> Что открыл Исаак Ньютон?
Открытия Исаака Ньютона – законы и физика от одного из величайших гениев. Изучите закон всемирного тяготения, три закона движения, гравитация, форма Земли.
Исаак Ньютон (1642-1727) запомнился нам как философ, ученый и математик. Для своего времени он сделал очень много и активно участвовал в научной революции. Интересно, что его взгляды, законы и физика Ньютона будут преобладать еще 300 лет после смерти. По сути, перед нами создатель классической физики.
В последствии слово «ньютоновский» будут вставлять ко всем утверждениям, имеющим связь с его теориями. Исаака Ньютона считают одним из величайших гениев и наиболее влиятельных ученых, чья деятельность охватывала множество научных сфер. Но чем мы ему обязаны и какие открытия совершил?
Три закона движения
Начнем с его знаменитой работы «Математические начала натуральной философии» (1687), в которой раскрывались основы классической механики. Речь идет о трех законах движения, добытых из законов планетарного движения, выдвинутых Иоганном Кеплером.
Первый закон – инерция: объект в состоянии покоя будет оставаться в этом покое, пока на него не повлияет сила, лишенная баланса. Тело в движении продолжит двигаться с изначальной скоростью и в том же направлении, если не столкнется с несбалансированной силой.
Второй: ускорение появляется, когда сила влияет на массу. Чем больше масса, тем больше силы потребуется.
Третий: для каждого действия есть равное противодействие.
Универсальная гравитация
Ньютона стоит поблагодарить за закон всемирного тяготения. Он вывел, что каждая точка массы притягивает другую силой, направленной вдоль линии, пересекающей обе точки (F = G frac{m_1 m_2}{r^2}).
Эти три постулата гравитации помогут ему измерять траектории комет, приливов, равноденствий и прочих явлений. Его доводы разбили последние сомнения касательно гелиоцентрической модели и научный мир принял факт, что Земля не выступает вселенским центром.
Все знают, что Ньютон пришел к выводам о гравитации благодаря случаю с яблоком, упавшим ему на голову. Многие думают, что это всего лишь шуточный пересказ, а ученый вывел формулу постепенно. Но в пользу яблочного прорыва говорят записи в дневнике Ньютона и пересказы его современников.
Форма Земли
Исаак Ньютон полагал, что наша планета Земля сформировалась в виде сплющенного сфероида. Позже догадка подтвердится, но в его времена это была важная информация, которая помогла перевести большую часть научного мира с декартовской системы на механику Ньютона.
В математическом поле он обобщил биномиальную теорему, исследовал степенные ряды, вывел собственный метод для аппроксимации корней функции и поделил на классы большинство кривых кубических плоскостей. Также он делился разработками с Готфридом Лейбницем.
Его открытия были прорывными в физике, математике и астрономии, помогавшие при помощи формул разобраться в строении пространства.
Оптика
В 1666 году он все больше углубляется в оптику. Все началось с изучения свойств света, который он измерял сквозь призму. В 1670-1672 гг. исследовал рефракцию света, показывая, как разноцветный спектр перестраивается в одиночный белый свет при помощи линзы и второй призмы.
В итоге, Ньютон понял, что цвет формируется из-за взаимодействия объектов изначально окрашенных. Кроме того заметил, что объектив любого инструмента страдает из-за светового рассеивания (хроматическая аберрация). Ему удалось решить проблемы при помощи телескопа с зеркалом. Его изобретение считается первой моделью отражающего телескопа.
Кроме того…
Также ему принадлежит заслуга в формулировке эмпирического закона охлаждения и изучение скорости звука. С его подачи появился термин «ньютоновская жидкость» – описание любой жидкости, где вязкие напряжения линейно пропорциональны скорости ее трансформации.
Большое количество времени Ньютон посвящал исследованию не только научных постулатов, но и библейской хронологии и внедрялся в алхимию. Однако многие работы появились только после смерти ученого. Так что Исаак Ньютон запомнился не только как талантливый физик, но и философ.
