Надо Знать

добавить знаний



Исаак Ньютон


GodfreyKneller-IsaacNewton-1689.jpg

План:


Введение

Исаак Ньютон ( англ. Sir Isaac Newton (Сэр Исаак Ньютон), 4 января 1643, Вулсторп - 31 марта 1727) - выдающийся английский ученый, заложивший основы современного естествознания, создатель классической физики.

1665 - окончил Кембриджский университет1669 - 1701 возглавлял в нем кафедру).

С 1695 - смотритель, с 1699 - директор Королевского монетного двора.


1. Вклад в науку

Его научные труды относятся к механики, оптики, астрономии, математики.

Сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, дисперсию света, развил корпускулярную теорию света, разработал (независимо от Лейбница) дифференциальное и интегральное исчисление.

Обобщив результаты исследований в области механики своих предшественников и своих собственных, создал фундаментальный труд "Математические начала натуральной философии" ("Начала", лат. Philosophi Naturalis Principia Mathematica ), Выданную 1687 года. Она содержала основные понятия и аксиоматику классической механики, в частности понятие масса (которому Ньютон придавал большое значение как основному в механических процессах), количество движения, сила, ускорение, центростремительная сила и три закона движения ( законы Ньютона): закон инерции, закон пропорциональности силы ускорению и закон действия и противодействия. Здесь же дан его закон всемирного тяготения, исходя из которого, Ньютон объяснил движение небесных тел ( планет, их спутников, комет) и создал теорию тяготения. Открытие этого закона знаменовало переход от кинематического описания Солнечной системы до динамического объяснению явлений и окончательно утвердило победу учения Коперника. Он показал, что из закона всемирного тяготения вытекают три законы Кеплера; объяснил особенности движения Луны, явление прецессии; развил теорию формы Земного шара, отметив, что она должна быть сжата в полюсах, теорию приливов и отливов; рассмотрел проблему создания искусственного спутника Земли и т.д..

Установил закон сопротивления и основной закон внутреннего трения в жидкостях и газах, дал формулу для скорости распространения волн.

Ньютон создал физическую картину мира, которая длительное время господствовала в науке (ньютоновская теория пространства и времени). Пространство и время он считал абсолютным, постулируя это в своих "Началах". С таким пониманием пространства и времени тесно связана его идея дальнодействия - мгновенной передачи действия от одного тела к другому на расстояние через пустое пространство без помощи материи. Ньютоновская теория дальнодействия и его схема мира господствовали до начала 20 в. Впервые ее ограниченность обнаружили Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл, показав неприменимость ее к электромагнитным явлениям, а теория относительности, возникшая в начале 20 в., окончательно доказала ограниченность классической физики Ньютона - физики малых скоростей и макроскопических масштабов. Но специальная теория относительности не отбросила совсем закономерностей, установленных классической механикой Ньютона, а лишь уточнила и дополнила ее для случая движения со скоростями, сравнимыми со скоростью света в вакууме. "Ныне место ньютоновской схемы дальнодействующих сил, - писал Альберт Эйнштейн, - заняла теория поля, испытали изменения и его законы, но все, что было создано после Ньютона является дальнейшим органическим развитием его идей и методов ".

Большой вклад внес Ньютон в оптику. В 1666 г. при помощи трехгранной стеклянной призмы он разложил белый свет на 7 цветов (в спектр), тем самым доказав его сложность ( явление дисперсии), открыл хроматическую аберрации. Пытаясь избежать аберрации в телескопах, в 1668 и 1671 гг сконструировал телескоп - рефлектор оригинальной системы - зеркальный (отраженный), где вместо линзы использовалось вогнутое сферическое зеркало (телескоп Ньютона). Исследовал интерференцию и дифракцию света. Вивчаючи колір тонких пластинок, відкрив так звані кільця Ньютона, установив закономірності в їхньому розміщенні, висловив думку про періодичність світлового процесу. Намагався пояснити подвійне променезаломлення і близько підійшов до відкриття явища поляризації. Ньютон вважав світло потоком корпускул - корпускулярна теорія світла (але на різних етапах розглядав можливість існування і хвильових властивостей світла, зокрема в 1675 почав спробу створити компромісну корпускулярно-хвильову теорію світла). Свої оптичні дослідження виклав у "Оптиці" (1704).

За своїм світоглядом Ньютон був стихійним матеріалістом, другим після Р.Декарта великим представником механістичного матеріалізму в природознавстві 17-18 ст. Науковий світогляд, проте, не перешкоджав Ньютону бути релігійною людиною. Фізика була лише третім за значенням захопленням Ньютона після теології й алхімії. Ньютон написав більше творів, присвячених філософії та історії християнства, ніж фізиці.

