Mida Newton füüsikas leiutas. Newton oli parlamendi liige. Aastaid suuri saavutusi ja au

Sir Isaac Newton(Inglise) Sir Isaac Newton, 25. detsember 1642 – 20. märts 1727 Inglismaal kuni 1752. aastani kehtinud Juliuse kalendri järgi; või Gregoriuse kalendri järgi 4. jaanuar 1643 – 31. märts 1727) – inglise füüsik, matemaatik ja astronoom, üks klassikalise füüsika rajajaid. Põhiteose "Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted" autor, milles ta visandas gravitatsiooni seadus ja kolm mehaanika seadust, millest sai klassikalise mehaanika alus. Ta töötas välja diferentsiaal- ja integraalarvutuse, värviteooria ja palju muid matemaatilisi ja füüsikalisi teooriaid.

Biograafia

Varasematel aastatel

Woolsthorpe. Maja, kus Newton sündis.

Isaac Newton, väikese, kuid jõuka talupoja poeg, sündis Woolsthorpe'i külas (ingl. Woolsthorpe, Lincolnshire), Galileo surma aastal ja kodusõja eelõhtul. Newtoni isa ei elanud poja sündimiseni. Poiss sündis enneaegselt, oli valus, mistõttu ei julgetud teda pikka aega ristida. Ja ometi jäi ta ellu, ristiti (1. jaanuaril) ja pani oma varalahkunud isa auks nimeks Iisak. Jõulupäeval sündimist pidas Newton eriliseks saatuse märgiks. Vaatamata kehvale tervisele imikuna elas ta 84-aastaseks.

Newton uskus siiralt, et tema perekond ulatub 15. sajandi Šoti aadlikeni, kuid ajaloolased on avastanud, et 1524. aastal olid tema esivanemad vaesed talupojad. 16. sajandi lõpuks oli perekond rikkaks saanud ja siirdunud yeomeni (maaomanike) kategooriasse.

Jaanuaris 1646 sündis Newtoni ema Anna Ayscough (s. Hannah Ayscough) uuesti abiellunud uuest abikaasast, 63-aastasest lesknaisest, oli tal kolm last, ta hakkas Iisakile vähe tähelepanu pöörama. Poisi patroon oli tema emapoolne onu William Ayskoe. Lapsena oli Newton kaasaegsete sõnul vaikne, endassetõmbunud ja eraldatud, armastas lugeda ja meisterdada tehnilisi mänguasju: päikese- ja veekellasid, veskit jne. Kogu elu tundis ta end üksikuna.

Tema kasuisa suri 1653. aastal, osa tema pärandist läks Newtoni emale ja ta andis selle kohe välja Isaacile. Ema naasis koju, kuid tema põhitähelepanu pöörati kolmele noorimale lapsele ja mahukale majapidamisele; Isaac oli endiselt omaette.

1655. aastal saadeti Newton õppima lähedalasuvasse Granthami kooli, kus ta elas apteeker Clarki majas. Peagi ilmutas poiss erakordseid võimeid, kuid 1659. aastal saatis ema Anna ta valdusse tagasi ja üritas 16-aastasele pojale usaldada osa majapidamise juhtimisest. Katse ei õnnestunud – Isaac eelistas kõigele muule tegevusele raamatute lugemist ja erinevate mehhanismide konstrueerimist. Sel ajal pöördus Newtoni kooliõpetaja Stokes Anna poole ja hakkas teda veenma, et ta jätkaks oma ebatavaliselt andeka poja õpetamist; selle palvega ühinesid onu William ja Isaaci (apteeker Clarki sugulane) Humphrey Babingtoni Granthami tuttav, Cambridge'i liige. Trinity kolledž. Nende ühiste jõupingutustega see lõpuks õnnestus. 1661. aastal lõpetas Newton edukalt kooli ja läks õppima Cambridge'i ülikooli.

Trinity kolledž (1661–1664)

Trinity College'i kellatorn

Juunis 1661 saabus 19-aastane Newton Cambridge'i. Statuudi järgi tehti talle ladina keele eksam, misjärel teatati, et ta võeti vastu Cambridge'i ülikooli Trinity College'i (Püha Kolmainu kolledž). Selle õppeasutusega on seotud enam kui 30 aastat Newtoni elust.

Kolledž, nagu kogu ülikool, elas läbi raskeid aegu. Inglismaal oli äsja taastatud monarhia (1660), kuningas Charles II viivitas sageli ülikooli maksetega, vallandas olulise osa revolutsiooniaastatel ametisse nimetatud õppejõududest. Kokku elas Trinity kolledžis 400 inimest, sealhulgas üliõpilased, teenistujad ja 20 kerjust, kellele kolledž oli harta järgi kohustatud almust andma. Haridusprotsess oli kahetsusväärses seisus.

Newton registreeriti üliõpilaste "suurendajate" kategooriasse (ingl. sizar), kellelt õppemaksu ei võetud (ilmselt Babingtoni soovitusel). Tema eluperioodist on väga vähe dokumentaalseid tõendeid ja mälestusi. Nende aastate jooksul kujunes lõplikult välja Newtoni iseloom – teaduslik täpsus, soov põhjani jõuda, sallimatus pettuse, laimu ja rõhumise suhtes, ükskõiksus avaliku hiilguse suhtes. Tal polnud ikka veel ühtki sõpra.

1664. aasta aprillis läks Newton pärast eksamite sooritamist kõrgemasse üliõpilaskategooriasse "scallers" ( õpetlased), mis võimaldas tal saada stipendiumi ja jätkata kõrgharidust.

Vaatamata Galilei avastustele õpetati Cambridge'is teadust ja filosoofiat endiselt Aristotelese järgi. Kuid Newtoni säilinud märkmikud mainivad juba Galileot, Kopernikut, kartisianismi, Keplerit ja Gassendi atomistlikku teooriat. Nende märkmike järgi otsustades jätkas ta (peamiselt teadusinstrumentide valmistamist), õppis entusiastlikult optikat, astronoomiat, matemaatikat, foneetikat ja muusikateooriat. Toakaaslase memuaaride järgi tegeles Newton ennastsalgavalt õpetamisega, unustades toidu ja une; ilmselt oli kõigist raskustest hoolimata just see eluviis, mida ta ise soovis.

Isaac Barrow. Kuju Trinity kolledžis.

1664. aasta Newtoni elus oli rikas ka muude sündmuste poolest. Newton koges loomingulist tõusu, alustas iseseisvat teaduslikku tegevust ja koostas ulatusliku loendi (45 üksust) looduse ja inimelu lahendamata probleemidest ( Küsimustik, lat. Questions quaedam philosophicae ). Edaspidi ilmuvad sellised loendid tema töövihikutes rohkem kui korra. Sama aasta märtsis algasid kolledži äsja asutatud (1663) matemaatikaosakonnas uue õppejõu, 34-aastase Isaac Barrow, suurmatemaatiku, Newtoni tulevase sõbra ja õpetaja loengud. Newtoni huvi matemaatika vastu kasvas järsult. Ta tegi esimese olulise matemaatilise avastuse: binoomlaiendi suvalise ratsionaalse astendaja jaoks (kaasa arvatud negatiivsed) ja jõudis selle kaudu oma peamise matemaatilise meetodini - funktsiooni laiendamiseni lõpmatuks jadaks. Lõpuks, päris aasta lõpus, sai Newtonist poissmees.

Newtoni loovuse teaduslikud toetajad ja inspireerijad olid suurimal määral füüsikud: Galileo, Descartes ja Kepler. Newton lõpetas nende tööd, ühendades need universaalseks maailmasüsteemiks. Väiksemat, kuid olulist mõju avaldasid teised matemaatikud ja füüsikud: Euclid, Fermat, Huygens, Wallis ja tema vahetu õpetaja Barrow. Newtoni õpilase märkmikus on programmifraas:

Filosoofias ei saa olla suverääni, välja arvatud tõde ... Peame püstitama kullast mälestusmärgid Keplerile, Galileole, Descartesile ja kirjutama igaühele: "Platon on sõber, Aristoteles on sõber, kuid peamine sõber on tõde"

"Katkuaastad" (1665-1667)

1664. aasta jõululaupäeval hakkasid Londoni majadele ilmuma punased ristid, esimesed märgid suurest katkust. Suveks oli surmav epideemia tunduvalt laienenud. 8. augustil 1665 lõpetati Trinity kolledži õppetöö ja töötajad saadeti laiali kuni epideemia lõppemiseni. Newton läks koju Woolsthorpe’i, võttes kaasa põhiraamatud, märkmikud ja tööriistad.