Чем же мы обязаны Исааку Ньютону? Его идеи были прорывными не только для того времени, но и послужили стартовыми точками для всех последующих ученых. Он подготовил плодородную почву для новых открытый и вдохновил на исследование этого мира. Неудивительно, что у Исаака Ньютона появились последователи, развивающие его идеи и теории. Если вам интересно узнать больше, то на сайте есть биография Исаака Ньютона, где представлены дата рождения и смерти (по новому и старому стилю), самые важные открытия, а также интересные факты о величайшем физике.
Кто-то способен умножать в уме пятизначные числа. Другой с трудом подсчитывает сдачу в магазине, но может из мусора на помойке собрать машину Апокалипсиса. Третьему по силам вывести общую формулу всего - если, конечно, с него снимут смирительную рубашку. А иногда рождаются люди, способные за чашкой чая написать теорию оптики, в обед разработать методы интегрального исчисления, а перед сном набросать законы гравитации - и все это в эпоху, когда на площадях еще иногда жгли ведьм, а знаменитые ученые всерьез интересовались оккультизмом.
Трудно знать многое, все знать невозможно. Но делать великие открытия в абсолютно разных областях фундаментальных знаний и определять облик науки на сотни лет вперед - это почти что чудо. На свете было немного людей, чьи портреты одновременно висят в школьных кабинетах математики, физики, астрономии и культурологии. И, пожалуй, главным «мессией от науки» был сэр Исаак Ньютон. В 2005 году Лондонское королевское общество провело голосование по кандидатуре самого влиятельного физика в истории планеты. Ньютон был сочтен более значимым, чем Эйнштейн.
Неразговорчивый и одинокий
В апреле 1642 года зажиточный, но совершенно безграмотный фермер Исаак Ньютон из маленькой деревеньки Вулсторп женился на хорошо образованной 19-летней Анне Эйскоу из деревни Маркет Овертон. Счастье молодых длилось недолго. В октябре муж умер. А аккурат на Рождество, 25 декабря, Анна родила мальчика. Его назвали в честь отца - Исааком. Эти обстоятельства определили участь научного прогресса, ведь будь Исаак старший жив, он наверняка воспитал бы сына-фермера.
Малыш родился недоношенным. По воспоминаниям матери, ребенок был так мал, что мог поместиться в чашку на четверть кварты. Все ожидали, что он не проживет и суток. Однако, несмотря на это, Исаак вырос здоровым и дожил до 84 лет.
Через три года Анна вышла замуж за богатого викария Барнаби Смита, которому к тому времени исполнилось 63 года. Она оставила сына своим родителям и переехала к преподобному. Второй брак матери «подарил» Ньютону двух сводных сестер и одного сводного брата (Мэри, Бенджамина и Анну). Надо сказать, что отношения у них были хорошие - добившись успеха, Исаак всегда помогал сводным родственникам.
Некоторые исследователи полагают, что юный Ньютон страдал от аутизма. Он мало говорил (качество, сохранявшееся на протяжении всей его жизни) и так сильно погружался в свои мысли, что забывал принимать пищу. До семи лет его часто «заклинивало» на повторении одних и тех же предложений, что, естественно, не добавляло странному мальчику друзей.
Необычайные таланты Исаака впервые проявились на практической почве. Он мастерил игрушки, миниатюрные ветряные мельницы, воздушных змеев (запускал с ними фонари и распространял по округе слух о комете), сделал каменные солнечные часы для своего дома, а также измерял силу ветра, прыгая по его направлению и против.
В 1652 году Ньютона послали учиться в школу Грэнтхэма. Этот городок был всего в 5 милях от его дома, но Исаак предпочел покинуть родные стены и поселился у грэнтхэмского аптекаря - мистера Кларка.