Наукова творчість Ньютона зіграла винятково важливу роль в історії розвитку фізики. За словами А.Ейнштейна, "Ньютон був першим, хто спробував сформулювати елементарні закони, що визначають часовий хід широкого класу процесів у природі з високим ступенем повноти і точності" і " зробив своїми працями глибокий і сильний вплив на весь світогляд в цілому".

На його честь названо одиницю сили в Міжнародній системі одиниць - Ньютон.

Ньютон був першим в Англії, кого висвятили в лицарі за наукові заслуги.

Член Паризької Академії Наук з 1699 року.

На його могилі викарбувано слова : "Тут спочиває сер Ісаак Ньютон, дворянин, який майже божественним розумом першим довів з факелом математики рух планет, шляхи комет і припливи океанів. Він досліджував різноманітність світлових променів і різні властивості кольорів, які при цьому з'являються, про що раніше ніхто не підозрював Нехай смертні радіють, що існувала така прикраса роду людського."

Для світу Ісаак Ньютон став еталоном наукових заслуг. Ньютоном хімії називали пізніше Г.Кавендіша, Ньютоном електродинаміки - А.Ампера, Ньютоном 20 століття - А.Ейнштейна.


2. Биография

2.1. Ранние годы

Ісаак Ньютон, син дрібного, але заможного фермера, народився в селі Вулсторп (англ. Woolsthorpe, графство Лінкольншир), у рік смерті Галілея й у переддень громадянської війни. Батько Ньютона не дожив до народження сина. Хлопчик народився хворобливим, до терміну, тиждень його життя висіло на волоску (його навіть довго не зважувалися хрестити). І все-таки він вижив, був похрещений (1 січня) і названий Ісааком на честь покійного батька. Факт народження під Різдво Ньютон уважав особливим знаком долі. Незважаючи на слабке здоров'я в дитинстві, він прожив 84 роки.

Ньютон щиро вважав, що його рід сягає шотландських дворян XV століття, однак історики виявили, що в 1524 році його предки були бідними селянами. К концу XVI століття родина розбагатіла й перейшла в розряд йоменів (землевласників). У січні 1646 року мати Ньютона, Ганна Ейскаф (англ. Ayscough) знову вийшла заміж; від нового чоловіка, 63-літнього вдівця, у неї були троє дітей, і їй стало не до Ісаака. Заступником хлопчика став його дядько по матері, Вільям Ейскаф. У дитинстві Ньютон, за відгуками сучасників, був мовчазний, замкнутий і відособлений, любив читати й майструвати технічні іграшки: сонячний і водяний годинник, млин і т.п. Усе життя він почував себе самотнім.

Вітчим умер в 1653 році, частина його спадщини перейшла до матері Ньютона й була відразу ж оформлена нею на Ісаака. Мати повернулася додому, однак основну увагу приділяла трьом молодшим дітям і великому господарству; Ісаак як і раніше був наданий сам собі.

У 1655 році Ньютона віддали вчитися в розташовану неподалік школу в Грентемі, де він жив у будинку аптекаря Кларка. Незабаром хлопчик показав неабиякий здібності, однак в 1659 році мати Ганна повернула його в маєток і спробувала покласти на 16-літнього сина частину справ із управління господарством. Спроба не мала успіху - Ісаак віддавав перевагу всім іншим заняттям читання книг і конструювання різних механізмів. У цей час до Ганни звернувся шкільний учитель Ньютона Стокс і почав умовляти її продовжити навчання надзвичайно обдарованого сина; до цього прохання приєдналися дядько Вільям і грентемський знайомий Ісаака (родич аптекаря Кларка) Гемфрі Бабінгтон, член кембриджського Трініті-Коледжу. Об'єднаними зусиллями вони зрештою добилися свого. В 1661 році Ньютон успішно закінчив школу й відправився продовжити освіту в оплот англійської віри й ученості - Кембриджський університет.


2.2. Перший дослід

3 вересня 1658 року помер Олівер Кромвель, англійський революціонер, що ненадовго став повновладним правителем країни. У цей день над Англією пронісся надзвичайно сильний вітер. Народ говорив, що це сам диявол прилітав за душею узурпатора! У містечку Грентем, де в той час жив Ньютон, діти затіяли змагання зі стрибків у довжину. Помітивши, що стрибати краще за вітром, ніж проти нього, Ісаак обскакав усіх суперників. Пізніше він зайнявся дослідами: записав, на скільки футів вдається стрибнути за вітром, на скільки - проти нього і на яку дальність він може стрибнути у безвітряний день. Так він отримав уявлення про силу вітру, виражену в футах. Ставши знаменитим ученим, він вважав ці стрибки своїми першими експериментами.


