Co wymyślił Newton w fizyce. Newton był posłem do parlamentu. Lata wielkich osiągnięć i chwały

Sir Isaac Newton(Język angielski) Sir Isaac Newton, 25 grudnia 1642 - 20 marca 1727 według kalendarza juliańskiego obowiązującego w Anglii do 1752 roku; lub 4 stycznia 1643 - 31 marca 1727 według kalendarza gregoriańskiego) - angielski fizyk, matematyk i astronom, jeden z twórców fizyki klasycznej. Autor fundamentalnej pracy „Matematyczne zasady filozofii naturalnej”, w której nakreślił prawo grawitacji oraz trzy prawa mechaniki, które stały się podstawą mechaniki klasycznej. Rozwijał rachunek różniczkowy i całkowy, teorię kolorów i wiele innych teorii matematyczno-fizycznych.

Biografia

wczesne lata

Woolshorpe. Dom, w którym urodził się Newton.

Isaac Newton, syn małego, ale zamożnego rolnika, urodził się we wsi Woolsthorpe (eng. Woolshorpe, Lincolnshire), w roku śmierci Galileusza iw przededniu wojny domowej. Ojciec Newtona nie dożył narodzin syna. Chłopiec urodził się przedwcześnie, był bolesny, więc długo nie odważyli się go ochrzcić. A jednak przeżył, został ochrzczony (1 stycznia) i nazwany Izaak na cześć swego zmarłego ojca. Fakt urodzenia się w Boże Narodzenie został uznany przez Newtona za szczególny znak losu. Mimo złego stanu zdrowia jako niemowlę dożył 84 lat.

Newton szczerze wierzył, że jego rodzina pochodzi od szkockiej szlachty z XV wieku, ale historycy odkryli, że w 1524 roku jego przodkowie byli biednymi chłopami. Pod koniec XVI wieku rodzina wzbogaciła się i przeszła do kategorii ziemian (właścicieli ziemskich).

W styczniu 1646 r. matka Newtona, Anna Ayscough (ur. Hannah Ayscough) ożenił się ponownie od swojego nowego męża, 63-letniego wdowca, miała troje dzieci, zaczęła nie zwracać uwagi na Izaaka. Patronem chłopca był jego wuj ze strony matki, William Ayskoe. Jako dziecko Newton, według współczesnych, był cichy, wycofany i odizolowany, uwielbiał czytać i robić techniczne zabawki: zegary słoneczne i wodne, młynek itp. Przez całe życie czuł się samotny.

Jego ojczym zmarł w 1653 roku, część jego spadku przeszła na matkę Newtona i została natychmiast przekazana przez nią Izaakowi. Matka wróciła do domu, ale jej główną uwagę poświęcono trójce najmłodszych dzieci i obszernemu gospodarstwu domowemu; Izaak wciąż był sam.

W 1655 Newton został wysłany na studia do pobliskiej szkoły w Grantham, gdzie mieszkał w domu aptekarza Clarka. Wkrótce chłopiec wykazał się niezwykłymi zdolnościami, ale w 1659 roku jego matka Anna zwróciła go do majątku i próbowała powierzyć 16-letniemu synowi część zarządzania gospodarstwem. Próba nie powiodła się - Izaak wolał czytać książki i konstruować różne mechanizmy od wszelkich innych działań. W tym czasie nauczyciel Newtona, Stokes, podszedł do Anny i zaczął ją przekonywać, by kontynuowała nauczanie jej niezwykle uzdolnionego syna; do tej prośby dołączyli wuj William i znajomy Isaaca (krewny aptekarza Clarka) Humphrey Babington, członek Cambridge. Kolegium Trójcy Świętej. Dzięki wspólnym wysiłkom w końcu się udało. W 1661 Newton pomyślnie ukończył szkołę i kontynuował naukę na uniwersytecie w Cambridge.

Kolegium Trójcy (1661-1664)

Wieża zegarowa Trinity College

W czerwcu 1661 19-letni Newton przybył do Cambridge. Zgodnie ze statutem zdano mu egzamin z łaciny, po czym poinformowano go, że został przyjęty do Trinity College (College of the Holy Trinity) Uniwersytetu w Cambridge. Z tą instytucją edukacyjną związane jest ponad 30 lat życia Newtona.

Uczelnia, podobnie jak cała uczelnia, przechodziła trudny okres. Monarchia została właśnie przywrócona w Anglii (1660), król Karol II często opóźniał płatności należne uczelni, odwołał znaczną część kadry nauczycielskiej mianowanej w latach rewolucji. Łącznie w Trinity College mieszkało 400 osób, w tym studenci, służący i 20 żebraków, którym zgodnie ze statutem kolegium było zobowiązane do dawania jałmużny. Proces edukacyjny był w opłakanym stanie.

Newton został zapisany w kategorii studenckich „sizerów” (inż. sizara), od których nie pobierano czesnego (prawdopodobnie na polecenie Babingtona). Niewiele jest udokumentowanych dowodów i wspomnień z tego okresu jego życia. W ciągu tych lat ostatecznie ukształtowała się postać Newtona - naukowa skrupulatność, chęć dotarcia do dna, nietolerancja oszustwa, oszczerstwa i ucisku, obojętność na publiczną chwałę. Wciąż nie miał żadnych przyjaciół.

W kwietniu 1664 Newton, po zdaniu egzaminów, przeniósł się do wyższej kategorii studenckiej „scallerów” ( uczeni), co uprawniało go do otrzymania stypendium i kontynuowania nauki w college'u.

Pomimo odkryć Galileusza, nauka i filozofia w Cambridge były nadal nauczane według Arystotelesa. Jednak zachowane zeszyty Newtona wspominają już Galileusza, Kopernika, Kartezjanizm, Keplera i atomistyczną teorię Gassendiego. Sądząc po tych zeszytach, nadal robił (głównie instrumenty naukowe), entuzjastycznie studiował optykę, astronomię, matematykę, fonetykę i teorię muzyki. Według wspomnień współlokatora Newton bezinteresownie oddawał się nauczaniu, zapominając o jedzeniu i śnie; prawdopodobnie, pomimo wszystkich trudności, był to dokładnie sposób na życie, którego sam pragnął.

Izaaka Barrowa. Statua w Trinity College.

Rok 1664 w życiu Newtona obfitował także w inne wydarzenia. Newton doświadczył twórczego przypływu, rozpoczął samodzielną działalność naukową i opracował obszerną (45 pozycji) listę nierozwiązanych problemów w przyrodzie i życiu człowieka ( Kwestionariuszłac. Pytania quaedam philosophicae ). W przyszłości takie listy pojawiają się więcej niż jeden raz w jego zeszytach ćwiczeń. W marcu tego samego roku rozpoczęły się wykłady nowego nauczyciela, 34-letniego Isaaca Barrowa, wybitnego matematyka, przyszłego przyjaciela i nauczyciela Newtona, na nowo utworzonym (1663) wydziale matematyki uczelni. Zainteresowanie Newtona matematyką dramatycznie wzrosło. Dokonał pierwszego znaczącego odkrycia matematycznego: rozwinięcia dwumianowego dla dowolnego wykładnika wymiernego (w tym ujemnego), a dzięki niemu doszedł do swojej głównej metody matematycznej - rozwinięcia funkcji w szereg nieskończony. Wreszcie pod koniec roku Newton został kawalerem.

Oparciem naukowym i inspiratorami twórczości Newtona w największym stopniu byli fizycy: Galileusz, Kartezjusz i Kepler. Newton zakończył swoje prace, łącząc je w uniwersalny system świata. Mniejszy, ale znaczący wpływ wywarli inni matematycy i fizycy: Euclid, Fermat, Huygens, Wallis i jego bezpośredni nauczyciel Barrow. W zeszycie ucznia Newtona znajduje się fraza programowa:

W filozofii nie może być suwerena, z wyjątkiem prawdy ... Musimy wznosić pomniki ze złota Keplerowi, Galileuszowi, Kartezjuszowi i pisać na każdym: „Platon jest przyjacielem, Arystoteles jest przyjacielem, ale głównym przyjacielem jest prawda”

„Lata zarazy” (1665-1667)

W Wigilię Bożego Narodzenia 1664 r. na londyńskich domach zaczęły pojawiać się czerwone krzyże, pierwsze ślady wielkiej zarazy. Do lata śmiertelna epidemia znacznie się rozrosła. 8 sierpnia 1665 r. zajęcia w Trinity College zostały przerwane, a personel rozwiązany do czasu zakończenia epidemii. Newton wrócił do domu, do Woolsthorpe, zabierając ze sobą podstawowe książki, zeszyty i narzędzia.

