Ньютон биография что изобрел. Открытия ньютона
Жизнь и открытия Исаака Ньютона
Исаак Ньютон, (1642-1727) величайший ученый, оказавший наибольшее влияние на развитие науки, родился в Вулсторпе, в Англии, на Рождество 1642 года (в год смерти Галилея).
Как и Магомет, Ньютон родился после смерти отца. Уже ребенком он проявлял склонность к механике и был очень умелым. Хотя Исаак и был умным ребенком, в школе он не слишком старался и особенно не выделялся. В подростковом возрасте мать забрала его из школы, надеясь, что сын успешно станет заниматься сельским хозяйством. К счастью, она не утеряла веры в его способности, и, достигнув восемнадцати лет, Исаак поступил в Кембриджский университет. Там он быстро изучил то, что тогда было известно в области математики и естественных наук, и даже занимался собственными исследованиями.
В возрасте от 21 до 27 лет Ньютон заложил основы своих теорий, совершивших переворот в мировой науке. Середина XVII века была временем быстрого научного развития. Изобретение в начале века телескопа открыло новую эпоху в астрономии. Английский философ Фрэнсис Бэкон и французский философ Рене Декарт призвали ученых Европы не ссылаться более на авторитет Аристотеля, а заняться собственными экспериментами.
Галилей воплотил в жизнь этот призыв. Его наблюдения с использованием телескопа перевернули тогдашние астрономические представления, а его механические опыты позволили установить то, что известно как первый закон ньютоновской механики.
Другие великие ученые, такие как Гарвей с его открытиями в области кровообращения и Кеплер, описавший законы движения планет вокруг Солнца, также дали науке много новых важных сведений. Но в целом чистая наука оставалась ареной игры умов, и еще не было доказательств тому, что наука, соединенная с техникой, может изменить всю жизнь людей, как то предсказывал Фрэнсис Бэкон.
Хотя Коперник и Галилей развенчали некоторые ошибочные концепции древних ученых и внесли большой вклад в лучшее понимание законов Вселенной, но еще не были сформулированы основополагающие принципы, которые могли бы связать воедино разрозненные факты и сделать возможным научное прогнозирование. Именно Ньютон создал такую объединяющую теорию и проложил путь, по которому наука следует до настоящего времени.
Ньютон обычно неохотно публиковал результаты своих исследований, и, хотя основные его концепции были сформулированы к 1669 году, многое было опубликовано значительно позднее.
Первой работой, в которой он сделал свои открытия достоянием гласности, была его поразительная книга о природе света.
Проведя ряд опытов, Ньютон пришел к выводу, что обычный белый свет представляет собой смесь всех цветов радуги. Он также произвел тщательный анализ законов отражения и рефракции света. На основе познания этих законов в 1668 году он создал первый телескоп-рефрактор -- телескоп того же типа, который и теперь используется в главных астрономических обсерваториях.
Об этих, как и о других своих опытах и открытиях, Ньютон доложил на заседании Британского королевского научного общества, когда ему было 29 лет. Даже и достижения Исаака Ньютона в оптике обеспечили бы ему включение в наш перечень, но гораздо существеннее были его открытия в математике и механике.
Главным его вкладом в математику было открытие интегрального исчисления (в тот период, когда ему было года двадцать три -- двадцать четыре). Это изобретение стало не просто семенем, из которого выросла современная математическая теория; без этого метода было бы невозможно большинство достижений современной науки.
Но главные открытия Ньютона были сделаны в области механики. Галилеи открыл первый закон движения тел, не подчиненных влиянию внешних (посторонних) сил.
На практике, конечно, все предметы подчинены каким-то внешним силам, и вопрос о движении предметов при указанных обстоятельствах есть важнейший вопрос механики. Эта-то проблема и была решена Ньютоном, открывшим знаменитый второй закон механики, по сути -- самый фундаментальный из законов классической физики.
Этот второй закон, математически выраженный формулой
гласит, что ускорение равно силе, деленной на массу предмета. К двум законам механики Ньютон добавил знаменитый третий закон, гласящий, что каждое действие вызывает равное противодействие, а также (самый знаменитый) закон всемирного тяготения.
Эти четыре закона механики, составляют единую систему, с помощью которой возможно исследование, по сути, всех макроскопических механических систем, от колебаний маятника до движения планет вокруг Солнца.
Ньютон не просто сформулировал эти законы механики, но сам, используя математические методы, показал, как эти законы можно использовать для решения актуальных задач.
Знание законов Ньютона позволяет решить чрезвычайно широкий круг научно-технических проблем. При его жизни эти законы нашли наиболее яркое применение в области астрономии. В 1687 году он опубликовал свой великий труд «Математические начала естественной философии», обычно именуемые просто «Начала», где он сформулировал законы механики и закон всемирного тяготения.
Ньютон показал, что, используя эти законы, можно довольно точно предсказать движение планет вокруг Солнца. Принципиальная проблема астрономической динамики -- проблема предсказуемости движения небесных тел -- была разрешена Ньютоном с помощью одного великолепного хода. Вот почему его нередко называют также великим астрономом.
На чем основывается наша оценка научных заслуг Ньютона? Если просмотреть индексы научных энциклопедий, то можно найти там больше ссылок на Ньютона и на его открытия, чем на любого другого из ученых.
Надо учесть также, что писал о Ньютоне Лейбниц, тоже великий ученый, с которым Ньютон резко полемизировал: «Если говорить о математике с начала мира до времен Ньютона, то он сделал для этой науки больше, чем все другие». Великий французский ученый Лаплас называл «Начала» «величайшим произведением человеческого гения». Величайшим гением считал Ньютона также Лагранж, а Эрнст Мач в 1901 году писал, что «с того времени все достижения в математике были просто развитием законов механики на основе идей Ньютона».
В столь кратком обзоре, как наш, невозможно подробно рассказать обо всех свершениях Ньютона, хотя и его более частные достижения также заслуживают внимания. ньютон астрономия всемирный тяготение
Так, Исаак Ньютон внес значительный вклад в термодинамику и акустику, сформулировал важнейший принцип сохранения количества энергии, создал свою знаменитую биномную теорему, внес немалый вклад в астрономию и космогонию. Но, признав Ньютона величайшим из гениев, оказавшим наибольшее влияние на мировую науку, все же можно спросить, почему здесь он поставлен прежде таких выдающихся политиков, как Александр Великий или Вашингтон, или величайших религиозных вождей, таких как Христос или Будда.
