Ньютон годы. главных открытий Исаака Ньютона

Великая личность

Жизнь эпохальных личностей и их прогрессорская роль на протяжении многих веков дотошно изучаются. Они постепенно выстраиваются в глазах потомков от события к событию, обрастают деталями, воссозданными из документов, и всевозможными досужими выдумками. Таков и Исаак Ньютон. Краткая биография этого человека, жившего в далёком XVII веке, может разместиться разве что в книжном томе размером с кирпич.

Итак, начнем. Исаак Ньютон - английский (теперь к каждому слову подставляйте "великий") астроном, математик, физик, механик. С 1672 года стал учёным Лондонского королевского общества, а в 1703 - его президентом. Создатель теоретической механики, основоположник всей современной физики. Описал все физические явления на основе механики; открыл закон всемирного тяготения, чем разъяснил космические явления и зависимость от них земных реалий; привязал причины приливов в океанах к движению Луны вокруг Земли; описал законы всей нашей Солнечной системы. Именно он первым начал изучать механику сплошных сред, физическую оптику и акустику. Независимо от Лейбница, Исаак Ньютон разработал дифференциальное и интегральное уравнения, открыл нам дисперсию света, хроматическую аберрацию, привязал математику к философии, написал труды по интерференции и дифракции, работал над корпускулярной теорией света, теориями пространства и времени. Именно он сконструировал зеркальный телескоп и организовал монетное дело в Англии. Помимо математики и физики, Исаак Ньютон занимался алхимией, хронологией древних царств, писал богословские труды. Гений знаменитого учёного настолько опередил весь научный уровень семнадцатого века, что современники запомнили его в большей степени как исключительно хорошего человека: нестяжательного, щедрого, чрезвычайно скромного и приветливого, готового всегда прийти на помощь ближнему.

Детство

В семье умершего три месяца назад мелкого фермера в небольшой деревушке родился великий Исаак Ньютон. Биография его началась 4 января 1643 года тем, что очень маленького недоношенного младенца положили в овчинную рукавицу на лавке, с которой он и упал, сильно ударившись. Рос ребенок болезненным, а потому необщительным, за сверстниками в быстрых играх не поспевал и пристрастился к книжкам. Родственники заметили это и отдали маленького Исаака в школу, которую он и окончил первым учеником. Позже, увидев его рвение к учению, они позволили ему заниматься дальше. Исаак поступил в Кембридж. Поскольку денег на обучение не хватало, роль его студенческая была бы сильно унизительна, если бы не повезло ему с наставником.

Юность

В ту пору неимущие студенты могли учиться только на правах слуг у своих преподавателей. Вот эта доля и выпала будущему гениальному учёному. Об этом периоде жизненного и творческого путей Ньютона ходят всевозможные легенды, частью и некрасивые. Наставник, которому прислуживал Исаак, был влиятельнейшим масоном, путешествовавшим не только по всей Европе, но и по Азии, в том числе и Средней, и Дальневосточной, и Юго-Восточной. В одной из поездок, как говорит легенда, ему были поручены древние рукописи арабских учёных, математическими выкладками которых мы пользуемся до сих пор. Согласно легенде, Ньютон имел доступ к этим рукописям, и именно они вдохновили его на многие открытия.

Наука

За шесть лет обучения и прислуживания Исаак Ньютон прошёл все ступени колледжа и стал магистром искусств.

Во время эпидемии чумы ему пришлось уехать из альма-матер, но времени он даром не терял: изучал физическую природу света, выстраивал законы механики. В 1668 Исаак Ньютон возвратился в Кембридж и вскоре получил Лукасовскую кафедру математики. Она досталась ему от учителя - И. Барроу, того самого масона. Ньютон быстро стал его любимым учеником, и чтобы материально обеспечить гениального протеже, Барроу отказался от кафедры в его пользу. К тому времени Ньютон уже был автором бинома. И это только начало биографии великого учёного. Далее была жизнь, полная титанического умственного труда. Ньютон всегда отличался скромностью и даже застенчивостью. Например, долго не публиковал свои открытия и постоянно собирался уничтожить то те, то другие главы своих изумительных «Начал». Он считал, что всем обязан тем гигантам, на плечах которых он стоит, имея в виду, наверное, учёных-предшественников. Хотя кто бы мог предшествовать Ньютону, если он буквально обо всём на свете сказал самое первое и самое веское слово.