В 1656 году викарий умирает, и вдова Смит возвращается в родовое имение. Нельзя сказать, что Исаак был рад ей. В возрасте 19 лет он составил перечень своих былых юношеских грехов, где, в частности, указал намерение сжечь дом викария вместе со своей нерадивой матерью. Анна запоздало решила принять участие в воспитании первенца и решила, что сын пойдет по стопам отца. Исаака забрали из школы, и некоторое время он усердно вскапывал поля графства Линкольншир.
Приобщение к земле длилось недолго. Стараниями преподобного Вильяма Эйскоу (брата матери Ньютона и пастора соседней деревни) английское земледелие лишилось очередного плохого работника. Дядя заметил научные успехи юноши и уговорил Анну послать сына в университет.
Одинокий и гениальный
Первое время Ньютон был субсайзером - а проще говоря, оплачивал учебу работой по хозяйству. Весной 1664 года он был зачислен в Тринити-колледж стипендиатом. Это открыло ему доступ к огромной библиотеке Кембриджа. Молодой человек жадно глотал труды Архимеда, Аристотеля, Платона, Коперника, Кеплера, Галилея и Декарта - тех самых гигантов, на плечах которых, по его собственным словам, он стоял в дальнейшем.
Про его отношения с однокурсниками сохранилось мало сведений. Можно предположить, что замкнутый Ньютон, попавший в цитадель столь обожаемой им науки, избегал разгульной студенческой жизни. Известно, что однажды он поменял комнату из-за «буйства» соседа и поселился рядом с тихим Джоном Уилкинсом.
Увлекшись оптикой, Ньютон посвящал немало времени наблюдению атмосферных явлений - в частности, гало (кольцо вокруг Солнца, подробнее см. «МФ» №11(63), 2008).
Исааку хватило года, чтобы набраться базовых знаний в математике, физике и оптике. В июле 1665 года Лондон поразила страшная эпидемия чумы. Количество жертв было так велико, что руководство университета распустило студентов по домам (на протяжении двух следующих лет Кембридж закрывался и открывался несколько раз).
Ньютон взял «творческий отпуск» и вернулся в родной Вулсторп. Спокойствие деревенской жизни благоприятно сказывалось на Исааке. Шумные студенты не отвлекали его от книг, поэтому уже в январе 1665 года он защитился на бакалавра, а в 1668 стал магистром.
Это покажется странным, но Ньютон сделал основные открытия, еще будучи учеником Кембриджа. Он не кричал «Эврика!» на каждом углу и не стремился популяризовать свои достижения, так что мировую известность Исаак получил лишь в зрелом возрасте.
К 23 годам молодой человек освоил методы дифференциального и интегрального исчисления, вывел формулу бинома Ньютона, сформулировал основную теорему анализа (позже названную «формулой Ньютона-Лейбница), открыл закон всемирного тяготения и доказал, что белый цвет - смесь цветов.
Все это делалось с помощью кратких заметок в дневниках. Судя по ним, мысли Ньютона свободно перескакивали от оптики к математике и наоборот. Деревенская тишина предоставляла ему неограниченное количество времени для размышлений. Сам он объяснял успех тем, что размышлял постоянно.
В 1669 году чума отступила. Кембридж вновь ожил, и Ньютона назначили профессором математики. В то время под математическими науками подразумевались также геометрия, астрономия, география и оптика, однако лекции Ньютона считались скучными и не пользовались спросом у студентов - зачастую ему приходилось выступать перед пустыми скамьями.
| Это интересно | ||
|
Исаак Ньютон - это английский ученый, историк, физик, математик и алхимик. Родился он в семья фермера, в Вулсторпе. Отец Ньютона умер перед его рождением. Мать вскоре после смерти любимого мужа вышла второй раз замуж за священника, который жил в соседнем городке, и переехала к нему. Исаак Ньютон, краткая биография которого написана ниже, и его бабушка остались в Вулсторпе. Этим душевным потрясением некоторые исследователи объясняют желчный и нелюдимый характер ученого.
