Исаак Ньютон биография. Учёный. Астроном, Физик, Математик

0
506
  • Имя: Исаак Ньютон
  • Род деятельности: Астроном, Физик, Математик
  • Дата рождения: 25 декабря, 1642
  • Дата смерти: 31 марта, 1727 (84 лет)
  • Место рождения: Woolsthorpe, Линкольншир, Англия, Соединенное Королевство
  • Образование: Король школа, Кембриджский университет, Тринити-колледж

Исаак Ньютон был английским физиком и математиком, известным своими законами физики. Он был ключевой фигурой в Научной революции 17-го века.

Кто такой Исаак Ньютон?.

Исаак Ньютон был физиком и математиком, который разработал принципы современной физики, включая законы движения, и считается одним из великих умов научной революции 17-го века.

В 1687 году он опубликовал свою самую известную работу, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Математические принципы естественной философии), которая была названа единственной самой влиятельной книгой по физике. В 1705 году он был посвящен в рыцари королевой Анной Английской, сделав его сэром Исааком Ньютоном.

Ранняя жизнь

Ньютон родился 4 января 1643 года в Вулсторпе, Линкольншир, Англия. Используя «старый» юлианский календарь, дата рождения Ньютона иногда отображается как 25 декабря 1642 года. Ньютон был единственным сыном преуспевающего местного фермера по имени Исаак, который умер за три месяца до его рождения. Недоношенный ребенок, рожденный крошечным и слабым, Ньютон не должен был выжить. Когда ему было 3 года, его мать, Ханна Эйскоу Ньютон, снова вышла замуж за состоятельного священника Барнабаса Смита и переехала жить к нему, оставив молодого Ньютона с бабушкой по материнской линии. Этот опыт оставил неизгладимый отпечаток на Ньютоне, позже проявившись как острое чувство неуверенности. Он с тревогой зациклился на своей опубликованной работе, защищая ее достоинства иррациональным поведением. В возрасте 12 лет Ньютон воссоединился со своей матерью после смерти ее второго мужа. Она привезла с собой троих маленьких детей от второго брака.

Образование Исаака Ньютона

Ньютон был зачислен в Королевскую школу в Грантеме, городке в Линкольншире, где он поселился у местного аптекаря и познакомился с увлекательным миром химии. Мать забрала его из школы в 12 лет. Ее план состоял в том, чтобы сделать его фермером и заставить ухаживать за фермой. Ньютон с треском провалился, так как считал сельское хозяйство однообразным. Вскоре Ньютона отправили обратно в Королевскую школу, чтобы закончить начальное образование. Возможно, почувствовав врожденные интеллектуальные способности молодого человека, его дядя, выпускник Тринити-колледжа Кембриджского университета, убедил мать Ньютона принять его в университет. В 1661 году Ньютон записался на программу, похожую на рабочий кабинет, а затем прислуживал за столами и заботился о комнатах более богатых студентов.

Научная революция

Когда Ньютон прибыл в Кембридж, Научная революция 17-го века была уже в полной силе. Гелиоцентрический взгляд на Вселенную, теоретизированный астрономами Николаем Коперником и Иоганном Кеплером, а позднее уточненный Галилеем, был хорошо известен в большинстве европейских академических кругов.

Философ Рене Декарт начал формулировать новую концепцию природы как сложной, безличной и инертной машины. Однако, как и большинство университетов Европы, Кембридж был погружен в аристотелевскую философию и взгляд на природу, основанный на геоцентрическом взгляде на Вселенную, рассматривая природу в качественных, а не количественных терминах.

В течение первых трех лет обучения в Кембридже Ньютон изучал стандартную учебную программу, но был очарован более продвинутой наукой. Все свободное время он проводил за чтением современных философов. Результат получился не самым блестящим, но вполне объяснимым, учитывая его двойственный курс обучения.

Именно в это время Ньютон вел вторую серию заметок, озаглавленную «Quaestiones Quaedam Philosophicae» («Некоторые философские вопросы»). «Quaestiones» показывают, что Ньютон открыл новую концепцию природы, которая обеспечила основу для Научной революции. Хотя Ньютон окончил университет без отличий, его усилия принесли ему звание ученого и четыре года финансовой поддержки для будущего образования.