Известный каждому школьнику великий английский ученый появился на свет 24 декабря 1642 года по старому стилю или 4 января 1643 года по ныне действующему биография которого берет свое начало в местечке Вулсторп, графство Линкольншир, родился настолько слабым, что его долгое время не решались крестить. Однако мальчик выжил и, несмотря на слабое здоровье в детские годы, сумел дожить до преклонных лет.

Детство

Отец Исаака умер еще до его рождения. Мать, Анна Эйскоу, рано овдовев, вышла замуж еще раз, родив еще троих детей от нового мужа. Она мало уделяла внимания старшему сыну. Ньютон, биография которого в детские годы внешне вроде бы была благополучна, очень страдал от одиночества и отсутствия внимания со стороны матери.

О мальчике больше заботился его дядя, брат Анны Эйскоу. В детстве Исаак был замкнутым молчаливым ребенком, со склонностью мастерить разные технические поделки, такие, например, как и солнечные часы.

Школьные годы

В 1955 году в возрасте 12-ти лет Исаак Ньютон был отдан в школу. Незадолго до этого

умирает его отчим, и мать наследует его состояние, тут же переоформляя его на старшего сына. Школа находилась в Грэнтеме, и Ньютон жил у местного аптекаря Кларка. Во время учебы раскрылись его незаурядные способности, но мать через четыре года вернула 16-летнего юношу домой с целью возложить на него обязанности по управлению фермой.

Но сельское хозяйство - это было не его дело. Чтение книг, стихосложение, конструирование сложных механизмов - в этом был весь Ньютон. Биография его именно в этот момент определила свое направление в сторону науки. Школьный учитель Стокс, дядя Уильям и член Тринити-колледжа при Кембриджском университете Хэмфри Бабингтон объединенными усилиями добились продолжения обучения Исаака Ньютона.

Университеты

В Кембридже краткая биография Ньютона выглядит следующим образом:

• 1661 год - поступление в Тринити-колледж при университете на бесплатное обучение в качестве студента-«сайзера».
• 1664 год - успешная сдача экзаменов и перевод на следующую ступень обучения в качестве студента-«школяра», что дало ему право на получение стипендии и возможность продолжать обучение дальше.

В это же время Ньютон, биография которого зафиксировала творческий подъем и начало самостоятельной знакомится с Исааком Барроу, новым преподавателем-математиком, оказавшим сильное влияние на увлечение

В общей сложности Тринити-колледжу был отдан большой отрезок жизни (30 лет) и математика, но именно тут он совершил свои первые открытия (биномиальное разложение для произвольного рационального показателя и разложение функции в бесконечный ряд) и создал, опираясь на учения Галилея, Декарта и Кеплера, универсальную систему мира.

Годы великих достижений и славы

С началом эпидемии чумы в 1665 году занятия в колледже прекратились, и Ньютон уехал в свое поместье в Вулсторп, где и были совершенны самые существенные открытия - оптические эксперименты с цветами спектра,

В 1667 году ученый возвращается в Тринити-колледж, где продолжает свои изыскания в области физики, математики, оптики. Созданный им телескоп вызвал восторженные отзывы в Королевском обществе.

В 1705 году Ньютон, фото которого сегодня можно найти в каждом учебнике, первым был удостоен звания рыцаря именно за научные достижения. Количество открытий в разных сферах науки очень велико. Монументальные труды по математике, основам механики, в области астрономии, оптики, физики перевернули представления ученых о мире.

> > Исаак Ньютон

Биография Исаака Ньютона (1642-1727 гг.)