2.3. Трініті-Коледж (1661-1664)

У червні 1661 року 17-літній Ньютон приїхав у Кембридж. Згідно зі статутом, йому влаштували іспит на знання латинської мови, після чого повідомили, що він прийнятий у Трініті-Коледж (Коледж святої Трійці) Кембриджського університету. Із цим навчальним закладом зв'язані більш 30 років життя Ньютона.

Коледж, як і весь університет, переживав важкий час. Тільки що (1660) в Англії була відновлена монархія, король Карл II часто затримував призначені виплати університету, звільнив значну частину викладацького складу, призначену в роки революції. Усього в Трініті-Коледжі проживало 400 людей, включаючи студентів, слуг і 20 жебраків, яким за статутом коледж зобов'язаний був видавати милостиню. Навчальний процес перебував у жалюгідному стані.

Ньютона зарахували в розряд студентів-"сайзерів", з яких не брали плату за навчання (ймовірно, за рекомендацією Бабінгтона). Документальних свідчень і спогадів про цей період його життя збереглося дуже мало. У ці роки остаточно склався характер Ньютона - наукова скрупульозність, прагнення дійти до суті, нетерпимість до обману, наклепу й гнобленню, байдужість до публічної слави. У нього як і раніше немає друзів.

У квітні 1664 року Ньютон, здавши іспити, перейшов у вищу студентську категорію "сколерів" (scholars), що дало йому право на стипендію й продовження навчання в коледжі. Незважаючи на відкриття Галілея, природознавство й філософію в Кембриджі як і раніше викладали за Аристотелем. Однак у збережених зошитах Ньютона вже згадуються Галілей, Коперник, картезіанство, Кеплер і атомістична теорія Гассенді. Судячи із цих зошитів, він продовжував майструвати (в основному наукові інструменти), із захопленням займався оптикою, астрономією, математикою, фонетикою, теорією музики. Згідно зі спогадами сусіда по кімнаті, Ньютон беззавітно віддавався навчанню, забуваючи про їжу й сон; імовірно, незважаючи на всі труднощі, це був саме той спосіб життя, якого він сам бажав.

1664 в жизни Ньютона был богат и другими событиями. Ньютон переживает творческий подъем, начинает самостоятельную научную деятельность и составляет масштабный список (из 45 пунктов) нерешенных проблем в природе и человеческой жизни ("Вопросник", лат. Questiones quaedam philosophicae). В дальнейшем подобные списки не раз появляются в его рабочих тетрадях. В марте этого же года на недавно основанной ( 1663) кафедре математики колледжа начались лекции нового преподавателя, Исаака Барроу, крупного математика, будущего друга и учителя Ньютона. Интерес Ньютона к математике резко возрастает. Он делает первое значительное математическое открытие: биномиальное разложение для произвольного рационального показателя (включая отрицательные), а через нее приходит к своему главному (чрезвычайно мощного и плодотворного) математическом метода - разложения функции в бесконечный ряд. Наконец, в самом конце года Ньютон становится бакалавром. Научной опорой и вдохновителями творчества Ньютона в наибольшей степени были физики: Галилей, Декарт и Кеплер. Ньютон завершил их труды, объединив в универсальную систему мира. Меньший, но существенный влияние оказали другие математики и физики: Евклид, Ферма, Гюйгенс, Уоллис и его непосредственный учитель Барроу. В студенческой записной книжке Ньютона программная фраза: "В философии не может быть государя, кроме истины ... Мы должны поставить памятники из золота Кеплеру, Галилею, Декарту и на каждом написать:" Платон - друг, Аристотель - друг, но главный друг - истина "


2.4. "Чумные годы" (1665-1667)

В канун Рождества 1664 года на лондонских домах стали появляться красные кресты - первые метки Великой эпидемии чумы. К лету смертоносная эпидемия значительно расширилась. 8 августа 1665 занятия в Тринити-колледже были прекращены и персонал распущен до окончания эпидемии. Ньютон уехал домой в Вулсторп, захватив с собой основные книги, тетради и инструменты.