В 1665 году бубонная чума, опустошавшая Европу, пришла в Кембридж, заставив университет закрыться. После двухлетнего перерыва Ньютон вернулся в Кембридж в 1667 году и был избран младшим научным сотрудником Тринити-колледжа, поскольку он все еще не считался выдающимся ученым.

В последующие годы его состояние улучшилось. Ньютон получил степень магистра искусств в 1669 году, когда ему еще не было 27. За это время он наткнулся на опубликованную Николасом Меркатором книгу о методах работы с бесконечными рядами.

Ньютон быстро написал трактат «De Analysi», в котором изложил свои собственные более широкие результаты. Он поделился этим с другом и наставником Исааком Барроу, но не упомянул его имя как автора.

В июне 1669 года Барроу поделился рукописью с британским математиком Джоном Коллинзом. В августе 1669 года Барроу назвал Коллинзу его автора «Мистером Дж. Ньютон… очень молодой … но необыкновенного гения и мастерства в этих делах».

Работа Ньютона была впервые доведена до сведения математического сообщества. Вскоре после этого Барроу подал в отставку с поста профессора Лукаса в Кембридже, и Ньютон занял его место.

Открытия Исаака Ньютона

Ньютон сделал открытия в оптике, движении и математике. Ньютон теоретизировал, что белый свет представляет собой смесь всех цветов спектра, и что свет состоит из частиц.

Его знаменательная книга по физике «Принципы» содержит информацию почти обо всех основных понятиях физики, кроме энергии, что в конечном итоге помогает ему объяснить законы движения и теорию гравитации. Наряду с математиком Готфридом Вильгельмом фон Лейбницем, Ньютону приписывают разработку основных теорий исчисления.

Изобретения Исаака Ньютона

Первым крупным научным достижением Ньютона стало проектирование и строительство отражательного телескопа в 1668 году. Будучи профессором в Кембридже, Ньютон должен был читать ежегодный курс лекций и выбрал оптику в качестве своей первоначальной темы. Он использовал свой телескоп для изучения оптики и помог доказать свою теорию света и цвета.

В 1671 году Королевское общество попросило продемонстрировать его отражающий телескоп, и интерес организации побудил Ньютона опубликовать свои заметки о свете, оптике и цвете в 1672 году. Эти заметки были позже опубликованы как часть оптики Ньютона: Или трактат об Отражениях, Преломлениях, Перегибах и Цветах Света.

Между 1665 и 1667 годами Ньютон вернулся домой из Тринити-колледжа, чтобы продолжить свое частное обучение, так как школа была закрыта из-за Великой чумы. Легенда гласит, что в это время Ньютон испытал свое знаменитое вдохновение гравитации с падающим яблоком. Согласно этому распространенному мифу, Ньютон сидел под яблоней, когда фрукт упал и ударил его по голове, вдохновив его внезапно придумать теорию гравитации.

Хотя нет никаких доказательств того, что яблоко действительно ударило Ньютона по голове, он действительно видел, как яблоко упало с дерева, что заставило его задаться вопросом, почему оно упало прямо вниз, а не под углом. Поэтому он начал изучать теории движения и гравитации.

Именно во время этого 18-месячного студенческого перерыва Ньютон постиг многие из своих наиболее важных открытий, включая метод бесконечно малого исчисления, основы своей теории света и цвета и законы движения планет, что в конечном итоге привело к публикации его книги по физике «Принципы» и его теории гравитации.

Законы движения Исаака Ньютона

В 1687 году, после 18 месяцев напряженной и фактически безостановочной работы, Ньютон опубликовал Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Математические принципы естественной философии), наиболее часто известные как «Principia».

«Principia» предлагает точное количественное описание тел в движении, с тремя основными, но важными законами движения:

Первый закон

Неподвижное тело будет оставаться неподвижным до тех пор, пока к нему не будет приложена внешняя сила.

Второй закон

Сила равна массе, умноженной на ускорение, а изменение движения (то есть изменение скорости) пропорционально приложенной силе.

Третий закон

Сила действия равна силе противодействия.

Ньютон и теория гравитации

Три основных закона движения Ньютона, изложенные в «Principia», помогли ему прийти к своей теории гравитации. Закон всемирного тяготения Ньютона гласит, что два объекта притягиваются друг к другу с силой гравитационного притяжения, пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между их центрами.

