剑桥研究论文

写作如同其它行为与事物，应遵循清晰度法则，即写得让别人明白。为此，英国剑桥大学教授麦金太尔提出了清晰度三原则，这篇短文是他对清晰度法则的总结。 自然的、生物学上古老的感知敏感性，例如对有机变化和连贯有序的敏感性， 遵循清晰原则。清晰是对祖先生存的生活世界本能的、无意识的兴趣的反映。例如，清晰性利用了这样一个事实，即有机变化的模式会包含不变或重复的元素。 清晰原则适用于许多方面：适用于写作和口语，适用于设计用户友好的人机界面，从个人电脑到飞机驾驶舱和核反应堆的控制面板。清晰度原则是谷歌等互联网商业成功的基础。清晰度原则适用于道路标线和路标的设计。清晰度适用于处于初级水平的音乐和视觉艺术，尽管艺术除了清晰之外还有其他方面的关注。  清晰是一种满足我们无意识以及我们对连贯性和自我一致性的有意识兴趣的东西。清晰使表面模式与深层模式保持一致，避免心理学家所谓的“史楚普干扰”（ Stroop interference ），就像红色这个词是用绿色字母印刷的一样。 清晰度法则要求书写和会话非常明确 ，比作者、演讲者或计算机程序员认为必要的要更明确。在可能的情况下，对同一事物使用相同的单词或短语，对相似或可比较的事物使用相似的单词模式，对不同的事物使用不同的单词、短语和单词模式。如果有数学描述，那么应该像对待文字模式一样，小心对待符号模式。文字、数字和数学符号应牢固、一致且可重复地联系在一起。 在引入新的论点之前，应建立上下文关系 。在这些方面和其他方面，清晰度可以加速知觉处理，在产生有意识的思维之前，尽可能快速、适当地修剪读者或听众大脑中可能的内部模型的巨大组合树。 已故的大卫·博姆（David Bohm）指出，与流行的观点相反，这些东西不是奢侈品。相反，当试图理解任何非竞争性和不熟悉的事物时，它们是实际的必需品……” 那么，实际的底线是什么？除了消除多余和不一致的必要性之外，我们还可以选择三个主要原则，它们适用于任何以清晰为目标的场合。我将它们标记为 （1） 有机变化原则（organic-change principle）， （2）显式直白原则（explicitness principle）， （3）连贯性排序原则（coherent-ordering principle） 。 1）有机变化原则 如果清晰是我们的目标，那么第一件事就是忘记我们大多数人在高中里学到的东西：`变化好，重复坏'。有一个有机变化原则，这是艺术家们所熟知的，而且比艺术家熟悉的更深刻、更有力——也就是说，比“一切都应该变化”的想法更有力。 有机变化意味着一些事物变化的同时，另一些事物保持不变。有机变化原理说，我们对有机变化的模式非常敏感。步行灯光动画就是一个例子。音乐、诗歌和散文中还有无数其他的例子。因此，清晰的书写和口语会有机地改变词汇模式。 一个实际的含义是，当清理草稿（无论是你自己的还是别人的）时，无端的变化通常需要用“清晰的重复”来代替。无端的变异——对同一事物毫无意义地使用不同的词语——是福勒（H. W. Fowler）讽刺地称之为“优雅的”变异，是“小小说家和记者”的“无法治愈的恶习”。 清晰的重复是相反的，对同一事物要一致地使用相同的单词或短语。它通常提供有机变化中的不变元素。一个例子是“ 如果你是认真的，那么我会认真的 ”这句话。不变元素“认真的”使这句话比“ 如果你是认真的，那么我也会 ”等较弱的替代版本更清晰、更有力。这种变化不再是有机的。更弱的是一个无缘无故的变化版本，比如“如果你是认真的，那么我就不会轻浮。” 