學課程。講座的第一任教授I.巴羅是一位博學的科學家。就是這位教師把牛頓引向自然科學。在這段學習過程中，牛頓掌握了算術、三角，學習了歐幾里得的《幾何原理》。他又讀了開普勒的《光學》，笛卡兒的《幾何學》和《哲學原理》，伽利略的《兩大世界體系的》，R.胡克的《顯微圖集》，還有皇家學會的歷史和早期的《哲學學報》等。牛頓在巴羅的門下學習，是他學習的關鍵時期。巴羅比牛頓大12歲，精於數學和光學，他對牛頓的才華極為贊賞，他認為牛頓的數學才能超過自己。1665～1666年倫敦大疫。劍橋離倫敦不遠，為恐波及，學校停課。牛頓於1665年 6月回到故鄉烏爾斯索普。
由於牛頓在劍橋受到數學和自然科學的熏陶和培養，對探索自然現象產生極為濃厚的興趣。就在1665～1666年這兩年之內，他在自然科學領域內思潮奔騰，才華迸發，思考前人從未思考過的問題，踏進前人沒有涉及的領域，創建前所未有的驚人業績。1665年初他創立級數近似法以及把任何冪的二項式化為一個級數的規則。同年11月，創立正流數法（微分）；次年 1月，研究顏色理論；5月，開始研究反流數法（積分）。這一年內,牛頓還開始想到研究重力問題，並想把重力理論推廣到月球的運行軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們軌道上的力必定與它們到旋轉中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說，說的也是在此時發生的軼事。總之，在家鄉居住的這兩年中，牛頓以比此後任何時候更為旺盛的精力從事科學創造，並關心自然哲學問題。由此可見，牛頓一生的重大科學思想是在他青春年華、思想敏銳短短兩年期間孕育、萌發和形成的。

1667年牛頓重返劍橋大學，10月1日被選為三一學院的仲院侶，次年 3月16日選為正院侶。當時巴羅對牛頓的才能有充分認識。1669年10月27日巴羅便讓年僅26歲的牛頓接替他擔任盧卡斯講座的教授。牛頓把他的光學講稿(1670～1672)、算術和代數講稿(1673～1683)《自然哲學的數學原理》（以下簡稱《原理》）的第一部分(1684～1685)，還有《宇宙體系》(1687)等手稿送到劍橋大學圖書館收藏。1672年起他被接納為皇家學會會員，1703年被選為皇家學會主席直到逝世。其間牛頓和國內外科學家通信最多的有R.玻意耳、J.柯林斯、J.夫拉姆斯蒂德、D.格雷果理、E.哈雷、胡克、C.惠更斯、G.W.F.von萊布尼茲和J.沃利斯等。牛頓在寫作《原理》之後，厭倦大學教授生活，他得到在大學學生時代結識的一位貴族後裔C.蒙塔古的幫助，於1696年謀得造幣廠監督職位，1699年升任廠長，1701年辭去劍橋大學工作。當時英國幣制混亂，牛頓運用他的冶金知識，製造新幣。因改革幣制有功,1705年受封為爵士。晚年研究宗教,著有《聖經里兩大錯訛的歷史考證》等文。牛頓於1727年 3月31日（儒略歷20日）在倫敦郊區肯辛頓寓中逝世，以國葬禮葬於倫敦威斯敏斯特教堂。
《光學》和反射式望遠鏡的發明，光學和力學一樣，在古希臘時代就受到注意。用於天文觀測的需要,光學儀器的製作很早就得到了發展,光的反射定律早在歐幾里得時代已經聞名，但折射定律直到牛頓出生之前不久才為荷蘭科學家W.斯涅耳所發現。玻璃的製作早已從阿拉伯輾轉傳入西歐。16世紀荷蘭磨製透鏡的手工業大興。把透鏡適當組合成一個系統就可成為顯微鏡或望遠鏡。這兩種儀器的發明對科學發展起了重大作用。在牛頓之前，伽利略首先把他所製作的望遠鏡用在天象觀測上。枷利略式的望遠鏡是以一片會聚透鏡為目鏡、一片發散透鏡為物鏡的望遠鏡。還有當時盛行的由兩片會聚透鏡組成的開普勒望遠鏡。兩種望遠鏡都無法消除物鏡的色散。牛頓發明以金屬磨成的反射鏡代替會聚透鏡作為物鏡，這樣就避免了物鏡的色散。當時牛頓製成的望遠鏡長6英寸，直徑1英寸，放大率為30～40倍。經過改進，1671年他製作了第二架更大的反射式望遠鏡，並送到皇家學會評審。這台望遠鏡被皇家學會作為珍貴科學文物收藏起來。為了製造反射式望遠鏡，牛頓親自冶煉合金和研磨鏡面。牛頓自幼愛好動手制模型，做試驗，這對他在光學實驗上的成功有極大幫助。光的顏色問題早在公元前就有人在作猜測，把虹的光色和玻璃片的邊緣形成的顏色聯系起來。從亞里士多德以來到笛卡兒都認為白光是純潔的、均勻的，是光的本質，而色光只是光的變種。他們都沒像牛頓那樣認真做過實驗。

大約在1663年，牛頓即開始熱衷於光學研究，磨玻璃、製作望遠鏡也在這個時期。1666年，他購得一塊玻璃三棱鏡，開始研究色散現象。為了這個目的，牛頓在他的《光學》一書中寫道:「把我的房間弄暗,在我的窗板上開一個小孔,以便適量的太陽光射入室內,就在入口處安置我的棱鏡，光通過棱鏡折射達到對面的牆上。」牛頓看到牆上有彩色的光帶，光帶之長數倍於原來的白光點，他意識到這些彩色就是組成白色太陽光的原始光色。為了證明這一點，牛頓進一步做實驗。在光帶投射的屏上也打一個小孔，讓光帶中彩色的一部分穿過第二個小孔，經過放在屏後的第二個棱鏡折射投到第二個屏上，又讓第一棱鏡繞它的軸緩慢轉動，只見穿出第二個小孔落在第二屏上的像隨著第一棱鏡轉動而上下移動。於是看到，為第一棱鏡折射最大的藍光,經過第二棱鏡也是折射得最大；反之,紅光被前後兩個棱鏡折射得最小。於是牛頓作出結論:「經過第一棱鏡折射後所得長方形的彩色光帶不是別的，正是由不同的彩色光所組成的白色光經折射而形成的。」也就是說：「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非均勻的混合體。」這就是牛頓的光色理論。它是通過實驗建立起來的，牛頓自稱這個實驗為「關鍵性實驗」。這個實驗可說是一個半世紀後 J.von夫琅和費建立光譜術的基礎。事實上牛頓在他的《光學》第 1卷命題4問題1中用過1～2英寸長、寬僅1/10或1/20英寸的長方形的孔代替小圓孔,他說所得結果較前更清晰,但沒有夫琅和費線的記載。牛頓在這方面做了大量的實驗之後，於1672年把他的結論用書信形式送交皇家學會評審。不料竟引起一場尖銳的論戰。當時惠更斯反對他，胡克攻擊他尤甚。早在1665年胡克就在英國提出光的波動理論，這只是一個假說。惠更斯則把它完整起來，認為空間的以太是無所不在的，他把以太作為振動的媒質，把媒質的每一個質點都看成一個中心，在中心的周圍形成一個波，惠更斯成功地用這個物理圖像來解釋光的反、折射、還以此來研究冰洲石的雙折射（但是光的波動學說的確立還有待於一個半世紀之後由英國的T.楊的干涉實驗來證明）。牛頓則持光的微粒說，他認為波動說的最大障礙是不能解釋光的直線進行。他提出發光物體發射出以直線運動的微粒子、微粒子流沖擊視網膜就引起視覺。它也能解釋光的折射與反射，甚至經過修改也能解釋F.M.格里馬爾迪發現的「衍射」現象。但對薄膜形成的彩色，牛頓則承認微粒說不如波動說解釋得明快。微粒說與波動說之爭在當時是十分激烈的，雙方爭論持續多年。當年光的微粒說與波動說之爭，現在可以引用E.T.惠特克的話來結束這樁公案：「當A.愛因斯坦以M.普朗克的量子原理來解釋光電效應，光的微粒思想經過一個世紀的沉寂而在1905年又獲得了新生，並因此而導致光量子存在的基本原理。他的思想為實驗所充分肯定，特別是光子與電子碰撞所產生的康普頓效應服從經典的碰撞力學定律。而同時,關於光的波動性的實驗並沒有失效，於是我們不得不承認波動說和微粒假說都是正確的。」無疑,牛頓的《光學》(Opticks)是和他的《原理》同為物理學的巨著，也是科學界的經典著作。《光學》第一版印於1704年，在胡克逝世之後問世。《光學》最後部分以獨特的形式附上一份著名的「問題」表，共提出31個「問題」（第一版提出16個「問題」）。在「問題」中所談到的不僅是光的折射、反射等，還涉及光與真空,甚至重力、天體等問題。在多處談到光的波動,涉及太陽光與物質的相互作用等問題，這些問題涉及物理學的諸多方面，富有啟發性，後人評價這些「問題」是《光學》中最重要的部分，並非虛語。牛頓在《光學》一書中憑借實驗的結果與分析，建立了光的理論。但在全書中沒有提起不同玻璃具有不同折射率，在全書中也沒有做消色差的實驗，這或許是由於他當時還沒有獲得不同質玻璃的三棱鏡的緣故。但是牛頓製造反射式望遠鏡來避免物鏡的色散，卻是個妙法，迄今大型望遠鏡的製造還遵從此法。牛頓死後3年(1730)出版了經牛頓生前訂校過的《光學》第 4版。現在流行的1931年版本就是根據第4版重印的。