Need olid Inglismaa jaoks hukatuslikud aastad – laastav katk (ainult Londonis suri viiendik elanikkonnast), laastav sõda Hollandiga, Londoni suur tulekahju. Kuid Newton tegi olulise osa oma teaduslikest avastustest "katkuaastate" üksinduses. Säilinud märkmetest on näha, et 23-aastane Newton valdas juba hästi diferentsiaal- ja integraalarvutuse põhimeetodeid, sealhulgas funktsioonide jadadeks laiendamist ja nn. Newtoni-Leibnizi valem. Pärast mitmeid geniaalseid optilisi katseid tõestas ta, et valge on värvide segu. Newton meenutas hiljem neid aastaid:

1665. aasta alguses leidsin ligikaudsete jadate meetodi ja reegli binoomväärtuse suvalise astme teisendamiseks selliseks jadaks ... novembris sain otsevoomeetodi [diferentsiaalide arvutus]; järgmise aasta jaanuaris sain kätte värvide teooria ja mais hakkasin kasutama pöördvoogude meetodit [integraalarvutus] ... Sel ajal kogesin oma nooruse parimat aega ja tundsin rohkem huvi matemaatika ja filosoofia vastu kui kunagi hiljem.

Kuid tema kõige olulisem avastus nende aastate jooksul oli gravitatsiooni seadus. Hiljem, aastal 1686, kirjutas Newton Halleyle:

Rohkem kui 15 aastat tagasi kirjutatud paberites (ma ei oska täpset kuupäeva öelda, kuid igal juhul oli see enne mu kirjavahetuse algust Oldenburgiga) väljendasin planeetide gravitatsiooni pöördvõrdelist ruutproportsionaalsust Päikese suhtes sõltuvalt kaugusest. ja arvutas välja Maa gravitatsiooni ja Kuu conatus recedendi [püüdluse] Maa keskpunkti poole õige suhte, ehkki mitte täiesti täpne.

Newtoni õunapuu austatud järeltulija. Cambridge, botaanikaaed.

Newtoni nimetatud ebatäpsus tuleneb sellest, et Newton võttis Maa mõõtmed ja gravitatsioonikiirenduse väärtuse Galilei mehaanikast, kus need on antud olulise veaga. Hiljem sai Newton täpsemaid Picardi andmeid ja veendus lõpuks oma teooria tõesuses.

On tuntud legend, et Newton avastas gravitatsiooniseaduse, vaadates, kuidas õun puuoksalt kukkus. Esimest korda mainis Newtoni õuna põgusalt Newtoni biograaf William Stukeley ja see legend sai populaarseks tänu Voltaire'ile. Teine biograaf Henry Pemberton esitab Newtoni arutluskäigu (õuna mainimata) lähemalt: „Võrreldes mitme planeedi perioode ja nende kaugusi Päikesest, leidis ta, et ... see jõud peab kauguse suurenedes ruutproportsioonis vähenema. " Teisisõnu, Newton avastas selle Kepleri kolmas seadus, mis seob planeetide pöördeperioodid kaugusega Päikesest, järgib täpselt gravitatsiooniseaduse "pöördruutvalemit" (ringorbiitide lähendamisel). Õpikutes sisalduva gravitatsiooniseaduse lõpliku sõnastuse kirjutas Newton välja hiljem, pärast seda, kui mehaanikaseadused talle selgeks said.

Need avastused, nagu ka paljud hilisemad, avaldati 20–40 aastat hiljem, kui need tehti. Newton ei püüdnud kuulsust taga. Aastal 1670 kirjutas ta John Collinsile: „Ma ei näe kuulsuses midagi ihaldusväärset, isegi kui oleksin suuteline seda teenima. Tõenäoliselt suurendaks see mu tutvuste arvu, kuid just seda püüan kõige rohkem vältida. Ta ei avaldanud oma esimest teaduslikku tööd (oktoober 1666), mis tõi välja analüüsi alused; see leiti alles 300 aasta pärast.

Teadusliku kuulsuse algus (1667-1684)

Newton nooruses

Märtsis-juunis 1666 külastas Newton Cambridge'i. Kolledžisse jäänud jurakad, nagu selgus, ei kannatanud katku ega isegi tollal populaarsete katkuvastaste ravimite (sh tuhakoor, kange äädikas, liköör ja range dieet) käes. Suvel aga sundis uus katkulaine teda taas kodust lahkuma. Lõpuks, 1667. aasta alguses, epideemia lõppes ja aprillis naasis Newton Cambridge'i. 1. oktoobril valiti ta Trinity College'i liikmeks ja 1668. aastal magistriks. Talle anti elamiseks avar privaatne tuba, korralik palk ja grupp õpilasi, kellega ta õppis kohusetundlikult mitu tundi nädalas standardaineid. Ometi ei saanud Newton õpetajana kuulsaks ei siis ega hiljem, tema loenguid külastati vähe.

Pärast oma positsiooni kindlustamist sõitis Newton Londonisse, kus vahetult enne, 1660. aastal, asutati Londoni Kuninglik Selts - autoriteetne väljapaistvate teadlaste organisatsioon, üks esimesi Teaduste Akadeemiaid. Kuningliku Seltsi trükitud organ oli Philosophical Transactions (lat. Filosoofilised tehingud).

1669. aastal hakkasid Euroopas ilmuma matemaatilised teosed, mis kasutasid laiendusi lõpmatuteks seeriateks. Kuigi nende avastuste sügavust ei saa võrrelda Newtoni omaga, nõudis Barrow, et tema õpilane määraks selles küsimuses oma prioriteedi. Newton kirjutas oma avastuste sellest osast lühikese, kuid üsna täieliku kokkuvõtte, mida ta nimetas "Analüüsiks lõpmatu arvu terminitega võrrandite abil". Barrow saatis selle traktaadi Londonisse. Newton palus Barrow'l teose autori nime mitte avaldada (kuid ta lasi selle siiski käest). "Analüüs" levis spetsialistide seas ja kogus Inglismaal ja kaugemalgi tuntust.

Samal aastal võttis Barrow vastu kuninga kutse saada õuekaplaniks ja lahkus õppetööst. 29. oktoobril 1669 valiti Newton tema järglaseks, Trinity kolledži matemaatika ja optika professoriks. Barrow jättis Newtonile ulatusliku alkeemialabori; sel perioodil hakkas Newton tõsiselt huvi tundma alkeemia vastu, viis läbi palju keemilisi katseid.

Newtoni helkur

Samal ajal jätkas ta katseid optika ja värviteooria vallas. Newton uuris sfäärilisi ja kromaatilisi aberratsioone. Nende minimeerimiseks ehitas ta segapeegeldava teleskoobi: läätse ja nõgusa sfäärilise peegli, mille ta ise valmistas ja lihvis. Sellise teleskoobi projekti pakkus esmakordselt välja James Gregory (1663), kuid see plaan ei realiseerunud. Newtoni esimene disain (1668) ei õnnestunud, kuid järgmine, hoolikamalt poleeritud peegliga, andis vaatamata oma väiksusele 40-kordse tõusu suurepärase kvaliteedi.

Sõna uuest instrumendist jõudis kiiresti Londonisse ja Newton kutsuti oma leiutist teadusringkondadele näitama. 1671. aasta lõpus ja 1672. aasta alguses demonstreeriti helkurit kuninga ees ja seejärel Kuninglikus Seltsis. Seade sai kiitvaid hinnanguid. Newton sai kuulsaks ja jaanuaris 1672 valiti ta Kuningliku Seltsi liikmeks. Hiljem said astronoomide peamisteks töövahenditeks täiustatud helkurid, nende abiga avastati planeet Uraan, teised galaktikad ja punanihe.

Alguses hindas Newton kõrgelt suhtlemist kolleegidega Royal Societyst, kuhu kuulusid lisaks Barrow'le James Gregory, John Vallis, Robert Hooke, Robert Boyle, Christopher Wren ja teised kuulsad inglise teaduse tegelased. Peagi algasid aga tüütud konfliktid, mis Newtonile väga ei meeldinud. Eelkõige lahvatas lärmakas vaidlus valguse olemuse üle. Juba veebruaris 1672 avaldas Newton ajakirjas Philosophical Transactions üksikasjaliku kirjelduse oma klassikalistest prismakatsetest ja värviteooriast. Hooke, kes oli juba oma teooria avaldanud, väitis, et Newtoni tulemused ei veennud teda; seda toetas Huygens väitega, et Newtoni teooria "on vastuolus tavapärase tarkusega". Newton vastas nende kriitikale alles kuus kuud hiljem, kuid selleks ajaks oli kriitikute arv märgatavalt kasvanud. Eriti aktiivne oli Linus Liège’ist, kes ründas Seltsi kirjadega täiesti absurdsete vastuväidetega Newtoni tulemustele.