清晰的重复是一种水泥，一种加固，有助于在大尺度和小尺度上建造坚固的结构。这是一种强有力的方法，可以创建或加强句子之间以及段落、节和章之间的链接，帮助一切联系在一起。 有机变化在我所研究的所有语言中都是如此，包括汉语中的“ 如果你是认真的，那么我会认真的 ”和“ 如果你是认真的，那么我也会 ”。第一句有一个不变的元素“严肃”，第二句没有。我自己都不懂中文，但任何人都能看到第一句话有一个不变的成分。我的中国同事向我保证，第一句话比第二句更清楚、更有力。 2）显式直白原则  清晰的写作和口语是非常显式、直白的。对显式直白性的需求比新手沟通者通常认识到的更重要，忽视它的代价要高得多。伟大的数学家J。ELittlewood是这样说的：“忽略两件小事就会导致僵局”。正如严酷的经历所表明的那样，要想保持清醒，你需要比看上去需要的更显式直白。 这种显式直白原则有助于克服沟通中的一个基本问题。问题是要记住，你的读者或听众的脑袋里并没有你自己脑袋里的东西。同样的问题困扰着供他人使用的计算机程序的设计。对我们大多数人来说，一个很好的经验法则是，在必要的情况下，要显式直白一点。我记得有一个研究生，我不得不说服他说，他的话需要比原有的更直白三倍。通常，用一个名词替换一个代词再简单不过，或者像谷歌那样在电脑屏幕上多放几个解释性的单词。 也许写作时最常见的错误是认为像“这”这样的代词对读者和作者来说都是毫不含糊的。在这里，口语可以是不同的。口语包括肢体语言，你可以用肢体语言来指代被称为“这”的东西。写作时，一个有用的省时方法是想象代词“这”在你写作或打字时立即闪烁红色表示危险。 其他一些代词，如'这些'、'那'、'它'、'它的'、'他们'和'他们的'也应谨慎使用。代词“这”是最危险的，因为它可能是最模糊的。它可能是也可能不是指最后一个用名词表示的事物。它可能指的是最后一页的全部内容，甚至是下一页的全部内容。纠正方法通常是用清晰的名词或名词短语的重复来代替代词。 3）连贯性排序原则 “在引入新点之前建立上下文。这是连贯的排序原则。找出论点的最佳排列顺序至关重要。一些人可以提前计划好一切，直到最后一个细节。我自己的经验——以及几乎所有与我共事的人的经验，包括一些非常有才华的人——是计划最多只能是近似的。我们中的大多数人都必须让想法产生，然后调整顺序，在必要时返回，以确保每一个新的观点都得到充分准备，并通过清晰的重复与准备材料联系起来。好的文本编辑软件可以减轻任务。当然，自始至终，检查自我一致性是很重要的。 在科学或技术写作中，连贯的排序原则要求在任何重要思想、技术术语或数学符号首次出现时特别小心。人们可能希望技术术语具有独特的含义。但经验往往表明情况并非如此。因此，在第一次出现时，熟练的沟通者会采用如下结构 “我们使用某某的概念，也被称为某某…” “我们使用某某的概念，在……的意义上，不要与……混淆。” 顺便说一下，“我们”不是王室的“我们”。这一点也不傲慢。它的意思是希望“你和我，亲爱的读者”。 更多的例子和更多的讨论可以在《清晰与科学》第一部分和我个人的修订工具包草稿中找到。斯特伦克关于强写作的经典缩影手册可在网上查阅（Strunk, William, Jr. 1918. The Elements of Style (bartleby.com)，）。更好的是由斯特伦克和怀特（Strunk and White）出版的第三版，由麦克米伦（MacMillan）出版，这是一本小小的智慧袖珍书。例如，“那”与“哪”之间的关系就更清楚了（限制性与非限制性，p。59).

