以太坊椭圆曲线
Ⅰ 牛顿小时侯的故事
牛顿小时侯家里很穷,他父亲早就病逝,牛顿和母亲相依为命,过着清苦的生活.
十四岁那年,因家里实在拿不出钱,牛顿中途退学了.退学以后,他的心思仍然停留在
数学书上.一天,母亲叫他骑马到山里办事.他扛着马鞍到马棚去牵马,其实这时他正在思考一道数学题.当他把马牵出来后,突然想起了解题的一种方法,他未牵着马,却扛着马鞍一边跑一边思考.到达山顶后,解决问题的另一种方法又想出来了,而马却早已跑得无影无踪,只有马鞍还在肩上.
牛顿专心致志研究数学,在解析几何、微积分等方面都有大量杰作,他后来成为著名的数学家.
牛顿小时侯性格内向,心灵手巧,但是在校成绩却很差。他小时侯妈妈就改
嫁了,他跟着外婆生活。外婆发现牛顿很聪明,会发明很多工具,比如:小风车、小
城堡等等……他都放在他的小作坊里。
牛顿虽然会做风车、风筝等东西,但是在学校的每次考试都是劣等,因此
常常挨老师的鞭子。一次,牛顿做了一个风车,一有风,风车就飞快的转起来,牛顿
想:能不能让风车没有风也会转动呢?他一直在思考。后来,他用小白鼠踩圆笼,使
风车不断的转动。
他后来不愿被别的同学看不起,于是发奋学习,取得了优等的成绩。他考上
了剑桥大学,为力学、数学、光学作出了伟大的贡献。
牛顿小时侯养猫,家人叫他在门上给猫开个进出的通道。牛顿就在门上开了一大一小并排两个洞。邻居们见了好生奇怪,问牛顿为什么要开两个洞。牛顿答,大猫走大洞、小猫走小洞。却似乎不晓得大能兼小的简单道理,从此传为笑谈。
就此故事的解释,最大众的版本大概是“要说牛顿死心眼啊,小猫也可以走大洞啊,没有必要开两个洞的。”
Ⅱ aBey区块链技术什么东西
希望能帮到你:
网页链接
aBey区块链技术是来自于罗马尼亚蒂米什瓦拉西部大学 数学与信息学院 计算机科学系的两位人工智能系博士:Ciprian Pungila & Vorel Negru的自主研究项目。采用了恒定轻化区块链技术和多层编程及拓展的区块链解决方案。aBey的区块链规模始终保持不变,其规模仅为50个活跃区块。aBey区块链技术适用于利用电子货币在电子商务系统中进行 大批量交易,且具有多层次性、可扩展性和安全性并可进行编程。
官方白皮书声称aBey适用于电子商务系统中利用数字货币进行大批量交易 并可进行多层编程及拓展的区块链解决方案。
aBey区块链技术的具体实行方法:
利用一种多层次且可编程的区块链方法实现数字货币(为简单起见,我们称之为“DC”)。该方法可为执行各种电子商务用途(如:贷款融资、完成可退款交易和不可退款交易等)铺平道路。在区块链的第一层可实现固有的数字货币设计—即我们通常所说的基础层(“FL”)。在基础上建立的各种不同的上层,可用于描述与各种不同商业驱动型应用实例相关的各种附加功能(我们将在下文中予以简要介绍)。所有上述层级均具有完全可编程性,并且极容易经改编后,适用于各种不同的应用实例。
尽管现如今的绝大多数数字货均在区块链中储存交易差额,但aBey的方法更类似于PascalCoin数字货币。该方法使用我们称之为“Vault” 的加密结构。“Vault”结构可在网络中仅保存所有账户的余额,而不是所有已完成交易的完整清单,并可在区块链演变历史中完成重构。鉴于Vault可允许随时删除无用内容,因此可大幅降低区块链的储存成本。与此相比,在作者撰写本文时,下载比特币数据库所需的储存空间为70GB(报警率仍持续增长,预计在2019年达到300GB),因此使用储存空间较小(如,120GB或256GB)的超极本或笔记本实施挖矿操作已处于不可行状态。另一方面,aBey区块链的规模将始终保持不变,其规模仅为50个区块(在撰写本文时,比特币区块链中的区块已超过525,000个)。
Vault完全支持账户之间的数字货币转账。此外,Vault可向每个账户分配所有者界定的名称,而不是像今天的加密货币一样利用哈希算法—这可使账户更容易记忆,并且可向公众公开名称。
Vault有助于防止区块链日常费用过高(特别是与交易历史相关的费用)的重要功能之一是,Vault可通过创建有关区块链状态的安全副本,实现保存此类状态并同时降低区块链自身规模的目的。由于无需交易历史,并且所有账户均可保存其直接余额,因此区块链信息具有可部分擦除的特征。所有可储存的区块链状态均可被视为该区块链的界标。
安全数据共享:
通过区块链结构设计,对于发送到网络中的每次交易,区块链可能均包含经加密的元数据。该元数据仅可由交易接收人解密。对于向网络中发送的交易,通过在此类交易中包含发送人公钥,并由交易接收人利用公钥解密元数据实现这一目的。由于交易接收人持有用于解密的私钥,因此仅可由交易接收人实施数据解密过程。从加密方法角度来说,尽管比特币仅限于使用椭圆曲线密码学,但区块链元数据可使用任何其他加密机制完成加密过程。这不仅可在安全性选择方面提供完全的灵活性,而且不会对区块链的结构或功能造成任何不良影响。
可扩展性:
鉴于aBey区块链支持通过设计创建历史界标,因此从区块链将始终需要不断储存(与现有的最新SL有关)角度来说,网络自身将非常容易实现高扩展性。该方法完全消除了为计算所有账户的余额而储存交易历史的需要,并且可直接储存所有账户余额,进而可确保网络中所有节点提供的特定余额信息,均符合拜占庭一致性要求。
安全性和工作量证明:
根据涉及,在aBey的方法中不可能出现双向支付操作(在指定适当的场景中,现如今的绝大多数主流加密货币在理论上可能存在双向支付操作)。每次交易均意味着按照相对简单的方式更新相应账户的余额,并且无任何可将交易从网络待处理交易队里中还原的特殊方式。对于aBey区块链来说,鉴于所有技术层/功能层均建立在Vault上,因此Vault是我们区块链的基础结构,因此Vault对挖矿操作非常重要。我们提议的区块链模型由一系列区块组成,其中每个区块均由网络中自愿挖矿的节点,通过使用工作量证明模型经挖矿后生成。网络中的所有节点均可根据交易(区块的组成部分)独立更新账户余额,并与其他节点相互独立。挖矿操作将对第一功能层造成影响。除更新余额之外,每个节点还可更新区块链结构组成中,可能属于上层功能层的其他事项。一旦出现更新状况,则将创建一个全新的挖矿奖励区块。该挖矿奖励区块中包含多个全新且已分配给矿工的奖励账户。矿工根据工作量证明作为上述奖励的获得者(目前奖励账户的数量50个)。奖励的方式是向奖励获得者分配所有此类账户的公钥。