Эти законы помогли объяснить не только эллиптические орбиты планет, но и почти все другие движения во Вселенной: как планеты удерживаются на орбите притяжением гравитации Солнца; как Луна вращается вокруг Земли, а спутники Юпитера вращаются вокруг Нее; и как кометы вращаются по эллиптическим орбитам вокруг Солнца.

Они также позволили ему вычислить массу каждой планеты, вычислить сплющивание Земли на полюсах и выпуклость на экваторе, а также то, как гравитационное притяжение Солнца и Луны создает земные приливы. Согласно Ньютону, гравитация поддерживала равновесие Вселенной, заставляла ее работать и сводила небо и Землю в одно великое уравнение.

Исаак Ньютон и Роберт Гук

Не все в Королевской академии были в восторге от открытий Ньютона в оптике и публикации оптики 1672 года: Или трактат об Отражениях, Преломлениях, Перегибах и Цветах Света. Среди несогласных был Роберт Гук, один из первых членов Королевской академии и ученый, достигший успехов в ряде областей, включая механику и оптику.

В то время как Ньютон теоретизировал, что свет состоит из частиц, Гук считал, что он состоит из волн. Гук быстро осудил статью Ньютона в снисходительных выражениях и напал на методологию и выводы Ньютона. Гук был не единственным, кто ставил под сомнение работу Ньютона в области оптики. Возражения высказали также известный голландский ученый Христиан Гюйгенс и ряд французских иезуитов. Но из-за связи Гука с Королевским обществом и его собственной работы в области оптики его критика задела Ньютона сильнее всего. Не в силах справиться с критикой, он впал в ярость—реакция на критику, которая продолжалась всю его жизнь. Ньютон отрицал обвинение Гука в том, что его теории имеют какие-либо недостатки, и доказывал важность его открытий для всей науки.

В последующие месяцы перепалка между этими двумя людьми становилась все более ожесточенной, и вскоре Ньютон пригрозил совсем уйти из Королевского общества. Он остался только после того, как несколько других членов клуба заверили его, что члены Клуба относятся к нему с большим уважением.

Соперничество между Ньютоном и Гуком продолжалось еще несколько лет. Затем, в 1678 году, у Ньютона случился полный нервный срыв, и переписка резко оборвалась. Смерть матери в следующем году сделала его еще более замкнутым, и в течение шести лет он избегал интеллектуального обмена, за исключением тех случаев, когда другие начинали переписку, которую он всегда держал короткой. Во время перерыва в общественной жизни Ньютон вернулся к изучению гравитации и ее влияния на орбиты планет. По иронии судьбы, толчок, который направил Ньютона в правильном направлении в этом исследовании, исходил от Роберта Гука.

В письме 1679 года, адресованном членам Королевского общества за вклад, Гук написал Ньютону и поднял вопрос о движении планет, предположив, что формула, включающая обратные квадраты, может объяснить притяжение между планетами и форму их орбит.

Последующие обмены происходили до того, как Ньютон быстро прервал переписку еще раз. Но идея Гука вскоре была включена в работу Ньютона о движении планет, и из его записей следует, что он быстро сделал свои собственные выводы к 1680 году, хотя и держал свои открытия при себе.

В начале 1684 года в беседе с другими членами Королевского общества Кристофером Реном и Эдмондом Галлеем, Гук высказал свое мнение о доказательстве движения планет. И Рен, и Галлей думали, что он на что-то наткнулся, но указали на необходимость математической демонстрации.

В августе 1684 года Галлей отправился в Кембридж, чтобы навестить Ньютона, который выходил из своего затворничества. Галлей лениво спросил его, какую форму примет орбита планеты, если ее притяжение к Солнцу будет следовать обратному квадрату расстояния между ними (теория Гука).

Ньютон знал ответ, благодаря своей сосредоточенной работе в течение последних шести лет, и ответил: «Эллипс.» Ньютон утверждал, что решил эту проблему около 18 лет назад, во время своего перерыва в Кембридже и чуме, но он не смог найти свои записи. Галлей убедил его решить задачу математически и предложил оплатить все расходы, чтобы идеи могли быть опубликованы, что и было сделано, в «Principia Ньютона».