To były katastrofalne lata dla Anglii – niszczycielska plaga (tylko w Londynie zginęła jedna piąta populacji), wyniszczająca wojna z Holandią, Wielki Pożar Londynu. Ale Newton dokonał znacznej części swoich odkryć naukowych w samotności „lat zarazy”. Z zachowanych notatek wynika, że 23-letni Newton biegle posługiwał się już podstawowymi metodami rachunku różniczkowego i całkowego, w tym rozwinięciem funkcji w szeregi i tym, co później nazwano Wzór Newtona-Leibniza. Po serii genialnych eksperymentów optycznych udowodnił, że biel jest mieszanką kolorów. Newton wspominał później te lata:

Na początku 1665 r. znalazłem metodę szeregów przybliżonych i regułę zamiany dowolnej potęgi dwumianu na taki szereg... w listopadzie otrzymałem metodę bezpośrednią fluksji [rachunek różniczkowy]; w styczniu następnego roku otrzymałem teorię kolorów, a w maju rozpocząłem odwrotną metodę fluktuacji [rachunek całkowy] ... W tym czasie przeżyłem najlepszy czas mojej młodości i bardziej interesowałem się matematyką i filozofią niż później.

Ale jego najważniejszym odkryciem w tych latach było: prawo grawitacji. Później, w 1686, Newton napisał do Halleya:

W artykułach napisanych ponad 15 lat temu (nie mogę podać dokładnej daty, ale w każdym razie było to przed rozpoczęciem mojej korespondencji z Oldenburgiem) wyrażałem odwrotną kwadratową proporcjonalność grawitacji planet do Słońca w zależności od odległości i obliczył właściwy stosunek ziemskiej grawitacji i conatus recedendi [dążeń] Księżyca do środka Ziemi, chociaż nie do końca dokładne.

Czcigodny potomek jabłoni Newtona. Cambridge, Ogrody Botaniczne.

Wspomniana przez Newtona nieścisłość wynika z tego, że Newton zaczerpnął wymiary Ziemi i wartość przyspieszenia grawitacyjnego z Mechaniki Galileusza, gdzie są podane ze znacznym błędem. Później Newton otrzymał dokładniejsze dane Picarda i został ostatecznie przekonany o prawdziwości swojej teorii.

Istnieje znana legenda, że Newton odkrył prawo grawitacji, obserwując spadające jabłko z gałęzi drzewa. Po raz pierwszy o jabłku Newtona krótko wspomniał biograf Newtona William Stukeley, a legenda ta stała się popularna dzięki Wolterowi. Inny biograf, Henry Pemberton, bardziej szczegółowo przedstawia rozumowanie Newtona (nie wspominając o jabłku): „Porównując okresy kilku planet i ich odległości od Słońca, odkrył, że… siła ta musi maleć proporcjonalnie do kwadratu wraz ze wzrostem odległości. " Innymi słowy, Newton odkrył, że: Trzecie prawo Keplera, który wiąże okresy obrotu planet z odległością od Słońca, jest zgodny właśnie z „formułą odwrotnego kwadratu” dla prawa grawitacji (w przybliżeniu orbit kołowych). Ostateczne sformułowanie prawa grawitacji, które zostało zawarte w podręcznikach, zostało napisane przez Newtona później, gdy prawa mechaniki stały się dla niego jasne.

Te odkrycia, podobnie jak wiele późniejszych, opublikowano 20-40 lat później niż ich dokonano. Newton nie dążył do sławy. W 1670 r. napisał do Johna Collinsa: „Nie widzę niczego pożądanego w sławie, nawet gdybym był w stanie na nią zapracować. Zapewne zwiększyłoby to liczbę moich znajomych, ale właśnie tego staram się przede wszystkim unikać. Nie opublikował swojej pierwszej pracy naukowej (październik 1666), w której nakreślił podstawy analizy; znaleziono go dopiero po 300 latach.

Początek sławy naukowej (1667-1684)

Newton w młodości

W marcu-czerwcu 1666 Newton odwiedził Cambridge. Śmiałkowie, którzy pozostali na uczelni, jak się okazało, nie cierpieli z powodu zarazy, ani nawet popularnych wówczas leków antydżumowych (m.in. kory jesionu, mocnego octu, likieru i ścisłej diety). Jednak latem nowa fala zarazy zmusiła go do ponownego opuszczenia domu. Ostatecznie, na początku 1667 r., epidemia się skończyła, aw kwietniu Newton powrócił do Cambridge. W dniu 1 października został wybrany Fellow of Trinity College, aw 1668 został mistrzem. Dostał obszerny prywatny pokój do zamieszkania, przyzwoitą pensję i grupę studentów, z którymi przez kilka godzin w tygodniu sumiennie studiował standardowe przedmioty. Jednak ani wtedy, ani później Newton nie zasłynął jako nauczyciel, jego wykłady były słabo uczęszczane.

Po ugruntowaniu swojej pozycji Newton wyjechał do Londynu, gdzie krótko wcześniej, w 1660 r., powstało Royal Society of London - autorytatywna organizacja wybitnych naukowców, jedna z pierwszych Akademii Nauk. Drukowanym organem Towarzystwa Królewskiego były Transakcje Filozoficzne (łac. Transakcje filozoficzne).

W 1669 roku w Europie zaczęły pojawiać się prace matematyczne wykorzystujące rozszerzenia w nieskończone serie. Chociaż głębi tych odkryć nie można było porównać z odkryciami Newtona, Barrow nalegał, aby jego uczeń ustalił swój priorytet w tej sprawie. Newton napisał krótkie, ale dość kompletne podsumowanie tej części swoich odkryć, którą nazwał „Analiza za pomocą równań z nieskończoną liczbą terminów”. Barrow wysłał ten traktat do Londynu. Newton poprosił Barrowa o nieujawnianie nazwiska autora pracy (ale mimo to się wyślizgnął). „Analiza” rozprzestrzeniła się wśród specjalistów i zyskała rozgłos w Anglii i poza nią.

W tym samym roku Barrow przyjął zaproszenie króla na nadwornego kapelana i porzucił nauczanie. 29 października 1669 Newton został wybrany na swojego następcę, profesora matematyki i optyki w Trinity College. Barrow zostawił Newtonowi rozległe laboratorium alchemiczne; w tym okresie Newton poważnie zainteresował się alchemią, przeprowadził wiele eksperymentów chemicznych.

Odbłyśnik Newtona

Jednocześnie kontynuował eksperymenty z optyki i teorii kolorów. Newton badał aberracje sferyczne i chromatyczne. Aby je zminimalizować, zbudował mieszany teleskop zwierciadlany: soczewkę i wklęsłe zwierciadło sferyczne, które sam wykonał i wypolerował. Projekt takiego teleskopu został po raz pierwszy zaproponowany przez Jamesa Gregory'ego (1663), ale plan ten nigdy nie został zrealizowany. Pierwszy projekt Newtona (1668) nie powiódł się, ale kolejny, z dokładniej wypolerowanym lustrem, mimo niewielkich rozmiarów, dał 40-krotny wzrost doskonałej jakości.

Wieść o nowym instrumencie szybko dotarła do Londynu, a Newton został zaproszony do pokazania swojego wynalazku społeczności naukowej. Na przełomie 1671 i 1672 roku przed królem, a następnie w Royal Society, zademonstrowano reflektor. Urządzenie otrzymało entuzjastyczne recenzje. Newton stał się sławny iw styczniu 1672 został wybrany członkiem Towarzystwa Królewskiego. Później ulepszone reflektory stały się głównymi narzędziami astronomów, z ich pomocą odkryto planetę Uran, inne galaktyki i przesunięcie ku czerwieni.

Początkowo Newton cenił komunikację z kolegami z Royal Society, w skład którego oprócz Barrowa wchodzili James Gregory, John Vallis, Robert Hooke, Robert Boyle, Christopher Wren i inne znane postacie angielskiej nauki. Wkrótce jednak zaczęły się żmudne konflikty, które Newtonowi nie bardzo się podobały. W szczególności wybuchł głośny spór dotyczący natury światła. Już w lutym 1672 Newton opublikował w Philosophical Transactions szczegółowy opis swoich klasycznych eksperymentów z pryzmatami i swoją teorię koloru. Hooke, który już opublikował swoją własną teorię, stwierdził, że wyniki Newtona go nie przekonały; została ona poparta przez Huygensa na tej podstawie, że teoria Newtona „sprzecza konwencjonalnej mądrości”. Newton odpowiedział na ich krytykę zaledwie sześć miesięcy później, ale do tego czasu liczba krytyków znacznie wzrosła. Szczególnie aktywny był niejaki Linus z Liège, który atakował Towarzystwo listami z całkowicie absurdalnymi zastrzeżeniami do wyników Newtona.