区块链技术层:
aBey的数字货币模式中包含多层结构,其中第一层表示实现数字货币自身(有关图形解释,请参阅图7)。相应层级包括:
第1层→数字货币(加密货币):货币转让,挖矿
第2层→可退款交易和不可退款交易:允许使用数字公正系统完成可退款交易
第3层→关联方和佣金:允许向关联方自动分配佣金
第4层→接触货币:通过借出货币,基于利息获得收入
第5层→可编程:经保留后可供未来实现图灵完整编程模型使用,以便于按照自定义方式处理区块链数据 (如,智能合同等)
第6层→自定义协议:保留以供未来使用
交易类型:
aBey的模式可允许通过设计,在区块链中不同的层级,完成多种交易类型。第欱层中的交易类型如下所述:
1→资金转移:账户之间转移资金(1对1转移)
2→可退款型资金转移:账户之间的可退款交易。使用托管余额代替常规账户余额
3→密钥更改:更改可用于处理账户的密钥
4→恢复账户:从失去的,无效的账户中恢复资金
5→设置账户名称:定义创始人所持帐户的名称
6→销售准备:标记准备销售的账户
7→移出销售队列:去除账户销售标记,并将账户标记为不可销售
可退款交易和调解人:
对于绝大多数实例来说,不可退款交易等同于所有基于区块链的数字货币模式中的欱对欱付款交易。但aBey已在自己的数字货币模式中引入可退款交易概念。在aBey模式中,利用小旗标记交易属于可退款标记或不可退款交易。除此之外,在aBey的区块链网络中,每个账户都包含两种类型的余额:常规且不可变更的余额(用于标记该账户已收到且可立即支出,但支出后不可收回的金额)和托管余额(包含被标记为可退款交易的交易清单,以及每次交易的分钟数)。
8→付款争议:针对已被标记为可退款交易的相应交易,发起付款争议,但仅可由付款人发起。
9→退款请求:针对先前被标记为可退款交易的相应交易,发起退款请求,但仅可由付款人发起。
10→取消托管:取消托管资金,并立即向付款人返还资金。仅可由收款人发起。
11→解除托管:解除托管资金,并立即将金额加至收款人账户余额。仅可由付款人发起。
关联方和佣金:
当今由区块链驱动的金融科技存在的重要缺失之一是,缺乏对销售特定产品或服务的关联方提供奖励的能力。aBey区块链第3层可以解决这一问题。
借出数字货币:
借出数字货币不仅是一种允许人们借入法定货币的简单快捷方法,而且还可保证加密资产的安全。鉴于现如今的有价数字货币同样用于交易,因此借出数字货币可行的原因不仅在于允许借款人抵押其储蓄的任何类型的加密货币,而且其具有吸引力的原因在于,这也是一种可以按照完全安全或极低风险的方式,保留自身数字资产。此外,aBey的模式还通过客户Vault借出网关(VLG)提供内置保护,并使VLG可作为贷款人和借款人之间的缓冲器。
12→借入资金:由借款人在网络内发起交易、宣布借入资金的意图,并指定借入资金的VLG账户。该交易类似于在选定的VLG账户中存入常规/托管账户余额
13→返还抵押品:由VLG自身发起交易。VLG将按照风险处理政策,向借款人返还抵押品。
14→偿还贷款:由借款人发起交易。如果VLG接受以数字货币形式偿还贷款,则借款人可选择利用数字货币偿还贷款。在此条件下,数字货币资金将被转变为VLG常规账户余额。
可编程的区块链:
通过与其相关的元数据有效负荷,区块链的第欵层可被保留为可允许通过执行基于语法的“完全图灵基本编程语言”,按照原始区块链数据处理方式,进一步创建网络中对等方之间的智能合同。对于每个有效负荷,均可实施加密或公众可见处理,并且可在专门的虚拟环境(类似于虚拟机)中执行。该方法可有效保护数据安全并避免遭受数据破坏和安全漏洞的影响。该方法的主要优点是,该层可在无需任何区块链特定编程的条件下,创建并强制执行数字化合同。对于本层面,我们将在未来升级过程中慎重考虑该层的延伸方向,并界定实现相应功能所需的适当语法和语义环境。同时,未来建立的其他层级(第6层、第7层和更高层级)可用于按照需求,扩展适用于更多使用案例的相关协议。但其缺点在于,实现上述功能将需要区块链自身完成“软分叉”或“硬分叉”过程。
实验结果:
aBey当前正在实施相关实验,并将在全球最大的开源平台—GitHub上公布实验结果。
Ⅲ 关于牛顿
牛顿(IsaacNewton,1643―1727)
英国伟大的物理学家、数学家、天文学家。恩格斯说:“牛顿由于发现了万有引力定律而创立了天文学,由于进行光的分解而创立了科学的光学,由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学,由于认识了力学的本性而创立了科学的力学。”的确,牛顿在自然科学领域里作了奠基性的贡献,堪称科学巨匠。
牛顿出生于英国北部林肯郡的一个农民家庭。1661年考上剑桥大学特里尼蒂学校,1665年毕业,这时正赶上鼠疫,牛顿回家避疫两年,期间几乎考虑了他一生中所研究的各个方面,特别是他一生中的几个重要贡献:万有引力定律、经典力学、微积分和光学。
牛顿发现万有引力定律,建立了经典力学,他用一个公式将宇宙中最大天体的运动和最小粒子的运动统一起来。宇宙变得如此清晰:任何一个运动都不是无故发生,都是长长的一系列因果链条中的一个状态、一个环节,是可以精确描述的。人们打破几千年来神的意志统治世界的思想,开始相信没有任何东西是智慧所不能确切知道的。相比于他的理论,牛顿更伟大的贡献是使人们从此开始相信科学。
牛顿是一个远远超过那个时代所有人智慧的科学巨人,他对真理的探索是如此痴迷,以至于他的理论成果都是在别人的敦促下才公诸于世的,对牛顿来说创造本身就是最大的乐趣。
回答者:西伯利亚的狼 - 状元 十四级 5-10 21:56
牛顿简介
牛顿(Isaac Newton,1643~1727)伟大的物理学家、天文学家和数学家,经典力学体系的奠基人。
牛顿1643年1月4日(儒略历1642年12月25日)诞生于英格兰东部小镇乌尔斯索普一个自耕农家庭。出生前八九个月父死于肺炎。自小瘦弱,孤僻而倔强。3岁时母亲改嫁,由外祖母抚养。11岁时继父去世,母亲又带3个弟妹回家务农。在不幸的家庭生活中,牛顿小学时成绩较差,“除设计机械外没显出才华”。
牛顿自小热爱自然,喜欢动脑动手。8岁时积攒零钱买了锤、锯来做手工,他特别喜欢刻制日晷,利用圆盘上小棍的投影显示时刻。传说他家里墙角、窗台上到处都有他刻划的日晷,他还做了一个日晷放在村中央,被人称为“牛顿钟”,一直用到牛顿死后好几年。他还做过带踏板的自行车;用小木桶做过滴漏水钟;放过自做的带小灯笼的风筝(人们以为是彗星出现);用小老鼠当动力做了一架磨坊的模型,等等。他观察自然最生动的例子是15岁时做的第一次实验:为了计算风力和风速,他选择狂风时做顺风跳跃和逆风跳跃,再量出两次跳跃的距离差。牛顿在格兰瑟姆中学读书时,曾寄住在格兰瑟姆镇克拉克药店,这里更培养了他的科学实验习惯,因为当时的药店就是一所化学实验室。牛顿在自己的笔记中,将自然现象分类整理,包括颜色调配、时钟、天文、几何问题等等。这些灵活的学习方法,都为他后来的创造打下了良好基础。 牛顿曾因家贫停学务农,在这段时间里,他利用一切时间自学。放羊、购物、农闲时,他都手不释卷,甚至羊吃了别人庄稼,他也不知道。他舅父是一个神父,有一次发现牛顿看的是数学,便支持他继续上学。1661年6月考人剑桥大学三一学院。作为领取补助金的“减费生”,他必须担负侍候某些富家子弟的任务。三一学院的巴罗(Isaac Barrow, 1630~1677)教授是当时改革教育方式主持自然科学新讲座(卢卡斯讲座)的第一任教授,被称为“欧洲最优秀的学者”,对牛顿特别垂青,引导他读了许多前人的优秀著作。1664年牛顿经考试被选为巴罗的助手,1665年大学毕业。
在1665~1666年,伦敦流行鼠疫的两年间,牛顿回到家乡。这两年牛顿才华横溢,作出了多项发明。1667年重返剑桥大学,1668年7月获硕士学位。1669年巴罗推荐26岁的牛顿继任卢卡斯讲座教授,1672年成为皇家学会会员,1703年成为皇家学会终身会长。1699年就任造币局局长,1701年他辞去剑桥大学工作,因改革币制有功,1705年被封为爵士。1727年牛顿逝世于肯辛顿,遗体葬于威斯敏斯特教堂。
牛顿的伟大成就与他的刻苦和勤奋是分不开的。他的助手H.牛顿说过,“他很少在两、三点前睡觉,有时一直工作到五、六点。春天和秋天经常五、六个星期住在实验室,直到完成实验。”他有一种长期坚持不懈集中精力透彻解决某一问题的习惯。他回答人们关于他洞察事物有何诀窍时说:“不断地沉思”。这正是他的主要特点。对此有许多故事流传:他年幼时,曾一面牵牛上山,一面看书,到家后才发觉手里只有一根绳;看书时定时煮鸡蛋结果将表和鸡蛋一齐煮在锅里;有一次,他请朋友到家中吃饭,自己却在实验室废寝忘食地工作,再三催促仍不出来,当朋友把一只鸡吃完,留下一堆骨头在盘中走了以后,牛顿才想起这事,可他看到盘中的骨头后又恍然大悟地说:“我还以为没有吃饭,原来我早已吃过了”。
牛顿的成就,恩格斯在《英国状况十八世纪》中概括得最为完整:“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学,由于进行了光的分解而创立了科学的光学,由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学,由于认识了力的本性而创立了科学的力学”。(牛顿在建立万有引力定律及经典力学方面的成就详见本手册相关条目),这里着重从数学、光学、哲学(方法论)等方面的成就作一些介绍。
(1)牛顿的数学成就
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。牛顿利甩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”。
(2)牛顿在光学上的成就
牛顿的《光学》是他的另一本科学经典著作(1704年)。该书用标副标题是“关于光的反射、折射、拐折和颜色的论文”,集中反映了他的光学成就。
第一篇是几何光学和颜色理论(棱镜光谱实验)。从1663年起,他开始磨制透镜和自制望远镜。在他送交皇家学会的信中报告说:“我在1666年初做了一个三角形的玻璃棱镜,以便试验那著名的颜色现象。为此,我弄暗我的房间……”接着详细叙述了他开小孔、引阳光进行的棱镜色散实验。关于光的颜色理论从亚里士多德到笛卡儿都认为白光纯洁均匀,乃是光的本色。“色光乃是白光的变种。牛顿细致地注意到阳光不是像过去人们所说的五色而是在红、黄、绿、蓝、紫色之间还有橙、靛青等中间色共七色。奇怪的还有棱镜分光后形成的不是圆形而是长条椭圆形,接着他又试验“玻璃的不同厚度部分”、“不同大小的窗孔”、“将棱镜放在外边”再通过孔、“玻璃的不平或偶然不规则”等的影响;用两个棱镜正倒放置以“消除第一棱镜的效应”; 取“来自太阳不同部分的光线,看其不同的入射方向会产生什么样的影响”;并“计算各色光线的折射率”,“观察光线经棱镜后会不会沿曲线运动”;最后才做了“判决性试验”:在棱镜所形成的彩色带中通过屏幕上的小孔取出单色光,再投射到第二棱镜后,得出核色光的折射率(当时叫“折射程度”),这样就得出“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非匀匀的混合体”。这个惊人的结论推翻了前人的学说,是牛顿细致观察和多项反复实验与思考的结果。 在研究这个问题的过程中,牛顿还肯定:不管是伽利略望远镜(凹、凸)还是开普勒望远镜(两个凸透镜),其结构本身都无法避免物镜色散引起起的色差。他发现经过仔细研磨后的金属反射镜面作为物镜可放大 30~40倍。1671年他将此镜送皇家学会保存,至今的巨型天文望远镜仍用牛顿式的基本结构。牛顿磨制及抛光精密光学镜面的方法,至今仍是不少工厂光学加工的主要手段。
《光学》第二篇描述了光照射到叠放的凸透镜和平面玻璃上的“牛顿环”现象的各种实验。除产生环的原因他没有涉及外,他作了现代实验所能想到的一切实验,并作了精确测量。他把干涉现象解释为光行进中的“突发”或“切合”,即周期性的时而突然“易于反射”,时而“易于透射”,他甚至测出这种等间隔的大小,如黄橙色之间有一种色光的突发间隔为 1/89 000英寸(即现今 2 854×10-10米),正好与现代波长值5 710×10-10米相差一半!
《光学》第三篇是“拐折”(他认为光线被吸收)即衍射、双折射实验和他的31个疑问。这些衍射实验包括头发丝、刀片、尖劈形单缝形成的单色窄光束“光带”(今称衍射图样)等10多个实验。牛顿已经走到了重大发现的大门口却失之交臂。他的31个疑问极具启发性,说明牛顿在实验事实和物理思想成熟前并不先作绝对的肯定。牛顿在《光学》一、二篇中视光为物质流,即由光源发出的速度、大小不同的一群粒子,在双折射中他假设这些光粒子有方向性且各向异性。由于当时波动说还解释不了光的直进,他是倾向于粒子说的,但他认为粒子与波都是假定。他甚至认为以太的存在也是没有根据的。
在流体力学方面,牛顿指出流体粘性阻力与剪切率成正比,这种阻力与液体各部分之间的分离速度成正比,符合这种规律的(如、空气与水)称为牛顿流体。 在热学方面,牛顿的冷却定律为:当物体表面与周围形成温差时,单位时间单位面积上散失的热量与这一温差成正比。
在声学方面,他指出声速与大气压强平方根成正比,与密度平方根成反比。他原来把声传播作为等温过程对待,后来 P.S.拉普拉斯纠正为绝热过程。
(3)牛顿的哲学思想和科学方法
牛顿在科学上的巨大成就连同他的朴素的唯物主义哲学观点和一套初具规模的物理学方法论体系,给物理学及整个自然科学的发展,给18世纪的工业革命、社会经济变革及机械唯物论思潮的发展以巨大影响。这里只简略勾画一些轮廓。 牛顿的哲学观点与他在力学上的奠基性成就是分不开的,一切自然现象他都力图力学观点加以解释,这就形成了牛顿哲学上的自发的唯物主义,同时也导致了机械论的盛行。事实上,牛顿把一切化学、热、电等现象都看作“与吸引或排斥力有关的事物”。例如他最早阐述了化学亲和力,把化学置换反应描述为两种吸引作用的相互竞争;认为“通过运动或发酵而发热”;火药爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞击、分解、放热、膨胀的过程,等等。
这种机械观,即把一切的物质运动形式都归为机械运动的观点,把解释机械运动问题所必需的绝对时空观、原子论、由初始条件可以决定以后任何时刻运动状态的机械决定论、事物发展的因果律等等,作为整个物理学的通用思考模式。可以认为,牛顿是开始比较完整地建立物理因果关系体系的第一人,而因果关系正是经典物理学的基石。 牛顿在科学方法论上的贡献正如他在物理学特别是力学中的贡献一样,不只是创立了某一种或两种新方法,而是形成了一套研究事物的方法论体系,提出了几条方法论原理。在牛顿《原理》一书中集中体现了以下几种科学方法:
①实验——理论——应用的方法。牛顿在《原理》序言中说:“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力,而后用这些方去论证其他的现象。”科学史家 I.B.Cohen正确地指出,牛顿“主要是将实际世界与其简化数学表示反复加以比较”。牛顿是从事实验和归纳实际材料的巨匠,也是将其理论应用于天体、流体、引力等实际问题的能手。
②分析——综合方法。分析是从整体到部分(如微分、原子观点),综合是从部分到整体(如积分,也包括天与地的综合、三条运动定律的建立等)。牛顿在《原理》中说过:“在自然科学里,应该像在数学里一样,在研究困难的事物时,总是应当先用分析的方法,然后才用综合的方法……。一般地说,从结果到原因,从特殊原因到普遍原因,一直论证到最普遍的原因为止,这就是分析的方法;而综合的方法则假定原因已找到,并且已经把它们定为原理,再用这些原理去解释由它们发生的现象,并证明这些解释的正确性”。 ③归纳——演绎方法。上述分析一综合法与归纳一演绎法是相互结合的。牛顿从观察和实验出发。“用归纳法去从中作出普通的结论”,即得到概念和规律,然后用演绎法推演出种种结论,再通过实验加以检验、解释和预测,这些预言的大部分都在后来得到证实。当时牛顿表述的定律他称为公理,即表明由归纳法得出的普遍结论,又可用演绎法去推演出其他结论。 ④物理——数学方法。牛顿将物理学范围中的概念和定律都“尽量用数学演出”。爱因斯坦说:“牛顿才第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础,从这个基础出发他用数学的思维,逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合”,“只有微分定律的形式才能完全满足近代物理学家对因果性的要求,微分定律的明晰概念是牛顿最伟大的理智成就之一”。牛顿把他的书称为《自然哲学的数学原理》正好说明这一点。
牛顿的方法论原理集中表述在《原理》第三篇“哲学中的推理法则”中的四条法则中,此处不再转引。概括起来,可以称之为简单性原理(法则1),因果性原理(法则2),普遍性原理(法则3),否证法原理(法则4,无反例证明者即成立)。有人还主张把牛顿在下一段话的思想称之为结构性原理:“自然哲学的目的在于发现自然界的结构的作用,并且尽可能把它们归结为一些普遍的法规和一般的定律——用观察和实验来建立这些法则,从而导出事物的原因和结果”。
牛顿的哲学思想和方法论体系被爱因斯坦赞为“理论物理学领域中每一工作者的纲领”。这是一个指引着一代一代科学工作者前进的开放的纲领。但牛顿的哲学思想和方法论不可避免地有着明显的时代局限性和不彻底性,这是科学处于幼年时代的最高成就。牛顿当时只对物质最简单的机械运动作了初步系统研究,并且把时空、物质绝对化,企图把粒子说外推到一切领域(如连他自己也不能解释他所发现的“牛顿环”),这些都是他的致命伤。牛顿在看到事物的“第一原因”“不一定是机械的”时,提出了“这些事情都是这样地井井有条……是否好像有一位……无所不在的上帝”的问题,(《光学》,疑问29),并长期转到神学的“科学”研究中,费了大量精力。但是,牛顿的历史局限性和他的历史成就一样,都是启迪后人不断前进的教材。
Ⅳ 我有一个实验是每分钟记录一次数据,X轴是时间,间隔是1分钟,Y轴是所测数据,该怎样画微分曲线呢谢了!
牛顿
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。
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。
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。