Мое мнение: несмотря на все значение политических или религиозных преобразований, большинство людей в мире точно так же проживали как за 500 лет до Александра, так и 500 лет спустя. Точно так же повседневная жизнь большинства людей в 1500 году нашей эры была почти такой же, как и за 1500 лет до нашей эры.
Между тем с 1500 года с развитием и подъемом современной науки в быту людей, в их работе, питании, одежде, проведении досуга и т. д. произошли революционные изменения. Не меньшие изменения произошли и в философии, и в религиозном мышлении, в политике и экономике Ньютон, гениальный ученый, оказал наибольшее влияние на развитие современной науки, а потому заслуживает одного из самых почетных мест (второго по значению) в любом перечне самых влиятельных исторических лиц.
Ньютон умер в 1727 году и первым из ученых был удостоен чести быть погребенным в Вестминстерском аббатстве.
Исаак Ньютон краткая биография изложена этой статье.
Исаак Ньютон краткая биография
Исаак Ньютон – английский математик, астроном, физик, механик, заложивший основы классической механики. Он объяснил движение небесных тел – планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли. Самым известным его открытием был закон всемирного тяготения
Родился 25 декабря 1642 года в фермерской семье в местечке Вулсторп близ Грантема. Отец умер до его рождения. С 12 лет учился в Грантемской школе. Жил он в это время в доме аптекаря Кларка, что, возможно, пробудило в нем тягу к химическим наукам
1661 г. поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета в качестве субсайзера.Окончив колледж в 1665 г., Ньютон получил учёную степень бакалавра. 1665–67, во время эпидемии чумы, находился в своей родной деревне Вулсторп; эти годы были наиболее продуктивными в научном творчестве Ньютона.
В 1665-1667 у Ньютона сложились идеи, которые привели его к созданию дифференциального и интегрального исчислений, изобретению зеркального телескопа (собственноручно изготовленного им в 1668 г.), открытию закона всемирного тяготения. Здесь он провёл опыты по разложению (дисперсии) света.Именно тогда Ньютон изложил программу дальнейшего научного роста
В 1668 г. успешно защищает степень магистра и становится старшим членом Тринити-колледжа.
В 1889г. получает одну из кафедр Кембриджского университета: Лукасовскую кафедру математики.
В 1671 г. Ньютон построил свой второй зеркальный телескоп — большего размера и лучшего качества, чем первый. Демонстрация телескопа произвела сильное впечатление на современников, и вскоре после этого (в январе 1672 г.) Ньютон был избран членом Лондонского королевского общества — английской академии наук.
В том же 1672 году Ньютон предоставляет в Лондонское королевское общество свои исследования по новой теории света и цветов, вызвавшие острую полемику с Робертом Гуком. Ньютону принадлежат обоснованные тончайшими экспериментами представления о монохроматических световых лучах и периодичности их свойств.В 1687 г. он опубликовал свой грандиозный труд «Математические начала натуральной философии» («Начала»).
С 1696 года Королевским указом Ньютон назначен смотрителем Монетного двора. Энергично проводимая им реформа быстро восстанавливает доверие к денежной системе Великобритании. 1703г. – Избрание Ньютона президентом Королевского общества, которым он управлял 20 лет.1703г.- Королева Анна возводит Ньютона в рыцарское достоинство за научные заслуги.В последние годы жизни много времени посвящал теологии и античной и библейской истории.
Исаак Ньютон родился 4 января 1642 года в городе Вулсторп, Англия. Мальчик появился на свет в небольшой деревушке в семье мелкого фермера, умершего за три месяца до рождения сына. Мальчик родился преждевременно, оказался болезненным, поэтому его долго не решались крестить. И все же он выжил, крещен, и назван Исааком в память об отце. Факт рождения под Рождество Ньютон считал особым знаком судьбы. Несмотря на слабое здоровье в младенчестве, прожил восемьдесят четыре года.
Когда ребенку исполнилось три года, его мать вторично вышла замуж и уехала, оставив его на попечении бабушки. Ньютон рос необщительным, склонным к мечтательности. Его привлекала поэзия и живопись. Вдали от сверстников мастерил бумажных змеев, изобретал ветряную мельницу, водяные часы, педальную повозку.
Интерес к технике заставил Ньютона задуматься над явлениями природы, углубленно заниматься математикой. После серьезной подготовки Исаак Ньютон в 1660 поступил в Кембридж в качестве Subsizzfr"a, так назывались неимущие студенты, которые обязаны прислуживать членам колледжа, что не могло не тяготить Ньютона.
За шесть лет Исааком Ньютоном пройдены все степени колледжа и подготовлены все его дальнейшие великие открытия. В 1665 году Ньютон стал магистром искусств. В том же году, когда в Англии свирепствовала эпидемия чумы, решил временно поселиться в Вулсторпе.
Именно там ученый начал активно заниматься оптикой, поиски способов устранения хроматической аберрации в линзовых телескопах привели Ньютона к исследованиям того, что теперь называется дисперсией, то есть зависимости показателя преломления от частоты. Многие из проведенных им экспериментов, а их насчитывается более тысячи, стали классическими и повторяются по сей день в школах и институтах.
Лейтмотивом всех исследований стало стремление понять физическую природу света. Сначала Ньютон склонялся к мысли о том, что свет является волной во всепроникающем эфире, но позже отказался от этой идеи, решив, что сопротивление со стороны эфира должно было бы заметным образом тормозить движение небесных тел. Эти доводы привели Ньютона к представлению, что свет представляет собой поток особых частиц, корпускул, вылетающих из источника и движущихся прямолинейно, пока не встретят препятствия.
Корпускулярная модель объясняла не только прямолинейность распространения света, но и закон отражения. Это предположение заключалось в том, что световые корпускулы, подлетая, к поверхности воды, например, должны притягиваться ею и потому испытывать ускорение. По этой теории скорость света в воде должна быть больше, чем в воздухе, что вступило в противоречие с более поздними экспериментальными данными.
На формирование корпускулярных представлений о свете явным образом повлияло, что в это время уже, в основном, завершилась работа, которой суждено стать основным великим итогом трудов Ньютона: создание единой, основанной на сформулированных им законах механики физической картины Мира.