После публикации первого издания «Principia» в 1687 году Роберт Гук немедленно обвинил Ньютона в плагиате, заявив, что он открыл теорию обратных квадратов и что Ньютон украл его работу. Обвинение было необоснованным, как это было известно большинству ученых, поскольку Гук только теоретизировал об этой идее и никогда не доводил ее до какого-либо уровня доказательства.

Ньютон, однако, пришел в ярость и решительно защищал свои открытия. Он снял все ссылки на Гука в своих заметках и пригрозил вообще отказаться от публикации последующего издания «Principia».

Галлей, вложивший много сил в работу Ньютона, попытался примирить этих двух людей. Хотя Ньютон неохотно согласился включить совместное признание работы Гука (совместно с Реном и Галлеем) в его обсуждение закона обратных квадратов, это никак не успокоило Гука.

Шли годы, и жизнь Гука начала рушиться. Его любимая племянница и компаньонка умерла в том же году, что и «Principia», в 1687 году. По мере того как репутация и слава Ньютона росли, репутация Гука падала, что заставляло его еще больше ожесточаться и ненавидеть своего соперника.

До самого конца Гук использовал любую возможность, чтобы оскорбить Ньютона. Зная, что его соперник вскоре будет избран президентом Королевского общества, Гук отказался уйти в отставку до самой своей смерти, в 1703 году.

Ньютон и алхимия

После публикации «Principia» Ньютон был готов к новому направлению в жизни. Он больше не находил удовлетворения в своем положении в Кембридже и все больше занимался другими вопросами. Он помог возглавить сопротивление попыткам короля Якова II восстановить католическое учение в Кембридже, а в 1689 году был избран представителем Кембриджа в парламенте. Находясь в Лондоне, Ньютон познакомился с более широкой группой интеллектуалов и познакомился с политическим философом Джоном Локком. Хотя многие ученые на континенте продолжали учить механическому миру согласно Аристотелю, молодое поколение британских ученых было очаровано новым взглядом Ньютона на физический мир и признало его своим лидером. Одним из таких почитателей был Никола Фатио де Дюилье, швейцарский математик, с которым Ньютон подружился в Лондоне.

Однако через несколько лет, в 1693 году, Ньютон снова впал в нервное расстройство. Причина открыта для предположений: его разочарование из-за того, что новые монархи Англии, Вильгельм III и Мария II, не назначили его на более высокий пост, или последующая потеря дружбы с Дюилье; истощение от переутомления; или, возможно, хроническое отравление ртутью после десятилетий алхимических исследований.

Трудно сказать точную причину, но факты говорят о том, что письма, написанные Ньютоном нескольким своим лондонским знакомым и друзьям, включая Дюилье, казались безумными и параноидальными, и обвиняли их в предательстве и заговоре.

Как ни странно, Ньютон быстро поправился, написал письма с извинениями друзьям и через несколько месяцев вернулся к работе. Он вышел оттуда, сохранив все свои интеллектуальные способности, но, казалось, потерял интерес к научным проблемам и теперь предпочитал заниматься пророчеством, писанием и изучением алхимии.

В то время как некоторые могли бы рассматривать это как работу ниже человека, который произвел революцию в науке, это могло бы быть более правильно приписано Ньютону, отвечающему на вопросы времени в бурной Британии 17-го века.

Многие интеллектуалы боролись со смыслом многих различных предметов, не в последнюю очередь из которых были религия, политика и сама цель жизни. Современная наука была еще настолько новой, что никто не знал наверняка, как она соотносится со старыми философиями.

Смотритель монетного двора

В 1696 году Ньютону удалось получить правительственную должность, которую он давно искал: смотрителя монетного двора; получив этот новый титул, он навсегда переехал в Лондон и жил со своей племянницей Кэтрин Бартон.

Бартон была любовницей лорда Галифакса, высокопоставленного правительственного чиновника, который сыграл важную роль в продвижении Ньютона в 1699 году до мастера монетного двора-должность, которую он будет занимать до самой своей смерти.

Не желая, чтобы это считалось просто почетной должностью, Ньютон всерьез взялся за дело, реформируя валюту и сурово наказывая фальшивомонетчиков. Как мастер монетного двора, Ньютон перевел британскую валюту, фунт стерлингов, с серебряного на золотой стандарт.