В двенадцать лет Исаак Ньютон поступил в Грантемскую школу, в 1661 году - в тринити-колледж Кембриджского университета. Чтобы заработать деньги, молодой ученый выполнял обязанности слуг. Учителем математики в колледже был И.Барроу.
Во время чумной эпидемии в 1965-1967 годах Исаак Ньютон находился в своей родной деревне. Эти годы были самыми продуктивными в его научной деятельности. Именно здесь у него сложились идеи, которые в последствии привели Ньютона к созданию зеркального телескопа (своими силами Исаак Ньютон изготовил его в 1968 году) и к открытию закона о всемирном тяготении. Также здесь он провел опыты, заключающиеся в разложении света.
В 1668 году ученому присвоена а через год Барроу передал ему свою кафедру (физико-математическую). Исаак Ньютон, биография которого представляет для многих исследователей интерес, занимал ее до 1701 года.
В 1671 году Исаак Ньютон изобретает свой второй телескоп зеркальный. Он был больше и лучше, чем предыдущий. На современников демонстрация этого телескопа произвела очень сильное впечатление. Вскоре после этого Исаак Ньютон избирается членом королевского общества. В то же время он представил научному обществу свои исследования по поводу новой теории цветов и света, которые вызвали острые разногласия с
Также Исаак Ньютон разрабатывал основа Об этом стало известно из переписки ученых Европы, хотя сам ученый по этому поводу не опубликовал ни одной записи. В 1704 году была издана первая публикация об основах анализа, а полное руководство вышло в 1736 году, посмертно.
В 1965 году Исаак Ньютон становится смотрителем Монетного двора. Этому способствовало то, что когда-то ученый интересовался и алхимией. Ньютон руководил перечеканкой всех английских монет. Именно он привел в порядок монетное дело Англии, пребывавшее до тех пор в расстроенном виде. За это в 1966 году ученый получил пожизненное звание директора английского двора, которое в то время высоко оплачивалось. В этом же году Исаак Ньютон стал членом Парижской АН. В 1705 году великая за грандиозные научные труды возвела его в звание рыцаря.
В последние годы жизни Ньютон много времени уделял теологии, а также библейской и античной истории. Похоронен великий ученый в национальном английском пантеоне -
НЬЮТОН (Newton ) Исаак (1643-1727), английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики, член (1672) и президент (с 1703) Лондонского королевского общества. Фундаментальные труды "Математические начала натуральной философии" (1687) и "Оптика" (1704). Разработал (независимо от Г. Лейбница) дифференциальное и интегральное исчисления. Открыл дисперсию света, хроматическую аберрацию, исследовал интерференцию и дифракцию, развивал корпускулярную теорию света, высказал гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления. Построил зеркальный телескоп. Сформулировал основные законы классической механики. Открыл закон всемирного тяготения, дал теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики. Пространство и время считал абсолютными. Работы Ньютона намного опередили общий научный уровень его времени, были малопонятны современникам. Был директором Монетного двора, наладил монетное дело в Англии. Известный алхимик, Ньютон занимался хронологией древних царств. Теологические труды посвятил толкованию библейских пророчеств (большей частью не опубликованы).
НЬЮТОН (Newton) Исаак (4 января 1643, Вулсторп, близ Грантема, графство Линкольншир, Англия - 31 марта 1727, Лондон; похоронен в Вестминстерском аббатстве), один из основоположников современной физики, сформулировал основные законы механики и был фактическим создателем единой физической программы описания всех физических явлений на базе механики; открыл закон всемирного тяготения, объяснил движение планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, а также приливы в океанах, заложил основы механики сплошных сред, акустики и физической оптики.
Детские годы
Исаак Ньютон появился на свет в небольшой деревушке в семье мелкого фермера, умершего за три месяца до рождения сына. Младенец был недоношенным; бытует легенда, что он был так мал, что его поместили в овчинную рукавицу, лежавшую на лавке, из которой он однажды выпал и сильно ударился головкой об пол.