Lawina nieumiejętnych ataków spowodowała, że Newton popadł w irytację i depresję. Żałował, że poufnie upublicznił swoje odkrycia swoim kolegom naukowcom. Newton poprosił sekretarza Towarzystwa Oldenburskiego, aby nie wysyłał mu więcej krytycznych listów i złożył przysięgę na przyszłość: nie angażować się w spory naukowe. W listach skarży się, że stoi przed wyborem: albo nie publikować swoich odkryć, albo poświęcić cały swój czas i całą energię na odpieranie nieprzyjaznej, amatorskiej krytyki. Ostatecznie wybrał pierwszą opcję i złożył deklarację rezygnacji z Royal Society (8 marca 1673). Oldenburg nie bez trudu przekonał go do pozostania. Jednak kontakty naukowe z Towarzystwem są obecnie ograniczone do minimum.

W 1673 r. miały miejsce dwa ważne wydarzenia. Najpierw, na mocy dekretu królewskiego, stary przyjaciel i patron Newtona, Isaac Barrow, powrócił do Trinity, teraz jako przywódca („mistrz”). Po drugie, odkryciami matematycznymi Newtona zainteresował się Leibniz, znany wówczas jako filozof i wynalazca. Otrzymawszy pracę Newtona z 1669 r. o szeregach nieskończonych i po dogłębnym ich przestudiowaniu, zaczął dalej samodzielnie rozwijać swoją wersję analizy. W 1676 Newton i Leibniz wymienili listy, w których Newton wyjaśniał szereg swoich metod, odpowiadał na pytania Leibniza i sugerował istnienie jeszcze bardziej ogólnych metod, jeszcze nie opublikowanych (czyli ogólnego rachunku różniczkowego i całkowego). Sekretarz Royal Society, Henry Oldenburg, uporczywie prosił Newtona o opublikowanie swoich matematycznych odkryć dotyczących analizy na chwałę Anglii, ale Newton odpowiedział, że od pięciu lat pracuje nad innym tematem i nie chce się rozpraszać. Newton nie odpowiedział na kolejny list od Leibniza. Pierwsza krótka publikacja na temat newtonowskiej wersji analizy ukazała się dopiero w 1693 r., kiedy wersja Leibniza rozprzestrzeniła się już szeroko w całej Europie.

Koniec lat siedemdziesiątych był dla Newtona smutny. W maju 1677 niespodziewanie zmarł 47-letni Barrow. Zimą tego samego roku w domu Newtona wybuchł silny pożar i spłonęła część rękopisów Newtona. W 1678 r. zmarł faworyzujący Newtona sekretarz Królewskiego Towarzystwa Oldenburga, a nowym sekretarzem został Hooke, wrogo nastawiony do Newtona. W 1679 poważnie zachorowała matka Anny; Newton przyszedł do niej, brał czynny udział w opiece nad pacjentką, ale stan jej matki szybko się pogorszył, a ona zmarła. Mother i Barrow byli wśród nielicznych osób, które rozjaśniły samotność Newtona.

„Matematyczne zasady filozofii naturalnej” (1684-1686)

Strona tytułowa Elementów Newtona

Historia powstania tego dzieła, wraz z „Zasadami” Euklidesa, jednym z najsłynniejszych w historii nauki, rozpoczęła się w 1682 roku, kiedy to przejście komety Halleya spowodowało wzrost zainteresowania mechaniką nieba. Edmond Halley próbował przekonać Newtona do opublikowania swojej „ogólnej teorii ruchu”, o której od dawna mówiono w środowisku naukowym. Newton odmówił. Generalnie niechętnie odchodził od swoich badań na rzecz żmudnej działalności publikowania artykułów naukowych.

W sierpniu 1684 Halley przybył do Cambridge i powiedział Newtonowi, że on, Wren i Hooke dyskutowali o tym, jak wyprowadzić eliptyczność orbit planet ze wzoru na prawo grawitacji, ale nie wiedzieli, jak podejść do rozwiązania. Newton poinformował, że ma już taki dowód iw listopadzie wysłał Halleyowi gotowy rękopis. Od razu docenił znaczenie wyniku i metody, natychmiast ponownie odwiedził Newtona i tym razem zdołał go przekonać do opublikowania swoich odkryć. 10 grudnia 1684 w minutach Towarzystwo Królewskie istnieje zapis historyczny:

Pan Halley... widział niedawno pana Newtona w Cambridge i pokazał mu ciekawy traktat "De motu" [W ruchu]. Zgodnie z życzeniem pana Halleya Newton obiecał wysłać wspomniany traktat Towarzystwu.

Prace nad książką trwały w latach 1684-1686. Według wspomnień Humphreya Newtona, krewnego naukowca i jego asystenta w tamtych latach, najpierw Newton pisał „Zasady” pomiędzy eksperymentami alchemicznymi, na które zwracał uwagę, a następnie stopniowo dawał się ponieść emocjom i entuzjastycznie oddał się do pracy nad główną księgą swojego życia.

Publikacja miała być przeprowadzona na koszt Towarzystwa Królewskiego, ale na początku 1686 Towarzystwo opublikowało traktat o historii ryb, który nie znalazł popytu, a tym samym uszczuplił jego budżet. Wtedy Halley ogłosił, że poniesie koszty wydania. Towarzystwo przyjęło tę hojną ofertę z wdzięcznością i jako częściową rekompensatę przekazało Halleyowi bezpłatnie 50 egzemplarzy traktatu o historii ryb.

Dzieło Newtona – być może przez analogię do „Zasad filozofii” Kartezjusza (1644) – zostało nazwane „Matematycznymi zasadami filozofii naturalnej” (łac. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ), czyli we współczesnym języku „Matematyczne podstawy fizyki”.

28 kwietnia 1686 roku pierwszy tom Principia Mathematica został przedstawiony Towarzystwu Królewskiemu. Wszystkie trzy tomy, po pewnym przeredagowaniu przez autora, ukazały się w 1687 roku. Nakład (około 300 egzemplarzy) został wyprzedany w 4 lata - jak na tamte czasy bardzo szybko.

Strona z Newton's Elements (3rd ed., 1726)

Zarówno fizyczny, jak i matematyczny poziom prac Newtona jest zupełnie nieporównywalny z pracami jego poprzedników. Nie ma w nim arystotelesowskiej czy kartezjańskiej metafizyki, z jej mglistym rozumowaniem i mgliście sformułowanymi, często naciąganymi „pierwotnymi przyczynami” zjawisk naturalnych. Na przykład Newton nie głosi, że prawo grawitacji działa w przyrodzie, on ściśle dowodzi ten fakt, oparty na obserwowanym obrazie ruchu planet i ich satelitów. Metodą Newtona jest stworzenie modelu zjawiska „bez wymyślania hipotez”, a następnie, jeśli jest wystarczająca ilość danych, poszukiwanie jego przyczyn. To podejście, zainicjowane przez Galileo, oznaczało koniec starej fizyki. Jakościowy opis przyrody ustąpił miejsca ilościowemu – znaczną część księgi zajmują obliczenia, rysunki i tabele.

W swojej książce Newton jasno zdefiniował podstawowe pojęcia mechaniki i wprowadził kilka nowych, w tym tak ważne wielkości fizyczne, jak masa, siła zewnętrzna i pęd. Sformułowano trzy prawa mechaniki. Podano rygorystyczne wyprowadzenie z prawa grawitacji wszystkich trzech praw Keplera. Należy zauważyć, że opisano również hiperboliczne i paraboliczne orbity ciał niebieskich nieznane Keplerowi. Prawda system heliocentryczny Newton nie omawia bezpośrednio Kopernika, ale sugeruje; szacuje nawet odchylenie Słońca od środka masy Układu Słonecznego. Innymi słowy, Słońce w układzie Newtona, w przeciwieństwie do układu Keplera, nie jest w spoczynku, lecz podlega ogólnym prawom ruchu. Komety są również objęte ogólnym układem, którego rodzaj orbit wywołał wówczas wielkie kontrowersje.