可能会构成冲击，但不会太大。因为这种替代品数量少，质量不行。短期不能够影响稀土市场。

一个思考的民族是伟大的

李政道：Tsung-Dao Lee（1926年11月24日—），美籍华裔物理学家。1957年，他31岁时与杨振宁一起，因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。他们的这项发现，由吴健雄的实验证实。李政道和杨振宁是最早获诺贝尔奖的华人。 简历： 出生日期和地点 1926年11月24日，中国上海 国 籍 美国 目前职务 美国纽约，哥伦比亚大学，全校级教授 学 历 1943-44 中国贵州省，浙江大学 （由于战争，浙江大学从浙江迁往贵州） 1945 中国云南省昆明，西南联合大学 （由从北京南迁的北京大学和清华大学及 从天津南迁的南开大学组成） 1946-49 美国芝加哥大学，1950年获博士学位 荣誉 1957 诺贝尔物理奖 1957 爱因斯坦科学奖 1969 法国国家学院G. Bude奖章 1977 法国国家学院G. Bude奖章 1979 伽利略奖章 1986 意大利最高骑士勋章 1994 和平科学奖 1995 中国国际合作奖 1997 命名3443小行星为李政道星 1997 纽约市科学奖 1999 教皇保罗奖章 1999 意大利政府内政部奖章 2000 纽约科学院奖 2007 日本旭日重光章 名誉学位 1958 普林斯顿大学科学博士 1969 香港中文大学文学博士 1978 纽约市立大学科学博士 1982 意大利比萨，高等师范学院物理学博士 1984 Bard学院科学博士 1985 北京大学科学博士 1986 美国Drexel大学文学博士 1988 意大利Bologna大学科学博士 1990 美国哥伦比亚大学科学博士 1991 美国Adelphi大学科学博士 1992 日本筑波大学科学博士 1994 美国洛克菲勒大学科学博士 2006 英国诺丁汉大学科学博士 工作简历 1950 芝加哥大学天文系助理研究员 1950-51 加利福尼亚大学伯克利分校助理研究员和讲师 1951-53 普林斯顿高等研究院成员 1953-55 哥伦比亚大学助理教授 1955-56 哥伦比亚大学副教授 1956-60 哥伦比亚大学教授 1960-62 哥伦比亚大学兼职教授 1960-63 普林斯顿高等研究院教授 1962-63 哥伦比亚大学访问教授 1963-64 哥伦比亚大学教授 1964-84 哥伦比亚大学费米物理讲座教授 1984- 哥伦比亚大学全校级教授 1986- 中国高等科学技术中心（CCAST, WL）主任 1986- 北京现代物理中心主任（北京大学） 1988- 浙江现代物理中心主任（浙江大学） 1997-2003 RIKEN-BNL研究中心主任 2004- RIKEN-BNL研究中心名誉主任 理事会成员 1985-93 普林斯顿高等研究院理事会成员 1990－ 以色列特拉维夫大学董事会成员 名誉教授 1981 中国科学技术大学 1982 暨南大学 1982 复旦大学 1984 清华大学 1985 北京大学 1985 南京大学 1986 南开大学 1987 上海交通大学 1987 苏州大学 1988 浙江大学 1993 西安西北大学 1998 上海大学 2000 兰州大学 2002 厦门大学 2003 西北工业大学 特邀讲座和院士 1957 美国哈佛大学Loeb特邀讲座 1957 中央研究院院士 1959 美国艺术与科学院院士 1961-63 美国Sloan 基金学者（Sloan Fellow） 1962 美国哲学学会院士 1964 美国哈佛大学Loeb特邀讲座 1964 美国国家科学院院士 1966 美国Guggenheim基金学者（Guggenheim