Biografia fizyka Newtona. Krótka biografia Izaaka Newtona

W tym artykule omówiono krótką biografię Izaaka Newtona.

Krótka biografia Izaaka Newtona

Izaaka Newtona- angielski matematyk, astronom, fizyk, mechanik, który położył podwaliny pod mechanikę klasyczną. Wyjaśnił ruch ciał niebieskich – planet wokół Słońca i Księżyca wokół Ziemi. Jego najsłynniejszym odkryciem było prawo powszechnego ciążenia

Urodził się 25 grudnia 1642 lat w rodzinie rolniczej w mieście Woolsthorpe niedaleko Grantham. Jego ojciec zmarł zanim się urodził. Od 12 roku życia uczył się w szkole Grantham. Mieszkał wówczas w domu farmaceuty Clarka, co być może rozbudziło w nim zamiłowanie do nauk chemicznych

1661 wstąpił jako sponsor do Trinity College na Uniwersytecie Cambridge. Po ukończeniu college'u w 1665 Newton otrzymał tytuł licencjata. 1665–67, w czasie zarazy, przebywał w swojej rodzinnej wiosce Woolsthorpe; Te lata były najbardziej produktywne w pracy naukowej Newtona.

W latach 1665-1667 Newton rozwinął idee, które doprowadziły go do stworzenia rachunku różniczkowego i całkowego, wynalezienia teleskopu zwierciadlanego (wykonanego przez siebie w 1668 r.) oraz odkrycia prawa powszechnego ciążenia. Prowadził tu eksperymenty z rozkładem (rozproszeniem) światła i wtedy Newton nakreślił program dalszego rozwoju nauki

W 1668 roku obronił tytuł magistra i został starszym członkiem Trinity College.

W 1889 r otrzymuje jeden z wydziałów na Uniwersytecie w Cambridge: Lucasian Chair of Mathematics.

W 1671 roku Newton zbudował swój drugi teleskop zwierciadlany, większy i lepszej jakości niż pierwszy. Demonstracja teleskopu wywarła duże wrażenie na współczesnych i wkrótce potem (w styczniu 1672) Newton został wybrany na członka Towarzystwa Królewskiego w Londynie – Angielskiej Akademii Nauk.

Również w 1672 roku Newton przedstawił swoje badania nad nową teorią światła i kolorów Towarzystwu Królewskiemu w Londynie, co wywołało gorące kontrowersje z Robertem Hooke'em. Newton miał koncepcje dotyczące monochromatycznych promieni świetlnych i okresowości ich właściwości, poparte najlepszymi eksperymentami.W 1687 roku opublikował swoje wspaniałe dzieło „Matematyczne zasady filozofii naturalnej” („Zasady”).

W 1696 roku dekretem królewskim Newton został mianowany Strażnikiem Mennicy. Jego energiczna reforma szybko przywraca zaufanie do brytyjskiego systemu monetarnego. 1703 - wybór Newtona na prezesa Towarzystwa Królewskiego, którym rządził przez 20 lat 1703 - królowa Anna pasowała Newtona na rycerza za zasługi naukowe.W ostatnich latach życia poświęcił on wiele czasu teologii oraz historii starożytnej i biblijnej.

Ojciec Newtona nie dożył narodzin syna. Chłopiec urodził się chorowity, przedwcześnie, ale przeżył. Newton uważał fakt narodzin w Boże Narodzenie za szczególny znak losu. Pomimo trudnego porodu Newton dożył 84 lat.

Wieża zegarowa Trinity College

Patronem chłopca był jego wuj ze strony matki, William Ayscough. Według współczesnych Newton jako dziecko był wycofany i odizolowany, uwielbiał czytać i robić zabawki techniczne: zegar, młyn itp. Po ukończeniu szkoły () wstąpił do Trinity College (Kolegium Świętej Trójcy) w uniwersytet w Cambridge. Już wtedy ukształtował się jego potężny charakter - skrupulatność naukowa, chęć dotarcia do sedna sprawy, nietolerancja oszustwa i ucisku, obojętność na publiczną sławę.

Oparciem naukowym i inspiracją twórczości Newtona byli głównie fizycy: Galileusz, Kartezjusz i Kepler. Newton dopełnił swoje dzieło łącząc je w uniwersalny system świata. Inni matematycy i fizycy mieli mniejszy, ale znaczący wpływ: Euclid, Fermat, Huygens, Wallis i jego bezpośredni nauczyciel Barrow.

Wydaje się, że Newton znacznej części swoich odkryć matematycznych dokonał jeszcze podczas studiów, w „latach zarazy”. Już w wieku 23 lat biegle posługiwał się metodami rachunku różniczkowego i całkowego, w tym rozwinięciem funkcji w szereg i tzw. wzorem Newtona-Leibniza. Jednocześnie według niego odkrył prawo powszechnego ciążenia, a raczej był przekonany, że prawo to wynika z trzeciego prawa Keplera. Ponadto w ciągu tych lat Newton udowodnił, że kolor biały jest mieszaniną kolorów, wyprowadził wzór „dwumianu Newtona” dla dowolnego wymiernego wykładnika (w tym ujemnych) itp.

Kontynuowane są eksperymenty z optyką i teorią koloru. Newton bada aberrację sferyczną i chromatyczną. Aby je zminimalizować, buduje teleskop zwierciadlany mieszany (soczewka i wklęsłe zwierciadło sferyczne, które sam poleruje). Poważnie interesuje się alchemią i przeprowadza wiele eksperymentów chemicznych.

Oceny

Napis na grobie Newtona brzmi:

Tu spoczywa Sir Izaak Newton, szlachcic, który o niemal boskim umyśle jako pierwszy udowodnił za pomocą pochodni matematyki ruch planet, ścieżki komet i pływy oceanów.
Badał różnicę w promieniach świetlnych i różne właściwości pojawiających się w tym samym czasie kolorów, czego nikt wcześniej nie podejrzewał. Pracowity, mądry i wierny interpretator przyrody, starożytności i Pisma Świętego, swoją filozofią potwierdzał wielkość Boga Wszechmogącego, a swoim usposobieniem wyrażał ewangeliczną prostotę.
Niech śmiertelnicy radują się, że istniała taka ozdoba rodzaju ludzkiego.

Pomnik Newtona w Trinity College

Na posągu wzniesionym Newtonowi w 1755 roku w Trinity College widnieją wersety Lukrecjusza:

Sam Newton oceniał swoje osiągnięcia skromniej:

Nie wiem, jak postrzega mnie świat, ale dla mnie wydaję się być tylko chłopcem bawiącym się na brzegu morza, który bawi się od czasu do czasu znajdując kamyk bardziej kolorowy od innych lub piękną muszlę, podczas gdy wielki ocean prawda rozpościera się przede mną, niezbadana przeze mnie.

Niemniej jednak w Księdze II, wprowadzając momenty (różniczki), Newton ponownie myli sprawę, w rzeczywistości uznając je za rzeczywiste nieskończenie małe.

Warto zauważyć, że Newton wcale nie interesował się teorią liczb. Najwyraźniej fizyka była mu znacznie bliższa matematyce.

Mechanika

Strona Principiów Newtona z aksjomatami mechaniki

Zasługa Newtona polega na rozwiązaniu dwóch podstawowych problemów.

• Stworzenie aksjomatycznej podstawy mechaniki, która faktycznie przeniosła tę naukę do kategorii ścisłych teorii matematycznych.
• Stworzenie dynamiki, która łączy zachowanie ciała z charakterystyką zewnętrznych wpływów (sił) na nie.

Ponadto Newton ostatecznie pogrzebał zakorzenioną w starożytności koncepcję, że prawa ruchu ciał ziemskich i niebieskich są zupełnie inne. W jego modelu świata cały Wszechświat podlega jednolitym prawom.

Newton podał także ścisłe definicje takich pojęć fizycznych jak pęd(niezupełnie użyte przez Kartezjusza) i siła. Wprowadził do fizyki pojęcie masy jako miary bezwładności i jednocześnie właściwości grawitacyjnych (wcześniej fizycy posługiwali się pojęciem waga).

Euler i Lagrange zakończyli matematyzację mechaniki.

Teoria grawitacji

Prawo grawitacji Newtona

Sama idea uniwersalnej siły grawitacji była wielokrotnie wyrażana przed Newtonem. Wcześniej myśleli o tym Epikur, Gassendi, Kepler, Borelli, Kartezjusz, Huygens i inni. Kepler uważał, że grawitacja jest odwrotnie proporcjonalna do odległości od Słońca i rozciąga się tylko w płaszczyźnie ekliptyki; Kartezjusz uważał, że jest to wynik wirów w eterze. Były jednak domysły z prawidłowym wzorem (Bulliald, Wren, Hooke), a nawet uzasadnione kinematycznie (za pomocą korelacji wzoru Huygensa na siłę odśrodkową i trzeciego prawa Keplera dla orbit kołowych). . Ale przed Newtonem nikt nie był w stanie jasno i matematycznie jednoznacznie powiązać prawa grawitacji (siły odwrotnie proporcjonalnej do kwadratu odległości) z prawami ruchu planet (prawami Keplera). Nauka o dynamice zaczyna się dopiero od dzieł Newtona.

Należy zauważyć, że Newton nie tylko opublikował proponowany wzór na prawo powszechnego ciążenia, ale w rzeczywistości zaproponował kompletny model matematyczny w kontekście dobrze rozwiniętego, kompletnego, jednoznacznego i systematycznego podejścia do mechaniki:

• prawo grawitacji;
• zasada ruchu (II zasada Newtona);
• system metod badań matematycznych (analiza matematyczna).

Podsumowując, ta triada wystarcza do pełnego zbadania najbardziej złożonych ruchów ciał niebieskich, tworząc w ten sposób podstawy mechaniki niebieskiej. Przed Einsteinem nie było potrzeby zasadniczych zmian w tym modelu, choć aparat matematyczny okazał się niezbędny do znacznego rozwoju.

Teoria grawitacji Newtona wywołała wieloletnie debaty i krytykę koncepcji działania na odległość.

Ważnym argumentem na rzecz modelu Newtona było rygorystyczne wyprowadzenie na jego podstawie empirycznych praw Keplera. Kolejnym krokiem była teoria ruchu komet i Księżyca, przedstawiona w „Zasadach”. Później, za pomocą grawitacji Newtona, z dużą dokładnością wyjaśniono wszystkie zaobserwowane ruchy ciał niebieskich; Jest to wielka zasługa Eulera, Clairauta i Laplace’a, którzy opracowali w tym celu teorię zaburzeń. Podstawę tej teorii położył Newton, który analizował ruch Księżyca, stosując swoją zwykłą metodę rozszerzania szeregów; na tej drodze odkrył przyczyny znanych wówczas anomalii ( nierówności) w ruchu Księżyca.

Pierwsze zauważalne poprawki do teorii Newtona w astronomii (wyjaśnione ogólną teorią względności) odkryto dopiero ponad 200 lat później (przesunięcie peryhelium Merkurego). Jednak są one również bardzo małe w Układzie Słonecznym.

Newton odkrył także przyczynę pływów: grawitację Księżyca (nawet Galileusz uważał, że pływy to efekt odśrodkowy). Co więcej, przetwarzając wieloletnie dane dotyczące wysokości pływów, obliczył masę Księżyca z dobrą dokładnością.

Inną konsekwencją grawitacji była precesja osi Ziemi. Newton odkrył, że z powodu spłaszczenia Ziemi na biegunach oś Ziemi ulega stałemu, powolnemu przemieszczeniu przez okres 26 000 lat pod wpływem przyciągania Księżyca i Słońca. W ten sposób starożytny problem „przewidywania równonocy” (po raz pierwszy odnotowany przez Hipparcha) znalazł naukowe wyjaśnienie.

Optyka i teoria światła

Newton dokonał fundamentalnych odkryć w optyce. Zbudował pierwszy teleskop zwierciadlany (reflektor), który w odróżnieniu od teleskopów czysto soczewkowych nie posiadał aberracji chromatycznej. Odkrył także rozproszenie światła, pokazał, że światło białe rozkłada się na kolory tęczy w wyniku różnego załamania promieni o różnych kolorach podczas przechodzenia przez pryzmat i położył podwaliny pod poprawną teorię kolorów.

W tym okresie istniało wiele spekulacyjnych teorii światła i koloru; Zasadniczo walczyli między punktami widzenia Arystotelesa („różne kolory są mieszaniną światła i ciemności w różnych proporcjach”) i Kartezjusza („różne kolory powstają, gdy cząstki światła obracają się z różnymi prędkościami”). Hooke w swojej Micrographia (1665) zaproponował wariant poglądów arystotelesowskich. Wielu uważało, że kolor nie jest cechą światła, ale oświetlonego obiektu. Ogólną niezgodę pogłębiła kaskada odkryć w XVII wieku: dyfrakcja (1665, Grimaldi), interferencja (1665, Hooke), dwójłomność (1670, Erasmus Bartholin (1670, Erasmus Bartholin (1665, Hooke) Rasmusa Bartholina), badany przez Huygensa), oszacowanie prędkości światła (1675, Roemer). Nie było teorii światła zgodnej ze wszystkimi tymi faktami.