愛因斯坦在為牛頓《光學》1931年重印本所作的序中說：「牛頓的時代早已被淡忘了……牛頓的各種發現已進入公認的知識寶庫，盡管如此，他的光學著作的這個新版本還是應當受到我們懷著衷心感激的心情去歡迎的，因為只有這本書才能使我們有幸看到這位偉大人物本人的活動。」
萬有引力定律和《自然哲學的數學原理》，16世紀丹麥天文學家第谷對行星繞日運行作了長年累月的觀測，他死後德國天文學家開普勒整理並分析了第谷的20年的觀測記錄，總結出行星運動的著名開普勒三定律。這個發現不僅為經典天文學奠定了基礎，更重要的是導致了其後萬有引力定律的發現。開普勒在得出行星運動三定律之前，1596年曾提出關於太陽行星間的吸引作用的思想；隨之提出物體作圓周運動時出現離心力問題。一般認為伽利略已領悟到離心力,但對它作進一步的認識和計算則有待於牛頓。1664年 1月20日牛頓在他的《算草本》上已提出如何計算物體作圓周運動時的向心力的具體方法。牛頓把推導、計算方法詳盡地寫入他的《原理》（第 3版）第一編第二章命題4定理4下面推論1中，明確地指出：「因此,由於這些圓弧代表運動物體的速度，向心力就是這個速度的平方除以圓周半徑。」從這里可以看出，向心力的求得對於距離平方反比定律的推導是不可少的。順便提一下，惠更斯從不同途徑推導得離心力方程和牛頓的相似，結果於1673年發表。牛頓雖在早年的《算草本》上提出求向心力的方法，但他自己說「惠更斯先生後來所發表的離心力理論，我相信在我之前」。引人注意的是，在《原理》第一編和第三編中，凡提到軌道運行時，牛頓都沒有提及離心力一詞，總是強調拉向軌道中心的向心力。

關於引力反比於距離平方定律，歷史上記載了當時對此發明權的爭論，有人以為距離平方反比定律可以從開普勒第三定律直接推出，但缺乏向心力的概念和運動，不可能推出這定律。而向心力的概念與運算都是牛頓最早做出來的。長牛頓7歲的胡克當年就宣稱他早已知道引力反比於距離平方定律，但提不出證據來。當《原理》第1版在印刷時,胡克通過哈雷向牛頓要求分享此定律的發明權。牛頓加以拒。在《原理》（第 3版）上述命題 4下的注釋中提到距離平方反比定律適用於天體運動時,牛頓說:「雷恩爵士、胡克博士和哈雷博士曾分別注意過。」同時也提及「惠更斯先生在他的出色著作《鍾擺的振盪》中曾把重力比之於旋轉體的離心力」。這樣，人們對距離平方反比定律的發明權就有所了解了。有人認為，1666年牛頓在烏爾斯索普家中試圖以地球表面大圓弧上 1度的長度為60英里來計算月地之間的引力；通過實際計算，月球繞地球的周期與實際不能符合，算稿便棄置一旁。1682年牛頓獲悉J.皮卡德的地球經度 1度之長為69.1英里的數據，便重行計算，才使計算與實際觀測相吻合。牛頓把日常所見的重力和天體運動的引力統一起來，在科學史上有特別重要的意義。行星繞日運動的軌道究竟是什麼樣？這是當時科學界所關心的問題。這問題答案的公開和《原理》的出版密切相關,科學史上已有生動的記載。1684年1月C.雷恩、哈雷和胡克 3位英國當時科學界著名人士在倫敦相敘討論行星運動軌道問題。胡克雖說他已通曉，但拿不出計算結果。於是牛頓的好友哈雷專程去劍橋請教牛頓。牛頓告訴哈雷他自己已計算過了，肯定地說，行星繞日軌道是橢圓；但手稿壓置多年一時找不到，應允重行計算，約期3個月後交稿。哈雷如約再度訪劍橋,牛頓交給一份手稿《論運動》，哈雷大為贊賞。牛頓在此稿基礎上另寫一書《論物體運動》，1684年12月送交英國皇家學會。此書第一部分主要相當於後來的《原理》第一編及第二編；而其餘部分成為《原理》的第三編。哈雷慫恿牛頓寫成《原理》全書公開出版，由他出資印刷，並親自督校。1687年7月《自然哲學的數學原理》(Philosophiae Naturaalis Principia Мathematica)第1版問世, 時距1664年牛頓開始思考並進行草算已23年。《原理》第2版於1713年出版,第3版於1725年出版（見彩圖牛頓名著《原理》（1686）扉頁）。《原理》原用拉丁文寫成。牛頓逝世後2年由A.莫特譯成英文付印,即今所見的流行的《原理》英文本。《原理》第一編之前有兩部分重要的論述。第一部分為定義。定義共8條，其中有關向心力的有5條。他說，施加於物體的力有不同來源，例如撞擊、壓力和向心力。向心力一詞是牛頓創造的（在另一場合即惠更斯稱之為離心力的補充詞）。牛頓在定義一章中有長篇詮釋，其中提到了一個假想實驗：「在高山上發射炮彈、炮力不足，炮彈飛了一陣便以弧形曲線下落地面。假如炮力足夠大,炮彈將繞地球面周行,這是向心力的表演。」今日人造衛星的設想在那時牛頓的腦子里已浮現出來了。在定義一章中牛頓盡情闡述了他的時空絕對性概念。他對人們熟知的空間與時間，擇名絕對空間和絕對時間。牛頓認為，只有在絕對空間中絕對運動才可以覺察，特別是在物體旋轉時。當時惠更斯和英國大主教G.貝克萊對此表示疑問。無論如何，這短短一章定義表達了牛頓對力與時空的基本觀點，是研究牛頓的重要原始文獻。