Это были тяжелые годы для Англии - опустошительная чума (только в Лондоне погибла пятая часть населения), разрушительная война с Голландией, Большая лондонский пожар и др.. Но именно в эти годы в отдаленном селе готовился будущий триумф английской науки. Существенную часть своих научных открытий Ньютон сделал в одиночестве "чумных лет". Из сохранившихся заметок видно, что 23-летний Ньютон уже свободно владел базовыми методами дифференциального и интегрального исчислений, включая разложение функций в ряды и то, что впоследствии было названо формулой Ньютона-Лейбница. Проведя ряд остроумных оптических экспериментов, он доказал, что белый цвет является смесью цветов. Позже Ньютон вспоминал об этих годах:


Но величайшим его открытием в эти годы стал закон всемирного тяготения. Позже, в 1686 году, Ньютон писал Галле:


Неточность, упомянутая Ньютоном, вызвана тем, что размеры Земли и величину ускорения свободного падения Ньютон взял из "Механики" Галилея, где они приведены со значительной погрешностью. Позже Ньютон получил более точные данные Пикара и окончательно убедился в истинности своей теории. Общеизвестна легенда о том, что закон тяготения Ньютон открыл, наблюдая падение яблока с ветки дерева. Впервые "яблоко Ньютона" мельком упомянул биограф Ньютона Уильям Стьюкли, а популярной эта легенда стала благодаря Вольтеру. Другой биограф, Генри Пембертон, приводит рассуждения Ньютона (без упоминания яблока) более подробно: "сравнивая периоды нескольких планет и их расстояния до Солнца, он обнаружил, что ... эта сила должна снижаться в квадратичной пропорциональности с увеличением расстояния". Другими словами, Ньютон обнаружил, что из третьего закона Кеплера, связывающего периоды обращения планет с расстоянием до Солнца, следует именно формула обратных квадратов для закона тяготения (в приближении круговых орбит). Окончательная формулировка закона тяготения, который вошел в учебники, Ньютона вывел позже, после того, как ему стали ясны законы механики.

Эти открытия, а также многие из позднейших, были опубликованы на 20-40 лет позже, чем были сделаны. Ньютон не гнался за славой. В 1670 году он писал Джону Коллинзу: "Я не вижу ничего желаемого в славе, даже если бы я был способен заслужить ее. Это, возможно, увеличило бы число моих знакомых, но это именно то, чего я больше стараюсь избегать." Свою первую научную работу (октябрь 1666), что преподавала основы анализа, он не стал публиковать, ее нашли только через 300 лет.


2.5. Начало научной известности (1667-1684)

В марте-июне 1666 Ньютон посетил Кембридж. Смельчаки, которые остались в колледже, как оказалось, не пострадали ни от чумы, ни даже от популярных тогда противочумных лекарств (включавших кору ясеня, крепкий уксус, спиртные напитки и строгую диету). Однако летом новая волна чумы заставила его снова уехать домой. Наконец, в начале 1667 года эпидемия отступает, и в апреле Ньютон возвращается в Кембридж. 1 октября он избран членом Тринити-колледжа, а в 1668 году становится магистром. Ему выделили просторную отдельную комнату для жилья, назначили неплохой оклад и передали группу студентов, с которыми он несколько часов в неделю добросовестно занимался стандартными учебными предметами. Впрочем, ни тогда, ни позже Ньютон не прославился как преподаватель, его лекции посещались плохо.

Упрочив свое положение, Ньютон совершил путешествие в Лондон, где незадолго до того, в 1660 году, было создано Лондонское королевское общество - авторитетная организация крупных научных деятелей, одна из первых Академий наук. Печатным органом Королевского общества был журнал Философские труды" (лат. Philosophical Transactions).

В 1669 году в Европе стали появляться математические работы, использующие разложение в бесконечные ряды. Хотя по глубине эти открытия не шли ни в какое сравнение с ньютоновскими, Барроу настоял на том, чтобы ученик зафиксировал свой приоритет в этом вопросе. Ньютон написал короткий, но достаточно полный конспект этой части своих открытий, который назвал "Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов. Барроу переслал этот трактат в Лондон. Ньютон просил Барроу не раскрывать имя автора работы (но тот все-таки обмолвился). "Анализ" распространился среди специалистов и получил некоторую известность в Англии и за ее пределами.

В этом же году Барроу принял приглашение короля стать придворным капелланом и оставил преподавание. 29 октября 1669 Ньютон избран его преемником, профессором математики и оптики Тринити-Колледжа. Барроу оставляет Ньютону большую лабораторию алхимии; в этот период Ньютон всерьез увлекся алхимией, проводит массу химических опытов.

Одновременно продолжаются эксперименты по оптике и теории цвета. Ньютон исследует сферическую и хроматические аберрации. Чтобы свести их к минимуму, он построил смешанный телескоп-рефлектор: линза и вогнутое сферическое зеркало, которое сделал и отполировал сам. Проект такого телескопа впервые предложил Джеймс Грегори (1663), однако этот замысел так и не был реализован. Первая конструкция Ньютона (1668) оказалась неудачной, но уже следующая, с тщательно отполированным зеркалом, несмотря на небольшие размеры, давала 40-кратное увеличение превосходного качества.