Ebakompetentsete rünnakute laviin põhjustas Newtoni ärrituse ja masendusse. Ta kahetses, et oli oma avastused oma kaasteadlastele konfidentsiaalselt avalikuks teinud. Newton palus Oldenburgi Seltsi sekretäril talle enam kriitilisi kirju mitte saata ja andis tulevikuks tõotuse: mitte sekkuda teadusvaidlustesse. Kirjades kurdab ta, et seisab valiku ees: kas jätta oma avastused avaldamata või kulutada kogu aeg ja kogu energia ebasõbraliku amatöörliku kriitika tõrjumisele. Lõpuks valis ta esimese variandi ja esitas kuninglikust seltsist väljaastumise avalduse (8. märtsil 1673). Oldenburg veenis teda ilma raskusteta jääma. Teaduslikud kontaktid seltsiga on aga nüüdseks viidud miinimumini.

1673. aastal toimus kaks olulist sündmust. Esiteks naasis kuningliku dekreediga Newtoni vana sõber ja patroon Isaac Barrow Trinitysse, olles nüüd juht (“meister”). Teiseks hakkas tollal filosoofi ja leiutajana tuntud Leibniz huvi tundma Newtoni matemaatiliste avastuste vastu. Olles saanud Newtoni 1669. aasta töö lõputute seeriate kohta ja olles seda põhjalikult uurinud, hakkab ta iseseisvalt edasi arendama oma analüüsi versiooni. 1676. aastal vahetasid Newton ja Leibniz kirju, milles Newton selgitas mitmeid oma meetodeid, vastas Leibnizi küsimustele ja vihjas veelgi üldisemate, seni avaldamata meetodite olemasolule (see tähendab üldist diferentsiaal- ja integraalarvutust). Kuningliku ühingu sekretär Henry Oldenburg palus Newtonil tungivalt avaldada oma matemaatilised avastused analüüsi kohta Inglismaa auks, kuid Newton vastas, et on viis aastat teise teemaga tegelenud ega taha, et tema tähelepanu hajuks. Newton ei vastanud järjekordsele Leibnizi kirjale. Esimene lühipublikatsioon analüüsi Newtoni versiooni kohta ilmus alles 1693. aastal, kui Leibnizi versioon oli juba laialt levinud üle kogu Euroopa.

1670. aastate lõpp oli Newtoni jaoks kurb. 1677. aasta mais suri ootamatult 47-aastane Barrow. Sama aasta talvel puhkes Newtoni majas tugev tulekahju ja osa Newtoni käsikirjade arhiivist põles maha. 1678. aastal suri Newtonit eelistanud Oldenburgi Kuningliku Seltsi sekretär ja uueks sekretäriks sai Newtoni suhtes vaenulik Hooke. 1679. aastal haigestus Anna ema raskelt; Newton tuli tema juurde, osales aktiivselt patsiendi eest hoolitsemises, kuid tema ema seisund halvenes kiiresti ja ta suri. Ema ja Barrow olid ühed vähesed inimesed, kes Newtoni üksindust heledamaks muutsid.

"Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted" (1684-1686)

Newtoni elementide tiitelleht

Selle teose loomise ajalugu koos teadusajaloo ühe kuulsaima Eukleidese "põhimõtetega" sai alguse 1682. aastal, kui Halley komeedi läbimine suurendas huvi taevamehaanika vastu. Edmond Halley püüdis veenda Newtonit avaldama oma "üldist liikumisteooriat", millest oli teadusringkondades juba ammu kuulujutte. Newton keeldus. Üldiselt ei tahtnud ta teadustööde avaldamise vaevarikka äri nimel oma uurimistööst kõrvale kalduda.

1684. aasta augustis saabus Halley Cambridge'i ja rääkis Newtonile, et tema, Wren ja Hooke arutasid, kuidas tuletada gravitatsiooniseaduse valemi järgi planeetide orbiitide elliptilisust, kuid ei teadnud, kuidas lahendusele läheneda. Newton teatas, et tal on selline tõend juba olemas, ja novembris saatis ta Halleyle valmis käsikirja. Ta hindas koheselt tulemuse ja meetodi olulisust, külastas kohe uuesti Newtonit ja suutis seekord veenda teda oma avastusi avaldama. 10. detsembril 1684 protokollis Kuninglik Ühing on olemas ajalooline dokument:

Hr Halley ... nägi hiljuti hr Newtonit Cambridge'is ja ta näitas talle huvitavat traktaati "De motu" [Liikumine]. Vastavalt hr Halley soovile lubas Newton nimetatud traktaadi Seltsile saata.

Töö raamatu kallal käis aastatel 1684–1686. Teadlase ja tema assistendi nende aastate sugulase Humphrey Newtoni mälestuste järgi kirjutas Newton algul "Põhimõtted" alkeemiliste katsete vahepeal, millele ta põhitähelepanu pööras, seejärel järk-järgult haaras ja pühendus entusiastlikult. tööle oma elu peamise raamatu kallal.

Väljaanne pidi toimuma Kuningliku Seltsi kulul, kuid 1686. aasta alguses avaldas Selts kalade ajaloo traktaadi, mis ei leidnud nõudlust ja ammendas sellega oma eelarve. Seejärel teatas Halley, et kannab avaldamiskulud. Selts võttis selle helde pakkumise tänuga vastu ja andis Halleyle osalise kompensatsioonina tasuta kätte 50 eksemplari kalaajaloo traktaati.

Newtoni tööd – võib-olla analoogia põhjal Descartes’i “Filosoofia printsiipidega” (1644) – nimetati “Loodusfilosoofia matemaatilisteks põhimõteteks” (lat. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ), ehk tänapäevases keeles "Füüsika matemaatilised alused".

28. aprillil 1686 esitleti Kuninglikule Seltsile Principia Mathematica esimest köidet. Kõik kolm köidet ilmusid pärast autori mõningast redigeerimist 1687. aastal. Tiraaž (umbes 300 eksemplari) müüdi läbi 4 aastaga – selle aja kohta väga kiiresti.

Leht raamatust Newton's Elements (3. väljaanne, 1726)

Nii Newtoni loomingu füüsiline kui ka matemaatiline tase on täiesti võrreldamatu tema eelkäijate loominguga. Selles puudub aristotellik ega kartesiaanlik metafüüsika koos oma ebamäärase arutluskäigu ja ebamääraselt sõnastatud, sageli kaugeleulatuvate loodusnähtuste "algsete põhjustega". Näiteks Newton ei kuuluta, et looduses toimib gravitatsiooniseadus, ta tõestab rangelt see fakt põhineb planeetide ja nende satelliitide liikumisest vaadeldud pildil. Newtoni meetod on nähtuse mudeli loomine, "hüpoteeside väljamõtlemiseta" ja seejärel, kui on piisavalt andmeid, selle põhjuste otsimine. See Galileo algatatud lähenemine tähendas vana füüsika lõppu. Kvalitatiivne loodusekirjeldus on astunud kvantitatiivsele - olulise osa raamatust hõivavad arvutused, joonised ja tabelid.

Newton määratles oma raamatus selgelt mehaanika põhimõisted ja tutvustas mitmeid uusi, sealhulgas selliseid olulisi füüsikalisi suurusi nagu mass, välisjõud ja impulss. Sõnastatud on kolm mehaanika seadust. Kõik kolm Kepleri seadust on rangelt tuletatud gravitatsiooniseadusest. Pange tähele, et kirjeldati ka Keplerile tundmatute taevakehade hüperboolseid ja paraboolseid orbiite. Tõde heliotsentriline süsteem Newton ei käsitle Kopernikut otseselt, vaid vihjab; see hindab isegi päikese kõrvalekallet Päikesesüsteemi massikeskmest. Teisisõnu, Päike Newtoni süsteemis, erinevalt Kepleri süsteemist, ei ole puhkeolekus, vaid järgib üldisi liikumisseadusi. Üldsüsteemi kuuluvad ka komeedid, mille orbiitide tüüp tekitas siis suurt poleemikat.

Newtoni gravitatsiooniteooria nõrk koht oli paljude tolleaegsete teadlaste arvates selle jõu olemuse seletuse puudumine. Newton tõi välja ainult matemaatilise aparatuuri, jättes lahtiseks küsimused gravitatsiooni põhjuse ja selle materiaalse kandja kohta. Descartes'i filosoofiast üles kasvanud teadlaskonna jaoks oli see ebatavaline ja väljakutseid pakkuv lähenemine ning ainult taevamehaanika võidukas edu 18. sajandil sundis füüsikuid ajutiselt Newtoni teooriaga leppima. Gravitatsiooni füüsilised alused said selgeks alles enam kui kahe sajandi pärast, üldise relatiivsusteooria tulekuga.