В основе этой картины лежало представление о материальных точках, физически бесконечно малых частицах материи и о законах, управляющих их движением. Именно четкая формулировка этих законов и придала механике Ньютона законченность. Первый из этих законов являлся, фактически, определением инерциальных систем отсчета: именно в таких системах не испытывающие никаких воздействий материальные точки движутся равномерно и прямолинейно.
Второй закон механики играет центральную роль. Он гласит, что изменение количества, движения произведения массы на скорость за единицу времени равно силе, действующей на материальную точку. Масса каждой из этих точек является неизменной величиной. Вообще все эти точки «не истираются», по выражению Ньютона, каждая из них вечна, то есть не может ни возникать, ни уничтожаться. Материальные точки взаимодействуют, и количественной мерой воздействия на каждую из них и является сила. Задача выяснения того, каковы эти силы, является корневой проблемой механики.
Наконец, третий закон, закон «равенства действия и противодействия» объяснял, почему полный импульс любого тела, не испытывающего внешних воздействий, остается неизменным, как бы ни взаимодействовали между собой его составные части.
Поставив задачу изучения различных сил, Исаак Ньютон сам же дал первый блистательный пример ее решения, сформулировав закон всемирного тяготения: сила гравитационного притяжения между телами, размеры которых значительно меньше расстояния между ними, прямо пропорциональна их массам, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль соединяющей их прямой. Закон всемирного тяготения позволил Ньютону дать количественное объяснение движению планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, понять природу морских приливов.
Это не могло не произвести огромного впечатления на умы исследователей. Программа единого механического описания всех явлений природы: и «земных», и «небесных» на долгие годы утвердилась в физике. Более того, многим физикам в течение двух столетий сам вопрос о границах применимости законов Ньютона представлялся неоправданным.
В 1668 Исаак Ньютон вернулся в Кембридж и вскоре получил Лукасовскую кафедру математики. Эту кафедру до него занимал его учитель Исаака Барроу, который уступил кафедру своему любимому ученику, чтобы материально обеспечить его. К тому времени Ньютон уже являлся автором бинома и создателем метода флюксий, того, что ныне называется дифференциальным и интегральным исчислением.
Вообще, этот период стал плодотворнейшим в творчестве Ньютона: за семь лет, с 1660 по 1667 сформировались его основные идеи, включая идею закона всемирного тяготения. Не ограничиваясь одними лишь теоретическими исследованиями, Исаак Ньютон в эти же годы сконструировал, и начал создавать телескоп-рефлектор.
Эта работа привела к открытию того, что позже получило название интерференционных «линий равной толщины». Ньютон, поняв, что здесь проявляется «гашение света светом», не вписывавшееся в корпускулярную модель, пытался преодолеть возникавшие здесь трудности, введя предположение, что корпускулы в свете движутся волнами, «приливами».
Второй из изготовленных телескопов послужил поводом для представления Ньютона в члены Лондонского королевского общества. Когда ученый отказался от членства, сославшись на отсутствие средств на уплату членских взносов, сочтено возможным, учитывая его научные заслуги, сделать для него исключение, освободив его от их уплаты.
Будучи по натуре весьма осторожным человеком, Исаак Ньютон, помимо его воли оказывался порой втянутым в мучительные для него дискуссии и конфликты. Так, его теория света и цветов, изложенная в 1675 году, вызвала такие нападки, что Ньютон решил не публиковать ничего по оптике, пока жив Гук, наиболее ожесточенный его оппонент.
Пришлось Ньютону принять участие и в политических событиях. С 1688 до 1694 года ученый являлся членом парламента. К тому времени вышел в свет его основной труд «Математические начала натуральной философии», основа механики всех физических явлений, от движения небесных тел до распространения звука. На несколько веков вперед эта программа определила развитие физики, и ее значение не исчерпано и поныне.
Постоянное огромное нервное и умственное напряжение привело к тому, что в 1692 Ньютон заболел умственным расстройством. Непосредственным толчком к этому явился пожар, в котором погибли все подготавливавшиеся им рукописи.
Постоянное гнетущее ощущение материальной необеспеченности стало, несомненно, одной из причин болезни Ньютона. Поэтому для него имела большое значение должность смотрителя Монетного двора с сохранением профессуры в Кембридже. Ревностно приступив к работе и быстро добившись заметных успехов в 1699 году назначен директором. Совмещать это с преподаванием оставалось невозможно, и Ньютон перебрался в Лондон.
В конце 1703 года Исаака Ньютона избрали президентом Королевского общества. К тому времени Ньютон достиг вершины славы. В 1705 году его возводят в рыцарское достоинство, но, располагая большой квартирой, имея шесть слуг и богатый выезд, ученый остается по-прежнему одиноким. Пора активного творчества позади, и Ньютон ограничивается подготовкой издания «Оптики», переиздания «Начал» и толкованием «Священного Писания». Ему принадлежит толкование Апокалипсиса, сочинение о пророке Данииле.
Исаак Ньютон скончался 31 марта 1727 года в своем доме в Лондоне. Похоронен в Вестминстерском аббатстве. Надпись на его могиле заканчивается словам: «Пусть смертные радуются, что в их среде жило такое украшение человеческого рода». Ежегодно в день рождения великого англичанина научное сообщество отмечает День Ньютона.
Труды Исаака Ньютона
«Новая теория света и цветов», 1672 (сообщение Королевскому обществу)
«Движение тел по орбите» (лат. De Motu Corporum in Gyrum), 1684
«Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), 1687
«Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света» (англ. Opticks or a treatise of the reflections, refractions, inflections and colours of light), 1704
«О квадратуре кривых» (лат. Tractatus de quadratura curvarum), приложение к «Оптике»
«Перечисление линий третьего порядка» (лат. Enumeratio linearum tertii ordinis), приложение к «Оптике»
«Универсальная арифметика» (лат. Arithmetica Universalis), 1707
«Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов» (лат. De analysi per aequationes numero terminorum infinitas), 1711
«Метод разностей», 1711
«Лекции по оптике» (англ. Optical Lectures), 1728
«Система мира» (лат. De mundi systemate), 1728
«Краткая хроника» (англ. A Short Chronicle from the First Memory of Things in Europe, to the Conquest of Persia by Alexander the Great), 1728 (это конспект «Хронологии древних царств», французский перевод чернового варианта был опубликован ещё раньше, в 1725 году)
«Хронология древних царств» (англ. The Chronology of Ancient Kingdoms), 1728
«Замечания на книгу пророка Даниила и Апокалипсис св. Иоанна» (англ. Observations Upon the Prophecies of Daniel and the Apocalypse of St. John), 1733, написано около 1690 года
«Метод флюксий» (лат. Methodus fluxionum, англ. Method of Fluxions), 1736, написан в 1671 году
«Историческое прослеживание двух заметных искажений Священного Писания» (англ. An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture), 1754, написано в 1690 году
Канонические издания
Классическое полное издание трудов Ньютона в 5 томах на языке оригинала:
Isaaci Newtoni. Opera quae existant omnia. - Commentariis illustravit Samuel Horsley. - Londini, 1779-1785.