Słabym punktem teorii grawitacji Newtona, zdaniem wielu ówczesnych naukowców, był brak wyjaśnienia natury tej siły. Newton nakreślił jedynie aparat matematyczny, pozostawiając otwarte pytania dotyczące przyczyny grawitacji i jej nośnika materialnego. Dla społeczności naukowej wychowanej na filozofii Kartezjusza było to podejście niezwykłe i wymagające, a dopiero triumfalny sukces mechaniki nieba w XVIII wieku zmusił fizyków do chwilowego pogodzenia się z teorią Newtona. Fizyczne podstawy grawitacji stały się jasne dopiero po ponad dwóch stuleciach, wraz z pojawieniem się Ogólnej Teorii Względności.

Newton zbudował aparat matematyczny i ogólną strukturę księgi jak najbliżej ówczesnego standardu naukowego rygoru - "Zasad" Euklidesa. Celowo prawie nigdy nie stosował analizy matematycznej – zastosowanie nowych, nietypowych metod naraziłoby na szwank wiarygodność prezentowanych wyników. Ta ostrożność sprawiła jednak, że metoda prezentacji Newtona stała się bezwartościowa dla późniejszych pokoleń czytelników. Książka Newtona była pierwszą pracą na temat nowej fizyki i jednocześnie jedną z ostatnich poważnych prac wykorzystujących stare metody badań matematycznych. Wszyscy zwolennicy Newtona korzystali już z opracowanych przez niego potężnych metod analizy matematycznej. D'Alembert, Euler, Laplace, Clairaut i Lagrange stali się największymi bezpośrednimi następcami twórczości Newtona.

1687-1703 lat

Rok 1687 upłynął pod znakiem nie tylko wydania wielkiej księgi, ale także konfliktu Newtona z królem Jakubem II. W lutym król, konsekwentnie realizujący swoją linię przywrócenia katolicyzmu w Anglii, nakazał Uniwersytetowi Cambridge nadać magisterium katolickiemu mnichowi Albanowi Franciszkowi. Kierownictwo uniwersytetu wahało się, nie chcąc drażnić króla; wkrótce delegacja naukowców, w tym Newton, została wezwana do odwetu do sędziego Jeffreysa, znanego ze swojej chamstwa i okrucieństwa. George Jeffreys). Newton sprzeciwiał się wszelkim kompromisom, które naruszałyby autonomię uczelni i wezwał delegację do zajęcia stanowiska wobec zasad. W efekcie z urzędu został usunięty rektor uczelni, ale życzenie króla nigdy się nie spełniło. W jednym z listów z tamtych lat Newton nakreślił swoje zasady polityczne:

Każdy uczciwy człowiek, przez prawa Boga i człowieka, jest zobowiązany do przestrzegania zgodnych z prawem rozkazów króla. Ale jeśli doradza się Jego Królewskiej Mości, aby zażądał czegoś, czego nie można zrobić zgodnie z prawem, to nikt nie powinien cierpieć, jeśli lekceważy taki wymóg.

W 1689 roku, po obaleniu króla Jakuba II, Newton został po raz pierwszy wybrany do parlamentu z Uniwersytetu Cambridge i zasiadał tam przez nieco ponad rok. Drugie wybory odbyły się w latach 1701-1702. Istnieje popularna anegdota, że tylko raz zabrał głos w Izbie Gmin, prosząc o zamknięcie okna, żeby nie przeciągał. W rzeczywistości Newton wykonywał swoje obowiązki parlamentarne z taką samą sumiennością, z jaką traktował wszystkie swoje sprawy.

Około 1691 roku Newton poważnie zachorował (najprawdopodobniej otruł się podczas eksperymentów chemicznych, choć są też inne wersje - przepracowanie, szok po pożarze, który doprowadził do utraty ważnych wyników i dolegliwości związane z wiekiem). Krewni obawiali się o jego zdrowie psychiczne; nieliczne zachowane jego listy z tego okresu rzeczywiście świadczą o zaburzeniach psychicznych. Dopiero pod koniec 1693 roku zdrowie Newtona w pełni powróciło do zdrowia.

W 1679 Newton spotkał w Trinity 18-letniego arystokratę, miłośnika nauki i alchemii, Charlesa Montagu (1661-1715). Newton prawdopodobnie wywarł największe wrażenie na Montagu, ponieważ w 1696 roku, po zostaniu Lordem Halifaxem, prezesem Towarzystwa Królewskiego i kanclerzem skarbu (czyli ministrem skarbu Anglii), Montagu zaproponował królowi mianowanie Newtona do Mennicy. Król wyraził zgodę, aw 1696 Newton objął to stanowisko, opuścił Cambridge i przeniósł się do Londynu. Od 1699 r. został kierownikiem („mistrzem”) Mennicy.

Na początek Newton dokładnie przestudiował technologię produkcji monet, uporządkował papierkową robotę, przerobił księgowość przez ostatnie 30 lat. Jednocześnie Newton energicznie i umiejętnie przyczynił się do reformy monetarnej przeprowadzonej przez Montagu, przywracając zaufanie do systemu monetarnego Anglii, który został gruntownie uruchomiony przez jego poprzedników. W Anglii w tamtych latach w obiegu znajdowały się prawie wyłącznie monety z niedowagą, a podrabiane monety były w znacznych ilościach. Powszechne stało się przycinanie krawędzi srebrnych monet. Teraz zaczęto produkować monetę na specjalnych maszynach, a na krawędzi pojawił się napis, dzięki czemu zbrodnicze zmielenie metalu stało się niemożliwe. Stara moneta srebrna z niedowagą została całkowicie wycofana z obiegu i ponownie wybita w ciągu 2 lat, emisja nowych monet wzrosła, aby nadążyć za popytem, poprawiła się ich jakość. Inflacja w kraju gwałtownie spadła.

Jednak uczciwa i kompetentna osoba na czele Mennicy nie wszystkim odpowiadała. Od pierwszych dni na Newtona padały skargi i donosy, a komisje inspekcyjne stale się pojawiały. Jak się okazało, wiele donosów pochodziło od fałszerzy zirytowanych reformami Newtona. Newton z reguły był obojętny na oszczerstwa, ale nigdy nie wybaczył, jeśli wpłynęło to na jego honor i reputację. Osobiście brał udział w dziesiątkach śledztw, w których wytropiono i skazano ponad 100 fałszerzy; w przypadku braku okoliczności obciążających najczęściej wysyłano ich do kolonii północnoamerykańskich, ale kilku prowodyrów zostało straconych. Liczba fałszywych monet w Anglii została znacznie zmniejszona. Montagu w swoich pamiętnikach chwalił nadzwyczajne zdolności administracyjne Newtona, które zapewniły sukces reformy.

W kwietniu 1698 car rosyjski Piotr I odwiedził Mennicę trzykrotnie podczas „Wielkiej Ambasady”; niestety szczegóły jego wizyty i komunikacji z Newtonem nie zostały zachowane. Wiadomo jednak, że w 1700 r. przeprowadzono w Rosji podobną do angielskiej reformę monetarną. A w 1713 roku Newton wysłał pierwsze sześć drukowanych egzemplarzy 2. wydania „Początków” carowi Piotrowi w Rosji.

Symbolem naukowego triumfu Newtona stały się dwa wydarzenia z 1699 roku: nauczanie o systemie światowym Newtona rozpoczęło się w Cambridge (od 1704 r. - w Oksfordzie) i Paryska Akademia Nauk, twierdza jego kartuzskich przeciwników, wybrała go na swego zagranicznego członka. Przez cały ten czas Newton nadal był członkiem i profesorem Trinity College, ale w grudniu 1701 roku oficjalnie zrezygnował ze wszystkich swoich stanowisk w Cambridge.

W 1703 roku zmarł prezes Towarzystwa Królewskiego, lord John Somers, który uczestniczył w zebraniach Towarzystwa tylko dwa razy w ciągu 5 lat swojej prezydentury. W listopadzie Newton został wybrany na swojego następcę i kierował Towarzystwem przez resztę swojego życia – ponad dwadzieścia lat. W przeciwieństwie do swoich poprzedników osobiście uczestniczył we wszystkich spotkaniach i robił wszystko, aby Brytyjskie Towarzystwo Królewskie zajęło zaszczytne miejsce w świecie nauki. Wzrosła liczba członków Towarzystwa (wśród nich oprócz Halleya, Denisa Papina, Abrahama de Moivre, Rogera Cotesa, Brooke Taylora), przeprowadzono i omówiono ciekawe eksperymenty, znacznie poprawiła się jakość artykułów w czasopismach, problemy finansowe zostały złagodzone. Towarzystwo nabyło płatne sekretarki i własną rezydencję (przy Fleet Street), Newton opłacił koszty przeprowadzki z własnej kieszeni. W tych latach Newton był często zapraszany jako konsultant do różnych komisji rządowych, a księżniczka Karolina, przyszła królowa Wielkiej Brytanii, spędzała z nim godziny na rozmowach z nim w pałacu na tematy filozoficzne i religijne.

Ostatnie lata

Jeden z ostatnich portretów Newtona (1712, Thornhill)

W 1704 r. ukazała się monografia „Optyka” (pierwsza w języku angielskim), która zdeterminowała rozwój tej nauki do początku XIX wieku. Zawierał dodatek "O kwadraturze krzywych" - pierwszy i dość kompletny wykład newtonowskiej wersji rachunku różniczkowego. W rzeczywistości jest to ostatnia praca Newtona w naukach przyrodniczych, chociaż żył ponad 20 lat. Katalog pozostawionej przez niego biblioteki zawierał głównie książki z dziedziny historii i teologii, i to właśnie tym poszukiwaniom Newton poświęcił resztę swojego życia. Newton pozostał kierownikiem Mennicy, ponieważ to stanowisko, w przeciwieństwie do stanowiska dozorcy, nie wymagało od niego szczególnej aktywności. Dwa razy w tygodniu jeździł do Mennicy, raz w tygodniu - na spotkanie Towarzystwa Królewskiego. Newton nigdy nie podróżował poza Anglię.

Newton został pasowany na rycerza przez królową Annę w 1705 roku. Od teraz on Sir Isaac Newton. Po raz pierwszy w historii Anglii przyznano rycerstwo za zasługi naukowe; następnym razem stało się to ponad sto lat później (1819, w odniesieniu do Humphreya Davy'ego). Jednak niektórzy biografowie uważają, że królowa nie kierowała się motywami naukowymi, ale politycznymi. Newton zdobył własny herb i niezbyt wiarygodny rodowód.

W 1707 roku opublikowano zbiór prac matematycznych Newtona, Universal Arithmetic. Przedstawione w nim metody numeryczne oznaczały narodziny nowej obiecującej dyscypliny - analiza numeryczna.

W 1708 r. rozpoczął się otwarty spór o pierwszeństwo z Leibnizem (patrz niżej), w który zaangażowane były nawet osoby panujące. Ta kłótnia między dwoma geniuszami drogo kosztowała naukę - angielska szkoła matematyki wkrótce uschła na stulecie, a szkoła europejska zignorowała wiele wybitnych pomysłów Newtona, odkrywając je na nowo.

Anglik powszechnie uważany przez wielu za największego naukowca wszechczasów i narodów. Urodził się w rodzinie małych szlachciców posiadłości w okolicach Woolsthorpe (Lincolnshire, Anglia). Nie znalazł żywego ojca (zmarł trzy miesiące przed narodzinami syna). Po ponownym zamążeniu matka zostawiła dwuletniego Izaaka pod opieką babci. Wielu badaczy jego biografii przypisuje osobliwe, ekscentryczne zachowanie dorosłego już naukowca temu, że aż do 9 roku życia, kiedy nastąpiła śmierć ojczyma, chłopiec był całkowicie pozbawiony opieki rodzicielskiej.

Przez pewien czas młody Izaak studiował mądrość rolnictwa w szkole handlowej. Jak to często bywa z późniejszymi wielkimi ludźmi, wciąż istnieje wiele legend o jego ekscentryczności w tym wczesnym okresie jego życia. Tak więc w szczególności mówią, że kiedyś został wysłany na wypas, aby strzec bydła, które bezpiecznie rozproszyło się w nieznanym kierunku, podczas gdy chłopiec siedział pod drzewem i entuzjastycznie czytał książkę, która go interesowała. Czy ci się to podoba, czy nie, ale pragnienie wiedzy nastolatka zostało wkrótce zauważone - i odesłane z powrotem do gimnazjum Grantham, po czym młody człowiek z powodzeniem wstąpił do Trinity College na Uniwersytecie Cambridge.

Newton szybko opanował program nauczania i zaczął studiować prace czołowych naukowców tamtych czasów, w szczególności zwolenników francuskiego filozofa René Descartesa (1596-1650), który wyznawał mechanistyczne poglądy na wszechświat. Wiosną 1665 otrzymał tytuł licencjata - a potem wydarzyły się najbardziej niesamowite wydarzenia w historii nauki. W tym samym roku w Anglii wybuchła ostatnia dżuma dymienicza, coraz częściej słychać było bicie dzwonów pogrzebowych, a Uniwersytet Cambridge został zamknięty. Newton wrócił do Woolsthorpe na prawie dwa lata, zabierając ze sobą tylko kilka książek i niezwykłą inteligencję.

Kiedy dwa lata później Uniwersytet Cambridge został ponownie otwarty, Newton już (1) opracował rachunek różniczkowy, oddzielną gałąź matematyki, (2) przedstawił podstawy nowoczesnej teorii kolorów, (3) wyprowadził prawo powszechnego ciążenia i (4) ) rozwiązał kilka problemów matematycznych, które pojawiły się przed nim, nikt nie mógł się zdecydować. Jak powiedział sam Newton: „W tamtych czasach byłem u szczytu moich zdolności wynalazczych, a matematyka i filozofia nigdy nie urzekły mnie tak bardzo, jak wtedy”. (Często pytam moich uczniów, jeszcze raz opowiadając im o osiągnięciach Newtona: „Co ty czy udało ci się to zrobić podczas wakacji?”)

Wkrótce po powrocie do Cambridge Newton został wybrany do Rady Akademickiej Trinity College, a jego posąg nadal zdobi kościół uniwersytecki. Prowadził wykłady z teorii kolorów, w których wykazał, że różnice w kolorach tłumaczy się podstawowymi cechami fali świetlnej (lub, jak to się teraz mówi, długością fali) i że światło ma charakter korpuskularny. Zaprojektował także teleskop lustrzany, wynalazek, który zwrócił na niego uwagę Towarzystwa Królewskiego. Długoterminowe badania światła i barw zostały opublikowane w 1704 roku w jego fundamentalnym dziele „Optyka” ( Optyka).

Opowiadanie się Newtona za „niewłaściwą” teorią światła (wówczas dominowały reprezentacje falowe) doprowadziło do konfliktu z Robertem Hooke'em ( cm. Prawo Hooke'a), szef Towarzystwa Królewskiego. W odpowiedzi Newton zaproponował hipotezę, która łączy koncepcje światła korpuskularnego i falowego. Hooke oskarżył Newtona o plagiat i twierdził, że ma pierwszeństwo w tym odkryciu. Konflikt trwał do śmierci Hooke'a w 1702 roku i wywarł na Newtonie tak przygnębiające wrażenie, że na sześć lat wycofał się z życia intelektualnego. Jednak niektórzy ówcześni psychologowie tłumaczą to załamaniem nerwowym, które pogorszyło się po śmierci matki.

W 1679 Newton powrócił do pracy i zyskał sławę, badając trajektorie planet i ich satelitów. W wyniku tych badań, którym towarzyszyły także spory z Hooke o pierwszeństwo, sformułowano prawo powszechnego ciążenia i prawa mechaniki Newtona, jak je teraz nazywamy. Newton podsumował swoje badania w książce „Matematyczne zasady filozofii naturalnej” ( Philosophiae naturalis principia mathematica), przedstawiony Towarzystwu Królewskiemu w 1686 roku i opublikowany rok później. Ta praca, która zapoczątkowała ówczesną rewolucję naukową, przyniosła Newtonowi światowe uznanie.

Jego poglądy religijne, silne przywiązanie do protestantyzmu zwróciły także uwagę Newtona na szerokie kręgi angielskiej elity intelektualnej, a zwłaszcza na filozofa Johna Locke'a (John Locke, 1632-1704). Spędzając coraz więcej czasu w Londynie, Newton angażował się w życie polityczne stolicy iw 1696 został mianowany nadinspektorem mennicy. Chociaż stanowisko to tradycyjnie uważano za synecure, Newton podszedł do swojej pracy z całą powagą, uznając ponowne wybicie angielskich monet za skuteczny środek w walce z fałszerzami. Właśnie w tym czasie Newton był zaangażowany w kolejny spór o priorytet, tym razem z Gottfreidem Leibnizem (1646-1716), o odkrycie rachunku różniczkowego. Pod koniec życia Newton wyprodukował nowe wydania swoich najważniejszych dzieł, a także pełnił funkcję prezesa Towarzystwa Królewskiego, pełniąc dożywotnie stanowisko dyrektora mennicy.