Rozproszenie światła
(eksperyment Newtona)

W swoim przemówieniu skierowanym do Towarzystwa Królewskiego Newton obalił zarówno Arystotelesa, jak i Kartezjusza i przekonująco udowodnił, że białe światło nie jest pierwotne, ale składa się z kolorowych składników o różnych kątach załamania. Te elementy są pierwotne - Newton nie był w stanie zmienić ich koloru żadnymi sztuczkami. Zatem subiektywne odczucie koloru otrzymało solidną obiektywną podstawę - współczynnik załamania światła.

Newton stworzył matematyczną teorię pierścieni interferencyjnych odkrytych przez Hooke'a, które od tego czasu nazwano „pierścieniami Newtona”.

Strona tytułowa Optyki Newtona

W 1689 roku Newton zaprzestał badań w dziedzinie optyki – według rozpowszechnionej legendy ślubował, że za życia Hooke’a nie będzie publikował niczego z tej dziedziny, który nieustannie zasypywał Newtona bolesną dla tego ostatniego krytyką. W każdym razie w 1704 roku, rok po śmierci Hooke’a, ukazała się monografia „Optyka”. Za życia autora „Optyka”, podobnie jak „Zasady”, doczekała się trzech wydań i wielu tłumaczeń.

Księga pierwsza monografii zawierała zasady optyki geometrycznej, naukę o rozproszeniu światła oraz kompozycję barwy białej o różnorodnych zastosowaniach.

Przewidział spłaszczenie Ziemi na biegunach, około 1:230. Jednocześnie Newton zastosował jednorodny model płynu do opisu Ziemi, zastosował prawo powszechnego ciążenia i wziął pod uwagę siłę odśrodkową. W tym samym czasie podobne obliczenia przeprowadził Huygens, który nie wierzył w siłę grawitacji dalekiego zasięgu i podchodził do problemu czysto kinematycznie. W związku z tym Huygens przewidział kompresję mniejszą o połowę niż Newton, 1:576. Co więcej, Cassini i inni kartezjanie argumentowali, że Ziemia nie jest ściśnięta, ale wybrzuszona na biegunach jak cytryna. Następnie, choć nie od razu (pierwsze pomiary były niedokładne), pomiary bezpośrednie (Clerot) potwierdziły poprawność Newtona; rzeczywista kompresja wynosi 1:298. Powodem, dla którego wartość ta różni się od wartości zaproponowanej przez Newtona na korzyść Huygensa, jest to, że model jednorodnej cieczy wciąż nie jest całkowicie dokładny (gęstość zauważalnie wzrasta wraz z głębokością). Dokładniejsza teoria, wyraźnie uwzględniająca zależność gęstości od głębokości, powstała dopiero w XIX wieku.

Inne obszary działalności

Udoskonalona chronologia starożytnych królestw

Równolegle z badaniami, które położyły podwaliny pod obecną tradycję naukową (fizyczną i matematyczną), Newton poświęcił wiele czasu alchemii, a także teologii. Nie publikował żadnych prac z zakresu alchemii, a jedynym znanym skutkiem tego wieloletniego hobby było poważne otrucie Newtona w 1691 roku.

Newton zaproponował własną wersję chronologii biblijnej, pozostawiając po sobie znaczną liczbę rękopisów poświęconych tej tematyce. Ponadto napisał komentarz do Apokalipsy. Teologiczne rękopisy Newtona przechowywane są obecnie w Jerozolimie, w Bibliotece Narodowej.

Notatki

Najważniejsze opublikowane prace Newtona

• Metoda Fluksjów( „Metoda Fluxions”, opublikowana pośmiertnie w 1736 r.)
• De Motu Corporum w Gyrum ()
• Philosophiae Naturalis Principia Mathematica(, „Matematyczne zasady filozofii przyrody”)
• Optyka(, „Optyka”)
• Arytmetyka uniwersalna(„Uniwersalna arytmetyka”)
• Krótka kronika, System Świata, Wykłady optyczne, Chronologia starożytnych królestw, poprawiona I De mundi systematyczny opublikowany pośmiertnie w 1728 r.
• Historyczny opis dwóch znaczących zniekształceń Pisma Świętego (1754)

Literatura

Eseje

• Newton I. Prace matematyczne. Za. i kom. D. D. Mordukhai-Boltovsky. M.-L.: ONTI, 1937.
• Newton I. Ogólna arytmetyka lub książka o syntezie i analizie arytmetycznej. M.: Wydawnictwo. Akademia Nauk ZSRR, 1948.
• Newton I. Matematyczne zasady filozofii przyrody. Za. i ok. A. N. Kryłowa. M.: Nauka, 1989.
• Newton I. Wykłady z optyki. M.: Wydawnictwo. Akademia Nauk ZSRR, 1946.
• Newton I. Optyka, czyli traktat o odbiciach, załamaniach, załamaniach i barwach światła. M.: Gostekhizdat, 1954.
• Newton I. Uwagi do Księgi proroka Daniela i Apokalipsy św. Jan. Str.: Nowy czas, 1915.
• Newton I. Poprawiona chronologia starożytnych królestw. M.: RIMIS, 2007.

O nim

• Arnold VI Huygens i Barrow, Newton i Hooke. . M.: Nauka, 1989.
• Bell ET Twórcy matematyki. M.: Edukacja, 1979.
• Wawiłow S. I. Izaaka Newtona. 2. dodanie. wyd. M.-L.: Wydawnictwo. Akademia Nauk ZSRR, 1945.
• Historia matematyki pod redakcją A.P. Juszkiewicza w trzech tomach, M.: Nauka, 1970. Tom 2. Matematyka XVII wieku.
• Kartsev W. Niuton. M.: Młoda Gwardia, 1987.
• Katasonow V.N. Matematyka metafizyczna XVII wieku. M.: Nauka, 1993.
• Kirsanow V. S. Rewolucja naukowa XVII wieku. M.: Nauka, 1987.
• Kuzniecow B. G. Niuton. M.: Mysl, 1982.
• Uniwersytet Moskiewski - ku pamięci Izaaka Newtona. M., 1946.
• Spassky B.I. Historia fizyki. wyd. 2. M.: Szkoła wyższa, 1977. Część 1. Część 2.
• Hellmana H. Wielkie kontrowersje w nauce. Dziesięć najbardziej ekscytujących debat. M.: Dialektyka, 2007. - Rozdział 3. Newton kontra Leibniz: Starcie tytanów.
• Juszkiewicz A. P. O rękopisach matematycznych Newtona. Badania historyczno-matematyczne, 22, 1977, s. 10-10. 127-192.
• Juszkiewicz A. P. Koncepcje rachunku nieskończenie małego Newtona i Leibniza. Badania historyczno-matematyczne, 23, 1978, s. 1. 11-31.
• Arthur R. T. W. Fluktuacje Newtona i równie płynący czas. Studia z historii i filozofii nauki, 26, 1995, s. 23. 323-351.
• Bertoloni M. D. Równoważność i priorytet: Newton kontra Leibniz. Oksford: Clarendon Press, 1993.
• Cohen I.B. Zasady filozofii Newtona: bada pracę naukową Newtona i jej ogólne otoczenie. Cambridge (masa) UP, 1956.
• Cohen I.B. Wprowadzenie do „Principiów” Newtona. Cambridge (masa) UP, 1971.
• Lai T. Czy Newton wyrzekł się nieskończoności? Historia Mathematica, 2, 1975, s. 2. 127-136.
• Sprzedaje MA Nieskończenie małe w podstawach mechaniki Newtona. Historia Mathematica, 33, 2006, s. 23. 210-223.
• Weinstock R. Principia Newtona i orbity odwrotne do kwadratu: ponowne zbadanie wady. Historia Mathematica, 19, 1992, s. 23. 60-70.
• Westfall R.S. Nigdy w spoczynku: biog. Izaaka Newtona. Cambridge UP, 1981.
• Whiteside DT Wzory myślenia matematycznego końca XVII wieku. Archiwum Historii Nauk Ścisłych, 1, 1963, s. 13. 179-388.
• Biały M. Izaak Newton: Ostatni czarodziej. Perseusz, 1999, 928 s.

Dzieła sztuki

Sir Isaac Newton (angielski Sir Isaac Newton, 25 grudnia 1642 - 20 marca 1727 według kalendarza juliańskiego używanego wówczas w Anglii; lub 4 stycznia 1643 - 31 marca 1727 według kalendarza gregoriańskiego) - świetny Anglik fizyk, matematyk i astronom. Autor fundamentalnego dzieła „Matematyczne zasady filozofii przyrody” (łac. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), w którym opisał prawo powszechnego ciążenia oraz tzw. prawa Newtona, które położyły podwaliny pod mechanikę klasyczną. Opracował rachunek różniczkowy i całkowy, teorię koloru i wiele innych teorii matematycznych i fizycznych.

Opracował (niezależnie od G. Leibniza) rachunek różniczkowy i całkowy. Odkrył rozproszenie światła, aberrację chromatyczną, badał interferencję i dyfrakcję, opracował korpuskularną teorię światła i wysunął hipotezę łączącą koncepcje korpuskularne i falowe. Zbudował teleskop zwierciadlany. Sformułował podstawowe prawa mechaniki klasycznej. Odkrył prawo powszechnego ciążenia, podał teorię ruchu ciał niebieskich, tworząc podstawy mechaniki niebieskiej. Przestrzeń i czas uznawano za absolutne. Prace Newtona znacznie wyprzedzały ogólny poziom naukowy swoich czasów i były słabo rozumiane przez współczesnych. Był dyrektorem Mennicy i założył firmę produkującą monety w Anglii. Newton, słynny alchemik, studiował chronologię starożytnych królestw. Interpretacji proroctw biblijnych poświęcił swoje prace teologiczne (w większości niepublikowane).

Newton urodził się 4 stycznia 1643 roku we wsi Woolsthorpe (Lincolnshire, Anglia) w rodzinie drobnego rolnika, który zmarł trzy miesiące przed narodzinami syna. Dziecko było wcześniakiem; Legenda głosi, że był tak mały, że ułożono go w rękawiczce z owczej skóry leżącej na ławce, z której pewnego dnia spadł i mocno uderzył głową o podłogę. Kiedy dziecko miało trzy lata, jego matka wyszła ponownie za mąż i wyjechała, pozostawiając je pod opieką babci. Newton dorastał jako chorowity i nietowarzyski, skłonny do marzeń. Fascynowała go poezja i malarstwo, z dala od rówieśników tworzył latawce z papieru, wynalazł wiatrak, zegar wodny i wózek na pedały. Początek życia szkolnego był dla Newtona trudny. Słabo się uczył, był słabym chłopcem i pewnego dnia koledzy z klasy bili go, aż stracił przytomność. Dumny Newton był nie do zniesienia, aby to znieść i pozostało tylko jedno: wyróżnić się swoimi sukcesami akademickimi. Ciężką pracą zdobył pierwsze miejsce w swojej klasie.

Zainteresowanie technologią skłoniło Newtona do zastanowienia się nad zjawiskami naturalnymi; Studiował także dogłębnie matematykę. Jean Baptiste Bieux pisał o tym później: „Jeden z jego wujków, znajdując go pewnego dnia pod żywopłotem z książką w rękach, pogrążony w głębokich myślach, odebrał mu książkę i stwierdził, że jest zajęty rozwiązywaniem zadania matematycznego. Zdziwiony tak poważnym i aktywnym kierownictwem tak młodego człowieka przekonał matkę, aby nie sprzeciwiała się dalej życzeniom syna i wysłała go na dalsze studia”.

Po poważnych przygotowaniach Newton wstąpił do Cambridge w 1660 roku jako Subsizzfr (tzw. biedni studenci, którzy byli zobowiązani do służenia członkom kolegium, co nie mogło nie obciążać Newtona). Zacząłem studiować astrologię na ostatnim roku studiów.

Newton poważnie traktował astrologię i gorliwie bronił jej przed atakami ze strony swoich kolegów. Studia z astrologii i chęć udowodnienia jej znaczenia popchnęły go do badań w dziedzinie ruchu ciał niebieskich i ich wpływu na naszą planetę.

W ciągu sześciu lat Newton ukończył wszystkie stopnie naukowe i przygotował wszystkie swoje dalsze wielkie odkrycia. W 1665 Newton został mistrzem sztuki. W tym samym roku, gdy w Anglii szalała epidemia dżumy, zdecydował się tymczasowo osiedlić w Woolsthorpe. To tam zaczął aktywnie zajmować się optyką. Motywem przewodnim wszystkich badań była chęć zrozumienia fizycznej natury światła. Newton uważał, że światło to strumień specjalnych cząstek (cząsteczek) emitowanych ze źródła i poruszających się po linii prostej, aż napotkają przeszkodę. Model korpuskularny wyjaśnił nie tylko prostoliniowość rozchodzenia się światła, ale także prawo odbicia (odbicie sprężyste) i prawo załamania światła.

W tym czasie praca była już w dużej mierze ukończona, co miało stać się głównym wielkim rezultatem pracy Newtona - stworzeniem jednolitego fizycznego obrazu Świata w oparciu o sformułowane przez niego prawa mechaniki.

Postawiając problem badania różnych sił, sam Newton dał pierwszy genialny przykład jego rozwiązania, formułując prawo powszechnego ciążenia. Prawo powszechnego ciążenia pozwoliło Newtonowi ilościowo wyjaśnić ruch planet wokół Słońca i naturę pływów morskich. Nie mogło to nie wywrzeć ogromnego wrażenia na umysłach badaczy. Program jednolitego mechanicznego opisu wszystkich zjawisk przyrodniczych – zarówno „ziemskich”, jak i „niebiańskich” – powstał w fizyce na wiele lat.