大约在1663年,牛顿即开始热衷于光学研究,磨玻璃、制作望远镜也在这个时期。1666年,他购得一块玻璃三棱镜,开始研究色散现象。为了这个目的,牛顿在他的《光学》一书中写道:“把我的房间弄暗,在我的窗板上开一个小孔,以便适量的太阳光射入室内,就在入口处安置我的棱镜,光通过棱镜折射达到对面的墙上。”牛顿看到墙上有彩色的光带,光带之长数倍于原来的白光点,他意识到这些彩色就是组成白色太阳光的原始光色。为了证明这一点,牛顿进一步做实验。在光带投射的屏上也打一个小孔,让光带中彩色的一部分穿过第二个小孔,经过放在屏后的第二个棱镜折射投到第二个屏上,又让第一棱镜绕它的轴缓慢转动,只见穿出第二个小孔落在第二屏上的像随着第一棱镜转动而上下移动。于是看到,为第一棱镜折射最大的蓝光,经过第二棱镜也是折射得最大;反之,红光被前后两个棱镜折射得最小。于是牛顿作出结论:“经过第一棱镜折射后所得长方形的彩色光带不是别的,正是由不同的彩色光所组成的白色光经折射而形成的。”也就是说:“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非均匀的混合体。”这就是牛顿的光色理论。它是通过实验建立起来的,牛顿自称这个实验为“关键性实验”。这个实验可说是一个半世纪后J.von夫琅和费建立光谱术的基础。事实上牛顿在他的《光学》第1卷命题4问题1中用过1~2英寸长、宽仅1/10或1/20英寸的长方形的孔代替小圆孔,他说所得结果较前更清晰,但没有夫琅和费线的记载。牛顿在这方面做了大量的实验之后,于1672年把他的结论用书信形式送交皇家学会评审。不料竟引起一场尖锐的论战。当时惠更斯反对他,胡克攻击他尤甚。早在1665年胡克就在英国提出光的波动理论,这只是一个假说。惠更斯则把它完整起来,认为空间的以太是无所不在的,他把以太作为振动的媒质,把媒质的每一个质点都看成一个中心,在中心的周围形成一个波,惠更斯成功地用这个物理图像来解释光的反、折射、还以此来研究冰洲石的双折射(但是光的波动学说的确立还有待于一个半世纪之后由英国的T.杨的干涉实验来证明)。牛顿则持光的微粒说,他认为波动说的最大障碍是不能解释光的直线进行。他提出发光物体发射出以直线运动的微粒子、微粒子流冲击视网膜就引起视觉。它也能解释光的折射与反射,甚至经过修改也能解释F.M.格里马尔迪发现的“衍射”现象。但对薄膜形成的彩色,牛顿则承认微粒说不如波动说解释得明快。微粒说与波动说之争在当时是十分激烈的,双方争论持续多年。当年光的微粒说与波动说之争,现在可以引用E.T.惠特克的话来结束这桩公案:“当A.爱因斯坦以M.普朗克的量子原理来解释光电效应,光的微粒思想经过一个世纪的沉寂而在1905年又获得了新生,并因此而导致光量子存在的基本原理。他的思想为实验所充分肯定,特别是光子与电子碰撞所产生的康普顿效应服从经典的碰撞力学定律。而同时,关于光的波动性的实验并没有失效,于是我们不得不承认波动说和微粒假说都是正确的。”无疑,牛顿的《光学》(Opticks)是和他的《原理》同为物理学的巨著,也是科学界的经典著作。《光学》第一版印于1704年,在胡克逝世之后问世。《光学》最后部分以独特的形式附上一份著名的“问题”表,共提出31个“问题”(第一版提出16个“问题”)。在“问题”中所谈到的不仅是光的折射、反射等,还涉及光与真空,甚至重力、天体等问题。在多处谈到光的波动,涉及太阳光与物质的相互作用等问题,这些问题涉及物理学的诸多方面,富有启发性,后人评价这些“问题”是《光学》中最重要的部分,并非虚语。牛顿在《光学》一书中凭借实验的结果与分析,建立了光的理论。但在全书中没有提起不同玻璃具有不同折射率,在全书中也没有做消色差的实验,这或许是由于他当时还没有获得不同质玻璃的三棱镜的缘故。但是牛顿制造反射式望远镜来避免物镜的色散,却是个妙法,迄今大型望远镜的制造还遵从此法。牛顿死后3年(1730)出版了经牛顿生前订校过的《光学》第4版。现在流行的1931年版本就是根据第4版重印的。
万有引力定律和《自然哲学的数学原理》,16世纪丹麦天文学家第谷对行星绕日运行作了长年累月的观测,他死后德国天文学家开普勒整理并分析了第谷的20年的观测记录,总结出行星运动的著名开普勒三定律。这个发现不仅为经典天文学奠定了基础,更重要的是导致了其后万有引力定律的发现。开普勒在得出行星运动三定律之前,1596年曾提出关于太阳行星间的吸引作用的思想;随之提出物体作圆周运动时出现离心力问题。一般认为伽利略已领悟到离心力,但对它作进一步的认识和计算则有待于牛顿。1664年1月20日牛顿在他的《算草本》上已提出如何计算物体作圆周运动时的向心力的具体方法。牛顿把推导、计算方法详尽地写入他的《原理》(第3版)第一编第二章命题4定理4下面推论1中,明确地指出:“因此,由于这些圆弧代表运动物体的速度,向心力就是这个速度的平方除以圆周半径。”从这里可以看出,向心力的求得对于距离平方反比定律的推导是不可少的。顺便提一下,惠更斯从不同途径推导得离心力方程和牛顿的相似,结果于1673年发表。牛顿虽在早年的《算草本》上提出求向心力的方法,但他自己说“惠更斯先生后来所发表的离心力理论,我相信在我之前”。引人注意的是,在《原理》第一编和第三编中,凡提到轨道运行时,牛顿都没有提及离心力一词,总是强调拉向轨道中心的向心力。
关于引力反比于距离平方定律,历史上记载了当时对此发明权的争论,有人以为距离平方反比定律可以从开普勒第三定律直接推出,但缺乏向心力的概念和运动,不可能推出这定律。而向心力的概念与运算都是牛顿最早做出来的。长牛顿7岁的胡克当年就宣称他早已知道引力反比于距离平方定律,但提不出证据来。当《原理》第1版在印刷时,胡克通过哈雷向牛顿要求分享此定律的发明权。牛顿加以拒。在《原理》(第3版)上述命题4下的注释中提到距离平方反比定律适用于天体运动时,牛顿说:“雷恩爵士、胡克博士和哈雷博士曾分别注意过。”同时也提及“惠更斯先生在他的出色著作《钟摆的振荡》中曾把重力比之于旋转体的离心力”。这样,人们对距离平方反比定律的发明权就有所了解了。有人认为,1666年牛顿在乌尔斯索普家中试图以地球表面大圆弧上1度的长度为60英里来计算月地之间的引力;通过实际计算,月球绕地球的周期与实际不能符合,算稿便弃置一旁。1682年牛顿获悉J.皮卡德的地球经度1度之长为69.1英里的数据,便重行计算,才使计算与实际观测相吻合。牛顿把日常所见的重力和天体运动的引力统一起来,在科学史上有特别重要的意义。行星绕日运动的轨道究竟是什么样?这是当时科学界所关心的问题。这问题答案的公开和《原理》的出版密切相关,科学史上已有生动的记载。1684年1月C.雷恩、哈雷和胡克3位英国当时科学界著名人士在伦敦相叙讨论行星运动轨道问题。胡克虽说他已通晓,但拿不出计算结果。于是牛顿的好友哈雷专程去剑桥请教牛顿。牛顿告诉哈雷他自己已计算过了,肯定地说,行星绕日轨道是椭圆;但手稿压置多年一时找不到,应允重行计算,约期3个月后交稿。哈雷如约再度访剑桥,牛顿交给一份手稿《论运动》,哈雷大为赞赏。牛顿在此稿基础上另写一书《论物体运动》,1684年12月送交英国皇家学会。此书第一部分主要相当于后来的《原理》第一编及第二编;而其余部分成为《原理》的第三编。哈雷怂恿牛顿写成《原理》全书公开出版,由他出资印刷,并亲自督校。
1687年7月《自然哲学的数学原理》(Philosophiae Naturaal is Principia Мathematica)第1版问世,时距1664年牛顿开始思考并进行草算已23年。《原理》第2版于1713年出版,第3版于1725年出版(见彩图牛顿名著《原理》(1686)扉页)。《原理》原用拉丁文写成。牛顿逝世后2年由A.莫特译成英文付印,即今所见的流行的《原理》英文本。《原理》第一编之前有两部分重要的论述。第一部分为定义。定义共8条,其中有关向心力的有5条。他说,施加于物体的力有不同来源,例如撞击、压力和向心力。向心力一词是牛顿创造的(在另一场合即惠更斯称之为离心力的补充词)。牛顿在定义一章中有长篇诠释,其中提到了一个假想实验:“在高山上发射炮弹、炮力不足,炮弹飞了一阵便以弧形曲线下落地面。假如炮力足够大,炮弹将绕地球面周行,这是向心力的表演。”今日人造卫星的设想在那时牛顿的脑子里已浮现出来了。在定义一章中牛顿尽情阐述了他的时空绝对性概念。他对人们熟知的空间与时间,择名绝对空间和绝对时间。牛顿认为,只有在绝对空间中绝对运动才可以觉察,特别是在物体旋转时。当时惠更斯和英国大主教G.贝克莱对此表示疑问。无论如何,这短短一章定义表达了牛顿对力与时空的基本观点,是研究牛顿的重要原始文献。
在第一编之前,除定义一章外,还有公理或称运动定理一章。在这章里牛顿阐述著名的运动三定律(见牛顿运动定律)。第一运动定律一般称作惯性定律,通常认为已由伽利略和笛卡儿所道出。为了要变更物体运动方向(或称变更运动速度)必须有外力作用,这其间必然会产生质量的概念。质量(原文物质的量)这个基本概念是由牛顿在《原理》第一编定义章中首先提出的,成为物理学中最基本概念之一。他清楚地把质量和重量区分开来,阐明了在各种不同环境中两个量的相互关系。在力学中牛顿用质量表示物体的特征。爱因斯坦指出:“只有引进质量这一新概念之,他(牛顿)才能把力和加速度联系起来。”动量一词牛顿也作了定义。牛顿指出,动量是衡量物质运动的量,它联系物质与运动两个量;物质加倍,动量加倍;物质与运动都加倍;动量即为原来的4倍。随后阐述动量守恒。牛顿在运动三定律之后有7个推论,其中论述到两力同时作用一物体上,则物体加速度方向和力的合成都在两力平行四边形的对角线上。此后还有一段很长的诠释,总论运动三定律的联系性,还用两摆的弹性碰撞和非弹性碰撞实验来阐述运动守恒并说明第二定律和第三定律之间的关系。从上面看,牛顿运动三定律不是分立的,而是相关的。牛顿早年在《算草本》中以碰撞实验研究力,在《原理》中他强调以“冲量”作为力的概念。随后发展这个概念,说无限短促间隙的相关系列冲量就成为连续作用力。这句话就包含以微分形式表达力的定义。牛顿设想,一质点在直线上作惯性运动,这质点和线外某一定点相联,在相等时间内这联线扫过的面积必然相等;如果在线上某点遇到一个外力,则质点要偏向质点原运动方向与外力方向之间的某一方向上运动。牛顿用他创造的无限小概念极限的方法最终证明了:一个运动着的质点,受到某个定点的外力作用,如果这个外力在质点和定点的联线上,而且力的强度反比于距离二次方,那么这质点运动轨迹很可能是个椭圆,这定点就是椭圆的焦点。于此,牛顿得出行星与太阳之间联线所扫过的面积必然和时间成比例。牛顿又设想,质点在椭圆上从一点经过无限短时间运行,这质点在短暂时间运行所到之处偏离切线的距离反比于从焦点到该点的距离平方。而当椭圆上两点相接近时,牛顿得出,在这极限情况下开普勒的面积定律是关键条件。总之,牛顿得到如下结论:假如面积定律有效,椭圆形轨道意味着指向焦点的力必然反比于距离平方。牛顿于是着意证明,面积定律是作用在运动物体的力指向中心的充分和必要条件。这揭示了开普勒的第一、第二两定律的重要性。《原理》第二编论述在有阻力媒质(气体、液体)内的质点运动。牛顿在这里用了更多的数学方法,而物理涵义较前为少。在第一编里牛顿费尽心力用各种方法证明宇宙间引力(向心力)之存在;而在第二编里,牛顿设想,在媒质中阻力与物体运行速度成正比;又设想与速度平方成正比;甚至认为一部分为速度之比,另一部分为速度平方之比。他还论证过一些其他的问题。在这些工作中牛顿以数学技巧来处理一些看来无实际物理意义的问题。他还研究了气体的弹性和可压缩性。在《原理》第二编中,牛顿用摆在流体中的运动实验测定重量(即地球引)和惯性大小的关系。在经典物理学中这两个量只能由实验来测定。关于
Ⅳ 初中物理的基础问题 初中物理要求知道的物理学家以及他们对应的发明
欧姆——欧姆定律
赫兹,麦克斯韦——电磁学
汤姆生,卢瑟福——原子及电子学
焦耳——焦耳定律
帕斯卡——测定了毫米汞柱
法拉第——电磁感应
奥斯特——电流的磁效应
托里拆利——大气压
安培——安培定则
阿基米德——杠杆定律、浮力
这些人都在课本里出现过
但不知道考纲作不作要求
Ⅵ 2009年秋浙江省计算机三级网络技术真题
我今天考试唉,啊啊
2009年3月全国计算机等级考试三级网络技术笔试试卷
一、 选择题(每小题1分,共60分)
下列各题A)、B)、C)、D)四个选项中,只有一个选项是正确的,请将正确选项涂写在答题卡相应位置上,答在试卷上不得分。
(1)1959年10月我国研制成功的一台通用大型电子管计算机是
A)103计算机
B)104计算机
C) 720计算机
D)l30计算机
(2)关于计算机应用的描述中,错误的是
A)模拟核爆炸是一种特殊的研究方法
B)天气预报采用了巨型计算机处理数据
C)经济运行模型还不能用计算机模拟
D)过程控制可采用低档微处理器芯片
(3)关于服务器的描述中,正确的是
A)按体系结构分为入门级、部门级、企业级服务器
B)按用途分为台式、机架式、机柜式服务器
C)按处理器类型分为文件、数据库服务器
D)刀片式服务器的每个刀片是一块系统主板
(4)关于计算机配置的描述中,错误的是
A)服务器机箱的个数用1U/2U/3U/……/8U表示
B)现在流行的串行接口硬盘是SATA硬盘
C)独立磁盘冗余阵列简称磁盘阵列
D)串行SCSI硬盘简称SAS硬盘
(5)关于软件开发的描述中,正确的是
A)软件生命周期包括计划、开发两个阶段
B)开发初期进行需求分析、总体设计、详细设计
C)开发后期进行编码、测试、维护
D)软件运行和使用中形成文档资料
(6)关于多媒体的描述中,错误的是
A)多媒体的数据最很大,必须进行压缩才能实用
B)多媒体信息有许多冗余,这是进行压缩的基础
C)信息熵编码法提供了无损压缩
D)常用的预测编码是变换编码
(7)关于数据报交换方式的描述中,错误的是
A)在报文传输前建立源结点与目的结点之间的虚电路
B)同一报文的不同分组可以经过不同路径进行传输
C)同一报文的每个分组中都要有源地址与目的地址
D)同一报文的不同分组可能不按顺序到达目的结点
(8)IEEE 802.11无线局域网的介质访问控制方法中,帧间间隔大小取决于
A)接入点
B)交换机
C)帧大小
D)帧类型
(9)以下网络应用中不属于Web应用的是
A)电子商务
B)域名解析
C)电子政务
D)博客
(10)关于千兆以太网的描述中,错误的是
A)与传统以太网采用相同的帧结构
B)标准中定义了千兆介质专用接口
C)只使用光纤作为传输介质
D)用GMII分隔MAC子层与物理层
(11)虚拟局域网的技术基础是
A)路由技术
B)带宽分配
C)交换技术
D)冲突检测
(12)关于OSI参考模型的描述中,正确的是
A)高层为低层提供所需的服务
B)高层需要知道低层的实现方法
C)不同结点的同等层有相同的功能
D)不同结点需要相同的操作系统
(13)如果网络结点传输I0bit数据需要1×10-8s,则该网络的数据传输速率为
A)10Mbps
B)1Gbps
C)100Mbps
D)10Gbps
(14)关于传统Ethernet的描述中,错误的是
A)是一种典型的总线型局域网
B)结点通过厂播方式发送数据
C)需要解决介质访问控制问题
D)介质访问控制方法是CSMA/CA
(15)网桥实现网络互联的层次是
A)数据链路层
B)传输层
C)网络层
D)应用层
(16)在TCP/IP参考模型中,负责提供面向连接服务的协议是
A)FTP
B)DNS
C)TCP
D)UDP
(17)以下哪一个不是无线局域网IEEE 802.11规定的物理层传输方式?
A)直接序列扩频
B)跳频广播
C)蓝牙
D)红外
(18)关于网络层的描述中,正确的是
A)基本数据传输单位是帧
B)主要功能是提供路由选择
C)完成应用层信息格式的转换
D)提供端到端的传输服务
(19)1000BASE-T标准支持的传输介质是
A)单模光纤
B)多模光纤
C)非屏蔽双绞线
D)屏蔽双绞线
(20)电子邮件传输协议是
A)DHCP
B)FTP
C)CMIP
D)SMTP
(21)关于IEEE 802模型的描述中,正确的是
A)对应于OSI模型的网络层
B)数据链路层分为LLC与MAC子层
C)只包括一种局域网协议
D)针对广域网环境
(22)关于Ad Hoc网络的描述中,错误的是
A)是一种对等式的无线移动网络
B)在WLAN的基础上发展起来
C)采用无基站的通信模式
D)在军事领域应用广泛
(23)以下P2P应用软件中不属于文件共享类应用的是
A)Skype
B)Gnutella
C)Napster
D), BitTorrent
(24)关于服务器操作系统的描述中,错误的是
A)是多用户、多任务的系统
B)通常采用多线程的处理方式
C)线程比进程需要的系统开销小
D)线程管理比进程管理复杂
(25)关于Windows Server基本特征的描述中,正确的是
A)Windows 2000开始与IE集成,并摆脱了DOS
B)Windows 2003依据。NET架构对NT技术做了实质的改进
C)Windows 2003 R2可靠性提高,安全性尚显不足
D)Windows 2008重点加强安交全性,其他特征与前面版本类似
(26)关于活动目录的描述中,错误的是
A)活动目录包括日录和目录服务
B)域是基本管理单位,通常不再细分
C)活动目录采用树状逻辑结构
D)通过域构成树,树再组成森林
(27)关于Unix操作系统的描述中,正确的是
A)Unix由内核和外壳两部分组成
B)内核由文件子系统和目录子系统组成
C)外壳由进程子系统和线程子系统组成
D)内核部分的操作原语对用户程序起作用
(28)关于Linux操作系统的描述中,错误的是
A)内核代码与Unix不同
B)适合作为Internet服务平台
C)文件系统是网状结构
D)用户界面主要有KDE和GNOME
(29)关于TCP/IP协议集的描述中,错误的是
A)由TCP和IP两个协议组成
B)规定了Internet中主机的寻址方式
C)规定了Internet中信息的传输规则
D)规定了Internet中主机的命名机制
(30)关于IP互联网的描述中,错误的是
A)隐藏了低层物理网络细节
B)数据可以在IP互联网中跨网传输
C)要求物理网络之间全互连
D)所有计算机使用统一的地址描述方法
(31)以下哪个地址为回送地址?
A)128.0.0.1
B)127.0.0.1
C)126.0.0.1
D)125.0.0.1
(32)如果一台主机的IP地址为20.22.25.6,子网掩码为255.255.255.0,那么该主机的主机号为
A)6
B)25
C)22
D)20
(33)一个连接两个以太网的路由器接收到一个IP数据报,如果需要将该数据报转发到IP地址为202.123.1.1的主机,那么该路由器可以使用哪种协议寻找目标主机的MAC地址?
A)IP
B)ARP
C)DNS
D)TCP
(34)在没有选项和填充的情况下,IPv4数据报报头长度域的值应该为
A)3
B)4
C)5
D)6
(35)对IP数据报进行分片的主要目的是
A)提高互联网的性能
B)提高互联网的安全性
C)适应各个物理网络不同的地址长度
D)适应各个物理网络不同的MTU长度
(36)关于ICMP差错报文特点的描述中,错误的是
A)享受特别优先权和可靠性
B)数据中包含故障IP数据报数据区的前64比特
C)伴随抛弃出错LF数据报产生
D)目的地址通常为抛弃数据报的源地址
37)一个路由器的路由表如下所示。如果该路由器接收到一个目的1P地址为10.1.2.5的报文,那么它应该将其投递到
A)10.1.0.0
B)10.2.0.5
C)10.4.0.0
D)10.3.0.7
(38)关于RIP与OSPF协议的描述中,正确的是
A)RIP和OSPF都采用向量-距离算法
B)RIP和OSPF都采用链路-状态算法
C)RIP采用向量-距离算法,OSPF采用链路-状态算法
D)RIP采用链路-状态算法,OSPF采用向量-距离算法
(39)为确保连接的可靠建立,TCP采用的技术是
A)4次重发
B)3次重发
C)4次握手
D)3次握手
(40)关于客户机/服务器模式的描述中,正确的是
A)客户机主动请求,服务器被动等待
B)客户机和服务器都主动请求
C)客户机被动等待,服务器主动请求
D)客户机和服务器都被动等待
(41)关于Internet域名系统的描达中,错误的是
A)域名解析需要一组既独立又协作的域名服务器
B)域名服务器逻辑上构成一定的层次结构
C)域名解析总是从根域名服务器开始
D)递归解析是域名解析的一种方式
(42)pwd是一个FTP用户接口命令,它的意义是
A)请求用户输入密码
B)显示远程主机的当前工作目录
C)在远程主机中建立目录
D)进入主动传输方式
(43)为了使电子邮件能够传输二进制信息,对RFC822进行扩充后的标准为
A)RFC823
B)SNMP
C)MIME
D)CERT
(44)关于WWW服务系统的描述中,错误的是
A)WWW采用客户机/服务器模式
B)WWW的传输协议采用HTML
C)页面到页面的链接信息由URL维持
D)客户端应用程序称为浏览器 〔答案讨论〕
(45)下面哪个不是Internet网络管理协议?
A)SNMPv1
B)SNMPv2
C)SNMPv3
D)SNMPv4
(46)根据计算机信息系统安全保护等级划分准则,安全要求最高的防护等级是
A)指导保护级
B)强制保护级
C)监督保护级
D)专控保护级
(47)下面哪种攻击属于被动攻击?
A)流量分析
B)数据伪装
C)消息重放
D)消息篡改
(48)AES加密算法处理的分组长度是
A)56位
B)64位
C)128位
D)256位
(49)RC5加密算法没有采用的基本操作是
A)异或
B)循环
C)置换
D)加
(50)关于消息认证的描述中,错误的是:
A)消息认证称为完整性校验
B)用于识别信息源的真伪
C)消息认证都是实时的
D)消息认证可通过认证实现
(51)关于RSA密码体制的描述中,正确的是
A)安全性基于椭圆曲线问题
B)是一种对称密码体制
C)加密速度很快
D)常用于数字签名
(52)关丁Kerberos认证系统的描述中,错误的是
A)有一个包含所有用户密钥的数据库
B)用户密钥是一个加密口令
C)加密算法必须使用DES
D)Kerberos提供会话密钥 〔答案讨论〕
(53)用RSA算法加密时,已知公钥是(e=7,n=20),私钥是(d=3,n=20),用公钥对消息M=3加密,得到的密文是
A)19
B)13
C)12
D)7
(54)下面哪个地址不是组播地址?
A)224.0.1.1
B)232.0.0.1
C)233.255.255.1
D)240.255.255.1
(55)下面哪种P2P网络拓扑不是分布式非结构化的?
A)Gnutella
B)Maze
C)LimeWire
D)BearShare
(56)关于即时通信的描述中,正确的是
A)只工作在客户机/服务器方式
B)QQ是最早推出的即时通信软件
C)QQ的聊天通信是加密的
D)即时通信系统均采用SIP协议
(57)下面哪种服务不属于IPTV通信类服务?
A)IP语音服务
B)即时通信服务
C)远程教育服务
D)电视短信服务
(58)从技术发展角度看,最早出现的IP电话工作方式是
A)PC-to-PC
B)PC-to-Phone
C)Phone-to-PC
D)Phone-to-Phone
(59)数字版权管理主要采用数据加密、版权保护、数字签名和
A)认证技术
B)数字水印技术
C)访问控制技术
D)防篡改技术
(60)网络全文搜索引擎一般包括搜索器、检索器、用户接口和
A)索引器
B)机器人
C)爬虫
D)蜘蛛
二、填空题(每空2分,共40分)
(1)精简指令集计算机的英文缩写是【1】。
(2)流媒体数据流具有连续性、实时性和【2】三个特点。
(3)00-60-38-00-08-A6是一个【3】地址。
(4)Ethernet V2.0规定帧的数据字段的最大长度是【4】。
(5)RIP协议用于在网络设备之间交换【5】信息。
(6)网络协议的三个要素是【6】、语义与时序。
(7)TCP/IP参考模型的主机-网络层对应于OSI参考模型的物理层与【7】。
(8)一台Ethernet交换机提供24个100Mbps的全双工端口与1个1Gbps的全双工端口,在交换机满配置情况下的总带宽可以达到【8】。
(9)Web OS是运行在【9】中的虚拟操作系统。 〔答案讨论〕
(10)Novell公司收购了SUSE,以便通过SUSE【10】Professional产品进一步发展网络操作系统业务。 〔答案讨论〕
(11)IP服务的三个特点是:不可靠、面向非连接和【11】。 〔答案讨论〕
(12)如果一个IP地址为10.1.2.20,子网掩码为255.255.255.0的主机需要发送一个有限广播数据报,该有限广播数据报的目的地址为【12】。 〔答案讨论〕
(13)IPv6的地址长度为【13】位。 〔答案讨论〕
(14)浏览器结构由一个【14】和一系列的客户单元、解释单元组成。 〔答案讨论〕
(15)为了解决系统的差异性,Telnet协议引入了【15】,用于屏蔽不同计算机系统对键盘输入解释的差异。 〔答案讨论〕
(16)SNMP从被管理设备收集数据有两种方法:基于【16】方法和基于中断方法。 〔答案讨论〕
(17)数字签名是笔迹签名的模拟,用于确认发送者身份,是一个【17】的消息摘要。 〔答案讨论〕
(18)包过滤防火墙依据规则对收到的IP包进行处理,决定是【18】还是丢弃。 〔答案讨论〕
(19)组播允许一个发送方发送数据包到多个接收方。不论接收组成员的数量是多少,数据源只发送【19】数据包。 〔答案讨论〕
(20)P2P网络存在四种主要结构类型,Napster是【20】目录式结构的代表。
参考答案
(1)B (2)C (3)D (4)A (5)B
(6)D (7)A (8)D (9)B (10)C
(11)C (12)C (13)B (14)D (15)A
(16)C (17)C (18)B (19)C (20)D
(21) B (22)B (23)A (24)D (25)B
(26) B (27) A (28)C (29)A (30)C
(31)B (32)A (33)B (34)C (35)D
(36)A (37)B (38)C (39)D (40)A
(41) C (42)B (43)C (44)B (45)D
(46)D (47)A (48)C (49)C (50)C
(51)D (52)C (53)D (54)D (55) B
(56)C (57)C (58)A (59)B (60)A
二、填空题
(1)RISC
(2)时序性
(3)以太网物理地址(MAC)
(4)1500B
(5)路由
(6)语法
(7)数据链路层
(8)6.8Gbps
(9)网页浏览器
(10)Linux
(11)尽最大努力投递
(12)255.255.255.255
(13)128
(14)控制单元
(15)网络虚拟终端NVT
(16)轮询
(17)加密
(18)转发
(19)一次
(20)集中
Ⅶ 苏格兰的理论家研究了什么
麦克斯韦1831年出生,正好这一年,法拉第作出了最有影响的发现——电磁感应。儿童时代,麦克斯韦在数学上非常出色,以至于看起来像是有点反常,同学们叫他痴人。15岁时,他向爱丁堡皇家学会递交了一篇论文,论述椭圆曲线的绘制,论文给人的印象是如此深刻,以至于许多会员认为这不可能出自一位如此年轻的少年之手。在麦克斯韦30多岁时,他已经正确地解释了土星光环的概率特性(1857年),并且独立于玻尔兹曼提出了气体的运动理论(1866年)。
但是他始终对法拉第的工作充满兴趣。1855年12月和1856年2月,24岁的麦克斯韦正在剑桥大学三一学院任研究员,他提交了一篇特殊的论文——《法拉第的力线》。接着,在1864年到1873年之间,麦克斯韦又把他的数学天才用于法拉第对电磁力线的猜测上,他试图为此提供必要的理论根据。
在这个过程中,麦克斯韦提出了一系列简单的方程式来描述磁和电的观察事实,并且证明,这两种力无法分离。这一不朽的工作就是电磁理论,证明磁和电不能单独存在。
麦克斯韦为了支持法拉第的场理论,证明了电磁场实际上是由电流的振荡造成的。他说,这个场从源头以恒定的速度向外辐射,其速率可以从特定的磁学单位和特定的电学单位之比计算得出,结果大约是186300英里每秒。光就是以186282英里每秒的速率传播的——麦克斯韦想,这一巧合太令人惊奇了,它不是偶然。由此他得出结论,光本身一定与振荡着的电荷有关。他的结论是:光就是电磁辐射!他无法证明这一点,但它似乎就是一个有力的预言,这个预言一代以后就得到了证实。
但是麦克斯韦想得更远。他假设,光也许就是以不同速度振荡的电荷所引起的辐射。(已经找到证据,其中有许多是我们看不到的:1800年赫歇尔发现了红外线,是肉眼看不到的;1801年,里特尔在光谱的另一端发现了紫外线,也是肉眼无法看到的。)
1873年,麦克斯韦出版了论述电磁学的《电磁通论》(Treatise on Electricity and Magnetism)。这是一部辉煌的巨著,它为法拉第的场观点,尤其是针对电磁现象的见解,补充了数学的精确性和定量的预测。和场一样,他假设以太作为一种媒质弥漫于空间中,电磁波就在这一媒质中传播,这个假设后来被否定了,但是他的方程组并不取决于以太的存在,它们在“经典”物理学的日常世界中一直有效(尽管不适用于爱因斯坦的相对论物理学或量子力学的世界里)。
历史往往有奇怪的巧合,麦克斯韦1879年去世,这一年正好另一位伟大的理论物理学家爱因斯坦出生。如同麦克斯韦的工作对于19世纪的意义,爱因斯坦的工作也主宰了20世纪初直到现在的物理学。麦克斯韦没有活到能看到他的理论被实验证实,但是这种证据已不太远,不到十年,德国就有一位年轻的物理学家在实验室里做了这件工作。