偉大的科學家

1. 偉大的科學家 六信 鄭皓維

2. 1.目錄

3. 2.引言 在歴史裏，我們有許多偉大的科學家，有的是天文學家，有的是數學家等。某些知名人仕更有不平凡的人生，例如：牛頓小時候父母離異，愛因斯坦小時候常遭老師毒打。但也有些知名人仕小時侯就很幸福，例如阿基米德小時後就過着貴族的生活。我們來看看他們的生平事蹟吧！

4. 3.偉大的科學家 3.1牛頓 3.1.1牛頓的生平 1642年的聖誕節，在英國．林肯郡．沃斯索普村一個農民家庭中，一個天才人物 –艾薩克‧牛頓 (Isaac Newton) 出生。 牛頓出生前三個月，他的父親已經去世了。兩年後，他母親改嫁，牛頓便由他的外祖母撫養。到了十二歲，牛頓在舅父的資助下進入皇家中學。可是這時的牛頓並不是個聰明伶俐的孩子，他在學校裡的功課都做得很差，而且身體也不好，性格沉默和愛發白日夢，幾乎沒有出眾之處。他的超人才智竟然是被一個野蠻的同學無理地在他身上踢了一腳而喚醒的！他跟那個同學打架而且打贏了，可是那個霸道的同學在功課下卻遠比牛頓好。於是牛頓便決心發奮，誓要在功課上超越他，結果他不單在皇家中學中名列前茅，十八歲時更進入了劍橋大學的三一學院。 http://www.phy.cuhk.edu.hk/phyworld/history/chi/newton.html

5. 3.偉大的科學家 3.1牛頓 3.1.2牛頓的成就 1665年，正當牛頓在劍橋大學完成了學士課程之際，歐洲蔓延著恐怖的鼠疫，於是牛頓便回故鄉了。在鄉間，牛頓利用自製的三稜鏡分析出太陽光的七種色彩，並發現了各單色光的曲折率的差異。 在鄉間的那段期間，牛頓更創立了積分的方法，並將之廣泛應用在物理和幾何學上。有一夜，牛頓坐在鄉間的一棵蘋果樹下沉思。忽然一個蘋果掉落到地上。於是他發現所有的東西一旦失去支撐必然會墜下，繼而他發現任何兩物體之間都存在著吸引力，而這引力更與距離的平方成反比，總結出萬有引力定律。 另外，牛頓亦在伽利略等人工作的基礎上進行了深入研究和大量的實驗，最後總結出三大運動定律，奠定了經典力學的基礎。他還發明「微分學」，更發展出他的顏色理理論和行星運動理論。他還對代數、解析幾何和方程論作出重要貢獻，這使牛頓成了經典物理學的創始人。

6. 1.牛頓第一運動定律：當物體不受外力作用，或所受合力為零時，原先靜止者恆靜止，原先運動者恆沿著直線作等速度運動。這定律又稱為慣性定律。2.牛頓第二運動定律：物體受力後所得的加速度，和其所受的淨力(即合力)成正比，和其質量成反比。F＝ma。3.牛頓第三運動定律：當兩物體交互作用時，彼此互以力作用於對方，兩者大小相等，方向相反，但作用在不同的物體上。這定律又稱作作用與反作用定律。1.牛頓第一運動定律：當物體不受外力作用，或所受合力為零時，原先靜止者恆靜止，原先運動者恆沿著直線作等速度運動。這定律又稱為慣性定律。2.牛頓第二運動定律：物體受力後所得的加速度，和其所受的淨力(即合力)成正比，和其質量成反比。F＝ma。3.牛頓第三運動定律：當兩物體交互作用時，彼此互以力作用於對方，兩者大小相等，方向相反，但作用在不同的物體上。這定律又稱作作用與反作用定律。 3.偉大的科學家 3.1牛頓 3.1.3牛頓的三大運動定律

7. 3.偉大的科學家 3.1牛頓 3.1.4牛頓對後世的影響 1.「力」之研究：在牛頓力學開始之初，可以說只有兩種力。其一是著名的「萬有引力」，另一種是「接觸力」（包括摩擦力）。磁力雖然發現甚早，但系統性的研究則要等到以後的「電磁學」。 「萬有引力」雖然萬物都有，但極其微弱。兩個一公斤的物體，相距一公尺，相互吸引之力只有相當於地球上一個七公克的重力的十兆分之一(6.67 ×10-11牛頓)，因此，它不可能是物體聚合成形、化合等之力。牛頓在其「光學」一書中，便提出要研究自然界之除萬有引力之外之力。從此，研究自然界之力之種種，成為物理學之中心課題，一直到今天。 2.各種物質「系統」之應用：即將牛頓力學運用於固體、流體、氣體等。此中最重要的是所謂「氣體動力學」，這打開了把力學運用於看不見的「微觀世界」之門。這就是力學的基礎。

8. 3.偉大的科學家 3.2愛因斯坦 3.2.1愛因斯坦的生平 1879年，阿伯特‧愛因斯坦出生在德國西南部古城烏耳姆的一個猶太人家庭。父親是個電工設備店店主。母親是個有成就的鋼琴家。1880年，他隨全家搬到慕尼黑，就在那裡渡過了他的童年生活。他好像發育比較慢，三歲才開始講話，被人認為是反應遲鈍的孩子。直到中學時，有些教師還認為他長大了不會有出息。當他六歲時， 母親就教他學習小提琴，十四歲時就已經能登台演奏了。在他的一生中，小提琴一直伴隨著他。 十歲時，愛因斯坦進入慕尼黑教會中學讀書。不過他的基礎知識卻是源於家庭和自學上。在中學的成績除數學優秀之外，其他學科均屬低下，因而在1894年遭到了退學處分。同年，他離開德國，於1895年去蘇黎世投考瑞士聯邦工業大學，但未被取錄，只得轉學到一間中學。 第二年，他考進聯邦工業大學師範系學習物理學。大學四年， 他的主要精力不是用於正規課程，而是自學一些名家的著作。縱使他很少上課， 但是他靠著同學所摘下的課堂筆記，仍能取得及格的成績。

9. 3.偉大的科學家 3.2愛因斯坦 3.2.2愛因斯坦的成就 1905年，二十六歲的愛因斯坦發表題為“論動體的電動力學”的著名論文，提出根本不同於傳統觀念的空間、時間理論。 其核心是空間和時間的統一性。1909年在為相對論的空時觀作的一次題為《空間和時間》的報告開頭即說“我要向你們介紹的空間和時間觀念，是從實驗物理學的土壤中生長起來的，而這正是它們的力量所在。它們是帶有根本性的變革的。從今以後，空間和時間本身都消失在陰影之中了，只有兩者的一種統一體才仍然是一種獨立的實在。”三個月後愛因斯坦提出了關於物體的質量和能量相當性的推論，即著名的質能關係公式：E＝mc2。 揭示了物體的質量是它所含能量的量度。 這使當時無法解釋的放射性元素特別是鐳為什麼能夠不斷釋放出如此強大能量的現象，以及太陽能的來源問題，都得到了合理解說。 這是以後原子核物理學和粒子物理學的理論基礎。 並且在理論上預示了原子能時代的到來。

10. 3.偉大的科學家 3.2愛因斯坦 3.2.2愛因斯坦的成就 1905年，愛因斯坦也發表了四篇在物理學各領域中最富有創造性的偉大論文。《分子體積的新測定方法》(有關布朗運動)一文使他獲得蘇黎世大學的哲學博士學位，而《關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點》(有關光電效應)一文更使他於1921年獲得諾貝爾物理學獎。 其餘的兩篇創立了狹義相對論。狹義相對論不僅揭示了作為物質存在形式的空間和時間的統一性，還進一步揭示了物質和運動的統一性，加深並發展了物質和運動不可分割的原理，揭露了兩種運動量度（動量和能量）的統一。 1916年，愛因斯坦發表了《廣義相對論基礎》，這是關於廣義相對論的第一篇完整的論文，也是對這項工作的總結。1933年因受納粹德國的迫害，愛因斯坦遷居美國，任普林斯頓高等學術研究院教授。1940年取得美國國籍，1955年病逝普林斯頓。

11. 3.偉大的科學家 3.2愛因斯坦 3.2.3愛因斯坦的相對論 狹義相對論 依照第一假設即相對性原理和第二假設即光速恆常不變，可以得出的結果包括：時間是相對的，時間膨脹，同時之相對性，空間是相對的，羅倫茲收縮，空間和時間可以互相交換，但時空卻是一絕對量。如果我們以日常生活的直覺作判斷，也許會對一些狹義相對論的結果感到詫異。但事實上，我們往往被自己的直覺誤導！而且在眾多實驗和觀測的引證下，我們也不得不接受這些奇怪的結果。我們身處的宇宙往往比大家想像中更神奇！ http://www.phy.cuhk.edu.hk/astroworld/dictionary/dictionary_astrophysics.html

12. 3.偉大的科學家 3.2愛因斯坦 3.2.3愛因斯坦的相對論 廣義相對論 當有一大質量存在時，時空就會被扭曲，物體的運動路徑「向著質量彎曲」，物體就好像被那質量吸引著-重力 (gravity) 效應，廣義相對論是一嶄新的重力理論。當考慮微弱的重力場時，它可被簡化為牛頓理論。它的的一些奇異結果包括在強大的重力場下，時空被扭曲，因此光線亦會被扭曲；鐘錶在強大的重力場下行得較慢；木棒在強大的重力場下變得較短。一些實驗引證了廣義相對論的真確性：例如當日蝕發生期間，研究員發現背景恆星光被太陽輕微扭曲了。恆星位置的微小變化 (~ 1.8") 與光線在重力的作用下偏轉的理論一致；解釋行星公轉軌道的過多的歲差 (precession)：水星的歲差比牛頓理論預期的數值大，相差為每世紀 43"；解釋與黑洞、遙遠的星系和類星體有關的現象；預測宇宙的膨脹，因而推論出大爆炸理論。

13. 3.偉大的科學家 3.3阿基米德 3.3.1阿基米德的生平 阿基米德是古希臘最富有傳奇色彩的科學家，阿基米德在數學、物理、機械工程學上的發明與發現，使得很多人認為他是除了牛頓以外，世上最偉大的科學家；也有人認為他是有史以來最偉大的三個數學家之一阿基米德在公元前287年，出生在希臘西西里島東南端的敘拉古城。阿基米德的父親是天文學家和數學家，所以他從小受家庭影響，十分喜愛數學。阿基米德跟隨許多著名的數學家學習，包括有名的幾何學大師—歐幾里德，因此奠定了他日後從事科學研究的基礎。

14. 3.偉大的科學家 3.3阿基米德 3.3.2阿基米德的成就 阿基米德用幾何方法解決相當於三次方程x2(a-x)=b2c的問題，還計算圓內接正96邊形的周長，求得圓周率在三又七十一分之十與三又七分之一之間。研究幾種圓錐曲線的旋轉體，以及這些立體被平面截取部分的體積。開篇的兩個引理分別是等差數列求和公式和自然數平方和公式。「阿基米德螺線」引出的面積和切線問題。設計了一種可以表示任意大數目的方法。確定拋物線與任一弦所圍弓形的面積。他還設計了一個「群牛問題」，導致二次不定方程。此外，他還發現13種半正多面體，用邊表示三角形面積的「海倫公式」和正七邊形作圖法。事實上，他的測量曲線、面積和曲面的嚴密方法孕育了現代微積分學的誕生。 　　在其他學科中，他以「阿基米德浮力原理」，槓桿定律，平面圖形重心求法，天文儀器和螺旋水泵的製作等成就彪炳史冊，被稱為是將熟練的計算技巧和嚴格証明融為一體，將抽象理論和工程技術的具體應用緊密結合的典範，他還奠定了力學、靜力學和流體靜力學的基礎。

15. 3.偉大的科學家 3.3阿基米德 3.3.3阿基米德的定律 1.浮力定律──阿基米德定律，簡單地說，就是物體浸在水中所失去的重量，等於它所排開的液體重量。 2.阿基米德亦曾對槓桿原理作深入的研究，並建立了槓桿和滑輪的理論。 3.槓桿原理簡單地說，是指由力點到支點的距離、重點到支點的距離，和施力、貨物重量的關係，可表達如下： 力點到支點的距離x施力=重點到支點的距離x 貨物重量

16. 3.偉大的科學家 3.3阿基米德 3.3.4阿基米德對後世的影響 阿基米德一生設計、製造了許多機器，除了槓桿系統外，值得一提的還有舉重滑輪、灌地機、揚水機以及軍事上用的拋石機等。 被稱作阿基米德螺旋的揚水機至今仍在埃及等地使用。 http://sm21.net/jing/shangxiawuqiannian/054.htm

17. 4.分析 經過資料搜集及分析，我發現偉大的科學家們都發現了很多理論，例如：E=mc2、三大運動定律、三次方程等問題。真是令我眼界大開。它們都非常具研究性，也為我們的科學定下基礎。

18. 5.總結 以上偉大的科學家真的非常偉大，他們發現了很多很有趣的理論，作出了科研上偉大的貢獻，例如：相對論、三大運動定律等。這些理論是現代科學的基礎。他們是智慧的結晶，我們要向他們致謝。

19. 6.感想 我本來覺得做這份研習是很簡單的事，但經過資料搜集後才發現原來真的不可輕看啊！我在這研習裏獲益良多，我懂得如何分析資料，並將有關的資料輯錄成報告，而且附上超連結。我希望我可以在這次計劃中取得佳績。

20. 7.鳴謝 我要向曾老師道謝，他指導我完成這份報告。 同時也要多謝父母對我的支持和協助。

21. 8.參考網址： 1.http://www.phy.cuhk.edu.hk/phyworld/history/chi/newton.html 2.http://sm21.net/jing/shangxiawuqiannian/054.htm 3.http://www.phy.cuhk.edu.hk/astroworld/dictionary/dictionary_astrophysics.html

22. 完