Когда ребенку исполнилось три года, его мать вторично вышла замуж и уехала, оставив его на попечении бабушки. Ньютон рос болезненным и необщительным, склонным к мечтательности. Его привлекала поэзия и живопись, он, вдали от сверстников, мастерил бумажных змеев, изобретал ветряную мельницу, водяные часы, педальную повозку. Трудным было для Ньютона начало школьной жизни. Учился он плохо, был слабым мальчиком, и однажды одноклассники избили его до потери сознания. Переносить такое унизительное положение было для самолюбивого Ньютона невыносимо, и оставалось одно: выделиться успехами в учебе. Упорной работой он добился того, что занял первое место в классе.
Интерес к технике заставил Ньютона задуматься над явлениями природы; он углубленно занимался и математикой. Об этом позже написал Жан Батист Био: "Один из его дядей, найдя его однажды под изгородью с книгой в руках, погруженного в глубокое размышление, взял у него книгу и нашел, что он был занят решением математической задачи. Пораженный таким серьезным и деятельным направление столь молодого человека, он уговорил его мать не противиться далее желанию сына и послать его для продолжения занятий". После серьезной подготовки Ньютон в 1660 поступил в Кембридж в качестве Subsizzfr"a (так назывались неимущие студенты, которые обязаны были прислуживать членам колледжа, что не могло не тяготить Ньютона).
Начало творчества. Оптика
За шесть лет Ньютоном были пройдены все степени колледжа и подготовлены все его дальнейшие великие открытия. В 1665 г. Ньютон стал магистром искусств.
В этом же году, когда в Англии свирепствовала эпидемия чумы, он решил временно поселиться в Вулсторпе. Именно там он начал активно заниматься оптикой; поиски способов устранения хроматической аберрации в линзовых телескопах привели Ньютона к исследованиям того, что теперь называется дисперсией, т. е. зависимости показателя преломления от частоты. Многие из проведенных им экспериментов (а их насчитывается более тысячи) стали классическими и повторяются и сегодня в школах и институтах.
Лейтмотивом всех исследований было стремление понять физическую природу света. Сначала Ньютон склонялся к мысли о том, что свет - это волны во всепроникающем эфире, но позже он отказался от этой идеи, решив, что сопротивление со стороны эфира должно было бы заметным образом тормозить движение небесных тел. Эти доводы привели Ньютона к представлению, что свет - это поток особых частиц, корпускул, вылетающих из источника и движущихся прямолинейно, пока они не встретят препятствия. Корпускулярная модель объясняла не только прямолинейность распространения света, но и закон отражения (упругое отражение), и - правда, не без дополнительного предположения - и закон преломления. Это предположение заключалось в том, что световые корпускулы, подлетая, к поверхности воды, например, должны притягиваться ею и потому испытывать ускорение. По этой теории скорость света в воде должна быть больше, чем в воздухе (что вступило в противоречие с более поздними экспериментальными данными).
Законы механики
На формирование корпускулярных представлений о свете явным образом повлияло, что в это время уже, в основном, завершилась работа, которой суждено было стать основным великим итогом трудов Ньютона - создание единой, основанной на сформулированных им законах механики физической картины Мира.
В основе этой картины лежало представление о материальных точках - физически бесконечно малых частицах материи и о законах, управляющих их движением. Именно четкая формулировка этих законов и придала механике Ньютона полноту и законченность. Первый из этих законов был, фактически, определением инерциальных систем отсчета: именно в таких системах не испытывающие никаких воздействий материальные точки движутся равномерно и прямолинейно. Второй закон механики играет центральную роль. Он гласит, что изменение количества, движения (произведения массы на скорость) за единицу времени равно силе, действующей на материальную точку. Масса каждой из этих точек является неизменной величиной; вообще все эти точки "не истираются", по выражению Ньютона, каждая из них вечна, т. е. не может ни возникать, ни уничтожаться. Материальные точки взаимодействуют, и количественной мерой воздействия на каждую из них и является сила. Задача выяснения того, каковы эти силы, является корневой проблемой механики.