在第一編之前,除定義一章外,還有公理或稱運動定理一章。在這章里牛頓闡述著名的運動三定律（見牛頓運動定律）。第一運動定律一般稱作慣性定律，通常認為已由伽利略和笛卡兒所道出。為了要變更物體運動方向(或稱變更運動速度)必須有外力作用，這其間必然會產生質量的概念。質量(原文物質的量)這個基本概念是由牛頓在《原理》第一編定義章中首先提出的，成為物理學中最基本概念之一。他清楚地把質量和重量區分開來，闡明了在各種不同環境中兩個量的相互關系。在力學中牛頓用質量表示物體的特徵。愛因斯坦指出：「只有引進質量這一新概念之，他（牛頓）才能把力和加速度聯系起來。」動量一詞牛頓也作了定義。牛頓指出，動量是衡量物質運動的量,它聯系物質與運動兩個量;物質加倍，動量加倍；物質與運動都加倍；動量即為原來的4倍。隨後闡述動量守恆。牛頓在運動三定律之後有7個推論,其中論述到兩力同時作用一物體上,則物體加速度方向和力的合成都在兩力平行四邊形的對角線上。此後還有一段很長的詮釋，總論運動三定律的聯系性，還用兩擺的彈性碰撞和非彈性碰撞實驗來闡述運動守恆並說明第二定律和第三定律之間的關系。從上面看，牛頓運動三定律不是分立的,而是相關的。牛頓早年在《算草本》中以碰撞實驗研究力，在《原理》中他強調以「沖量」作為力的概念。隨後發展這個概念，說無限短促間隙的相關系列沖量就成為連續作用力。這句話就包含以

微分形式表達力的定義。牛頓設想，一質點在直線上作慣性運動，這質點和線外某一定點相聯，在相等時間內這聯線掃過的面積必然相等；如果在線上某點遇到一個外力，則質點要偏向質點原運動方向與外力方向之間的某一方向上運動。牛頓用他創造的無限小概念極限的方法最終證明了：一個運動著的質點，受到某個定點的外力作用，如果這個外力在質點和定點的聯線上，而且力的強度反比於距離二次方，那麼這質點運動軌跡很可能是個橢圓，這定點就是橢圓的焦點。於此，牛頓得出行星與太陽之間聯線所掃過的面積必然和時間成比例。牛頓又設想，質點在橢圓上從一點經過無限短時間運行，這質點在短暫時間運行所到之處偏離切線的距離反比於從焦點到該點的距離平方。而當橢圓上兩點相接近時，牛頓得出，在這極限情況下開普勒的面積定律是關鍵條件。總之，牛頓得到如下結論：假如面積定律有效，橢圓形軌道意味著指向焦點的力必然反比於距離平方。牛頓於是著意證明，面積定律是作用在運動物體的力指向中心的充分和必要條件。這揭示了開普勒的第一、第二兩定律的重要性。《原理》第二編論述在有阻力媒質(氣體、液體)內的質點運動。牛頓在這里用了更多的數學方法，而物理涵義較前為少。在第一編里牛頓費盡心力用各種方法證明宇宙間引力（向心力）之存在；而在第二編里，牛頓設想，在媒質中阻力與物體運行速度成正比；又設想與速度平方成正比；甚至認為一部分為速度之比，另一部分為速度平方之比。他還論證過一些其他的問題。在這些工作中牛頓以數學技巧來處理一些看來無實際物理意義的問題。他還研究了氣體的彈性和可壓縮性。在《原理》第二編中，牛頓用擺在流體中的運動實驗測定重量（即地球引）和慣性大小的關系。在經典物理學中這兩個量只能由實驗來測定。關於聲學的研究，《原理》第二編中記載了牛頓從理論上研究聲速（見定理48、49、50），所得結果比實測低16％。他認為聲速正比於所謂「彈性力」的方根而反比於媒質密度方根。牛頓又研究了聲傳播的形式，他說聲的傳播是空氣的脈動所致，指出波的脈動只是媒質中質點上下交替運動，與擺的運動無異。在第二編最後文字中牛頓澄清了渦旋假設與天體運動無關。牛頓原想把《原理》第三編寫成一般性的總結。但後來改變了計劃，標題為「宇宙體系」。在這編里討論了太陽系的行星、行星的衛星、彗星的運行，以及海洋潮汐的產生。他把這些作用的力叫做引力，即今所謂萬有引力。他解釋引力是兩物體間相互作用的力，太陽對行星有引力使之在軌道上運行，同時行星對太陽也有作用力，這是運動第三定律規定的。只是太陽與行星的質量懸殊太大，太陽的運動微乎其微。行星之間運動相互受到引力干擾，所謂多體問題中的攝動，牛頓在第三編中闡述了太陽對月亮的攝動，土星對木星的攝動。在第三編中還計算了木星衛星的距離與衛星運轉周期，作為開普勒第三定律的實例。

1680年11月與1681年 3月大彗星兩度出現。牛頓開始以為是在直線上運動的兩個不同的彗星，只是方向相反。夫拉姆斯蒂德通過觀察提醒牛頓，這只是同一個彗星,繞著太陽運動。於是牛頓通過計算得出,1680年的彗星是以太陽為焦點作拋物線運動，它對太陽的向心力也是服從距離平方反比定律的。1695年哈雷假定這顆1680年彗星的軌道是繞著太陽運行的一個扁而長的橢圓形。哈雷與牛頓對此重作計算。在《原理》第2版和第3版的第三編中有詳細的觀測記錄和推算，預言這顆彗星約以75年繞日運動一周，即今日所知著名的哈雷彗星（中國最早對此彗星的記錄在公元前1057年）。最後牛頓在結論中說，「彗星是行星之一種，它繞太陽運行具有極大的偏心率」但他又說「三次觀測數據即可定出彗星在拋物線上運動軌道」。

談牛頓的物理學，不能不提及他在數學上的偉大貢獻。《原理》的全名是《自然哲學的數學原理》。所謂自然哲學在那時的含義包括物理、化學等，而主要是物理學。上面提過第一、第二兩編的中心是借數學方法來闡明物體運動的規律，因此可以看出數學在《原理》中的重要地位。讀者初讀《原理》往往以為是作者寫作時崇尚古希臘歐幾里得的幾何的規范。但細讀就可發現作者取幾何學的形式而實質賦有嶄新的內涵。作者在建立幾何條件之後，立即引入某種經過精心下定義的所謂極限法。這種方法基於極限術的一組普遍原理，有別於經典式的古希臘幾何學。極限學說詳述在《原理》第一編第一章11個引理和詮釋之中。在那裡詳細說明了極限的意義：有兩個相互依賴的物理量，當兩個量逐漸變小時，牛頓稱它為流數,它的比率也在逐漸變化,而自變數達到無限小時比率達到一個極限定值，牛頓叫它流率。即今稱導數或微商。牛頓發現他的流變術非常有用，反過來此術可以求曲線包圍的面，即今所稱積分。第一編第八章命題41即為積分術的應用。可以說，《原理》一書的中心內容是論述了牛頓在數學上的偉大創造即微積分術，並且應用這個創造去解決天體運動以及其他相關物理問題。微積分之發明,史家也歸功於萊布尼茲,對於這一數學上的偉大發明,牛頓與萊布尼茲孰先孰後,後世論者紛紛；即在當時兩方亦就此書信往來，已有爭議。試聽愛因斯坦如何贊美牛頓的微分發現。他說「只有微分定律的形式才能完全滿足近代物理學家對因果性的要求。微分定律的明晰概念是牛頓最偉大的理智成就之一」。
牛頓一生的重要貢獻是集16、17世紀科學先驅們成果的大成，建立起一個完整的力學理論體系，把天地間萬物的運動規律概括在一個嚴密的統一理論中。這是人類認識自然的歷史中第一次理論的大綜合。以牛頓命名的力學是經典物理學和天文學的基礎，也是現代工程力學以及與之有關的工程技術的理論基礎。這一成就，使以牛頓為代表的機械論的自然觀，在整個自然科學領域中取得了長達兩百年的統治地位。