W 1668 Newton wrócił do Cambridge i wkrótce otrzymał katedrę matematyki Lucasa. Krzesło to było wcześniej zajmowane przez jego nauczyciela I. Barrowa, który w celu zapewnienia mu środków finansowych przekazał je swojemu ulubionemu uczniowi. W tym czasie Newton był już autorem dwumianu i twórcą (jednocześnie z Leibnizem, ale niezależnie od niego) metody rachunku różniczkowego i całkowego.

Nie ograniczając się wyłącznie do badań teoretycznych, w tych samych latach zaprojektował teleskop zwierciadlany (refleksyjny). Drugi z wykonanych (ulepszonych) teleskopów był powodem wprowadzenia Newtona jako członka Royal Society of London. Kiedy Newton odmówił członkostwa ze względu na niemożność płacenia składek, uznano za możliwe, biorąc pod uwagę jego zasługi naukowe, zrobić dla niego wyjątek, zwalniając go z ich płacenia. Jego teoria światła i kolorów, przedstawiona w 1675 r., wywołała takie ataki, że Newton zdecydował się nie publikować niczego na temat optyki za życia Hooke'a, jego najbardziej zaciekłego przeciwnika. Od 1688 do 1694 Newton był członkiem parlamentu.

Do tego czasu, w 1687 r., opublikowano „Matematyczne zasady filozofii naturalnej” – podstawę mechaniki wszystkich zjawisk fizycznych, od ruchu ciał niebieskich po rozchodzenie się dźwięku. Program ten kilka wieków później zdeterminował rozwój fizyki, a jego znaczenie nie zostało wyczerpane do dziś. Ciągłe przytłaczające poczucie niepewności materialnej, ogromny stres nerwowy i psychiczny były niewątpliwie jedną z przyczyn choroby Newtona. Bezpośrednim impulsem do choroby był pożar, w wyniku którego zaginęły wszystkie przygotowane przez niego rękopisy. Dlatego też stanowisko naczelnika mennicy, zachowując przy tym stanowisko profesora w Cambridge, miało dla niego ogromne znaczenie. Gorliwie zabierając się do pracy i szybko osiągając zauważalny sukces, Newton został mianowany dyrektorem w 1699 roku. Nie można było tego połączyć z nauczaniem i Newton przeniósł się do Londynu.

Pod koniec 1703 roku został wybrany prezesem Towarzystwa Królewskiego. W tym czasie Newton osiągnął szczyt sławy. W 1705 roku został podniesiony do godności rycerskiej, jednak mając duże mieszkanie, sześcioro służby i zamożną rodzinę, pozostaje samotny.

Czas aktywnej twórczości minął, a Newton ogranicza się do przygotowania publikacji „Optyki”, reedycji dzieła „Matematyczne zasady filozofii naturalnej” i interpretacji Pisma Świętego (jest autorem interpretacji Apokalipsy, esej o Proroku Danielu).

Newton zmarł 31 marca 1727 roku w Londynie i został pochowany w Opactwie Westminsterskim. Napis na jego grobie kończy się słowami: „Niech śmiertelnicy cieszą się, że taka ozdoba rodzaju ludzkiego mieszkała pośród nich”.

język angielski Izaaka Newtona

Angielski fizyk, matematyk, mechanik i astronom, jeden z twórców fizyki klasycznej

krótki życiorys

Naukowiec światowej sławy, którego wkład w naukę jest niezwykle trudny do przecenienia. Był mechanikiem, fizykiem, astronomem, matematykiem; To jemu przypisuje się sformułowanie głównych praw mechaniki klasycznej, odkrycie praw powszechnego ciążenia i wyjaśnienie mechanizmu ruchu ciał niebieskich. Położył podwaliny pod akustykę, optykę fizyczną i mechanikę kontinuum. Izaak Newton, będąc wszechstronną osobowością, cieszył się opinią słynnego alchemika, studiował chronologię starożytnych królestw, pisał dzieła teologiczne, z których większość pozostała niepublikowana. Współcześni nie docenili i niewiele zrozumieli jego dzieła, gdyż znacznie wyprzedziły one poziom nauki tamtego okresu.

4 stycznia 1643 roku w hrabstwie Lincolnshire, niedaleko Grantham, we wsi Woolsthorpe, w rodzinie rolnika urodziło się maleńkie, słabe dziecko, którego bali się nawet ochrzcić, wierząc, że nie pożyje długo . Miał na imię Izaak, żył 84 lata i został największym naukowcem. Od trzeciego roku życia Izaaka wychowywała babcia, często chorował, stronił od rówieśników i dużo czasu spędzał na marzeniach i myślach. Rosnący chłopiec został wysłany do szkoły podstawowej, a w wieku 12 lat trafił do Grantham, gdzie uczęszczał do szkoły i mieszkał u farmaceuty. Będąc słabym fizycznie i doświadczającym poważnych trudności w komunikacji, młody Newton dołożył wszelkich starań, aby odnieść sukces w nauce i zostać pierwszym wśród swoich rówieśników.

Powaga chłopca, jego zainteresowanie matematyką i talent nie pozostały niezauważone; jego znajomi wspólnie namówili matkę Izaaka, aby pozwoliła synowi kontynuować naukę, choć ona miała wobec niego własne plany. W rezultacie, po poważnych przygotowaniach, 5 czerwca 1660 roku 17-letni Newton wstąpił na Uniwersytet w Cambridge ze szczególnym stanowiskiem: nie płacił czesnego, ale był zobowiązany służyć zamożnym studentom. Newton stał się prawdziwym studentem w 1664 roku, a już w następnym roku uzyskał tytuł licencjata sztuk pięknych.

To właśnie podczas lat studiów w Cambridge przygotowano dalsze odkrycia, które uwieczniły jego imię. Ten najbardziej owocny okres w jego biografii naukowej trwał jeszcze wtedy, gdy w związku z epidemią (być może zarazą), która rozpoczęła się na kampusie uniwersyteckim, spędził lata 1665-1607. mieszkał w domu. Tutaj odkrył prawo powszechnego ciążenia, przedstawił idee rachunku całkowego i różniczkowego oraz wynalazł teleskop zwierciadlany.

W 1668 Newton powrócił do Cambridge, gdzie uzyskał tytuł magistra i objął katedrę matematyki Lucasa: słynny matematyk I. Barrow przekazał ją swojemu ulubionemu uczniowi, aby go wesprzeć finansowo. Newton stał na czele Wydziału Fizyki i Matematyki Uniwersytetu Cambridge w latach 1669-1701. W styczniu 1672 roku został wybrany członkiem Towarzystwa Królewskiego w Londynie. W kwietniu 1686 roku Newton wysłał do stolicy dwie części słynnego podstawowego dzieła „Matematyczne zasady filozofii naturalnej”, które położyło podwaliny pod fizykę klasyczną i podsumowało wiele jego wcześniejszych prac z zakresu matematyki, fizyki, astronomii i optyka.

W 1689 roku zmarła matka Newtona, co było dla niego ciężkim ciosem i przy ciągłym dużym napięciu intelektualnym i nerwowym było jedną z przyczyn choroby psychicznej, która ogarnęła uczonego w 1692 roku. Wywołał ją pożar, który strawił ogromną liczbę rękopisów. Po trudnym wyzdrowieniu z choroby Newton kontynuował naukę, ale nie tak intensywnie.

Inną przyczyną choroby Newtona była jego przygnębiająca niepewność finansowa. W 1695 roku wreszcie uśmiechnęło się do niego szczęście: otrzymał stanowisko dozorcy w Mennicy, pozostając jednocześnie profesorem w Cambridge. W 1699 dzięki swojej doskonałej pracy został mianowany dyrektorem, w związku z czym porzucił nauczanie i udał się do Londynu, gdzie pozostał na stanowisku dyrektora aż do śmierci.

W roku 1703, kiedy został wybrany na prezesa Towarzystwa Królewskiego, Newton był u szczytu swojej sławy. W 1705 roku otrzymał tytuł szlachecki, otrzymał dużą pensję, mieszkał w przestronnym mieszkaniu, ale po ludzku pozostał sam – jak zawsze. W 1725 Newton opuścił służbę rządową, a w 1727, gdy Anglię ogarnęła zaraza, zmarł 31 marca. Dzień jego pogrzebu stał się dniem żałoby narodowej; Wybitny naukowiec został pochowany w Opactwie Westminsterskim.

Biografia z Wikipedii

Pan Izaaka Newtona(Lub Niuton) (angielski Isaac Newton /ˈnjuːtən/, 25 grudnia 1642 - 20 marca 1727 według kalendarza juliańskiego, który obowiązywał w Anglii do 1752; lub 4 stycznia 1643 - 31 marca 1727 według kalendarza gregoriańskiego) - Angielski fizyk, matematyk, mechanik i astronom, jeden z twórców fizyki klasycznej. Autor podstawowego dzieła „Matematyczne zasady filozofii przyrody”, w którym nakreślił prawo powszechnego ciążenia i trzy prawa mechaniki, które stały się podstawą mechaniki klasycznej. Opracował rachunek różniczkowy i całkowy, teorię koloru, położył podwaliny pod współczesną optykę fizyczną i stworzył wiele innych teorii matematycznych i fizycznych.

wczesne lata

Izaak Newton urodził się w wiosce Woolsthorpe w Lincolnshire, w przededniu wojny secesyjnej. Ojciec Newtona, mały, ale odnoszący sukcesy rolnik Izaak Newton (1606-1642), nie dożył narodzin syna. Chłopiec urodził się jako wcześniak i był chorowity, dlatego przez długi czas nie odważano się go ochrzcić. A jednak przeżył, został ochrzczony (1 stycznia) i na pamiątkę swojego ojca otrzymał imię Izaak. Newton uważał fakt narodzin w Boże Narodzenie za szczególny znak losu. Mimo złego stanu zdrowia w niemowlęctwie dożył 84 lat.

Newton szczerze wierzył, że jego rodzina wywodzi się od szkockiej szlachty z XV wieku, jednak historycy odkryli, że w 1524 roku jego przodkowie byli biednymi chłopami. Pod koniec XVI wieku rodzina wzbogaciła się i stała się dzierżawcami (właścicielami ziemskimi). Ojciec Newtona pozostawił w spadku dużą sumę ówczesnych 500 funtów szterlingów oraz kilkaset akrów żyznej ziemi zajmowanej przez pola i lasy.

W styczniu 1646 roku matka Newtona, Hannah Ayscough (1623-1679), wyszła ponownie za mąż. Miała trójkę dzieci ze swoim nowym mężem, 63-letnim wdowcem, i zaczęła zwracać niewielką uwagę na Izaaka. Patronem chłopca był jego wuj ze strony matki, William Ayscough. Jako dziecko Newton, według współczesnych, był cichy, wycofany i odizolowany, uwielbiał czytać i robić zabawki techniczne: zegar słoneczny i wodny, młyn itp. Przez całe życie czuł się samotny.

Jego ojczym zmarł w 1653 roku, część jego spadku przypadła matce Newtona i została przez nią natychmiast zarejestrowana w imieniu Izaaka. Matka wróciła do domu, ale większość swojej uwagi skupiła na trójce najmłodszych dzieci i rozległym gospodarstwie domowym; Izaak nadal był pozostawiony sam sobie.

W 1655 roku 12-letni Newton został wysłany na naukę do pobliskiej szkoły w Grantham, gdzie zamieszkał w domu aptekarza Clarka. Wkrótce chłopiec wykazał się niezwykłymi zdolnościami, lecz w 1659 roku jego matka Anna zwróciła go do majątku i próbowała powierzyć część zarządzania gospodarstwem swojemu 16-letniemu synowi. Próba nie powiodła się – Izaak od wszystkich innych zajęć wolał czytać książki, pisać wiersze, a zwłaszcza projektowanie różnych mechanizmów. W tym czasie do Anny zwrócił się Stokes, nauczyciel w szkole Newtona, i zaczął ją namawiać, aby kontynuowała naukę niezwykle utalentowanego syna; Do tej prośby przyłączył się wujek William i znajomy Isaaca z Grantham (krewny farmaceuty Clarka) Humphrey Babington, członek Trinity College w Cambridge. Dzięki połączonym wysiłkom w końcu osiągnęli swój cel. W 1661 roku Newton pomyślnie ukończył szkołę i kontynuował naukę na uniwersytecie w Cambridge.

Kolegium Trójcy Świętej (1661-1664)

W czerwcu 1661 roku 18-letni Newton przybył do Cambridge. Zgodnie ze statutem poddano go badaniu ze znajomości języka łacińskiego, po czym poinformowano go, że został przyjęty do Trinity College (College of the Holy Trinity) na Uniwersytecie w Cambridge. Z tą instytucją edukacyjną związanych jest ponad 30 lat życia Newtona.

Uczelnia, podobnie jak cała uczelnia, przeżywała trudny okres. W Anglii właśnie przywrócono monarchię (1660), król Karol II często zwlekał z płatnościami na rzecz uniwersytetu i zwalniał znaczną część kadry nauczycielskiej powołanej w czasie rewolucji. Ogółem w Trinity College mieszkało 400 osób, w tym studenci, służba i 20 żebraków, którym zgodnie ze statutem uczelnia miała obowiązek dawać jałmużnę. Proces edukacyjny był w opłakanym stanie.