W historii nauki istnieją nazwiska i wytwory, które nie tylko stanowiły epokę w rozwoju wiedzy i technologii, ale także przez wieki zachowały swoje trwałe znaczenie. Nazwa słusznie do nich należy. Izaak Newton- największy angielski fizyk, matematyk, astronom. Geniusz Newtona ujawnił wiele tajemnic natury, oświetlił ludzkości nowe horyzonty wszechświata.

W nieśmiertelnym dziele „Matematyczne zasady filozofii naturalnej”, opublikowanej w 1687 r., Newton sformułował trzy prawa ruchu, które stanowiły podstawę mechaniki klasycznej i fizyki, przedstawił swoją teorię powszechnego ciążenia, która łączyła bieg ciał niebieskich - Słońce, planety, komety - w jedną rodzinę. Newton stworzył nowy, mechaniczny system świata. To jego wielkie osiągnięcie naukowe.

Jego wkład w optykę i matematykę jest również ogromny: postawił hipotezę o świetle jako strumieniu specjalnych cząstek, odkrył proste, monochromatyczne promienie w różnych kolorach, stworzył wraz z Leibnizem metodę rachunku różniczkowego i całkowego.

Odkrycia Newtona przetrwały najcięższą próbę. Próba czasu, praktyka. Postęp nauk przyrodniczych, jej rewolucyjne przemiany stworzyły nowe, bardziej ogólne i doskonałe koncepcje, w tym prawa Newtona, które są tą samą podstawową zasadą praktycznej działalności człowieka, co geometria Euklidesa i hydrostatyka Archimedesa.

Odkrycia Newtona miały ogromne znaczenie. Kontynuował i dokończył dzieło rozpoczęte przez Kopernika i Galileusza. Nie bez powodu zapytany, jak udało mu się dokonać tak znaczących odkryć, Newton odpowiedział: „Stałem na ramionach olbrzymów”.

Badania teologiczne Newtona ocenił wybitny francuski filozof Paul Holbach. „... Wielki Newton”, pisał, „staje się tylko dzieckiem, gdy porzucając fizykę i oczywiste fakty, zagłębia się w fantastyczny świat teologii”.

Niektórzy próbują interpretować wielkie naukowe dziedzictwo Newtona w duchu religijnym, aby swoim przykładem udowodnić harmonię nauki i religii, ale naukowe poglądy i idee religijne Newtona nie tworzyły prawdziwej zgody, jedności. I to nie poglądy religijne składały się na jego chwałę i wielkość. Teraz każdy przegrany zna imię Newtona i prawa natury odkryte przez jego geniusza. A jego interpretacja proroctw biblijnych jest mało interesująca.

Wielkość i nieśmiertelność Izaaka Newtona tkwi w gigantycznym kroku, jaki ludzkość zrobiła dzięki swojej naukowej kreatywności na drodze zwycięskiego marszu rozumu, na ścieżce zrozumienia świata.

Ojciec Newtona nie dożył narodzin syna. Chłopiec urodził się chorowity, przedwcześnie, ale przeżył. Fakt urodzenia się w Boże Narodzenie został uznany przez Newtona za szczególny znak losu. Mimo trudnego porodu Newton dożył 84 lat.

Wieża zegarowa Trinity College

Patronem chłopca był jego wuj ze strony matki, William Ayskoe. Jako dziecko Newton, według współczesnych, był zamknięty i odizolowany, uwielbiał czytać i robić zabawki techniczne: zegary, wiatrak itp. Po ukończeniu szkoły () wstąpił do Trinity College (Holy Trinity College) na Uniwersytecie w Cambridge. Już wtedy ukształtował się jego potężny charakter - naukowa skrupulatność, chęć dotarcia do dna, nietolerancja oszustwa i ucisku, obojętność na publiczną chwałę.

Wydaje się, że Newton dokonał znacznej części swoich matematycznych odkryć jako student, w „latach zarazy”. W wieku 23 lat był już biegły w metodach rachunku różniczkowego i całkowego, w tym w rozwijaniu funkcji w szeregi i tym, co później nazwano formułą Newtona-Leibniza. Następnie, według niego, odkrył prawo powszechnego ciążenia, a dokładniej był przekonany, że prawo to wynika z trzeciego prawa Keplera. Ponadto Newton w ciągu tych lat udowodnił, że biel jest mieszanką kolorów, wydedukował wzór dwumianowy Newtona na dowolny racjonalny wykładnik (w tym ujemny) itp.

Eksperymenty z optyki i teorii kolorów są kontynuowane. Newton bada aberracje sferyczne i chromatyczne. Aby je zminimalizować, buduje mieszany teleskop zwierciadlany (soczewka i wklęsłe zwierciadło sferyczne, które sam poleruje). Poważnie lubi alchemię, przeprowadza wiele eksperymentów chemicznych.

Oceny

Napis na grobie Newtona brzmi:

Oto sir Isaac Newton, szlachcic, który z niemal boskim umysłem jako pierwszy udowodnił pochodnią matematyki ruch planet, drogi komet i pływy oceanów.
Zbadał różnicę w promieniach świetlnych i różne właściwości kolorów, które się w tym pojawiają, czego nikt wcześniej nie podejrzewał. Pracowity, mądry i wierny interpretator natury, starożytności i Pisma Świętego, swoją filozofią potwierdzał wielkość Boga Wszechmogącego i wyrażał ewangeliczną prostotę w swoim usposobieniu.
Niech śmiertelnicy radują się, że istniała taka ozdoba rodzaju ludzkiego.

Statua Newtona w Trinity College

Posąg wzniesiony Newtonowi w 1755 roku w Trinity College jest wyryty wersetami z Lukrecjusza:

Qui rodzaj humanum ingenio superavit(W jego umyśle przewyższył rasę ludzką)

Sam Newton skromniej ocenił swoje osiągnięcia:

Nie wiem, jak postrzega mnie świat, ale wydaje mi się, że jestem tylko chłopcem bawiącym się nad brzegiem morza, który zabawia się od czasu do czasu szukaniem kamyka bardziej kolorowego niż inne lub pięknej muszli, podczas gdy wielki ocean prawda rozprzestrzenia się przed niezbadaną przeze mnie.

Niemniej jednak, w księdze II, wprowadzając momenty (dyferencjały), Newton ponownie myli sprawę, w rzeczywistości uznając je za rzeczywiste nieskończenie małe.

Warto zauważyć, że Newton w ogóle nie był zainteresowany teorią liczb. Najwyraźniej fizyka była mu znacznie bliższa niż matematyka.

Mechanika

Strona Elementy Newtona z aksjomatami mechaniki

Zasługą Newtona jest rozwiązanie dwóch podstawowych problemów.

Stworzenie aksjomatycznej podstawy mechaniki, która faktycznie przeniosła tę naukę do kategorii rygorystycznych teorii matematycznych.
Tworzenie dynamiki łączącej zachowanie ciała z charakterystyką zewnętrznych wpływów na nie (siły).

Ponadto Newton w końcu pogrzebał ideę, która zakorzeniła się od czasów starożytnych, że prawa ruchu ciał ziemskich i niebieskich są zupełnie inne. W jego modelu świata cały wszechświat podlega jednolitym prawom.

Newton podał również rygorystyczne definicje takich pojęć fizycznych, jak: ilość ruchu(niezupełnie wyraźnie używane przez Kartezjusza) i siła. Wprowadził do fizyki pojęcie masy jako miary bezwładności i jednocześnie własności grawitacyjnych (wcześniej fizycy posługiwali się pojęciem waga).

Euler i Lagrange zakończyli matematyzację mechaniki.

Teoria grawitacji

Prawo grawitacji Newtona

Sama idea uniwersalnej siły grawitacyjnej była wielokrotnie wyrażana jeszcze przed Newtonem. Wcześniej myśleli o tym Epikur, Gassendi, Kepler, Borelli, Kartezjusz, Huygens i inni. Kepler uważał, że grawitacja jest odwrotnie proporcjonalna do odległości od Słońca i rozciąga się tylko w płaszczyźnie ekliptyki; Kartezjusz uważał to za wynik wirów w eterze. Zdarzały się jednak domysły z poprawnym wzorem (Bulliard, Wren, Hooke), a nawet uzasadnione kinematycznie (poprzez skorelowanie wzoru siły odśrodkowej Huygensa i trzeciego prawa Keplera dla orbit kołowych). . Ale przed Newtonem nikt nie był w stanie jasno i matematycznie jednoznacznie powiązać prawa grawitacji (siła odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości) z prawami ruchu planet (prawami Keplera). Dopiero z pracami Newtona zaczyna się nauka o dynamice.

Należy zauważyć, że Newton nie tylko opublikował rzekomą formułę prawa powszechnego ciążenia, ale faktycznie zaproponował kompletny model matematyczny w kontekście dobrze opracowanego, kompletnego, wyraźnie sformułowanego i systematycznego podejścia do mechaniki:

prawo grawitacji;
prawo ruchu (II prawo Newtona);
system metod badań matematycznych (analiza matematyczna).

Podsumowując, triada ta wystarcza do pełnego zbadania najbardziej złożonych ruchów ciał niebieskich, tworząc w ten sposób podstawy mechaniki nieba. Przed Einsteinem nie były potrzebne żadne fundamentalne poprawki do tego modelu, chociaż aparat matematyczny okazał się konieczny do znacznego rozwinięcia.

Teoria grawitacji Newtona wywołała wieloletnią debatę i krytykę koncepcji działania dalekiego zasięgu.

Ważnym argumentem przemawiającym za modelem newtonowskim było rygorystyczne wyprowadzenie na jego podstawie praw empirycznych Keplera. Kolejnym krokiem była teoria ruchu komet i księżyca, przedstawiona w „Zasadach”. Później, za pomocą grawitacji newtonowskiej, wszystkie obserwowane ruchy ciał niebieskich zostały wyjaśnione z dużą dokładnością; jest to wielka zasługa Eulera, Clairauta i Laplace'a, którzy opracowali w tym celu teorię perturbacji. Podstawę tej teorii położył Newton, który przeanalizował ruch Księżyca przy użyciu swojej zwykłej metody rozszerzania szeregów; po drodze odkrył przyczyny znanych wówczas anomalii ( nierówności) w ruchu księżyca.

Pierwsze obserwowalne poprawki do teorii Newtona w astronomii (wyjaśnione przez ogólną teorię względności) odkryto dopiero po ponad 200 latach (przesunięcie peryhelium Merkurego). Są jednak bardzo małe w Układzie Słonecznym.

Newton odkrył również przyczynę pływów: przyciąganie Księżyca (nawet Galileusz uważał pływy za efekt odśrodkowy). Co więcej, po przetworzeniu długoterminowych danych dotyczących wysokości pływów, z dużą dokładnością obliczył masę księżyca.

Inną konsekwencją grawitacji była precesja osi Ziemi. Newton odkrył, że ze względu na spłaszczenie Ziemi na biegunach, oś Ziemi pod wpływem przyciągania Księżyca i Słońca ulega stałemu, powolnemu przemieszczaniu się w okresie 26 000 lat. Tak więc starożytny problem „przewidywania równonocy” (po raz pierwszy odnotowany przez Hipparcha) znalazł naukowe wyjaśnienie.

Optyka i teoria światła

Newton jest właścicielem fundamentalnych odkryć w dziedzinie optyki. Zbudował pierwszy teleskop lustrzany (reflektor), który w przeciwieństwie do teleskopów czysto soczewkowych był wolny od aberracji chromatycznej. Odkrył również rozproszenie światła, wykazał, że białe światło rozkłada się na kolory tęczy ze względu na różne załamania promieni o różnych kolorach podczas przechodzenia przez pryzmat i położył podwaliny pod poprawną teorię kolorów.

W tym okresie istniało wiele spekulacyjnych teorii światła i koloru; Walczył głównie punkt widzenia Arystotelesa („różne kolory są mieszaniną światła i ciemności w różnych proporcjach”) i Kartezjusza („różne kolory powstają, gdy cząstki światła wirują z różnymi prędkościami”). Hooke w swojej Micrographia (1665) przedstawił wariant poglądów Arystotelesa. Wielu uważało, że kolor nie jest atrybutem światła, ale oświetlanego przedmiotu. Ogólna niezgoda pogorszyła kaskadę odkryć XVII wieku: dyfrakcja (1665, Grimaldi), interferencja (1665, Hooke), podwójne załamanie (1670, Erasmus Bartholin ( Rasmus Bartholin), badany przez Huygensa), oszacowanie prędkości światła (1675, Römer). Nie było teorii światła zgodnej z tymi wszystkimi faktami.

Rozproszenie światła
(Doświadczenie Newtona)

W swoim przemówieniu przed Royal Society Newton obalił zarówno Arystotelesa, jak i Kartezjusza i przekonująco udowodnił, że białe światło nie jest pierwotne, ale składa się z kolorowych składników o różnych kątach załamania. Te składniki są pierwotne - Newton nie mógł zmienić ich koloru żadnymi sztuczkami. W ten sposób subiektywne odczucie koloru otrzymało solidną obiektywną podstawę - współczynnik załamania światła.

Newton stworzył matematyczną teorię pierścieni interferencyjnych odkrytych przez Hooke'a, które od tego czasu nazywane są „pierścieniami Newtona”.

Strona tytułowa Newtona Optics

W 1689 roku Newton przerwał badania w dziedzinie optyki – zgodnie z potoczną legendą przysiągł, że za życia Hooke'a nie będzie publikował niczego w tej dziedzinie, który nieustannie dokuczał Newtonowi boleśnie odczuwaną przez niego krytyką. W każdym razie w 1704 roku, rok po śmierci Hooke'a, ukazała się monografia „Optyka”. Za życia autora „Optyka”, podobnie jak „Początki”, doczekała się trzech wydań i wielu tłumaczeń.

Książka pierwszej monografii zawierała zasady optyki geometrycznej, doktrynę rozproszenia światła i kompozycję barwy białej o różnych zastosowaniach.

Przepowiedział spłaszczenie Ziemi na biegunach około 1:230. Jednocześnie Newton wykorzystał model jednorodnego płynu do opisania Ziemi, zastosował prawo powszechnego ciążenia i uwzględnił siłę odśrodkową. Jednocześnie podobne obliczenia wykonał Huygens, który nie wierzył w siłę grawitacji dalekiego zasięgu i podszedł do problemu czysto kinematycznie. W związku z tym Huygens przewidział więcej niż połowę skurczu w stosunku do Newtona, 1:576. Co więcej, Cassini i inni kartezjanie twierdzili, że Ziemia nie jest ściśnięta, ale wypukła na biegunach jak cytryna. Następnie, choć nie od razu (pierwsze pomiary były niedokładne), pomiary bezpośrednie (Clero , ) potwierdziły poprawność Newtona; rzeczywista kompresja to 1:298. Powodem różnicy tej wartości od proponowanej przez Newtona w kierunku Huygensa jest to, że model płynu jednorodnego nadal nie jest do końca dokładny (gęstość wyraźnie rośnie wraz z głębokością). Dokładniejsza teoria, wyraźnie uwzględniająca zależność gęstości od głębokości, została opracowana dopiero w XIX wieku.

Inne obszary działalności

Dopracowana chronologia starożytnych królestw

Równolegle z badaniami, które położyły podwaliny pod obecną tradycję naukową (fizyczną i matematyczną), Newton poświęcił wiele czasu zarówno alchemii, jak i teologii. Nie opublikował żadnych prac na temat alchemii, a jedynym znanym skutkiem tego wieloletniego hobby było poważne zatrucie Newtona w 1691 roku.

Newton zaproponował swoją wersję chronologii biblijnej, pozostawiając po sobie znaczną liczbę rękopisów dotyczących tych zagadnień. Ponadto napisał komentarz do Apokalipsy. Rękopisy teologiczne Newtona są obecnie przechowywane w Jerozolimie, w Bibliotece Narodowej.

Uwagi

Najważniejsze opublikowane pisma Newtona

Metoda Fluksji(, „Metoda Fluxions”, opublikowana pośmiertnie, w 1736)
De Motu Corporum w Gyrum ()
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica(, „Matematyczne zasady filozofii przyrody”)
optyka( , "Optyka")
Arytmetyka uniwersalna( , "Arytmetyka uniwersalna")
Krótka Kronika, System świata, Wykłady Optyczne, Chronologia starożytnych królestw, poprawiona oraz De mundi systemate opublikowany pośmiertnie w 1728 roku.
Historyczna relacja o dwóch znaczących zniekształceniach Pisma Świętego (1754)

Literatura

Kompozycje

Newtona I. Praca matematyczna. Za. i kom. D. D. Mordukhai-Boltovsky. M.-L.: ONTI, 1937.
Newtona I. Arytmetyka ogólna lub Księga syntezy i analizy arytmetycznej. M.: Wyd. Akademia Nauk ZSRR, 1948.
Newtona I. Matematyczne zasady filozofii przyrody. Za. i ok. A. N. Kryłowa. Moskwa: Nauka, 1989.
Newtona I. Wykłady z optyki. M.: Wyd. Akademia Nauk ZSRR, 1946.
Newtona I. Optyka, czyli traktat o odbiciach, załamaniach, załamaniach i barwach światła. Moskwa: Gostechizdat, 1954.
Newtona I. Komentarze do Księgi proroka Daniela i Apokalipsy św. Jan. Str.: Nowy czas, 1915.
Newtona I. Poprawiona chronologia starożytnych królestw. M.: RIMIS, 2007.

O nim

Arnold VI Huygens i Barrow, Newton i Hooke. . Moskwa: Nauka, 1989.
Dzwonek E.T. twórcy matematyki. Moskwa: Edukacja, 1979.
Wawiłow S.I. Izaaka Newtona. Drugie dodanie. wyd. M.-L.: Wyd. Akademia Nauk ZSRR, 1945.
Historia matematyki pod redakcją A.P. Juszkiewicza w trzech tomach, M.: Nauka, 1970. Tom 2. Matematyka XVII wieku.
Kartsev V. Niuton. M .: Młoda gwardia, 1987.
Katasonov V. N. Matematyka metafizyczna XVII wieku. Moskwa: Nauka, 1993.
Kirsanov V.S. Rewolucja naukowa XVII wieku. Moskwa: Nauka, 1987.
Kuzniecow B.G. Niuton. M.: Myśl, 1982.
Uniwersytet Moskiewski - ku pamięci Izaaka Newtona. M., 1946.
Spasski B.I. Historia fizyki. Wyd. 2. Moskwa: Szkoła Wyższa, 1977. Część 1. Część 2.
Hellman H. Wielkie konfrontacje w nauce. Dziesięć najbardziej ekscytujących sporów. M.: Dialektyka, 2007. - Rozdział 3. Newton vs. Leibniz: Bitwa Tytanów.
Juszkiewicz A.P. O rękopisach matematycznych Newtona. Badania historyczno-matematyczne, 22, 1977, s. 127-192.
Juszkiewicz A.P. Koncepcje rachunku nieskończenie małych Newtona i Leibniza. Badania Historyczno-Matematyczne, 23, 1978, s. 11-31.
Artur R.T.W. Fluksje Newtona i czas równomiernego przepływu. Studia z historii i filozofii nauki, 26, 1995, s. 323-351.
Bertoloni lek. Równoważność i priorytet: Newton kontra Leibniz. Oksford: Clarendon Press, 1993.
Cohen I.B. Zasady filozofii Newtona: badanie pracy naukowej Newtona i jej ogólnego otoczenia. Cambridge (Msza) UP, 1956.
Cohen I.B. Wprowadzenie do Principii Newtona. Cambridge (Msza) UP, 1971.
Lai T. Czy Newton wyrzekł się nieskończenie małych? Historia Mathematica, 2, 1975, s. 127-136.
mgr Selles Nieskończoność w podstawach mechaniki Newtona. Historia Mathematica, 33, 2006, s. 210-223.
Weinstock R. Principia Newtona i orbity odwrócone kwadratowe: wada ponownie zbadana. Historia Mathematica, 19, 1992, s. 60-70.
Westfall R.S. Nigdy nie odpoczywa: Biog. Izaaka Newtona. Cambridge UP, 1981.
Whiteside D.T. Wzorce myśli matematycznej w drugiej połowie XVII wieku. Archiwum Historii Nauk Ścisłych, 1, 1963, s. 179-388.
Biały M. Isaac Newton: Ostatni czarownik. Perseusz, 1999, 928 s.

Dzieła sztuki

/krótka perspektywa historyczna/

Wielkość prawdziwego naukowca nie tkwi w tytułach i nagrodach, które są naznaczane lub przyznawane przez społeczność światową, ani nawet w uznaniu jego zasług dla ludzkości, ale w tych odkryciach i teoriach, które pozostawił Światu. Trudno przecenić lub nie docenić unikalnych odkryć dokonanych przez słynnego naukowca Izaaka Newtona podczas jego jasnego Życia.

Teorie i odkrycia

Isaac Newton sformułował główne prawa mechaniki klasycznej, było otwarte prawo grawitacji, opracował teorię ruchy ciał niebieskich, Utworzony podstawy mechaniki nieba.

Izaak Newton(niezależnie od Gottfrieda Leibniza) stworzony teoria rachunku różniczkowego i całkowego, otwarty rozpraszanie światła, aberracja chromatyczna, badane interferencja i dyfrakcja, rozwinięty korpuskularna teoria światła, postawił hipotezę, która łączy korpuskularny oraz reprezentacje fal, zbudowany teleskop lustrzany.

Przestrzeń i czas Newton uważany za absolutny.

Historyczne sformułowania praw mechaniki Newtona

Pierwsze prawo Newtona

Każde ciało jest nadal utrzymywane w stanie spoczynku, czyli ruchu jednostajnego i prostoliniowego, dopóki nie zostanie zmuszone przez przyłożone siły do zmiany tego stanu.

Drugie prawo Newtona

W bezwładnościowym układzie odniesienia przyspieszenie, które otrzymuje punkt materialny, jest wprost proporcjonalne do wypadkowej wszystkich sił przyłożonych do niego i odwrotnie proporcjonalne do jego masy.

Zmiana pędu jest proporcjonalna do przyłożonej siły napędowej i zachodzi w kierunku prostej, wzdłuż której działa ta siła.

Trzecie prawo Newtona

Akcja ma zawsze równą i przeciwną reakcję, w przeciwnym razie oddziaływania dwóch ciał na siebie są równe i skierowane w przeciwnych kierunkach.

Niektórzy współcześni Newtonowi uważali go za… alchemik. Był dyrektorem Mennicy, założył biznes monetarny w Anglii, kierował Towarzystwem Przed Syjonem, studiował chronologię starożytnych królestw. Poświęcił kilka prac teologicznych (w większości niepublikowanych) interpretacji proroctw biblijnych.

Prace Newtona

- „Nowa teoria światła i kolorów”, 1672 (przesłanie do Towarzystwa Królewskiego)

- „Ruch ciał na orbicie” (łac. De Motu Corporum w Gyrum), 1684

- „Matematyczne zasady filozofii naturalnej” (łac. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), 1687

- „Optyka czyli traktat o odbiciach, załamaniach, załamaniach i barwach światła” (inż. optyka lub a traktatować z ten refleksje, załamania, fleksje oraz zabarwienie z światło), 1704

- „Na kwadraturze krzywych” (łac. Tractatus de quadratura curvarum), dodatek do „Optyka”

- „Wyliczanie wierszy trzeciego rzędu” (łac. Enumeratio linearum tertii ordinis), dodatek do „Optyka”

- „Arytmetyka uniwersalna” (łac. Arytmetyka uniwersalna), 1707

- „Analiza za pomocą równań o nieskończonej liczbie wyrażeń” (łac. De analysi per aequationes numero terminorum infinitas), 1711

- „Metoda różnic”, 1711

Według naukowców z całego świata prace Newtona znacznie wyprzedzały ogólny poziom naukowy jego czasów i były niezrozumiałe dla współczesnych. Jednak sam Newton powiedział o sobie: Nie wiem, jak postrzega mnie świat, ale wydaje mi się, że jestem tylko chłopcem bawiącym się nad brzegiem morza, który zabawia się od czasu do czasu szukaniem kamyka bardziej kolorowego niż inne lub pięknej muszli, podczas gdy wielki ocean prawda rozprzestrzenia się przed niezbadaną przeze mnie. »

Ale zgodnie z przekonaniem nie mniej wielkiego naukowca A. Einsteina ” Newton był pierwszym, który próbował sformułować podstawowe prawa, które określają przebieg czasowy szerokiej klasy procesów w przyrodzie z wysokim stopniem kompletności i dokładności. oraz „… miał głęboki i silny wpływ na światopogląd jako całość poprzez swoje prace. »

Na grobie Newtona widnieje napis:

„Tu spoczywa sir Isaac Newton, szlachcic, który z niemal boskim umysłem jako pierwszy udowodnił pochodnią matematyki ruch planet, ścieżki komet i przypływy oceanów. Pracowity, mądry i wierny interpretator natury, starożytności i Pisma Świętego, swoją filozofią potwierdzał wielkość Boga Wszechmogącego i wyrażał ewangeliczną prostotę w swoim usposobieniu. Niech śmiertelnicy radują się, że istniała taka ozdoba rodzaju ludzkiego. »

Przygotowany Model Lazara.