牛頓流體是牛頓發明的嗎

『壹』 實際流體是牛頓流體嗎

牛頓流體與非牛頓流體的區別是粘度的概念,
根據牛頓模型,即公式:粘度=剪切力/剪切率。這是旋轉式粘度計的測量原理。
流體按壓縮性的大小分氣體和液體。氣體極易壓縮，亦稱稱為可壓縮流體；液體幾乎不可以壓縮，既稱為不可壓縮流體。
流體按變形特點又分為牛頓流體和非牛頓流體。

『貳』 牛頓流體與非牛頓流體區別，請舉例說明，謝謝

1、含義不同

牛頓流體：任一點上的剪應力都同剪切變形速率呈線性函數關系的流體稱為牛頓流體。

非牛頓流體：非牛頓流體，是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體，即其剪應力與剪切應變率之間不是線性關系的流體。非牛頓流體廣泛存在於生活、生產和大自然之中。

2、粘度不同

牛頓流體：剪切力/剪切率=恆定值，流體的粘度值都是恆定不變的。

非牛頓流體：剪切力/剪切率≠恆定值，即粘度是個變化量，引起其變化的常見的因素是剪切率、時間等。

牛頓流體舉例：自然界中許多流體是牛頓流體。水、酒精等大多數純液體、輕質油、低分子化合物溶液以及低速流動的氣體等均為牛頓流體。

非牛頓流體舉例：人身上血液、淋巴液、囊液等多種體液，以及像細胞質那樣的「半流體」都屬於非牛頓流體。

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非牛頓流體的特性：

1、射流脹大

如果非牛頓流體被迫從一個大容器，流進一根毛細管，再從毛細管流出時，可發現射流的直徑比毛細管的直徑大。射流的直徑與毛細管直徑之比，稱為模片脹大率。對牛頓流體，它依賴於雷諾數，其值約在0.88～1.12之間。而對於高分子熔體或濃溶液，其值大得多，甚至可超過10。

一般來說，模片脹大率是流動速率與毛細管長度的函數。模片脹大現象，在口模設計中十分重要。聚合物熔體從一根矩形截面的管口流出時，管截面長邊處的脹大，比短邊處的脹大更加顯著。

尤其在管截面的長邊中央脹得最大。因此，如果要求生產出的產品的截面是矩形的，口模的形狀就不能是矩形，而必須是四邊中間都凹進去的形狀。

2、爬桿效應

1944年Weissenberg在英國倫敦帝國學院，公開表演了一個有趣的實驗：在一隻有黏彈性流體的燒杯里，旋轉實驗桿。對於牛頓流體，由於離心力的作用，液面將呈凹形。

而對於黏彈性流體，卻向杯中心流動，並沿桿向上爬，液面變成凸形，甚至在實驗桿旋轉速度很低時，也可以觀察到這一現象。在設計混合器時，必須考慮爬桿效應的影響。同樣，在設計非牛頓流體的輸運泵時，也應考慮和利用這一效應。

3、無管缸吸或開口虹吸

對於牛頓流體來說，在虹吸實驗時，如果將虹吸管提離液面，虹吸馬上就會停止。但對高分子液體，如聚異丁烯的汽油溶液和百分之一的POX水溶液，或聚醣在水中的輕微凝肢體系等，都很容易表演無管虹吸實驗。

將管子慢慢地從容器撥起時，可以看到雖然管子己不再插在液體里，液體仍源源不斷地從杯中抽出，繼續流進管里。虹吸管都不要，將裝滿該液體的燒杯微傾，使液體流下，該過程一旦開始，就不會中止，直到杯中液體都流光。這種無管虹吸的特性，是合成纖維具備可紡性的基礎。

『叄』 牛頓有幾項發明

牛頓（Isaac Newton，1643～1727）偉大的物理學家、天文學家和數學家，經典力學體系的奠基人。

牛頓1643年月4日（儒略歷1642年12月25日）誕生於英格蘭東部小鎮烏爾斯索普一個自耕農家庭。出生前八九個月父死於肺炎。自小瘦弱，孤僻而倔強。3歲時母親改嫁，由外祖母撫養。11歲時繼父去世，母親又帶3個弟妹回家務農。在不幸的家庭生活中，牛頓小學時成績較差，「除設計機械外沒顯出才華」。

牛頓自小熱愛自然，喜歡動腦動手。8歲時積攢零錢買了錘、鋸來做手工，他特別喜歡刻制日晷，利用圓盤上小棍的投影顯示時刻。傳說他家裡牆角、窗檯上到處都有他刻劃的日晷，他還做了一個日晷放在村中央，被人稱為「牛頓鍾」，一直用到牛頓死後好幾年。他還做過帶踏板的自行車；用小木桶做過滴漏水鍾；放過自做的帶小燈籠的風箏（人們以為是彗星出現）；用小老鼠當動力做了一架磨坊的模型，等等。他觀察自然最生動的例子是15歲時做的第一次實驗：為了計算風力和風速，他選擇狂風時做順風跳躍和逆風跳躍，再量出兩次跳躍的距離差。牛頓在格蘭瑟姆中學讀書時，曾寄住在格蘭瑟姆鎮克拉克葯店，這里更培養了他的科學實驗習慣，因為當時的葯店就是一所化學實驗室。牛頓在自己的筆記中，將自然現象分類整理，包括顏色調配、時鍾、天文、幾何問題等等。這些靈活的學習方法，都為他後來的創造打下了良好基礎。

牛頓曾因家貧停學務農，在這段時間里，他利用一切時間自學。放羊、購物、農閑時，他都手不釋卷，甚至羊吃了別人莊稼，他也不知道。他舅父是一個神父，有一次發現牛頓看的是數學，便支持他繼續上學。1661年6月考入劍橋大學三一學院。作為領取補助金的「減費生」，他必須擔負侍候某些富家子弟的任務。三一學院的巴羅（Isaac Barrow，1630～1677）教授是當時改革教育方式主持自然科學新講座（盧卡斯講座）的第一任教授，被稱為「歐洲最優秀的學者」，對牛頓特別垂青，引導他讀了許多前人的優秀著作。1664年牛頓經考試被選為巴羅的助手，1665年大學畢業。