Наконец, третий закон - закон "равенства действия и противодействия" объяснял, почему полный импульс любого тела, не испытывающего внешних воздействий, остается неизменным, как бы ни взаимодействовали между собой его составные части.
Закон всемирного тяготения
Поставив проблему изучения различных сил, Ньютон сам же дал первый блистательный пример ее решения, сформулировав закон всемирного тяготения: сила гравитационного притяжения между телами, размеры которых значительно меньше расстояния между ними, прямо пропорциональна их массам, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль соединяющей их прямой. Закон всемирного тяготения позволил Ньютону дать количественное объяснение движению планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, понять природу морских приливов. Это не могло не произвести огромного впечатления на умы исследователей. Программа единого механического описания всех явлений природы - и "земных", и "небесных" на долгие годы утвердилась в физике. Более того, многим физикам в течение двух столетий сам вопрос о границах применимости законов Ньютона представлялся неоправданным.
Лукасовская кафедра в Кембридже
В 1668 Ньютон вернулся в Кембридж и вскоре он получил Лукасовскую кафедру математики. Эту кафедру до него занимал его учитель И. Барроу, который уступил кафедру своему любимому ученику, чтобы материально обеспечить его. К тому времени Ньютон уже был автором бинома и создателем (одновременно с Лейбницем, но независимо от него) метода флюксий - того, что ныне называется дифференциальным и интегральным исчислением. Вообще, то был плодотворнейший период в творчестве Ньютона: за семь лет, с 1660 по 1667 сформировались его основные идеи, включая идею закона всемирного тяготения. Не ограничиваясь одними лишь теоретическими исследованиями, он в эти же годы сконструировал, и начал создавать телескоп- рефлектор (отражательный). Эта работа привела к открытию того, что позже получило название интерференционных "линий равной толщины". (Ньютон, поняв, что здесь проявляется "гашение света светом", не вписывавшееся в корпускулярную модель, пытался преодолеть возникавшие здесь трудности, введя предположение, что корпускулы в свете движутся волнами - "приливами"). Второй из изготовленных телескопов (улучшенный) послужил поводом для представления Ньютона в члены Лондонского королевского общества. Когда Ньютон отказался от членства, сославшись на отсутствие средств на уплату членских взносов, было сочтено возможным, учитывая его научные заслуги, сделать для него исключение, освободив его от их уплаты.
Будучи по натуре весьма осторожным (чтобы не сказать робким) человеком, Ньютон, помимо его воли оказывался порой втянутым в мучительные для него дискуссии и конфликты. Так, его теория света и цветов, изложенная в 1675, вызвала такие нападки, что Ньютон решил не публиковать ничего по оптике, пока жив Гук, наиболее ожесточенный его оппонент. Пришлось Ньютону принять участие и в политических событиях. С 1688 до 1694 он был членом парламента. К тому времени, в 1687 г. вышел в свет его основной труд "Математические начала натуральной философии" - основа механики всех физических явлений, от движения небесных тел до распространения звука. На несколько веков вперед эта программа определила развитие физики, и ее значение не исчерпано и поныне.
Болезнь Ньютона
Постоянное огромное нервное и умственное напряжение привело к тому, что в 1692 Ньютон заболел умственным расстройством. Непосредственным толчком к этому явился пожар, в котором погибли все подготавливавшиеся им рукописи. Лишь к 1694 он, по свидетельству Гюйгенса, "...начинает уже понимать свою книгу "Начала"".