Newton ehitas matemaatilise aparaadi ja raamatu üldise ülesehituse võimalikult lähedale tolleaegsele teadusliku ranguse standardile – Eukleidese “Põhimõtetele”. Ta ei kasutanud meelega peaaegu kunagi matemaatilist analüüsi – uute, ebatavaliste meetodite kasutamine seaks ohtu esitatud tulemuste usaldusväärsuse. See ettevaatlikkus muutis aga Newtoni esitusmeetodi hilisemate lugejate põlvkondade jaoks väärtusetuks. Newtoni raamat oli esimene töö uuest füüsikast ja samal ajal üks viimaseid tõsiseid töid, milles kasutati vanu matemaatilise uurimise meetodeid. Kõik Newtoni järgijad kasutasid juba tema loodud võimsaid matemaatilise analüüsi meetodeid. D'Alembert, Euler, Laplace, Clairaut ja Lagrange said Newtoni loomingu suurimateks vahetuteks järglasteks.

1687-1703 aastat

1687. aastat ei tähistanud mitte ainult suure raamatu ilmumine, vaid ka Newtoni konflikt kuningas James II-ga. Kuningas, järgides järjekindlalt oma joont katoliikluse taastamisel Inglismaal, andis veebruaris Cambridge'i ülikoolile korralduse anda katoliku mungale Alban Franciscusele magistrikraadi. Ülikooli juhtkond kõhkles, tahtmata kuningat ärritada; varsti kutsuti teadlaste delegatsioon, sealhulgas Newton, kättemaksuks kohtunik Jeffreysile, kes oli tuntud oma ebaviisakuse ja julmuse poolest. George Jeffreys). Newton oli vastu igasugusele kompromissile, mis rikuks ülikoolide autonoomiat, ja kutsus delegatsiooni üles võtma põhimõttelise seisukoha. Selle tulemusel tagandati ülikooli prorektor ametist, kuid kuninga soov ei täitunud kunagi. Ühes nende aastate kirjas kirjeldas Newton oma poliitilisi põhimõtteid:

Iga aus mees on Jumala ja inimeste seaduste järgi kohustatud täitma kuninga seaduslikke käske. Aga kui Tema Majesteedile soovitatakse nõuda midagi, mida seaduse järgi teha ei saa, siis ei tohiks keegi kannatada, kui ta seda nõuet eirab.

Aastal 1689, pärast kuningas James II kukutamist, valiti Newton Cambridge'i ülikoolist esimest korda parlamenti ja istus seal veidi üle aasta. Teised valimised toimusid aastatel 1701-1702. On populaarne anekdoot, et ta võttis alamkojas sõna vaid korra, paludes tuuletõmbuse vältimiseks aken sulgeda. Tegelikult täitis Newton oma parlamendikohustusi sama kohusetundlikult, nagu ta suhtus kõigisse oma asjadesse.

1691. aasta paiku haigestus Newton raskelt (tõenäoliselt sai ta mürgistuse keemiliste katsete käigus, kuigi on ka teisi versioone – ületöötamine, šokk pärast tulekahju, mis tõi kaasa oluliste tulemuste kadumise, ja vanusega seotud vaevused). Sugulased kartsid tema terve mõistuse pärast; tema vähesed säilinud kirjad sellest perioodist annavad tõepoolest tunnistust psüühikahäiretest. Alles 1693. aasta lõpus taastus Newtoni tervis täielikult.

1679. aastal kohtus Newton Trinity's 18-aastase aristokraadi, teaduse ja alkeemia armastaja Charles Montaguga (1661-1715). Newton jättis Montagule ilmselt kõige tugevama mulje, sest 1696. aastal, olles saanud Kuningliku Seltsi presidendiks ja rahanduskantsleriks lord Halifaxi (st Inglismaa rahandusministriks), tegi Montagu kuningale ettepaneku Newtoni ametisse nimetamiseks. rahapaja juurde. Kuningas andis oma nõusoleku ja 1696. aastal asus Newton sellele ametikohale, lahkus Cambridge'ist ja kolis Londonisse. Alates 1699. aastast sai temast rahapaja juhataja ("meister").

Alustuseks uuris Newton põhjalikult müntide valmistamise tehnoloogiat, pani paberimajandust korda, tegi viimase 30 aasta raamatupidamise ümber. Samal ajal aitas Newton energiliselt ja oskuslikult kaasa Montagu läbiviidud rahareformile, millega taastati tema eelkäijate poolt põhjalikult käima lükatud usaldus Inglismaa rahasüsteemi vastu. Nende aastate Inglismaal olid ringluses peaaegu eranditult alakaalulised mündid ja võltsitud münte oli märkimisväärsel hulgal. Levinud on hõbemüntide servade kärpimine. Nüüd hakati münti tootma spetsiaalsetel masinatel ja serva ääres oli kiri, nii et metalli kriminaalne lihvimine muutus võimatuks. Vana, alakaaluline hõbemünt võeti ringlusest täielikult välja ja vermiti uuesti 2 aastaga, uute müntide emissioon suurenes, et vastata nende nõudlusele, nende kvaliteet paranes. Inflatsioon riigis on järsult langenud.

Aus ja pädev inimene Rahapaja eesotsas aga ei sobinud kõigile. Juba esimestest päevadest peale sadas Newtoni peale kaebusi ja ülesütlemisi ning pidevalt tekkisid kontrollikomisjonid. Nagu selgus, tuli Newtoni reformidest ärritunud võltsijatelt palju hukkamõistu. Newton oli reeglina laimu suhtes ükskõikne, kuid ei andestanud kunagi, kui see mõjutas tema au ja mainet. Ta osales isiklikult kümnetes juurdlustes ning enam kui 100 võltsijat tabati ja mõisteti süüdi; raskendavate asjaolude puudumisel saadeti nad kõige sagedamini Põhja-Ameerika kolooniatesse, kuid mitmed liidrid hukati. Inglismaal on võltsitud müntide arv oluliselt vähenenud. Montagu kiitis oma mälestustes Newtoni erakordseid administratiivseid võimeid, mis tagasid reformi edu.

1698. aasta aprillis käis Vene tsaar Peeter I "Suure saatkonna" ajal rahapajas kolm korda; kahjuks pole tema külaskäigu ja Newtoniga suhtlemise üksikasju säilinud. Teatavasti viidi aga 1700. aastal Venemaal läbi Inglise omaga sarnane rahareform. Ja 1713. aastal saatis Newton tsaar Peetrusele Venemaale "Alguste" 2. väljaande kuus esimest trükieksemplari.

Kaks 1699. aasta sündmust said Newtoni teadusliku triumfi sümboliks: Newtoni maailmasüsteemi õpetamine algas Cambridge'is (alates 1704. aastast - Oxfordis) ja Pariisi Teaduste Akadeemia, kes on tema kartausia vastaste tugipunkt, valis ta oma välisliikmeks. Kogu selle aja oli Newton endiselt Trinity kolledži liige ja professor, kuid detsembris 1701 astus ta ametlikult tagasi kõigilt oma ametikohtadelt Cambridge'is.

Aastal 1703 suri Kuningliku Seltsi president lord John Somers, kes osales seltsi koosolekutel vaid kaks korda oma viie presidendiaasta jooksul. Novembris valiti Newton tema järglaseks ja juhtis Seltsi kogu ülejäänud elu – üle kahekümne aasta. Erinevalt oma eelkäijatest osales ta isiklikult kõigil koosolekutel ja tegi kõik, et Briti Kuninglik Selts saaks teadusmaailmas auväärse koha. Seltsi liikmete arv kasvas (nende hulgas võib eristada lisaks Halleyle Denis Papinit, Abraham de Moivre'i, Roger Cotesi, Brooke Taylorit), viidi läbi huvitavaid katseid ja arutleti nende üle, paranes oluliselt ajakirjaartiklite kvaliteet, rahalised probleemid leevenesid. Selts omandas palgalised sekretärid ja oma elukoha (Fleet Streetil), kolimiskulud tasus Newton oma taskust. Nendel aastatel kutsuti Newtonit sageli konsultandina erinevatesse valitsuskomisjonidesse ning tulevane Suurbritannia kuninganna printsess Caroline vestles temaga palees tunde filosoofilistel ja religioossetel teemadel.