Fellow） 1982 意大利 Lincei国家科学院院士 1986 华盛顿大学Jessie与John Danz讲座 1994 中国科学院外籍院士 1995 第三世界科学院院士 1995 麻省理工学院，Herman Feshbach物理学讲座 2003 梵蒂冈Pontifical 科学院院士 2004 澳门特别行政区政府科技委员会顾问 著 作 粒子物理和场论引论 Harwood科学出版社，1981 李政道文选1-3集，G. Feinberg编辑 Birkhauser Boston Inc., 1986 宇称不守恒三十年——李政道六十华诞学术研讨会 Birkhauser Boston Inc., 1988 对称，不对称与粒子的世界, 华盛顿大学出版社，1988 李政道文选，1985-1996，任海沧、庞阳编辑 Gordon and Breach, 1998 科学与艺术，主编：李政道，副主编：柳怀祖 上海科学技术出版社，2000 物理的挑战，李政道著 中国经济出版社，2002 宇称不守恒发现之争论解谜，季承、柳怀祖、滕丽编辑 甘肃科学技术出版社， 2004（简体字本） 香港天地图书有限公司，2004（繁体字本） 生平概述： 李政道出生于中国上海，祖籍江苏苏州，父亲李骏康是金陵大学农化系首届毕业生。李政道曾在东吴附中，江西联合中学等校就读。因抗战，中学未毕业。1943年因以同等学历考入迁至贵州的浙江大学物理系，由此走上物理学之路，师从束星北、王淦昌等教授。1944年因日军入侵贵州，时在贵州的浙江大学被迫停学。1945年他转学到时在昆明的西南联合大学就读二年级，师从吴大猷、叶企孙等教授。1946年赴美进入芝加哥大学，师从费米教授。1950年获得博士学位之后，从事流体力学的湍流、统计物理的相变以及凝聚态物理的极化子的研究。1953年，他任哥伦比亚大学助理教授，主要从事粒子物理和场论领域的研究。三年后，29岁的李政道，成为哥伦比亚大学二百多年历史上最年轻的正教授。他开辟了弱作用中的对称破缺、高能中微子物理以及相对论性重离子对撞物理等科学研究领域。1984年他获得全校级教授（University Professor）这一最高职称，至今仍是哥伦比亚大学在科学研究上最活跃的教授之一。现在，他的兴趣转向高温超导波色子特性，中微子映射矩阵，以及解薛定谔方程的新途径的研究。如今耄耋之年的他仍奋斗在物理研究的第一线，不断发表科学论文。 自20世纪七十年代初，他和夫人开始回国访问，为祖国的科学和教育事业做了很多贡献。他积极建议重视科技人才的培养，重视基础科学研究，促成中美高能物理的合作，建议和协助建造北京正负电子对撞机，建议成立自然科学基金，设立CUSPEA，建议建立博士后制度，成立中国高等科学技术中心和北京大学及浙江大学的近代物理中心等学术机构，设立私人教育基金，对艺术和中国的历史文化有着强烈的兴趣，个人亦喜随笔作画并积极倡导科学和艺术结合。 1926年11月25日，李政道诞生于上海。他自幼酷爱读书，整天手不释卷，连上卫生间都带着书看，有时手纸没带，书却从未忘带。抗战争时期，他辗转到大西南求学，一路上把衣服丢得精光，但书却一本未丢，反而一次比一次多。 1946年，20岁的李政道到美国留学，当时他只有大二的学历，但经过严格的考试，竟然被芝加哥大学研究生院录取。 3年后便以“有特殊见解和成就”通过了博士论文答辨，被誉为“神童博士”，其时年仅23岁。 在科学上早熟的李政道，1956年30岁时便升任著名的哥伦比亚大学教授。他亲自体会到科学人才必须从小培养，因而在1974年 5月30日会见毛泽东主席时，建议在中国科技大学开设少年班，他的建议受到采纳。1979年他去合肥访问时去科大少年班看望了同学们，并题词：“青出于蓝，后继有人。”