哲學、宗教和其他

亞里士多德的哲學講求事物的和諧，求和諧思想是正確的，但亞里士多德認為天上的日、月、星辰的運行軌道是圓形，因為只有圓運動才是完美的、和諧的，而地上的運動，例如重物直線下落是凡俗的。古希臘哲學家的和諧思想不能在天與地之間連貫。到了17世紀，牛頓用引力理論和運動三定律把天上行星和它們的衛星運動規律，同地上重力下墜的現象統一起來，實現了天上人間的統一，這是牛頓在自然哲學上的偉大貢獻。眾所周知，牛頓在理解光的本質上持微粒說。但他在同胡、惠更斯等討論光的本質時，說光具有這種或那種本能激發以太的振動。這意味著以太是光振動的媒質(見以太論)。於此，似乎牛頓對光的雙重性有所理解；其實不然,他對以太媒質之存在極似空氣之無所不在,只是遠為稀薄、微細而具有強有力的彈。他又申說，就是由於以太的動物氣質才使肌肉收縮和伸長，動物得以運動。他又進一步以以太來解釋光的反射與折射，透明與不透明，以及顏色的產生，他甚至於設想地球的引力是由於有如以大氣質不斷凝聚使然。《原理》第二編第六章詮釋的結尾說，從記憶中他曾做實驗傾向於以太充斥於所有物體的空隙之中的說法，雖然以太對於引力沒有覺察的影響。14、15世紀以來歐洲的學者對以太著了迷，以太學說風靡一時。當時科學巨擘笛卡兒對以太存在深信不疑。他認為行星之運行可以以太旋渦來解釋。以太學說成為一時哲學思潮。尊重實驗的牛頓也不免捲入這股哲學思潮激流中去，傾向於它存在。當時人們對超距作用看法不一。牛頓曾經指出他的引力相互作用定律，並不認為是最終的解釋，而只是從實驗中歸納出來的一條規則。因此，牛頓並未就引力本質作出結論。

牛頓在科學上的成就須由他的哲學思想和科學方法來尋根求源。牛頓的學生R.科茨曾在《原理》第 2版序言中道出了其中的奧妙。古希臘、羅馬的哲學家憑著對自然現象的觀察和思考(中國先秦時代也有類似之處)總結出論斷，例如泰勒斯的學說：萬物的根源是水。即使像德謨克利特、盧克萊修的原子論，現在來評價還是很高的。但是他們的方法憑天才的臆測、思維與辯論，稱之為思辨哲學。到了中世，經院哲學統治著歐洲。科學、哲學淪為神學的奴婢。到15、16世紀，哥白尼、G.布魯諾、伽利略等人不畏坐牢、火刑等堅持不屈地向教會作斗爭，掙脫了侍奉上帝的桎梏。對自然現象的觀察、測量和實驗的風氣逐漸形成了。在物理學科中伽利略的實驗工作是實驗物理學的開端，牛頓深受其影響。隨後牛頓使作為實驗科學的物理學形成一個光輝體系，同時也使科學實驗

Ⅳ 瑞士伯爾尼應用科技大學是大專還是本科

你想問的到底是哪個科學家？？
瑞士的官方語言為：德文(63.7%)、法文(20.4%)、義大利文(6.5%)、列支羅曼語(0.5%)，但是在瑞士說的德語和標准德語不一樣，這里的人都說瑞士德語，很有當地特色的語言。

瑞士人好像並沒有民族這一說，她是一個聯邦制的國家，所以你問是什麼民族，實在是答不到你。
著名的伯努利（Bernoulli粻觸綱吠蕺杜告森梗緝）和歐拉（Euler） 家族，都來自巴塞爾。伯爾尼的阿爾不萊•馮•哈勒(Albrecht von Haller, 1708-77)在植物學和醫學方面作出了貢獻。 這些科學家都來自瑞士德語區（巴塞爾和伯爾尼都是德語區城市），所以他們的母語是瑞士德語，但是一般瑞士人會兩到三種語言是很平常的事。所以你問他們說什麼語言，我想說他們會至少2種語言。但是你要一一弄明白這些科學家的母語是什麼話，那就要弄清楚，他們來自瑞士那個地方了，這個你就需要自己去查找了。

還有很多出名的科學家，我可以給你提供文章。

一，諾貝爾獎獲得者
瑞士大學及理工學院負有的任務要求標准很高，同時具備高水準的表現。瑞士高等院校在自然科學方面頗有成就，特別是在物理、化學和醫葯方面。1975年以來， 瑞士科學家在以上領域共獲得了七個諾貝爾獎項。

1987年, 瑞士人亞歷山大•繆勒(Alexander Müllerand)和德國人格奧爾格•柏諾茲(Georg Bednorz)被授予諾貝爾物理獎。他們發明了一種氧化陶瓷材料，該材料在零下238度仍具有超導電性，這使得大量能源得以節省。

1986年，瑞士人海因里希•羅勒(Heinrich Rohrer)和德國人蓋爾德·賓尼(Gerd Binnig)獲得了諾貝爾物理獎。他們研究出的旋轉式隧道顯微鏡，該顯微鏡使人們能夠首次觀察到原子。一個細小的金屬針可以測出表面的不平，然後將信息轉換成三維的電腦圖像。

理查德·恩斯特的核磁共振研究於1991年獲得諾貝爾化學獎。尼寇德滑鼠(Nicoud mouse)：光機電腦滑鼠由瑞士科學家尼寇德(J.-D.Nicoud)在70年代發明。最新型的感應器是由瑞士電子學與微電子科技中心(CSEM)研製。由矽片製造的人造視網膜可以測量出球體運動的速度及方向，從而控制顯示屏上的游標。

2002年，庫爾特•維特里希(Kurt Wüthrich)獲得的化學獎為瑞士諾貝爾史填寫了新的一筆，其獲獎成果是將核磁共振應用於蛋白質。

二，19世紀的科學家
19世紀，科學取得了很大的進展，科學家的數量大大增加，並且更加專業化。19世紀後半期建立的大學為科學家提供了學術職位。

很多重要的科學發現對於大眾來說可能太過負責，但是有些也很容易理解。

例如，地質學家路易•阿格西（Louis Agassiz，1807-73）發現的地理理論，認為歐亞大陸曾被冰雪覆蓋。

蘇黎世聯邦理工大學的地理學教授阿爾貝特•海姆（Albert Heim，1849-1937）對瑞士山巒形成作出的解釋，至今仍被大眾接受。

宇航員魯道夫•沃爾夫（Rudolf Wolf，1816-1893）發明了計算太陽黑子的方程式，可以比較不同時間的太陽黑子。沃爾夫太陽黑子數至今仍被使用。

三，20世紀的科學家
瑞士除了諾貝爾獲獎者，還有很多科學家為20世紀的科學發展作出了貢獻。

奧古斯特·皮卡德（Auguste Piccard，1884-1962）在蘇黎世理工大學擔任了多年的實驗物理學教授，他進入同溫層的飛行和對海洋深潛器的研究聞名世界。