Newtona zaliczono do kategorii studentów „sizar”, od których nie pobierano czesnego (prawdopodobnie z polecenia Babingtona). Zgodnie z ówczesnymi normami, sizer miał obowiązek opłacać swoją edukację poprzez różne prace na uniwersytecie lub świadczenie usług bogatszym studentom. Zachowało się bardzo niewiele dokumentów i wspomnień z tego okresu jego życia. W ciągu tych lat ostatecznie ukształtował się charakter Newtona - chęć dotarcia do sedna, nietolerancja oszustwa, oszczerstw i ucisku, obojętność na publiczną sławę. Nadal nie miał przyjaciół.

W kwietniu 1664 roku Newton po zdaniu egzaminów przeszedł do wyższej kategorii starszych uczniów ( uczeni), co uprawniało go do otrzymania stypendium na kontynuację nauki na studiach.

Pomimo odkryć Galileusza, według Arystotelesa w Cambridge nadal nauczano nauk przyrodniczych i filozofii. Jednak zachowane notatniki Newtona wspominają już o Galileuszu, Koperniku, kartezjanizmie, teorii atomowej Keplera i Gassendiego. Sądząc po tych zeszytach, nadal zajmował się wyrobem (głównie przyrządów naukowych), z zapałem zajmował się optyką, astronomią, matematyką, fonetyką i teorią muzyki. Według wspomnień swojego współlokatora Newton całym sercem poświęcił się nauce, zapominając o jedzeniu i spaniu; prawdopodobnie, pomimo wszystkich trudności, był to dokładnie taki sposób życia, jakiego sam pragnął.

Rok 1664 w życiu Newtona obfitował w inne wydarzenia. Newton doświadczył twórczego przypływu, rozpoczął samodzielną działalność naukową i sporządził zakrojoną na szeroką skalę listę (45 punktów) nierozwiązanych problemów natury i życia ludzkiego ( Kwestionariusz, łac. Pytania quaedam philosophicae). W przyszłości podobne listy będą pojawiać się wielokrotnie w jego skoroszytach. W marcu tego samego roku na nowo powstałym (1663) wydziale matematyki uczelni rozpoczęły się wykłady prowadzone przez nowego nauczyciela, 34-letniego Izaaka Barrowa, wybitnego matematyka, przyszłego przyjaciela i nauczyciela Newtona. Zainteresowanie Newtona matematyką gwałtownie wzrosło. Dokonał pierwszego znaczącego odkrycia matematycznego: rozwinięcia dwumianowego dowolnego wykładnika wymiernego (w tym ujemnego) i dzięki niemu doszedł do swojej głównej metody matematycznej - rozwinięcia funkcji w szereg nieskończony. Pod koniec roku Newton został kawalerem.

Oparciem naukowym i inspiracją dla twórczości Newtona byli fizycy: Galileusz, Kartezjusz i Kepler. Newton dopełnił swoje dzieło łącząc je w uniwersalny system świata. Inni matematycy i fizycy mieli mniejszy, ale znaczący wpływ: Euclid, Fermat, Huygens, Wallis i jego bezpośredni nauczyciel Barrow. W notatniku studenckim Newtona znajduje się fraza programowa:

W filozofii nie może być władcy poza prawdą... Musimy wznieść złote pomniki Keplerowi, Galileuszowi, Kartezjuszowi i napisać na każdym z nich: „Platon jest przyjacielem, Arystoteles jest przyjacielem, ale głównym przyjacielem jest prawda”.

„Lata zarazy” (1665-1667)

W Wigilię Bożego Narodzenia 1664 roku na londyńskich domach zaczęły pojawiać się czerwone krzyże – pierwsze oznaki Wielkiej Epidemii Zarazy. Latem śmiertelna epidemia znacznie się rozwinęła. 8 sierpnia 1665 roku zawieszono zajęcia w Trinity College, a kadrę rozwiązano aż do końca epidemii. Newton wrócił do domu w Woolsthorpe, zabierając ze sobą główne książki, zeszyty i instrumenty.

Były to katastrofalne lata dla Anglii – niszczycielska zaraza (w samym Londynie zginęła jedna piąta populacji), wyniszczająca wojna z Holandią i wielki pożar Londynu. Jednak Newton dokonał znacznej części swoich odkryć naukowych w samotności „lat zarazy”. Z zachowanych notatek wynika, że ​​23-letni Newton biegle posługiwał się już podstawowymi metodami rachunku różniczkowego i całkowego, w tym szeregowym rozwinięciem funkcji i tzw. wzorem Newtona-Leibniza. Po przeprowadzeniu szeregu pomysłowych eksperymentów optycznych udowodnił, że barwa biała jest mieszaniną barw widma. Newton wspominał później te lata:

Na początku 1665 roku znalazłem metodę szeregów przybliżonych i regułę przekształcenia dowolnej potęgi dwumianu w taki szereg... w listopadzie otrzymałem bezpośrednią metodę fluksji [rachunek różniczkowy]; w styczniu następnego roku otrzymałem teorię kolorów, a w maju zacząłem odwrotną metodę fluktuacji [rachunek całkowy]… W tym czasie przeżywałem najlepszy okres swojej młodości i bardziej interesowałem się matematyką i [ naturalna] niż kiedykolwiek później.

Jednak jego najważniejszym odkryciem w ciągu tych lat było prawo powszechnego ciążenia. Później, w 1686 roku, Newton napisał do Halleya:

W artykułach napisanych ponad 15 lat temu (nie mogę podać dokładnej daty, ale w każdym razie było to przed rozpoczęciem mojej korespondencji z Oldenburgiem) wyraziłem odwrotną kwadratową proporcjonalność przyciągania grawitacyjnego planet w kierunku Słońca w zależności od odległości i wyliczonego prawidłowego stosunku grawitacji ziemskiej do conatus recedendi [dążenia] Księżyca w kierunku środka Ziemi, chociaż nie do końca dokładnie.

Niedokładność, o której wspomniał Newton, wynikała z faktu, że Newton wziął wymiary Ziemi i wielkość przyspieszenia grawitacyjnego z Mechaniki Galileusza, gdzie zostały podane ze znacznym błędem. Później Newton otrzymał od Picarda dokładniejsze dane i ostatecznie przekonał się o prawdziwości swojej teorii.

Znana jest legenda, że ​​Newton odkrył prawo grawitacji obserwując jabłko spadające z gałęzi drzewa. Po raz pierwszy o „jabłku Newtona” krótko wspomniał biograf Newtona William Stukeley (książka „Wspomnienia z życia Newtona”, 1752):

Po obiedzie zrobiło się ciepło, wyszliśmy do ogrodu i napiliśmy się herbaty w cieniu jabłoni. On [Newton] powiedział mi, że idea grawitacji przyszła mu do głowy, gdy w ten sam sposób siedział pod drzewem. Był w nastroju kontemplacyjnym, gdy nagle z gałęzi spadło jabłko. „Dlaczego jabłka zawsze spadają prostopadle do ziemi?” - on myślał.

Legenda stała się popularna dzięki Wolterowi. W rzeczywistości, jak wynika z podręczników Newtona, jego teoria powszechnego ciążenia rozwijała się stopniowo. Inny biograf, Henry Pemberton, bardziej szczegółowo przedstawia rozumowanie Newtona (nie wspominając o jabłku): „porównując okresy kilku planet i ich odległości od Słońca, odkrył, że… siła ta musi zmniejszać się w proporcji kwadratowej w miarę dystans się zwiększa.” Innymi słowy, Newton odkrył, że z trzeciego prawa Keplera, które wiąże okresy orbit planet z odległością do Słońca, wynika dokładnie z „odwrotnego wzoru kwadratowego” na prawo grawitacji (w przybliżeniu orbit kołowych). Newton napisał ostateczne sformułowanie prawa grawitacji, które zostało zawarte w podręcznikach później, gdy prawa mechaniki stały się dla niego jasne.

Odkrycia te, a także wiele późniejszych, opublikowano 20–40 lat później niż dokonano. Newton nie zabiegał o sławę. W 1670 roku napisał do Johna Collinsa: „Nie widzę nic pożądanego w sławie, nawet gdybym był w stanie na nią zapracować. Być może zwiększyłoby to liczbę moich znajomych, ale tego właśnie najbardziej staram się unikać. Nie opublikował swojej pierwszej pracy naukowej (październik 1666), w której nakreślił podstawy analizy; odkryto go dopiero 300 lat później.

Początek sławy naukowej (1667-1684)

W marcu-czerwcu 1666 Newton odwiedził Cambridge. Jednak latem nowa fala zarazy zmusiła go do ponownego powrotu do domu. Wreszcie na początku 1667 roku epidemia ustąpiła i w kwietniu Newton wrócił do Cambridge. 1 października został wybrany na członka Trinity College, a w 1668 roku został mistrzem. Przydzielono mu przestronny, oddzielny pokój do zamieszkania, pensję (2 funty rocznie) i grupę studentów, z którymi przez kilka godzin tygodniowo sumiennie uczył się standardowych przedmiotów akademickich. Jednak ani wtedy, ani później Newton nie zasłynął jako nauczyciel, a jego wykłady były słabo uczęszczane.

Umocniwszy swoją pozycję, Newton udał się do Londynu, gdzie niedługo wcześniej, w 1660 r., utworzono Royal Society of London – autorytatywną organizację wybitnych osobistości naukowych, jedną z pierwszych Akademii Nauk. Publikacją Towarzystwa Królewskiego było czasopismo Philosophical Transactions.

W 1669 roku w Europie zaczęły pojawiać się dzieła matematyczne wykorzystujące rozwinięcia w szeregi nieskończone. Chociaż głębi tych odkryć nie można porównywać z odkryciami Newtona, Barrow nalegał, aby jego uczeń ustalił swoje priorytety w tej kwestii. Newton napisał krótkie, ale dość kompletne podsumowanie tej części swoich odkryć, które nazwał „Analizą za pomocą równań o nieskończonej liczbie wyrazów”. Barrow wysłał ten traktat do Londynu. Newton poprosił Barrowa, aby nie ujawniał nazwiska autora dzieła (ale i tak to przepuścił). „Analiza” rozprzestrzeniła się wśród specjalistów i zyskała sławę w Anglii i za granicą.

W tym samym roku Barrow przyjął zaproszenie króla i został kapelanem nadwornym i porzucił nauczanie. 29 października 1669 roku 26-letni Newton został wybrany na swojego następcę „lukazjańskim profesorem” matematyki i optyki w Trinity College. Na tym stanowisku Newton otrzymywał pensję w wysokości 100 funtów rocznie, oprócz innych premii i stypendiów od Trinity. Nowy post dał także Newtonowi więcej czasu na własne badania. Barrow pozostawił Newtonowi rozległe laboratorium alchemiczne; W tym okresie Newton poważnie zainteresował się alchemią i przeprowadził wiele eksperymentów chemicznych.

W tym samym czasie Newton kontynuował eksperymenty z optyką i teorią koloru. Newton badał aberrację sferyczną i chromatyczną. Aby je zminimalizować, zbudował teleskop mieszany zwierciadlany: soczewkę i wklęsłe zwierciadło sferyczne, które sam wykonał i wypolerował. Projekt takiego teleskopu po raz pierwszy zaproponował James Gregory (1663), jednak plan ten nigdy nie został zrealizowany. Pierwszy projekt Newtona (1668) nie powiódł się, ale kolejny, z dokładniej wypolerowanym lustrem, mimo niewielkich rozmiarów, zapewniał 40-krotne powiększenie doskonałej jakości.

Pogłoski o nowym instrumencie szybko dotarły do ​​Londynu, a Newton został zaproszony do pokazania swojego wynalazku społeczności naukowej. Na przełomie 1671 i 1672 roku odbyła się demonstracja reflektora przed królem, a następnie w Towarzystwie Królewskim. Urządzenie otrzymało powszechne entuzjastyczne recenzje. Pewnie nie bez znaczenia było także praktyczne znaczenie wynalazku: obserwacje astronomiczne służyły dokładnemu określeniu czasu, co z kolei było niezbędne do nawigacji na morzu. Newton zasłynął iw styczniu 1672 roku został wybrany na członka Towarzystwa Królewskiego. Później ulepszone reflektory stały się głównymi narzędziami astronomów, z ich pomocą odkryto planetę Uran, inne galaktyki i przesunięcie ku czerwieni.

Początkowo Newton cenił sobie komunikację z kolegami z Towarzystwa Królewskiego, do którego należeli oprócz Barrowa James Gregory, John Wallis, Robert Hooke, Robert Boyle, Christopher Wren i inne znane postacie nauki angielskiej. Jednak wkrótce zaczęły się żmudne konflikty, czego Newtonowi naprawdę się nie podobało. W szczególności wybuchła głośna kontrowersja dotycząca natury światła. Zaczęło się, gdy w lutym 1672 roku Newton opublikował w „Transakcjach filozoficznych” szczegółowy opis swoich klasycznych eksperymentów z pryzmatami i teorii koloru. Hooke, który wcześniej opublikował własną teorię, stwierdził, że wyniki Newtona go nie przekonały; poparł go Huygens na tej podstawie, że teoria Newtona „jest sprzeczna z ogólnie przyjętymi poglądami”. Newton odpowiedział na ich krytykę zaledwie sześć miesięcy później, ale do tego czasu liczba krytyków znacznie wzrosła.