Избранная переписка в 7 томах:
Turnbull, H. W. (Ed.),. The Correspondence of Sir Isaac Newton. - Cambridge: Cambr. Univ. Press, 1959-1977.
Переводы на русский язык
Ньютон И. Всеобщая арифметика или Книга об арифметическом синтезе и анализе. - М.: Изд. АН СССР, 1948. - 442 с. - (Классики науки).
Ньютон И. Замечания на книгу пророка Даниила и Апокалипсис св. Иоанна. - Петроград: Новое время, 1915.
Ньютон И. Исправленная хронология древних царств. - М.: РИМИС, 2007. - 656 с.
Ньютон И. Лекции по оптике. - М.: Изд. АН СССР, 1946. - 298 с.
Ньютон И. Математические начала натуральной философии / Перевод с латинского и примечания А.Н. Крылова. - М.: Наука, 1989. - 688 с.
Ньютон И. Математические работы. - М.-Л.: ОНТИ, 1937.
Ньютон И. Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света. - М.: Гостехиздат, 1954.
Данилов Ю. А. Ньютон и Бентли // Вопросы истории естествознания и техники. - М., 1993. - № 1. Это перевод четырёх писем Ньютона из сборника его переписки: «The Correspondence of Isaac Newton», Cambridge, 1961. Vol. 3 (1688-1694).
Величие и сила настоящего ученого заключается вовсе не в количестве заслуг или наград, не в присужденных званиях и даже не в признании таковых человечеством. Настоящего гения выдают его теории и открытия, оставленные миру. Одним из бессмертных подвижников, которые всерьез «подтолкнули» научно-технический прогресс своими идеями, был Исаак Ньютон, весомость теорий которого никто не станет да и не сможет поставить под сомнение. О знаменитых законах, открытых им, знает каждый школьник. Но как сложилась его жизнь, как именно он прошел свой земной путь?
Исаак Ньютон: биография человека без яблока
Вполне возможно, что без открытий, сделанных этим мужчиной, окружающий нас мир был бы совсем иным, отличным от того, что мы знаем. Они позволили науке сделать настолько широкий шаг вперед, что последствия этого мы можем ощутить даже в двадцать первом веке. Опираясь на учения своих предшественников с мировыми именами, таких как Декарт, Галилей, Коперник, Кеплер, он сумел правильно скомпилировать и логически завершить их труды, довести их до совершенства.
Интересно
В студенчестве математик Ньютон вел дневник, своего рода записную книжку. Туда вносил самые интересные и важные, по его мнению, мысли, гипотезы и теории. Там имеется отлично характеризующая его фраза: «Ни в какой философии не может быть царя, кроме абсолютной истины. Мы должны выстроить золотые памятники великим, но при этом написать на каждом из них, что главный друг ученого – истинная правда».
Кратко об английском математике Ньютоне
Этому человеку действительно удалось составить совершенно новую, более приближенную к реальности картину мира, чем ту, которой люди пользовались до этого. Проводя занимательные и довольно смелые для своего времени эксперименты, ученый смог доказать, что смешивание всех тонов спектра в результате даст не тьму, как предполагалось ранее, а идеально белый цвет. Однако это далеко не главное, ведь самым выдающимся открытием Ньютона считается закон всемирного тяготения. Существует даже легенда о яблоке, свалившемся на голову математика, знакомая каждому с детства.
Сам подвижник никогда не стремился к славе или известности, а его труды были опубликованы только через несколько десятков лет после написания. Он даже “строчил” в блокноте, что известность увеличила бы количество разнообразных приятелей, друзей и знакомых, что могло помешать продолжать работать. Первый трактат он совершенно никому не показывал, потому потомкам удалось отыскать его лишь через три сотни лет после смерти великого мэтра. Годы жизни Ньютона нельзя назвать ни простыми, ни безбедными, но вот бесплодными они точно не были.
Ранние годы Исаака
Исаак Ньютон старший, отец будущего светила физики и математики, родился в шестом году семнадцатого века в крохотной деревушке под названием Вулсторп, что находится в графстве Линкольншир. Сам физик считал, что семейство вело род от выходцев из Шотландии, причем в пятнадцатом веке имеются упоминания об обедневших дворянах с похожей фамилией. Однако современные исследования доказали, что и за сотню лет до рождения ученого Ньютоны были крестьянами и работали на земле.
Парень подрос, женился на порядочной девушке Анне Эйскоу, упорно занимался фермерством и даже накопил достаточное количество денег, чтобы оставить супруге и новорожденному отпрыску несколько сот акров хороших земель и более пяти сотен фунтов денег. От внезапной и быстротекущей болезни мужчина неожиданно скончался, в то время, когда жена как раз собиралась разрешиться от бремени. 25 декабря, как раз на католическое Рождество 1642 года, на свет, не дождавшись срока, появился слабенький и болезненный мальчик, которого решено было назвать в честь отца – Исааком.
Других родных братьев или сестер у малыша не было. Однако спустя четыре года матушка подыскала отличную партию. Она выскочила замуж за пожилого вдовца. Несмотря на преклонный возраст мужа, женщина родила еще троих детей. Малыши требовали ухода и внимания, а Исаак был предоставлен сам себе. У женщины просто не хватало сил и времени, чтобы уделять достаточно внимания первенцу. Паренек рос смышленым, никогда не плакал, не ныл и не «перетягивал одеяло». Занимался его воспитанием брат матери – дядя Уильям. Вместе с ним Исаак увлеченно мастерил разнообразные технические штуковины, к примеру, лодки с парусами, водяную мельницу или песочные часы.
В 53-м отчим приказал долго жить, но у матушки так и не появилось времени на мальчишку от первого брака. Однако позаботиться о его благосостоянии она не позабыла, следует отдать ей должное. Как только Анна получила наследство покойного мужа, тут же переписала его на юного Исаака. Только в двенадцать лет сорванец был определен в школу в соседний городок под названием Грэнтем. Чтобы он не ходил несколько десятков километров пешком ежедневно, ему сняли койку у местного аптекаря. Через четыре года мать попыталась забрать сына из школы и приобщить к управлению поместьем, но «семейное дело» его совершенно не интересовало.
Ко всему, отправить его в университет стал просить еще и школьный преподаватель Стокс, любимый дядя Уильям, видевший потенциал юноши. Аптекарь, у которого парнишка квартировался, и его городской знакомый Хэмфри Бабингтон из Кембриджского колледжа присоединились к мольбам, и женщина уступила. Кто такой Исаак Ньютон, В 61-м году не знал еще никто.
Парень поступил в университет и вскоре занялся своим любимым делом – наукой. С этим учебным заведением связано более трех десятков лет жизни выдающегося ученого. В шестьдесят четвертом он уже составил для себя список неразрешенных загадок, тайн и проблем человечества (Questiones quaedam philosophicae), состоящий из более чем четырех десятков пунктов. Предполагалось, что он сможет разобраться с каждым из них.
Чумные годы, славные для науки
1664 год выдался не только плодотворным для молодого Ньютона, который только что увлекся математикой, а также успешно сдал экзамены, получив степень бакалавра, но и страшным для всей страны. В Лондоне стали появляться дома, на фасадах которых запылали огненно-алые кресты – знак Великой эпидемии бубонной чумы, от которой не было спасения. Она не щадила ни малышей, ни взрослых, не выбирала среди мужчин или женщин, не разделяла людей на сословия и классы. Летом 65-го уроки в колледже отменили. Собрав свои любимые книжки, Исаак отправился домой в деревню.
Существует даже специальное историческое название для периода 65-66 годов семнадцатого века — Великая эпидемия чумы в Лондоне. Инфекционное и жутко заразное заболевание унесло не менее двадцати процентов населения английской столицы, успешно разносимое полчищами крыс. Всего погибло сто тысяч человек. Мертвецов вывозили за город, а порой просто сжигали посреди улиц или вместе с жилищами. Это вызвало колоссальный пожар, который унес еще несколько сотен жизней, зато помог справиться с чумой.
Оптические эксперименты и закон всемирного тяготения
Эти годы стали разрушительными и крайне бедственными для всей страны, но при этом чрезвычайно плодотворными для самого ученого. Он мог, не отвлекаясь ни на что иное, заниматься своими экспериментами в глуши родной деревни. В самом конце шестьдесят пятого он уже вычленил дифференциальное счисление, а в начале следующего года уже вплотную подобрался к теории цветов. Именно Ньютону удалось доказать, что белый свет не первичен, а состоит из полного спектра, до чего он додумался благодаря эксперименту с призмой и направленным узким лучом.
К маю Исаак приступил к интегральному исчислению. Он стал постепенно приближаться к закону всемирного тяготения. Опираясь на знания, «подготовленные» заранее Кеплером, Эпикуром, Гюйгенсом и Декартом, Ньютон сумел четко, понятно связать его с движением планет. Причем он непросто вычислил формулу, но также предложил завершенную работающую математическую модель, чего никто ранее не делал. Интересно, что легенду об упавшем яблоке, что якобы натолкнуло ученого на сие открытие, вероятно придумал известный французский писатель и философ Вольтер.
Известность в научных кругах
Ранней весной 66-го Ньютон решил возвращаться в университет, но к лету чума вернулась и еще больше «рассвирепела», потому оставаться в городе было небезопасно. Только спустя два года он сумел добиться степени магистра и приступить к преподавательской деятельности. Учитель из него был никакой, а студенты на лекции ходить не желали, всячески отлынивали и даже вредили. В 69-м наставник Исаака, Барроу, настоял на публикации некоторых математических работ. Хотя автор просил не открывать его имени, тот сообщил, что речь идет о наработках Ньютона.
Так слава потихоньку подкрадывалась к великому интроверту. Уже в октябре 66-го его назначили придворным капелланом по приглашению самого короля Карла II. Это был сан священнослужителя, к которому ученый относился с долей здорового скепсиса. Однако он позволил оставить преподавание, полностью посвятив время науке. Тотальная известность пришла к Исааку только в 1670 году, после зачисления его членом Лондонского королевского общества – одной из первых Академий наук.
Приблизительно в это время он самостоятельно разработал и самостоятельно выстроил телескоп-рефлектор, представляющий собой конструкцию из линзы и вогнутого зеркала, который представил научному миру. Прибор давал увеличение более, чем в сорок раз. Но если быть до конца честными, коллеги относились к физику не достаточно лояльно: постоянно возникали конфликты и трения, чего Ньютон крайне не любил. После публикации зимой 72-го года труда «Philosophical Transactions» разразился страшный скандал – изобретатель Гук, а также его приятель голландский механик Гюйгенс требовали признать сию работу неубедительной, так как она противоречила их идеям.
В конце семидесятых, чем знаменит Ньютон, в Лондоне, да и далеко за его пределами, уже знал каждый образованный человек. Но для самого философа и физика это было трудное время. Сперва умер близкий друг, наставник и бывший преподаватель Барроу, затем в доме Исаака вспыхнул пожар, и спасти удалось только половину архива. В семьдесят седьмом отправился к праотцам руководитель Королевского Общества Ольденбург, а на его место уселся Гук, который Ньютона откровенно недолюбливал. Ко всему, в 79-м скончалась еще и Анна, мать ученого, что стало последним сокрушительным ударом – учитель и эта женщина были единственными, кого он всегда был рад видеть.
Самые известные труды английского ученого
К восемьдесят шестому году прохождение по небу знаменитой кометы вызвало огромный интерес не только в научных кругах, но и среди обывателей. Сам Эдмонд Галлей, благодаря которому астрономическое тело получило свое название, неоднократно просил Ньютона опубликовать работы по небесной механике и движению объектов. Но тот не желал даже слушать ни о чем подобном. Он не хотел новых споров, распрей и обвинений, потому потомки узнали о его наработках гораздо позже. Только в 1684 году трактат об эллиптичности орбит движения планет под названием De motu был представлен широкой общественности. Только через два года, да и то на личные деньги профессора Галлея, труд с окончательным названием Philosophiae Naturalis Principia Mathematica был выпущен в печать.
В этой работе ученый напрочь отказывается от ненужной и даже несколько мешающей метафизики, от чего так никогда не избавились ни Аристотель, ни Декарт. Он решает ничего не принимать на веру и не оперирует придуманными «первопричинами», а доказывает все, о чем говорит, исходя из собственного опыта наблюдений и поставленных экспериментов. Ему пришлось ввести даже несколько новых понятий, к примеру, масса или внешние силы. На этой основе он вывел три закона механики, которые в наши дни дети изучают в шестом или седьмом классе.
Управленческая деятельность в руках ученого
В 1685 году на английский трон вместо предыдущего разумного правителя уселся глубоко верующий католик Яков II Стюарт, собирающийся возродить церковные каноны. Первым делом он приказал университетским властям присвоить ученую степень монаху Альбану Френсису, который в науках разбирался чуть лучше кошки. Научное сообщество заволновалось, это было неслыханно. Тут же последовал вызов представителей Кембриджа к судье Джорджу Джеффрису, которого боялся весь Лондон. Ньютон, никогда ничего не страшившийся, говорил за всех. Тогда дело замяли, и уже спустя два года король Яков был свергнут, а сам ученый избран в парламент университета.
В семьдесят девятом пожилой мужчина свел знакомство с молодым графом Чарльзом Монтегю, который сразу же понял, какой величины светило науки перед ним. Он просил правителя Вильгельма Третьего назначить Ньютона хранителем Монетного двора, и тот согласился. Мужчина вступил в должность в 1695 году. За три года он изучил технологические подробности и произвел денежную реформу. Говорят, что в это же время как раз приезжал русский царь Петр Первый, однако никаких записей о встрече с Ньютоном или их разговоре не сохранилось. В третьем году восемнадцатого века умер Сомерс, бывший председатель Королевского общества, а великий ученый занял его место.
Смерть математика: в память о физике Исааке Ньютоне
Последние годы знаменитого новатора протекали в почете и известности, хотя он этого не желал и не стремился к славе. Наконец-то к 1705 году издается его «Оптика», а королева Анна присваивает мэтру рыцарское звание. Теперь он должен именоваться сэр Исаак Ньютон, повсюду отпечатывать собственный герб и вести родословную, честно говоря, весьма сомнительную. Это не радовало мужчину, а вот ранее не публиковавшиеся труды, сейчас вышедшие в печать, приносили истинное удовлетворение. На протяжении последних лет жизни он строго соблюдал режим, выполняя возложенные на него обязанности.
К 1725 году здоровье и так не сильно-то крепкого старика стало стремительно ухудшаться. Чтобы чуть облегчить состояние и вырваться из городской суеты, философ переселился в Кенсингтон, где было намного тише и воздух оказался гораздо чище. Однако это уже было не способно помочь ему: организм потихоньку «приходил в негодность», хотя никаких особо страшных болезней у него не было. 20 (31) марта 1727 года жизнь Исаака Ньютона оборвалась во сне. Его тело было выставлено для всеобщего прощания, а потом похоронено в Вестминстерском аббатстве.
В память об основателе классической механики
Величина этого ученого, мощь и сила разума, его напористость и методичность, привели к тому, что даже спустя столетия после смерти потомки о нем не забыли и едва ли забудут когда-то в будущем. На его могиле красуется надпись с указанием на его явную гениальность, а во дворе Тринити-колледжа воздвигнут памятник, который можно посмотреть и в наши дни.
В честь него названы кратеры на Марсе и Луне, а в международной СИ есть величина (сила), измеряемая в ньютонах. Медаль с его инициалами ежегодно выдается за заслуги в области физики. Есть огромное количество памятников, улиц и площадей по всему миру, которые тоже носят его имя.
Интересные факты об ученом Исааке Ньютоне
Ньютон проводил эксперименты на себе. Исследуя теорию света, он тонким зондом проникал в зрачок и надавливал на глазное дно.
Ученый никогда не был женат и не оставил после себя ни одного потомка.
Несмотря на свои занятия наукой, этот человек всегда было глубоко верующим и не отрицал существования Бога. Хотя священников считал дармоедами.
Чтобы обезопасить монетки от стесывания драгоценных металлов мошенниками, Ньютон предложил делать на торцах поперечные насечки. Этот метод применяется и в наши дни.
Не обладая богатырским внешним видом, а также родившись раньше срока, Исаак никогда серьезными заболеваниями не страдал. Даже обычной простуды у него не бывало, по крайней мере, об этом не существует упоминаний.
Мифы и легенды вокруг физика
Есть легенда, будто мэтр лично сделал в двери дома два отверстия, чтобы кошки могли свободно входить и выходить. Но никаких питомцев у мужчины никогда не было.
Поговаривали, что получить должность смотрителя Монетного двора ему удалось только благодаря молодости и невинности племянницы, понравившейся казначею Галифаксу. На самом деле, граф познакомился с девушкой позже, чем ученый занял свой почетный пост.
Многие рассказывают байку, будто Ньютон как член парламента выступал всего раз, да и то с просьбой закрыть окно. Но записей о его выступлениях за все время не существует.
Бытует миф, будто мужчина с молодости интересовался астрологией и даже умел предсказывать будущее. Но никаких записок его или окружения по данному вопросу так и не было найдено.
Последние годы ученый работал над каким-то таинственным трудом. Многие считают, что он пытался расшифровать Библию. Однако никаких следов подобной работы после его смерти не обнаружилось.
Великий английский физик, математик и астроном. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), в котором он описал закон всемирного тяготения и так называемые Законы Ньютона, заложившие основы классической механики. Разработал дифференциальное и интегральное исчисление, теорию цветности и многие другие математические и физические теории.
Исаак Ньютон, сын мелкого, но зажиточного фермера, родился в деревне Вулсторп (графство Линкольншир), в год смерти Галилея и в канун гражданской войны. Отец Ньютона не дожил до рождения сына. Мальчик родился болезненным, до срока, но всё же выжил и прожил 84 года. Факт рождения под Рождество Ньютон считал особым знаком судьбы.
Покровителем мальчика стал его дядя по матери, Вильям Эйскоу. По окончании школы (1661) Ньютон поступает 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. В детстве Ньютон, по отзывам современников, был замкнут и обособлен, любил читать и мастерить технические игрушки: часы, мельницу и т. п.
Судя по всему, 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, Меркатор, Валлис. Конечно, нельзя недооценивать и огромное влияние его непосредственного учителя Барроу.
Похоже на то, что значительную часть своих математических открытий Ньютон сделал ещё студентом, в «чумные годы» 1664-1666. 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.
1667: эпидемия чумы отступает, и Ньютон возвращается в Кембридж. Избран членом Тринити-колледжа, а в 1668 году становится магистром.
В 1669 году Ньютон избирается профессором математики, преемником Барроу. Барроу пересылает в Лондон сочинение Ньютона «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов», содержавшее сжатое изложение некоторых наиболее важных его открытий в анализе. Оно получило некоторую известность в Англии и за ее пределами. Ньютон готовит полный вариант этой работы, но найти издателя так и не удаётся. Он был опубликован лишь в 1711 году.
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.
1672: демонстрация рефлектора в Лондоне - всеобщие восторженные отзывы. Ньютон становится знаменит и избирается членом Королевского общества (британской Академии наук). Позже усовершенствованные рефлекторы такой конструкции стали основными инструментами астрономов, с их помощью были открыты иные галактики, красное смещение и др.
Разгорается полемика по поводу природы света с Гуком, Гюйгенсом и другими. Ньютон даёт зарок на будущее: не ввязываться в научные споры.
1680: Ньютон получает письмо Гука с формулировкой закона всемирного тяготения, послужившее, по признанию первого, поводом его работ по определению планетных движений (правда, потом отложенных на некоторое время), составивших предмет «Начал». Впоследствии Ньютон по каким-то причинам, быть может, подозревая Гука в незаконном заимствовании каких-то более ранних результатов самого Ньютона, не желает признавать здесь никаких заслуг Гука, но потом соглашается это сделать, хотя и довольно неохотно и не полностью.
1684-1686: работа над «Математическими началами натуральной философии» (весь трёхтомник издан в 1687 году). Приходит всемирная слава и ожесточённая критика картезианцев: закон всемирного тяготения вводит дальнодействие, несовместимое с принципами Декарта.
1696: Королевским указом Ньютон назначен смотрителем Монетного двора (с 1699 года - директор). Он энергично проводит денежную реформу, восстанавливая доверие к основательно запущенной его предшественниками монетной системе Великобритании.
1699: начало открытого приоритетного спора с Лейбницем, в который были вовлечены даже царствующие особы. Эта нелепая распря двух гениев дорого обошлась науке - английская математическая школа вскоре увяла на целый век, а европейская - проигнорировала многие выдающиеся идеи Ньютона, переоткрыв их много позднее. На континенте Ньютона обвиняли в краже результатов Гука, Лейбница и астронома Флемстида, а также в ереси. Конфликт не погасила даже смерть Лейбница (1716).
1703: Ньютон избран президентом Королевского общества, которым управлял двадцать лет.
1705: королева Анна возводит Ньютона в рыцарское достоинство. Отныне он сэр Исаак Ньютон . Впервые в английской истории звание рыцаря присвоено за научные заслуги.
Последние годы жизни Ньютон посвятил написанию «Хронологии древних царств», которой занимался около 40 лет, и подготовкой третьего издания «Начал».
В 1725 году здоровье Ньютона начало заметно ухудшаться (каменная болезнь), и он переселился в Кенсингтон неподалёку от Лондона, где и скончался ночью, во сне, 20 (31) марта 1727 года.
Надпись на его могиле 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.
В честь Ньютона названы:
кратеры на Луне и на Марсе;
единица силы в системе СИ.
На статуе, воздвигнутой Ньютону в 1755 г. в Тринити-колледже, высечены стихи из Лукреция:
Qui genus humanum ingenio superavit (Разумом он превосходил род человеческий)
Научная деятельность
С работами Ньютона связана новая эпоха в физике и математике. В математике появляются мощные аналитические методы, происходит вспышка в развитии анализа и математической физики. В физике основным методом исследования природы становится построение адекватных математических моделей природных процессов и интенсивное исследование этих моделей с систематическим привлечением всей мощи нового математического аппарата. Последующие века доказали исключительную плодотворность такого подхода.
По словам А. Эйнштейна, «Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, которые определяют временной ход широкого класса процессов в природе с высокой степенью полноты и точности» и «… оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на всё мировоззрение в целом».
Математический анализ
Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисление одновременно с Г. Лейбницем (немного раньше) и независимо от него.
До Ньютона действия с бесконечно малыми не были увязаны в единую теорию и носили характер разрозненных остроумных приёмов (см. Метод неделимых), по крайней мере, отсутствовала опубликованная систематическая формулировка и не была достаточно выявлена мощь аналитических приемов к решению таких сложных задач, как задачи небесной механики в их полноте. Создание математического анализа сводит решение соответствующих задач, в значительной степени, до технического уровня. Появился комплекс понятий, операций и символов, ставший отправной базой дальнейшего развития математики. Следующий, XVIII век, стал веком бурного и чрезвычайно успешного развития аналитических методов.
Повидимому, Ньютон пришёл к идее анализа через разностные методы, которыми много и глубоко занимался. Правда, в своих «Началах» Ньютон почти не использовал бесконечно малых, придерживаясь античных (геометрических) приёмов доказательства, но в других трудах применял их свободно.
Отправной точкой для дифференциального и интегрального исчисления были работы Кавальери и особенно Ферма, который уже умел (для алгебраических кривых) проводить касательные, находить экстремумы, точки перегиба и кривизну кривой, вычислять площадь её сегмента. Из других предшественников сам Ньютон называл Валлиса, Барроу и шотландского астронома Джеймса Грегори. Понятия функции ещё не было, все кривые он трактовал кинематически как траектории движущейся точки.
Уже будучи студентом Ньютон понял, что дифференцирование и интегрирование - взаимно обратные операции (по-видимому, первая опубликованная работа, содержащая этот результат в форме детально разобранной двойственности задачи о площадях и задачи о касательных, принадлежит учителю Ньютона Барроу).
Ньютон почти 30 лет не заботился о публикации своего варианта анализа, хотя в письмах (в частности, к Лейбницу) охотно делится многим из достигнутого. Тем временем вариант Лейбница широко и открыто распространяется по Европе с 1676 года. Лишь в 1693 году появляется первое изложение варианта Ньютона - в виде приложения к «Трактату по алгебре» Валлиса. Приходится признать, что терминология и символика Ньютона по сравнению с лейбницевской довольно неуклюжи: флюксия (производная), флюэнта (первообразная), момент величины (дифференциал) и т. п. Сохранились в математике только ньютоновское обозначение «o» для бесконечно малой dt (впрочем, эту букву в том же смысле использовал ранее Грегори), да ещё точка над буквой как символ производной по времени.
Достаточно полное изложение принципов анализа Ньютон опубликовал только в работе «О квадратуре кривых» (1704), приложении к его монографии «Оптика». Почти весь изложенный материал был готов ещё в 1670-1680-е годы, но лишь теперь Грегори и Галлей уговорили Ньютона издать работу, которая, с опозданием на 40 лет, стала первым печатным трудом Ньютона по анализу. Здесь у Ньютона появляются производные высших порядков, найдены значения интегралов разнообразных рациональных и иррациональных функций, приведены примеры решения дифференциальных уравнений 1-го порядка.
1711: наконец напечатан, спустя 40 лет, «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов». Ньютон с одинаковой лёгкостью исследует как алгебраические, так и «механические» кривые (циклоиду, квадратрису). Появляются частные производные, но почему-то нет правила дифференцирования дроби и сложной функции, хотя Ньютону они были известны; впрочем, Лейбниц на тот момент их уже опубликовал.
В этом же году выходит «Метод разностей», где Ньютон предложил интерполяционную формулу для проведении через (n + 1) данные точки с равноотстоящими или неравноотстоящими абсциссами параболической кривой n-го порядка. Это разностный аналог формулы Тейлора.
1736: посмертно издаётся итоговый труд «Метод флюксий и бесконечных рядов», существенно продвинутый по сравнению с «Анализом с помощью уравнений». Приводятся многочисленные примеры отыскания экстремумов, касательных и нормалей, вычисления радиусов и центров кривизны в декартовых и полярных координатах, отыскания точек перегиба и т. п. В этом же сочинении произведены квадратуры и спрямления разнообразных кривых.
Надо отметить, что Ньютон не только достаточно полно разработал анализ, но и сделал попытку строго обосновать его принципы. Если Лейбниц склонялся к идее актуальных бесконечно малых, то Ньютон предложил (в «Началах») общую теорию предельных переходов, которую несколько витиевато назвал «метод первых и последних отношений». Используется именно современный термин «предел» (limes), хотя внятное описание сущности этого термина отсутствует, подразумевая интуитивное понимание.
Теория пределов изложена в 11 леммах книги I «Начал»; одна лемма есть также в книге II. Арифметика пределов отсутствует, нет доказательства единственности предела, не выявлена его связь с бесконечно малыми. Однако Ньютон справедливо указывает на бо́льшую строгость такого подхода по сравнению с «грубым» методом неделимых.
Тем не менее в книге II, введя моменты (дифференциалы), Ньютон вновь запутывает дело, фактически рассматривая их как актуальные бесконечно малые.
Другие математические достижения
Первые математические открытия Ньютон сделал ещё в студенческие годы: классификация алгебраических кривых 3-го порядка (кривые 2-го порядка исследовал Ферма) и биномиальное разложение произвольной (не обязательно целой) степени, с которого начинается ньютоновская теория бесконечных рядов - нового и мощнейшего инструмента анализа. Разложение в ряд Ньютон считал основным и общим методом анализа функций, и в этом деле достиг вершин мастерства. Он использовал ряды для вычисления таблиц, решения уравнений (в том числе дифференциальных), исследования поведения функций. Ньютон сумел получить разложение для всех стандартных на тот момент функций.
В 1707 году выходит книга «Универсальная арифметика». В ней приведены разнообразные численные методы.
Ньютон всегда уделял большое внимание приближённому решению уравнений. Знаменитый метод Ньютона позволял находить корни уравнений с немыслимой ранее скоростью и точностью (опубликован в «Алгебре» Валлиса, 1685). Современный вид итерационному методу Ньютона придал Джозеф Рафсон (1690).
Примечательно, что теорией чисел Ньютон совершенно не интересовался. По всей видимости, физика ему была гораздо ближе математики.
Теория тяготения
Сама идея всеобщей силы тяготения неоднократно высказывалась и до Ньютона. Ранее о ней размышляли Эпикур, Кеплер, Декарт, Гюйгенс, Гук 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 достаточно серьезно 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).
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 был очень значительно развит.
Ньютоновская теория тяготения вызвала многолетние дебаты и критику концепции дальнодействия.
Первым 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 Клеро и Лапласа.
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, изучено Гюйгенсом), оценка скорости света (1675, Рёмер), значительное усовершенствование телескопов. Теории света, совместимой со всеми этими фактами, не существовало.
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».
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.
Книга вторая: интерференция света в тонких пластинках.
Книга третья: дифракция и поляризация света. Поляризацию при двойном лучепреломлении Ньютон объяснил ближе к истине, чем Гюйгенс (сторонник волновой природы света), хотя объяснение самого явления неудачное, в духе эмиссионной теории света.
Ньютона часто считают сторонником корпускулярной теории света; на самом деле он, по своему обыкновению, «гипотез не измышлял» и охотно допускал, что свет может быть связан и с волнами в эфире. В своей монографии Ньютон детально описывал математическую модель световых явлений, оставляя в стороне вопрос о физическом носителе света.
Другие работы в физике
Ньютону принадлежит первый вывод скорости звука в газе, основанный на законе Бойля-Мариотта.
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 на сходных основаниях выполнил Гюйгенс,рассматривал тяготение таким, как будто его источник находится в центре планеты, так как, видимо, не верил в универсальный характер силы тяготения, то есть в конечном итоге не учел тяготения деформированного поверхностного слоя планеты. 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, 1743) 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.
Прочие работы
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.
Парадоксально, что Ньютон, много лет трудившийся в Колледже святой Троицы, сам, видимо, в Троицу не верил. Исследователи его богословских работ, такие как Л. Мор, считают, что религиозные взгляды Ньютона были близки к арианству.
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.
Тайные работы Исаака Ньютона
Как известно, незадолго до конца жизни Исаак опроверг все выдвинутые собой теории и сжёг документы, в которых содержалась тайна их опровержения: одни не сомневались, что всё было именно так, другие же полагают, что подобные действия были бы просто абсурдны и утверждают, что архив с документами цел, но только принадлежит избранным...