李政道关心中国科学事业的发展，他建议设立国家自然科学基金，他建议建立博士后制度他建议建造北京正负电子对撞机，他建议成立中国高等科学技术中心和北京近代物理中心，……这些建议都一一得以实现。1985年7月16日，邓小平会见李政道时，对他说：“谢谢你，考虑了这么多重要的问题，提了这么多好的意见。” 1998年1月23日，李政道将其毕生积蓄30万美元，以他和他的已故夫人秦惠（竹君）的名义设立了“中国大学生科研辅助基金”，资助北京大学、复旦大学、兰州大学和苏州大学的本科生从事科研辅助工作。李政道为中国教育事业的发展，为科学事业后继有人，真是用心良苦，竭尽全力。 1957年诺贝尔物理学奖获得者李政道 重要事件年历 1926年 出生于上海 1943年 江西联合中学毕业 1943年 就读于浙江大学物理系 1944年 转入昆明国立西南联大 1946年 就读联大二年级，受吴大猷推荐赴美留学（芝加哥大学物理系） 1950年 获芝加哥大学哲学博士学位，至加拿大担任天文研究员 1951年 受聘于普林斯顿大学高级研究所 1953年 至哥伦比亚大学任教 1956年 与杨振宁共同提出宇称不守恒理论 1957年 与杨振宁同获诺贝尔奖 1958年 与杨振宁、吴健雄同获普林斯顿大学物理学奖，并被授于普林斯顿大学物理荣誉博士学位 1960年 任普林斯顿高级研究所教授 1961年 受推选为美国国家科学院院士 1963年 回哥伦比亚大学，担任第一位「费米讲座」的物理学教授偕夫人返回阔别26年的中国大陆 1964年 和杨振宁受邀参加广州粒子物理理论讨论会，二人还被推选为本次会议的顾问委员会成员 1984年 回国参加第十六届中研院院士会议 1986年 出任中国高等科学技术中心终身主任；并担任北京现代物理学研究中心主任。12月，哥大为李政道举行六十大寿庆典 1988年 在北京主持召开同步辐射应用国际讨论会 艾萨克·牛顿（Isaac Newton 1642.12.25——1727.3.20.） 英国物理学家、数学家、天文学家和自然哲学家。 【简介】 最负盛名的数学家、科学家和哲学家，同时是英国当时炼金术热衷者。他在1687年7月5日发表的《自然哲学的数学原理》里提出的万有引力定律以及他的牛顿运动定律是经典力学的基石。牛顿还和莱布尼茨各自独立地发明了微积分。他总共留下了50多万字的炼金术手稿和100多万字的神学手稿。英国物理学家牛顿的智商：190 少年牛顿 1643年1月4日，在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个自耕农家庭里，牛顿诞生了。牛顿是一个早产儿，出生时只有三磅重，接生婆和他的亲人都担心他能否活下来。谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人，并且竟活到了85岁的高龄。牛顿出生前三个月父亲便去世了。在他两岁时，母亲改嫁给一个牧师，把牛顿留在外祖母身边抚养。11岁时，母亲的后夫去世，母亲带着和后夫所生的一子二女回到牛顿身边。牛顿自幼沉默寡言，性格倔强，这种习性可能来自它的家庭处境。 大约从五岁开始，牛顿被送到公立学校读书。少年时的牛顿并不是神童，他资质平常，成绩一般，但他喜欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物，并从中受到启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。 传说小牛顿把风车的机械原理摸透后，自己制造了一架磨坊的模型，他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上，然后在轮子的前面放上一粒玉米，刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不断的跑动，于是轮子不停的转动；又一次他放风筝时，在绳子上悬挂着小灯，夜间村人看去惊疑是彗星出现；他还制造了一个小水钟。每天早晨，小水钟会自动滴水到他的脸上，催他起床。他还喜欢绘画、雕刻，尤其喜欢刻日晷，家里墙角、窗台上到处安放着他刻画的日晷，用以验看日影的移动。 牛顿12岁时进了离家不远的格兰瑟姆中学。牛顿的母亲原希望他成为一个农民，但牛顿本人却无意于此，而酷爱读书。随着年岁的增大，牛顿越发爱好读书，喜欢沉思，做科学小实验。他在格兰瑟姆中学读书时，曾经寄宿在一位药剂师家里，使他受到了化学试验的熏陶。 【牛顿的成就】 力学方面的贡献 牛顿在伽利略等人工作的基础上进行深入研究，总结出了物体运动的三个基本定律（牛顿三定律）：①任何物体在不受外力或所受外力的合力为零时，保持原有的运动状态不变，即原来静止的继续静止，原来运动的继续作匀速直线运动。②任何物体在外力作用下，运动状态发生改变，其动量随时间的变化率与所受的合外力成正比。通常可表述为：物体的加速度与所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向一致。③当物体甲给物体乙一个作用力时，物体乙必然同时给物体甲一个反作用力，作用力和反作用力大小相等，方向相反，而且在同一直线上。这三个非常简单的物体运动定律，为力学奠定了坚实的基础，并对其他学科的发展产生了巨大影响。第一定律的内容伽利略曾提出过，后来R.笛卡儿作过形式上的改进，伽利略也曾非正式地提到第二定律的内容。第三定律的内容则是牛顿在总结C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的结果之后得出的。 牛顿是万有引力定律的发现者。他在1665～1666年开始考虑这个问题。1679年，R·胡克在写给他的信中提出，引力应与距离平方成反比，地球高处抛体的轨道为椭圆，假设地球有缝，抛体将回到原处，而不是像牛顿所设想的轨道是趋向地心的螺旋线。牛顿没有回信，但采用了胡克的见解。在开普勒行星运动定律以及其他人的研究成果上，他用数学方法导出了万有引力定律。 牛顿把地球上物体的力学和天体力学统一到一个基本的力学体系中，创立了经典力学理论体系。正确地反映了宏观物体低速运动的宏观运动规律，实现了自然科学的第一次大统一。这是人类对自然界认识的一次飞跃。 牛顿指出流体粘性阻力与剪切率成正比。他说：流体部分之间由于缺乏润滑性而引起的阻力，如果其他都相同，与流体部分之间分离速度成比例。现在把符合这一规律的流体称为牛顿流体，其中包括最常见的水和空气，不符合这一规律的称为非牛顿流体。 在给出平板在气流中所受阻力时，牛顿对气体采用粒子模型，得到阻力与攻角正弦平方成正比的结论。这个结论一般地说并不正确，但由于牛顿的权威地位，后人曾长期奉为信条。20世纪，T·卡门在总结空气动力学的发展时曾风趣地说，牛顿使飞机晚一个世纪上天。 关于声的速度，牛顿正确地指出，声速与大气压力平方根成正比，与密度平方根成反比。但由于他把声传播当作等温过程，结果与实际不符，后来P.-S.拉普拉斯从绝热过程考虑，修正了牛顿的声速公式。 数学方面的贡献 17世纪以来，原有的几何和代数已难以解决当时生产和自然科学所提出的许多新问题，例如：如何求出物体的瞬时速度与加速度？如何求曲线的切线及曲线长度（行星路程）、矢径扫过的面积、极大极小值（如近日点、远日点、最大射程等）、体积、重心、引力等等；尽管牛顿以前已有对数、解析几何、无穷级数等成就，但还不能圆满或普遍地解决这些问题。当时笛卡儿的《几何学》和瓦里斯的《无穷算术》对牛顿的影响最大。牛顿将古希腊以来求解无穷小问题的种种特殊方法统一为两类算法：正流数术（微分）和反流数术（积分），反映在1669年的《运用无限多项方程》、1671年的《流数术与无穷级数》、1676年的《曲线求积术》三篇论文和《原理》一书中，以及被保存下来的1666年10月他写的在朋友们中间传阅的一篇手稿《论流数》中。所谓“流量”就是随时间而变化的自变量如x、y、s、u等，“流数”就是流量的改变速度即变化率，写作等。他说的“差率”“变率”就是微分。与此同时，他还在1676年首次公布了他发明的二项式展开定理。牛顿利用它还发现了其他无穷级数，并用来计算面积、积分、解方程等等。1684年莱布尼兹从对曲线的切线研究中引入了和拉长的S作为微积分符号，从此牛顿创立的微积分学在大陆各国迅速推广。 微积分的出现，成了数学发展中除几何与代数以外的另一重要分支——数学分析（牛顿称之为“借助于无限多项方程的分析”），并进一步进进发展为微分几何、微分方程、变分法等等，这些又反过来促进了理论物理学的发展。例如瑞士J.伯努利曾征求最速降落曲线的解答，这是变分法的最初始问题，半年内全欧数学家无人能解答。1697年，一天牛顿偶然听说此事，当天晚上一举解出，并匿名刊登在《哲学学报》上。伯努利惊异地说：“从这锋利的爪中我认出了雄狮”。 牛顿在前人工作的基础上，提出“流数(fluxion)法”，建立了二项式定理，并和G.W.莱布尼茨几乎同时创立了微积分学，得出了导数、积分的概念和运算法则，阐明了求导数和求积分是互逆的两种运算，为数学的发展开辟了一个新纪元。 光学方面的贡献 牛顿曾致力于颜色的现象和光的本性的研究。1666年，他用三棱镜研究日光，得出结论：白光是由不同颜色(即不同波长)的光混合而成的，不同波长的光有不同的折射率。在可见光中，红光波长最长，折射率最小；紫光波长最短，折射率最大。牛顿的这一重要发现成为光谱分析的基础，揭示了光色的秘密。牛顿还曾把一个磨得很精、曲率半径较大的凸透镜的凸面，压在一个十分光洁的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接触点是一个暗点，周围则是明暗相间的同心圆圈。后人把这一现象称为“牛顿环”。他创立了光的“微粒说”，从一个侧面反映了光的运动性质，但牛顿对光的“波动说”并不持反对态度。1704年，他出版了《光学》一书，系统阐述他在光学方面的研究成果。 热学方面的贡献 牛顿确定了冷却定律，即当物体表面与周围有温差时，单位时间内从单位面积上散失的热量与这一温差成正比。 天文学方面的贡献 牛顿1672年创制了反射望远镜。他用质点间的万有引力证明，密度呈球对称的球体对外的引力都可以用同质量的质点放在中心的位置来代替。他还用万有引力原理说明潮汐的各种现象，指出潮汐的大小不但同月球的位相有关，而且同太阳的方位有关。牛顿预言地球不是正球体。岁差就是由于太阳对赤道突出部分的摄动造成的。 哲学方面的贡献 牛顿的哲学思想基本属于自发的唯物主义，他承认时间、空间的客观存在。如同历史上一切伟大人物一样，牛顿虽然对人类作出了巨大的贡献，但他也不能不受时代的限制。例如，他把时间、空间看作是同运动着的物质相脱离的东西，提出了所谓绝对时间和绝对空间的概念；他对那些暂时无法解释的自然现象归结为上帝的安排，提出一切行星都是在某种外来的“第一推动力”作用下才开始运动的说法。 《自然哲学的数学原理》牛顿最重要的著作，1687年出版。该书总结了他一生中许多重要发现和研究成果，其中包括上述关于物体运动的定律。他说，该书“所研究的主要是关于重、轻流体抵抗力及其他吸引运动的力的状况，所以我们研究的是自然哲学的数学原理。”该书传入中国后，中国数学家李善兰曾译出一部分，但未出版，译稿也遗失了。现有的中译本是数学家郑太朴翻译的，书名为《自然哲学之数学原理》，1931年商务印书馆初版，1957、1958年两次重印。 