Lawina nieudolnych ataków wywołała irytację i depresję Newtona. Newton poprosił sekretarza Towarzystwa Oldenburskiego, aby nie wysyłał mu już więcej krytycznych listów i złożył przysięgę na przyszłość: nie wdawać się w spory naukowe. W swoich listach skarży się, że stoi przed wyborem: albo nie publikować swoich odkryć, albo poświęcić cały swój czas i energię na odpieranie nieprzyjaznej amatorskiej krytyki. Ostatecznie wybrał pierwszą opcję i ogłosił rezygnację z Towarzystwa Królewskiego (8 marca 1673). Oldenburg nie bez trudności namówił go do pozostania, jednak przez długi czas kontakty naukowe z Towarzystwem były ograniczone do minimum.

W roku 1673 miały miejsce dwa ważne wydarzenia. Po pierwsze: dekretem królewskim stary przyjaciel i patron Newtona, Izaak Barrow, powrócił do Trinity, obecnie jako kierownik („mistrz”) uczelni. Po drugie: Leibniz, znany wówczas jako filozof i wynalazca, zainteresował się matematycznymi odkryciami Newtona. Po otrzymaniu pracy Newtona z 1669 r. na temat szeregów nieskończonych i dogłębnym jej przestudiowaniu, zaczął samodzielnie opracowywać własną wersję analizy. W 1676 roku Newton i Leibniz wymienili listy, w których Newton wyjaśniał szereg swoich metod, odpowiadał na pytania Leibniza i dawał do zrozumienia, że ​​istnieją metody jeszcze bardziej ogólne, niepublikowane jeszcze (czyli ogólny rachunek różniczkowy i całkowy). Sekretarz Towarzystwa Królewskiego, Henry Oldenburg, uparcie prosił Newtona o opublikowanie swoich matematycznych odkryć dotyczących analizy na chwałę Anglii, ale Newton odpowiedział, że od pięciu lat pracuje nad innym tematem i nie chce, aby jego uwaga była rozpraszana. Newton nie odpowiedział na kolejny list Leibniza. Pierwsza krótka publikacja na temat analizy Newtona ukazała się dopiero w 1693 r., kiedy wersja Leibniza rozprzestrzeniła się już szeroko w całej Europie.

Koniec lat siedemdziesiątych XVII wieku był smutny dla Newtona. W maju 1677 roku niespodziewanie zmarł 47-letni Barrow. Zimą tego samego roku w domu Newtona wybuchł silny pożar, w wyniku którego spłonęła część archiwum rękopisów Newtona. We wrześniu 1677 zmarł sekretarz Towarzystwa Królewskiego w Oldenburgu, który faworyzował Newtona, a nowym sekretarzem został Hooke, który był wrogo nastawiony do Newtona. W 1679 r. matka Anna poważnie zachorowała; Newton, zostawiając wszystkie swoje sprawy, przyszedł do niej, wziął czynny udział w opiece nad pacjentką, ale stan matki szybko się pogorszył i zmarła. Matka i Barrow należeli do nielicznych osób, które rozjaśniały samotność Newtona.

„Matematyczne zasady filozofii przyrody” (1684-1686)

Historia powstania tego dzieła, jednego z najsłynniejszych w historii nauki, rozpoczęła się w 1682 roku, kiedy przejście komety Halleya spowodowało wzrost zainteresowania mechaniką nieba. Edmond Halley próbował przekonać Newtona do opublikowania swojej „ogólnej teorii ruchu”, o której od dawna krążyły plotki w środowisku naukowym. Newton, nie chcąc dać się wciągnąć w nowe spory naukowe i kłótnie, odmówił.

W sierpniu 1684 roku Halley przybył do Cambridge i powiedział Newtonowi, że on, Wren i Hooke dyskutowali o tym, jak wyprowadzić eliptyczność orbit planet ze wzoru na prawo grawitacji, ale nie wiedzieli, jak podejść do rozwiązania. Newton poinformował, że miał już taki dowód i w listopadzie wysłał Halleyowi gotowy rękopis. Od razu docenił znaczenie wyniku i metody, natychmiast odwiedził Newtona ponownie i tym razem udało mu się go przekonać do opublikowania swoich odkryć. 10 grudnia 1684 roku w protokole Towarzystwa Królewskiego pojawił się historyczny wpis:

Pan Halley... spotkał się ostatnio z panem Newtonem w Cambridge i pokazał mu interesujący traktat „De motu” [O ruchu]. Zgodnie z życzeniem pana Halleya Newton obiecał przesłać Towarzystwu wspomniany traktat.

Prace nad książką trwały w latach 1684-1686. Według wspomnień Humphreya Newtona, krewnego naukowca i jego asystenta w tych latach, początkowo Newton pisał „Principia” pomiędzy eksperymentami alchemicznymi, którym poświęcał główną uwagę, potem stopniowo dał się ponieść emocjom i entuzjastycznie oddał się do pracy nad najważniejszą książką swojego życia.

Publikacja miała zostać zrealizowana ze środków Towarzystwa Królewskiego, jednak na początku 1686 roku Towarzystwo opublikowało traktat o historii ryb, na który nie było popytu, uszczuplając tym samym swój budżet. Następnie Halley zapowiedział, że sam poniesie koszty publikacji. Towarzystwo z wdzięcznością przyjęło tę hojną ofertę i w ramach częściowej rekompensaty przekazało Halleyowi 50 bezpłatnych egzemplarzy traktatu o historii ryb.

Dzieło Newtona – być może przez analogię do „Zasad filozofii” Kartezjusza (1644) lub według niektórych historyków nauki jako wyzwanie rzucone kartezjanom – zostało nazwane „Matematycznymi zasadami filozofii naturalnej” (łac. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica). , czyli we współczesnym języku „Matematyczne podstawy fizyki”.

28 kwietnia 1686 roku Towarzystwu Królewskiemu zaprezentowano pierwszy tom „Zasad matematycznych”. Wszystkie trzy tomy, po redakcji przez autora, zostały opublikowane w roku 1687. Nakład (ok. 300 egzemplarzy) wyprzedał się w ciągu 4 lat – jak na tamte czasy bardzo szybko.

Zarówno na poziomie fizycznym, jak i matematycznym dzieło Newtona przewyższa jakościowo prace wszystkich jego poprzedników. Brakuje w niej metafizyki arystotelesowskiej czy kartezjańskiej, z jej niejasnym rozumowaniem i niejasno sformułowanymi, często naciąganymi „pierwotnymi przyczynami” zjawisk naturalnych. Newton na przykład nie głosi, że w przyrodzie działa prawo grawitacji, on ściśle udowadnia ten fakt na podstawie zaobserwowanego obrazu ruchu planet i ich satelitów. Metoda Newtona polega na stworzeniu modelu zjawiska „bez wymyślania hipotez”, a następnie, jeśli jest wystarczająca ilość danych, na poszukiwaniu jego przyczyn. Podejście to, zapoczątkowane przez Galileusza, oznaczało koniec starej fizyki. Jakościowy opis przyrody ustąpił miejsca ilościowemu – znaczną część książki zajmują obliczenia, rysunki i tabele.

Newton w swojej książce jasno zdefiniował podstawowe pojęcia mechaniki, a także wprowadził kilka nowych, w tym tak ważne wielkości fizyczne, jak masa, siła zewnętrzna i pęd. Sformułowano trzy prawa mechaniki. Podano rygorystyczne wyprowadzenie wszystkich trzech praw Keplera z prawa grawitacji. Należy zauważyć, że opisano także hiperboliczne i paraboliczne orbity ciał niebieskich nieznanych Keplerowi. Newton nie omawia bezpośrednio prawdy o systemie heliocentrycznym Kopernika, ale daje do zrozumienia; szacuje nawet odchylenie Słońca od środka masy Układu Słonecznego. Innymi słowy, Słońce w układzie Newtona, w przeciwieństwie do układu Kepleriana, nie znajduje się w spoczynku, ale podlega ogólnym prawom ruchu. Do ogólnego układu zaliczały się także komety, których rodzaj orbit budził wówczas wielkie kontrowersje.

Zdaniem wielu ówczesnych naukowców słabym punktem teorii grawitacji Newtona był brak wyjaśnienia natury tej siły. Newton nakreślił jedynie aparat matematyczny, pozostawiając otwarte pytania o przyczynę grawitacji i jej materialny nośnik. Dla środowiska naukowego, wychowanego na filozofii Kartezjusza, było to podejście niezwykłe i wymagające i dopiero triumfalny sukces mechaniki niebieskiej w XVIII wieku zmusił fizyków do chwilowego pogodzenia się z teorią Newtona. Fizyczne podstawy grawitacji stały się jasne dopiero ponad dwa wieki później, wraz z pojawieniem się Ogólnej Teorii Względności.

Newton zbudował aparat matematyczny i ogólną strukturę książki jak najbardziej zbliżoną do ówczesnego standardu rygoru naukowego – Elementów Euklidesa. Świadomie nie zastosował niemal nigdzie analizy matematycznej – zastosowanie nowych, nietypowych metod zagroziłoby wiarygodności prezentowanych wyników. Ta ostrożność jednak zdewaluowała sposób prezentacji Newtona dla kolejnych pokoleń czytelników. Książka Newtona była pierwszą pracą dotyczącą nowej fizyki i jednocześnie jedną z ostatnich poważnych prac wykorzystujących stare metody badań matematycznych. Wszyscy zwolennicy Newtona korzystali już z potężnych metod analizy matematycznej, które stworzył. Największymi bezpośrednimi następcami dzieła Newtona byli D'Alembert, Euler, Laplace, Clairaut i Lagrange.

Działalność administracyjna (1687-1703)

Rok 1687 upłynął pod znakiem nie tylko publikacji wielkiej księgi, ale także konfliktu Newtona z królem Jakubem II. W lutym król, konsekwentnie realizując swoją linię przywrócenia katolicyzmu w Anglii, nakazał uniwersytetowi w Cambridge nadać tytuł magistra katolickiemu mnichowi Albanowi Franciszkowi. Władze uniwersytetu wahały się, nie chcąc ani łamać prawa, ani drażnić króla; Wkrótce delegacja naukowców, w tym Newton, została wezwana w celu odwetu przed Lordem Chief Justice, Georgem Jeffreysem, znanym ze swojej niegrzeczności i okrucieństwa. Newton sprzeciwiał się jakiemukolwiek kompromisowi naruszającemu autonomię uniwersytetu i przekonał delegację do zajęcia stanowiska pryncypialnego. W rezultacie prorektor uczelni został usunięty ze stanowiska, lecz życzenie króla nigdy nie zostało spełnione. W jednym ze swoich listów z tych lat Newton nakreślił swoje zasady polityczne:

Każdy uczciwy człowiek, zgodnie z prawami Bożymi i ludzkimi, ma obowiązek stosować się do zgodnych z prawem rozkazów króla. Jeżeli jednak Jego Królewska Mość otrzyma polecenie zażądania czegoś, czego nie można spełnić zgodnie z prawem, wówczas nikt nie powinien cierpieć, jeśli żądanie to zostanie zlekceważone.

W 1689 r., po obaleniu króla Jakuba II, Newton został po raz pierwszy wybrany do parlamentu z Uniwersytetu w Cambridge i zasiadał tam przez niewiele ponad rok. Druga elekcja odbyła się w latach 1701-1702. Istnieje popularna anegdota, że ​​tylko raz zabrał głos w Izbie Gmin, prosząc o zamknięcie okna, aby uniknąć przeciągu. W istocie Newton wykonywał swoje obowiązki parlamentarne z taką samą sumiennością, z jaką traktował wszystkie swoje sprawy.

Około 1691 roku Newton poważnie zachorował (najprawdopodobniej został otruty podczas eksperymentów chemicznych, chociaż istnieją inne wersje - przepracowanie, szok po pożarze, który doprowadził do utraty ważnych wyników i dolegliwości związane z wiekiem). Bliscy go obawiali się o jego zdrowie psychiczne; kilka zachowanych jego listów z tego okresu rzeczywiście wskazuje na zaburzenie psychiczne. Dopiero pod koniec 1693 roku Newton powrócił do pełni zdrowia.

W 1679 roku Newton spotkał w Trinity 18-letniego arystokratę, miłośnika nauki i alchemii, Charlesa Montagu (1661-1715). Newton prawdopodobnie wywarł na Montagu duże wrażenie, gdyż w 1696 roku, zostając lordem Halifaxem, prezesem Towarzystwa Królewskiego i kanclerzem skarbu (czyli ministrem skarbu Anglii), Montagu zaproponował królowi mianowanie Newtona na stróża Mennicy. Król wyraził zgodę i w 1696 roku Newton objął to stanowisko, opuścił Cambridge i przeniósł się do Londynu.

Na początek Newton dokładnie przestudiował technologię produkcji monet, uporządkował dokumentację i zmienił księgowość w ciągu ostatnich 30 lat. Jednocześnie Newton energicznie i umiejętnie przyczynił się do reformy monetarnej Montagu, przywracając zaufanie do angielskiego systemu monetarnego, które zostało całkowicie zaniedbane przez jego poprzedników. W Anglii w tych latach w obiegu znajdowały się prawie wyłącznie monety gorszej jakości, a w znacznych ilościach znajdowały się w obiegu monety fałszywe. Powszechne stało się obcinanie brzegów monet srebrnych, natomiast monety nowej mennicy znikały zaraz po wejściu do obiegu, gdyż masowo je przerabiano, wywożono za granicę i chowano w skrzyniach. W tej sytuacji Montagu doszedł do wniosku, że sytuację można zmienić jedynie poprzez przypomnienie wszystkich monet krążących w Anglii i wprowadzenie zakazu obiegu monet obcinanych, co wymagało gwałtownego zwiększenia produktywności Mennicy Królewskiej. Wymagało to kompetentnego administratora i taką właśnie osobą stał się Newton, który w marcu 1696 roku objął stanowisko stróża Mennicy.