Постоянное гнетущее ощущение материальной необеспеченности было, несомненно, одной из причин болезни Ньютона. Поэтому для него имело важное значение должность смотрителя Монетного двора с сохранением профессуры в Кембридже. Ревностно приступив к работе и быстро добившись заметных успехов, он был в 1699 назначен директором. Совмещать это с преподаванием было невозможно, и Ньютон перебрался в Лондон. В конце 1703 г. его избрали президентом Королевского общества. К тому времени Ньютон достиг вершины славы. В 1705 г. его возводят в рыцарское достоинство, но, располагая большой квартирой, имея шесть слуг и богатый выезд, он остается по-прежнему одиноким. Пора активного творчества позади, и Ньютон ограничивается подготовкой издания "Оптики", переиздания "Начал" и толкованием Священного Писания (ему принадлежит толкование Апокалипсиса, сочинение о пророке Данииле).
Ньютон был похоронен в Вестминстерском аббатстве. Надпись на его могиле заканчивается словам: "Пусть смертные радуются, что в их среде жило такое украшение человеческого рода".
Не знаю, как меня воспринимает мир, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на морском берегу, который развлекается тем, что время от времени отыскивает камешек более пёстрый, чем другие, или красивую ракушку, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным.
И. Ньютон
В Лондоне в Вестминстерском аббатстве покоится прах великого математика и физика, астронома и механика Исаака Ньютона. Надпись на могиле ученого гласит: «Здесь покоится сэр , дворянин, который почти божественным разумом первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливы океанов.
Исаак Ньютон (Isaac Newton)
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».
По словам А. Энштейна Ньютон «... оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на всё мировоззрение в целом».
Действительно, роль Исаака Ньютона в развитии математики и физики настолько велика, что восхищение перед его гением только увеличивается.
Величайший английский учёный, заложивший основы современного естествознания, создатель классической физики, член Лондонского королевского общества родился 25 декабря 1642 года в местечке Вульсторп, вблизи городка Грэнтэм, что в 200 километрах к северу от Лондона. Ньютон рассказывал о своем рождение так: «По словам матери, я родился таким маленьким, что меня можно было бы выкупать в большой пивной кружке». Однако мальчик вырос хорошо развитым и здоровым. Впоследствии факт рождение в канун Рождества Христова Ньютон расценивал как знак свыше.
По окончании школы в 1661 Ньютон поступил в Тринити-колледж (Колледж святой Троицы) Кембриджского университета. К этому времени уже сложился целеустремленный и могучий характер Ньютона. Научная дотошность, стремление проникнуть в самую суть предмета, нетерпимость к обману и лжи, равнодушие к славе стали отличительными чертами характера великого ученого.
«Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов» - говорил Ньютон. Главной научной опорой и вдохновителями творчества Ньютона в наибольшей степени были такие великие физики, как Галилей, Декарт и Кеплер. Доведя до конца их труды, Ньютон объединил их в универсальную систему мира. Также влияние на становление гения Ньютона оказали работы Евклида, Ферма, Гюйгенса, Валлиса и его учитель Барроу.
Открытия и достижения Ньютона открыли новую эпоху в физике и математике. С именем Ньютона связывают появление в математике аналитических методов, в физике - построение адекватных математических моделей природных процессов и их всестороннее исследование с помощью нового математического аппарата.
Будучи студентом Кембриджского университета Ньютон сделал свои первые математические открытия. Среди них: классификация алгебраических кривых 3-го порядка (кривые 2-го порядка исследовал Ферма) и биномиальное разложение произвольной степени. Последнее из перечисленных открытий послужило отправной точкой в создании знаменитой теории бесконечных рядов, которая впоследствии станет эффективным и мощным инструментом математического анализа.
Ньютон доказал, что разложение в ряд является общим и главным методом анализа функции. Мастерски используя этот метод, Ньютон с легкостью решал уравнения, в том числе и дифференциальные, исследовал поведение функций, сумел получить разложение для всех стандартных функций.
Независимо от Готфрида Лейбница Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисление.
Кроме того, Ньютон глубоко исследовал разностные методы.