牛顿对自然的兴趣 由于牛顿在剑桥受到数学和自然科学的熏陶和培养，对探索自然现象产生极为浓厚的兴趣。就在1665～1666年这两年之内，他在自然科学领域内思潮奔腾，才华迸发，思考前人从未思考过的问题，踏进前人没有涉及的领域，创建前所未有的惊人业绩。1665年初他创立级数近似法以及把任何幂的二项式化为一个级数的规则。同年11月，创立正流数法（微分）；次年1月，研究颜色理论；5月，开始研究反流数法（积分）。这一年内，牛顿还开始想到研究重力问题，并想把重力理论推广到月球的运行轨道上去。他还从开普勒定律中推导出使行星保持在它们轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。牛顿见苹果落地而悟出地球引力的传说，说的也是在此时发生的轶事。总之，在家乡居住的这两年中，牛顿以比此后任何时候更为旺盛的精力从事科学创造，并关心自然哲学问题。由此可见，牛顿一生的重大科学思想是在他青春年华、思想敏锐短短两年期间孕育、萌发和形成的。 1667年牛顿重返剑桥大学，10月1日被选为三一学院的仲院侣，次年3月16日选为正院侣。当时巴罗对牛顿的才能有充分认识。1669年10月27日巴罗便让年仅26岁的牛顿接替他担任卢卡斯讲座的教授。牛顿把他的光学讲稿(1670～1672)、算术和代数讲稿(1673～1683)《自然哲学的数学原理》（以下简称《原理》）的第一部分(1684～1685)，还有《宇宙体系》(1687)等手稿送到剑桥大学图书馆收藏。1672年起他被接纳为皇家学会会员，1703年被选为皇家学会主席直到逝世。其间牛顿和国内外科学家通信最多的有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莱布尼兹和J.沃利斯等。牛顿在写作《原理》之后，厌倦大学教授生活，他得到在大学学生时代结识的一位贵族后裔C.蒙塔古的帮助，于1696年谋得造币厂监督职位，1699年升任厂长，1701年辞去剑桥大学工作。当时英国币制混乱，牛顿运用他的冶金知识，制造新币。因改革币制有功，1705年受封为爵士。晚年研究宗教，著有《圣经里两大错讹的历史考证》等文。牛顿于1727年3月31日（儒略历20日）在伦敦郊区肯辛顿寓中逝世，以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂。 《光学》和反射式望远镜的发明，光学和力学一样，在古希腊时代就受到注意。用于天文观测的需要，光学仪器的制作很早就得到了发展，光的反射定律早在欧几里得时代已经闻名，但折射定律直到牛顿出生之前不久才为荷兰科学家W.斯涅耳所发现。玻璃的制作早已从阿拉伯辗转传入西欧。16世纪荷兰磨制透镜的手工业大兴。把透镜适当组合成一个系统就可成为显微镜或望远镜。这两种仪器的发明对科学发展起了重大作用。在牛顿之前，伽利略首先把他所制作的望远镜用在天象观测上。枷利略式的望远镜是以一片会聚透镜为目镜、一片发散透镜为物镜的望远镜。还有当时盛行的由两片会聚透镜组成的开普勒望远镜。两种望远镜都无法消除物镜的色散。牛顿发明以金属磨成的反射镜代替会聚透镜作为物镜，这样就避免了物镜的色散。当时牛顿制成的望远镜长6英寸，直径1英寸，放大率为30～40倍。经过改进，1671年他制作了第二架更大的反射式望远镜，并送到皇家学会评审。这台望远镜被皇家学会作为珍贵科学文物收藏起来。为了制造反射式望远镜，牛顿亲自冶炼合金和研磨镜面。牛顿自幼爱好动手制模型，做试验，这对他在光学实验上的成功有极大帮助。光的颜色问题早在公元前就有人在作猜测，把虹的光色和玻璃片的边缘形成的颜色联系起来。从亚里士多德以来到笛卡儿都认为白光是纯洁的、均匀的，是光的本质，而色光只是光的变种。他们都没像牛顿那样认真做过实验。