Краткая биография:

Образование : Кембриджский университет

Место рождения : Вулсторп, Линкольншир, Королевство Англия

Место смерти : Кенсингтон, Мидлсекс, Англия, Королевство Великобритания

– английский астроном, физик, математик: биография с фото, идеи и классическая физика Ньютона, закон всемирного тяготения, три закона движения.

Сэр был английским физиком и математиком из бедной фермерской семьи. Его краткая биография началась 25 декабря в 1642 году в Вулсторпе вблизи Грэнтэма в Линкольншире. Ньютон был бедным фермером и в конечном итоге его отослали в Тринити-колледж в Кембриджский университет для обучения в качестве проповедника. Обучаясь в Кембридже, Ньютон преследовал свои личные интересы и изучал философию и математику. Он получил степень бакалавра в 1665 году и позже был вынужден покинуть Кембридж, поскольку его закрыли из-за чумы. Он вернулся в 1667 году и был принят в братство. Исаак Ньютон получил степень магистра в 1668 году.

Ньютон считается одним из величайших ученых в истории. По ходу своей краткой биографии он сделал весомые вложения во многие отрасли современных наук. К сожалению, известная история Ньютона и яблока во многом основана на вымысле, нежели на реальных событиях. Его открытия и теории заложили фундамент для дальнейшего прогресса в науке с тех времен. Ньютон был одним из создателей математического раздела, который именовали как исчисление. Он также раскрыл загадку света и оптики, сформулировал три закона движения и с их помощью создал закон всемирного тяготения. Законы движения Ньютона являются одними из самых основополагающих природных законов в классической механике. В 1686 году Ньютон описал собственные открытия в его книге Principia Mathematica. Три закона движения Ньютона, в объединении, лежат в основе всех взаимодействий силы, материи и движения, помимо тех, которые включают релятивность и квантовые эффекты.

Первый закон движения Ньютона – это Закон Инерции. Если сказать кратко, он заключается в том, что объект в состоянии покоя имеет тенденцию оставаться в таком состоянии, пока на него не влияет внешняя сила.

Второй закон движения Ньютона гласит о том, что существует связь между несбалансированными силами, воздействующими на определенный объект. В результате, объект ускоряется. (Иными словами, сила равняется массе, умноженной на ускорение либо F = ma).

Третий закон движения Ньютона, также именуемый как принцип действия и реакции, описывает то, что абсолютно для каждого действия существует равноценная ему ответная реакция. После тяжелого нервного срыва в 1693 году, Ньютон отошел от собственных изучений для поиска поста губернатора в Лондоне. В 1696 году он стал ректором Королевского монетного двора. В 1708 году Ньютон был избран Королевой Анной. Он является первым ученым, настолько почтенным за свою работу. С этого момента он был известен как сэр Исаак Ньютон. Ученый посвятил большую часть своего времени теологии. Он написал большое количество пророчеств и предсказаний насчет предметов, которые были ему интересны. В 1703 году он был выбран на пост президента Королевского сообщества и был переизбран каждый год вплоть до своей смерти 20 марта 1727 года.

Великий английский физик, математик и астроном. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), в котором он описал закон всемирного тяготения и так называемые Законы Ньютона, заложившие основы классической механики. Разработал дифференциальное и интегральное исчисление, теорию цветности и многие другие математические и физические теории.

Исаак Ньютон, сын мелкого, но зажиточного фермера, родился в деревне Вулсторп (графство Линкольншир), в год смерти Галилея и в канун гражданской войны. Отец Ньютона не дожил до рождения сына. Мальчик родился болезненным, до срока, но всё же выжил и прожил 84 года. Факт рождения под Рождество Ньютон считал особым знаком судьбы.

Покровителем мальчика стал его дядя по матери, Вильям Эйскоу. По окончании школы (1661) Ньютон поступает в Тринити-колледж (Колледж святой Троицы) Кембриджского университета. Уже тогда сложился его могучий характер - научная дотошность, стремление дойти до сути, нетерпимость к обману и угнетению, равнодушие к публичной славе. В детстве Ньютон, по отзывам современников, был замкнут и обособлен, любил читать и мастерить технические игрушки: часы, мельницу и т. п.

