Исаак Ньютон: краткая биография и его открытия. Исаак Ньютон и его открытия (из цикла «Великие люди»)

> Что открыл Исаак Ньютон?

Открытия Исаака Ньютона – законы и физика от одного из величайших гениев. Изучите закон всемирного тяготения, три закона движения, гравитация, форма Земли.

Исаак Ньютон (1642-1727) запомнился нам как философ, ученый и математик. Для своего времени он сделал очень много и активно участвовал в научной революции. Интересно, что его взгляды, законы и физика Ньютона будут преобладать еще 300 лет после смерти. По сути, перед нами создатель классической физики.

В последствии слово «ньютоновский» будут вставлять ко всем утверждениям, имеющим связь с его теориями. Исаака Ньютона считают одним из величайших гениев и наиболее влиятельных ученых, чья деятельность охватывала множество научных сфер. Но чем мы ему обязаны и какие открытия совершил?

Три закона движения

Начнем с его знаменитой работы «Математические начала натуральной философии» (1687), в которой раскрывались основы классической механики. Речь идет о трех законах движения, добытых из законов планетарного движения, выдвинутых Иоганном Кеплером.

Первый закон – инерция: объект в состоянии покоя будет оставаться в этом покое, пока на него не повлияет сила, лишенная баланса. Тело в движении продолжит двигаться с изначальной скоростью и в том же направлении, если не столкнется с несбалансированной силой.

Второй: ускорение появляется, когда сила влияет на массу. Чем больше масса, тем больше силы потребуется.

Третий: для каждого действия есть равное противодействие.

Универсальная гравитация

Ньютона стоит поблагодарить за закон всемирного тяготения. Он вывел, что каждая точка массы притягивает другую силой, направленной вдоль линии, пересекающей обе точки (F = G frac{m_1 m_2}{r^2}).

Эти три постулата гравитации помогут ему измерять траектории комет, приливов, равноденствий и прочих явлений. Его доводы разбили последние сомнения касательно гелиоцентрической модели и научный мир принял факт, что Земля не выступает вселенским центром.

Все знают, что Ньютон пришел к выводам о гравитации благодаря случаю с яблоком, упавшим ему на голову. Многие думают, что это всего лишь шуточный пересказ, а ученый вывел формулу постепенно. Но в пользу яблочного прорыва говорят записи в дневнике Ньютона и пересказы его современников.

Форма Земли

Исаак Ньютон полагал, что наша планета Земля сформировалась в виде сплющенного сфероида. Позже догадка подтвердится, но в его времена это была важная информация, которая помогла перевести большую часть научного мира с декартовской системы на механику Ньютона.

В математическом поле он обобщил биномиальную теорему, исследовал степенные ряды, вывел собственный метод для аппроксимации корней функции и поделил на классы большинство кривых кубических плоскостей. Также он делился разработками с Готфридом Лейбницем.

Его открытия были прорывными в физике, математике и астрономии, помогавшие при помощи формул разобраться в строении пространства.

Оптика

В 1666 году он все больше углубляется в оптику. Все началось с изучения свойств света, который он измерял сквозь призму. В 1670-1672 гг. исследовал рефракцию света, показывая, как разноцветный спектр перестраивается в одиночный белый свет при помощи линзы и второй призмы.

В итоге, Ньютон понял, что цвет формируется из-за взаимодействия объектов изначально окрашенных. Кроме того заметил, что объектив любого инструмента страдает из-за светового рассеивания (хроматическая аберрация). Ему удалось решить проблемы при помощи телескопа с зеркалом. Его изобретение считается первой моделью отражающего телескопа.

Кроме того…

Также ему принадлежит заслуга в формулировке эмпирического закона охлаждения и изучение скорости звука. С его подачи появился термин «ньютоновская жидкость» – описание любой жидкости, где вязкие напряжения линейно пропорциональны скорости ее трансформации.

Большое количество времени Ньютон посвящал исследованию не только научных постулатов, но и библейской хронологии и внедрялся в алхимию. Однако многие работы появились только после смерти ученого. Так что Исаак Ньютон запомнился не только как талантливый физик, но и философ.

Чем же мы обязаны Исааку Ньютону? Его идеи были прорывными не только для того времени, но и послужили стартовыми точками для всех последующих ученых. Он подготовил плодородную почву для новых открытый и вдохновил на исследование этого мира. Неудивительно, что у Исаака Ньютона появились последователи, развивающие его идеи и теории. Если вам интересно узнать больше, то на сайте есть биография Исаака Ньютона, где представлены дата рождения и смерти (по новому и старому стилю), самые важные открытия, а также интересные факты о величайшем физике.

Исаак Ньютон родился 25 декабря 1642 (или 4 января 1643 г. по грегорианскому календарю) в деревне Вулсторп, графство Линкольншир.

Юный Исаак, по свидетельству современников, отличался мрачным, замкнутым характером. Мальчишеским шалостям и проказам он предпочитал чтение книг и изготовление примитивных технических игрушек.

Когда Исааку исполнилось 12 лет, он поступил на обучение в Грэнтемскую школу. Незаурядные способности будущего ученого обнаружились именно там.

В 1659 г., по настоянию матери, Ньютон был вынужден вернуться домой, чтобы вести фермерское хозяйство. Но благодаря усилиям учителей, сумевших разглядеть будущий гений, он вернулся в школу. В 1661 г. Ньютон продолжил образование в Кембриджском университете.

Обучение в колледже

В апреле 1664 г. Ньютон успешно сдал экзамены и приобрел более высокую студенческую ступень. Во время обучения он активно интересовался работами Г. Галилея , Н. Коперника , а также атомистической теорией Гассенди.

Весной 1663 г. на новой, математической кафедре начались лекции И. Барроу. Известный математик и крупный ученый позже стал близким другом Ньютона. Именно благодаря ему у Исаака возрос интерес к математике.

Во время обучения в колледже Ньютон пришел к своему основному математическому методу – разложению функции в бесконечный ряд. В конце этого же года И. Ньютон получил бакалаврскую степень.

Известные открытия

Изучая краткую биографию Исаака Ньютона,следует знать, что именно ему принадлежит изложение закона всемирного тяготения. Еще одним важнейшим открытием ученого является теория движения небесных тел. Открытые Ньютоном 3 закона механики легли в основу классической механики.

Ньютон сделал немало открытий в области оптики и теории цвета. Им были разработаны многие физические и математические теории. Научные труды выдающегося ученого во многом определяли время и часто были непонятны современникам.

Его гипотезы относительно сплюснутости полюсов Земли, явления поляризации света и отклонения света в поле тяготения и сегодня вызывают удивление ученых.

В 1668 г. Ньютон получил степень магистра. Еще через год он стал доктором математических наук. После создания им рефлектора, предтечи телескопа, в астрономии были сделаны важнейшие открытия.

Общественная деятельность

В 1689 г., в результате переворота, был свергнут король Яков II, с которым у Ньютона был конфликт. После этого ученого избрали в парламент от Кембриджского университета, в котором он заседал около 12 мес.

В 1679 г. произошло знакомство Ньютона с Ч. Монтегю, будущим графом Галифаксом. По протекции Монтегю Ньютон был назначен хранителем Монетного двора.

Последние годы жизни

В 1725 г. здоровье великого ученого стало стремительно ухудшаться. Он ушел из жизни 20 (31) марта 1727 г., в Кенсингтоне. Смерть наступила во сне. Похоронен Исаак Ньютон был в Вестминстерском аббатстве.

Другие варианты биографии

• В самом начале своего школьного обучения, Ньютон считался весьма посредственным, едва ли не худшим учеником. В лучшие его заставила выбиться моральная травма, когда он был избит своим рослым и намного более сильным одноклассником.
• В последние годы жизни великий ученый писал некую книгу, которая, по его мнению, должна была стать неким откровением. К сожалению, рукописи горят. По вине любимой собаки ученого, опрокинувшей лампу, книга исчезла в огне.

Английский физик сэр Исаак Ньютон, краткая биография которого предоставлена здесь, прославился своими многочисленными открытиями в сфере физики, механики, математики, астрономии, философии.

Вдохновляясь трудами Галилео Галилея, Рене Декарта, Кеплера, Евклида и Валлиса, Ньютон сделал множество немаловажных открытий, законов и изобретений, на которые по сей день опирается современная наука.

Когда и где родился Исаак Ньютон

Дом Исаака Ньютона

Сэр Исаак Ньютон (Sir Isaac Newton, годы жизни 1643 — 1727) родился 24 декабря 1642 года (4 января 1643 года по новому стилю) в стране-государстве Англии, графство Линкольншир, в городе Вулсторп.

Роды у его матери начались преждевременно, и Исаак родился недоношенным. При рождении мальчик оказался настолько слаб физически, что его боялись даже крестить: все думали, что он погибнет, не прожив и пару лет.

Однако, такое «пророчество» не помешало ему дожить до старости и стать великим ученым.

Бытует мнение, что Ньютон по национальности был евреем, но это документально не подтверждено. Известно, что он принадлежал к английской аристократии.

Детство И. Ньютона

Своего отца, тоже Исаака по имени (Ньютона младшего назвали в честь папы - дань памяти), мальчик ни разу не видел - тот умер еще до его появления на свет.

В семье позже появилось еще трое детей, которых мать, Анна Эйскоу, родила от второго мужа. С их появлением судьбой Исаака мало кто интересовался: мальчик рос обделенным в любви, хотя семья и считалась благополучной.

Больше усилий в воспитании и опеке Ньютона прилагал его дядя Уильям по линии матери. Детство мальчика вряд ли можно назвать счастливым.

Уже в раннем возрасте у Исаака проявлялись таланты ученого: он много времени проводил за книгами, любил что-либо мастерить. Был замкнут и необщителен.

Где учился Ньютон

В 1655 году 12-летнего подростка отдали в школу в Грэнтеме. Во время обучения он жил у местного аптекаря по имени Кларк.

В учебном заведении проявились способности в области физики, математики, астрономии, но мать Анна забрала сына из школы спустя 4 года.

16-летний Исаак должен был управлять фермой, вот только ему этот расклад не нравился: больше юношу тянуло к чтению книг и изобретательству.

Благодаря дяде, школьному учителю Стоксу и преподавателю из Кембриджского университета, Исаак был восстановлен в ряды учеников школы для продолжения своей учебной деятельности.

В 1661 году парень поступает в Тринити-колледж Кембриджского университета на бесплатное обучение. В 1664 он сдает экзамены, что переводит его в статус студента. С этого момента юноша продолжает учебу и получает стипендию. В 1665 году вынужден бросить учиться из-за закрытия университета на карантин (эпидемия чумы).

Примерно в этот период он создает свои первые изобретения. После, в 1667 году, юноша восстанавливается в студентах и продолжает грызть гранит науки.

Значительную роль в пристрастии к точным наукам Исаака Ньютона играет его преподаватель по математике Исаак Барроу.

Любопытно, что в 1668 году физик-математик получил звание магистра и окончил университет, и почти сразу же начал вести лекции для других студентов.

Что открыл Ньютон

Открытия ученого используются в учебной литературе: как в школьной, так и в университетской, причем в самых разнообразных дисциплинах (математика, физика, астрономия).

Основные его идеи были новы для того века:

1. Самые главные и значительные его открытия были совершены в период с 1665 по 1667 год, во время бубонной чумы в Лондоне. Кембриджский университет был временно закрыт, преподавательский состав распущен из-за бушевавшей инфекции. 18-летний студент уехал на родину, где открыл закон всемирного тяготения, а также проводил различные эксперименты с цветами спектра и оптикой.
2. Среди его открытий в области математики - алгебраические кривые 3-го порядка, биноминальное разложение и способы решения дифференциальных уравнений. Дифференциальное и интегральное исчисление было разработано почти в одно время с Лейбницем, независимо друг от друга.
3. В сфере классической механики им была создана аксиоматическая основа, а также такая наука, как динамика.
4. Нельзя не упомянуть о трех законах, откуда пошло их название «законы Ньютона»: первый, второй и третий.
5. Был заложен фундамент для дальнейших исследований астрономии, в том числе небесной механики.

Философское значение открытий Ньютона

Физик работал над своими открытиями и изобретениями как с научной, так и с религиозной точки зрения.

Он отмечал, что писал свою книгу «Начала» не для того, чтобы «умалить Творца», но все же подчеркивал его могущество. Ученый считал, что мир «достаточно самостоятелен».

Был сторонником «ньютоновской философии».

Книги Исаака Ньютона

Опубликованные книги Ньютона при жизни:

1. «Метод разностей».
2. «Перечисление линий третьего порядка».
3. «Математические начала натуральной философии».
4. «Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света».
5. «Новая теория света и цветов».
6. «О квадратуре кривых».
7. «Движение тел по орбите».
8. «Универсальная арифметика».
9. «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов».

1. «Хронология древних царств».
2. «Система мира».
3. «Метод флюксий».
4. Лекции по оптике.
5. Замечания на книгу пророка Даниила и Апокалипсис св. Иоанна.
6. «Краткая хроника».
7. «Историческое прослеживание двух заметных искажений Священного Писания».

Изобретения Ньютона

Свои первые шаги в изобретательстве он начал делать еще в детстве, как уже упоминалось выше.

В 1667 году всех преподавателей университета поразил созданный им телескоп, который изобрел будущий учёный: это был прорыв в области оптики.

В 1705 году Королевское общество удостоило Исаака звания рыцаря за вклад в научную деятельность. Теперь он назывался сэр Исаак Ньютон, у него был свой герб и не очень достоверная родословная.

Среди его изобретений также числятся:

1. Водяные часы, работающие от вращения деревянного брусочка, который в свою очередь колеблется от падающих капель воды.
2. Рефлектор, который представлял собой телескоп с вогнутой линзой. Устройство дало толчок в исследованиях ночного неба. Им также пользовались моряки для навигации в открытом море.
3. Ветряная мельница.
4. Самокат.

Личная жизнь Исаака Ньютона

По словам современников, день Ньютона начинался и заканчивался книгами: он проводил за ними столько времени, что часто забывал даже поесть.

Личной жизни у знаменитого ученого не было вообще. Исаак ни разу не был женат, по слухам, даже остался девственником.

Когда умер и где похоронен сэр Исаак Ньютон

Исаак Ньютон умер 20 марта (31 марта 1727 - дата по новому стилю) в Кенсингтоне, Великобритания. За два года до смерти у физика начались проблемы со здоровьем. Умер он во сне. Его могила находится в Вестминстерском аббатстве.

Несколько не совсем популярных фактов:

1. Яблоко Ньютону на голову не падало - это миф, придуманный Вольтером. Но сам ученый действительно сидел под деревом. Сейчас оно является памятником.
2. В детстве Исаак был очень одинок, как и всю жизнь. Рано лишившись отца, мать полностью сосредоточилась на новом замужестве и трех новых детях, которые быстро так же остались без отца.
3. В 16-летнем возрасте мать забрала сына из школы, где тот рано начал показывать незаурядные способности, чтобы тот начал управление фермой. Школьный учитель, родной дядя и другой знакомый, член Кембриджского колледжа, настояли на возвращении мальчика в школу, которую тот успешно окончил и поступил в университет.
4. По воспоминаниям однокурсников и учителей, Исаак большую часть времени проводил за книгами, забывая даже поесть и поспать - это была та жизнь, о которой он больше всего желал.
5. Исаак был хранителем Монетного двора Британии.
6. После смерти ученого была выпущена его автобиография.

Заключение

Вклад Сэра Исаака Ньютона в науку действительно огромен, и недооценить его лепту довольно сложно. Его открытия по сей день являются основами современной науки в целом, а его законы изучаются в школе и других учебных заведениях.

Скорее всего, про Ньютона вы знаете историю, связанную с падением яблока ему на голову. На самом деле он достиг в науке куда большего. На его могиле в Вестминстере написано, что он был величайшим человеком из всех, которые когда-либо жили на планете. Если вам кажется, что это слишком смелое заявление, вам стоит просто познакомиться с достижениями Ньютона поближе. Он был настоящим гением - знатоком астрономии, химии, математики, физики, теологии. Его бесконечное любопытство помогало ему решать проблемы самого разного масштаба. Его находки, теории, законы сделали ученого настоящей легендой. Давайте познакомимся с самыми значимыми его достижениями - в этом поможет топ-10.

Космическая пушка

Удивительно, что главной легендой о Ньютоне стала история с яблоком - ведь она довольно скучная! На самом деле представления Ньютона о гравитации были куда увлекательнее. Описывая закон гравитации, Ньютон представлял гору такой величины, что вершина ее достигала космоса, и там располагал огромную пушку. Нет, он вовсе не планировал бороться с пришельцами. Космическая пушка - это умозрительный эксперимент, описывающий, как запустить объект на орбиту. Если использовать слишком мало или слишком много пороха, ядро просто упадет на Землю или улетит в космос. Если же рассчитать все правильно, ядро будет летать вокруг планеты по орбите. Опубликованные в 1687 работы Ньютона рассказывали о том, что все частицы испытывают воздействие гравитации, и что сама гравитация подвержена влиянию массы и расстояния. Эйнштейн позднее дополнил эти представления, но именно Ньютон заложил серьезную основу для современных представлений о гравитации.

Двери для кошек

Когда ученый не был занят работой над вопросами Вселенной, он занимался другими проблемами - к примеру, придумывал, как заставить котов перестать царапать двери. У Ньютона никогда не было жены, друзей тоже было немного, но питомцы имелись. В разных источниках есть различные данные на этот счет. Некоторые считают, что он очень любил животных, а какие-то, напротив, содержат странные истории про собаку по кличке Даймонд. Так или иначе, есть история о том, как в Кембриджском университете Ньютону постоянно мешали коты, которые скреблись в дверь. В результате он вызвал плотника и приказал ему сделать две дыры в двери: большую для крупной кошки и маленькую для котят. Конечно, котята просто ходили за кошкой, так что маленькая дыра оказалась бесполезной. Может, этого и не было, но дверь в Кембридже сохранилась по сей день. Если предположить, что эти отверстия сделали не по приказу Ньютона, выходит, что по университету когда-то бродил человек со странным хобби просверливания дырок.

Три закона движения

Может, истории про животных и не слишком правдивы, зато совершенно точно, что в физике открытия совершены именно Ньютоном. Он не просто описал гравитацию, но и вывел три закона движения. Согласно первому, объект остается в покое, если на него не воздействует посторонняя сила. Второй гласит, что движение объекта меняется в зависимости от воздействия силы. Третий сообщает, что для всякого действия существует противодействие. На основе этих простых законов появились более сложные современные формулировки, которые являются фундаментальной концепцией. До Ньютона описать процесс настолько четко не удавалось никому, хотя вопросом занимались и греческие мыслители, и видные французские философы.

Философский камень

Жажда знаний Ньютона привела его не только к научным открытиям, но и к оригинальным алхимическим изысканиям. К примеру, он искал знаменитый философский камень. Его описывают как камень или раствор, способный вызывать превращения разных веществ в золото, лечить заболевания и даже преображать корову без головы в рой пчел! Во времена Ньютона научная революция лишь только зарождалась, так что алхимия сохраняла свое место среди наук. Он хотел открыть безграничную власть над природой и всячески экспериментировал, пытаясь создать философский камень. Впрочем, все попытки оказались бесплодными.

Арифметика

Ньютон быстро обнаружил, что существующая в его времена алгебра просто не удовлетворяет потребности ученых. К примеру, в те времена математики могли подсчитать скорость корабля, но его ускорение им было неизвестно. Когда Ньютон 18 месяцев провел в уединении во время эпидемии чумы, он преобразил систему исчисления и создал удивительно удобный инструмент, по сей день используемый физиками, экономистами и другими специалистами.

Преломление света

В 1704 Ньютон написал книгу о преломлении света, рассказывающую невероятную для тех времен информацию о природе света и цвета. До ученого никто не знал, почему радуга такая разноцветная. Люди думали, что вода каким-то образом окрашивает солнечные лучи. С помощью лампы и призмы Ньютон продемонстрировал преломление света и объяснил принцип появления радуги!

Зеркальный телескоп

Во времена Ньютона использовались только телескопы со стеклянными линзами, увеличивающими изображение. Ученый первым предложил использовать в телескопах систему отражающих зеркал. Таким образом изображение получается более четким, кроме того, телескоп может быть меньшего размера. Ньютон лично создал прототип телескопа и представил его научному сообществу. В большинстве современных обсерваторий используются модели, разработанные тогда Ньютоном.

Идеальная монета

Изобретатель действительно был занят множеством тем сразу - к примеру, он хотел победить фальшивомонетчиков. В 17 веке английская система переживала кризис. Монеты были серебряными, причем серебро стоило иногда больше, чем обозначал номинал сделанной из него монеты. В результате люди расплавляли монеты для продажи во Франции. В ходу были монетки разного размера и настолько разного вида, что иногда трудно было даже понять, действительно ли это британские деньги - все это тоже облегчало работу фальшивомонетчикам. Ньютон создал качественные монеты единого размера, которые было бы трудно подделать. В результате проблема фальшивомонетчиков пошла на спад. Замечали когда-нибудь насечки по краям монет? Их предложил именно Ньютон!

Охлаждение

Ньютону было интересно, каким образом происходит остывание. Он провел множество экспериментов с раскаленными докрасна шарами. Он заметил, что скорость потери тепла была пропорциональна разнице температур между атмосферой и предметом. Так он разработал закон охлаждения. Его работа стала основой для многих последующих открытий, включая принцип работы ядерного реактора и правила безопасности путешествий в космос.

Апокалипсис

Люди всегда боялись апокалипсиса, но не в правилах Ньютона было принять страшную историю на веру, не задумываясь о ней. Когда в начале восемнадцатого века в обществе начали нагнетать истерию по поводу конца света, ученый засел за книги и решил изучить вопрос детально. Он отлично разбирался в теологии, так что вполне смог расшифровать библейские стихи. Он был уверен, что в Библии скрывается древняя мудрость, которую может распознать ученый человек. В результате Ньютон пришел к выводу, что конец света не наступит раньше 2060 года. Такая информация позволила несколько снизить уровень паники в обществе. Своим исследованием Ньютон поставил на место людей, распространяющих страшные слухи, и позволил всем убедиться, что опасаться, в общем-то, нечего.

Отец Ньютона не дожил до рождения сына. Мальчик родился болезненным, до срока, но всё же выжил. Факт рождения под Рождество Ньютон считал особым знаком судьбы. Несмотря на тяжёлые роды, Ньютон прожил 84 года.

Тринити-колледж, часовая башня

Покровителем мальчика стал его дядя по матери, Вильям Эйскоу. В детстве Ньютон, по отзывам современников, был замкнут и обособлен, любил читать и мастерить технические игрушки: часы, мельницу и т. п. По окончании школы () он поступил в Тринити-колледж (Колледж святой Троицы) Кембриджского университета. Уже тогда сложился его могучий характер - научная дотошность, стремление дойти до сути, нетерпимость к обману и угнетению, равнодушие к публичной славе.

Научной опорой и вдохновителями творчества Ньютона в наибольшей степени были физики: Галилей , Декарт и Кеплер . Ньютон завершил их труды, объединив в универсальную систему мира. Меньшее, но существенное влияние оказали другие математики и физики: Евклид , Ферма , Гюйгенс , Валлис и его непосредственный учитель Барроу .

Похоже на то, что значительную часть своих математических открытий Ньютон сделал ещё студентом, в «чумные годы» - . В 23 года он уже свободно владел методами дифференциального и интегрального исчислений , включая разложение функций в ряды и то, что впоследствии было названо формулой Ньютона-Лейбница . Тогда же, по его утверждению , он открыл закон всемирного тяготения , точнее, убедился, что этот закон следует из третьего закона Кеплера . Кроме того, Ньютон в эти годы доказал, что белый цвет есть смесь цветов, вывел формулу «бинома Ньютона » для произвольного рационального показателя (включая отрицательные), и др.

Продолжаются эксперименты по оптике и теории цвета. Ньютон исследует сферическую и хроматическую аберрации . Чтобы свести их к минимуму, он строит смешанный телескоп-рефлектор (линза и вогнутое сферическое зеркало, которое полирует сам). Всерьёз увлекается алхимией, проводит массу химических опытов.

Оценки

Надпись на могиле Ньютона гласит:

Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин, который почти божественным разумом первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливы океанов.
Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал. Прилежный, мудрый и верный истолкователь природы, древности и Св. писания, он утверждал своей философией величие Всемогущего Бога, а нравом выражал евангельскую простоту.
Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого.

Статуя Ньютона в Тринити-колледже

На статуе, воздвигнутой Ньютону в 1755 г. в Тринити-колледже, высечены стихи из Лукреция :

Qui genus humanum ingenio superavit (Разумом он превосходил род человеческий)

Сам Ньютон оценивал свои достижения более скромно:

Не знаю, как меня воспринимает мир, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на морском берегу, который развлекается тем, что время от времени отыскивает камешек более пёстрый, чем другие, или красивую ракушку, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным.

Тем не менее в книге II, введя моменты (дифференциалы), Ньютон вновь запутывает дело, фактически рассматривая их как актуальные бесконечно малые.

Примечательно, что теорией чисел Ньютон совершенно не интересовался. По всей видимости, физика ему была гораздо ближе математики.

Механика

Страница «Начал» Ньютона с аксиомами механики

Заслугой Ньютона является решение двух фундаментальных задач.

• Создание для механики аксиоматической основы, которая фактически перевела эту науку в разряд строгих математических теорий.
• Создание динамики , связывающей поведение тела с характеристиками внешних воздействий на него (сил).

Кроме того, Ньютон окончательно похоронил укоренившееся с античных времён представление, что законы движения земных и небесных тел совершенно различны. В его модели мира вся Вселенная подчинена единым законам.

Ньютон также дал строгие определения таких физических понятий, как количество движения (не вполне ясно использованное у Декарта) и сила . Он ввёл в физику понятие массы как меры инерции и, одновременно, гравитационных свойств (ранее физики пользовались понятием вес ).

Завершили математизацию механики Эйлер и Лагранж .

Теория тяготения

Закон тяготения Ньютона

Сама идея всеобщей силы тяготения неоднократно высказывалась и до Ньютона. Ранее о ней размышляли Эпикур , Гассенди , Кеплер , Борелли , Декарт , Гюйгенс и другие. Кеплер полагал, что тяготение обратно пропорционально расстоянию до Солнца и распространяется только в плоскости эклиптики; Декарт считал его результатом вихрей в эфире. Были, впрочем, догадки с правильной формулой (Буллиальд, Рен , Гук), и даже кинематически обоснованные (с помощью соотнесения формулы центробежной силы Гюйгенса и третьего закона Кеплера для круговых орбит). . Но до Ньютона никто не сумел ясно и математически доказательно связать закон тяготения (силу, обратно пропорциональную квадрату расстояния) и законы движения планет (законы Кеплера). Только с трудов Ньютона начинается наука динамика .

Важно отметить, что Ньютон опубликовал не просто предполагаемую формулу закона всемирного тяготения , но фактически предложил целостную математическую модель в контексте хорошо разработанного, полного, явно сформулированного и систематически изложенного подхода к механике:

• закон тяготения;
• закон движения (2-й закон Ньютона);
• система методов для математического исследования (математический анализ).

В совокупности эта триада достаточна для полного исследования самых сложных движений небесных тел, тем самым создавая основы небесной механики . До Эйнштейна никаких принципиальных поправок к указанной модели не понадобилось, хотя математический аппарат оказалось необходимым значительно развить.

Ньютоновская теория тяготения вызвала многолетние дебаты и критику концепции дальнодействия .

Важным аргументом в пользу ньютоновской модели послужил строгий вывод на её основе эмпирических законов Кеплера . Следующим шагом стала теория движения комет и Луны, изложенная в «Началах». Позже с помощью ньютоновского тяготения были с высокой точностью объяснены все наблюдаемые движения небесных тел; в этом большая заслуга Эйлера , Клеро и Лапласа , которые разработали для этого теорию возмущений . Фундамент этой теории был заложен ещё Ньютоном, который провёл анализ движения Луны, используя свой обычный метод разложения в ряд; на этом пути он открыл причины известных тогда аномалий (неравенств ) в движении Луны.

Первые наблюдаемые поправки к теории Ньютона в астрономии (объяснённые ОТО) были обнаружены лишь более чем через 200 лет (смещение перигелия Меркурия). Впрочем, и они очень малы в пределах Солнечной системы.

Ньютон также открыл причину приливов : притяжение Луны (даже Галилей считал приливы центробежным эффектом). Более того, обработав многолетние данные о высоте приливов, он с хорошей точностью вычислил массу Луны.

Ещё одним следствием тяготения оказалась прецессия земной оси. Ньютон выяснил, что из-за сплюснутости Земли у полюсов земная ось совершает под действием притяжения Луны и Солнца постоянное медленное смещение с периодом 26000 лет. Тем самым древняя проблема «предварения равноденствий» (впервые отмеченная Гиппархом) нашла научное объяснение.

Оптика и теория света

Ньютону принадлежат фундаментальные открытия в оптике . Он построил первый зеркальный телескоп (рефлектор), в котором, в отличие от чисто линзовых телескопов, отсутствовала хроматическая аберрация . Он также открыл дисперсию света , показал, что белый свет раскладывается на цвета радуги вследствие различного преломления лучей разных цветов при прохождении через призму, и заложил основы правильной теории цветов.

В этот период было множество спекулятивных теорий света и цветности; в основном боролись точка зрения Аристотеля («разные цвета есть смешение света и тьмы в разных пропорциях») и Декарта («разные цвета создаются при вращении световых частиц с разной скоростью»). Гук в своей «Микрографии» (1665) предлагал вариант аристотелевских взглядов. Многие полагали, что цвет есть атрибут не света, а освещённого предмета. Всеобщий разлад усугубил каскад открытий XVII века: дифракция (1665, Гримальди), интерференция (1665, Гук), двойное лучепреломление (1670, Эразм Бартолин (Rasmus Bartholin ), изучено Гюйгенсом), оценка скорости света (1675, Рёмер). Теории света, совместимой со всеми этими фактами, не существовало.

Дисперсия света
(опыт Ньютона)

В своём выступлении перед Королевским обществом Ньютон опроверг как Аристотеля, так и Декарта, и убедительно доказал, что белый свет не первичен, а состоит из цветных компонентов с разными углами преломления. Эти-то составляющие и первичны - никакими ухищрениями Ньютон не смог изменить их цвет. Тем самым субъективное ощущение цвета получало прочную объективную базу - показатель преломления.

Ньютон создал математическую теорию открытых Гуком интерференционных колец, которые с тех пор получили название «кольца Ньютона ».

Титульный лист «Оптики» Ньютона

В 1689 г. Ньютон прекратил исследования в области оптики - по распространённой легенде, поклялся ничего не печатать в этой области при жизни Гука , который постоянно донимал Ньютона болезненно воспринимаемой последним критикой. Во всяком случае, в 1704 году , на следующий год после смерти Гука, выходит в свет монография «Оптика». При жизни автора «Оптика», как и «Начала», выдержала три издания и множество переводов.

Книга первая монографии содержала принципы геометрической оптики , учение о дисперсии света и составе белого цвета с различными приложениями.

Он предсказал сплюснутость Земли у полюсов, примерно 1:230. При этом Ньютон использовал для описания Земли модель однородной жидкости, применил закон всемирного тяготения и учёл центробежную силу. Одновременно аналогичные расчёты выполнил Гюйгенс , который не верил в дальнодействующую силу тяготения и подошёл к проблеме чисто кинематически. Соответственно Гюйгенс предсказал более чем вдвое меньшее сжатие, чем Ньютон, 1:576. Более того, Кассини и другие картезианцы доказывали, что Земля не сжата, а выпукла у полюсов наподобие лимона. Впоследствии, хотя и не сразу (первые измерения были неточны), прямые измерения (Клеро , ) подтвердили правоту Ньютона; реальное сжатие равно 1:298. Причина отличия этого значения от предложенного Ньютоном в сторону Гюйгенсовского состоит в том, что модель однородной жидкости всё же не вполне точна (плотность заметно возрастает с глубиной). Более точная теория, явно учитывающая зависимость плотности от глубины, была разработана только в XIX веке.

Другие сферы деятельности

Уточнённая хронология древних царств

Параллельно с изысканиями, закладывавшими фундамент нынешней научной (физической и математической) традиции, Ньютон много времени отдавал алхимии , а также богословию . Никаких трудов по алхимии он не издавал, и единственным известным результатом этого многолетнего увлечения стало серьёзное отравление Ньютона в 1691 году .

Ньютон предложил свой вариант библейской хронологии , оставив после себя значительное количество рукописей по данным вопросам. Кроме того, он написал комментарий на Апокалипсис . Теологические рукописи Ньютона ныне хранятся в Иерусалиме , в Национальной Библиотеке.

Примечания

Основные опубликованные сочинения Ньютона

• Method of Fluxions ( , «Метод флюксий», опубликован посмертно, в 1736 году)
• De Motu Corporum in Gyrum ()
• Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ( , «Математические начала натуральной философии »)
• Opticks ( , «Оптика»)
• Arithmetica Universalis ( , «Универсальная арифметика»)
• Short Chronicle , The System of the World , Optical Lectures , The Chronology of Ancient Kingdoms, Amended и De mundi systemate опубликованы посмертно в 1728 году .
• An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture (1754)

Литература

Сочинения

• Ньютон И. Математические работы. Пер. и комм. Д. Д. Мордухай-Болтовского. М.-Л.: ОНТИ, 1937.
• Ньютон И. Всеобщая арифметика или Книга об арифметическом синтезе и анализе. М.: Изд. АН СССР, 1948.
• Ньютон И. Математические начала натуральной философии. Пер. и прим. А. Н. Крылова . М.: Наука, 1989.
• Ньютон И. Лекции по оптике. М.: Изд. АН СССР, 1946.
• Ньютон И. Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света. М.: Гостехиздат, 1954.
• Ньютон И. Замечания на книгу пророка Даниила и Апокалипсис св. Иоанна. Пг.: Новое время, 1915.
• Ньютон И. Исправленная хронология древних царств. М.: РИМИС, 2007.

О нём

• Арнольд В. И. Гюйгенс и Барроу, Ньютон и Гук. . М.: Наука, 1989.
• Белл Э. Т. Творцы математики. М.: Просвещение, 1979.
• Вавилов С. И. Исаак Ньютон. 2-е доп. изд. М.-Л.: Изд. АН СССР, 1945.
• История математики под редакцией А. П. Юшкевича в трёх томах, М.: Наука, 1970. Том 2. Математика XVII столетия.
• Карцев В. Ньютон. М.: Молодая гвардия, 1987.
• Катасонов В. Н. Метафизическая математика XVII в. М.: Наука, 1993.
• Кирсанов В. С. Научная революция XVII века. М.: Наука, 1987.
• Кузнецов Б. Г. Ньютон. М.: Мысль, 1982.
• Московский университет - памяти Исаака Ньютона. М., 1946.
• Спасский Б. И. История физики. Изд. 2-е. М.: Высшая школа, 1977. Часть 1. Часть 2.
• Хеллман Х. Великие противостояния в науке. Десять самых захватывающих диспутов. M.: Диалектика, 2007. - Глава 3. Ньютон против Лейбница: Битва титанов.
• Юшкевич А. П. О математических рукописях Ньютона. Историко-математические исследования, 22, 1977, с. 127-192.
• Юшкевич А. П. Концепции исчисления бесконечно малых Ньютона и Лейбница. Историко-математические исследования, 23, 1978, с. 11-31.
• Arthur R. T. W. Newton’s fluxions and equably flowing time. Studies in history and philosophy of science, 26, 1995, p. 323-351.
• Bertoloni M. D. Equivalence and priority: Newton versus Leibniz. Oxford: Clarendon Press, 1993.
• Cohen I. B. Newton’s principles of philosophy: inquires into Newton’s scientific work and its general environment. Cambridge (Mass) UP, 1956.
• Cohen I. B. Introduction to Newton’s «Principia». Cambridge (Mass) UP, 1971.
• Lai T. Did Newton renounce infinitesimals? Historia Mathematica, 2, 1975, p. 127-136.
• Selles M. A. Infinitesimals in the foundations of Newton’s mechanics. Historia Mathematica, 33, 2006, p. 210-223.
• Weinstock R. Newton’s Principia and inverse-square orbits: the flaw reexamined. Historia Mathematica, 19, 1992, p. 60-70.
• Westfall R. S. Never at rest: A biog. of Isaac Newton. Cambridge UP, 1981.
• Whiteside D. T. Patterns of mathematical thought in the later seventeenth century. Archive for History of Exact Sciences, 1, 1963, p. 179-388.
• White M. Isaac Newton: The last sorcerer. Perseus, 1999, 928 с.

Художественные произведения