Dzięki energicznym działaniom Newtona w roku 1696 powstała sieć oddziałów Mennicy w miastach Anglii, zwłaszcza w Chester, gdzie Newton mianował na dyrektora oddziału swojego przyjaciela Halleya, co umożliwiło zwiększenie produkcji srebrnych monet o 8 razy. Newton wprowadził do technologii bicia monet zastosowanie krawędzi z napisem, po czym zbrodnicze szlifowanie metalu stało się prawie niemożliwe. W ciągu 2 lat stara, podrzędna srebrna moneta została całkowicie wycofana z obiegu i ponownie wybita, w odpowiedzi na zapotrzebowanie zwiększono produkcję nowych monet, a ich jakość uległa poprawie. Wcześniej podczas takich reform ludność musiała wymieniać stare pieniądze na wagę, po czym ilość gotówki zmniejszyła się zarówno wśród osób fizycznych (prywatnych i prawnych), jak i w całym kraju, ale odsetki i zobowiązania pożyczkowe pozostały takie same, dlatego gospodarka rozpoczęła się stagnacja. Newton proponował wymianę pieniądza po cenie nominalnej, co zapobiegło tym problemom, a nieuniknione braki środków po tym czasie rekompensowano zaciąganiem pożyczek w innych krajach (przede wszystkim w Holandii), inflacja gwałtownie spadła, ale zewnętrzny dług publiczny wzrósł o ok. połowie stulecia do rozmiarów niespotykanych w historii Anglii. Ale w tym czasie nastąpił zauważalny wzrost gospodarczy, w związku z czym wzrosły wpłaty podatkowe do skarbu państwa (w wielkości równej Francji, mimo że we Francji mieszkało 2,5 razy więcej ludności), w związku z czym dług publiczny był stopniowo spłacany.

W 1699 r. zakończono wybijanie monet i najwyraźniej w nagrodę za swoje zasługi w tym roku Newton został mianowany menadżerem („mistrzem”) Mennicy. Jednak nie każdemu odpowiadała uczciwa i kompetentna osoba na czele Mennicy. Od pierwszych dni na Newtona spadały skargi i donosy, stale pojawiały się komisje inspekcyjne. Jak się okazało, wiele donosów pochodziło od fałszerzy, zirytowanych reformami Newtona. Newton z reguły był obojętny na oszczerstwa, ale nigdy nie wybaczył, jeśli wpłynęło to na jego honor i reputację. Był osobiście zaangażowany w dziesiątki dochodzeń, w wyniku których wyśledzono i skazano ponad 100 fałszerzy; w przypadku braku okoliczności obciążających najczęściej wysyłano ich do kolonii w Ameryce Północnej, ale kilku przywódców stracono. Liczba fałszywych monet w Anglii znacznie spadła. Montagu w swoich wspomnieniach wysoko cenił niezwykłe zdolności administracyjne, jakie wykazał Newton, i zapewnił powodzenie reformy. Tym samym reformy przeprowadzone przez naukowca nie tylko zapobiegły kryzysowi gospodarczemu, ale także po kilkudziesięciu latach doprowadziły do ​​znacznego wzrostu dobrobytu kraju.

W kwietniu 1698 r. car rosyjski Piotr I odwiedził Mennicę trzykrotnie podczas „Wielkiej Ambasady”; Niestety szczegóły jego wizyty i komunikacji z Newtonem nie zachowały się. Wiadomo jednak, że w roku 1700 przeprowadzono w Rosji reformę monetarną na wzór angielskiej. W 1713 roku Newton wysłał pierwsze sześć drukowanych egzemplarzy drugiego wydania Principiów do cara Piotra w Rosji.

Naukowy triumf Newtona symbolizowały dwa wydarzenia w 1699 r.: nauczanie o systemie światowym Newtona rozpoczęło się w Cambridge (od 1704 r. w Oksfordzie), a Paryska Akademia Nauk, bastion jego kartezjańskich przeciwników, wybrała go na członka zagranicznego. Przez cały ten czas Newton był nadal wymieniony jako członek i profesor Trinity College, ale w grudniu 1701 roku oficjalnie zrezygnował ze wszystkich stanowisk w Cambridge.

W 1703 roku zmarł prezes Towarzystwa Królewskiego, lord John Somers, który w ciągu pięciu lat swojej prezydentury uczestniczył w posiedzeniach Towarzystwa tylko dwukrotnie. W listopadzie Newton został wybrany na swojego następcę i rządził Towarzystwem do końca życia – ponad dwadzieścia lat. W przeciwieństwie do swoich poprzedników był osobiście obecny na wszystkich spotkaniach i robił wszystko, aby Brytyjskie Towarzystwo Królewskie zajęło honorowe miejsce w świecie naukowym. Zwiększała się liczba członków Towarzystwa (wśród nich, oprócz Halleya, można wyróżnić Denisa Papina, Abrahama de Moivre, Rogera Coatesa, Brooke Taylor), przeprowadzano i omawiano ciekawe eksperymenty, znacznie poprawiła się jakość artykułów w czasopismach, problemy finansowe zostały złagodzone. Towarzystwo pozyskało płatne sekretarki i własną rezydencję (przy Fleet Street), a Newton pokrył koszty przeprowadzki z własnej kieszeni. W tych latach Newton był często zapraszany jako konsultant do różnych komisji rządowych, a księżna Karolina, przyszła królowa Wielkiej Brytanii, spędzała z nim godziny na rozmowach w pałacu na tematy filozoficzne i religijne.

Ostatnie lata

W 1704 roku ukazała się monografia „Optyka” (pierwsza w języku angielskim), która zadecydowała o rozwoju tej nauki aż do początków XIX wieku. Zawierał dodatek „O kwadraturze krzywych” - pierwszą i w miarę kompletną prezentację Newtonowskiej wersji analizy matematycznej. W rzeczywistości jest to ostatnia praca Newtona z zakresu nauk przyrodniczych, chociaż żył ponad 20 lat. Katalog pozostawionej przez niego biblioteki zawierał książki głównie z zakresu historii i teologii i właśnie tym zajęciom Newton poświęcił resztę swojego życia. Newton pozostał kierownikiem Mennicy, gdyż stanowisko to, w przeciwieństwie do stanowiska superintendenta, nie wymagało od niego dużej aktywności. Dwa razy w tygodniu udawał się do Mennicy, raz w tygodniu na zebranie Towarzystwa Królewskiego. Newton nigdy nie podróżował poza Anglię.

W 1705 roku królowa Anna nadała Newtonowi tytuł szlachecki. Od teraz on Sir Isaac Newton. Po raz pierwszy w historii Anglii tytuł rycerza nadano za zasługi naukowe; następny raz wydarzyło się to ponad sto lat później (1819, w odniesieniu do Humphry'ego Davy'ego). Jednak niektórzy biografowie uważają, że królowa kierowała się nie motywami naukowymi, ale politycznymi. Newton uzyskał własny herb i niezbyt wiarygodny rodowód.

W 1707 roku opublikowano zbiór wykładów Newtona z algebry zatytułowany „Arytmetyka uniwersalna”. Zaprezentowane w nim metody numeryczne zapoczątkowały narodziny nowej obiecującej dyscypliny – analizy numerycznej.

W 1708 r. rozpoczął się otwarty spór priorytetowy z Leibnizem, w który zaangażowane były nawet osoby panujące. Ten spór między dwoma geniuszami drogo kosztował naukę – angielska szkoła matematyczna wkrótce ograniczyła działalność na całe stulecie, a szkoła europejska zignorowała wiele wybitnych pomysłów Newtona, odkrywając je na nowo znacznie później. Nawet śmierć Leibniza (1716) nie załagodziła konfliktu.

Pierwsze wydanie Principiów Newtona zostało już dawno wyprzedane. Wieloletnia praca Newtona nad przygotowaniem drugiego, poprawionego i rozszerzonego wydania została uwieńczona sukcesem w roku 1710, kiedy ukazał się pierwszy tom nowego wydania (ostatni, trzeci – w roku 1713). Początkowy nakład (700 egzemplarzy) okazał się wyraźnie niewystarczający, dodruki pojawiły się w latach 1714 i 1723. Kończąc drugi tom, Newton w drodze wyjątku musiał wrócić do fizyki, aby wyjaśnić rozbieżność między teorią a danymi eksperymentalnymi, i natychmiast dokonał ważnego odkrycia - hydrodynamicznej kompresji strumienia. Teoria teraz dobrze zgadzała się z eksperymentem. Newton dodał na końcu książki instrukcję zawierającą zjadliwą krytykę „teorii wirów”, za pomocą której jego kartezjańscy przeciwnicy próbowali wyjaśnić ruch planet. Na naturalne pytanie „jak jest naprawdę?” książka opiera się na słynnej i szczerej odpowiedzi: „Nadal nie potrafię wydedukować przyczyny... właściwości siły ciężkości ze zjawisk i nie wymyślam hipotez”.

W kwietniu 1714 r. Newton podsumował swoje doświadczenia w zakresie regulacji finansowych i przedłożył Ministerstwu Skarbu swój artykuł „Uwagi dotyczące wartości złota i srebra”. W artykule zawarto konkretne propozycje dostosowania ceny metali szlachetnych. Propozycje te zostały częściowo zaakceptowane, co miało korzystny wpływ na brytyjską gospodarkę.

Krótko przed śmiercią Newton stał się jedną z ofiar oszustwa finansowego, którego dopuściła się wspierana przez rząd duża firma handlowa South Sea Company. Za dużą sumę nabył papiery spółki, a także nalegał na ich przejęcie przez Towarzystwo Królewskie. 24 września 1720 roku bank kompanii ogłosił upadłość. Siostrzenica Catherine przypomniała w swoich notatkach, że Newton schudł ponad 20 000 funtów, po czym oświadczył, że potrafi obliczyć ruch ciał niebieskich, ale nie stopień szaleństwa tłumu. Jednak wielu biografów uważa, że ​​Katarzyna nie miała na myśli rzeczywistej straty, ale nieosiągnięcie oczekiwanego zysku. Po bankructwie firmy Newton zaproponował, że zrekompensuje Towarzystwu Królewskiemu straty z własnej kieszeni, ale jego oferta została odrzucona.

Newton ostatnie lata swojego życia poświęcił na napisanie Chronologii starożytnych królestw, nad którą pracował około 40 lat, a także na przygotowanie trzeciego wydania Principiów, które ukazało się w 1726 roku. W odróżnieniu od drugiego, zmiany w trzecim wydaniu były niewielkie – głównie wynikały z nowych obserwacji astronomicznych, obejmujących w miarę obszerny przewodnik po kometach obserwowanych od XIV wieku. Między innymi przedstawiono obliczoną orbitę komety Halleya, której ponowne pojawienie się we wskazanym czasie (1758) jednoznacznie potwierdziło teoretyczne obliczenia (nieżyjącego już) Newtona i Halleya. Nakład książki, jak na publikację naukową tamtych lat, można uznać za ogromny: 1250 egzemplarzy.

W 1725 roku stan zdrowia Newtona zaczął się zauważalnie pogarszać i przeniósł się do Kensington niedaleko Londynu, gdzie zmarł w nocy, we śnie, 20 marca (31) 1727. Nie pozostawił pisemnego testamentu, ale zrobił to nie pozostawił na krótko przed śmiercią znacznej części swego wielkiego majątku w rękach najbliższych. Pochowany w Opactwie Westminsterskim. Z listów Voltaire’a wynika, że ​​Fernando Savater tak opisuje pogrzeb Newtona:

Brał w nich udział cały Londyn. Ciało zostało najpierw wystawione publicznie we wspaniałym karawanie, otoczonym ogromnymi lampami, a następnie przewiezione do Opactwa Westminsterskiego, gdzie Newton został pochowany wśród królów i prominentnych mężów stanu. Na czele konduktu pogrzebowego szedł lord kanclerz, a za nim wszyscy ministrowie królewscy.

Cechy osobiste

Cechy charakteru

Trudno jest nakreślić psychologiczny portret Newtona, gdyż nawet ludzie mu współczujący często przypisują Newtonowi różne cechy. Trzeba też wziąć pod uwagę kult Newtona w Anglii, który zmusił autorów pamiętników do wyposażenia wielkiego naukowca we wszystkie możliwe cnoty, pomijając rzeczywiste sprzeczności w jego naturze. Ponadto pod koniec życia charakter Newtona nabył takie cechy, jak dobry charakter, protekcjonalność i towarzyskość, które wcześniej nie były dla niego charakterystyczne.