在1665～1666年，倫敦流行鼠疫的兩年間，牛頓回到家鄉。這兩年牛頓才華橫溢，作出了多項發明。1667年重返劍橋大學，1668年7月獲碩士學位。1669年巴羅推薦26歲的牛頓繼任盧卡斯講座教授，1672年成為皇家學會會員，1703年成為皇家學會終身會長。1699年就任造幣局局長，1701年他辭去劍橋大學工作，因改革幣制有功，1705年被封為爵士。1727年牛頓逝世於肯辛頓，遺體葬於威斯敏斯特教堂。

牛頓的偉大成就與他的刻苦和勤奮是分不開的。他的助手H.牛頓說過，「他很少在兩、三點前睡覺，有時一直工作到五、六點。春天和秋天經常五、六個星期住在實驗室，直到完成實驗。」他有一種長期堅持不懈集中精力透徹解決某一問題的習慣。他回答人們關於他洞察事物有何訣竅時說：「不斷地沉思」。這正是他的主要特點。對此有許多故事流傳：他年幼時，曾一面牽牛上山，一面看書，到家後才發覺手裡只有一根繩；看書時定時煮雞蛋結果將表和雞蛋一齊煮在鍋里；有一次，他請朋友到家中吃飯，自己卻在實驗室廢寢忘食地工作，再三催促仍不出來，當朋友把一隻雞吃完，留下一堆骨頭在盤中走了以後，牛頓才想起這事，可他看到盤中的骨頭後又恍然大悟地說：「我還以為沒有吃飯，原來我早已吃過了」。

牛頓的成就，恩格斯在《英國狀況十八世紀》中概括得最為完整：「牛頓由於發明了萬有引力定律而創立了科學的天文學，由於進行了光的分解而創立了科學的光學，由於創立了二項式定理和無限理論而創立了科學的數學，由於認識了力的本性而創立了科學的力學」。（牛頓在建立萬有引力定律及經典力學方面的成就詳見本手冊相關條目），這里著重從數學、光學、哲學（方法論）等方面的成就作一些介紹。

（1）牛頓的數學成就

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。牛頓利甩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」。

（2）牛頓在光學上的成就

牛頓的《光學》是他的另一本科學經典著作（1704年）。該書用標副標題是「關於光的反射、折射、拐折和顏色的論文」，集中反映了他的光學成就。

第一篇是幾何光學和顏色理論（棱鏡光譜實驗）。從1663年起，他開始磨製透鏡和自製望遠鏡。在他送交皇家學會的信中報告說：「我在1666年初做了一個三角形的玻璃棱鏡，以便試驗那著名的顏色現象。為此，我弄暗我的房間……」接著詳細敘述了他開小孔、引陽光進行的棱鏡色散實驗。關於光的顏色理論從亞里士多德到笛卡兒都認為白光純潔均勻，乃是光的本色。「色光乃是白光的變種。牛頓細致地注意到陽光不是像過去人們所說的五色而是在紅、黃、綠、藍、紫色之間還有橙、靛青等中間色共七色。奇怪的還有棱鏡分光後形成的不是圓形而是長條橢圓形，接著他又試驗「玻璃的不同厚度部分」、「不同大小的窗孔」、「將棱鏡放在外邊」再通過孔、「玻璃的不平或偶然不規則」等的影響；用兩個棱鏡正倒放置以「消除第一棱鏡的效應」；取「來自太陽不同部分的光線，看其不同的入射方向會產生什麼樣的影響」；並「計算各色光線的折射率」，「觀察光線經棱鏡後會不會沿曲線運動」；最後才做了「判決性試驗」：在棱鏡所形成的彩色帶中通過屏幕上的小孔取出單色光，再投射到第二棱鏡後，得出核色光的折射率（當時叫「折射程度」），這樣就得出「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非勻勻的混合體」。這個驚人的結論推翻了前人的學說，是牛頓細致觀察和多項反復實驗與思考的結果。

在研究這個問題的過程中，牛頓還肯定：不管是伽利略望遠鏡（凹、凸）還是開普勒望遠鏡（兩個凸透鏡），其結構本身都無法避免物鏡色散引起起的色差。他發現經過仔細研磨後的金屬反射鏡面作為物鏡可放大30～40倍。1671年他將此鏡送皇家學會保存，至今的巨型天文望遠鏡仍用牛頓式的基本結構。牛頓磨製及拋光精密光學鏡面的方法，至今仍是不少工廠光學加工的主要手段。

《光學》第二篇描述了光照射到疊放的凸透鏡和平面玻璃上的「牛頓環」現象的各種實驗。除產生環的原因他沒有涉及外，他作了現代實驗所能想到的一切實驗，並作了精確測量。他把干涉現象解釋為光行進中的「突發」或「切合」，即周期性的時而突然「易於反射」，時而「易於透射」，他甚至測出這種等間隔的大小，如黃橙色之間有一種色光的突發間隔為1／89000英寸（即現今2854×10－10米），正好與現代波長值5710×10－10米相差一半！

《光學》第三篇是「拐折」（他認為光線被吸收）即衍射、雙折射實驗和他的31個疑問。這些衍射實驗包括頭發絲、刀片、尖劈形單縫形成的單色窄光束「光帶」（今稱衍射圖樣）等10多個實驗。牛頓已經走到了重大發現的大門口卻失之交臂。他的31個疑問極具啟發性，說明牛頓在實驗事實和物理思想成熟前並不先作絕對的肯定。牛頓在《光學》一、二篇中視光為物質流，即由光源發出的速度、大小不同的一群粒子，在雙折射中他假設這些光粒子有方向性且各向異性。由於當時波動說還解釋不了光的直進，他是傾向於粒子說的，但他認為粒子與波都是假定。他甚至認為以太的存在也是沒有根據的。

在流體力學方面，牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比，這種阻力與液體各部分之間的分離速度成正比，符合這種規律的（如、空氣與水）稱為牛頓流體。

在熱學方面，牛頓的冷卻定律為：當物體表面與周圍形成溫差時，單位時間單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

在聲學方面，他指出聲速與大氣壓強平方根成正比，與密度平方根成反比。他原來把聲傳播作為等溫過程對待，後來P.S.拉普拉斯糾正為絕熱過程。

（3）牛頓的哲學思想和科學方法

牛頓在科學上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學觀點和一套初具規模的物理學方法論體系，給物理學及整個自然科學的發展，給18世紀的工業革命、社會經濟變革及機械唯物論思潮的發展以巨大影響。這里只簡略勾畫一些輪廓。

牛頓的哲學觀點與他在力學上的奠基性成就是分不開的，一切自然現象他都力圖力學觀點加以解釋，這就形成了牛頓哲學上的自發的唯物主義，同時也導致了機械論的盛行。事實上，牛頓把一切化學、熱、電等現象都看作「與吸引或排斥力有關的事物」。例如他最早闡述了化學親和力，把化學置換反應描述為兩種吸引作用的相互競爭；認為「通過運動或發酵而發熱」；火葯爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞擊、分解、放熱、膨脹的過程，等等。

這種機械觀，即把一切的物質運動形式都歸為機械運動的觀點，把解釋機械運動問題所必需的絕對時空觀、原子論、由初始條件可以決定以後任何時刻運動狀態的機械決定論、事物發展的因果律等等，作為整個物理學的通用思考模式。可以認為，牛頓是開始比較完整地建立物理因果關系體系的第一人，而因果關系正是經典物理學的基石。

牛頓在科學方法論上的貢獻正如他在物理學特別是力學中的貢獻一樣，不只是創立了某一種或兩種新方法，而是形成了一套研究事物的方法論體系，提出了幾條方法論原理。在牛頓《原理》一書中集中體現了以下幾種科學方法：

①實驗——理論——應用的方法。牛頓在《原理》序言中說：「哲學的全部任務看來就在於從各種運動現象來研究各種自然之力，而後用這些方去論證其他的現象。」科學史家I.B.Cohen正確地指出，牛頓「主要是將實際世界與其簡化數學表示反復加以比較」。牛頓是從事實驗和歸納實際材料的巨匠，也是將其理論應用於天體、流體、引力等實際問題的能手。

②分析——綜合方法。分析是從整體到部分（如微分、原子觀點），綜合是從部分到整體（如積分，也包括天與地的綜合、三條運動定律的建立等）。牛頓在《原理》中說過：「在自然科學里，應該像在數學里一樣，在研究困難的事物時，總是應當先用分析的方法，然後才用綜合的方法……。一般地說，從結果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因為止，這就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已找到，並且已經把它們定為原理，再用這些原理去解釋由它們發生的現象，並證明這些解釋的正確性」。

③歸納——演繹方法。上述分析一綜合法與歸納一演繹法是相互結合的。牛頓從觀察和實驗出發。「用歸納法去從中作出普通的結論」，即得到概念和規律，然後用演繹法推演出種種結論，再通過實驗加以檢驗、解釋和預測，這些預言的大部分都在後來得到證實。當時牛頓表述的定律他稱為公理，即表明由歸納法得出的普遍結論，又可用演繹法去推演出其他結論。

④物理——數學方法。牛頓將物理學范圍中的概念和定律都「盡量用數學演出」。愛因斯坦說：「牛頓才第一個成功地找到了一個用公式清楚表述的基礎，從這個基礎出發他用數學的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現象並且同經驗相符合」，「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」。牛頓把他的書稱為《自然哲學的數學原理》正好說明這一點。

牛頓的方法論原理集中表述在《原理》第三篇「哲學中的推理法則」中的四條法則中，此處不再轉引。概括起來，可以稱之為簡單性原理（法則1），因果性原理（法則2），普遍性原理（法則3），否證法原理（法則4，無反例證明者即成立）。有人還主張把牛頓在下一段話的思想稱之為結構性原理：「自然哲學的目的在於發現自然界的結構的作用，並且盡可能把它們歸結為一些普遍的法規和一般的定律——用觀察和實驗來建立這些法則，從而導出事物的原因和結果」。

牛頓的哲學思想和方法論體系被愛因斯坦贊為「理論物理學領域中每一工作者的綱領」。這是一個指引著一代一代科學工作者前進的開放的綱領。但牛頓的哲學思想和方法論不可避免地有著明顯的時代局限性和不徹底性，這是科學處於幼年時代的最高成就。牛頓當時只對物質最簡單的機械運動作了初步系統研究，並且把時空、物質絕對化，企圖把粒子說外推到一切領域（如連他自己也不能解釋他所發現的「牛頓環」），這些都是他的致命傷。牛頓在看到事物的「第一原因」「不一定是機械的」時，提出了「這些事情都是這樣地井井有條……是否好像有一位……無所不在的上帝」的問題，（《光學》，疑問29），並長期轉到神學的「科學」研究中，費了大量精力。但是，牛頓的歷史局限性和他的歷史成就一樣，都是啟迪後人不斷前進的教材。

『肆』 非牛頓流體是誰發現的

斯托克斯1845年在牛頓這一實驗定律的基礎上，作了應力張量是應變率張量的線性函數、流體各向同性、流體靜止時應變率為零的三項假設，從而導出了廣泛應用於流體力學研究的線性本構方程，以及現被廣泛應用的納維－斯托克斯方程。 後來人們在進一步的研究中知道，牛頓粘性實驗定律(以及在此基礎上建立的納－斯方程)對於描述像水和空氣這樣低分子量的流體是適合的，而對描述具有高分子量的流體就不合適了，那時剪應力與剪切應變率之間已不再滿足線性關系。為區別起見，人們將剪應力與剪切應變率之間滿足線性關系的流體稱為牛頓流體，而把不滿足線性關系的流體稱為非牛頓流體。
2012年7月21日，湖南衛視《快樂大本營》十五周年第二場游戲環節中應用了非牛頓流體
總而言之，不是一個人總結出來的，是前人共同的成功吧。

『伍』 牛頓一生發明了多少東西

在天文學方抄面，1672年牛頓創制了反射望遠鏡；他還解釋了潮汐的現象，指出潮汐的大小不但同朔望月有關，而且與太陽的引力也有關系；另外，牛頓從理論上推測出地球不是球體，而是兩極稍扁、赤道略鼓，並由此說明了歲差現象等。 在物理學上，牛頓基於伽利略、開普勒等人的工作，建立了三條運動基本定律和萬有引力定律，並建立了經典力學的理論體系。在數學上，牛頓創立了「牛頓二項式定理」，並和萊布尼茲幾乎同時創立了微積分學。在光學方面，牛頓發現白色日光由不同顏色的光構成，並製成「牛頓色盤」；關於光的本性，牛頓創立了光的「微粒說」。 在牛頓的著作《自然科學原理》中，他用數學解釋了哥白尼的日心說和天體運動的現象。 牛頓對人類的貢獻是巨大的，正如恩格斯所說：「牛頓由於發明了萬有引力定律而創立了科學的天文學；由於進行了光的分解，而創立了科學的光學；由於創立了二項式定理和無限理論而創立了科學的數學；由於認識了力的本質，而創立了科學的力學」。為紀念牛頓的貢獻，國際天文學聯合會決定把662號小行星命名為牛頓小行星。

『陸』 牛頓流體與非牛頓流體的主要區別是什麼

1、含義不同

牛頓流體：任一點上的剪應力都同剪切變形速率呈線性函數關系的流體稱為牛頓流體。

非牛頓流體：非牛頓流體，是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體，即其剪應力與剪切應變率之間不是線性關系的流體。非牛頓流體廣泛存在於生活、生產和大自然之中。

2、粘度不同

牛頓流體：剪切力/剪切率=恆定值，流體的粘度值都是恆定不變的。

非牛頓流體：剪切力/剪切率≠恆定值，即粘度是個變化量，引起其變化的常見的因素是剪切率、時間等。

(6)牛頓流體是牛頓發明的嗎擴展閱讀：

實例：

非牛頓流體廣泛存在於生活、生產和大自然之中。絕大多數生物流體都屬於所定義的非牛頓流體。人身上血液、淋巴液、囊液等多種體液，以及像細胞質那樣的「半流體」都屬於非牛頓流體。

高分子聚合物的濃溶液和懸浮液等一般為非牛頓流體。聚乙烯、聚丙烯醯胺、聚氯乙烯、尼龍6、PVS、賽璐珞、滌綸、橡膠溶液、各種工程塑料、化纖的熔體、溶液等，都是非牛頓流體。

石油、泥漿、水煤漿、陶瓷漿、紙漿、油漆、油墨、牙膏、家蠶絲再生溶液、鑽井用的洗井液和完井液、磁漿、某些感光材料的塗液、泡沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也都是非牛頓流體。

食品工業中的番茄汁、澱粉液、蛋清、蘋果漿、濃糖水、醬油、果醬、煉乳、瓊脂、土豆漿、熔化巧克力、面團、米粉團、以及魚糜、肉糜等各種糜狀食品物料也都是非牛頓流體。

自然界中的牛頓流體：

自然界中許多流體是牛頓流體。水、酒精等大多數純液體、輕質油、低分子化合物溶液以及低速流動的氣體等均為牛頓流體；高分子聚合物的濃溶液和懸浮液等一般為非牛頓流體。

『柒』 什麼是牛頓流體

牛頓內摩擦定律表達式：τ=μγ
式中：τ--所加的切應力；
γ--剪切速率（流速梯度）；
μ--度量液體粘滯性大小的物理量，簡稱為黏度，物理意義是產生單位剪切速率所需要的剪切應力。
從流體力學的角度來說，凡是服從牛頓內摩擦定律的流體稱為牛頓流體，否則稱為非牛頓流體。
所謂服從內摩擦定律是指在溫度不變的條件下，隨著流速梯度的變化，μ值始終保持一常數。
水、酒精等大多數純液體、輕質油、低分子化合物溶液以及低速流動的氣體等均為牛頓流體；高分子聚合物的濃溶液和懸浮液等一般為非牛頓流體。
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具體內容