Королевское общество

В 1703 году после смерти Роберта Гука, Ньютон был избран президентом Королевского общества. Однако Ньютон, казалось, никогда не понимал понятия науки как совместного предприятия, и его честолюбие и яростная защита собственных открытий продолжали вести его от одного конфликта к другому с другими учеными.

По большинству свидетельств, пребывание Ньютона в обществе было тираническим и самодержавным; он мог контролировать жизнь и карьеру молодых ученых с абсолютной властью.

В 1705 году немецкий математик Готфрид Лейбниц публично обвинил Ньютона в плагиате своих исследований, заявив, что он открыл исчисление бесконечно малых за несколько лет до публикации «Principia».

В 1712 году Королевское общество назначило комиссию для расследования этого дела. Конечно, поскольку Ньютон был президентом общества, он мог назначать членов комитета и контролировать его расследование. Неудивительно, что комитет пришел к выводу о приоритете Ньютона над открытием.

В том же году, в одном из наиболее вопиющих эпизодов тирании Ньютона, он без разрешения опубликовал заметки астронома Джона Флемстида. Кажется, астроном собрал огромное количество данных за годы работы в Королевской обсерватории в Гринвиче, Англия.

Ньютон запросил большой том «записок Флемстида» для своих исправлений к «Principia». Раздраженный тем, что Флемстид не предоставил ему больше информации так быстро, как он хотел, Ньютон использовал свое влияние как президент Королевского общества, чтобы быть назначенным председателем органа «посетителей», ответственного за Королевскую обсерваторию.

Затем он попытался добиться немедленного издания каталога звезд Флемстида, а также всех его заметок, отредактированных и неотредактированных. В довершение всего Ньютон поручил смертельному врагу Флемстида, Эдмунду Галлею, подготовить заметки для печати.

Флэмстиду наконец удалось получить судебный приказ, заставивший Ньютона прекратить свои планы по публикации и вернуть заметки—один из немногих случаев, когда Ньютон был побежден одним из своих соперников.

Последние годы

К концу жизни Ньютон жил в Крэнбери-парке, недалеко от Винчестера, Англия, со своей племянницей Кэтрин (Бартон) Кондуитт и ее мужем Джоном Кондуиттом.

К этому времени Ньютон стал одним из самых известных людей в Европе. Его научные открытия были неоспоримы. Он также разбогател, разумно вкладывая свой немалый доход и щедро жертвуя на благотворительность.

Несмотря на свою славу, жизнь Ньютона была далека от совершенства: он никогда не женился и не завел много друзей, а в последние годы сочетание гордости, неуверенности в себе и побочных поездок по необычным научным исследованиям заставило даже некоторых из его немногих друзей беспокоиться о его психической стабильности.

Смерть

К тому времени, когда он достиг 80-летнего возраста, Ньютон испытывал проблемы с пищеварением и был вынужден резко изменить свою диету и подвижность.

В марте 1727 года Ньютон испытал сильную боль в животе и потерял сознание, так и не придя в сознание. Он умер на следующий день, 31 марта 1727 года, в возрасте 84 лет.

Наследие

Слава Ньютона еще больше возросла после его смерти, так как многие современники провозгласили его величайшим гением из когда-либо живших. Может быть, небольшое преувеличение, но его открытия оказали большое влияние на западную мысль, приведя к сравнениям с такими, как Платон, Аристотель и Галилей.

Хотя его открытия были одними из многих, сделанных во время Научной революции, универсальные принципы тяготения Ньютона не нашли параллелей в науке того времени.

Конечно, Ньютон оказался неправ в некоторых своих ключевых предположениях. В 20-м веке Альберт Эйнштейн перевернул ньютоновскую концепцию вселенной, заявив, что пространство, расстояние и движение не абсолютны, а относительны и что Вселенная более фантастична, чем когда-либо представлял себе Ньютон.

Ньютон, возможно, не удивился бы: в своей более поздней жизни, когда его спросили об оценке его достижений, он ответил: «Я не знаю, чем я могу показаться миру; но для себя я, кажется, был всего лишь мальчиком, играющим на морском берегу и развлекающимся время от времени тем, что находил более гладкий камешек или более красивую раковину, чем обычно, в то время как великий океан истины лежал передо мной не открытым».

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь