Биография на физик Нютон. Кратка биография на Исак Нютон

Кратката биография на Исак Нютон е описана в тази статия.

Кратка биография на Исак Нютон

Исак Нютон- английски математик, астроном, физик, механик, поставил основите на класическата механика. Той обясни движението на небесните тела – планетите около Слънцето и Луната около Земята. Най-известното му откритие е законът за всемирното притегляне

Е роден 25 декември 1642 ггодини във фермерско семейство в град Woolsthorpe близо до Grantham. Баща му почина преди да се роди. От 12-годишна възраст учи в Grantham School. По това време той живее в къщата на фармацевта Кларк, което може да е събудило у него жажда за химически науки

1661 влиза като спонсор в Тринити Колидж, Кеймбриджкия университет.След като завършва колеж през 1665 г., Нютон получава бакалавърска степен. 1665–67, по време на чумата, е в родното си село Уулсторп; Тези години са най-продуктивните в научната работа на Нютон.

През 1665-1667 г. Нютон развива идеи, които го довеждат до създаването на диференциално и интегрално смятане, изобретяването на рефлекторен телескоп (направен от самия него през 1668 г.) и откриването на закона за всемирното привличане. Тук той провежда експерименти върху разлагането (дисперсията) на светлината.Тогава Нютон очертава програма за по-нататъшен научен растеж

През 1668 г. той успешно защитава магистърската си степен и става старши член на Тринити Колидж.

През 1889г получава един от отделите в Кеймбриджкия университет: Lucasian Chair of Mathematics.

През 1671 г. Нютон построява втория си рефлекторен телескоп, по-голям и с по-добро качество от първия. Демонстрацията на телескопа прави силно впечатление на неговите съвременници и скоро след това (през януари 1672 г.) Нютон е избран за член на Лондонското кралско общество - Английската академия на науките.

Също през 1672 г. Нютон представя своите изследвания върху нова теория за светлината и цветовете пред Лондонското кралско общество, което предизвиква разгорещени полемики с Робърт Хук. Нютон има идеи за монохроматичните светлинни лъчи и периодичността на техните свойства, обосновани с най-добри експерименти.През 1687 г. той публикува своя грандиозен труд „Математически принципи на естествената философия“ („Принципи“).

През 1696 г. Нютон е назначен за управител на монетния двор с кралски указ. Неговата енергична реформа бързо възстановява доверието в паричната система на Обединеното кралство. 1703 г - Избирането на Нютон за президент на Кралското общество, което той управлява в продължение на 20 години 1703 г. - Кралица Ана посвещава Нютон в рицарство за научни заслуги През последните години от живота си той посвещава много време на теологията и древната и библейска история.

Бащата на Нютон не доживява да види раждането на сина си. Момчето се роди болнаво, преждевременно, но все пак оцеля. Нютон смята факта да се родиш на Коледа като специален знак на съдбата. Въпреки тежкото раждане, Нютон доживява до 84 години.

Часовниковата кула на колежа Тринити

Покровител на момчето беше неговият чичо по майчина линия Уилям Ейскоу. Като дете Нютон, според съвременници, е бил изолиран и изолиран, обичал да чете и да прави технически играчки: часовник, мелница и др. След като завършва училище (), той постъпва в Тринити Колидж (Колеж на Светата Троица) на университета в Кеймбридж. Още тогава се оформя могъщият му характер - научна педантичност, желание да се стигне до дъното, непримиримост към измамата и потисничеството, безразличие към обществената слава.

Научната опора и вдъхновение за работата на Нютон са предимно физиците: Галилей, Декарт и Кеплер. Нютон завърши работата им, като ги комбинира в универсална система на света. Други математици и физици имаха по-малко, но значително влияние: Евклид, Ферма, Хюйгенс, Уолис и неговият непосредствен учител Бароу.

Изглежда, че Нютон е направил значителна част от своите математически открития, докато е още студент, през „годините на чумата“ -. На 23-годишна възраст той вече владее методите на диференциалното и интегралното смятане, включително серийно разширение на функции и това, което по-късно беше наречено формулата на Нютон-Лайбниц. В същото време, според него, той открива закона за всемирното привличане или по-скоро е убеден, че този закон следва от третия закон на Кеплер. Освен това през тези години Нютон доказва, че белият цвят е смес от цветове, извежда формулата на „бинома на Нютон“ за произволен рационален показател (включително отрицателни) и т.н.

Експериментите в оптиката и теорията на цветовете продължават. Нютон изследва сферичната и хроматична аберация. За да ги намали до минимум, той изгражда смесен рефлекторен телескоп (леща и вдлъбнато сферично огледало, които сам полира). Той се интересува сериозно от алхимия и провежда много химически експерименти.

Оценки

Надписът на гроба на Нютон гласи:

Тук лежи сър Исак Нютон, благородникът, който с почти божествен ум пръв доказва с факлата на математиката движението на планетите, траекториите на кометите и приливите и отливите на океаните.
Той изследва разликата в светлинните лъчи и различните свойства на цветовете, които се появяват едновременно, за които никой преди не е подозирал. Прилежен, мъдър и верен тълкувател на природата, древността и Светото писание, той утвърждавал с философията си величието на Всемогъщия Бог, а с нрава си изразявал евангелската простота.
Нека смъртните се радват, че съществува такова украшение на човешкия род.

Статуя на Нютон в колежа Тринити

Статуята, издигната на Нютон през 1755 г. в Тринити Колидж, е изписана със стихове от Лукреций:

Самият Нютон оцени постиженията си по-скромно:

Не знам как ме възприема светът, но на себе си изглеждам като момче, което си играе на морския бряг, което се забавлява, като от време на време намира някое камъче, което е по-цветно от останалите, или красива раковина, докато големият океан на истината се простира пред мен, неизследвана от мен.

Въпреки това, в книга II, като въвежда моменти (диференциали), Нютон отново обърква въпроса, като всъщност ги разглежда като действителни безкрайно малки.

Трябва да се отбележи, че Нютон изобщо не се интересува от теория на числата. Очевидно физиката беше много по-близо до математиката за него.

Механика

Страница от Принципите на Нютон с аксиомите на механиката

Заслугата на Нютон е в разрешаването на два основни проблема.

• Създаване на аксиоматична основа за механиката, която всъщност прехвърли тази наука в категорията на строгите математически теории.
• Създаване на динамика, която свързва поведението на тялото с характеристиките на външните въздействия (сили) върху него.

Освен това Нютон окончателно погреба идеята, вкоренена от древни времена, че законите на движение на земните и небесните тела са напълно различни. В неговия модел на света цялата Вселена е подчинена на единни закони.

Нютон също дава строги определения на такива физически понятия като импулс(не съвсем ясно използвано от Декарт) и сила. Той въвежда във физиката понятието маса като мярка за инерция и в същото време гравитационни свойства (преди това физиците използваха понятието тегло).

Ойлер и Лагранж завършват математизацията на механиката.

Теория на гравитацията

Законът на Нютон за гравитацията

Самата идея за универсалната сила на гравитацията беше многократно изразена преди Нютон. Преди това Епикур, Гасенди, Кеплер, Борели, Декарт, Хюйгенс и други са мислили за това. Кеплер вярваше, че гравитацията е обратно пропорционална на разстоянието до Слънцето и се простира само в равнината на еклиптиката; Декарт го смята за резултат от вихри в етера. Имаше обаче предположения с правилната формула (Булиалд, Рен, Хук) и дори кинематично обосновани (използвайки корелацията на формулата на Хюйгенс за центробежната сила и третия закон на Кеплер за кръгови орбити). . Но преди Нютон никой не е успял да свърже ясно и математически категорично закона за гравитацията (сила, обратно пропорционална на квадрата на разстоянието) и законите за движението на планетите (законите на Кеплер). Науката за динамиката започва едва с трудовете на Нютон.

Важно е да се отбележи, че Нютон не просто публикува предложена формула за закона за всемирното привличане, но всъщност предложи пълен математически модел в контекста на добре развит, пълен, ясен и систематичен подход към механиката:

• закон на гравитацията;
• закон на движението (2-ри закон на Нютон);
• система от методи за математически изследвания (математически анализ).

Взети заедно, тази триада е достатъчна за пълно изследване на най-сложните движения на небесните тела, като по този начин се създават основите на небесната механика. Преди Айнщайн не са били необходими фундаментални промени в този модел, въпреки че математическият апарат се оказа необходимо да се развие значително.

Теорията на Нютон за гравитацията предизвика много години дебат и критика на концепцията за действие от разстояние.

Важен аргумент в полза на Нютоновия модел е стриктното извеждане на емпиричните закони на Кеплер въз основа на него. Следващата стъпка беше теорията за движението на кометите и Луната, изложена в „Принципите“. По-късно с помощта на Нютоновата гравитация всички наблюдавани движения на небесните тела са обяснени с висока точност; Това е голяма заслуга на Ойлер, Клеро и Лаплас, които разработиха теория на смущенията за това. Основата на тази теория е положена от Нютон, който анализира движението на Луната, използвайки обичайния си метод за разширяване на серията; по този път той открива причините за известните тогава аномалии ( неравенства) в движението на Луната.

Първите наблюдавани корекции на теорията на Нютон в астрономията (обяснена от общата теория на относителността) са открити едва повече от 200 години по-късно (изместване на перихелия на Меркурий). Въпреки това, те също са много малки в Слънчевата система.

Нютон също открива причината за приливите и отливите: гравитацията на Луната (дори Галилей смята приливите за центробежен ефект). Освен това, след като обработва многогодишни данни за височината на приливите и отливите, той изчислява масата на Луната с добра точност.

Друго следствие от гравитацията е прецесията на земната ос. Нютон установява, че поради сплескаността на Земята на полюсите, земната ос претърпява постоянно бавно изместване с период от 26 000 години под въздействието на привличането на Луната и Слънцето. Така древният проблем за „очакването на равноденствието“ (забелязан за първи път от Хипарх) намери научно обяснение.

Оптика и теория на светлината

Нютон прави фундаментални открития в оптиката. Той построи първия огледален телескоп (рефлектор), който, за разлика от телескопите с чисто леща, нямаше хроматична аберация. Той също така откри дисперсията на светлината, показа, че бялата светлина се разлага на цветовете на дъгата поради различното пречупване на лъчи от различни цветове при преминаване през призма и постави основите на правилна теория за цветовете.

През този период имаше много спекулативни теории за светлината и цвета; По принцип те се бориха между гледните точки на Аристотел („различните цветове са смес от светлина и тъмнина в различни пропорции“) и Декарт („различни цветове се създават, когато светлинните частици се въртят с различни скорости“). Хук в своята Микрография (1665) предлага вариант на аристотелските възгледи. Мнозина вярваха, че цветът е атрибут не на светлината, а на осветен обект. Общото разногласие се влошава от каскада от открития през 17 век: дифракция (1665, Грималди), интерференция (1665, Хук), двойно пречупване (1670, Еразъм Бартолин ( Расмус Бартолин), изследван от Хюйгенс), оценка на скоростта на светлината (1675 г., Рьомер). Нямаше теория за светлината, съвместима с всички тези факти.

Светлинна дисперсия
(Опит на Нютон)

В речта си пред Кралското общество Нютон опровергава както Аристотел, така и Декарт и убедително доказва, че бялата светлина не е първична, а се състои от цветни компоненти с различни ъгли на пречупване. Тези компоненти са първични - Нютон не може да промени цвета им с никакви трикове. Така субективното усещане за цвят получава солидна обективна основа - коефициентът на пречупване.

Нютон създава математическата теория за интерферентните пръстени, открити от Хук, които оттогава са наречени "пръстените на Нютон".

Заглавна страница на Newton's Optics

През 1689 г. Нютон спира изследванията в областта на оптиката - според широко разпространената легенда той се заклел да не публикува нищо в тази област през живота на Хук, който непрекъснато досаждал на Нютон с болезнена за последния критика. Във всеки случай през 1704 г., годината след смъртта на Хук, е публикувана монографията „Оптика“. Приживе на автора „Оптика“, както и „Принципи“, претърпяха три издания и много преводи.

Първата книга на монографията съдържаше принципите на геометричната оптика, учението за дисперсията на светлината и състава на белия цвят с различни приложения.

Той прогнозира сплескаността на Земята на полюсите, приблизително 1:230. В същото време Нютон използва хомогенен флуиден модел, за да опише Земята, прилага закона за всемирното притегляне и взема предвид центробежната сила. В същото време подобни изчисления са направени от Хюйгенс, който не вярва в гравитационната сила на далечни разстояния и подхожда към проблема чисто кинематично. Съответно Хюйгенс прогнозира компресия, по-малка от половината от тази на Нютон, 1:576. Нещо повече, Касини и други картезианци твърдят, че Земята не е компресирана, а издута на полюсите като лимон. Впоследствие, макар и не веднага (първите измервания бяха неточни), преките измервания (Clerot) потвърдиха правотата на Нютон; действителната компресия е 1:298. Причината, поради която тази стойност се различава от тази, предложена от Нютон в полза на Хюйгенс, е, че моделът на хомогенна течност все още не е напълно точен (плътността се увеличава забележимо с дълбочината). По-точна теория, изрично отчитаща зависимостта на плътността от дълбочината, е разработена едва през 19 век.

Други сфери на дейност

Усъвършенствана хронология на древните царства

Успоредно с изследванията, които поставят основите на настоящата научна (физико-математическа) традиция, Нютон посвещава много време на алхимията, както и на теологията. Той не публикува никакви трудове по алхимия и единственият известен резултат от това дългогодишно хоби е сериозното отравяне на Нютон през 1691 г.

Нютон предлага своя собствена версия на библейската хронология, оставяйки след себе си значителен брой ръкописи по тези въпроси. Освен това той написа коментар върху Апокалипсиса. Теологичните ръкописи на Нютон сега се съхраняват в Ерусалим, в Националната библиотека.

Бележки

Основните публикувани трудове на Нютон

• Метод на флуксиите(, "Метод на флуксии", публикуван посмъртно през 1736 г.)
• De Motu Corporum в Gyrum ()
• Philosophiae Naturalis Principia Mathematica(, "Математически принципи на естествената философия")
• Оптика(, "Оптика")
• Универсална аритметика(, "Универсална аритметика")
• Кратка хроника, Системата на света, Оптични лекции, Хронологията на древните кралства, измененаИ De mundi systemateпубликуван посмъртно през 1728 г.
• Исторически разказ за две забележителни изкривявания на Писанието (1754)

Литература

Есета

• Нютон I.Математически произведения. пер. и ком. Д. Д. Мордухай-Болтовски. М.-Л.: ОНТИ, 1937.
• Нютон I.Обща аритметика или книга за аритметичен синтез и анализ. М.: Издателство. Академия на науките на СССР, 1948 г.
• Нютон I.Математически принципи на естествената философия. пер. и прибл. А. Н. Крилова. М.: Наука, 1989.
• Нютон I.Лекции по оптика. М.: Издателство. Академия на науките на СССР, 1946 г.
• Нютон I.Оптика или трактат за отраженията, пречупванията, огъванията и цветовете на светлината. М.: Гостехиздат, 1954.
• Нютон I.Бележки върху книгата на пророк Даниил и Апокалипсиса на Св. Джон. Стр.: Ново време, 1915 г.
• Нютон I.Коригирана хронология на древните царства. М.: РИМИС, 2007.

За него

• Арнолд V.I.Хюйгенс и Бароу, Нютон и Хук. . М.: Наука, 1989.
• Бел Е.Т.Създатели на математиката. М.: Образование, 1979.
• Вавилов С. И.Исак Нютон. 2-ра добавка. изд. М.-Л.: Издателство. Академия на науките на СССР, 1945 г.
• История на математиката под редакцията на А. П. Юшкевич в три тома, М.: Наука, 1970. Том 2. Математика на 17 век.
• Карцев В.Нютон. М.: Млада гвардия, 1987.
• Катасонов В.Н.Метафизическата математика на 17 век. М.: Наука, 1993.
• Кирсанов В. С.Научната революция от 17 век. М.: Наука, 1987.
• Кузнецов Б. Г.Нютон. М.: Мисъл, 1982.
• Московски университет - в памет на Исак Нютон. М., 1946.
• Спаски B.I.История на физиката. Изд. 2-ро. М.: Висше училище, 1977. Част 1. Част 2.
• Хелман Х.Големи противоречия в науката. Десет от най-вълнуващите дебати. М.: Диалектика, 2007. - Глава 3. Нютон срещу Лайбниц: Сблъсъкът на титаните.
• Юшкевич А. П.За математическите ръкописи на Нютон. Историко-математически изследвания, 22, 1977, с. 127-192.
• Юшкевич А. П.Концепции за безкрайно малкото смятане на Нютон и Лайбниц. Историко-математически изследвания, 23, 1978, с. 11-31.
• Артър Р. Т. У.Флуксии на Нютон и равнопоточно време. Изследвания по история и философия на науката, 26, 1995, p. 323-351.
• Бертолони М. Д.Еквивалентност и приоритет: Нютон срещу Лайбниц. Оксфорд: Clarendon Press, 1993 г.
• Коен И. Б.Философските принципи на Нютон: изследва научната работа на Нютон и общата среда в нея. Кеймбридж (Масачусетс) UP, 1956 г.
• Коен И. Б.Въведение в "Принципиите" на Нютон. Кеймбридж (Масачусетс) UP, 1971 г.
• Лай Т.Дали Нютон се отказа от безкрайно малките? Historia Mathematica, 2, 1975, p. 127-136.
• Селес М. А.Безкрайно малките в основите на механиката на Нютон. Historia Mathematica, 33, 2006, p. 210-223.
• Уайнсток Р.Принципи на Нютон и обратно квадратни орбити: преразгледан недостатък. Historia Mathematica, 19, 1992, p. 60-70.
• Westfall R.S.Никога в покой: Биг. на Исак Нютон. Cambridge UP, 1981.
• Whiteside D.T.Модели на математическата мисъл в края на седемнадесети век. Архив за история на точните науки, 1, 1963, с. 179-388.
• Уайт М.Исак Нютон: Последният магьосник. Персей, 1999, 928 с.

Произведения на изкуството

Сър Исак Нютон (англ. Sir Isaac Newton, 25 декември 1642 г. - 20 март 1727 г. според юлианския календар, използван в Англия по това време; или 4 януари 1643 г. - 31 март 1727 г. според григорианския календар) - велик английски физик, математик и астроном. Автор на фундаменталния труд „Математически принципи на естествената философия“ (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), в който описва закона за всемирното притегляне и така наречените закони на Нютон, които поставят основите на класическата механика. Той разработи диференциално и интегрално смятане, теория на цветовете и много други математически и физически теории.

Разработва (независимо от Г. Лайбниц) диференциално и интегрално смятане. Той открива дисперсията на светлината, хроматичната аберация, изучава интерференцията и дифракцията, развива корпускулярната теория на светлината и излага хипотеза, която комбинира корпускулярни и вълнови концепции. Построил рефлекторен телескоп. Формулира основните закони на класическата механика. Той открива закона за всемирното притегляне, дава теория за движението на небесните тела, създавайки основите на небесната механика. Пространството и времето се смятаха за абсолютни. Работата на Нютон е много по-напред от общото научно ниво на неговото време и е слабо разбрана от съвременниците му. Той беше директор на монетния двор и създаде бизнеса с монети в Англия. Известен алхимик, Нютон изучава хронологията на древните царства. Той посвети богословските си трудове на тълкуването на библейски пророчества (повечето непубликувани).

Нютон е роден на 4 януари 1643 г. в село Woolsthorpe, (Линкълншир, Англия) в семейството на дребен фермер, който починал три месеца преди раждането на сина си. Бебето беше недоносено; Има легенда, че той е бил толкова малък, че е бил поставен в ръкавица от овча кожа, легнал на пейка, от която един ден паднал и ударил силно главата си в пода. Когато детето било на три години, майка му се омъжила повторно и го напуснала, оставяйки го на грижите на баба му. Нютон израства болнав и необщителен, склонен към мечтания. Привличат го поезията и рисуването, далеч от връстниците си той прави хартиени хвърчила, изобретява вятърна мелница, воден часовник и карета с педали. Началото на училищния живот беше трудно за Нютон. Учеше зле, беше слабо момче и един ден съучениците му го биеха, докато загуби съзнание. За гордия Нютон беше непоносимо да понесе това и му оставаше само едно: да се отличава с академичните си успехи. С упорит труд той постига първо място в своя клас.

Интересът към технологиите кара Нютон да мисли за природните явления; Изучава задълбочено и математика. Жан Батист Бийо по-късно пише за това: „Един от чичовците му, като го намери един ден под плет с книга в ръце, потънал в дълбок размисъл, взе книгата от него и откри, че той е зает с решаването на математическа задача. Изумен с такова сериозно и активно ръководство, такъв млад мъж, той убеди майка си да не се съпротивлява повече на желанията на сина си и да го изпрати да продължи обучението си.

След сериозна подготовка Нютон постъпва в Кеймбридж през 1660 г. като Subsizzfr (така се наричат ​​бедните студенти, които са задължени да обслужват членовете на колежа, което не може да не натоварва Нютон). Започнах да уча астрология през последната си година в колежа.

Нютон приема астрологията сериозно и ревностно я защитава от атаките на колегите си. Изследванията в астрологията и желанието да докаже нейната значимост го тласкат към изследвания в областта на движението на небесните тела и тяхното влияние върху нашата планета.

За шест години Нютон завършва всички колежански степени и подготвя всички свои следващи велики открития. През 1665 г. Нютон става магистър на изкуствата. През същата година, когато в Англия бушува чумната епидемия, той решава временно да се засели в Уулсторп. Именно там започва активно да се занимава с оптика. Лайтмотивът на всички изследвания беше желанието да се разбере физическата природа на светлината. Нютон вярва, че светлината е поток от специални частици (корпускули), излъчвани от източник и движещи се по права линия, докато не срещнат препятствия. Корпускулярният модел обяснява не само праволинейността на разпространение на светлината, но и закона за отражение (еластично отражение) и закона за пречупване.

По това време работата вече беше до голяма степен завършена, което беше предопределено да се превърне в основния велик резултат от работата на Нютон - създаването на единна физическа картина на света, основана на формулираните от него закони на механиката.

След като постави проблема за изучаване на различни сили, самият Нютон даде първия блестящ пример за неговото решение, формулирайки закона за всемирното привличане. Законът за всемирното притегляне позволява на Нютон да даде количествено обяснение на движението на планетите около Слънцето и природата на морските приливи и отливи. Това не може да не направи огромно впечатление в умовете на изследователите. Програмата за единно механично описание на всички природни явления - както "земни", така и "небесни" - е установена във физиката от много години.

През 1668 г. Нютон се завръща в Кеймбридж и скоро получава Лукасовата катедра по математика. Преди това този стол е бил зает от неговия учител И. Бароу, който отстъпва стола на любимия си ученик, за да го осигури финансово. По това време Нютон вече е автор на бинома и създател (едновременно с Лайбниц, но независимо от него) на метода на диференциалното и интегралното смятане.

Без да се ограничава само до теоретични изследвания, през същите години той проектира отразяващ телескоп (рефлектор). Вторият от направените (подобрените) телескопи послужи като причина за въвеждането на Нютон като член на Лондонското кралско общество. Когато Нютон отказва членство поради невъзможност да плаща членски внос, се счита за възможно, предвид неговите научни заслуги, да се направи изключение за него, освобождавайки го от плащането им. Неговата теория за светлината и цветовете, представена през 1675 г., предизвиква такива атаки, че Нютон решава да не публикува нищо за оптиката, докато Хук, неговият най-яростен противник, е жив. От 1688 до 1694 г. Нютон е член на парламента.

По това време, през 1687 г., са публикувани „Математическите принципи на естествената философия“ - основата на механиката на всички физически явления, от движението на небесните тела до разпространението на звука. Няколко века по-късно тази програма определя развитието на физиката и нейното значение не е изчерпано и до днес. Постоянното потискащо чувство на материална несигурност, огромен нервен и психически стрес несъмнено е една от причините за болестта на Нютон. Непосредственият тласък за болестта е пожар, при който всички ръкописи, които е подготвил, са изгубени. Ето защо позицията на надзирател на монетния двор, докато запазва професорската си длъжност в Кеймбридж, е от голямо значение за него. Ревностно се захваща за работа и бързо постига забележим успех, Нютон е назначен за директор през 1699 г. Беше невъзможно да се съчетае това с преподаване и Нютон се премести в Лондон.

В края на 1703 г. е избран за президент на Кралското общество. По това време Нютон е достигнал върха на славата. През 1705 г. е издигнат в рицарско звание, но имайки голям апартамент, шестима слуги и богато семейство, той остава самотен.

Времето на активно творчество приключи и Нютон се ограничава до подготовката на публикуването на „Оптика“, преиздаването на труда „Математически принципи на естествената философия“ и тълкуването на Светото писание (той е автор на тълкуването на Апокалипсиса, есе за пророк Даниил).

Нютон умира на 31 март 1727 г. в Лондон и е погребан в Уестминстърското абатство. Надписът на гроба му завършва с думите: "Нека смъртните се радват, че такова украшение на човешкия род живее сред тях."

Английски Исак Нютон

Английски физик, математик, механик и астроном, един от основателите на класическата физика

кратка биография

Световноизвестен учен, чийто принос към науката е невероятно трудно да се надцени. Той е бил механик, физик, астроном, математик; Именно на него се приписва формулирането на основните закони на класическата механика, откриването на законите на всемирното притегляне и обяснението на механизма на движение на небесните тела. Той постави основите на акустиката, физическата оптика и механиката на континуума. Исак Нютон, като многостранна личност, имаше репутация на известен алхимик, изучаваше хронологията на древните царства, пишеше богословски трудове, повечето от които останаха непубликувани. Неговите съвременници подценявали и малко разбирали трудовете му, тъй като те далеч изпреварвали нивото на науката от този период.

На 4 януари 1643 г. в графство Линкълншър, недалеч от Грантъм, в село Уулсторп, в семейството на фермер се родило малко, слабо дете, което дори се страхували да кръстят, вярвайки, че няма да живее дълго . Името му беше Исак, живя 84 години и стана най-великият учен. От тригодишна възраст Исак беше отгледан от баба си, често боледуваше, избягваше връстниците си и прекарваше много време в мечтания и мисленето. Подрастващото момче било изпратено в начално училище и на 12-годишна възраст се озовало в Грантам, където посещавало училище и живеело с фармацевт. Тъй като е физически слаб и изпитва сериозни затруднения в комуникацията, младият Нютон полага много усилия, за да успее в обучението си и да стане първи сред връстниците си.

Сериозността на момчето, неговият интерес към математиката и талантът не останаха незабелязани; неговите познати заедно убедиха майката на Исак да позволи на сина си да продължи обучението си, въпреки че тя имаше свои собствени планове за него. В резултат на това, след сериозна подготовка, на 5 юни 1660 г. 17-годишният Нютон постъпва в университета в Кеймбридж със специална позиция: той не плаща обучение, но е длъжен да обслужва богати студенти. Нютон става истински студент през 1664 г., а на следващата година вече получава бакалавърска степен по изящни изкуства.

През годините на обучението му в Кеймбридж бяха подготвени нови открития, които обезсмъртиха името му. Този най-плодотворен период в неговата научна биография продължава дори когато във връзка с епидемия (вероятно чума), започнала в университетския кампус, той прекарва 1665-1607 г. живееше у дома. Тук той открива закона за всемирното притегляне, излага идеите за интегрално и диференциално смятане и изобретява рефлекторен телескоп.

През 1668 г. Нютон се завръща в Кеймбридж, където получава магистърска степен и заема Лукасовата катедра по математика: известният математик И. Бароу я дава на любимия си студент, за да го подкрепи финансово. Нютон ръководи катедрата по физика и математика в Кеймбриджкия университет от 1669 до 1701 г. През януари 1672 г. е избран за член на Лондонското кралско общество. През април 1686 г. Нютон изпраща в столицата две части от известния фундаментален труд „Математически принципи на естествената философия“, който полага основите на класическата физика и обобщава много от предишните му трудове в областта на математиката, физиката, астрономията и оптика.

През 1689 г. умира майката на Нютон, което е тежък удар за него и е, наред с постоянното голямо интелектуално и нервно напрежение, един от факторите за психическото разстройство, застигнало учения през 1692 г. То е провокирано от пожар, който унищожава огромен брой ръкописи. След като се възстанови трудно от болестта си, Нютон продължи да учи наука, но не толкова интензивно.

Друга от основните причини за болестта на Нютон е депресиращата му финансова несигурност. През 1695 г. късметът най-накрая му се усмихва: той получава позицията на пазач в монетния двор, като същевременно остава професор в Кеймбридж. През 1699 г., благодарение на отличната си работа, той е назначен за директор и затова напуска преподаването и заминава за Лондон, където остава на директорския пост до смъртта си.

Към 1703 г., годината на избирането му за президент на Кралското общество, Нютон е в зенита на своята слава. През 1705 г. е удостоен с рицарско звание, получава голяма заплата, живее в просторен апартамент, но остава човешки сам - както винаги. През 1725 г. Нютон напуска държавна служба, а през 1727 г., когато Англия е погълната от чума, той умира на 31 март. Денят на погребението му стана ден на национален траур; Изключителният учен е погребан в Уестминстърското абатство.

Биография от Уикипедия

господине Исак Нютон(или Нютон- Английски физик, математик, механик и астроном, един от основателите на класическата физика. Автор на фундаменталния труд „Математически принципи на естествената философия“, в който очерта закона за всемирното привличане и трите закона на механиката, които станаха основата на класическата механика. Той разработи диференциално и интегрално смятане, теория на цветовете, постави основите на съвременната физическа оптика и създаде много други математически и физически теории.

ранните години

Исак Нютон е роден в село Уулсторп, Линкълншир, в навечерието на Гражданската война. Бащата на Нютон, дребен, но успешен фермер Исак Нютон (1606-1642), не доживява да види раждането на сина си. Момченцето се родило преждевременно и било болнаво, затова дълго време не смеели да го кръстят. И все пак той оцеля, беше кръстен (1 януари) и нарече Исак в памет на баща си. Нютон смята факта да се родиш на Коледа като специален знак на съдбата. Въпреки лошото здраве в ранна детска възраст, той доживява до 84 години.

Нютон искрено вярваше, че семейството му произхожда от шотландските благородници от 15-ти век, но историците откриха, че през 1524 г. неговите предци са били бедни селяни. До края на 16 век семейството забогатява и става йомен (земевладелец). Бащата на Нютон оставил наследство от голяма сума от 500 лири стерлинги по това време и няколкостотин акра плодородна земя, заета от полета и гори.

През януари 1646 г. майката на Нютон, Хана Ейскоу (1623-1679), се омъжва повторно. Тя има три деца от новия си съпруг, 63-годишен вдовец, и започва да обръща малко внимание на Айзък. Покровител на момчето беше неговият чичо по майчина линия Уилям Ейскоу. Като дете Нютон, според съвременниците, бил мълчалив, затворен и изолиран, обичал да чете и да прави технически играчки: слънчев и воден часовник, мелница и др. През целия си живот се чувствал самотен.

Неговият втори баща умира през 1653 г., част от наследството му отива при майката на Нютон и веднага е регистрирано от нея на името на Исак. Майката се върна у дома, но съсредоточи по-голямата част от вниманието си върху трите най-малки деца и голямото домакинство; Исак все още беше оставен на произвола на съдбата.

През 1655 г. 12-годишният Нютон е изпратен да учи в близкото училище в Грантам, където живее в къщата на фармацевта Кларк. Скоро момчето проявява необикновени способности, но през 1659 г. майка му Анна го връща в имението и се опитва да повери част от управлението на домакинството на 16-годишния си син. Опитът не беше успешен - Айзък предпочиташе четенето на книги, писането на поезия и особено проектирането на различни механизми пред всички други дейности. По това време Стоукс, учителят на Нютон, се обърнал към Анна и започнал да я убеждава да продължи образованието на нейния необикновено надарен син; Към това искане се присъедини и познатият на чичо Уилям и Айзък Грантъм (роднина на фармацевта Кларк) Хъмфри Бабингтън, член на Тринити Колидж в Кеймбридж. С общите си усилия те в крайна сметка постигнаха целта си. През 1661 г. Нютон успешно завършва училище и отива да продължи образованието си в Кеймбриджкия университет.

Тринити Колидж (1661-1664)

През юни 1661 г. 18-годишният Нютон пристига в Кеймбридж. Според хартата му е даден изпит за познанията му по латински език, след което е уведомен, че е приет в Тринити Колидж (Колежа на Светата Троица) в университета в Кеймбридж. Повече от 30 години от живота на Нютон са свързани с това учебно заведение.

Колежът, както и целият университет, преминаваше през труден период. Току-що възстановената монархия в Англия (1660 г.), крал Чарлз II често забавя дължимите плащания на университета и уволнява значителна част от преподавателския състав, назначен по време на революцията. Общо 400 души живееха в Тринити Колидж, включително студенти, слуги и 20 просяци, на които според хартата колежът беше длъжен да дава милостиня. Учебният процес беше в окаяно състояние.

Нютон е включен в категорията на студентите „sizar“, от които не се начисляват такси за обучение (вероятно по препоръка на Бабингтън). Според нормите от онова време размерникът е бил длъжен да плаща за обучението си чрез различни работи в университета или чрез предоставяне на услуги на по-богати студенти. За този период от живота му са оцелели много малко документални свидетелства и спомени. През тези години най-накрая се формира характерът на Нютон - желанието да се стигне до дъното, нетърпимостта към измамата, клеветата и потисничеството, безразличието към обществената слава. Все още нямаше приятели.

През април 1664 г. Нютон, след като издържа изпитите, се премества в по-висока категория старши студенти ( учени), което го направи подходящ за стипендия, за да продължи обучението си в колеж.

Въпреки откритията на Галилей, естествените науки и философията в Кеймбридж все още се преподават според Аристотел. Въпреки това, оцелелите тетрадки на Нютон вече споменават Галилей, Коперник, картезианството, Кеплер и атомната теория на Гасенди. Съдейки по тези тетрадки, той продължава да прави (главно научни инструменти) и се занимава ентусиазирано с оптика, астрономия, математика, фонетика и теория на музиката. Според мемоарите на неговия съквартирант, Нютон се посвещава с цялото си сърце на обучението си, забравяйки за храната и съня; вероятно, въпреки всички трудности, това е бил точно начинът на живот, който самият той е желал.

1664 година в живота на Нютон е богата и на други събития. Нютон преживява творчески подем, започва самостоятелна научна дейност и съставя мащабен списък (от 45 точки) на нерешени проблеми в природата и човешкия живот ( Въпросник, лат. Questiones quaedam philosophicae). В бъдеще подобни списъци се появяват повече от веднъж в работните му книги. През март същата година започват лекции в новооснования (1663) математически отдел на колежа от нов учител, 34-годишният Айзък Бароу, голям математик, бъдещият приятел и учител на Нютон. Интересът на Нютон към математиката рязко нараства. Той прави първото значимо математическо откритие: биномно разширение за произволен рационален показател (включително отрицателни) и чрез него стига до основния си математически метод - разлагането на функция в безкраен ред. В самия край на годината Нютон стана ерген.

Научната подкрепа и вдъхновение за работата на Нютон са физиците: Галилей, Декарт и Кеплер. Нютон завърши работата им, като ги комбинира в универсална система на света. Други математици и физици имаха по-малко, но значително влияние: Евклид, Ферма, Хюйгенс, Уолис и неговият непосредствен учител Бароу. В ученическия бележник на Нютон има програмна фраза:

Във философията не може да има суверен освен истината... Трябва да издигнем златни паметници на Кеплер, Галилей, Декарт и на всеки да пишем: „Платон е приятел, Аристотел е приятел, но главният приятел е истината.“

„Годините на чумата“ (1665-1667)

В навечерието на Коледа през 1664 г. по къщите в Лондон започват да се появяват червени кръстове - първите белези на Голямата чумна епидемия. До лятото смъртоносната епидемия се разрасна значително. На 8 август 1665 г. часовете в Тринити Колидж са спрени и персоналът е разпуснат до края на епидемията. Нютон се прибра в Улсторп, като взе със себе си основните книги, тетрадки и инструменти.

Това бяха катастрофални години за Англия - опустошителна чума (една пета от населението умря само в Лондон), опустошителна война с Холандия и Големият пожар в Лондон. Но Нютон прави значителна част от своите научни открития в самотата на „чумните години“. От оцелелите бележки става ясно, че 23-годишният Нютон вече е владеел основните методи на диференциалното и интегралното смятане, включително разлагането на функциите в редица и това, което по-късно е наречено формулата на Нютон-Лайбниц. След като провежда серия от гениални оптични експерименти, той доказва, че белият цвят е смес от цветовете на спектъра. Нютон по-късно си спомня тези години:

В началото на 1665 г. открих метода на приблизителните редове и правилото за трансформиране на всяка степен на бином в такъв ред... през ноември получих директния метод на флуксиите [диференциално смятане]; през януари на следващата година получих теорията на цветовете, а през май започнах обратния метод на флуксии [интегрално смятане] ... По това време преживявах най-хубавото време от младостта си и се интересувах повече от математика и [ естествена] философия, отколкото когато и да било по-късно.

Но най-значимото му откритие през тези години беше законът за всемирното привличане. По-късно, през 1686 г., Нютон пише на Халей:

В статии, написани преди повече от 15 години (не мога да дам точната дата, но във всеки случай беше преди началото на моята кореспонденция с Олденбург), изразих обратната квадратична пропорционалност на гравитационното привличане на планетите към Слънцето в зависимост от разстоянието и изчисли правилното съотношение на земната гравитация и conatus recedendi [стремеж] на Луната към центъра на Земята, макар и не съвсем точно.

Неточността, спомената от Нютон, е причинена от факта, че Нютон е взел размерите на Земята и големината на гравитационното ускорение от Механиката на Галилей, където са дадени със значителна грешка. По-късно Нютон получава по-точни данни от Пикар и окончателно се убеждава в истинността на своята теория.

Известна е легендата, че Нютон е открил закона за гравитацията, като е наблюдавал ябълка, падаща от клон на дърво. За първи път „ябълката на Нютон“ се споменава накратко от биографа на Нютон Уилям Стъкли (книга „Мемоарите от живота на Нютон“, 1752 г.):

След обяд времето се затопли, излязохме в градината и пихме чай под сянката на ябълковите дървета. Той [Нютон] ми каза, че идеята за гравитацията му е хрумнала, докато е седял под едно дърво по същия начин. Той беше в съзерцателно настроение, когато изведнъж една ябълка падна от клона. „Защо ябълките винаги падат перпендикулярно на земята?“ - той помисли.

Легендата става популярна благодарение на Волтер. Всъщност, както може да се види от работните книги на Нютон, неговата теория за универсалната гравитация се развива постепенно. Друг биограф, Хенри Пембъртън, дава разсъжденията на Нютон (без да споменава ябълката) по-подробно: „като сравнява периодите на няколко планети и техните разстояния от слънцето, той открива, че ... тази сила трябва да намалява в квадратична пропорция като разстоянието се увеличава." С други думи, Нютон открива, че от третия закон на Кеплер, който свързва орбиталните периоди на планетите с разстоянието до Слънцето, следва точно „формулата на обратния квадрат“ за закона на гравитацията (в приближението на кръгови орбити). Нютон написа окончателната формулировка на закона за гравитацията, която беше включена в учебниците, по-късно, след като законите на механиката му станаха ясни.

Тези открития, както и много от по-късните, са публикувани 20-40 години по-късно, отколкото са направени. Нютон не преследва слава. През 1670 г. той пише на Джон Колинс: „Не виждам нищо желателно в славата, дори ако бях в състояние да я спечеля. Това може би ще увеличи броя на познатите ми, но точно това се опитвам най-много да избягвам. Той не публикува първата си научна работа (октомври 1666 г.), която очертава основите на анализа; намерено е едва 300 години по-късно.

Начало на научната слава (1667-1684)

През март-юни 1666 г. Нютон посещава Кеймбридж. През лятото обаче нова вълна от чума го принуди да се прибере отново. Накрая, в началото на 1667 г., епидемията утихва и Нютон се завръща в Кеймбридж през април. На 1 октомври той е избран за сътрудник на колежа Тринити, а през 1668 г. става магистър. Беше му дадена просторна отделна стая за живеене, определена му заплата (2 паунда на година) и му беше дадена група студенти, с които той съвестно изучаваше стандартни академични предмети по няколко часа седмично. Въпреки това нито тогава, нито по-късно Нютон се прослави като учител, лекциите му бяха слабо посещавани.

След като укрепи позицията си, Нютон замина за Лондон, където малко преди това, през 1660 г., беше създадено Лондонското кралско общество - авторитетна организация от видни научни фигури, една от първите академии на науките. Публикацията на Кралското общество беше списанието Philosophical Transactions.

През 1669 г. в Европа започват да се появяват математически трудове, използващи разширения в безкрайни серии. Въпреки че дълбочината на тези открития не може да се сравни с тази на Нютон, Бароу настоя неговият ученик да определи своя приоритет по този въпрос. Нютон написа кратко, но доста пълно резюме на тази част от своите открития, което той нарече „Анализ чрез уравнения с безкраен брой членове“. Бароу изпраща този трактат в Лондон. Нютон помоли Бароу да не разкрива името на автора на произведението (но все пак го изпусна). „Анализът“ се разпространи сред специалистите и спечели известна известност в Англия и в чужбина.

През същата година Бароу приема поканата на краля да стане придворен свещеник и напуска преподаването. На 29 октомври 1669 г. 26-годишният Нютон е избран за негов наследник като „професор на Лукас“ по математика и оптика в колежа Тринити. На тази позиция Нютон получава заплата от £100 годишно, в допълнение към други бонуси и стипендии от Тринити. Новият пост също даде на Нютон повече време за собствените му изследвания. Бароу оставил на Нютон обширна алхимична лаборатория; През този период Нютон сериозно се интересува от алхимия и провежда много химически експерименти.

В същото време Нютон продължава експериментите в оптиката и теорията на цветовете. Нютон изучава сферична и хроматична аберация. За да ги намали до минимум, той построи смесен рефлекторен телескоп: леща и вдлъбнато сферично огледало, които направи и полира сам. Проектът за такъв телескоп е предложен за първи път от Джеймс Грегъри (1663 г.), но този план никога не е реализиран. Първият дизайн на Нютон (1668 г.) е неуспешен, но следващият, с по-внимателно полирано огледало, въпреки малкия си размер, осигурява 40-кратно увеличение с отлично качество.

Слуховете за новия инструмент бързо достигат до Лондон и Нютон е поканен да покаже изобретението си на научната общност. В края на 1671 - началото на 1672 г. се проведе демонстрация на рефлектора пред краля, а след това и в Кралското общество. Устройството получи универсални възторжени отзиви. Практическото значение на изобретението вероятно също е изиграло роля: астрономическите наблюдения са служили за точно определяне на времето, което от своя страна е било необходимо за навигация в морето. Нютон става известен и през януари 1672 г. е избран за член на Кралското общество. По-късно подобрените рефлектори стават основни инструменти на астрономите, с тяхна помощ са открити планетата Уран, други галактики и червеното изместване.

Първоначално Нютон оценява комуникацията си с колеги от Кралското общество, което включва освен Бароу, Джеймс Грегъри, Джон Уолис, Робърт Хук, Робърт Бойл, Кристофър Рен и други известни фигури на английската наука. Скоро обаче започнаха досадни конфликти, които Нютон наистина не харесваше. По-специално, шумен спор избухна относно природата на светлината. Това започва, когато през февруари 1672 г. Нютон публикува подробно описание на класическите си експерименти с призми и своята теория за цвета във Философските транзакции. Хук, който преди това е публикувал собствената си теория, заявява, че не е убеден от резултатите на Нютон; той беше подкрепен от Хюйгенс на основание, че теорията на Нютон „противоречи на общоприетите възгледи“. Нютон отговори на тяхната критика само шест месеца по-късно, но по това време броят на критиците се е увеличил значително.