任一點上的剪應力都同剪切變形速率呈線性函數關系的流體。最簡單的牛頓流體流動是二無限平板以相對速度U相互平行運動時,兩板間粘性流體的低速定常剪切運動（或庫埃特流動）。
1687年，I.牛頓首先做了最簡單的剪切流動實驗。他的實驗如圖所示。在平行平板之間充滿粘性流體，平板間距為d，下板B靜止不動，上板C以速度U在自己平面內等速平移。由於板上流體隨平板一起運動,因此附在上板的流體速度為U，附在下板的流體速度為零。實驗指出，兩板之間的速度分布u(y)服從線性規律。作用在上板的力同板的面積、板的運動速度成正比，同間距d成反比。由此得出： (1)
式中τ為剪應力；為剪切變形速率;μ為流體動力粘性系數（即粘度）。這就是著名的牛頓粘性定律。凡是符合此定律的流體稱為牛頓流體，否則是非牛頓流體（見非牛頓流體力學）。 假設流體是各向同性的，應力張量和變形速率張量呈線性齊次函數關系，則它們之間的最一般線性關系式為： pij＝-pδij＋2μ(sij-δij)＋μ┡δij， (2)
式中pij為應力張量；pij＝－pδij＋τij,P為各向同性壓力，τij為偏應力張量；sij為變形速率張量;為各向同性體積變形速率張量；δij為克羅內克符號；μ┡為膨脹粘性系數。式(2)就是廣義牛頓粘性定律的數學表達式。
公式(1)(2)是牛頓流體的重要標志，也是確定流體流動時必不可少的本構方程。自然界中許多流體是牛頓流體，例如水、空氣等。
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分類
流體按壓縮性的大小分氣體和液體。氣體極易壓縮，亦稱稱為可壓縮流體；液體幾乎不可以壓縮，既稱為不可壓縮流體。
流體按變形特點又分為牛頓流體和非牛頓流體。

『捌』 牛頓有哪些發明

1-3 牛頓運動學三定律
4 萬有引力定律
5 發明反射望遠鏡
6 動量守恆定律
7 角動量守恆定律
8 二項式定理
9 牛頓恆等式
10 微積分
11 光的色散

（1）牛頓的數學成就

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。牛頓利甩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」。

（2）牛頓在光學上的成就

牛頓的《光學》是他的另一本科學經典著作（1704年）。該書用標副標題是「關於光的反射、折射、拐折和顏色的論文」，集中反映了他的光學成就。

第一篇是幾何光學和顏色理論（棱鏡光譜實驗）。從1663年起，他開始磨製透鏡和自製望遠鏡。在他送交皇家學會的信中報告說：「我在1666年初做了一個三角形的玻璃棱鏡，以便試驗那著名的顏色現象。為此，我弄暗我的房間……」接著詳細敘述了他開小孔、引陽光進行的棱鏡色散實驗。關於光的顏色理論從亞里士多德到笛卡兒都認為白光純潔均勻，乃是光的本色。「色光乃是白光的變種。牛頓細致地注意到陽光不是像過去人們所說的五色而是在紅、黃、綠、藍、紫色之間還有橙、靛青等中間色共七色。奇怪的還有棱鏡分光後形成的不是圓形而是長條橢圓形，接著他又試驗「玻璃的不同厚度部分」、「不同大小的窗孔」、「將棱鏡放在外邊」再通過孔、「玻璃的不平或偶然不規則」等的影響；用兩個棱鏡正倒放置以「消除第一棱鏡的效應」；取「來自太陽不同部分的光線，看其不同的入射方向會產生什麼樣的影響」；並「計算各色光線的折射率」，「觀察光線經棱鏡後會不會沿曲線運動」；最後才做了「判決性試驗」：在棱鏡所形成的彩色帶中通過屏幕上的小孔取出單色光，再投射到第二棱鏡後，得出核色光的折射率（當時叫「折射程度」），這樣就得出「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非勻勻的混合體」。這個驚人的結論推翻了前人的學說，是牛頓細致觀察和多項反復實驗與思考的結果。

在研究這個問題的過程中，牛頓還肯定：不管是伽利略望遠鏡（凹、凸）還是開普勒望遠鏡（兩個凸透鏡），其結構本身都無法避免物鏡色散引起起的色差。他發現經過仔細研磨後的金屬反射鏡面作為物鏡可放大30～40倍。1671年他將此鏡送皇家學會保存，至今的巨型天文望遠鏡仍用牛頓式的基本結構。牛頓磨製及拋光精密光學鏡面的方法，至今仍是不少工廠光學加工的主要手段。

《光學》第二篇描述了光照射到疊放的凸透鏡和平面玻璃上的「牛頓環」現象的各種實驗。除產生環的原因他沒有涉及外，他作了現代實驗所能想到的一切實驗，並作了精確測量。他把干涉現象解釋為光行進中的「突發」或「切合」，即周期性的時而突然「易於反射」，時而「易於透射」，他甚至測出這種等間隔的大小，如黃橙色之間有一種色光的突發間隔為1／89000英寸（即現今2854×10－10米），正好與現代波長值5710×10－10米相差一半！

《光學》第三篇是「拐折」（他認為光線被吸收）即衍射、雙折射實驗和他的31個疑問。這些衍射實驗包括頭發絲、刀片、尖劈形單縫形成的單色窄光束「光帶」（今稱衍射圖樣）等10多個實驗。牛頓已經走到了重大發現的大門口卻失之交臂。他的31個疑問極具啟發性，說明牛頓在實驗事實和物理思想成熟前並不先作絕對的肯定。牛頓在《光學》一、二篇中視光為物質流，即由光源發出的速度、大小不同的一群粒子，在雙折射中他假設這些光粒子有方向性且各向異性。由於當時波動說還解釋不了光的直進，他是傾向於粒子說的，但他認為粒子與波都是假定。他甚至認為以太的存在也是沒有根據的。

在流體力學方面，牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比，這種阻力與液體各部分之間的分離速度成正比，符合這種規律的（如、空氣與水）稱為牛頓流體。

在熱學方面，牛頓的冷卻定律為：當物體表面與周圍形成溫差時，單位時間單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

在聲學方面，他指出聲速與大氣壓強平方根成正比，與密度平方根成反比。他原來把聲傳播作為等溫過程對待，後來P.S.拉普拉斯糾正為絕熱過程。

（3）牛頓的哲學思想和科學方法

牛頓在科學上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學觀點和一套初具規模的物理學方法論體系，給物理學及整個自然科學的發展，給18世紀的工業革命、社會經濟變革及機械唯物論思潮的發展以巨大影響。這里只簡略勾畫一些輪廓。

牛頓的哲學觀點與他在力學上的奠基性成就是分不開的，一切自然現象他都力圖力學觀點加以解釋，這就形成了牛頓哲學上的自發的唯物主義，同時也導致了機械論的盛行。事實上，牛頓把一切化學、熱、電等現象都看作「與吸引或排斥力有關的事物」。例如他最早闡述了化學親和力，把化學置換反應描述為兩種吸引作用的相互競爭；認為「通過運動或發酵而發熱」；火葯爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞擊、分解、放熱、膨脹的過程，等等。

這種機械觀，即把一切的物質運動形式都歸為機械運動的觀點，把解釋機械運動問題所必需的絕對時空觀、原子論、由初始條件可以決定以後任何時刻運動狀態的機械決定論、事物發展的因果律等等，作為整個物理學的通用思考模式。可以認為，牛頓是開始比較完整地建立物理因果關系體系的第一人，而因果關系正是經典物理學的基石。

牛頓在科學方法論上的貢獻正如他在物理學特別是力學中的貢獻一樣，不只是創立了某一種或兩種新方法，而是形成了一套研究事物的方法論體系，提出了幾條方法論原理。在牛頓《原理》一書中集中體現了以下幾種科學方法：

①實驗——理論——應用的方法。牛頓在《原理》序言中說：「哲學的全部任務看來就在於從各種運動現象來研究各種自然之力，而後用這些方去論證其他的現象。」科學史家I.B.Cohen正確地指出，牛頓「主要是將實際世界與其簡化數學表示反復加以比較」。牛頓是從事實驗和歸納實際材料的巨匠，也是將其理論應用於天體、流體、引力等實際問題的能手。

②分析——綜合方法。分析是從整體到部分（如微分、原子觀點），綜合是從部分到整體（如積分，也包括天與地的綜合、三條運動定律的建立等）。牛頓在《原理》中說過：「在自然科學里，應該像在數學里一樣，在研究困難的事物時，總是應當先用分析的方法，然後才用綜合的方法……。一般地說，從結果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因為止，這就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已找到，並且已經把它們定為原理，再用這些原理去解釋由它們發生的現象，並證明這些解釋的正確性」。

③歸納——演繹方法。上述分析一綜合法與歸納一演繹法是相互結合的。牛頓從觀察和實驗出發。「用歸納法去從中作出普通的結論」，即得到概念和規律，然後用演繹法推演出種種結論，再通過實驗加以檢驗、解釋和預測，這些預言的大部分都在後來得到證實。當時牛頓表述的定律他稱為公理，即表明由歸納法得出的普遍結論，又可用演繹法去推演出其他結論。

④物理——數學方法。牛頓將物理學范圍中的概念和定律都「盡量用數學演出」。愛因斯坦說：「牛頓才第一個成功地找到了一個用公式清楚表述的基礎，從這個基礎出發他用數學的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現象並且同經驗相符合」，「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」。牛頓把他的書稱為《自然哲學的數學原理》正好說明這一點。

牛頓的方法論原理集中表述在《原理》第三篇「哲學中的推理法則」中的四條法則中，此處不再轉引。概括起來，可以稱之為簡單性原理（法則1），因果性原理（法則2），普遍性原理（法則3），否證法原理（法則4，無反例證明者即成立）。有人還主張把牛頓在下一段話的思想稱之為結構性原理：「自然哲學的目的在於發現自然界的結構的作用，並且盡可能把它們歸結為一些普遍的法規和一般的定律——用觀察和實驗來建立這些法則，從而導出事物的原因和結果」。

牛頓的哲學思想和方法論體系被愛因斯坦贊為「理論物理學領域中每一工作者的綱領」。這是一個指引著一代一代科學工作者前進的開放的綱領。但牛頓的哲學思想和方法論不可避免地有著明顯的時代局限性和不徹底性，這是科學處於幼年時代的最高成就。牛頓當時只對物質最簡單的機械運動作了初步系統研究，並且把時空、物質絕對化，企圖把粒子說外推到一切領域（如連他自己也不能解釋他所發現的「牛頓環」），這些都是他的致命傷。牛頓在看到事物的「第一原因」「不一定是機械的」時，提出了「這些事情都是這樣地井井有條……是否好像有一位……無所不在的上帝」的問題，（《光學》，疑問29），並長期轉到神學的「科學」研究中，費了大量精力。但是，牛頓的歷史局限性和他的歷史成就一樣，都是啟迪後人不斷前進的教材。