Судя по всему, научной опорой и вдохновителями творчества Ньютона в наибольшей степени были физики: Галилей, Декарт и Кеплер. Ньютон завершил их труды, объединив в универсальную систему мира. Меньшее, но существенное влияние оказали другие математики и физики: Евклид, Ферма, Гюйгенс, Меркатор, Валлис. Конечно, нельзя недооценивать и огромное влияние его непосредственного учителя Барроу.

Похоже на то, что значительную часть своих математических открытий Ньютон сделал ещё студентом, в «чумные годы» 1664-1666. В 23 года он уже свободно владел методами дифференциального и интегрального исчислений, включая разложение функций в ряды и то, что впоследствии было названо формулой Ньютона-Лейбница. Тогда же, по его утверждению, он открыл закон всемирного тяготения, точнее, убедился, что этот закон следует из третьего закона Кеплера. Кроме того, Ньютон в эти годы доказал, что белый цвет есть смесь цветов, вывел формулу «бинома Ньютона» для произвольного рационального показателя (включая отрицательные), и др.

1667: эпидемия чумы отступает, и Ньютон возвращается в Кембридж. Избран членом Тринити-колледжа, а в 1668 году становится магистром.

В 1669 году Ньютон избирается профессором математики, преемником Барроу. Барроу пересылает в Лондон сочинение Ньютона «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов», содержавшее сжатое изложение некоторых наиболее важных его открытий в анализе. Оно получило некоторую известность в Англии и за ее пределами. Ньютон готовит полный вариант этой работы, но найти издателя так и не удаётся. Он был опубликован лишь в 1711 году.

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

1672: демонстрация рефлектора в Лондоне - всеобщие восторженные отзывы. Ньютон становится знаменит и избирается членом Королевского общества (британской Академии наук). Позже усовершенствованные рефлекторы такой конструкции стали основными инструментами астрономов, с их помощью были открыты иные галактики, красное смещение и др.

Разгорается полемика по поводу природы света с Гуком, Гюйгенсом и другими. Ньютон даёт зарок на будущее: не ввязываться в научные споры.

1680: Ньютон получает письмо Гука с формулировкой закона всемирного тяготения, послужившее, по признанию первого, поводом его работ по определению планетных движений (правда, потом отложенных на некоторое время), составивших предмет «Начал». Впоследствии Ньютон по каким-то причинам, быть может, подозревая Гука в незаконном заимствовании каких-то более ранних результатов самого Ньютона, не желает признавать здесь никаких заслуг Гука, но потом соглашается это сделать, хотя и довольно неохотно и не полностью.

1684-1686: работа над «Математическими началами натуральной философии» (весь трёхтомник издан в 1687 году). Приходит всемирная слава и ожесточённая критика картезианцев: закон всемирного тяготения вводит дальнодействие, несовместимое с принципами Декарта.

1696: Королевским указом Ньютон назначен смотрителем Монетного двора (с 1699 года - директор). Он энергично проводит денежную реформу, восстанавливая доверие к основательно запущенной его предшественниками монетной системе Великобритании.

1699: начало открытого приоритетного спора с Лейбницем, в который были вовлечены даже царствующие особы. Эта нелепая распря двух гениев дорого обошлась науке - английская математическая школа вскоре увяла на целый век, а европейская - проигнорировала многие выдающиеся идеи Ньютона, переоткрыв их много позднее. На континенте Ньютона обвиняли в краже результатов Гука, Лейбница и астронома Флемстида, а также в ереси. Конфликт не погасила даже смерть Лейбница (1716).

1703: Ньютон избран президентом Королевского общества, которым управлял двадцать лет.

1705: королева Анна возводит Ньютона в рыцарское достоинство. Отныне он сэр Исаак Ньютон . Впервые в английской истории звание рыцаря присвоено за научные заслуги.

Последние годы жизни Ньютон посвятил написанию «Хронологии древних царств», которой занимался около 40 лет, и подготовкой третьего издания «Начал».

В 1725 году здоровье Ньютона начало заметно ухудшаться (каменная болезнь), и он переселился в Кенсингтон неподалёку от Лондона, где и скончался ночью, во сне, 20 (31) марта 1727 года.

Надпись на его могиле гласит:

Здесь покоится сэр Исаак Ньютон , дворянин, который почти божественным разумом первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливы океанов.

Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал. Прилежный, мудрый и верный истолкователь природы, древности и Св. писания, он утверждал своей философией величие Всемогущего Бога, а нравом выражал евангельскую простоту.

Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого.

В честь Ньютона названы:

кратеры на Луне и на Марсе;

единица силы в системе СИ.

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

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

Научная деятельность

С работами Ньютона связана новая эпоха в физике и математике. В математике появляются мощные аналитические методы, происходит вспышка в развитии анализа и математической физики. В физике основным методом исследования природы становится построение адекватных математических моделей природных процессов и интенсивное исследование этих моделей с систематическим привлечением всей мощи нового математического аппарата. Последующие века доказали исключительную плодотворность такого подхода.

По словам А. Эйнштейна, «Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, которые определяют временной ход широкого класса процессов в природе с высокой степенью полноты и точности» и «… оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на всё мировоззрение в целом».

Математический анализ

Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисление одновременно с Г. Лейбницем (немного раньше) и независимо от него.

До Ньютона действия с бесконечно малыми не были увязаны в единую теорию и носили характер разрозненных остроумных приёмов (см. Метод неделимых), по крайней мере, отсутствовала опубликованная систематическая формулировка и не была достаточно выявлена мощь аналитических приемов к решению таких сложных задач, как задачи небесной механики в их полноте. Создание математического анализа сводит решение соответствующих задач, в значительной степени, до технического уровня. Появился комплекс понятий, операций и символов, ставший отправной базой дальнейшего развития математики. Следующий, XVIII век, стал веком бурного и чрезвычайно успешного развития аналитических методов.

Повидимому, Ньютон пришёл к идее анализа через разностные методы, которыми много и глубоко занимался. Правда, в своих «Началах» Ньютон почти не использовал бесконечно малых, придерживаясь античных (геометрических) приёмов доказательства, но в других трудах применял их свободно.

Отправной точкой для дифференциального и интегрального исчисления были работы Кавальери и особенно Ферма, который уже умел (для алгебраических кривых) проводить касательные, находить экстремумы, точки перегиба и кривизну кривой, вычислять площадь её сегмента. Из других предшественников сам Ньютон называл Валлиса, Барроу и шотландского астронома Джеймса Грегори. Понятия функции ещё не было, все кривые он трактовал кинематически как траектории движущейся точки.

Уже будучи студентом Ньютон понял, что дифференцирование и интегрирование - взаимно обратные операции (по-видимому, первая опубликованная работа, содержащая этот результат в форме детально разобранной двойственности задачи о площадях и задачи о касательных, принадлежит учителю Ньютона Барроу).

Ньютон почти 30 лет не заботился о публикации своего варианта анализа, хотя в письмах (в частности, к Лейбницу) охотно делится многим из достигнутого. Тем временем вариант Лейбница широко и открыто распространяется по Европе с 1676 года. Лишь в 1693 году появляется первое изложение варианта Ньютона - в виде приложения к «Трактату по алгебре» Валлиса. Приходится признать, что терминология и символика Ньютона по сравнению с лейбницевской довольно неуклюжи: флюксия (производная), флюэнта (первообразная), момент величины (дифференциал) и т. п. Сохранились в математике только ньютоновское обозначение «o» для бесконечно малой dt (впрочем, эту букву в том же смысле использовал ранее Грегори), да ещё точка над буквой как символ производной по времени.

Достаточно полное изложение принципов анализа Ньютон опубликовал только в работе «О квадратуре кривых» (1704), приложении к его монографии «Оптика». Почти весь изложенный материал был готов ещё в 1670-1680-е годы, но лишь теперь Грегори и Галлей уговорили Ньютона издать работу, которая, с опозданием на 40 лет, стала первым печатным трудом Ньютона по анализу. Здесь у Ньютона появляются производные высших порядков, найдены значения интегралов разнообразных рациональных и иррациональных функций, приведены примеры решения дифференциальных уравнений 1-го порядка.

1711: наконец напечатан, спустя 40 лет, «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов». Ньютон с одинаковой лёгкостью исследует как алгебраические, так и «механические» кривые (циклоиду, квадратрису). Появляются частные производные, но почему-то нет правила дифференцирования дроби и сложной функции, хотя Ньютону они были известны; впрочем, Лейбниц на тот момент их уже опубликовал.

В этом же году выходит «Метод разностей», где Ньютон предложил интерполяционную формулу для проведении через (n + 1) данные точки с равноотстоящими или неравноотстоящими абсциссами параболической кривой n-го порядка. Это разностный аналог формулы Тейлора.

1736: посмертно издаётся итоговый труд «Метод флюксий и бесконечных рядов», существенно продвинутый по сравнению с «Анализом с помощью уравнений». Приводятся многочисленные примеры отыскания экстремумов, касательных и нормалей, вычисления радиусов и центров кривизны в декартовых и полярных координатах, отыскания точек перегиба и т. п. В этом же сочинении произведены квадратуры и спрямления разнообразных кривых.

Надо отметить, что Ньютон не только достаточно полно разработал анализ, но и сделал попытку строго обосновать его принципы. Если Лейбниц склонялся к идее актуальных бесконечно малых, то Ньютон предложил (в «Началах») общую теорию предельных переходов, которую несколько витиевато назвал «метод первых и последних отношений». Используется именно современный термин «предел» (limes), хотя внятное описание сущности этого термина отсутствует, подразумевая интуитивное понимание.

Теория пределов изложена в 11 леммах книги I «Начал»; одна лемма есть также в книге II. Арифметика пределов отсутствует, нет доказательства единственности предела, не выявлена его связь с бесконечно малыми. Однако Ньютон справедливо указывает на бо́льшую строгость такого подхода по сравнению с «грубым» методом неделимых.

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

Другие математические достижения

Первые математические открытия Ньютон сделал ещё в студенческие годы: классификация алгебраических кривых 3-го порядка (кривые 2-го порядка исследовал Ферма) и биномиальное разложение произвольной (не обязательно целой) степени, с которого начинается ньютоновская теория бесконечных рядов - нового и мощнейшего инструмента анализа. Разложение в ряд Ньютон считал основным и общим методом анализа функций, и в этом деле достиг вершин мастерства. Он использовал ряды для вычисления таблиц, решения уравнений (в том числе дифференциальных), исследования поведения функций. Ньютон сумел получить разложение для всех стандартных на тот момент функций.

В 1707 году выходит книга «Универсальная арифметика». В ней приведены разнообразные численные методы.

Ньютон всегда уделял большое внимание приближённому решению уравнений. Знаменитый метод Ньютона позволял находить корни уравнений с немыслимой ранее скоростью и точностью (опубликован в «Алгебре» Валлиса, 1685). Современный вид итерационному методу Ньютона придал Джозеф Рафсон (1690).

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

Теория тяготения

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

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

закон тяготения;

закон движения (2-й закон Ньютона);

система методов для математического исследования (математический анализ).

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

Ньютоновская теория тяготения вызвала многолетние дебаты и критику концепции дальнодействия.

Первым аргументом в пользу ньютоновской модели послужил строгий вывод на её основе эмпирических законов Кеплера. Следующим шагом стала теория движения комет и Луны, изложенная в «Началах». Позже с помощью ньютоновского тяготения были с высокой точностью объяснены все наблюдаемые движения небесных тел; в этом большая заслуга Клеро и Лапласа.

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

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

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

Оптика и теория света

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

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

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

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

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

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

Книга вторая: интерференция света в тонких пластинках.

Книга третья: дифракция и поляризация света. Поляризацию при двойном лучепреломлении Ньютон объяснил ближе к истине, чем Гюйгенс (сторонник волновой природы света), хотя объяснение самого явления неудачное, в духе эмиссионной теории света.

Ньютона часто считают сторонником корпускулярной теории света; на самом деле он, по своему обыкновению, «гипотез не измышлял» и охотно допускал, что свет может быть связан и с волнами в эфире. В своей монографии Ньютон детально описывал математическую модель световых явлений, оставляя в стороне вопрос о физическом носителе света.

Другие работы в физике

Ньютону принадлежит первый вывод скорости звука в газе, основанный на законе Бойля-Мариотта.

Он предсказал сплюснутость Земли у полюсов, примерно 1:230. При этом Ньютон использовал для описания Земли модель однородной жидкости, применил закон всемирного тяготения и учёл центробежную силу. Одновременно аналогичные расчёты на сходных основаниях выполнил Гюйгенс,рассматривал тяготение таким, как будто его источник находится в центре планеты, так как, видимо, не верил в универсальный характер силы тяготения, то есть в конечном итоге не учел тяготения деформированного поверхностного слоя планеты. Соответственно Гюйгенс предсказал более чем вдвое меньшее сжатие, чем Ньютон, 1:576. Более того, Кассини и другие картезианцы доказывали, что Земля не сжата, а выпукла у полюсов наподобие лимона. Впоследствии, хотя и не сразу (первые измерения были неточны), прямые измерения (Клеро, 1743) подтвердили правоту Ньютона; реальное сжатие равно 1:298. Причина отличия этого значения от предложенного Ньютоном в сторону Гюйгенсовского состоит в том, что модель однородной жидкости всё же не вполне точна (плотность заметно возрастает с глубиной). Более точная теория, явно учитывающая зависимость плотности от глубины, была разработана только в XIX веке.

Прочие работы

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

Парадоксально, что Ньютон, много лет трудившийся в Колледже святой Троицы, сам, видимо, в Троицу не верил. Исследователи его богословских работ, такие как Л. Мор, считают, что религиозные взгляды Ньютона были близки к арианству.

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

Тайные работы Исаака Ньютона

Как известно, незадолго до конца жизни Исаак опроверг все выдвинутые собой теории и сжёг документы, в которых содержалась тайна их опровержения: одни не сомневались, что всё было именно так, другие же полагают, что подобные действия были бы просто абсурдны и утверждают, что архив с документами цел, но только принадлежит избранным...

Во многих высших учебных заведениях можно заметить портрет Исаака Ньютона – известного математика и физика (также этот учёный занимался алхимией). Отцом учёного был фермер. Исаак часто болел, сторонился сверстников, воспитывала его бабушка. Будущий учёный учился в Грантемской школе, а в 1661 поступил в колледж Святой Троицы (ныне Тринити-колледж) небезызвестного Кембриджского университета. В 1665 Ньютон становится бакалавром, а тремя годами спустя магистром. Во время учёбы Исаак проводил опыты и сконструировал зеркальный телескоп.

В 1687 Исаак публикует свой труд, посвящённый математическим началам натуральной философии, в котором были описаны законы динамики, основы учения сопротивления газов и жидкостей. Более тридцати лет Исаак был главой физико-математической кафедры Кембриджа, а в начале восемнадцатого столетия королева Анна пожаловала Ньютону рыцарское звание. Много десятилетий Исаак испытывал серьёзные денежные затруднения, и лишь в 1695-м его финансовое положение улучшается после занятия вакансии смотрителя Монетного двора.

Более двух веков Исаака Ньютона считают одним из самых знаменитых учёных. В течение своей жизни он успел сделать существенный вклад во многие современные науки. Он сформулировал важнейшие законы классической механики, объяснил механизм передвижения небесных тел. В 1692 году учёного настигло умственное расстройство, спровоцированное пожаром, уничтожившим солидное количество его рукописей. После того как болезнь отступила, Ньютон продолжил заниматься наукой, но с меньшей интенсивностью.

Ньютон прожил более восьмидесяти лет. В заключительные годы своей жизни Исаак посвятил немало часов теологии, а также библейской истории. Останки великого учёного были захоронены в Вестминстерском аббатстве.

Достижение и личная жизнь

Биография Исаака Ньютона о главном

Имя Исаака Ньютона (1642-1727 гг.) золотыми буквами вписано в историю мировой науки, именно ему принадлежат величайшие открытия в физике, астрономии, механике, математике – формулировка основных постулатов механики, открытие явления всемирного тяготения, английский ученый также заложил основы для последующих научных разработок в области оптики, акустики. Ньютон, помимо физических экспериментов, также был знатоком алхимии, истории. Деятельность ученого зачастую слабо оценивалась его современниками, сегодня же невооруженным глазом видно, что его научные взгляды значительно превосходили уровень средневековой науки.

Исаак родился в 1642 году в английской деревушке Вулсторп (графство Линкольншир) в семье небогатого фермера. Мальчик был достаточно хил и болезненен, физически слабым, воспитывался бабушкой, был очень замкнутым и нелюдимым. В возрасте 12 лет мальчик поступил на обучение в школу в Грантеме, спустя шесть лет, окончив ее, поступил в Кембриджский университет, в котором ему преподавал сам И. Барроу – известный ученый – математик.

В 1665 году Ньютон получил степень бакалавра и до 1667 года находился в родном Вулсторпе: именно в этот период ученый активно занимался научными разработками – опытами по разложению света, изобретением зеркального телескопа, открытием закона всемирного тяготения и т.д. В 1668 году ученый вернулся в родной университет, получил в нем магистерскую степень и при поддержке И. Барроу возглавил физико- математическую кафедру родного университета (вплоть до 1701 г.).

Спустя некоторое время, в 1672 году, молодой изобретатель стал членом одного из крупнейших в мире научных сообществ в Лондоне. В 1687 году вышел в свет его грандиознейший труд под названием «Математические начала натуральной философии», где ученый произвел обобщение накопленного предыдущими учеными (Галилео Галилей, Рене Декарт, Христиан Гюйгенс и др.) научного опыта, а также самостоятельные научные выводы и создал единую систему механики, которая и по сей день является фундаментом физики как науки.

Также И. Ньютоном были сформулированы известные 3 постулата, аксиомы, которые сегодня известны под названием «трех законов Ньютона»: закон инерции, основной закон динамики, закон равенства при взаимодействии двух материальных тел. «Математические начала натуральной философии» сыграли огромную роль в развитии физики, дали толчок к дальнейшему изучению математики, механики, оптики.В 1689 году у Исаака Ньютона умирает мать, в 1692 году произошел пожар, который уничтожил большое число научных разработок ученого – эти события стали причиной большого интеллектуального расстройства изобретателя, в этот период его научная деятельность приходит в упадок.

В 1695 году Ньютон был приглашен на государственную службу, стал смотрителем государственного Монетного двора и руководил перечеканкой монет в королевстве. За заслуги перед короной ученый в 1699 году был представлен к почетному званию директора Монетного двора, а также стал членом Академии наук г.Парижа. В начале 18-го столетия Исаак Ньютон находился на пике славы, возглавил Лондонское королевское общество, в 1705 году был удостоен рыцарского звания, то есть, получил дворянский титул.

Ученый на исходе своей жизни отошел от научной деятельности, находился на государственной службе вплоть до 1725 года.Здоровье ученого с каждым годом все ухудшалось: весной 1727 года в городке Кенсингтон, близ Лондона, гениальный ученый Исаак Ньютон скончался во сне. После смерти ученый был удостоен больших почестей, был похоронен в Вестминстерском аббатстве рядом с английскими королями и видными политическими лидерами государства. Вклад Ньютона в развитие науки остается неоценимо важным и по сей день, его труды являются фундаментальной базой и для современных исследователей.

Его великое открытие для детей

Интересные факты и даты из жизни