Слухи о новом инструменте быстро дошли до Лондона, и Ньютона приглашают показать свое изобретение научной общественности. В конце 1671 - начале 1672 года прошла демонстрация рефлектора перед королем, а затем - в Королевском обществе. Аппарат вызвал всеобщие восторженные отзывы. Ньютон становится знаменит и в январе 1672 году избирается членом Королевского общества. Позднее усовершенствованные рефлекторы такой конструкции стали основными инструментами астрономов, с их помощью были открыты другие галактики, красное смещение и др.. Первое время Ньютон дорожил общением с коллегами из Королевского общества, где находились Барроу, Грегори, Джон Уоллис, Роберт Гук, Роберт Бойль, Кристофер Рен и другие известные деятели английской науки. Однако вскоре начались утомительные конфликты, которых Ньютон очень любил. В частности, разгорелся громкий полемика по поводу природы света. Уже в феврале 1672 году Ньютон опубликовал в "Philosophical Transactions" подробное описание своих классических опытов с призмами и свою теорию цвета. Гук, который уже опубликовал свою теорию цвета, заявил, что результаты Ньютона его не убедили, его поддержал Гюйгенс на том основании, что теория Ньютона "противоречит общепринятым взглядам". Ньютон ответил на их критику только через полгода, но к этому времени число критиков значительно умножилось. Особую активность проявил определенный Линус с Льежа, который атаковал Общество письмами с совершенно абсурдными возражениями против результатов Ньютона.

Лавина некомпетентных нападок вызывает у Ньютона раздражение и депрессию. Он сожалеет, доверчиво обнародовал свои открытия перед собратьями по науке. Ньютон просит секретаря Общества Ольденбурга больше не пересылать ему критических писем и зарекается на будущее: не ввязываться в научные споры. В письмах он жалуется, что поставлен перед выбором: либо не публиковать свои открытия, или тратить все время и все силы на отражение недружелюбно дилетантской критики. Наконец он выбрал первый вариант и сделал заявление о выходе из Королевского общества (8 марта 1673 года). Ольденбург не без труда уговорил его залишитися.Однак научные контакты с Обществом теперь сведены к минимуму.

В 1673 году состоялись два важных события. Первая: королевским указом в Тринити вернулся старый друг и заместитель Ньютона, Исаак Барроу, теперь в качестве руководителя ("мастера"). Вторая: математическими открытиями Ньютона заинтересовался Лейбниц, известный на тот момент как философ и изобретатель. Получив труд Ньютона 1669 году по бесконечным рядам и глубоко его изучив, он дальше самостоятельно начинает развивать свою версию анализа. В 1676 году Ньютон и Лейбниц обменялись письмами, в которых Ньютон разъяснил ряд своих методов, ответил на вопросы Лейбница и намекнул на существование еще более общих методов, пока не опубликованных (имелось в виду общее дифференциальное и интегральное исчисление). Секретарь Королевского общества Генри Ольденбург настойчиво просил Ньютона в славу Англии опубликовать свои математические открытия по анализу, но Ньютон ответил, что уже пять лет занимается другой темой и не стремится отвлекаться. На очередное письмо Лейбница Ньютон не ответил. Первая краткая публикация по ньютоновскому варианту анализа появилась только в 1693 году, когда вариант Лейбница уже широко распространился по Европе.

Конец 1670-х годов был печален для Ньютона. В мае 1677 неожиданно умер 47-летний Барроу. Зимой этого же года в доме Ньютона возник сильный пожар, и часть рукописного архива Ньютона сгорела. В 1678 году умер секретарь Королевского Общества Ольденбург, и новым секретарем стал Гук, который относился к Ньютону неприязненно. В 1679 году тяжело заболела мать Анна; Ньютон приехал к ней, принимал активное участие в уходе за больным, но состояние матери быстро ухудшалось, и она умерла. Мать и Барроу были в числе немногих людей, скрашивали одиночество Ньютона.


2.6. Математические начала натуральной философии (1684-1686)

Історія створення цієї праці, найзнаменитішої в історії науки поряд з " Початками" Евкліда, починається в 1682, коли проходження комети Галлея викликало підйом інтересу до небесної механіки. Едмонд Галлей намагався вмовити Ньютона опублікувати його "загальну теорію руху", про яку вже давно ходили слухи в ученому співтоваристві. Ньютон відмовився. Він взагалі неохоче відволікався від своїх досліджень заради забарної справи видання наукових праць.

В августе 1684 року Галлей приїхав у Кембридж і розповів Ньютону, що вони з Реном і Гуком обговорювали, як з формули закону тяжіння вивести еліптичність орбіти планет, але не знали, як підступитися до розв'язку. Ньютон повідомив, що в нього уже є такий доказ, і в листопаді надіслав Галлею готовий рукопис. Той відразу оцінив значення результату й методу, негайно знову відвідав Ньютона й цього разу зумів умовити його опублікувати свої відкриття. 10 грудня 1684 року в протоколах Королівського товариства з'явився історичний запис:

Пан Галлей недавно бачив у Кембриджі м-ра Ньютона, і той показав йому цікавий трактат "De motu" [ Про рух].
За бажанням п. Галлея, Ньютон обіцяв послати згаданий трактат у Товариство.

Робота над книгою йшла в 1684-1686 роках. За спогадами Гемфрі Ньютона, родича вченого і його помічника в ці роки, спочатку Ньютон писав "Початки" у перервах між дослідами з алхімії, яким приділяв основну увагу, потім поступово захопився й з наснагою присвятив себе роботі над головною книгою свого життя.

Публікацію передбачалося здійснити на засоби Королівського товариства, але на початку 1686 року Товариство видало трактат із історії риб, який не мав попиту, і тим самим виснажило свій бюджет. Тоді Галлей оголосив, що він бере витрати по виданню на себе. Товариство із вдячністю прийняло цю великодушну пропозицію й у якості часткової компенсації безкоштовно надала Галлею 50 екземплярів трактату з історії риб.

Праця Ньютона - можливо, за аналогією з "Початками філософії" Декарта (1644) - одержала назву "Математичні початки натуральної філософії" (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ), тобто, сучасною мовою, "Математичні основи фізики".

28 квітня 1686 року перший том "Математичних початків" був представлений Королівському товариству. Усі три томи, після деякого авторського виправлення, вийшли в 1687 році. Тираж (близько 300 екземплярів) був розпроданий за 4 роки - для того часу дуже швидко. Два екземпляри цього найрідшого видання зберігаються в Росії; один з них Королівське товариство в роки війни (1943) подарувало Академії наук СРСР на святкування 300-літнього ювілею Ньютона. Як фізичний, так і математичний рівень праці Ньютона зовсім непорівнянні з роботами його попередників. У ньому відсутня аристотелева або декартова метафізика, з її мрячними міркуваннями й неясно сформульованими, часто надуманими "першопричинами" природних явищ. Ньютон, наприклад, не проголошує, що в природі діє закон тяжіння, він суворо доводить цей факт, виходячи зі спостережуваної картини руху планет і їхніх супутників. Метод Ньютона - це створення моделі явища, "не вигадуючи гіпотез", а потім уже, якщо даних досить, пошук його причин. Такий підхід, початок якому було покладено Галілеєм, означав кінець старої фізики. Якісний опис природи поступився місцем кількісному - значну частину книги займають розрахунки, креслення й таблиці.

У своїй книзі Ньютон зрозуміло визначив базові поняття механіки, причому ввів трохи нових, включаючи такі найважливіші фізичні величини, як маса, зовнішня сила й кількість руху. Сформульовано три закони механіки. Приводиться суворий висновок із закону тяжіння всіх трьох законів Кеплера. Описані й невідомі Кеплеру гіперболічні й параболічні орбіти небесних тіл.

Слабким місцем теорії тяжіння Ньютона, на думку багатьох учених, була відсутність пояснення природи цієї сили. Ньютон виклав тільки математичний апарат, залишивши відкритими питання про причину тяжіння і його матеріального носія. Для наукової громадськості, вихованої на філософії Декарта, це був незвичний і зухвалий підхід, і лише тріумфальний успіх небесної механіки в XVIII столітті змусив фізиків тимчасово примиритися з ньютонівською теорією. Фізичні основи тяжіння прояснилися тільки через більш ніж два століття, з появою Загальної теорії відносності.

Математичний апарат і загальну структуру книги Ньютон побудував максимально близькими до тодішнього стандарту наукової строгості - "Початків" Евкліда. Математичний аналіз він свідомо майже ніде не використовував - застосування нових, незвичних методів поставило б під загрозу довіру до викладених результатів. Ці міркування, однак, знецінили ньютонівський метод викладу для наступних поколінь читачів. Книга Ньютона була першою роботою з нової фізики й одночасно одним з останніх серйозних праць, що використовують старі методи математичного дослідження. Усі послідовники Ньютона вже використовували створені ним потужні методи математичного аналізу. Найбільшими безпосередніми продовжувачами справи Ньютона стали Д'Аламбер, Ейлер, Лаплас, Клеро й Лагранж.

При житті автора книга витримала три видання. Слава Ньютона стає всесвітньою.


2.7. У зеніті слави (1687-1703)

В 1689 році, після повалення влади короля Якова II, Ньютон був у перший раз вибраний у парламент від Кембриджського університету й засідав там більше року. Друге обрання відбулося в 1701-1702 роках. Існує популярний анекдот про те, що він взяв слово для виступу в палаті громад тільки один раз, попросивши закрити вікно щоб уникнути протягу. Насправді Ньютон виконував свої парламентські обов'язки з тою же сумлінністю, з якою він ставився до всіх своїх справ.

Близько 1691 року Ньютон серйозно занедужав ( швидше за все, отруївся в ході хімічних дослідів, хоча є й інші версії - перевтома, втрата важливих результатів при пожежі й вікові недуги). Близькі побоювалися за його розум; кілька збережених його листів цього періоду дійсно свідчать про щиросердечний розлад. Тільки наприкінці 1693 року) здоров'я Ньютона повністю відновилося.

В 1679 році Ньютон познайомився в Трініті з 18-літнім аристократом, аматором науки й алхімії, Чарльзом Монтегю (1661-1715). Імовірно, Ньютон зробив на Монтегю найсильніше враження, тому що в 1696 році, ставши лордом Галіфаксом, президентом Королівського товариства й канцлером Казначейства ( тобто міністром фінансів Англії), Монтегю запропонував королеві призначити Ньютона доглядачем Монетного двору. Король дав свою згоду, і в 1696 році Ньютон зайняв цю посаду, покинув Кембридж і переїхав у Лондон. З 1699 року він стає керуючим ("майстром") Монетного двору.

Для початку Ньютон досконально вивчив технологію монетного виробництва, упорядкував документообіг, переробив облік за останні 30 років. Одночасно Ньютон енергійно й кваліфіковано сприяв проведеній Монтегю грошовій реформі, відновивши довіру до ґрунтовно запущеної його попередниками монетній системі Англії. Інфляція в країні різко знизилася. Срібну монету, раніше неповновагу, почали робити на спеціальних верстатах і по ободкові їх ішов напис, так що злочинне сточування металу стало неможливим. Стара, неповновага срібна монета за 2 року була повністю вилучена з обігу й перекарбована, випуск нових монет зріс, щоб устигати за потребою в них, якість їх покращилася.

Однак чесна й компетентна людина на чолі Монетного двору влаштовував не всіх. З перших же днів на Ньютона посипалися скарги й доноси, постійно з'являлися комісії з перевірки. Як з'ясувалося, багато доносів надходили від фальшивомонетників, роздратованих ньютонівськими реформами. Ньютон, як правило, байдуже ставився до лихослів'я, але ніколи не вибачав, якщо воно торкалося його честі й репутації. Він особисто брав участь у десятках розслідувань, і більш 100 фальшивомонетників були вистежені й засуджені; при відсутності обтяжуючих обставин їх найчастіше висилали в північноамериканські колонії, але кілька ватажків були страчені. Число фальшивих монет в Англії різко скоротилося.

У квітні 1698 року Монетний двір у ході "Великого посольства" відвідав російський імператор Петро I; на жаль, подробиці його візиту й спілкування з Ньютоном не збереглися. Відомо, однак, що в 1700 році в Росії була проведена монетна реформа, подібна до англійської. А в 1713 році перші шість друкованих екземплярів 2-го видання "Початків" Ньютон вислав імператорові Петру в Росію.

Символом наукового тріумфу Ньютона стали дві події 1699 року: почалося викладання системи світу Ньютона в Кембриджі (з 1704 року - і в Оксфорді), а Паризька академія наук, оплот його опонентів-картезіанців, обрала його своїм іноземним членом. В 1703 році помер тодішній президент Королівського товариства лорд Джон Сомерс, який за 5 років свого президентства відвідав засідання Товариства лише двічі. У листопаді Ньютон був вибраний його спадкоємцем і управляв Товариством до кінця життя - більше двадцяти років. На відміну від своїх попередників, він особисто був присутній на всіх засіданнях і зробив усе для того, щоб британська Академія зайняла почесне місце в науковому світі. Число членів Товариства росло ( серед них, крім Галлея, можна виділити Денні Папена, Абрахама де Муавра, Роджера Котса, Брука Тейлора й ін.), проводилися й обговорювалися цікаві експерименти, якість журнальних статей значно покращилося, фінансові проблеми були зм'якшені. Товариство обзавелося платними секретарями й власною резиденцією (на Фліт-Стріт), витрати на переїзд Ньютон оплатив зі своєї кишені. У ці роки Ньютона часто запрошують у якості консультанта в різні урядові комісії, а принцеса Кароліна, майбутня королева Великобританії, годинами веде з ним у палаці бесіди на філософські й релігійні теми.