Лавина от некомпетентни атаки оставя Нютон раздразнен и депресиран. Нютон моли секретаря на Олденбургското общество да не му изпраща повече критични писма и дава обет за в бъдеще: да не се включва в научни спорове. В писмата си той се оплаква, че е изправен пред избор: или да не публикува откритията си, или да прекара цялото си време и енергия в отблъскване на недружелюбна аматьорска критика. В крайна сметка той избира първия вариант и обявява оставката си от Кралското общество (8 март 1673 г.). Не беше без затруднения, че Олденбург го убеди да остане, но научните контакти с обществото бяха сведени до минимум за дълго време.

През 1673 г. се случват две важни събития. Първо: с кралски указ старият приятел и покровител на Нютон, Исак Бароу, се завръща в Тринити, сега като ръководител („майстор“) на колежа. Второ: Лайбниц, известен по това време като философ и изобретател, се заинтересува от математическите открития на Нютон. След като получава работата на Нютон от 1669 г. върху безкрайните серии и я изучава задълбочено, той независимо започва да развива своя собствена версия на анализа. През 1676 г. Нютон и Лайбниц си разменят писма, в които Нютон обяснява редица свои методи, отговаря на въпросите на Лайбниц и намеква за съществуването на още по-общи методи, които все още не са публикувани (което означава общо диференциално и интегрално смятане). Секретарят на Кралското общество Хенри Олденбург упорито моли Нютон да публикува своите математически открития за анализ за славата на Англия, но Нютон отговаря, че работи върху друга тема от пет години и не иска да бъде разсейван. Нютон не отговаря на следващото писмо на Лайбниц. Първата кратка публикация за версията на анализа на Нютон се появява едва през 1693 г., когато версията на Лайбниц вече е широко разпространена в цяла Европа.

Краят на 1670-те е тъжен за Нютон. През май 1677 г. 47-годишният Бароу умира неочаквано. През зимата на същата година в къщата на Нютон избухна силен пожар и изгоря част от архива на ръкописите на Нютон. През септември 1677 г. секретарят на Кралското общество Олденбург, който подкрепя Нютон, умира и Хук, който е враждебен към Нютон, става нов секретар. През 1679 г. майка Анна се разболява сериозно; Нютон, оставяйки всичките си дела, дойде при нея, взе активно участие в грижите за пациента, но състоянието на майката бързо се влоши и тя почина. Майка и Бароу бяха сред малкото хора, които разведриха самотата на Нютон.

"Математически принципи на естествената философия" (1684-1686)

Историята на създаването на тази работа, една от най-известните в историята на науката, започва през 1682 г., когато преминаването на кометата на Халей предизвиква повишаване на интереса към небесната механика. Едмънд Халей се опита да убеди Нютон да публикува своята „обща теория на движението“, за която отдавна се носеше слух в научната общност. Нютон, не желаейки да бъде въвлечен в нови научни спорове и караници, отказва.

През август 1684 г. Халей идва в Кеймбридж и казва на Нютон, че той, Рен и Хук са обсъждали как да извлекат елиптичността на планетарните орбити от формулата на закона за гравитацията, но не знаят как да подходят към решението. Нютон съобщава, че вече разполага с такова доказателство и през ноември изпраща на Халей готовия ръкопис. Той веднага оцени значението на резултата и метода, веднага посети отново Нютон и този път успя да го убеди да публикува откритията си. На 10 декември 1684 г. в протокола на Кралското общество се появява исторически запис:

Г-н Халей... наскоро видя г-н Нютон в Кеймбридж и той му показа интересен трактат "De motu" [За движението]. Според желанието на г-н Халей, Нютон обеща да изпрати споменатия трактат на Обществото.

Работата по книгата се проведе през 1684-1686 г. Според спомените на Хъмфри Нютон, роднина на учения и негов помощник през тези години, първоначално Нютон пише „Принципии“ между алхимичните експерименти, на които обръща основно внимание, след което постепенно се увлича и ентусиазирано се посвещава да работи върху основната книга на живота си.

Публикуването трябваше да бъде извършено със средства от Кралското общество, но в началото на 1686 г. Обществото публикува трактат за историята на рибата, който не беше търсен и по този начин изчерпа бюджета си. Тогава Халей обяви, че сам ще поеме разходите по публикуването. Обществото с благодарност прие това щедро предложение и като частична компенсация предостави на Халей 50 безплатни копия на трактат за историята на рибата.

Трудът на Нютон - може би по аналогия с "Принципите на философията" на Декарт (1644) или, според някои историци на науката, като предизвикателство към картезианците - е наречен "Математически принципи на естествената философия" (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) , тоест на съвременен език „Математически основи на физиката“.

На 28 април 1686 г. първият том на "Математически принципи" е представен на Кралското общество. И трите тома, след известна редакция от автора, са публикувани през 1687 г. Тиражът (около 300 копия) беше разпродаден за 4 години - много бързо за това време.

Както на физическо, така и на математическо ниво работата на Нютон е качествено по-добра от работата на всичките му предшественици. Липсва аристотелова или картезианска метафизика, с нейните неясни разсъждения и неясно формулирани, често пресилени „първи причини“ на природните явления. Нютон, например, не провъзгласява, че законът на гравитацията действа в природата, той стриктно доказватози факт, основан на наблюдаваната картина на движението на планетите и техните спътници. Методът на Нютон е да се създаде модел на явление, „без да се измислят хипотези“, а след това, ако има достатъчно данни, да се търсят причините за него. Този подход, който започна с Галилей, означаваше края на старата физика. Качественото описание на природата е отстъпило място на количественото - значителна част от книгата е заета от изчисления, чертежи и таблици.

В своята книга Нютон ясно дефинира основните понятия на механиката и въвежда няколко нови, включително такива важни физически величини като маса, външна сила и импулс. Формулирани са три закона на механиката. Дадено е строго извеждане от закона на гравитацията на трите закона на Кеплер. Имайте предвид, че хиперболичните и параболичните орбити на небесни тела, непознати на Кеплер, също са описани. Истината за хелиоцентричната система на Коперник не се обсъжда директно от Нютон, но се подразбира; дори оценява отклонението на Слънцето от центъра на масата на Слънчевата система. С други думи, Слънцето в системата на Нютон, за разлика от тази на Кеплериан, не е в покой, а се подчинява на общите закони на движение. Общата система включваше и комети, чийто тип орбити предизвика големи спорове по това време.

Слабото място на теорията на гравитацията на Нютон, според много учени от онова време, е липсата на обяснение на природата на тази сила. Нютон очертава само математическия апарат, оставяйки отворени въпросите за причината за гравитацията и нейния материален носител. За научната общност, възпитана на философията на Декарт, това беше необичаен и предизвикателен подход и само триумфалният успех на небесната механика през 18 век принуди физиците временно да се примирят с теорията на Нютон. Физическата основа на гравитацията става ясна едва повече от два века по-късно, с появата на Общата теория на относителността.

Нютон изгражда математическия апарат и общата структура на книгата възможно най-близо до тогавашния стандарт на научна строгост – Елементи на Евклид. Той умишлено не използва математически анализ почти никъде - използването на нови, необичайни методи би застрашило достоверността на представените резултати. Тази предпазливост обаче обезценява метода на представяне на Нютон за следващите поколения читатели. Книгата на Нютон беше първата работа по нова физика и в същото време една от последните сериозни работи, използващи стари методи на математическо изследване. Всички последователи на Нютон вече са използвали мощните методи за математически анализ, създадени от него. Най-големите преки наследници на работата на Нютон са Д'Аламбер, Ойлер, Лаплас, Клеро и Лагранж.

Административна дейност (1687-1703)

Годината 1687 е белязана не само от публикуването на великата книга, но и от конфликта на Нютон с крал Джеймс II. През февруари кралят, който последователно следва линията си за възстановяване на католицизма в Англия, нарежда на университета в Кеймбридж да даде магистърска степен на католическия монах Албан Франсис. Ръководството на университета се поколеба, не искаше нито да наруши закона, нито да раздразни краля; Скоро делегация от учени, включително Нютон, е извикана за репресии при лорд-главния съдия Джордж Джефрис, известен със своята грубост и жестокост. Нютон се противопостави на всеки компромис, който би накърнил автономията на университета, и убеди делегацията да заеме принципна позиция. В резултат на това заместник-ректорът на университета е отстранен от длъжност, но желанието на краля така и не е изпълнено. В едно от писмата си през тези години Нютон очертава своите политически принципи:

Всеки честен човек, според Божиите и човешките закони, е длъжен да изпълнява законните заповеди на краля. Но ако Негово Величество бъде посъветван да изисква нещо, което не може да бъде направено по закон, тогава никой не трябва да страда, ако такова искане бъде пренебрегнато.

През 1689 г., след свалянето на крал Джеймс II, Нютон за първи път е избран в парламента от Кеймбриджкия университет и седи там малко повече от година. Вторият избор се проведе през 1701-1702 г. Има популярен анекдот, че той взел думата да говори в Камарата на общините само веднъж, като помолил прозорецът да бъде затворен, за да избегне течение. Всъщност Нютон изпълняваше парламентарните си задължения със същата добросъвестност, с която се отнасяше към всички свои дела.

Около 1691 г. Нютон се разболява сериозно (най-вероятно е бил отровен по време на химически експерименти, въпреки че има и други версии - преумора, шок след пожар, довел до загуба на важни резултати и свързани с възрастта заболявания). Близките му се страхуваха за здравия му разум; малкото оцелели негови писма от този период показват психическо разстройство. Едва в края на 1693 г. здравето на Нютон се възстановява напълно.

През 1679 г. Нютон се запознава в Тринити с 18-годишен аристократ, любител на науката и алхимията, Чарлз Монтагю (1661-1715). Нютон вероятно е направил силно впечатление на Монтегю, защото през 1696 г., след като става лорд Халифакс, президент на Кралското общество и министър на финансите (т.е. министър на финансите на Англия), Монтагю предлага на краля да назначи Нютон за пазач на монетния двор. Кралят дава съгласието си и през 1696 г. Нютон заема тази позиция, напуска Кеймбридж и се премества в Лондон.

Като начало Нютон внимателно проучи технологията за производство на монети, подреди документите и преработи счетоводството през последните 30 години. В същото време Нютон енергично и умело допринася за паричната реформа на Монтегю, възстановявайки доверието в английската парична система, която е напълно пренебрегната от неговите предшественици. В Англия през тези години в обращение са били почти изключително по-лоши монети и в значителни количества фалшиви монети са били в обращение. Подрязването на ръбовете на сребърните монети стана широко разпространено, докато монетите от новото сечене изчезнаха веднага щом влязоха в обращение, тъй като бяха преработени масово, изнесени в чужбина и скрити в сандъци. В тази ситуация Монтагю стига до извода, че ситуацията може да се промени само чрез повторно отсичане на всички монети, циркулиращи в Англия, и забрана на циркулацията на изрязани монети, което изисква рязко увеличаване на производителността на Кралския монетен двор. Това изисква компетентен администратор и Нютон става точно такъв човек, който заема длъжността пазител на монетния двор през март 1696 г.

Благодарение на енергичните действия на Нютон през 1696 г. е създадена мрежа от клонове на монетния двор в градовете на Англия, по-специално в Честър, където Нютон назначава своя приятел Халей за директор на клона, което прави възможно увеличаването на производството на сребърни монети с 8 пъти. Нютон въвежда използването на ръб с надпис в технологията за сечене на монети, след което престъпното шлайфане на метал става почти невъзможно. В продължение на 2 години старата, по-лоша сребърна монета беше напълно изтеглена от обращение и повторно изсечена, производството на нови монети се увеличи, за да бъде в крак с необходимостта от тях, и качеството им се подобри. Преди това, по време на такива реформи, населението трябваше да промени старите пари по тегло, след което обемът на паричните средства намаля както сред физическите лица (частни и юридически), така и в цялата страна, но задълженията по лихви и заеми останаха същите, поради което икономиката започна стагнация. Нютон предложи обмен на пари по номинал, което предотврати тези проблеми и неизбежният недостиг на средства след това беше компенсиран чрез вземане на заеми от други страни (най-вече от Холандия), инфлацията спадна рязко, но външният публичен дълг нарасна с средата на века до безпрецедентни в историята на Англия размери. Но през това време се наблюдава забележим икономически растеж, поради което данъчните вноски в хазната се увеличават (равни по размер с тези на Франция, въпреки факта, че Франция е населена с 2,5 пъти повече хора), поради което държавният дълг постепенно се изплащаше.

През 1699 г. сеченето на монети е завършено и, очевидно, като награда за услугите си, през тази година Нютон е назначен за управител („майстор“) на монетния двор. Честен и компетентен човек начело на монетния двор обаче не подхождаше на всички. Още от първите дни върху Нютон заваляха оплаквания и доноси, непрекъснато се появяваха комисии за проверка. Както се оказа, много изобличения идват от фалшификатори, раздразнени от реформите на Нютон. Нютон, като правило, беше безразличен към клеветата, но никога не прощаваше, ако засягаше честта и репутацията му. Той лично участва в десетки разследвания, като над 100 фалшификатори бяха проследени и осъдени; при липса на утежняващи обстоятелства те най-често са изпращани в северноамериканските колонии, но няколко лидери са екзекутирани. Броят на фалшивите монети в Англия е намалял значително. В мемоарите си Монтегю високо оценява изключителните административни способности, показани от Нютон и гарантиращи успеха на реформата. По този начин реформите, извършени от учения, не само предотвратиха икономическа криза, но и след десетилетия доведоха до значително увеличение на благосъстоянието на страната.

През април 1698 г. руският цар Петър I посещава монетния двор три пъти по време на „Великото посолство“; За съжаление подробностите за неговото посещение и комуникация с Нютон не са запазени. Известно е обаче, че през 1700 г. в Русия е извършена парична реформа, подобна на английската. И през 1713 г. Нютон изпраща първите шест отпечатани копия на 2-рото издание на Принципията на цар Петър в Русия.

Научният триумф на Нютон е символизиран от две събития през 1699 г.: преподаването на световната система на Нютон започва в Кеймбридж (от 1704 г. в Оксфорд), а Парижката академия на науките, крепостта на неговите картезиански опоненти, го избира за чуждестранен член. През цялото това време Нютон все още е посочен като член и професор в Тринити Колидж, но през декември 1701 г. той официално подава оставка от всичките си постове в Кеймбридж.

През 1703 г. президентът на Кралското общество, лорд Джон Сомърс, умира, след като присъства на срещите на Обществото само два пъти през 5-те години на неговото президентство. През ноември Нютон е избран за негов наследник и управлява обществото до края на живота си - повече от двадесет години. За разлика от своите предшественици, той присъства лично на всички срещи и направи всичко, за да гарантира, че Британското кралско общество заема почетно място в научния свят. Броят на членовете на Обществото нарасна (сред тях, в допълнение към Халей, може да се подчертае Денис Папен, Абрахам де Моавър, Роджър Коутс, Брук Тейлър), бяха проведени и обсъдени интересни експерименти, качеството на статиите в списанията се подобри значително, финансовите проблеми бяха смекчени. Обществото придоби платени секретари и собствена резиденция (на Флийт стрийт); Нютон плати разходите за преместване от собствения си джоб. През тези години Нютон често е канен като консултант на различни правителствени комисии, а принцеса Каролайн, бъдещата кралица-консорт на Великобритания, прекарва часове в разговори с него в двореца на философски и религиозни теми.

Последните години

През 1704 г. е публикувана монографията „Оптика” (първо на английски), която определя развитието на тази наука до началото на 19 век. Той съдържаше приложение „За квадратурата на кривите“ - първото и сравнително пълно представяне на версията на Нютон за математическия анализ. Всъщност това е последният труд на Нютон по природни науки, въпреки че той е живял повече от 20 години. Каталогът на библиотеката, който той остави, съдържа книги главно по история и теология и Нютон посвещава остатъка от живота си на тези занимания. Нютон остава управител на монетния двор, тъй като този пост, за разлика от позицията на началник, не изисква много активност от него. Два пъти седмично ходеше в монетния двор, веднъж седмично на събрание на Кралското общество. Нютон никога не е пътувал извън Англия.

През 1705 г. кралица Ан посвещава Нютон в рицар. От сега нататък той Сър Исак Нютон. За първи път в английската история титлата рицар се присъжда за научни заслуги; следващият път, когато това се случи, беше повече от век по-късно (1819 г., позовавайки се на Хъмфри Дейви). Някои биографи обаче смятат, че кралицата се е ръководила не от научни, а от политически мотиви. Нютон се сдобива със собствен герб и не особено надеждно родословие.

През 1707 г. е публикувана колекция от лекции на Нютон по алгебра, наречена „Универсална аритметика“. Представените в него числени методи бележат раждането на нова перспективна дисциплина – численият анализ.

През 1708 г. започва открит приоритетен спор с Лайбниц, в който са замесени дори управляващите лица. Тази кавга между двама гении струваше скъпо на науката - английската математическа школа скоро намали дейността си за цял век, а европейската школа пренебрегна много от изключителните идеи на Нютон, преоткривайки ги много по-късно. Дори смъртта на Лайбниц (1716) не потушава конфликта.

Първото издание на Принципите на Нютон отдавна е разпродадено. Дългогодишната работа на Нютон за подготовка на 2-ро издание, преработено и разширено, беше увенчана с успех през 1710 г., когато беше публикуван първият том на новото издание (последният, третият - през 1713 г.). Първоначалният тираж (700 екземпляра) се оказа явно недостатъчен; през 1714 и 1723 г. имаше допълнителни отпечатъци. Когато финализира втория том, Нютон по изключение трябваше да се върне към физиката, за да обясни несъответствието между теорията и експерименталните данни, и веднага направи голямо откритие - хидродинамично компресиране на струята. Сега теорията се съгласува добре с експеримента. Нютон добавя Инструкция към края на книгата с язвителна критика на „теорията на вихрите“, с която неговите противници на картезианците се опитват да обяснят движението на планетите. На естествения въпрос "как е наистина?" книгата следва известния и честен отговор: „Все още не съм успял да изведа причината... за свойствата на силата на гравитацията от явленията и не измислям хипотези.“

През април 1714 г. Нютон обобщава опита си от финансовото регулиране и представя статията си „Наблюдения относно стойността на златото и среброто“ в Министерството на финансите. Статията съдържа конкретни предложения за коригиране на цената на благородните метали. Тези предложения бяха частично приети и това имаше благоприятен ефект върху британската икономика.

Малко преди смъртта си Нютон става една от жертвите на финансова измама от голяма търговска компания South Sea Company, която е подкрепяна от правителството. Той закупи ценните книжа на компанията за голяма сума и също настоя за придобиването им от Кралското общество. На 24 септември 1720 г. банката на дружеството се обявява в несъстоятелност. Племенницата Катрин припомни в бележките си, че Нютон е загубил повече от 20 000 паунда, след което той заяви, че може да изчисли движението на небесните тела, но не и степента на лудост на тълпата. Много биографи обаче смятат, че Катрин не е имала предвид реална загуба, а неуспех да получи очакваната печалба. След фалита на компанията Нютон предлага да компенсира Кралското общество за загубите от собствения си джоб, но предложението му е отхвърлено.

Нютон посвещава последните години от живота си на написването на Хронологията на древните царства, върху която работи около 40 години, както и на подготовката на третото издание на Principia, публикувано през 1726 г. За разлика от второто, промените в третото издание бяха незначителни - главно резултатите от нови астрономически наблюдения, включително доста изчерпателно ръководство за комети, наблюдавани от 14 век. Между другото е представена изчислената орбита на Халеевата комета, чието повторно появяване в посочения момент (1758) ясно потвърждава теоретичните изчисления на (по това време починали) Нютон и Халей. Тиражът на книгата за научна публикация от онези години може да се счита за огромен: 1250 екземпляра.

През 1725 г. здравето на Нютон започва значително да се влошава и той се премества в Кенсингтън, недалеч от Лондон, където умира през нощта, в съня си, на 20 (31) март 1727 г. Той не оставя писмено завещание, но го прави не оставя значителна част от голямото си състояние малко преди смъртта си, предава на най-близките си роднини. Погребан в Уестминстърското абатство. Фернандо Саватер, според писмата на Волтер, описва погребението на Нютон по следния начин:

В тях участва цял Лондон. Тялото първо е изложено на публичен показ във великолепна катафалка, оградена от огромни лампи, след което е прехвърлено в Уестминстърското абатство, където Нютон е погребан сред крале и видни държавници. Начело на погребалната процесия беше лорд-канцлерът, следван от всички кралски министри.

Лични качества

Черти на характера

Трудно е да се състави психологически портрет на Нютон, тъй като дори хората, които му симпатизират, често приписват различни качества на Нютон. Трябва да вземем предвид и култа към Нютон в Англия, който принуждава авторите на мемоарите да надарят великия учен с всички възможни добродетели, пренебрегвайки истинските противоречия в неговата природа. Освен това до края на живота си характерът на Нютон придобива такива черти като добра природа, снизхождение и общителност, които преди това не са били характерни за него.

На външен вид Нютон беше нисък, здраво сложен, с вълниста коса. Почти никога не боледуваше и до дълбока старост запази гъстата си коса (вече напълно побеляла от 40-годишна възраст) и всичките си зъби с изключение на един. Никога (според други източници, почти никога) не съм използвал очила, въпреки че бях леко късоглед. Той почти никога не се смееше и не се дразнеше, няма и помен от неговите шеги или други прояви на чувството му за хумор. Във финансовите сделки той беше внимателен и пестелив, но не и стиснат. Неомъжвана. Обикновено той беше в състояние на дълбока вътрешна концентрация, поради което често проявяваше разсеяност: например веднъж, като покани гости, той отиде в килера да вземе вино, но тогава го осени някаква научна идея, той се втурна в офиса и никога не се върна при гостите. Той беше безразличен към спорта, музиката, изкуството, театъра и пътуванията, въпреки че знаеше как да рисува добре. Неговият асистент си спомня: „Той не си позволяваше почивка или отдих... смяташе всеки час, който не беше посветен на [науката], за изгубен... Мисля, че беше доста натъжен от необходимостта да губи време за ядене и сън. ” С всичко казано, Нютон успя да съчетае ежедневната практичност и здравия разум, което ясно се проявява в успешното му управление на монетния двор и Кралското общество.

Възпитан в пуритански традиции, Нютон установява за себе си редица строги принципи и самоограничения. И не беше склонен да прощава на другите това, което не би простил на себе си; Това е коренът на много от неговите конфликти. Той се отнасяше топло към своите роднини и много колеги, но нямаше близки приятели, не търсеше компанията на други хора и оставаше настрана. В същото време Нютон не беше безсърдечен и безразличен към съдбата на другите. Когато след смъртта на неговата полусестра Анна, нейните деца останаха без средства за издръжка, Нютон определи надбавка за малолетните деца и по-късно взе дъщерята на Анна, Катрин, под негова грижа. Постоянно помагаше на други роднини. „Икономичен и благоразумен, той същевременно беше много свободен с парите и винаги беше готов да помогне на приятел в нужда, без да се натрапва. Той е особено благороден към младите хора. Много известни английски учени - Стърлинг, Маклорин, астрономът Джеймс Паунд и други - си спомниха с дълбока благодарност помощта, оказана от Нютон в началото на тяхната научна кариера.

Конфликти

Нютон и Хук

През 1675 г. Нютон изпраща на Обществото своя трактат с нови изследвания и спекулации за природата на светлината. Робърт Хук заяви на срещата, че всичко, което е ценно в трактата, вече е налично в публикуваната преди това книга на Хук „Микрография“. В лични разговори той обвини Нютон в плагиатство: „Показах, че г-н Нютон използва моите хипотези за импулси и вълни“ (от дневника на Хук). Хук оспорва приоритета на всички открития на Нютон в областта на оптиката, с изключение на онези, с които не е съгласен. Олденбург незабавно информира Нютон за тези обвинения и той ги смята за инсинуации. Този път конфликтът беше разрешен и учените размениха помирителни писма (1676 г.). Но от този момент до смъртта на Хук (1703 г.) Нютон не публикува никаква работа по оптика, въпреки че натрупа огромно количество материал, който систематизира в класическата монография „Оптика“ (1704 г.).

Друг приоритетен спор беше свързан с откриването на закона за гравитацията. През 1666 г. Хук стига до заключението, че движението на планетите е суперпозиция на падане върху Слънцето поради силата на привличане към Слънцето и движение по инерция, тангенциална на траекторията на планетата. Според него тази суперпозиция на движение определя елипсовидната форма на траекторията на планетата около Слънцето. Той обаче не може да докаже това математически и изпраща писмо до Нютон през 1679 г., където предлага сътрудничество при решаването на този проблем. Това писмо също така излага предположението, че силата на привличане към Слънцето намалява обратно пропорционално на квадрата на разстоянието. В отговор Нютон отбеляза, че преди това е работил върху проблема за движението на планетите, но е изоставил тези изследвания. Всъщност, както показват откритите впоследствие документи, Нютон се е занимавал с проблема за движението на планетите още през 1665-1669 г., когато въз основа на закона на Кеплер III той установява, че „тенденцията на планетите да се отдалечават от Слънцето ще бъде обратно пропорционална пропорционални на квадратите на техните разстояния от Слънцето. Въпреки това, през онези години той все още не е разработил напълно идеята за орбитата на планетата като единствено резултат от равенството на силите на привличане към Слънцето и центробежната сила.

Впоследствие кореспонденцията между Хук и Нютон е прекъсната. Хук се върна към опитите да построи траекторията на планетата под въздействието на сила, която намалява според закона на обратния квадрат. И тези опити обаче бяха неуспешни. Междувременно Нютон се връща към изследването на движението на планетите и решава този проблем.

Когато Нютон подготвя своите Принципи за публикуване, Хук изисква Нютон да посочи в предговора приоритета на Хук по отношение на закона за гравитацията. Нютон контрира, че Булиалд, Кристофър Рен и самият Нютон са стигнали до същата формула независимо и преди Хук. Избухна конфликт, който силно отрови живота и на двамата учени.

Съвременните автори отдават почит както на Нютон, така и на Хук. Приоритетът на Хук е да формулира проблема за конструиране на траекторията на планетата поради суперпозицията на нейното падане върху Слънцето според закона на обратните квадрати и движението по инерция. Възможно е също така писмото на Хук да е накарало Нютон да завърши решението на този проблем. Самият Хук обаче не реши проблема и не се досети за универсалността на гравитацията. Според S.I. Вавилов,

Ако комбинираме в едно всички предположения и мисли на Хук за движението на планетите и гравитацията, изразени от него в продължение на почти 20 години, тогава ще се сблъскаме с почти всички основни изводи на „Принципите“ на Нютон, изразени само в несигурни и малко доказателства -базирана форма. Без да реши проблема, Хук намери отговора. В същото време това, което имаме пред себе си, съвсем не е случайна мисъл, а несъмнено плод на дългогодишен труд. Хук имаше брилянтното предположение на физик експериментатор, който разпознава истинските връзки и закони на природата в лабиринта от факти. Срещаме подобна рядка интуиция на експериментатор в историята на науката при Фарадей, но Хук и Фарадей не са били математици. Тяхната работа е завършена от Нютон и Максуел.Безцелната борба с Нютон за приоритет хвърля сянка върху славното име на Хук, но е време историята след почти три века да отдаде дължимото на всеки. Хук не можа да следва правия, безупречен път на „Принципите на математиката“ на Нютон, но със своите заобиколни пътеки, чиито следи вече не можем да открием, той стигна дотам.

Впоследствие отношенията на Нютон с Хук остават напрегнати. Например, когато Нютон представи на обществото нов дизайн за секстант, Хук веднага заяви, че е изобретил такова устройство преди повече от 30 години (въпреки че никога не е правил секстант). Въпреки това Нютон е наясно с научната стойност на откритията на Хук и в своята „Оптика“ няколко пъти споменава своя вече починал противник.

Освен с Нютон, Хук води приоритетни спорове с много други английски и континентални учени, включително Робърт Бойл, когото обвинява в присвояване на подобрението на въздушната помпа, както и със секретаря на Кралското дружество Олденбург, твърдейки, че с помощта на Олденбург Хюйгенс открадна часовника с идеята на Хук със спирална пружина.

Митът, че Нютон уж е наредил унищожаването на единствения портрет на Хук, е обсъден по-долу.

Нютон и Фламстид

Джон Фламстид, изключителен английски астроном, се запознава с Нютон в Кеймбридж (1670 г.), когато Фламстид е все още студент, а Нютон - учител. Въпреки това, още през 1673 г., почти едновременно с Нютон, Фламстед също става известен - той публикува астрономически таблици с отлично качество, за което кралят го удостоява с лична публика и титлата „Кралски астроном“. Освен това кралят нареди изграждането на обсерватория в Гринуич близо до Лондон и прехвърлянето й във Фламстид. Въпреки това кралят смята парите за оборудване на обсерваторията за ненужен разход и почти всички приходи на Фламстид отиват за изграждането на инструменти и икономическите нужди на обсерваторията.

Отначало отношенията между Нютон и Фламстид бяха сърдечни. Нютон подготвяше второто издание на Принципиите и имаше остра нужда от точни наблюдения на Луната, за да изгради и (както се надяваше) да потвърди своята теория за нейното движение; В първото издание теорията за движението на Луната и кометите беше незадоволителна. Това е важно и за установяването на теорията на Нютон за гравитацията, която е остро критикувана от картезианците на континента. Фламстид охотно му дава исканите данни и през 1694 г. Нютон гордо информира Фламстид, че сравнението на изчислени и експериментални данни показва тяхното практическо съгласие. В някои писма Фламстид настоятелно помоли Нютон, в случай на използване на наблюдения, да посочи неговия, Фламстид, приоритет; това се отнася предимно за Халей, когото Фламстид не харесва и подозира в научна нечестност, но може да означава и липса на доверие в самия Нютон. Писмата на Фламстид започват да показват негодувание:

Съгласен съм: телта е по-скъпа от златото, от което е направена. Аз обаче събрах това злато, изчистих го и го измих и не смея да си помисля, че толкова малко цениш моята помощ, само защото я получи толкова лесно.

Откритият конфликт започва с писмо от Фламстид, в което той извинително съобщава, че е открил редица систематични грешки в някои от данните, предоставени на Нютон. Това застраши теорията на Нютон за Луната и принуди изчисленията да бъдат преработени, а доверието в останалите данни също беше разклатено. Нютон, който мразеше нечестността, беше изключително раздразнен и дори подозираше, че грешките са въведени умишлено от Фламстид.

През 1704 г. Нютон посети Фламстид, който по това време беше получил нови, изключително точни данни от наблюдения, и го помоли да предаде тези данни; в замяна Нютон обещава да помогне на Фламстид при публикуването на основната му работа, Големия звезден каталог. Фламстид обаче започва да се бави по две причини: каталогът все още не е напълно готов и той вече не вярва на Нютон и се страхува от кражба на безценните му наблюдения. Фламстид използва предоставените му опитни калкулатори, за да изчисли позициите на звездите, докато Нютон се интересува предимно от Луната, планетите и кометите. Най-накрая през 1706 г. започва отпечатването на книгата, но Фламстид, страдащ от агонизираща подагра и ставащ все по-подозрителен, настоява Нютон да не отваря запечатаното копие, докато отпечатването не приключи; Нютон, който спешно се нуждаеше от данните, пренебрегна тази забрана и записа необходимите стойности. Напрежението нарастваше. Фламстид се изправя срещу Нютон за опит да коригира лично дребни грешки. Отпечатването на книгата вървеше изключително бавно.

Поради финансови затруднения Фламстид не успява да плати членския си внос и е изключен от Кралското общество; нов удар е нанесен от кралицата, която, очевидно по искане на Нютон, прехвърля контролните функции върху обсерваторията на Обществото. Нютон даде ултиматум на Фламстид:

Представили сте несъвършен каталог, в който много липсва, не сте посочили позициите на желаните звезди, а чух, че отпечатването е спряло, защото не са ги предоставили. Следователно от вас се очаква или да изпратите края на вашия каталог на д-р Арбътнот, или поне да му изпратите наблюденията, необходими за попълването му, така че отпечатването да може да продължи.

Нютон също заплаши, че по-нататъшните забавяния ще се считат за неподчинение на заповедите на Нейно Величество. През март 1710 г. Фламстид, след разгорещени оплаквания за несправедливостта и машинациите на враговете, все пак предава последните страници от своя каталог и в началото на 1712 г. е публикуван първият том, озаглавен „Небесна история“. Той съдържаше всички данни, необходими на Нютон, и една година по-късно бързо се появи преработено издание на Принципията с много по-точна теория за Луната. Отмъстителният Нютон не включи благодарност към Фламстид в изданието и зачеркна всички препратки към него, които присъстваха в първото издание. В отговор Фламстид изгаря всички непродадени 300 копия на каталога в камината си и започва да подготвя второто му издание, този път по свой вкус. Той умира през 1719 г., но благодарение на усилията на съпругата и приятелите му това прекрасно издание, гордостта на английската астрономия, е публикувано през 1725 г.

Нютон и Лайбниц

От оцелелите документи историците на науката са установили, че Нютон е създал диференциално и интегрално смятане през 1665-1666 г., но го е публикувал едва през 1704 г. Лайбниц развива своята версия на смятането независимо (от 1675 г.), въпреки че първоначалният тласък за неговата мисъл вероятно идва от слухове, че Нютон вече е имал такова смятане, както и чрез научни разговори в Англия и кореспонденция с Нютон. За разлика от Нютон, Лайбниц веднага публикува своята версия, а по-късно, заедно с Якоб и Йохан Бернули, широко разпространяват това епохално откритие в цяла Европа. Повечето учени на континента не се съмняваха, че Лайбниц е открил анализа.

След като се вслуша в убеждението на приятели, които се позоваха на неговия патриотизъм, Нютон във 2-ра книга на своите „Принципи“ (1687 г.) каза:

В писма, които размених преди около десет години с много опитния математик г-н Лайбниц, го информирах, че имам метод за определяне на максимуми и минимуми, чертане на допирателни и решаване на подобни въпроси, еднакво приложим както към рационални, така и към рационални условия. и аз скрих метода, като пренаредих буквите на следното изречение: „когато ви е дадено уравнение, съдържащо произволен брой текущи величини, намерете флуксиите и обратно.“ Най-известният човек ми отговори, че той също атакува такъв метод и ми каза неговия метод, който се оказа, че почти не се различава от моя, и то само по термини и очертания на формули.

Нашият Уолис добави към своята „Алгебра“, която току-що се появи, някои от писмата, които ти писах навремето. В същото време той поиска да заявя открито метода, който по това време скрих от вас, като пренаредих буквите; Направих го възможно най-кратко. Надявам се, че не съм написал нещо, което би било неприятно за вас, но ако това се случи, моля, уведомете ме, защото приятелите са ми по-скъпи от математическите открития.

След като първата подробна публикация на анализа на Нютон (математическо приложение към оптиката, 1704 г.) се появява в списанието на Лайбниц Acta eruditorum, се появява анонимна рецензия с обидни намеци за Нютон. Рецензията ясно показва, че авторът на новото смятане е Лайбниц. Самият Лайбниц категорично отрече той да е написал рецензията, но историците успяха да намерят чернова, написана с неговия почерк. Нютон пренебрегна доклада на Лайбниц, но учениците му отговориха възмутено, след което избухна общоевропейска приоритетна война, „най-срамната кавга в цялата история на математиката“.

На 31 януари 1713 г. Кралското общество получава писмо от Лайбниц, съдържащо помирителна формулировка: той се съгласява, че Нютон е стигнал до анализа независимо, „въз основа на общи принципи, подобни на нашите“. Ядосан Нютон поиска създаването на международна комисия, която да изясни приоритета. Комисията не се нуждаеше от много време: след месец и половина, след като проучи кореспонденцията на Нютон с Олденбург и други документи, тя единодушно призна приоритета на Нютон и във формулировката, този път обидна за Лайбниц. Решението на комисията е публикувано в сборника на дружеството с приложени всички подкрепящи документи. В отговор от лятото на 1713 г. Европа е залята от анонимни памфлети, които защитават приоритета на Лайбниц и твърдят, че „Нютон си присвоява честта, която принадлежи на друг“. Памфлетите също обвиняват Нютон, че е откраднал резултатите на Хук и Фламстид. Приятелите на Нютон от своя страна обвиняват самия Лайбниц в плагиатство; Според тяхната версия по време на престоя си в Лондон (1676 г.) Лайбниц в Кралското общество се запознава с непубликувани трудове и писма на Нютон, след което Лайбниц публикува идеите, изразени там, и ги предава за свои.

Войната продължава безспир до декември 1716 г., когато абат Конти ( Антонио Шинела Конти) информира Нютон: „Лайбниц е мъртъв – спорът приключи.“

Научна дейност

С работата на Нютон се свързва нова ера във физиката и математиката. Той завърши създаването на теоретичната физика, започната от Галилей, основана, от една страна, на експериментални данни, а от друга, на количествено и математическо описание на природата. В математиката се появяват мощни аналитични методи. Във физиката основният метод за изучаване на природата е изграждането на адекватни математически модели на природните процеси и интензивното изследване на тези модели със систематичното използване на цялата мощ на новия математически апарат. Следващите векове са доказали изключителната плодотворност на този подход.

Философия и научен метод

Нютон решително отхвърля подхода на Декарт и неговите картезиански последователи, популярен в края на 17-ти век, който предписва, че когато се изгражда научна теория, първо трябва да се използва „проницателността на ума“, за да се намерят „първопричините“ на изследвано явление. На практика този подход често води до формулирането на пресилени хипотези за „вещества“ и „скрити свойства“, които не подлежат на експериментална проверка. Нютон вярва, че в „естествената философия“ (т.е. физиката) са допустими само такива предположения („принципи“, сега предпочитат името „закони на природата“), които пряко следват от надеждни експерименти и обобщават техните резултати; Той нарича хипотези предположения, които не са достатъчно обосновани с експерименти. „Всичко... което не е изведено от явленията, трябва да се нарича хипотеза; хипотезите за метафизични, физически, механични, скрити свойства нямат място в експерименталната философия.” Примери за принципи са законът на гравитацията и 3-те закона на механиката в Principia; думата "принципи" ( Принципи на математиката, традиционно превеждано като „математически принципи“) също се съдържа в заглавието на основната му книга.

В писмо до Пардиз Нютон формулира „златното правило на науката“:

Струва ми се, че най-добрият и безопасен метод за философстване трябва да бъде първо усърдно да се изследват свойствата на нещата и да се установят тези свойства чрез експеримент, а след това постепенно да се премине към хипотези, обясняващи тези свойства. Хипотезите могат да бъдат полезни само за обяснение на свойствата на нещата, но няма нужда да ги натоварваме с отговорността за определяне на тези свойства отвъд границите, разкрити от експеримента ... в крайна сметка, много хипотези могат да бъдат измислени, за да обяснят всякакви нови трудности.

Този подход не само постави спекулативните фантазии извън науката (например разсъжденията на картезианците относно свойствата на „фините материи“, които уж обясняват електромагнитните явления), но беше по-гъвкав и плодотворен, защото позволи математическо моделиране на явления, за които коренът причините все още не са открити. Така се случи с гравитацията и теорията на светлината - тяхната природа стана ясна много по-късно, което не попречи на успешното вековно използване на моделите на Нютон.

Известната фраза „Аз не измислям хипотези“ (лат. Hypotheses non fingo), разбира се, не означава, че Нютон е подценил важността на намирането на „първите причини“, ако те са ясно потвърдени от опита. Общите принципи, получени от експеримента, и последствията от тях също трябва да бъдат подложени на експериментална проверка, която може да доведе до корекция или дори промяна в принципите. „Цялата трудност на физиката... се състои в разпознаването на природните сили от явленията на движението и след това използването на тези сили за обяснение на други явления.“

Нютон, подобно на Галилей, вярва, че механичното движение е в основата на всички природни процеси:

Би било желателно да се направи извод от принципите на механиката и други природни явления... защото много ме кара да приема, че всички тези явления се определят от определени сили, с които частиците на телата, поради все още неизвестни причини, или се стремят към всяко други и се преплитат в правилни фигури, или взаимно се отблъскват и отдалечават един от друг. Тъй като тези сили са неизвестни, досега опитите на философите да обяснят природните явления остават безплодни.

Нютон формулира своя научен метод в книгата си "Оптика":

Както в математиката, така и при изпитването на природата, при изследването на трудни въпроси аналитичният метод трябва да предхожда синтетичния. Този анализ се състои в извличане на общи заключения от експерименти и наблюдения чрез индукция и недопускане на възражения срещу тях, които не изхождат от експерименти или други надеждни истини. Защото хипотезите не се разглеждат в експерименталната философия. Въпреки че резултатите, получени чрез индукция от експерименти и наблюдения, все още не могат да служат като доказателство за универсални заключения, това все още е най-добрият начин за извеждане на изводи, който природата на нещата позволява.

В 3-та книга на Елементите (започвайки от 2-ро издание) Нютон поставя редица методологични правила, насочени срещу картезианците; Първият от тях е вариант на бръснача на Окам:

Правило I. Човек не трябва да приема други причини в природата освен онези, които са верни и достатъчни, за да обяснят явленията... природата не прави нищо напразно и би било напразно мнозина да правят това, което могат да направят по-малко. Природата е проста и не луксира с излишни причини за нещата...

Правило IV. В експерименталната физика твърденията, получени от възникващи явления чрез индукция, въпреки възможността за предположения, противоположни на тях, трябва да се считат за верни точно или приблизително, докато не се открие, че такива явления са допълнително усъвършенствани или подлежат на изключения.

Механистичните възгледи на Нютон се оказват неверни - не всички природни явления възникват от механично движение. Неговият научен метод обаче се утвърждава в науката. Съвременната физика успешно изследва и прилага явления, чиято природа все още не е изяснена (например елементарните частици). След Нютон естествената наука се развива с твърдото убеждение, че светът е познаваем, защото природата е организирана според прости математически принципи. Тази увереност се превърна във философска основа за огромния прогрес на науката и технологиите.

Математика

Нютон прави първите си математически открития още в студентските си години: класификацията на алгебричните криви от 3-ти ред (кривите от 2-ри ред са изучавани от Ферма) и биномното разширение на произволна (не непременно цяла) степен, от която теорията на Нютон от безкрайни серии започна - нов и мощен инструмент за анализ. Нютон смята, че разширяването на серията е основен и общ метод за анализ на функциите и в този въпрос той достига върховете на майсторството. Той използва серии за изчисляване на таблици, решаване на уравнения (включително диференциални) и изучаване на поведението на функциите. Нютон успя да получи разширения за всички функции, които бяха стандартни по това време.

Нютон разработи диференциално и интегрално смятане едновременно с Г. Лайбниц (малко по-рано) и независимо от него. Преди Нютон операциите с безкрайно малки не са били свързани в една теория и са имали характера на изолирани гениални техники. Създаването на системен математически анализ свежда решаването на съответните проблеми до голяма степен до техническо ниво. Появи се комплекс от понятия, операции и символи, които станаха отправна точка за по-нататъшното развитие на математиката. Следващият век, 18 век, е век на бързо и изключително успешно развитие на аналитичните методи.

Може би Нютон е стигнал до идеята за анализ чрез различни методи, които е изучавал много и задълбочено. Вярно е, че в своите „Принципи” Нютон почти не използва безкрайно малки, придържайки се към древните (геометрични) методи на доказателство, но в други произведения той ги използва свободно.

Отправната точка за диференциалното и интегралното смятане бяха произведенията на Кавалиери и особено Ферма, които вече знаеха как (за алгебрични криви) да начертаят допирателни, да намерят екстремуми, точки на инфлексия и кривина на крива и да изчислят площта на нейния сегмент . Сред другите предшественици самият Нютон назова Уолис, Бароу и шотландския учен Джеймс Грегъри. Все още нямаше концепция за функция; той тълкуваше всички криви кинематично като траектории на движеща се точка.

Още като студент Нютон осъзнава, че диференцирането и интегрирането са взаимно обратни операции. Тази фундаментална теорема на анализа вече се е появила повече или по-малко ясно в трудовете на Торичели, Грегъри и Бароу, но едва Нютон осъзнава, че на тази основа е възможно да се получат не само отделни открития, но и мощно системно смятане, подобно на алгебрата, с ясни правила и гигантски възможности.

В продължение на почти 30 години Нютон не си прави труда да публикува своята версия на анализа, въпреки че в писма (по-специално до Лайбниц) с готовност споделя голяма част от постигнатото. Междувременно версията на Лайбниц се разпространява широко и открито в цяла Европа от 1676 г. Едва през 1693 г. се появява първото представяне на версията на Нютон - под формата на приложение към Трактата по алгебра на Уолис. Трябва да признаем, че терминологията и символиката на Нютон са доста тромави в сравнение с тези на Лайбниц: fluxion (производна), fluente (антипроизводна), момент на големина (диференциал) и т.н. Само нотацията на Нютон „е запазена в математиката“. о» за безкрайно малко дт(обаче тази буква е била използвана по-рано от Григорий в същия смисъл), а също и точката над буквата като символ на производното по отношение на времето.

Нютон публикува сравнително пълно изложение на принципите на анализа само в работата „За квадратурата на кривите“ (1704), приложена към неговата монография „Оптика“. Почти целият представен материал е готов още през 1670-1680-те години, но едва сега Грегъри и Халей убеждават Нютон да публикува работата, която с 40 години закъснение се превръща в първата печатна работа на Нютон по анализ. Тук Нютон въвежда производни от по-високи порядъци, намира стойностите на интегралите на различни рационални и ирационални функции и дава примери за решаване на диференциални уравнения от 1-ви ред.

През 1707 г. е публикувана книгата „Универсална аритметика“. Той представя разнообразие от числени методи. Нютон винаги е обръщал голямо внимание на приблизителното решение на уравненията. Известният метод на Нютон направи възможно намирането на корените на уравненията с невъобразима преди това скорост и точност (публикуван в Алгебрата на Уолис, 1685 г.). Итеративният метод на Нютон получава своята съвременна форма от Джоузеф Рафсън (1690).

През 1711 г., след 40 години, най-накрая е публикуван Анализ чрез уравнения с безкраен брой членове. В тази работа Нютон изследва както алгебричните, така и „механичните“ криви (циклоида, квадратрикса) с еднаква лекота. Появяват се частични производни. През същата година е публикуван „Методът на разликите“, където Нютон предлага интерполационна формула за извършване (n+1)точки от данни с еднакво или неравно разпределени абсциси на полинома н-та поръчка. Това е аналог на разликата на формулата на Тейлър.

През 1736 г. последната работа, „Методът на флуксиите и безкрайните серии“, е публикувана посмъртно, значително напреднала в сравнение с „Анализ чрез уравнения“. Той предоставя многобройни примери за намиране на екстремуми, допирателни и нормали, изчисляване на радиуси и центрове на кривина в декартови и полярни координати, намиране на точки на инфлексия и т.н. В същата работа бяха извършени квадратури и изправяния на различни криви.

Трябва да се отбележи, че Нютон не само разви анализа доста пълно, но и направи опит да обоснове стриктно неговите принципи. Ако Лайбниц беше склонен към идеята за действителни безкрайно малки, тогава Нютон предложи (в Принципите) обща теория за преминаването към граници, която той донякъде цветущо нарече „метод на първите и последните отношения“. Използва се съвременният термин „лимит“ (лат. limes), въпреки че няма ясно описание на същността на този термин, което предполага интуитивно разбиране. Теорията за границите е изложена в 11 леми в книга I на Елементите; една лема също е в книга II. Няма аритметика на границите, няма доказателство за уникалността на границата и връзката й с безкрайно малките не е разкрита. Но Нютон правилно посочва по-голямата строгост на този подход в сравнение с „грубия“ метод на неделимите. Въпреки това, в книга II, като въвежда „моменти” (диференциали), Нютон отново обърква въпроса, като всъщност ги разглежда като действителни безкрайно малки.

Трябва да се отбележи, че Нютон изобщо не се интересува от теория на числата. Очевидно физиката беше много по-близо до математиката за него.

Механика

Заслугата на Нютон е в разрешаването на два основни проблема.

• Създаване на аксиоматична основа за механиката, която всъщност прехвърли тази наука в категорията на строгите математически теории.
• Създаване на динамика, която свързва поведението на тялото с характеристиките на външните въздействия (сили) върху него.

Освен това Нютон окончателно погреба идеята, вкоренена от древни времена, че законите на движение на земните и небесните тела са напълно различни. В неговия модел на света цялата Вселена е подчинена на единни закони, които могат да бъдат формулирани математически.

Аксиоматиката на Нютон се състои от три закона, които самият той формулира по следния начин.

1. Всяко тяло продължава да се поддържа в състояние на покой или равномерно и праволинейно движение, докато и освен ако не бъде принудено от приложени сили да промени това състояние.
2. Изменението на импулса е пропорционално на приложената сила и се извършва по посока на правата, по която действа тази сила.
3. Едно действие винаги има еднаква и противоположна реакция, в противен случай, взаимодействията на две тела едно върху друго са равни и насочени в противоположни посоки.

Оригинален текст(лат.)

ЛЕКС И
Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quantenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.

LEX II
Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.

Actioni contrariam semper et aequalem esse responseem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi.

- Спаски B.I.История на физиката. - Т. 1. - С. 139.

Първият закон (законът за инерцията), в по-малко ясна форма, е публикуван от Галилей. Трябва да се отбележи, че Галилей позволява свободно движение не само по права линия, но и в кръг (очевидно по астрономически причини). Галилей формулира и най-важния принцип на относителността, който Нютон не включва в своята аксиоматика, тъй като за механичните процеси този принцип е пряко следствие от уравненията на динамиката (Corollary V в Principia). Освен това Нютон смята пространството и времето за абсолютни понятия, общи за цялата Вселена, и ясно посочва това в своите Принципи.

Нютон също дава строги определения на такива физически понятия като импулс(не съвсем ясно използвано от Декарт) и сила. Той въвежда във физиката понятието маса като мярка за инерция и в същото време гравитационни свойства. Преди това физиците използваха концепцията теглоВъпреки това теглото на тялото зависи не само от самото тяло, но и от околната среда (например от разстоянието до центъра на Земята), така че беше необходима нова, инвариантна характеристика.

Ойлер и Лагранж завършват математизацията на механиката.

Всемирна гравитация и астрономия

Аристотел и неговите поддръжници смятат гравитацията за желанието на телата от „подлунния свят“ да се придвижат към естествените си места. Някои други древни философи (сред тях Емпедокъл, Платон) вярват, че гравитацията е желанието на свързани тела да се обединят. През 16 век тази гледна точка е подкрепена от Николай Коперник, в чиято хелиоцентрична система Земята се смята само за една от планетите. Джордано Бруно и Галилео Галилей имаха подобни възгледи. Йоханес Кеплер смята, че причината за падането на телата не са вътрешните им стремежи, а силата на привличане от Земята и не само Земята привлича камък, но и камъкът привлича Земята. Според него гравитацията се простира поне до Луната. В по-късните си трудове той изразява мнението, че силата на гравитацията намалява с разстоянието и всички тела на Слънчевата система са обект на взаимно привличане. Рене Декарт, Жил Робервал, Кристиан Хюйгенс и други учени от 17 век се опитват да разгадаят физическата природа на гравитацията.

Същият Кеплер беше първият, който предположи, че движението на планетите се контролира от сили, излъчвани от Слънцето. В неговата теория имаше три такива сили: едната, кръгова, избутва планетата в нейната орбита, действаща тангенциално на траекторията (поради тази сила планетата се движи), другата или привлича, или отблъсква планетата от Слънцето (поради нея орбитата на планетата е елипса), а третият действа напречно на равнината на еклиптиката (поради което орбитата на планетата лежи в същата равнина). Той счита, че кръговата сила намалява обратно пропорционално на разстоянието от Слънцето. Нито една от тези три сили не беше идентифицирана с гравитацията. Теорията на Кеплер е отхвърлена от водещия теоретичен астроном от средата на 17 век Исмаел Булиалд, според когото, първо, планетите се движат около Слънцето не под въздействието на сили, излъчвани от него, а поради вътрешно желание, и второ , ако съществуваше кръгова сила, тя би намаляла обратно до втората степен на разстояние, а не до първата, както смята Кеплер. Декарт вярва, че планетите се носят около Слънцето от гигантски вихри.

Предположението за съществуването на сила, излъчвана от Слънцето, която контролира движението на планетите, е изразено от Джеръми Хорокс. Според Джовани Алфонсо Борели три сили произтичат от Слънцето: едната задвижва планетата в нейната орбита, другата привлича планетата към Слънцето, а третата (центробежна), напротив, отблъсква планетата. Елипсовидната орбита на планетата е резултат от конфронтацията между последните две. През 1666 г. Робърт Хук предполага, че само силата на гравитацията към Слънцето е напълно достатъчна, за да обясни движението на планетите, просто е необходимо да се приеме, че планетарната орбита е резултат от комбинация (суперпозиция) на падане върху Слънцето (поради силата на гравитацията) и движение по инерция (поради гравитацията).допирателна към траекторията на планетата). Според него това наслагване на движения определя елипсовидната форма на траекторията на планетата около Слънцето. Кристофър Рен също изрази подобни мнения, но в доста неясна форма. Хук и Рен предположиха, че силата на гравитацията намалява обратно пропорционално на квадрата на разстоянието до Слънцето.

Въпреки това, никой преди Нютон не е успял да свърже ясно и математически убедително закона за гравитацията (сила, обратно пропорционална на квадрата на разстоянието) и законите за движението на планетите (законите на Кеплер). Нещо повече, Нютон пръв отгатва, че гравитацията действа между две тела във Вселената; Движението на падаща ябълка и въртенето на Луната около Земята се управляват от една и съща сила. И накрая, Нютон не само публикува предполагаемата формула на закона за всемирното привличане, но всъщност предлага холистичен математически модел:

• закон на гравитацията;
• закон за движение (втори закон на Нютон);
• система от методи за математически изследвания (математически анализ).

Взети заедно, тази триада е достатъчна за пълно изследване на най-сложните движения на небесните тела, като по този начин се създават основите на небесната механика. Така едва с трудовете на Нютон започва науката за динамиката, включително и приложена към движението на небесните тела. Преди създаването на теорията на относителността и квантовата механика не бяха необходими фундаментални промени в този модел, въпреки че математическият апарат се оказа необходимо да се развие значително.

Първият аргумент в полза на Нютоновия модел беше стриктното извеждане на емпиричните закони на Кеплер на негова основа. Следващата стъпка беше теорията за движението на кометите и Луната, изложена в „Принципите“. По-късно с помощта на Нютоновата гравитация всички наблюдавани движения на небесните тела са обяснени с висока точност; Това е голяма заслуга на Ойлер, Клеро и Лаплас, които разработиха теория на смущенията за това. Основата на тази теория е положена от Нютон, който анализира движението на Луната, използвайки обичайния си метод за разширяване на серията; по този път той открива причините за известните тогава нередности ( неравенства) в движението на Луната.

Законът за гравитацията направи възможно решаването не само на проблемите на небесната механика, но и на редица физически и астрофизични проблеми. Нютон посочи метод за определяне на масата на Слънцето и планетите. Той откри причината за приливите и отливите: гравитацията на Луната (дори Галилей смяташе, че приливите са центробежен ефект). Освен това, след като обработва многогодишни данни за височината на приливите и отливите, той изчислява масата на Луната с добра точност. Друго следствие от гравитацията е прецесията на земната ос. Нютон установява, че поради сплескаността на Земята на полюсите, земната ос претърпява постоянно бавно изместване с период от 26 000 години под въздействието на привличането на Луната и Слънцето. Така древният проблем за „очакването на равноденствието“ (забелязан за първи път от Хипарх) намери научно обяснение.

Теорията на Нютон за гравитацията предизвика много години дебат и критика на възприетата в нея концепция за действие на далечни разстояния. Въпреки това изключителните успехи на небесната механика през 18 век потвърждават мнението за адекватността на Нютоновия модел. Първите наблюдавани отклонения от теорията на Нютон в астрономията (изместване на перихелия на Меркурий) са открити едва 200 години по-късно. Тези отклонения скоро бяха обяснени от общата теория на относителността (ОТО); Теорията на Нютон се оказва неин приблизителен вариант. Общата теория на относителността също изпълни теорията на гравитацията с физическо съдържание, посочвайки материалния носител на силата на привличане - метриката на пространство-времето, и направи възможно да се отървем от действието на далечни разстояния.

Оптика и теория на светлината

Нютон прави фундаментални открития в оптиката. Той построи първия огледален телескоп (рефлектор), в който, за разлика от чисто лещовидните телескопи, нямаше хроматична аберация. Той също така подробно изучава дисперсията на светлината, показвайки, че когато бялата светлина преминава през прозрачна призма, тя се разлага на непрекъсната поредица от лъчи с различни цветове поради различното пречупване на лъчите с различни цветове, като по този начин Нютон полага основите на правилна теория на цветовете. Нютон създава математическата теория за интерферентните пръстени, открити от Хук, които оттогава са наречени „пръстените на Нютон“. В писмо до Фламстид той очертава подробна теория за астрономическата рефракция. Но основното му постижение е създаването на основите на физическата (не само геометричната) оптика като наука и развитието на нейната математическа основа, превръщането на теорията на светлината от несистематичен набор от факти в наука с богати качествени и количествени характеристики. съдържание, експериментално добре обосновано. Оптичните експерименти на Нютон се превърнаха в модел на дълбоки физически изследвания за десетилетия.

През този период имаше много спекулативни теории за светлината и цвета; По принцип те се бориха между гледните точки на Аристотел („различните цветове са смес от светлина и тъмнина в различни пропорции“) и Декарт („различни цветове се създават, когато светлинните частици се въртят с различни скорости“). Хук в своята Микрография (1665) предлага вариант на аристотелските възгледи. Мнозина вярваха, че цветът е атрибут не на светлината, а на осветен обект. Общото разногласие се влошава от каскада от открития през 17 век: дифракция (1665, Грималди), интерференция (1665, Хук), двойно пречупване (1670, Еразъм Бартолин, изследван от Хюйгенс), оценка на скоростта на светлината (1675 , Рьомер). Нямаше теория за светлината, съвместима с всички тези факти.

Светлинна дисперсия
(Опит на Нютон)

В речта си пред Кралското общество Нютон опровергава както Аристотел, така и Декарт и убедително доказва, че бялата светлина не е първична, а се състои от цветни компоненти с различни „степени на пречупване“. Тези компоненти са първични - Нютон не може да промени цвета им с никакви трикове. Така субективното усещане за цвят получава солидна обективна основа - в съвременната терминология дължината на вълната на светлината, която може да се съди по степента на пречупване.

През 1689 г. Нютон спира да публикува в областта на оптиката (въпреки че продължава изследванията) - според широко разпространена легенда той се е заклел да не публикува нищо в тази област приживе на Хук. Във всеки случай през 1704 г., годината след смъртта на Хук, е публикувана монографията „Оптика“ (на английски). Предговорът към него съдържа ясен намек за конфликт с Хук: „Не искайки да бъда въвлечен в спорове по различни въпроси, забавих тази публикация и щях да я забавя още повече, ако не беше упоритостта на моите приятели.“ По време на живота на автора Optics, подобно на Principia, претърпя три издания (1704, 1717, 1721) и много преводи, включително три на латински.

• Първа книга: принципи на геометричната оптика, изследване на дисперсията на светлината и състава на белия цвят с различни приложения, включително теорията на дъгата.
• Книга втора: интерференция на светлина в тънки пластини.
• Книга трета: дифракция и поляризация на светлината.

Историците разграничават две групи тогавашни хипотези за природата на светлината.

• Емисионна (корпускулярна): светлината се състои от малки частици (корпускули), излъчвани от светещо тяло. Това мнение беше подкрепено от праволинейността на разпространението на светлината, на която се основава геометричната оптика, но дифракцията и интерференцията не се вписват добре в тази теория.
• Вълна: светлината е вълна в етера на невидимия свят. Противниците на Нютон (Хук, Хюйгенс) често се наричат ​​привърженици на вълновата теория, но трябва да се има предвид, че под вълна те не разбират периодично трептене, както в съвременната теория, а единичен импулс; поради тази причина техните обяснения на светлинните явления не бяха правдоподобни и не можеха да се конкурират с тези на Нютон (Хюйгенс дори се опита да опровергае дифракцията). Развитата вълнова оптика се появява едва в началото на 19 век.

Нютон често се смята за привърженик на корпускулярната теория за светлината; всъщност, както обикновено, той „не измисли хипотези“ и с готовност призна, че светлината може да бъде свързана и с вълни в етера. В трактат, представен на Кралското общество през 1675 г., той пише, че светлината не може да бъде просто вибрации на етера, тъй като тогава тя може, например, да пътува през извита тръба, както прави звукът. Но, от друга страна, той предполага, че разпространението на светлината възбужда вибрации в етера, което води до дифракция и други вълнови ефекти. По същество Нютон, ясно осъзнаващ предимствата и недостатъците на двата подхода, предлага компромисна теория на вълната на частиците на светлината. В своите трудове Нютон описва подробно математическия модел на светлинните явления, оставяйки настрана въпроса за физическия носител на светлината: „Моето учение за пречупването на светлината и цветовете се състои единствено в установяването на определени свойства на светлината без никакви хипотези за нейния произход .” Вълновата оптика, когато се появи, не отхвърли моделите на Нютон, а ги усвои и разшири на нова основа.

Въпреки неприязънта си към хипотезите, Нютон включва в края на Оптиката списък с нерешени проблеми и възможните отговори на тях. Въпреки това, в тези години той вече можеше да си позволи това - авторитетът на Нютон след "Принципия" стана безспорен и малко хора се осмелиха да го притесняват с възражения. Редица хипотези се оказаха пророчески. По-конкретно, Нютон прогнозира:

• отклонение на светлината в гравитационно поле;
• явлението поляризация на светлината;
• взаимно преобразуване на светлина и материя.

Други трудове по физика

Нютон е първият, който извежда скоростта на звука в газ въз основа на закона на Бойл-Мариот. Той предполага съществуването на закона за вискозното триене и описва хидродинамичното компресиране на струята. Той предложи формула за закона за съпротивление на тяло в разредена среда (формула на Нютон) и въз основа на нея разгледа една от първите задачи за най-благоприятната форма на обтекаемо тяло (аеродинамична задача на Нютон). В „Принципи” той изрази и аргументира правилното предположение, че кометата има твърдо ядро, чието изпарение под въздействието на слънчевата топлина образува обширна опашка, винаги насочена в посока, обратна на Слънцето. Нютон също работи върху проблемите на преноса на топлина, един от резултатите се нарича закон на Нютон-Рихман.

Нютон прогнозира сплескаността на Земята при полюсите, като я оценява приблизително на 1:230. В същото време Нютон използва хомогенен флуиден модел, за да опише Земята, прилага закона за всемирното притегляне и взема предвид центробежната сила. В същото време подобни изчисления са направени от Хюйгенс, който не вярва в гравитационната сила на далечни разстояния и подхожда към проблема чисто кинематично. Съответно Хюйгенс прогнозира компресия, по-малка от половината от тази на Нютон, 1:576. Освен това Касини и други картезианци твърдят, че Земята не е компресирана, а удължена на полюсите като лимон. Впоследствие, макар и не веднага (първите измервания бяха неточни), преките измервания (Clerot, 1743) потвърдиха правотата на Нютон; действителната компресия е 1:298. Причината, поради която тази стойност се различава от тази, предложена от Нютон в полза на Хюйгенс, е, че моделът на хомогенна течност все още не е напълно точен (плътността се увеличава забележимо с дълбочината). По-точна теория, изрично отчитаща зависимостта на плътността от дълбочината, е разработена едва през 19 век.

Ученици

Строго погледнато, Нютон няма преки ученици. Но цяло поколение английски учени израснаха, четейки книгите му и общувайки с него, така че самите те се смятаха за ученици на Нютон. Сред тях най-известните са:

• Едмънд Халей
• Роджър Коутс
• Колин Маклорин
• Абрахам дьо Моавър
• Джеймс Стърлинг
• Брук Тейлър
• Уилям Уистън

Други сфери на дейност

Химия и алхимия

Успоредно с изследванията, които поставят основите на настоящата научна (физико-математическа) традиция, Нютон посвещава много време на алхимията, както и на теологията. Книгите по алхимия съставляваха една десета от библиотеката му. Той не публикува никакви трудове по химия или алхимия и единственият известен резултат от това дългогодишно хоби е сериозното отравяне на Нютон през 1691 г. Когато тялото на Нютон беше ексхумирано, в тялото му бяха открити опасни нива на живак.

Стъкли припомня, че Нютон е написал трактат по химия, „обяснявайки принципите на това мистериозно изкуство чрез експериментални и математически доказателства“, но ръкописът, за съжаление, е бил унищожен от пожар и Нютон не е направил опит да го възстанови. Оцелелите писма и бележки предполагат, че Нютон е обмислял възможността за някакъв вид обединяване на законите на физиката и химията в една единствена система на света; Той постави няколко хипотези по тази тема в края на Оптиката.

Б. Г. Кузнецов смята, че алхимичните изследвания на Нютон са опити да се разкрие атомната структура на материята и други видове материя (например светлина, топлина, магнетизъм). Интересът на Нютон към алхимията беше незаинтересован и по-скоро теоретичен:

Неговият атомизъм се основава на идеята за йерархия от корпускули, образувани от все по-малко интензивни сили на взаимно привличане между частите. Тази идея за безкрайна йерархия от дискретни частици материя е свързана с идеята за единството на материята. Нютон не вярваше в съществуването на елементи, които не са способни да се трансформират един в друг. Напротив, той приема, че идеята за неразложимостта на частиците и съответно за качествените различия между елементите е свързана с исторически ограничените възможности на експерименталната технология.

Това предположение се потвърждава от изявлението на самия Нютон: „Алхимията не се занимава с метали, както вярват невежите. Тази философия не е от тези, които служат на суета и измама, тя по-скоро служи на полза и назидание, като главното тук е богопознанието.”

Теология

Като дълбоко религиозен човек, Нютон гледа на Библията (както на всичко в света) от рационалистична позиция. Отхвърлянето на триединството на Бога от Нютон очевидно е свързано с този подход. Повечето историци смятат, че Нютон, който е работил дълги години в Тринити Колидж, самият не е вярвал в Троицата. Изследователите на богословските му трудове установяват, че религиозните възгледи на Нютон са близки до еретичното арианство.

Степента на близост на възгледите на Нютон до различни ереси, осъдени от църквата, се оценява по различен начин. Германският историк Физенмайер предполага, че Нютон приема Троицата, но по-близо до източното, православно разбиране за нея. Американският историк Стивън Снобелен, цитирайки редица документални доказателства, решително отхвърли тази гледна точка и класифицира Нютон като социнианец.

Външно обаче Нютон остава верен на държавната англиканска църква. Имаше основателна причина за това: законодателният акт от 1697 г. „За потискане на богохулството и безбожието“ за отричане на някое от лицата на Троицата предвиждаше загуба на граждански права, а ако престъплението се повтори - лишаване от свобода. Например, приятелят на Нютон Уилям Уистън е лишен от професорската си длъжност и е изключен от Кеймбриджкия университет през 1710 г. заради твърденията си, че вярата на ранната Църква е арианска. Но в писма до съмишленици (Лок, Халей и др.) Нютон е доста откровен.

В допълнение към антитринитаризма в религиозния мироглед на Нютон се забелязват елементи на деизъм. Нютон вярва в материалното присъствие на Бог във всяка точка на Вселената и нарича пространството „сензориум на Бога“ (лат. sensorium Dei). Тази пантеистична идея обединява научните, философските и теологичните възгледи на Нютон в едно цяло; „всички области на интересите на Нютон, от естествената философия до алхимията, представляват различни проекции и в същото време различни контексти на тази централна идея, която господстваше над него“.

Нютон публикува (частично) резултатите от теологичните си изследвания късно в живота си, но те започват много по-рано, не по-късно от 1673 г. Нютон предлага своя собствена версия на библейската хронология, напуска работата по библейската херменевтика и написва коментар върху Апокалипсиса. Изучавал е еврейски език, изучавал е Библията с помощта на научни методи, използвайки астрономически изчисления, свързани със слънчевите затъмнения, за да обоснове своята гледна точка, лингвистичен анализ и пр. Според неговите изчисления краят на света ще настъпи не по-рано от 2060 г.

Теологичните ръкописи на Нютон сега се съхраняват в Ерусалим, в Националната библиотека.

Оценки

Надписът на гроба на Нютон гласи:

Тук лежи сър Исак Нютон, който с почти божествена сила на интелекта е първият, който обяснява, чрез своя математически метод, движенията и формите на планетите, пътищата на кометите и приливите и отливите на океаните.

Той е този, който изследва разликите в светлинните лъчи и произтичащите от това различни свойства на цветовете, за които никой преди не е подозирал. Прилежен, хитър и верен тълкувател на природата, древността и Светото писание, той утвърждавал с философията си величието на всемогъщия творец, а в нрава си влагал изискваната от Евангелието простота.

Нека смъртните се радват, че сред тях живее такова украшение на човешкия род.

Оригинален текст(лат.)

H. S. E. ИСАК НЮТОН Eques Auratus,

Qui, animi vi prope divinâ,
Planetarum Motus, Figuras,
Cometarum polutas, Oceanique Aestus. Suâ Mathesi facem praeferente
Примус демонстрира:
Radiorum Lucis dissimilitudines,
Colorumque inde nascentium proprietates,
Quas nemo antea vel suspicatus erat, pervestigavit.
Naturae, Antiquitatis, S. Scripturae,
Седул, сагакс, фидус Interpres
Dei O. M. Majestatem Philosophiâ asseruit,
Evangelij Simplicitatem Moribus expressit.
Sibi gratulentur Mortales,
Tale tantumque exstitisse
HUMANI GENERIS DECUS.
NAT XXV ДЕК. от н.е. MDCXLII. OBIIT. XX. MAR. MDCCXXVI

Работата на Исак Нютон е сложна - той работи едновременно в няколко области на знанието. Важен етап в работата на Нютон беше неговата математика, която направи възможно подобряването на системата за изчисление в рамките на други. Важното откритие на Нютон е основната теорема на анализа. Това направи възможно да се докаже, че диференциалното смятане е обратното на интегралното смятане и обратно. Откритието на Нютон за възможността за биномно разширяване на числата също изиграва важна роля в развитието на алгебрата. Методът на Нютон за извличане на корени от уравнения също играе важна практическа роля, което значително опрости подобни изчисления.

Нютонова механика

Нютон прави най-значимите открития. Всъщност той създава такъв клон на физиката като механиката. Той формира 3 аксиоми на механиката, наречени закони на Нютон. Първият закон, наричан иначе закон, гласи, че всяко тяло ще бъде в състояние на покой или движение, докато върху него не бъде приложена някаква сила. Вторият закон на Нютон осветлява проблема с диференциалното движение и казва, че ускорението на тялото е право пропорционално на резултантните сили, приложени към тялото, и обратно пропорционално на масата на тялото. Третият закон описва взаимодействието на телата едно с друго. Нютон го формулира като факта, че за всяко действие има равна и противоположна реакция.

Законите на Нютон станаха основата на класическата механика.

Но най-известното откритие на Нютон е законът за всемирното привличане. Той също успя да докаже, че гравитационните сили се прилагат не само към земните, но и към небесните тела. Тези закони са описани през 1687 г. след публикацията на Нютон за използването на математически методи във физиката.

Законът за гравитацията на Нютон стана първата от множеството теории за гравитацията, които се появиха впоследствие.

Оптика

Нютон посвети много време на такъв клон на физиката като оптиката. Той откри такова важно явление като спектралното разлагане на цветовете - с помощта на леща се научи да пречупва бялата светлина в други цветове. Благодарение на Нютон знанията по оптика са систематизирани. Той създава най-важното устройство - рефлекторен телескоп, който подобрява качеството на наблюденията на небето.

Трябва да се отбележи, че след откритията на Нютон оптиката започва да се развива много бързо. Той успя да обобщи такива открития на своите предшественици като дифракция, двойно пречупване на лъч и определяне на скоростта на светлината.