『玖』 牛頓有幾大發明　

主要成就

力學成就
1679年，牛頓重新回到力學的研究中：引力及其對行星軌道的作用、開普勒的行星運動定律、與胡克和弗拉姆斯蒂德在力學上的討論。他將自己的成果歸結在《物體在軌道中之運動》（1684年）一書中，該書中包含有初步的、後來在《原理》中形成的運動定律。[6]
《自然哲學的數學原理》（現常簡稱作《原理》）在埃德蒙·哈雷的鼓勵和支持下出版於1687年7月5日。該書中牛頓闡述了其後兩百年間都被視作真理的三大運動定律。牛頓使用拉丁單詞「gravitas」（沉重）來為現今的引力（gravity）命名，並定義了萬有引力定律。在這本書中，他還基於波義耳定律提出了首個分析測定空氣中音速的方法。[6]
由於《原理》的成就，牛頓得到了國際性的認可，並為他贏得了一大群支持者：牛頓與其中的瑞士數學家尼古拉·法蒂奧·丟勒建立了非常親密的關系，直到1693年他們的友誼破裂。這場友誼的結束讓牛頓患上了神經衰弱。[6]
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）：
第一定律（即慣性定律）
任何一個物體在不受任何外力或受到的力平衡時（Fnet=0），總保持勻速直線運動或靜止狀態，直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態為止。
第二定律
①牛頓第二定律是力的瞬時作用規律。力和加速度同時產生、同時變化、同時消逝。②F=ma是一個矢量方程，應用時應規定正方向，凡與正方向相同的力或加速度均取正值，反之取負值，一般常取加速度的方向為正方向。③根據力的獨立作用原理，用牛頓第二定律處理物體在一個平面內運動的問題時，可將物體所受各力正交分解，在兩個互相垂直的方向上分別應用牛頓第二定律的分量形式：Fx=max，Fy=may列方程。
牛頓第二定律的六個性質：①因果性：力是產生加速度的原因。②同體性：F合、m、a對應於同一物體。③矢量性：力和加速度都是矢量，物體加速度方向由物體所受合外力的方向決定。牛頓第二定律數學表達式∑F = ma中，等號不僅表示左右兩邊數值相等，也表示方向一致，即物體加速度方向與所受合外力方向相同。④瞬時性：當物體（質量一定）所受外力發生突然變化時，作為由力決定的加速度的大小和方向也要同時發生突變；當合外力為零時，加速度同時為零，加速度與合外力保持一一對應關系。牛頓第二定律是一個瞬時對應的規律，表明了力的瞬間效應。⑤相對性：自然界中存在著一種坐標系，在這種坐標系中，當物體不受力時將保持勻速直線運動或靜止狀態，這樣的坐標系叫慣性參照系。地面和相對於地面靜止或作勻速直線運動的物體可以看作是慣性參照系，牛頓定律只在慣性參照系中才成立。⑥獨立性：作用在物體上的各個力，都能各自獨立產生一個加速度，各個力產生的加速度的失量和等於合外力產生的加速度。
適用范圍：①只適用於低速運動的物體（與光速比速度較低）。②只適用於宏觀物體，牛頓第二定律不適用於微觀原子。③參照系應為慣性系。兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一直線上，大小相等，方向相反。（詳見牛頓第三運動定律）
第三定律
表達式F=-F'（F表示作用力，F'表示反作用力，負號表示反作用力F'與作用力F的方向相反）
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。萬有引力定律（Law of universal gravitation）是艾薩克·牛頓在1687年於《自然哲學的數學原理》上發表的。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。在此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。
數學成就
牛頓微積分
大多數現代歷史學家都相信，牛頓與萊布尼茨獨立發展出了微積分學，並為之創造了各自獨特的符號。根據牛頓周圍的人所述，牛頓要比萊布尼茨早幾年得出他的方法，但在1693年以前他幾乎沒有發表任何內容，並直至1704年他才給出了其完整的敘述。其間，萊布尼茨已在1684年發表了他的方法的完整敘述。此外，萊布尼茨的符號和「微分法」被歐洲大陸全面地採用，在大約1820年以後，英國也採用了該方法。萊布尼茨的筆記本記錄了他的思想從初期到成熟的發展過程，而在牛頓已知的記錄中只發現了他最終的結果。牛頓聲稱他一直不願公布他的微積分學，是因為他怕被人們嘲笑。牛頓與瑞士數學家尼古拉·法蒂奧·丟勒（Nicolas Fatio de Duillier）的聯系十分密切，後者一開始便被牛頓的引力定律所吸引。1691年，丟勒打算編寫一個新版本的牛頓《自然哲學的數學原理》，但從未完成它。一些研究牛頓的傳記作者認為他們之間的關系可能存在愛情的成分。不過，在1694年這兩個人之間的關系冷卻了下來。在那個時候，丟勒還與萊布尼茨交換了幾封信件。
在1699年初，皇家學會（牛頓也是其中的一員）的其他成員們指控萊布尼茨剽竊了牛頓的成果，爭論在1711年全面爆發了。牛頓所在的英國皇家學會宣布，一項調查表明了牛頓才是真正的發現者，而萊布尼茨被斥為騙子。但在後來，發現該調查評論萊布尼茨的結語是由牛頓本人書寫，因此該調查遭到了質疑。這導致了激烈的牛頓與萊布尼茨的微積分學論戰，並破壞了牛頓與萊布尼茨的生活，直到後者在1716年逝世。這場爭論在英國和歐洲大陸的數學家間劃出了一道鴻溝，並可能阻礙了英國數學至少一個世紀的發展。
牛頓的一項被廣泛認可的成就是廣義二項式定理，它適用於任何冪。他發現了牛頓恆等式、牛頓法，分類了立方面曲線（兩變數的三次多項式），為有限差理論作出了重大貢獻，並首次使用了分式指數和坐標幾何學得到丟番圖方程的解。他用對數趨近了調和級數的部分和（這是歐拉求和公式的一個先驅），並首次有把握地使用冪級數和反轉（revert）冪級數。他還發現了π的一個新公式。
他在1669年被授予盧卡斯數學教授席位。在那一天以前，劍橋或牛津的所有成員都是經過任命的聖公會牧師。不過，盧卡斯教授之職的條件要求其持有者不得活躍於教堂（大概是如此可讓持有者把更多時間用於科學研究上）。牛頓認為應免除他擔任神職工作的條件，這需要查理二世的許可，後者接受了牛頓的意見。這樣避免了牛頓的宗教觀點與聖公會信仰之間的沖突。
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》和沃利斯的《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」。
微積分的創立是牛頓最卓越的數學成就。牛頓為解決運動問題，才創立這種和物理概念直接聯系的數學理論的，牛頓稱之為"流數術"。它所處理的一些具體問題，如切線問題、求積問題、瞬時速度問題以及函數的極大和極小值問題等，在牛頓前已經得到人們的研究了。但牛頓超越了前人，他站在了更高的角度，對以往分散的結論加以綜合，將自古希臘以來求解無限小問題的各種技巧統一為兩類普通的演算法——微分和積分，並確立了這兩類運算的互逆關系，從而完成了微積分發明中最關鍵的一步，為近代科學發展提供了最有效的工具，開辟了數學上的一個新紀元。
牛頓沒有及時發表微積分的研究成果，他研究微積分可能比萊布尼茨早一些，但是萊布尼茨所採取的表達形式更加合理，而且關於微積分的著作出版時間也比牛頓早。
在牛頓和萊布尼茨之間，為爭論誰是這門學科的創立者的時候，竟然引起了一場悍然大波，這種爭吵在各自的學生、支持者和數學家中持續了相當長的一段時間，造成了歐洲大陸的數學家和英國數學家的長期對立。英國數學在一個時期里閉關鎖國，囿於民族偏見，過於拘泥在牛頓的「流數術」中停步不前，因而數學發展整整落後了一百年。
1707年，牛頓的代數講義經整理後出版，定名為《普遍算術》。他主要討論了代數基礎及其（通過解方程）在解決各類問題中的應用。書中陳述了代數基本概念與基本運算，用大量實例說明了如何將各類問題化為代數方程，同時對方程的根及其性質進行了深入探討，引出了方程論方面的豐碩成果，如：他得出了方程的根與其判別式之間的關系，指出可以利用方程系數確定方程根之冪的和數，即「牛頓冪和公式」。
牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了曲率中心，給出密切線圓（或稱曲線圓）概念，提出曲率公式及計算曲線的曲率方法。並將自己的許多研究成果總結成專論《三次曲線枚舉》，於1704年發表。此外，他的數學工作還涉及數值分析、概率論和初等數論等眾多領域。
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。
二項式定理
在一六六五年，剛好二十二歲的牛頓發現了二項式定理，這對於微積分的充分發展是必不可少的一步。二項式定理在組合理論、開高次方、高階等差數列求和，以及差分法中有廣泛的應用。
二項式級數展開式是研究級數論、函數論、數學分析、方程理論的有力工具。在今天我們會發覺這個方
推廣形式
法只適用於n是正整數，當n是正整數1，2，3，....... ，級數終止在正好是n+1項。如果n不是正整數，級數就不會終止，這個方法就不適用了。但是我們要知道那時，萊布尼茨在一六九四年才引進函數這個詞，在微積分早期階段，研究超越函數時用它們的級來處理是所用方法中最有成效的。[4]