航空學者弗里茲·扎維奇（Fritz Zwicky，1898-1974）大部分時間在美國工作，他的銀行系研究具有巨大的突破意義，減少暗物質的存在，研究超級新星。

瑞士最著名的科學家之一榮格（Carl Gustav Jung，1875-1961）創建了分析心理學。

另一名具影響力的心理學家是讓•皮亞傑（Jean Piaget，1896-1980)。他是兒童智力發展研究的先鋒，他的研究對教育方法產生了巨大的影響。

精神病學家赫爾曼•羅夏（Hermann Rorschach，1884-1922) 發明了羅夏測驗：用墨跡來檢測對象的性格和情感氣質。

Ⅵ 機器人的感情從何而來這篇文章運用了怎樣的說明順序

日本軟銀公司開發的全球首款可以與人交流的情感機器人「佩珀」近期在網上開售，售價19.8萬日元（約合1.1萬元人民幣），首批1000台一分鍾內即告售罄。像人一樣擁有豐富情感的機器人，受到了人們的熱烈追捧。
情感是指對外界刺激做出的肯定或否定的心理反應，比如說喜歡、憤怒、悲傷、恐懼等。一般來說，人類的情感很難用指標去量化，情感機器人則恰恰相反。把一堆冷冰冰的零部件組裝起來，把看不見摸不著的「情感」，量化成機器可理解、可表達的數據產物，機器人的「情感」即由此而來。
上個世紀末，美國麻省理工學院教授羅莎琳德·皮卡德提出了「情感計算」概念，先從生理學角度，檢測人體的各種心理參數，如心跳、脈搏、腦電波等，據此計算人的情感狀態；再從心理學角度，通過各種感測器接收並處理環境信息，並據此計算機器人所處的情感狀態。
與人類間的情感交流過程類似，情感機器人的運作過程包括情感信息的獲取、識別分析和情感的表達。首先，機器人需通過視覺系統、聽覺系統和各類感測器等來獲取外界信息。與一般智能機器人不同的是，情感機器人會更有目的地獲取與情感相關的有效信息，如人臉的表情和動作，語音的高低、強弱等。情感信息的識別與分析是這個過程的重頭戲。生活中，臉部表情是人們常用的較自然的情感表達方式，比如，眉頭緊皺可能表示憤怒等。20世紀70年代，美國心理學家保羅·艾克曼提出了臉部情感的表達方法，即臉部運動編碼系統FACS，通過不同編碼和運動單元的組合，可以讓機器人自動識別與合成復雜的表情變化，如幸福、憤怒、悲傷等表情。類似的還有動作分析模型和聲學模型。
除了情感分析模型外，還需要建立知識庫，讓機器人「掌握」人們熟知的常識和慣用表達，比如「買買買」這類潮流用語。這樣，機器人跟人類的交互體驗將更加流暢有趣。通過情感識別與分析的反過程，即給定一種情感狀態，再通過語音合成、面部表情合成和動作合成後，一個相對完美的情感機器人就呈現在你的面前。
情感機器人的互動和陪伴功能使其具有廣泛的潛在商業價值，有望在醫療、公共服務、研究和智能家庭等方面大有作為。新推出的「佩珀」企業版，雀巢公司用它來推銷咖啡機，日本瑞穗銀行讓它擔任銀行櫃員的職位，今年它還將在山田電機賣場里賣電器……跟「佩珀」類似的，還有工作型機器人Nao、家庭管家式機器人「吉波」等。
人類情感的美妙之處在於它的不可知性，而情感機器人目前還只是人類編寫出來的一個程序。從這個意義上來說，情感機器人將促使我們更了解自己的情感，在未來真正地成為人類生活和工作的好幫手。

Ⅶ 牛頓的故事

牛頓
艾薩克·牛頓（Isaac Newton 1642.12.25——1727.3.20.）
英國物理學家、數學家、天文學家和自然哲學家。
【簡介】
最負盛名的數學家、科學家和哲學家，同時是英國當時煉金術熱衷者。他在1687年7月5日發表的《自然哲學的數學原理》里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運動定律是經典力學的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨立地發明了微積分。他總共留下了50多萬字的煉金術手稿和100多萬字的神學手稿。英國物理學家牛頓的智商：190
少年牛頓
1643年1月4日，在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭里，牛頓誕生了。牛頓是一個早產兒，出生時只有三磅重，接生婆和他的親人都擔心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學巨人，並且竟活到了85歲的高齡。牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時，母親改嫁給一個牧師，把牛頓留在外祖母身邊撫養。11歲時，母親的後夫去世，母親帶著和後夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言，性格倔強，這種習性可能來自它的家庭處境。
大約從五歲開始，牛頓被送到公立學校讀書。少年時的牛頓並不是神童，他資質平常，成績一般，但他喜歡讀書，喜歡看一些介紹各種簡單機械模型製作方法的讀物，並從中受到啟發，自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意，如風車、木鍾、折疊式提燈等等。
傳說小牛頓把風車的機械原理摸透後，自己製造了一架磨坊的模型，他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上，然後在輪子的前面放上一粒玉米，剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不斷的跑動，於是輪子不停的轉動；又一次他放風箏時，在繩子上懸掛著小燈，夜間村人看去驚疑是彗星出現；他還製造了一個小水鍾。每天早晨，小水鍾會自動滴水到他的臉上，催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻，尤其喜歡刻日晷，家裡牆角、窗檯上到處安放著他刻畫的日晷，用以驗看日影的移動。
牛頓12歲時進了離家不遠的格蘭瑟姆中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民，但牛頓本人卻無意於此，而酷愛讀書。隨著年歲的增大，牛頓越發愛好讀書，喜歡沉思，做科學小實驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時，曾經寄宿在一位葯劑師家裡，使他受到了化學試驗的熏陶。

【牛頓的成就】

力學方面的貢獻
牛頓在伽利略等人工作的基礎上進行深入研究，總結出了物體運動的三個基本定律（牛頓三定律）：①任何物體在不受外力或所受外力的合力為零時，保持原有的運動狀態不變，即原來靜止的繼續靜止，原來運動的繼續作勻速直線運動。②任何物體在外力作用下，運動狀態發生改變，其動量隨時間的變化率與所受的合外力成正比。通常可表述為：物體的加速度與所受的合外力成正比，與物體的質量成反比，加速度的方向與合外力的方向一致。③當物體甲給物體乙一個作用力時，物體乙必然同時給物體甲一個反作用力，作用力和反作用力大小相等，方向相反，而且在同一直線上。這三個非常簡單的物體運動定律，為力學奠定了堅實的基礎，並對其他學科的發展產生了巨大影響。第一定律的內容伽利略曾提出過，後來R.笛卡兒作過形式上的改進，伽利略也曾非正式地提到第二定律的內容。第三定律的內容則是牛頓在總結C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的結果之後得出的。

牛頓是萬有引力定律的發現者。他在1665～1666年開始考慮這個問題。1679年，R·胡克在寫給他的信中提出，引力應與距離平方成反比，地球高處拋體的軌道為橢圓，假設地球有縫，拋體將回到原處，而不是像牛頓所設想的軌道是趨向地心的螺旋線。牛頓沒有回信，但採用了胡克的見解。在開普勒行星運動定律以及其他人的研究成果上，他用數學方法導出了萬有引力定律。

牛頓把地球上物體的力學和天體力學統一到一個基本的力學體系中，創立了經典力學理論體系。正確地反映了宏觀物體低速運動的宏觀運動規律，實現了自然科學的第一次大統一。這是人類對自然界認識的一次飛躍。

牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比。他說：流體部分之間由於缺乏潤滑性而引起的阻力，如果其他都相同，與流體部分之間分離速度成比例。現在把符合這一規律的流體稱為牛頓流體，其中包括最常見的水和空氣，不符合這一規律的稱為非牛頓流體。

在給出平板在氣流中所受阻力時，牛頓對氣體採用粒子模型，得到阻力與攻角正弦平方成正比的結論。這個結論一般地說並不正確，但由於牛頓的權威地位，後人曾長期奉為信條。20世紀，T·卡門在總結空氣動力學的發展時曾風趣地說，牛頓使飛機晚一個世紀上天。

關於聲的速度，牛頓正確地指出，聲速與大氣壓力平方根成正比，與密度平方根成反比。但由於他把聲傳播當作等溫過程，結果與實際不符，後來P.-S.拉普拉斯從絕熱過程考慮，修正了牛頓的聲速公式。

數學方面的貢獻
17世紀以來，原有的幾何和代數已難以解決當時生產和自然科學所提出的許多新問題，例如：如何求出物體的瞬時速度與加速度？如何求曲線的切線及曲線長度（行星路程）、矢徑掃過的面積、極大極小值（如近日點、遠日點、最大射程等）、體積、重心、引力等等；盡管牛頓以前已有對數、解析幾何、無窮級數等成就，但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。當時笛卡兒的《幾何學》和瓦里斯的《無窮算術》對牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統一為兩類演算法：正流數術（微分）和反流數術（積分），反映在1669年的《運用無限多項方程》、1671年的《流數術與無窮級數》、1676年的《曲線求積術》三篇論文和《原理》一書中，以及被保存下來的1666年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數》中。所謂「流量」就是隨時間而變化的自變數如x、y、s、u等，「流數」就是流量的改變速度即變化率，寫作等。他說的「差率」「變率」就是微分。與此同時，他還在1676年首次公布了他發明的二項式展開定理。牛頓利用它還發現了其他無窮級數，並用來計算面積、積分、解方程等等。1684年萊布尼茲從對曲線的切線研究中引入了和拉長的S作為微積分符號，從此牛頓創立的微積分學在大陸各國迅速推廣。

微積分的出現，成了數學發展中除幾何與代數以外的另一重要分支——數學分析（牛頓稱之為「藉助於無限多項方程的分析」），並進一步進進發展為微分幾何、微分方程、變分法等等，這些又反過來促進了理論物理學的發展。例如瑞士J.伯努利曾徵求最速降落曲線的解答，這是變分法的最初始問題，半年內全歐數學家無人能解答。1697年，一天牛頓偶然聽說此事，當天晚上一舉解出，並匿名刊登在《哲學學報》上。伯努利驚異地說：「從這鋒利的爪中我認出了雄獅」。

牛頓在前人工作的基礎上，提出「流數(fluxion)法」，建立了二項式定理，並和G.W.萊布尼茨幾乎同時創立了微積分學，得出了導數、積分的概念和運演算法則，闡明了求導數和求積分是互逆的兩種運算，為數學的發展開辟了一個新紀元。

光學方面的貢獻
牛頓曾致力於顏色的現象和光的本性的研究。1666年，他用三棱鏡研究日光，得出結論：白光是由不同顏色(即不同波長)的光混合而成的，不同波長的光有不同的折射率。在可見光中，紅光波長最長，折射率最小；紫光波長最短，折射率最大。牛頓的這一重要發現成為光譜分析的基礎，揭示了光色的秘密。牛頓還曾把一個磨得很精、曲率半徑較大的凸透鏡的凸面，壓在一個十分光潔的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接觸點是一個暗點，周圍則是明暗相間的同心圓圈。後人把這一現象稱為「牛頓環」。他創立了光的「微粒說」，從一個側面反映了光的運動性質，但牛頓對光的「波動說」並不持反對態度。1704年，他出版了《光學》一書，系統闡述他在光學方面的研究成果。

熱學方面的貢獻
牛頓確定了冷卻定律，即當物體表面與周圍有溫差時，單位時間內從單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

天文學方面的貢獻
牛頓1672年創制了反射望遠鏡。他用質點間的萬有引力證明，密度呈球對稱的球體對外的引力都可以用同質量的質點放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現象，指出潮汐的大小不但同月球的位相有關，而且同太陽的方位有關。牛頓預言地球不是正球體。歲差就是由於太陽對赤道突出部分的攝動造成的。

哲學方面的貢獻
牛頓的哲學思想基本屬於自發的唯物主義，他承認時間、空間的客觀存在。如同歷史上一切偉大人物一樣，牛頓雖然對人類作出了巨大的貢獻，但他也不能不受時代的限制。例如，他把時間、空間看作是同運動著的物質相脫離的東西，提出了所謂絕對時間和絕對空間的概念；他對那些暫時無法解釋的自然現象歸結為上帝的安排，提出一切行星都是在某種外來的「第一推動力」作用下才開始運動的說法。

《自然哲學的數學原理》牛頓最重要的著作，1687年出版。該書總結了他一生中許多重要發現和研究成果，其中包括上述關於物體運動的定律。他說，該書「所研究的主要是關於重、輕流體抵抗力及其他吸引運動的力的狀況，所以我們研究的是自然哲學的數學原理。」該書傳入中國後，中國數學家李善蘭曾譯出一部分，但未出版，譯稿也遺失了。現有的中譯本是數學家鄭太朴翻譯的，書名為《自然哲學之數學原理》，1931年商務印書館初版，1957、1958年兩次重印。

牛頓對自然的興趣
由於牛頓在劍橋受到數學和自然科學的熏陶和培養，對探索自然現象產生極為濃厚的興趣。就在1665～1666年這兩年之內，他在自然科學領域內思潮奔騰，才華迸發，思考前人從未思考過的問題，踏進前人沒有涉及的領域，創建前所未有的驚人業績。1665年初他創立級數近似法以及把任何冪的二項式化為一個級數的規則。同年11月，創立正流數法（微分）；次年1月，研究顏色理論；5月，開始研究反流數法（積分）。這一年內，牛頓還開始想到研究重力問題，並想把重力理論推廣到月球的運行軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們軌道上的力必定與它們到旋轉中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說，說的也是在此時發生的軼事。總之，在家鄉居住的這兩年中，牛頓以比此後任何時候更為旺盛的精力從事科學創造，並關心自然哲學問題。由此可見，牛頓一生的重大科學思想是在他青春年華、思想敏銳短短兩年期間孕育、萌發和形成的。

1667年牛頓重返劍橋大學，10月1日被選為三一學院的仲院侶，次年3月16日選為正院侶。當時巴羅對牛頓的才能有充分認識。1669年10月27日巴羅便讓年僅26歲的牛頓接替他擔任盧卡斯講座的教授。牛頓把他的光學講稿(1670～1672)、算術和代數講稿(1673～1683)《自然哲學的數學原理》（以下簡稱《原理》）的第一部分(1684～1685)，還有《宇宙體系》(1687)等手稿送到劍橋大學圖書館收藏。1672年起他被接納為皇家學會會員，1703年被選為皇家學會主席直到逝世。其間牛頓和國內外科學家通信最多的有R.玻意耳、J.柯林斯、J.夫拉姆斯蒂德、D.格雷果理、E.哈雷、胡克、C.惠更斯、G.W.F.von萊布尼茲和J.沃利斯等。牛頓在寫作《原理》之後，厭倦大學教授生活，他得到在大學學生時代結識的一位貴族後裔C.蒙塔古的幫助，於1696年謀得造幣廠監督職位，1699年升任廠長，1701年辭去劍橋大學工作。當時英國幣制混亂，牛頓運用他的冶金知識，製造新幣。因改革幣制有功，1705年受封為爵士。晚年研究宗教，著有《聖經里兩大錯訛的歷史考證》等文。牛頓於1727年3月31日（儒略歷20日）在倫敦郊區肯辛頓寓中逝世，以國葬禮葬於倫敦威斯敏斯特教堂。
《光學》和反射式望遠鏡的發明，光學和力學一樣，在古希臘時代就受到注意。用於天文觀測的需要，光學儀器的製作很早就得到了發展，光的反射定律早在歐幾里得時代已經聞名，但折射定律直到牛頓出生之前不久才為荷蘭科學家W.斯涅耳所發現。玻璃的製作早已從阿拉伯輾轉傳入西歐。16世紀荷蘭磨製透鏡的手工業大興。把透鏡適當組合成一個系統就可成為顯微鏡或望遠鏡。這兩種儀器的發明對科學發展起了重大作用。在牛頓之前，伽利略首先把他所製作的望遠鏡用在天象觀測上。枷利略式的望遠鏡是以一片會聚透鏡為目鏡、一片發散透鏡為物鏡的望遠鏡。還有當時盛行的由兩片會聚透鏡組成的開普勒望遠鏡。兩種望遠鏡都無法消除物鏡的色散。牛頓發明以金屬磨成的反射鏡代替會聚透鏡作為物鏡，這樣就避免了物鏡的色散。當時牛頓製成的望遠鏡長6英寸，直徑1英寸，放大率為30～40倍。經過改進，1671年他製作了第二架更大的反射式望遠鏡，並送到皇家學會評審。這台望遠鏡被皇家學會作為珍貴科學文物收藏起來。為了製造反射式望遠鏡，牛頓親自冶煉合金和研磨鏡面。牛頓自幼愛好動手制模型，做試驗，這對他在光學實驗上的成功有極大幫助。光的顏色問題早在公元前就有人在作猜測，把虹的光色和玻璃片的邊緣形成的顏色聯系起來。從亞里士多德以來到笛卡兒都認為白光是純潔的、均勻的，是光的本質，而色光只是光的變種。他們都沒像牛頓那樣認真做過實驗。
【牛頓的發現】
大約在1663年，牛頓即開始熱衷於光學研究，磨玻璃、製作望遠鏡也在這個時期。1666年，他購得一塊玻璃三棱鏡，開始研究色散現象。為了這個目的，牛頓在他的《光學》一書中寫道:「把我的房間弄暗，在我的窗板上開一個小孔，以便適量的太陽光射入室內，就在入口處安置我的棱鏡，光通過棱鏡折射達到對面的牆上。」牛頓看到牆上有彩色的光帶，光帶之長數倍於原來的白光點，他意識到這些彩色就是組成白色太陽光的原始光色。為了證明這一點，牛頓進一步做實驗。在光帶投射的屏上也打一個小孔，讓光帶中彩色的一部分穿過第二個小孔，經過放在屏後的第二個棱鏡折射投到第二個屏上，又讓第一棱鏡繞它的軸緩慢轉動，只見穿出第二個小孔落在第二屏上的像隨著第一棱鏡轉動而上下移動。於是看到，為第一棱鏡折射最大的藍光，經過第二棱鏡也是折射得最大；反之，紅光被前後兩個棱鏡折射得最小。於是牛頓作出結論:「經過第一棱鏡折射後所得長方形的彩色光帶不是別的，正是由不同的彩色光所組成的白色光經折射而形成的。」也就是說：「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非均勻的混合體。」這就是牛頓的光色理論。它是通過實驗建立起來的，牛頓自稱這個實驗為「關鍵性實驗」。這個實驗可說是一個半世紀後J.von夫琅和費建立光譜術的基礎。事實上牛頓在他的《光學》第1卷命題4問題1中用過1～2英寸長、寬僅1/10或1/20英寸的長方形的孔代替小圓孔，他說所得結果較前更清晰，但沒有夫琅和費線的記載。牛頓在這方面做了大量的實驗之後，於1672年把他的結論用書信形式送交皇家學會評審。不料竟引起一場尖銳的論戰。當時惠更斯反對他，胡克攻擊他尤甚。早在1665年胡克就在英國提出光的波動理論，這只是一個假說。惠更斯則把它完整起來，認為空間的以太是無所不在的，他把以太作為振動的媒質，把媒質的每一個質點都看成一個中心，在中心的周圍形成一個波，惠更斯成功地用這個物理圖像來解釋光的反、折射、還以此來研究冰洲石的雙折射（但是光的波動學說的確立還有待於一個半世紀之後由英國的T.楊的干涉實驗來證明）。牛頓則持光的微粒說，他認為波動說的最大障礙是不能解釋光的直線進行。他提出發光物體發射出以直線運動的微粒子、微粒子流沖擊視網膜就引起視覺。它也能解釋光的折射與反射，甚至經過修改也能解釋F.M.格里馬爾迪發現的「衍射」現象。但對薄膜形成的彩色，牛頓則承認微粒說不如波動說解釋得明快。微粒說與波動說之爭在當時是十分激烈的，雙方爭論持續多年。當年光的微粒說與波動說之爭，現在可以引用E.T.惠特克的話來結束這樁公案：「當A.愛因斯坦以M.普朗克的量子原理來解釋光電效應，光的微粒思想經過一個世紀的沉寂而在1905年又獲得了新生，並因此而導致光量子存在的基本原理。他的思想為實驗所充分肯定，特別是光子與電子碰撞所產生的康普頓效應服從經典的碰撞力學定律。而同時，關於光的波動性的實驗並沒有失效，於是我們不得不承認波動說和微粒假說都是正確的。」無疑，牛頓的《光學》(Opticks)是和他的《原理》同為物理學的巨著，也是科學界的經典著作。《光學》第一版印於1704年，在胡克逝世之後問世。《光學》最後部分以獨特的形式附上一份著名的「問題」表，共提出31個「問題」（第一版提出16個「問題」）。在「問題」中所談到的不僅是光的折射、反射等，還涉及光與真空，甚至重力、天體等問題。在多處談到光的波動，涉及太陽光與物質的相互作用等問題，這些問題涉及物理學的諸多方面，富有啟發性，後人評價這些「問題」是《光學》中最重要的部分，並非虛語。牛頓在《光學》一書中憑借實驗的結果與分析，建立了光的理論。但在全書中沒有提起不同玻璃具有不同折射率，在全書中也沒有做消色差的實驗，這或許是由於他當時還沒有獲得不同質玻璃的三棱鏡的緣故。但是牛頓製造反射式望遠鏡來避免物鏡的色散，卻是個妙法，迄今大型望遠鏡的製造還遵從此法。牛頓死後3年(1730)出版了經牛頓生前訂校過的《光學》第4版。現在流行的1931年版本就是根據第4版重印的。

萬有引力定律和《自然哲學的數學原理》，16世紀丹麥天文學家第谷對行星繞日運行作了長年累月的觀測，他死後德國天文學家開普勒整理並分析了第谷的20年的觀測記錄，總結出行星運動的著名開普勒三定律。這個發現不僅為經典天文學奠定了基礎，更重要的是導致了其後萬有引力定律的發現。開普勒在得出行星運動三定律之前，1596年曾提出關於太陽行星間的吸引作用的思想；隨之提出物體作圓周運動時出現離心力問題。一般認為伽利略已領悟到離心力，但對它作進一步的認識和計算則有待於牛頓。1664年1月20日牛頓在他的《算草本》上已提出如何計算物體作圓周運動時的向心力的具體方法。牛頓把推導、計算方法詳盡地寫入他的《原理》（第3版）第一編第二章命題4定理4下面推論1中，明確地指出：「因此，由於這些圓弧代表運動物體的速度，向心力就是這個速度的平方除以圓周半徑。」從這里可以看出，向心力的求得對於距離平方反比定律的推導是不可少的。順便提一下，惠更斯從不同途徑推導得離心力方程和牛頓的相似，結果於1673年發表。牛頓雖在早年的《算草本》上提出求向心力的方法，但他自己說「惠更斯先生後來所發表的離心力理論，我相信在我之前」。引人注意的是，在《原理》第一編和第三編中，凡提到軌道運行時，牛頓都沒有提及離心力一詞，總是強調拉向軌道中心的向心力。

關於引力反比於距離平方定律，歷史上記載了當時對此發明權的爭論，有人以為距離平方反比定律可以從開普勒第三定律直接推出，但缺乏向心力的概念和運動，不可能推出這定律。而向心力的概念與運算都是牛頓最早做出來的。長牛頓7歲的胡克當年就宣稱他早已知道引力反比於距離平方定律，但提不出證據來。當《原理》第1版在印刷時，胡克通過哈雷向牛頓要求分享此定律的發明權。牛頓加以拒。在《原理》（第3版）上述命題4下的注釋中提到距離平方反比定律適用於天體運動時，牛頓說:「雷恩爵士、胡克博士和哈雷博士曾分別注意過。」同時也提及「惠更斯先生在他的出色著作《鍾擺的振盪》中曾把重力比之於旋轉體的離心力」。這樣，人們對距離平方反比定律的發明權就有所了解了。有人認為，1666年牛頓在烏爾斯索普家中試圖以地球表面大圓弧上1度的長度為60英里來計算月地之間的引力；通過實際計算，月球繞地球的周期與實際不能符合，算稿便棄置一旁。1682年牛頓獲悉J.皮卡德的地球經度1度之長為69.1英里的數據，便重行計算，才使計算與實際觀測相吻合。牛頓把日常所見的重力和天體運動的引力統一起來，在科學史上有特別重要的意義。行星繞日運動的軌道究竟是什麼樣？這是當時科學界所關心的問題。這問題答案的公開和《原理》的出版密切相關，科學史上已有生動的記載。1684年1月C.雷恩、哈雷和胡克3位英國當時科學界著名人士在倫敦相敘討論行星運動軌道問題。胡克雖說他已通曉，但拿不出計算結果。於是牛頓的好友哈雷專程去劍橋請教牛頓。牛頓告訴哈雷他自己已計算過了，肯定地說，行星繞日軌道是橢圓；但手稿壓置多年一時找不到，應允重行計算，約期3個月後交稿。哈雷如約再度訪劍橋，牛頓交給一份手稿《論運動》，哈雷大為贊賞。牛頓在此稿基礎上另寫一書《論物體運動》，1684年12月送交英國皇家學會。此書第一部分主要相當於後來的《原理》第一編及第二編；而其餘部分成為《原理》的第三編。哈雷慫恿牛頓寫成《原理》全書公開出版，由他出資印刷，並親自督校。

1687年7月《自然哲學的數學原理》(Philosophiae Naturaal is Principia Мathematica)第1版問世，時距1664年牛頓開始思考並進行草算已23年。《原理》第2版於1713年出版，第3版於1725年出版（見彩圖牛頓名著《原理》（1686）扉頁）。《原理》原用拉丁文寫成。牛頓逝世後2年由A.莫特譯成英文付印，即今所見的流行的《原理》英文本。《原理》第一編之前有兩部分重要的論述。第一部分為定義。定義共8條，其中有關向心力的有5條。他說，施加於物體的力有不同來源，例如撞擊、壓力和向心力。向心力一詞是牛頓創造的（在另一場合即惠更斯稱之為離心力的補充詞）。牛頓在定義一章中有長篇詮釋，其中提到了一個假想實驗：「在高山上發射炮彈、炮力不足，炮彈飛了一陣便以弧形曲線下落地面。假如炮力足夠大，炮彈將繞地球面周行，這是向心力的表演。」今日人造衛星的設想在那時牛頓的腦子里已浮現出來了。在定義一章中牛頓盡情闡述了他的時空絕對性概念。他對人們熟知的空間與時間，擇名絕對空間和絕對時間。牛頓認為，只有在絕對空間中絕對運動才可以覺察，特別是在物體旋轉時。當時惠更斯和英國大主教G.貝克萊對此表示疑問。無論如何，這短短一章定義表達了牛頓對力與時空的基本觀點，是研究牛頓的重要原始文獻。

在第一編之前，除定義一章外，還有公理或稱運動定理一章。在這章里牛頓闡述著名的運動三定律（見牛頓運動定律）。第一運動定律一般稱作慣性定律，通常認為已由伽利略和笛卡兒所道出。為了要變更物體運動方向(或稱變更運動速度)必須有外力作用，這其間必然會產生質量的概念。質量(原文物質的量)這個基本概念是由牛頓在《原理》第一編定義章中首先提出的，成為物理學中最基本概念之一。他清楚地把質量和重量區分開來，闡明了在各種不同環境中兩個量的相互關系。在力學中牛頓用質量表示物體的特徵。愛因斯坦指出：「只有引進質量這一新概念之，他（牛頓）才能把力和加速度聯系起來。」動量一詞牛頓也作了定義。牛頓指出，動量是衡量物質運動的量，它聯系物質與運動兩個量；物質加倍，動量加倍；物質與運動都加倍；動量即為原來的4倍。隨後闡述動量守恆。牛頓在運動三定律之後有7個推論，其中論述到兩力同時作用一物體上，則物體加速度方向和力的合成都在兩力平行四邊形的對角線上。此後還有一段很長的詮釋，總論運動三定律的聯系性，還用兩擺的彈性碰撞和非彈性碰撞實驗來闡述運動守恆並說明第二定律和第三定律之間的關系。從上面看，牛頓運動三定律不是分立的，而是相關的。牛頓早年在《算草本》中以碰撞實驗研究力，在《原理》中他強調以「沖量」作為力的概念。隨後發展這個概念，說無限短促間隙的相關系列沖量就成為連續作用力。這句話就包含以微分形式表達力的定義。牛頓設想，一質點在直線上作慣性運動，這質點和線外某一定點相聯，在相等時間內這聯線掃過的面積必然相等；如果在線上某點遇到一個外力，則質點要偏向質點原運動方向與外力方向之間的某一方向上運動。牛頓用他創造的無限小概念極限的方法最終證明了：一個運動著的質點，受到某個定點的外力作用，如果這個外力在質點和定點的聯線上，而且力的強度反比於距離二次方，那麼這質點運動軌跡很可能是個橢圓，這定點就是橢圓的焦點。於此，牛頓得出行星與太陽之間聯線所掃過的面積必然和時間成比例。牛頓又設想，質點在橢圓上從一點經過無限短時間運行，這質點在短暫時間運行所到之處偏離切線的距離反比於從焦點到該點的距離平方。而當橢圓上兩點相接近時，牛頓得出，在這極限情況下開普勒的面積定律是關鍵條件。總之，牛頓得到如下結論：假如面積定律有效，橢圓形軌道意味著指向焦點的力必然反比於距離平方。牛頓於是著意證明，面積定律是作用在運動物體的力指向中心的充分和必要條件。這揭示了開普勒的第一、第二兩定律的重要性。《原理》第二編論述在有阻力媒質(氣體、液體)內的質點運動。牛頓在這里用了更多的數學方法，而物理涵義較前為少。在第一編里牛頓費盡心力用各種方法證明宇宙間引力（向心力）之存在；而在第二編里，牛頓設想，在媒質中阻力與物體運行速度成正比；又設想與速度平方成正比；甚至認為一部分為速度之比，另一部分為速度平方之比。他還論證過一些其他的問題。在這些工作中牛頓以數學技巧來處理一些看來無實際物理意義的問題。他還研究了氣體的彈性和可壓縮性。在《原理》第二編中，牛頓用擺在流體中的運動實驗測定重量（即地球引）和慣性大小的關系。在經典物理學中這兩個量只能由實驗來測定。關於