2.8. Останні роки

В 1704 році вийшла у світ (спочатку англійською мовою) монографія "Оптика", що визначала розвиток цієї науки до початку XIX століття. Вона містила додаток " Про квадратуру кривих" - перший і досить повний виклад ньютонівської версії математичного аналізу. Фактично це остання праця Ньютона по природничих науках, хоча він прожив ще більш 20 років. Каталог залишеної їм бібліотеки містив книги в основному по історії й теології, і саме цим заняттям Ньютон присвятив залишок життя. Ньютон залишався управителем Монетного двору, оскільки цей пост, на відміну від посади доглядача, не вимагав від нього особливої активності. Двічі в тиждень він їздив на Монетний двір, раз у тиждень - на засідання Королівського товариства. Ньютон так ніколи й не зробив подорожі за межі англійського острова.

В 1705 році королева Ганна здійняла Ньютона в лицарське достоїнство. Відтепер він сер Ісаак Ньютон. Уперше в англійській історії звання лицаря було привласнено за наукові заслуги. Ньютон обзавівся власним гербом і (не дуже достовірним) родоводом.

В 1707 році вийшов збірник математичних робіт Ньютона "Універсальна арифметика". Наведені в ній чисельні методи ознаменували народження нової перспективної дисципліни - чисельного аналізу.

В 1708 році починається відкрита пріоритетна суперечка з Лейбніцом, у яку були залучені навіть царюючі особи. Ці безглузді чвари двох геніїв дорого обійшлися науці - англійська математична школа незабаром зів'янула на ціле століття, а європейська - проігнорувала багато видатних ідей Ньютона, перевідкривши їх багато пізніше. Конфлікт не погасила навіть смерть Лейбніца (1716).

Перше видання "Початків" Ньютона давно було розкуплено. Багаторічна праця Ньютона по підготовці 2-го видання, уточненого й доповненого, увінчався успіхом в 1710 році, коли вийшов перший том нового видання (останній, третій - в 1713 році). Початковий тираж (700 екземплярів) виявився явно недостатнім, в 1714 і 1723 роках було додрукування. При доробці другого тому Ньютону, у вигляді виключення, довелося повернутися до фізики, щоб пояснити розбіжність теорії з дослідними даними, і він відразу ж зробив велике відкриття - гідродинамічний стиск струменя. Тепер теорія добре узгоджувалася з експериментом. Ньютон додав у кінець книги "Повчання" з нищівною критикою "теорії вихрів", за допомогою якої його опоненти-картезіанці намагалися пояснити рух планет. На природне запитанння "а як насправді?" у книзі випливає знаменита й чесна відповідь: "Причину властивостей сили тяжіння я дотепер не міг вивести з явищ, гіпотез же я не вигадую".

У квітні 1714 року Ньютон узагальнив свій досвід фінансового регулювання й передав у казначейство свою статтю "Спостереження щодо цінності золота й срібла". У статті містилися конкретні пропозиції щодо коректування вартості дорогоцінних металів. Ці пропозиції були частково прийняті, і це сприятливо позначилося на англійській економіці.

Последние годы жизни Ньютон посвятил написанию "Хронологии древних царств", которой занимался около 40 лет, и подготовкой третьего издания "Начал". Третье издание вышло в 1726 году; в отличие от второго, изменения в нем были невелики - в основном результаты новых астрономических наблюдений, включая довольно полный справочник по кометах, наблюдавшихся с XIV века. Среди прочих была представлена ​​рассчитана орбита кометы Галлея, новое появление которой в указанное время (1758 год) наглядно подтвердило теоретические расчеты (в то время уже покойных) Ньютона и Галлея. Тираж книги для научного издания тех лет мог считаться огромным: 1250 экземпляров.

В 1725 году здоровье Ньютона начало заметно ухудшаться (каменная болезнь), и он переселился в Кенсингтон неподалеку от Лондона, где и умер ночью, во сне, 20 (31) марта 1727 года. По указу короля похоронен в Вестминстерском аббатстве.


3. Произведения

  • Математические начала натуральной философии ("Начала") ( 1687)
  • Оптика ( 1704)

4. Образ в литературе

Детство Исаака описано в книге для детей "Владимир Лис о Сократе, Даниила Галицкого, Фернандо Магеллана, Исаака Ньютона, Шарлотту, Эмме, Энн Бронте" / В. ноября - Киев: Грани-Т, 2008. - 136 страниц - Серия " Жизнь выдающихся детей" . - ISBN 978-966-465-159-9.

Question book-4.svg
Эта статья не содержит.
Вы можете помочь улучшить эту статью, добавив ссылки на надежные источники. Материал без источников может быть подданным сомнению и удален.


Персоналии Это незавершенная статья о лицо.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.


Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам