光学对人类历史的贡献

牛顿致力于研究颜色现象和光的本质。1666年，他用棱镜研究太阳光，得出结论:白光是不同颜色(即不同波长)的混合光，不同波长的光有不同的折射率。在可见光中，红光的波长最长，折射率最小。紫光的波长最短，折射率最大。牛顿的这一重要发现成为光谱分析的基础，揭示了光的颜色的秘密。牛顿还将曲率半径很大的精磨凸透镜的凸面压在非常光滑的平板玻璃上。在白光照射下，可以看到中心的接触点是一个暗点，周围是一个明暗同心圆。后人把这种现象称为“牛顿环”。他创立了光的“粒子说”，从一个侧面反映了光的运动本质，但牛顿并不反对光的“波动说”。65438-0704年出版了《光学》一书，系统阐述了他在光学方面的研究成果。

热量的贡献

牛顿建立了冷却定律，即当物体表面与周围有温差时，单位时间内单位面积损失的热量与这个温差成正比。

对天文学的贡献

牛顿在1672年制造了反射望远镜。他利用粒子间的万有引力证明了球对称的球体的外引力可以用中心相同质量的粒子来代替。他还用万有引力原理解释了潮汐的各种现象，指出潮汐的大小不仅与月亮的相位有关，还与太阳的方位有关。牛顿预言地球不是一个正球体。岁差是由太阳对赤道突起的扰动引起的。

哲学贡献

牛顿的哲学基本属于自发唯物主义，他承认时间和空间的客观存在。和历史上所有伟大的人物一样，牛顿为人类做出了巨大的贡献，但也不免受到时代的局限。比如，他把时间和空间看作是从运动的物质中分离出来的东西，提出了所谓绝对时间和绝对空间的概念；他把暂时无法解释的自然现象归结为上帝的安排，提出所有的行星都是在某种外来的“第一推动力”的作用下开始运动的。

牛顿最重要的著作《自然哲学的数学原理》出版于1687年。书中总结了他一生中的许多重要发现和研究成果，包括上述关于物体运动的规律。他说，这本书“主要研究重、轻流体的阻力和其他吸引运动的力，所以我们研究自然哲学的数学原理。”该书传入中国后，中国数学家李对其进行了部分翻译，但未能出版，译本失传。现存中译本由数学家郑太普翻译，书名为《自然哲学的数学原理》，商务印书馆1931初版，1957和1958两次再版。

牛顿对自然的兴趣

因为牛顿在剑桥受到数学和自然科学的影响和培养，他对探索自然现象非常感兴趣。在1665到1666的两年时间里，他在自然科学领域充满了思考，才华横溢，辈出，思考着前人未曾思考过的问题，踏入了前人未曾涉足的领域，创造了前所未有的惊人成就。1665年初，他创立了级数的逼近方法和任意次幂的二项式化为级数的规律。同年6月165438+10月，正流水号法(微分)成立；次年6月，学习色彩理论；5月份开始研究反流数法(积分)。在这一年里，牛顿也开始思考研究引力，想把引力理论推广到月球轨道上。他还从开普勒定律推导出，使行星保持在轨道上的力一定与它们离旋转中心的距离的平方成反比。牛顿看到苹果落地才意识到万有引力的传说，也是这个时候发生的奇闻。总之，在家乡生活的两年时间里，牛顿以比以往更旺盛的精力从事科学创造，关心自然哲学。可见，牛顿一生中伟大的科学思想，都是在他短暂的两年青春和敏锐的思维中构思、萌发和形成的。

牛顿于1667年回到剑桥大学，并于1年6月被选为三一学院中学的同伴，次年3月16年被选为小学的同伴。巴罗当时对牛顿的才华有充分的了解。1669 10 10月27日，巴罗请年仅26岁的牛顿接替他担任卢卡斯讲座的教授。牛顿把他的讲座光学(1670 ~ 1672)、算术和代数(1673 ~ 1683)、自然哲学的数学原理(以下简称原理)第一部分(1684 ~ 6544)他从1672被接纳为皇家学会会员，从172被选为皇家学会主席在此期间，牛顿与国内外科学家的通信最多，如r .波义耳、j .柯林斯、j .弗雷姆斯特德、d .格雷戈里安、e .哈雷、胡克、c .惠更斯、G.W.F .冯·莱布尼茨和j .沃利斯。写完《原理》后，牛顿厌倦了当大学教授。在大学时认识的贵族后裔蒙塔古(C. montague)的帮助下，牛顿在1696年得到了铸币局监事的职位，1699年升任董事，1701年从剑桥大学辞职。当时英国货币体系混乱，牛顿利用自己的冶金学知识制造了新的硬币。因改革币制有功于1705被封爵。晚年研究宗教，著有《圣经两大错误的历史考证》。牛顿于3月31，1727(儒略历20日)在伦敦郊区肯辛顿宫去世，葬于伦敦威斯敏斯特教堂。

“光学”和反射式望远镜的发明，和光学、力学一样，在古希腊就受到重视。为了满足天文观测的需要，很早就发展了光学仪器的制造。光的反射定律早在欧几里德时代就已经很有名了，但是折射定律直到牛顿出生前不久才被荷兰科学家w·斯奈尔发现。玻璃的生产已经从阿拉伯传到了西欧。16世纪，荷兰研磨镜片的手工业兴盛。显微镜或望远镜可以通过把透镜适当地组合成一个系统来制造。这两种仪器的发明对科学的发展起了重要作用。在牛顿之前，伽利略首先用他的望远镜进行天文观测。枷望远镜是一种以会聚透镜为目镜，以发散透镜为物镜的望远镜。还有由两个会聚透镜组成的广受欢迎的开普勒望远镜。两台望远镜都不能消除物镜的色散。牛顿发明了金属制成的镜子代替会聚透镜作为物镜，从而避免了物镜的色散。当时牛顿做的望远镜长6英寸，直径1英寸，放大倍数30 ~ 40倍。经过改进，在1671年，他制作了第二架更大的反射式望远镜，并送到英国皇家学会进行评审。这架望远镜被皇家学会作为珍贵的科学文物收藏。为了制作反射式望远镜，牛顿亲自熔炼合金和磨镜。牛顿从小就喜欢手工制作模型和做实验，这对他光学实验的成功有很大的帮助。早在公元前，人们就在推测光的颜色，把彩虹的颜色和玻璃片边缘形成的颜色联系起来。从亚里士多德到笛卡尔，都认为白光是纯粹的、均匀的，这是光的本质，而色光只是光的变体。他们中没有一个人像牛顿那样认真地做实验。