Z wyglądu Newton był niski, silnie zbudowany, z falowanymi włosami. Prawie nigdy nie chorował i do późnej starości zachował gęste włosy (już całkowicie siwe od 40. roku życia) i wszystkie zęby oprócz jednego. Nigdy (według innych źródeł prawie nigdy) nie nosiłam okularów, chociaż miałam lekką krótkowzroczność. Prawie nigdy się nie śmiał ani nie irytował, nie ma wzmianki o jego żartach i innych przejawach poczucia humoru. W transakcjach finansowych był ostrożny i oszczędny, ale nie skąpy. Nigdy nie żonaty. Zwykle znajdował się w stanie głębokiej wewnętrznej koncentracji, dlatego często okazywał roztargnienie: np. Raz zaprosiwszy gości, poszedł do spiżarni po wino, ale wtedy przyszedł mu do głowy jakiś naukowy pomysł, pospieszył do biura i nigdy nie wrócił do gości. Był obojętny na sport, muzykę, sztukę, teatr i podróże, chociaż umiał dobrze rysować. Jego asystent wspominał: „Nie pozwalał sobie na żaden odpoczynek ani wytchnienie… Każdą godzinę, którą nie poświęcił [nauce] uważał za straconą… Myślę, że bardzo go zasmuciła konieczność marnowania czasu na jedzenie i spanie. ” Biorąc wszystko to, co zostało powiedziane, Newtonowi udało się połączyć codzienną praktyczność ze zdrowym rozsądkiem, co wyraźnie przejawiło się w jego udanym zarządzaniu Mennicą i Towarzystwem Królewskim.

Wychowany w tradycjach purytańskich Newton ustanowił dla siebie szereg rygorystycznych zasad i ograniczeń. I nie był skłonny przebaczać innym tego, czego sam by nie przebaczył; To jest przyczyną wielu jego konfliktów. Swoich bliskich i wielu współpracowników traktował ciepło, nie miał jednak bliskich przyjaciół, nie szukał towarzystwa innych ludzi i pozostawał zdystansowany. Jednocześnie Newton nie był bez serca i obojętny na los innych. Kiedy po śmierci przyrodniej siostry Anny jej dzieci pozostały bez środków do życia, Newton przyznał na nieletnie dzieci zasiłek, a później przyjął pod swoją opiekę córkę Anny, Katherine. Stale pomagał innym bliskim. „Będąc oszczędnym i rozważnym, jednocześnie dysponował dużą swobodą w wydawaniu pieniędzy i zawsze, nie narzucając się, był gotowy pomóc przyjacielowi w potrzebie. Jest szczególnie szlachetny w stosunku do młodych ludzi”. Wielu znanych angielskich naukowców – Stirling, Maclaurin, astronom James Pound i inni – z głęboką wdzięcznością wspominało pomoc, jaką Newton zapewnił im na początku swojej kariery naukowej.

Konflikty

Newtona i Hooke’a

W 1675 roku Newton przesłał Towarzystwu swój traktat zawierający nowe badania i spekulacje na temat natury światła. Robert Hooke stwierdził na spotkaniu, że wszystko, co wartościowe w traktacie, jest już dostępne w opublikowanej wcześniej książce Hooke’a „Mikrografia”. W prywatnych rozmowach zarzucał Newtonowi plagiat: „Pokazałem, że pan Newton wykorzystał moje hipotezy dotyczące impulsów i fal” (z pamiętnika Hooke’a). Hooke kwestionował pierwszeństwo wszystkich odkryć Newtona w dziedzinie optyki, z wyjątkiem tych, z którymi się nie zgadzał. Oldenburg natychmiast poinformował Newtona o tych oskarżeniach, a on uznał je za insynuacje. Tym razem konflikt został zażegnany, a naukowcy wymienili listy pojednawcze (1676). Jednak od tego momentu aż do śmierci Hooke’a (1703) Newton nie opublikował żadnej pracy z zakresu optyki, choć zgromadził ogromną ilość materiału, który usystematyzował w klasycznej monografii „Optyka” (1704).

Kolejny priorytetowy spór dotyczył odkrycia prawa ciężkości. Już w 1666 roku Hooke doszedł do wniosku, że ruch planet jest superpozycją padania na Słońce pod wpływem siły przyciągania Słońca i ruchu spowodowanego bezwładnością styczną do trajektorii planety. Jego zdaniem ta superpozycja ruchu wyznacza eliptyczny kształt trajektorii planety wokół Słońca. Nie potrafił tego jednak udowodnić matematycznie i w 1679 roku wysłał list do Newtona, w którym zaproponował współpracę w rozwiązaniu tego problemu. W piśmie tym zawarto także założenie, że siła przyciągania Słońca maleje odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości. W odpowiedzi Newton zauważył, że wcześniej pracował nad problemem ruchu planet, ale porzucił te badania. Rzeczywiście, jak wynika z późniejszych odnalezionych dokumentów, Newton zajmował się problemem ruchu planet już w latach 1665-1669, kiedy na podstawie III prawa Keplera ustalił, że „tendencja planet do oddalania się od Słońca będzie odwrotnie proporcjonalnie do kwadratów ich odległości od Słońca.” Jednak w tamtych latach nie rozwinął jeszcze w pełni idei orbity planety jako wyłącznie wyniku równości sił przyciągania Słońca i siły odśrodkowej.

Następnie korespondencja między Hooke'em i Newtonem została przerwana. Hooke powrócił do prób skonstruowania trajektorii planety pod wpływem siły malejącej zgodnie z prawem odwrotnych kwadratów. Jednak i te próby zakończyły się niepowodzeniem. Tymczasem Newton powrócił do badań ruchu planet i rozwiązał ten problem.

Kiedy Newton przygotowywał swoje Principia do publikacji, Hooke zażądał, aby Newton określił we wstępie priorytet Hooke'a w zakresie prawa grawitacji. Newton odpowiedział, że Bulliald, Christopher Wren i sam Newton doszli do tego samego wzoru niezależnie i przed Hooke'em. Wybuchł konflikt, który bardzo zatruł życie obu naukowców.

Współcześni autorzy składają hołd zarówno Newtonowi, jak i Hooke'owi. Priorytetem Hooke'a jest sformułowanie problemu konstruowania trajektorii planety na skutek superpozycji jej upadku na Słońce zgodnie z prawem odwrotnych kwadratów i ruchu przez bezwładność. Możliwe jest również, że to list Hooke'a bezpośrednio popchnął Newtona do dokończenia rozwiązania tego problemu. Jednak sam Hooke nie rozwiązał problemu, a także nie domyślał się uniwersalności grawitacji. Według SI Wawiłowa,

Jeśli połączymy w jedno wszystkie założenia i przemyślenia Hooke'a na temat ruchu planet i grawitacji, wyrażane przez niego przez prawie 20 lat, wówczas natkniemy się na prawie wszystkie główne wnioski „Zasad” Newtona, wyrażone jedynie w niepewnych i niewielu dowodach -forma oparta. Nie rozwiązując problemu, Hooke znalazł odpowiedź. Jednocześnie to, co mamy przed sobą, nie jest wcale przypadkową myślą, ale niewątpliwie owocem wielu lat pracy. Hooke miał błyskotliwe przypuszczenie fizyka eksperymentalnego, który w labiryncie faktów dostrzegał prawdziwe zależności i prawa natury. Z podobną rzadką w historii nauki intuicją eksperymentatora spotykamy się u Faradaya, lecz Hooke i Faraday nie byli matematykami. Ich dzieło dokończyli Newton i Maxwell.Bezcelowa walka z Newtonem o pierwszeństwo rzuciła cień na chwalebne imię Hooke'a, ale nadszedł czas, aby historia, po prawie trzech wiekach, oddała każdemu to, co mu się należy. Hooke nie mógł podążać prostą, nienaganną ścieżką „Zasad matematyki” Newtona, ale swoimi okrężnymi ścieżkami, których śladów nie możemy już znaleźć, dotarł tam.

Następnie stosunki Newtona z Hooke'em pozostały napięte. Na przykład, gdy Newton przedstawił Towarzystwu nowy projekt sekstansu, Hooke od razu oświadczył, że wynalazł takie urządzenie ponad 30 lat temu (chociaż nigdy nie zbudował sekstansu). Niemniej jednak Newton był świadomy wartości naukowej odkryć Hooke'a i w swojej „Optyce” kilkakrotnie wspomniał o swoim nieżyjącym już przeciwniku.

Oprócz Newtona Hooke miał pierwszeństwo w sporach z wieloma innymi naukowcami angielskimi i kontynentalnymi, w tym z Robertem Boylem, którego oskarżył o przywłaszczenie sobie ulepszenia pompy powietrznej, a także z sekretarzem Towarzystwa Królewskiego w Oldenburgu, twierdząc, że przy pomocy Oldenburga Huygens ukradł pomysłowy zegarek Hooke'a ze sprężyną spiralną.

Mit jakoby Newton rzekomo nakazał zniszczenie jedynego portretu Hooke'a zostanie omówiony poniżej.

Newtona i Flamsteeda

John Flamsteed, wybitny astronom angielski, spotkał Newtona w Cambridge (1670), kiedy Flamsteed był jeszcze studentem, a Newton mistrzem. Jednak już w 1673 roku, niemal jednocześnie z Newtonem, zasłynął także Flamsteed - opublikował doskonałej jakości tablice astronomiczne, za co król przyznał mu osobistą audiencję i tytuł „Królewskiego Astronoma”. Ponadto król nakazał budowę obserwatorium w Greenwich pod Londynem i przekazanie go Flamsteedowi. Król jednak uznał pieniądze na wyposażenie obserwatorium za zbędny wydatek i prawie cały dochód Flamsteeda szedł na budowę instrumentów i potrzeby gospodarcze obserwatorium.

Początkowo stosunki Newtona i Flamsteeda były serdeczne. Newton przygotowywał drugie wydanie Principiów i pilnie potrzebował dokładnych obserwacji Księżyca, aby skonstruować i (jak miał nadzieję) potwierdzić swoją teorię jego ruchu; W pierwszym wydaniu teoria ruchu Księżyca i komet była niezadowalająca. Miało to również znaczenie dla ustalenia teorii grawitacji Newtona, która została ostro skrytykowana przez kartezjanów na kontynencie. Flamsteed chętnie przekazał mu żądane dane, a w 1694 r. Newton z dumą poinformował Flamsteeda, że ​​porównanie danych obliczonych i eksperymentalnych wykazało ich praktyczną zgodność. W niektórych listach Flamsteed pilnie prosił Newtona, aby w przypadku korzystania z obserwacji określił priorytet swój, Flamsteeda; dotyczyło to przede wszystkim Halleya, którego Flamsteed nie lubił i podejrzewał o nierzetelność naukową, ale mogło to oznaczać także brak zaufania do samego Newtona. Listy Flamsteeda zaczynają wyrażać urazę:

Zgadzam się: drut jest droższy niż złoto, z którego jest wykonany. Jednak zebrałem to złoto, wyczyściłem je, umyłem i nie śmiem myśleć, że tak mało cenisz moją pomoc tylko dlatego, że tak łatwo ją otrzymałeś.

Otwarty konflikt rozpoczął się od listu Flamsteeda, w którym przepraszająco poinformował, że odkrył szereg systematycznych błędów w niektórych danych dostarczonych Newtonowi. Zagroziło to teorii Newtona o Księżycu i zmusiło do ponownego wykonania obliczeń, a także zachwiano zaufanie do pozostałych danych. Newton, który nienawidził nieuczciwości, był niezwykle zirytowany, a nawet podejrzewał, że błędy zostały celowo wprowadzone przez Flamsteeda.

W 1704 roku Newton odwiedził Flamsteeda, który do tego czasu otrzymał nowe, niezwykle dokładne dane obserwacyjne, i poprosił go o przekazanie tych danych; w zamian Newton obiecał pomóc Flamsteedowi w opublikowaniu jego głównego dzieła, Katalogu Wielkich Gwiazd. Flamsteed zaczął jednak zwlekać z dwóch powodów: katalog nie był jeszcze w pełni gotowy, nie ufał już Newtonowi i bał się kradzieży jego bezcennych obserwacji. Flamsteed skorzystał z dostarczonych mu doświadczonych kalkulatorów, aby dokończyć pracę polegającą na obliczeniu pozycji gwiazd, podczas gdy Newtona interesował przede wszystkim Księżyc, planety i komety. Wreszcie w 1706 r. rozpoczęto druk książki, ale Flamsteed, cierpiący na bolesną podagrę i nabierając coraz większych podejrzeń, zażądał, aby Newton nie otwierał zapieczętowanego egzemplarza do czasu zakończenia drukowania; Newton, który pilnie potrzebował danych, zignorował ten zakaz i zapisał niezbędne wartości. Napięcie wzrosło. Flamsteed skonfrontował się z Newtonem za próbę osobistego poprawienia drobnych błędów. Druk książki był niezwykle powolny.

Z powodu trudności finansowych Flamsteed nie zapłacił składki członkowskiej i został wyrzucony z Towarzystwa Królewskiego; nowy cios zadała królowa, która najwyraźniej na prośbę Newtona przekazała Towarzystwu funkcje kontrolne nad obserwatorium. Newton postawił Flamsteedowi ultimatum:

Przedstawiłeś niedoskonały katalog, w którym wiele brakuje, nie podałeś żądanych pozycji gwiazd i słyszałem, że druk został obecnie wstrzymany z powodu niedostarczenia ich. Dlatego też oczekuje się od Państwa przesłania końca katalogu doktorowi Arbuthnotowi lub przynajmniej przesłania mu uwag niezbędnych do jego uzupełnienia, aby druk mógł być kontynuowany.