Viimased aastad

Üks viimaseid Newtoni portreesid (1712, Thornhill)

1704. aastal ilmus monograafia "Optika" (esmalt inglise keeles), mis määras selle teaduse arengu kuni 19. sajandi alguseni. See sisaldas lisa "Kõverate kvadratuurist" - esimene ja üsna täielik arvutusarvutuse Newtoni versiooni ekspositsioon. Tegelikult on see Newtoni viimane töö loodusteadustes, kuigi ta elas üle 20 aasta. Tema maha jäetud raamatukogu kataloog sisaldas peamiselt ajaloo- ja teoloogiateemalisi raamatuid ning just neile tegevustele pühendas Newton kogu oma ülejäänud elu. Newton jäi rahapaja juhatajaks, kuna see ametikoht, erinevalt hooldaja ametist, ei nõudnud temalt erilist aktiivsust. Kaks korda nädalas käis ta rahapajas, kord nädalas kuningliku seltsi koosolekul. Newton ei reisinud kunagi väljaspool Inglismaad.

Kuninganna Anne lõi Newtoni rüütliks 1705. aastal. Nüüdsest peale ta Sir Isaac Newton. Esimest korda Inglismaa ajaloos anti rüütli aumärk teaduslike teenete eest; järgmine kord juhtus see rohkem kui sajand hiljem (1819, viidates Humphrey Davyle). Mõned biograafid aga usuvad, et kuningannat ei juhtinud mitte teaduslikud, vaid poliitilised motiivid. Newton omandas oma vapi ja mitte eriti usaldusväärse sugupuu.

1707. aastal ilmus Newtoni matemaatiliste tööde kogumik Universal Aithmetic. Selles esitatud numbrilised meetodid tähistasid uue paljutõotava distsipliini sündi - numbriline analüüs.

1708. aastal algas Leibniziga lahtine prioriteedivaidlus (vt allpool), milles osalesid isegi valitsevad isikud. See vaen kahe geeniuse vahel läks teadusele kalliks maksma – Inglise matemaatikakool närbus peagi sajandiks ja Euroopa koolkond eiras paljusid Newtoni silmapaistvaid ideid, avastades need uuesti.

Inglane, keda paljud peavad üldiselt kõigi aegade ja rahvaste suurimaks teadlaseks. Sündis Woolsthorpe'i ümbruses (Lincolnshire, Inglismaa) väikeste mõisaaadlike peres. Ta ei leidnud oma isa elusalt (ta suri kolm kuud enne poja sündi). Pärast uuesti abiellumist jättis ema kaheaastase Iisaku vanaema hoolde. Paljud tema eluloo uurijad seostavad juba täiskasvanud teadlase omapärast ekstsentrilist käitumist sellega, et kuni üheksa-aastaseks saamiseni, mil järgnes kasuisa surm, jäi poiss vanemlikust hoolitsusest täielikult ilma.

Mõnda aega õppis noor Isaac kaubanduskoolis põllumajanduse tarkusi. Nagu hilisemate suurmeeste puhul sageli juhtub, on tema ekstsentrilisusest sellel varasel eluperioodil endiselt palju legende. Nii räägivad nad eelkõige, et kord saadeti ta karjamaale valvama kariloomi, kes hajusid turvaliselt teadmata suunas, samal ajal kui poiss istus puu all ja luges entusiastlikult raamatut, mis teda huvitas. Meeldib või mitte, aga teismelise teadmistehimu märgati peagi – ja saadeti tagasi Granthami gümnaasiumisse, misjärel astus noormees edukalt Cambridge’i ülikooli Trinity kolledžisse.

Newton omandas õppekava kiiresti ja asus edasi uurima tolle aja juhtivate teadlaste töid, eelkõige prantsuse filosoofi René Descartes'i (1596–1650) järgijaid, kes järgisid universumi mehhanistlikke seisukohti. 1665. aasta kevadel sai ta bakalaureusekraadi – ja siis juhtusid kõige uskumatumad sündmused teaduse ajaloos. Samal aastal puhkes Inglismaal viimane muhkkatk, matusekellade löömist kostis üha enam ja Cambridge'i ülikool suleti. Newton naasis Woolsthorpe'i peaaegu kaheks aastaks, võttes endaga kaasa vaid mõned raamatud ja oma tähelepanuväärse intelligentsuse.

Kui Cambridge'i ülikool kaks aastat hiljem uuesti avati, oli Newton juba (1) välja töötanud diferentsiaalarvutuse, eraldiseisva matemaatika haru, (2) visandanud kaasaegse värviteooria alused, (3) tuletanud universaalse gravitatsiooni seaduse ja (4) ) lahendas mitu tema ette kerkinud matemaatilist ülesannet.keegi ei suutnud otsustada. Nagu Newton ise ütles: "Ma olin neil päevil oma leiutamisvõime tipus ning matemaatika ja filosoofia pole mind sellest ajast peale nii palju köitnud kui tollal." (Ma küsin sageli oma õpilastelt, rääkides neile veel kord Newtoni saavutustest: „Mis sina kas teil õnnestus see suvepuhkuse ajal teha?")

Vahetult pärast Cambridge'i naasmist valiti Newton Trinity College'i akadeemilisse nõukogusse ja tema kuju kaunistab siiani ülikooli kirikut. Ta pidas värviteooria loengukursuse, milles näitas, et värvierinevused on seletatavad valguslaine põhiomadustega (või, nagu praegu öeldakse, lainepikkusega) ja valgus on korpuskulaarse iseloomuga. Ta kujundas ka peegelteleskoobi, leiutis, mis tõi ta Kuningliku Seltsi tähelepanu. Pikaajalised valguse ja värvide uurimused avaldati 1704. aastal tema põhiteoses "Optika" ( Optika).

Newtoni "vale" valgusteooria pooldamine (sel ajal domineerisid lainekujutused) viis konfliktini Robert Hooke'iga ( cm. Hooke'i seadus), Kuningliku Seltsi juht. Vastuseks pakkus Newton välja hüpoteesi, mis ühendas valguse korpuskulaarse ja lainelise kontseptsiooni. Hooke süüdistas Newtonit plagiaadis ja väitis selle avastuse prioriteetsust. Konflikt kestis kuni Hooke'i surmani 1702. aastal ja jättis Newtonile nii masendava mulje, et ta tõmbus intellektuaalsest elust kuueks. Mõned tolleaegsed psühholoogid seletavad seda aga närvivapustusega, mis süvenes pärast tema ema surma.

1679. aastal naasis Newton tööle ja saavutas kuulsuse planeetide ja nende satelliitide trajektoore uurides. Nende uuringute tulemusena, millega kaasnesid ka vaidlused Hooke'iga prioriteedi üle, formuleeriti universaalse gravitatsiooni seadus ja Newtoni mehaanikaseadused, nagu me neid praegu nimetame. Newton võttis oma uurimistöö kokku raamatus "Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted" ( Philosophiae naturalis principia mathematica), esitati Kuninglikule Seltsile 1686. aastal ja avaldati aasta hiljem. See töö, mis tähistas tollase teadusrevolutsiooni algust, tõi Newtonile ülemaailmse tunnustuse.

Tema religioossed vaated, tugev kinnipidamine protestantismile tõmbasid Newtoni tähelepanu ka Inglise intellektuaalse eliidi laiade ringkondade ja eriti filosoof John Locke'i (John Locke, 1632-1704) tähelepanu. Üha enam Londonis aega veetnud Newton sattus pealinna poliitilisse ellu ja määrati 1696. aastal rahapaja superintendiks. Kuigi seda ametikohta peeti traditsiooniliselt sinecure'iks, suhtus Newton oma töösse täie tõsidusega, pidades Inglise müntide uuesti vermimist tõhusaks meetmeks võitluses võltsijate vastu. Just sel ajal oli Newton seotud teise prioriteedivaidlusega, seekord Gottfreid Leibniziga (1646-1716) diferentsiaalarvutuse avastamise üle. Oma elu lõpus koostas Newton oma peamistest teostest uued väljaanded ja oli ka Kuningliku Seltsi president, olles samal ajal rahapaja direktorina eluaegne.

Teaduse ajaloos on nimesid ja loomingut, mis mitte ainult ei moodustanud ajastut teadmiste ja tehnoloogia arengus, vaid säilitasid ka oma püsiva tähtsuse sajandeid. Nimi kuulub õigusega neile. Isaac Newton- suurim inglise füüsik, matemaatik, astronoom. Newtoni geenius paljastas palju looduse saladusi, valgustas inimkonna jaoks uusi universumi horisonte.