Наиболее полное изложение принципов анализа Ньютон было опубликовано в работе «О квадратуре кривых» 1704 года как приложении к монографии «Оптика». Это первый научный труд Ньютона, который стал доступен всем. В нем Ньютон указал производные высших порядков, значения интегралов разнообразных рациональных и иррациональных функций, примеры решения дифференциальных уравнений 1-го порядка.
Следуя уговорам своих коллег, Ньютон публикует в 1707 году книгу «Универсальная арифметика». В ней великий математик приводит разнообразные численные методы. Его знаменитый метод позволял находить корни уравнений по упрощенной форме и с гораздо большей точностью (опубликован в «Алгебре» Валлиса, 1685).
В 1711 году Ньютон, спустя 40 лет после написания, опубликовал науный труд под названием «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов». Здесь Ньютон исследовал алгебраические и «механические» кривые (циклоид, квадратрис) и частные производные.
В сочинении «Метод разностей» Ньютон определил интерполяционную формулу для проведения через (n + 1) точки с равноотстоящими или неравноотстоящими абсциссами многочлена n-го порядка.
В 1736 году уже после смерти великого ученого издается научный труд «Метод флюксий и бесконечных рядов», в котором приводятся многочисленные примеры поиска экстремумов, касательных и нормалей, вычисление радиусов и центров кривизны в декартовых и полярных координатах, отыскание точек перегиба и прочее.
В заслугу Ньютона также следует отнести не только разработку методов анализа, но и обоснование его принципов. Именно Ньютон предложил общую теорию предельных переходов, под названием «метод первых и последних отношений». Эта теории подробно изложена в 11 леммах книги I «Начал».
Больших успехов Ньютон достиг в механике. Наиболее важным достижением Ньютона в аксиоматической механике является решение двух фундаментальных задач:
- Создание для механики аксиоматической основы, благодаря которой наука становится в ряд строгих математических теорий.
- Создание динамики, которая связывает поведение тела с характеристиками внешних воздействий на него (сил).
Особенно ценно открытие Ньютона, связанное с опровержением античных представлений о том, что земные и небесные тела движутся под воздействием разных законов. В разработанной Ньютоном модели мира Вселенная подчинена трем единым законам:
- Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
- Изменение количества движения пропорционально приложенной силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.
- Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе, взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны.
Более того, Ньютон утверждал в своих «Началах», что пространство и время являются абсолютными понятиями, едиными для всей Вселенной.
Именно Ньютон дает четкие определения многим физическим понятиям, в том числе: количество движения и сила. Вводит в физику понятие массы как меры инерции и гравитационных свойств. До него физики использовали понятие вес.
Вы наверняка помните, как Ньютон открыл знаменитый «закон тяготения». Надо сказать, что идея всеобщей силы тяготения была отнюдь не новой, однако первым, кто смог ясно и математически точно доказать связь закона тяготения и движения планет. Работы Ньютона в этой области положили начало новой науке - динамике.
Следует отметить тот факт, что Исааку Ньютону принадлежит заслуга открытия причины приливов: притяжение Луны. Более того, Нььютон сумел рассчитать точную массу Луны.
Интересно узнать, что в течение многолетних наблюдений, Ньютон определил, что Земля сплюснута у полюсов, из-за чего земная ось под воздействием притяжения Луны и Солнца медленно (период 26000 лет) смещается. Таким образом, было найдено научное объяснение одной из древнейших проблем «предварения равноденствий».
В оптике Ньютон изобрел первый в мире зеркальный телескоп (рефлектор). Более того, он открыл дисперсию света, доказал, что белый свет раскладывается на цвета радуги после преломления лучей при прохождении через призму. Именно Ньютон заложил основы правильной теории цветов.
Эти и другие открытия Ньютона в области математики и физике заставляют преклонить голову перед гением ученого. На статуе, воздвигнутой Ньютону в 1755 г. в его альма-матер - Тринити-колледже, высечены стихи из Лукреция:
Разумом он превосходил род человеческий (Qui genus humanum ingenio superavit ).