光學成就
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，牛頓著成《光學》，系統闡述他在光學方面的研究成果，其中他詳述了光的粒子理論。他認為光是由非常微小的微粒組成的，而普通物質是由較粗微粒組成，並推測如果通過某種煉金術的轉化「難道物質和光不能互相轉變嗎？物質不可能由進入其結構中的光粒子得到主要的動力（Activity）嗎？牛頓還使用玻璃球製造了原始形式的摩擦靜電發電機。
提出光的微粒說
從1670年到1672年，牛頓負責講授光學。在此期間，他研究了光的折射，表明棱鏡可以將白光發散為彩色光譜，而透鏡和第二個棱鏡可以將彩色光譜重組為白光。
牛頓
他還通過分離出單色的光束，並將其照射到不同的物體上的實驗，發現了色光不會改變自身的性質。牛頓還注意到，無論是反射、散射或發射，色光都會保持同樣的顏色。因此，我們觀察到的顏色是物體與特定有色光相合的結果，而不是物體產生顏色的結果。
從這項工作中，他得出了如下結論：任何折光式望遠鏡都會受到光散射成不同顏色的影響，並因此發明了反射式望遠鏡（現稱作牛頓望遠鏡）來迴避這個問題。他自己打磨鏡片，使用牛頓環來檢驗鏡片的光學品質，製造出了優於折光式望遠鏡的儀器，而這都主要歸功於其大直徑的鏡片。1671年，他在皇家學會上展示了自己的反射式望遠鏡。皇家學會的興趣鼓勵了牛頓發表他關於色彩的筆記，這在後來擴大為《光學》（Opticks）一書。但當羅伯特·胡克批評了牛頓的某些觀點後，牛頓對其很不滿並退出了辯論會。兩人自此以後成為了敵人，這一直持續到胡克去世。
牛頓認為光是由粒子或微粒組成的，並會因加速通過光密介質而折射，但他也不得不將它們與波聯系起來，以解釋光的衍射現象。而其後世的物理學家們則更加偏愛以純粹的光波來解釋衍射現象。現代的量子力學、光子以及波粒二象性的思想與牛頓對光的理解只有很小的相同點。
牛頓使用過的望遠鏡
在1675年的著作《解釋光屬性的解說》（Hypothesis Explaining the Properties of Light）中，牛頓假定了以太的存在，認為粒子間力的傳遞是透過以太進行的。不過牛頓在與神智學家亨利·莫爾（Henry More）接觸後重新燃起了對煉金術的興趣，並改用源於漢密斯神智學（Hermeticism）中粒子相吸互斥思想的神秘力量來解釋，替換了先前假設以太存在的看法。擁有許多牛頓煉金術著作的經濟學大師約翰·梅納德·凱恩斯曾說：「牛頓不是理性時代的第一人，他是最後的一位煉金術士。」但牛頓對煉金術的興趣卻與他對科學的貢獻息息相關，而且在那個時代煉金術與科學也還沒有明確的區別。如果他沒有依靠神秘學思想來解釋穿過真空的超距作用，他可能也不會發展出他的引力理論。[4]

熱學成就
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。[4]

天文成就
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。

哲學成就
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、2006年三次重印。

『拾』 牛頓發明了什麼

艾薩克·牛頓（1643年1月4日—1727年3月31日）爵士，英國皇家學會會長，英國著名的物理學家，網路全書式的「全才」，著有《自然哲學的數學原理》、《光學》。

他在1687年發表的論文《自然定律》里，對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此後三個世紀里物理世界的科學觀點，並成為了現代工程學的基礎。他通過論證開普勒行星運動定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運動都遵循著相同的自然定律；為太陽中心說提供了強有力的理論支持，並推動了科學革命