1687. aastal ilmunud surematus teoses "Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted" sõnastas Newton kolm liikumisseadust, mis moodustasid klassikalise mehaanika ja füüsika aluse, visandas oma universaalse gravitatsiooni teooria, mis ühendas taevakehade kulgemise - Päike, planeedid, komeedid – ühte perekonda. Newton lõi maailma uue mehaanilise süsteemi. See on tema suur teadussaavutus.

Tema panus optikasse ja matemaatikasse on samuti tohutu: ta esitas hüpoteesi valguse kui eriliste osakeste voo kohta, avastas lihtsad, mitmevärvilised monokromaatilised kiired, lõi koos Leibniziga diferentsiaal- ja integraalarvutuse meetodi.

Newtoni avastused on pidanud vastu kõige rängemale proovile. Ajaproov, praktika. Loodusteaduse areng, selle revolutsioonilised teisendused lõid uusi, üldisemaid ja täiuslikumaid kontseptsioone, mis sisaldasid Newtoni seadusi, mis on inimeste praktilise tegevuse samad alusprintsiibid nagu Eukleidese geomeetria ja Archimedese hüdrostaatika.

Newtoni avastused olid suure tähtsusega. Ta jätkas ja lõpetas Koperniku ja Galileo alustatud tööd. Mitte ilmaasjata, kui temalt küsiti, kuidas tal õnnestus selliseid olulisi avastusi teha, vastas Newton: "Seisin hiiglaste õlgadel."

Newtoni teoloogilisi uurimusi hindas väljapaistev prantsuse filosoof Paul Holbach. "...Suur Newton," kirjutas ta, "saab lihtsalt lapseks, kui ta jättes kõrvale füüsika ja ilmsed faktid, süveneb teoloogia fantastilisse maailma."

Mõned üritavad Newtoni suurt teaduspärandit tõlgendada religioosses vaimus, tõestada tema eeskujuga teaduse ja religiooni kooskõla, kuid Newtoni teaduslikud vaated ja religioossed ideed ei moodustanud ehtsat kokkulepet, ühtsust. Ja mitte religioossed vaated ei moodustanud tema au ja suurust. Nüüd teab iga luuser Newtoni nime ja tema geeniuse avastatud loodusseadusi. Ja tema piibli ettekuulutuse tõlgendus pakub vähe huvi.

Isaac Newtoni suurus ja surematus seisneb hiiglaslikus sammus, mille inimkond on tema teadusliku loovuse toel astunud mõistuse võiduka marssi teele, maailma mõistmise teel.

Newtoni isa ei elanud poja sündimiseni. Poiss sündis haigena, enneaegselt, kuid jäi siiski ellu. Jõulupäeval sündimist pidas Newton eriliseks saatuse märgiks. Vaatamata raskele sünnile elas Newton 84-aastaseks.

Trinity College'i kellatorn

Poisi patroon oli tema emapoolne onu William Ayskoe. Lapsena oli Newton kaasaegsete sõnul kinnine ja eraldatud, armastas lugeda ja tehnilisi mänguasju: kellasid, tuulikut jne meisterdada. Pärast kooli lõpetamist () astus ta Cambridge'i ülikooli Trinity College'i (Püha Kolmainu kolledž). Juba siis kujunes välja tema võimas iseloom – teaduslik täpsus, soov põhjani jõuda, sallimatus pettuse ja rõhumise suhtes, ükskõiksus avaliku hiilguse suhtes.

Newtoni loovuse teaduslikud toetajad ja inspireerijad olid suurimal määral füüsikud: Galileo, Descartes ja Kepler. Newton lõpetas nende tööd, ühendades need universaalseks maailmasüsteemiks. Väiksemat, kuid olulist mõju avaldasid teised matemaatikud ja füüsikud: Euclid, Fermat, Huygens, Wallis ja tema vahetu õpetaja Barrow.

Näib, et Newton tegi olulise osa oma matemaatilistest avastustest üliõpilasena, "katkuaastatel". 23-aastaselt valdas ta juba vabalt diferentsiaal- ja integraalarvutuse meetodeid, sealhulgas funktsioonide jadadeks laiendamist ja seda, mida hiljem nimetati Newtoni-Leibnizi valemiks. Siis avastas ta enda sõnul universaalse gravitatsiooni seaduse, täpsemalt oli ta veendunud, et see seadus tuleneb Kepleri kolmandast seadusest. Lisaks tõestas Newton nende aastate jooksul, et valge on värvide segu, tuletas Newtoni binoomvalemi suvalise ratsionaalse eksponendi (ka negatiivsete) jaoks jne.

Eksperimendid optika ja värviteooria vallas jätkuvad. Newton uurib sfäärilisi ja kromaatilisi aberratsioone. Nende minimeerimiseks ehitab ta segapeegeldava teleskoobi (läätse ja nõgusa sfäärilise peegli, mida ta ise poleerib). Ta armastab tõsiselt alkeemiat, viib läbi palju keemilisi katseid.

Hinnangud

Newtoni haual on kiri:

Siin lebab Sir Isaac Newton, aadlik, kes peaaegu jumaliku meelega tõestas esimesena matemaatika tõrvikuga planeetide liikumist, komeetide radasid ja ookeanide mõõnasid.
Ta uuris valguskiirte erinevust ja selles ilmnevate värvide erinevaid omadusi, mida keegi varem ei osanud kahtlustada. Usin, tark ja ustav looduse, antiikaja ja Pühakirja tõlgendaja, kinnitas ta oma filosoofiaga Kõigevägevama Jumala suurust ja väljendas oma iseloomus evangeelset lihtsust.
Rõõmustagem surelikud, et selline inimsoo ehe eksisteeris.

Newtoni kuju Trinity kolledžis

1755. aastal Trinity kolledžis Newtonile püstitatud ausambale on kirjutatud Lucretiuse salmid:

Qui genus humanum ingenio superavit(Oma meelest ületas ta inimkonna)

Newton ise hindas oma saavutusi tagasihoidlikumalt:

Ma ei tea, kuidas maailm mind tajub, aga mulle tundub, et olen ainult mererannas mängiv poiss, kes lõbustab end sellega, et otsib aeg-ajalt mõnest värvilisemat kivikest või ilusat merekarpi, samal ajal kui suur ookean. tõde levib enne minu poolt uurimata.

Sellegipoolest ajab Newton II raamatus hetkede (diferentsiaalide) sissetoomisega asja uuesti segadusse, pidades neid tegelikeks lõpmatuteks.

Tähelepanuväärne on see, et Newtonit ei huvitanud üldse arvuteooria. Ilmselt oli füüsika talle palju lähedasem kui matemaatika.

Mehaanika

Newtoni elementide leht mehaanika aksioomidega

Newtoni teene on kahe põhiprobleemi lahendus.

• Mehaanika aksiomaatilise aluse loomine, mis tegelikult viis selle teaduse rangete matemaatiliste teooriate kategooriasse.
• Dünaamika loomine, mis seob keha käitumise sellele mõjutavate välismõjude (jõudude) omadustega.

Lisaks mattis Newton lõpuks maha iidsetest aegadest juurdunud idee, et maa- ja taevakehade liikumisseadused on täiesti erinevad. Tema maailmamudelis allub kogu universum ühtsetele seadustele.

Newton andis ranged määratlused ka sellistele füüsikalistele mõistetele nagu liikumise hulk(mitte Descartes'i poolt päris selgelt kasutatud) ja jõudu. Ta tõi füüsikasse massi mõiste kui inertsi ja samal ajal ka gravitatsiooniomaduste mõõdu (varem kasutasid füüsikud seda mõistet kaal).

Euler ja Lagrange lõpetasid mehaanika matematiseerimise.

Gravitatsiooni teooria

Newtoni gravitatsiooniseadus

Universaalse gravitatsioonijõu ideed väljendati korduvalt isegi enne Newtonit. Varem on sellele mõelnud Epicurus, Gassendi, Kepler, Borelli, Descartes, Huygens jt. Kepler uskus, et gravitatsioon on pöördvõrdeline kaugusega Päikesest ja ulatub ainult ekliptika tasapinnal; Descartes pidas seda eetris tekkivate keeriste tulemuseks. Siiski leidus oletusi õige valemiga (Bulliald, Wren, Hooke) ja isegi kinemaatiliselt põhjendatud (korreleerides Huygensi tsentrifugaaljõu valemit ja Kepleri kolmandat seadust ringorbiitide jaoks). . Kuid enne Newtonit ei suutnud keegi selgelt ja matemaatiliselt lõplikult siduda gravitatsiooniseadust (jõud, mis on pöördvõrdeline kauguse ruuduga) ja planeetide liikumise seadusi (Kepleri seadused). Alles Newtoni töödega saab alguse dünaamikateadus.

Oluline on märkida, et Newton ei avaldanud lihtsalt universaalse gravitatsiooni seaduse oletatavat valemit, vaid pakkus välja tervikliku matemaatilise mudeli hästi arenenud, tervikliku, selgelt sõnastatud ja süstemaatilise mehaanikakäsitluse kontekstis:

• gravitatsiooniseadus;
• liikumisseadus (Newtoni 2. seadus);
• matemaatilise uurimistöö meetodite süsteem (matemaatiline analüüs).

Kokkuvõttes on see triaad piisav, et täielikult uurida taevakehade kõige keerukamaid liikumisi, luues nii taevamehaanika alused. Enne Einsteini polnud selles mudelis põhimõttelisi muudatusi vaja, kuigi matemaatilist aparaati osutus vajalikuks oluliselt arendada.

Newtoni gravitatsiooniteooria põhjustas pikki aastaid arutelu ja kriitikat pikamaategevuse kontseptsiooni üle.

Oluline argument Newtoni mudeli kasuks oli Kepleri empiiriliste seaduste range tuletamine selle põhjal. Järgmine samm oli komeetide ja kuu liikumise teooria, mis on sätestatud "Põhimõttes". Hiljem selgitati Newtoni gravitatsiooni abil suure täpsusega kõiki vaadeldud taevakehade liikumisi; see on Euleri, Clairaut' ja Laplace'i suur teene, kes töötasid selle jaoks välja häirete teooria. Selle teooria aluse pani Newton, kes analüüsis Kuu liikumist oma tavapärase seeriapaisutamise meetodiga; teel avastas ta tol ajal teadaolevate kõrvalekallete põhjused ( ebavõrdsused) Kuu liikumisel.

Esimesed vaadeldavad parandused Newtoni teoorias astronoomias (mida seletab üldrelatiivsusteooria) avastati alles enam kui 200 aasta pärast ( Merkuuri periheeli nihe). Kuid need on päikesesüsteemis väga väikesed.

Newton avastas ka loodete põhjuse: Kuu külgetõmbejõu (isegi Galileo pidas loodeid tsentrifugaalefektiks). Pealegi, olles töödelnud pikaajalisi andmeid loodete kõrguse kohta, arvutas ta kuu massi hea täpsusega.

Gravitatsiooni teine ​​tagajärg oli Maa telje pretsessioon. Newton selgitas välja, et Maa telg on Maa pooluste laabumise tõttu Kuu ja Päikese külgetõmbe mõjul pideva aeglase nihke perioodiga 26 000 aastat. Seega leidis iidne "pööripäevade ootuse" probleem (esimese tähelepanuga Hipparkhos) teadusliku seletuse.

Optika ja valgusteooria

Newtonile kuuluvad optika alased fundamentaalsed avastused. Ta ehitas esimese peegelteleskoobi (reflektori), mis erinevalt puhtalt objektiivteleskoopidest oli kromaatilise aberratsioonita. Ta avastas ka valguse hajumise, näitas, et valge valgus laguneb prisma läbimisel erinevat värvi kiirte erineva murdumise tõttu vikerkaarevärvideks ning pani aluse õigele värviteooriale.

Sel perioodil oli palju spekulatiivseid valguse ja värvi teooriaid; põhiliselt võitlesid Aristotelese (“erinevad värvid on valguse ja pimeduse segu erinevates proportsioonides”) ja Descartesi (“valgusosakeste erineva kiirusega pöörlemisel tekivad erinevad värvid”) vaatepunkt. Hooke pakkus oma Micrographias (1665) välja aristotelese vaadete variandi. Paljud uskusid, et värv ei ole valguse, vaid valgustatud objekti atribuut. Üldine ebakõla süvendas 17. sajandi avastuste kaskaadi: difraktsioon (1665, Grimaldi), interferents (1665, Hooke), topeltmurdumine (1670, Erasmus Bartholin () Rasmus Bartholin), uuris Huygens), valguse kiiruse hinnang (1675, Römer). Kõigi nende faktidega kokkusobivat valgusteooriat polnud.

Kerge dispersioon
(Newtoni kogemus)

Newton lükkas oma kõnes Kuningliku Seltsi ees ümber nii Aristotelese kui Descartesi ning tõestas veenvalt, et valge valgus ei ole esmane, vaid koosneb erineva murdumisnurgaga värvilistest komponentidest. Need komponendid on esmased – Newton ei saanud nende värvi ühegi nipiga muuta. Seega sai subjektiivne värviaisting kindla objektiivse aluse – murdumisnäitaja.

Newton lõi matemaatilise teooria Hooke'i poolt avastatud interferentsirõngastest, mida on sellest ajast peale nimetatud "Newtoni rõngasteks".

Newtoni optika tiitelleht

1689. aastal lõpetas Newton uurimistöö optika vallas – levinud legendi järgi tõotas ta Hooke’i eluajal mitte midagi selles vallas avaldada, kes pidevalt Newtonit viimase valusalt tajutava kriitikaga kiusas. Igal juhul ilmus 1704. aastal, aasta pärast Hooke’i surma, monograafia "Optika". Autori elu jooksul läbis "Optika", nagu ka "Algused", kolm trükki ja palju tõlkeid.

Esimese monograafia raamat sisaldas geomeetrilise optika põhimõtteid, valguse hajumise õpetust ja valge värvi koostist erinevate rakendustega.

Ta ennustas Maa tasasust poolustes, umbes 1:230. Samal ajal kasutas Newton Maa kirjeldamiseks homogeense vedeliku mudelit, rakendas universaalse gravitatsiooni seadust ja võttis arvesse tsentrifugaaljõudu. Samal ajal tegi sarnaseid arvutusi Huygens, kes ei uskunud pikamaa gravitatsioonijõudu ja lähenes probleemile puhtalt kinemaatiliselt. Sellest lähtuvalt ennustas Huygens rohkem kui poole väiksemat kokkutõmbumist kui Newton, 1:576. Veelgi enam, Cassini ja teised kartesiaanlased väitsid, et Maa ei ole kokkusurutud, vaid poolustes kumer nagu sidrun. Seejärel, kuigi mitte kohe (esimesed mõõtmised olid ebatäpsed), kinnitasid otsesed mõõtmised (Clero , ) Newtoni õigsust; tegelik tihendus on 1:298. Selle väärtuse erinevuse põhjuseks Newtoni pakutud väärtusest Huygensi suunas on see, et homogeense vedeliku mudel ei ole ikka veel päris täpne (tihedus suureneb märgatavalt sügavusega). Täpsem teooria, mis võttis selgesõnaliselt arvesse tiheduse sõltuvust sügavusest, töötati välja alles 19. sajandil.

Muud tegevusvaldkonnad

Muistsete kuningriikide rafineeritud kronoloogia

Paralleelselt uurimistööga, mis pani aluse praegusele teaduslikule (füüsikalisele ja matemaatilisele) traditsioonile, pühendas Newton palju aega alkeemiale, aga ka teoloogiale. Alkeemiaalast teost ta ei avaldanud ja selle pikaajalise hobi ainus teadaolev tulemus oli Newtoni tõsine mürgitamine 1691. aastal.

Newton pakkus välja oma versiooni piibli kronoloogiast, jättes maha märkimisväärse hulga nende küsimuste käsikirju. Lisaks kirjutas ta Apokalüpsisele kommentaari. Newtoni teoloogilisi käsikirju hoitakse praegu Jeruusalemmas, Rahvusraamatukogus.

Märkmed

Newtoni peamised avaldatud kirjutised

• Fluxionsi meetod(, "Fluxionsi meetod", avaldati postuumselt, 1736)
• De Motu Corporum Gyrumis ()
• Philosophiae Naturalis Principia Mathematica(, "Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted")
• optika( , "Optika")
• Aritmeetika Universalis( , "Universaalne aritmeetika")
• Lühike kroonika, Maailma süsteem, Optilised loengud, Muistsete kuningriikide kronoloogia, muudetud ja De mundi systemate avaldati postuumselt 1728. aastal.
• Ajalooline ülevaade kahest märkimisväärsest pühakirja rikutusest (1754)

Kirjandus

Kompositsioonid

• Newton I. Matemaatiline töö. Per. ja komm. D. D. Mordukhai-Boltovski. M.-L.: ONTI, 1937.
• Newton I.Üldaritmeetika ehk Aritmeetilise sünteesi ja analüüsi raamat. M.: Toim. NSVL Teaduste Akadeemia, 1948.
• Newton I. Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted. Per. ja u. A. N. Krylova. Moskva: Nauka, 1989.
• Newton I. Loengud optikast. M.: Toim. NSVL Teaduste Akadeemia, 1946.
• Newton I. Optika ehk traktaat valguse peegeldustest, murdumisest, paindumisest ja värvidest. Moskva: Gostekhizdat, 1954.
• Newton I. Prohvet Taanieli raamatu ja Püha Püha Apokalüpsise kommentaarid. John. Lk.: Uus aeg, 1915. a.
• Newton I. Muistsete kuningriikide parandatud kronoloogia. M.: RIMIS, 2007.

Tema kohta

• Arnold V.I. Huygens ja Barrow, Newton ja Hooke. . Moskva: Nauka, 1989.
• Bell E.T. matemaatika loojad. Moskva: Haridus, 1979.
• Vavilov S.I. Isaac Newton. 2. lisa. toim. M.-L.: Toim. NSVL Teaduste Akadeemia, 1945.
• A. P. Juškevitši toimetatud matemaatika ajalugu kolmes köites, M.: Nauka, 1970. 2. köide. 17. sajandi matemaatika.
• Kartsev V. Newton. M .: Noor kaardivägi, 1987.
• Katasonov V. N. 17. sajandi metafüüsiline matemaatika. Moskva: Nauka, 1993.
• Kirsanov V.S. 17. sajandi teadusrevolutsioon. Moskva: Nauka, 1987.
• Kuznetsov B. G. Newton. M.: Mõte, 1982.
• Moskva ülikool - Isaac Newtoni mälestuseks. M., 1946.
• Spassky B.I. Füüsika ajalugu. Ed. 2. Moskva: Kõrgkool, 1977. 1. osa. 2. osa.
• Hellman H. Suured vastasseisud teaduses. Kümme põnevaimat vaidlust. M.: Dialektika, 2007. – 3. peatükk. Newton vs. Leibniz: Titaanide lahing.
• Juškevitš A.P. Newtoni matemaatiliste käsikirjade kohta. Ajaloolised ja matemaatilised uurimused, 22, 1977, lk. 127-192.
• Juškevitš A.P. Newtoni ja Leibnizi lõpmatu väikese arvutuse mõisted. Ajaloolised ja matemaatilised uurimused, 23, 1978, lk. 11-31.
• Arthur R.T.W. Newtoni voogudest ja võrdselt voolavast ajast. Teadusajaloo ja teadusfilosoofia uurimusi, 26, 1995, lk. 323-351.
• Bertoloni M.D. Samaväärsus ja prioriteet: Newton versus Leibniz. Oxford: Clarendon Press, 1993.
• Cohen I.B. Newtoni filosoofia põhimõtted: uurib Newtoni teaduslikku tööd ja selle üldist keskkonda. Cambridge (Mass) UP, 1956.
• Cohen I.B. Sissejuhatus Newtoni Principiasse. Cambridge (Mass) UP, 1971.
• Lai T. Kas Newton loobus lõpmatutest väikestest? Historia Mathematica, 2, 1975, lk. 127-136.
• Selles M.A. Infinitesimaalid Newtoni mehaanika alustes. Historia Mathematica, 33, 2006, lk. 210-223.
• Weinstock R. Newtoni printsiip ja pöördruutorbiidid: viga uuriti uuesti. Historia Mathematica, 19, 1992, lk. 60-70.
• Westfall R.S. Mitte kunagi puhkeolekus: biog. Isaac Newtonist. Cambridge U.P., 1981.
• Whiteside D.T. Matemaatilise mõtte mustrid hilisemal XVII sajandil. Täppisteaduste ajaloo arhiiv, 1, 1963, lk. 179-388.
• Valge M. Isaac Newton: Viimane nõid. Perseus, 1999, 928 lk.

Kunstiteosed

/lühike ajalooline perspektiiv/

Tõelise teadlase suurus ei seisne mitte tiitlites ja auhindades, mida maailma üldsus talle märgib või annab, ega isegi mitte tema inimkonna heaks tehtud teenete tunnustamises, vaid nendes avastustes ja teooriates, mille ta maailmale jättis. Kuulsa teadlase Isaac Newtoni oma särava elu jooksul tehtud ainulaadseid avastusi on raske üle või alahinnata.

Teooriad ja avastused

Isaac Newton sõnastas peamise klassikalise mehaanika seadused, avati gravitatsiooni seadus, töötas välja teooria taevakehade liikumised, loodud taevamehaanika põhialused.

Isaac Newton(sõltumatult Gottfried Leibnizist) loodud diferentsiaal- ja integraalarvutuse teooria, avatud kerge dispersioon, kromaatiline aberratsioon, uuritud interferents ja difraktsioon, arenenud valguse korpuskulaarne teooria, esitas hüpoteesi, mis kombineeris korpuskulaarne ja laine esitused, ehitatud peegelteleskoop.

Ruum ja aeg Newtonit pidas absoluutseks.

Newtoni mehaanikaseaduste ajaloolised sõnastused

Newtoni esimene seadus

Iga keha hoitakse jätkuvalt puhkeolekus või ühtlases ja sirgjoonelises liikumises seni, kuni rakendatud jõud sunnivad seda seisundit muutma.

Newtoni teine ​​seadus

Inertsiaalses võrdlusraamistikus on materiaalse punkti saadav kiirendus võrdeline kõigi sellele rakendatavate jõudude resultandiga ja pöördvõrdeline selle massiga.

Impulsi muutus on võrdeline rakendatava liikumapaneva jõuga ja toimub selle sirgjoone suunas, mida mööda see jõud mõjub.

Newtoni kolmas seadus

Tegevusel on alati võrdne ja vastupidine reaktsioon, vastasel juhul on kahe keha vastastikmõjud üksteisega võrdsed ja suunatud vastassuunas.

Mõned Newtoni kaasaegsed pidasid teda alkeemik. Ta oli rahapaja direktor, asutas Inglismaal rahaäri, juhtis seltsi Eelmine Sion, uuris iidsete kuningriikide kronoloogiat. Ta pühendas mitu teoloogilist teost (peamiselt avaldamata) piibli ettekuulutuste tõlgendamisele.

Newtoni teosed

- "Uus valguse ja värvide teooria", 1672 (sõnum Kuninglikule Seltsile)

- "Kehade liikumine orbiidil" (lat. De Motu Corporum Gyrumis), 1684

- "Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted" (lat. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), 1687

- "Optika või traktaat valguse peegeldustest, murdumisest, paindumisest ja värvidest" (ingl. optika või a traktaat kohta a peegeldused, murdumised, käänded ja värvid kohta valgus), 1704

- "Kõverate kvadratuurist" (lat. Tractatus de quadratura curvarum), lisa "Optika"

- "Kolmanda järku ridade loendamine" (lat. Enumeratio linearum tertii ordinis), lisa "Optika"

- "Universaalne aritmeetika" (lat. Aritmeetika Universalis), 1707

- "Analüüs lõpmatu arvu terminitega võrrandite abil" (lat. De analysi per aequationes number terminorum infinitas), 1711

- "Erinevuse meetod", 1711

Kogu maailma teadlaste hinnangul olid Newtoni teosed oma aja üldisest teaduslikust tasemest kõvasti ees ja kaasaegsetele arusaamatud. Newton ise ütles aga enda kohta: Ma ei tea, kuidas maailm mind tajub, aga mulle tundub, et olen ainult mererannas mängiv poiss, kes lõbustab end sellega, et otsib aeg-ajalt mõnest värvilisemat kivikest või ilusat merekarpi, samal ajal kui suur ookean. tõde levib enne minu poolt uurimata. »

Kuid mitte vähem suure teadlase A. Einsteini veendumuse kohaselt " Newton oli esimene, kes püüdis sõnastada elementaarseadused, mis määravad suure täielikkuse ja täpsusega looduses toimuvate laia klassi protsesside aja kulgemise. ja „... avaldas oma teoste kaudu sügavat ja tugevat mõju maailmapildile tervikuna. »

Newtoni haual on kiri:

„Siin lebab Sir Isaac Newton, aadlik, kes peaaegu jumaliku meelega tõestas esimesena matemaatika tõrvikuga planeetide liikumist, komeetide radasid ja ookeanide mõõnasid. Usin, tark ja ustav looduse, antiikaja ja Pühakirja tõlgendaja, kinnitas ta oma filosoofiaga Kõigevägevama Jumala suurust ja väljendas oma iseloomus evangeelset lihtsust. Rõõmustagem surelikud, et selline inimsoo ehe eksisteeris. »

Valmistatud Lazari mudel.