Newton zagroził również, że dalsze opóźnienia zostaną uznane za nieposłuszeństwo rozkazom Jej Królewskiej Mości. W marcu 1710 roku Flamsteed, po gorących skargach na niesprawiedliwość i machinacje wrogów, mimo to przekazał ostatnie strony swojego katalogu, a na początku 1712 roku ukazał się pierwszy tom zatytułowany „Niebiańska historia”. Zawierała wszystkie dane potrzebne Newtonowi, a rok później szybko ukazało się także poprawione wydanie Principiów, zawierające znacznie dokładniejszą teorię Księżyca. Mściwy Newton nie zamieścił w wydaniu wdzięczności dla Flamsteeda i skreślił wszystkie wzmianki o nim, jakie pojawiły się w pierwszym wydaniu. W odpowiedzi Flamsteed spalił w kominku wszystkie niesprzedane 300 egzemplarzy katalogu i zaczął przygotowywać jego drugie wydanie, tym razem według własnego gustu. Zmarł w 1719 r., ale dzięki staraniom jego żony i przyjaciół ta wspaniała publikacja, duma angielskiej astronomii, ukazała się w 1725 r.

Newtona i Leibniza

Z zachowanych dokumentów historycy nauki dowiedzieli się, że Newton stworzył rachunek różniczkowy i całkowy już w latach 1665–1666, ale opublikował go dopiero w 1704 r. Leibniz samodzielnie rozwijał swoją wersję rachunku różniczkowego (od 1675 r.), choć początkowy impuls do jego przemyśleń pochodził prawdopodobnie z pogłosek o tym, że Newton miał już taki rachunek, a także z rozmów naukowych w Anglii i korespondencji z Newtonem. W przeciwieństwie do Newtona Leibniz natychmiast opublikował swoją wersję, a później wraz z Jacobem i Johannem Bernoullimi szeroko rozpropagowali to epokowe odkrycie w całej Europie. Większość naukowców na kontynencie nie miała wątpliwości, że Leibniz odkrył analizę.

Idąc za namową przyjaciół, którzy odwoływali się do jego patriotyzmu, Newton w drugiej księdze swoich „Zasad” (1687) stwierdził:

W listach, które wymieniłem około dziesięć lat temu z bardzo zręcznym matematykiem, panem Leibnizem, poinformowałem go, że mam metodę wyznaczania maksimów i minimów, rysowania stycznych i rozwiązywania podobnych problemów, mającą zastosowanie zarówno do terminów wymiernych, jak i wymiernych. te, a metodę ukryłem, przestawiając litery następującego zdania: „po otrzymaniu równania zawierającego dowolną liczbę wielkości bieżących znajdź fluksje i odwrotnie”. Najsłynniejszy człowiek odpowiedział mi, że też zaatakował taką metodę i opowiedział mi swoją metodę, która okazała się niewiele różnić od mojej, i to tylko w zakresie i zarysie formuł.

Nasz Wallis dodał do swojej „Algebry”, która właśnie się ukazała, kilka listów, które kiedyś do Was pisałem. Jednocześnie zażądał, abym otwarcie podał sposób, który wówczas ukrywałem przed Państwem, przestawiając litery; Zrobiłem to tak krótko, jak tylko mogłem. Mam nadzieję, że nie napisałem nic, co byłoby dla Was nieprzyjemne, ale gdyby tak się stało, to proszę dajcie mi znać, bo przyjaciele są mi drożsi niż odkrycia matematyczne.

Po tym, jak w czasopiśmie Leibniza Acta eruditorum ukazała się pierwsza szczegółowa publikacja analizy Newtona (dodatek matematyczny do Optyki, 1704), ukazała się anonimowa recenzja zawierająca obraźliwe aluzje do Newtona. Recenzja wyraźnie wskazała, że ​​autorem nowego rachunku różniczkowego był Leibniz. Sam Leibniz stanowczo zaprzeczał, jakoby był autorem recenzji, historykom udało się jednak odnaleźć szkic napisany jego pismem. Newton zignorował artykuł Leibniza, ale jego uczniowie zareagowali z oburzeniem, po czym wybuchła ogólnoeuropejska wojna priorytetowa, „najbardziej haniebna sprzeczka w całej historii matematyki”.

31 stycznia 1713 roku Towarzystwo Królewskie otrzymało list od Leibniza zawierający ugodowe sformułowanie: zgodził się on, że Newton doszedł do analizy samodzielnie, „na ogólnych zasadach podobnych do naszych”. Wściekły Newton zażądał utworzenia międzynarodowej komisji w celu wyjaśnienia priorytetu. Komisja nie potrzebowała dużo czasu: po półtora miesiąca, po przestudiowaniu korespondencji Newtona z Oldenburgiem i innymi dokumentami, jednomyślnie uznała pierwszeństwo Newtona, tym razem obraźliwe sformułowaniami dla Leibniza. Decyzja komisji została opublikowana w aktach Towarzystwa wraz ze wszystkimi dokumentami towarzyszącymi. W odpowiedzi od lata 1713 roku Europę zalewały anonimowe broszury broniące pierwszeństwa Leibniza i argumentujące, że „Newton przypisuje sobie zaszczyt należny innemu”. W broszurach oskarżano także Newtona o kradzież wyników Hooke'a i Flamsteeda. Przyjaciele Newtona ze swojej strony oskarżyli samego Leibniza o plagiat; Według ich wersji podczas pobytu w Londynie (1676) Leibniz w Towarzystwie Królewskim zapoznał się z niepublikowanymi dziełami i listami Newtona, po czym Leibniz opublikował wyrażone tam idee i podał je jako własne.

Wojna trwała nieprzerwanie aż do grudnia 1716 roku, kiedy opat Conti ( Antonio Schinella Conti) poinformował Newtona: „Leibniz nie żyje – spór jest zakończony”.

Działalność naukowa

Z twórczością Newtona związana jest nowa era w fizyce i matematyce. Dokończył zapoczątkowane przez Galileusza tworzenie fizyki teoretycznej, opartej z jednej strony na danych eksperymentalnych, a z drugiej na ilościowym i matematycznym opisie przyrody. W matematyce pojawiają się potężne metody analityczne. W fizyce główną metodą badania przyrody jest budowanie odpowiednich modeli matematycznych procesów naturalnych i intensywne badanie tych modeli przy systematycznym wykorzystaniu pełnej mocy nowego aparatu matematycznego. Kolejne stulecia udowodniły wyjątkową płodność tego podejścia.

Filozofia i metoda naukowa

Newton zdecydowanie odrzucił popularne pod koniec XVII w. podejście Kartezjusza i jego kartezjańskich zwolenników, które zalecało, aby konstruując teorię naukową, należy w pierwszej kolejności posłużyć się „rozeznaniem umysłu”, aby znaleźć „przyczyny źródłowe” zjawiska. badane zjawisko. W praktyce podejście to często prowadziło do formułowania daleko idących hipotez dotyczących „substancji” i „ukrytych właściwości”, które nie poddawały się weryfikacji eksperymentalnej. Newton uważał, że w „filozofii przyrody” (czyli fizyce) dopuszczalne są tylko takie założenia („zasady”, obecnie wolą nazwę „prawa natury”), które bezpośrednio wynikają z rzetelnych eksperymentów i uogólniają ich wyniki; Hipotezy nazywał założeniami, które nie zostały dostatecznie poparte eksperymentami. „Wszystko... czego nie można wydedukować ze zjawisk, należy nazwać hipotezą; w filozofii eksperymentalnej nie ma miejsca na hipotezy o właściwościach metafizycznych, fizycznych, mechanicznych i ukrytych. Przykładami zasad są prawo grawitacji i 3 prawa mechaniki w Principiach; słowo „zasady” ( Principia Mathematica, tradycyjnie tłumaczone jako „zasady matematyczne”) zawarte jest także w tytule jego głównej książki.

W liście do Pardiza Newton sformułował „złotą zasadę nauki”:

Najlepszą i najbezpieczniejszą metodą filozofowania, wydaje mi się, powinno być najpierw pilne badanie właściwości rzeczy i ustalanie ich doświadczalnie, a następnie stopniowe przechodzenie do hipotez wyjaśniających te właściwości. Hipotezy mogą być przydatne jedynie w wyjaśnianiu właściwości rzeczy, nie ma jednak potrzeby obarczać ich odpowiedzialnością za ustalenie tych właściwości poza granicami ujawnionymi eksperymentem… wszak można wymyślić wiele hipotez wyjaśniających wszelkie nowe trudności.

Podejście to nie tylko umieściło fantazje spekulatywne poza nauką (na przykład rozumowanie Kartezjan na temat właściwości „subtelnych materii”, które rzekomo wyjaśniało zjawiska elektromagnetyczne), ale było bardziej elastyczne i owocne, ponieważ umożliwiło matematyczne modelowanie zjawisk, dla których pierwiastek przyczyny nie zostały jeszcze odkryte. Tak właśnie stało się z grawitacją i teorią światła – ich natura wyjaśniła się znacznie później, co nie przeszkodziło w pomyślnym, wielowiekowym stosowaniu modeli newtonowskich.

Słynne sformułowanie „nie wymyślam hipotez” (łac. Hypotheses non fingo) nie oznacza oczywiście, że Newton nie docenił wagi znalezienia „pierwszych przyczyn”, jeśli są one jednoznacznie potwierdzone doświadczeniem. Ogólne zasady uzyskane w wyniku eksperymentu i wynikające z nich konsekwencje muszą również zostać poddane testom eksperymentalnym, które mogą prowadzić do dostosowania lub nawet zmiany zasad. „Cała trudność fizyki... polega na tym, że na podstawie zjawisk ruchu rozpoznaje się siły natury, a następnie wykorzystuje się te siły do ​​wyjaśniania innych zjawisk.”

Newton, podobnie jak Galileusz, wierzył, że ruch mechaniczny leży u podstaw wszystkich naturalnych procesów:

Byłoby pożądane wywnioskować z zasad mechaniki i innych zjawisk przyrodniczych... gdyż wiele nasuwa mi przypuszczenie, że o wszystkich tych zjawiskach decydują pewne siły, z którymi cząstki ciał z nieznanych jeszcze przyczyn albo dążą do siebie, albo wzajemnie i splatają się w regularne figury lub wzajemnie odpychają i oddalają się od siebie. Ponieważ siły te są nieznane, dotychczasowe próby wyjaśnienia zjawisk przyrodniczych przez filozofów pozostały bezowocne.

Newton sformułował swoją metodę naukową w swojej książce „Optyka”:

Podobnie jak w matematyce, tak i w badaniu przyrody, w badaniu trudnych zagadnień metoda analityczna musi poprzedzać metodę syntetyczną. Analiza ta polega na wyciąganiu ogólnych wniosków z eksperymentów i obserwacji metodą indukcji i nie dopuszczaniu do nich żadnych zastrzeżeń, które nie wynikają z eksperymentów lub innych wiarygodnych prawd. Hipotezy bowiem nie są uwzględniane w filozofii eksperymentalnej. Choć wyniki uzyskane drogą indukcji z eksperymentów i obserwacji nie mogą jeszcze służyć jako dowód uniwersalnych wniosków, to wciąż jest to najlepszy sposób wyciągania wniosków, na jaki pozwala natura rzeczy.

W III księdze Żywiołów (począwszy od wydania II) Newton umieścił szereg zasad metodologicznych skierowanych przeciwko kartezjanom; Pierwszy z nich to odmiana brzytwy Ockhama:

Zasada I. Nie należy przyjmować w przyrodzie innych przyczyn niż te, które są prawdziwe i wystarczające do wyjaśnienia zjawisk... Przyroda nie czyni niczego na próżno i próżno byłoby, gdyby wielu czyniło to, czego może dokonać mniej. Natura jest prosta i nie zachwyca się zbędnymi przyczynami...

Zasada IV. W fizyce eksperymentalnej twierdzenia wyprowadzane z zachodzących zjawisk na drodze indukcji, pomimo możliwości przeciwstawnych im założeń, należy uważać za prawdziwe albo dokładnie, albo w przybliżeniu, do czasu odkrycia takich zjawisk, że są one dalej udoskonalane lub podlegają wyjątkom.

Mechanistyczne poglądy Newtona okazały się błędne – nie wszystkie zjawiska naturalne powstają w wyniku ruchu mechanicznego. Jednak jego metoda naukowa ugruntowała się w nauce. Współczesna fizyka z powodzeniem bada i wykorzystuje zjawiska, których natura nie została jeszcze wyjaśniona (np. cząstki elementarne). Od czasów Newtona nauki przyrodnicze rozwijały się w oparciu o mocne przekonanie, że świat jest poznawalny, ponieważ przyroda jest zorganizowana według prostych zasad matematycznych. To zaufanie stało się filozoficzną podstawą ogromnego postępu nauki i technologii.

Matematyka

Już w czasach studenckich Newton dokonał swoich pierwszych odkryć matematycznych: klasyfikacji krzywych algebraicznych trzeciego rzędu (krzywe drugiego rzędu badał Fermat) i dwumianowego rozwinięcia dowolnego (niekoniecznie całkowitego) stopnia, z którego wywodzi się teoria Newtona rozpoczęło się nieskończone szeregi – nowe i potężne narzędzie analizy. Newton uważał rozwinięcie szeregów za główną i ogólną metodę analizy funkcji i w tej kwestii osiągnął wyżyny mistrzostwa. Używał serii do obliczania tabel, rozwiązywania równań (w tym różniczkowych) i badania zachowania funkcji. Newtonowi udało się uzyskać rozszerzenia dla wszystkich funkcji, które były wówczas standardem.

Newton opracował rachunek różniczkowy i całkowy jednocześnie z G. Leibnizem (nieco wcześniej) i niezależnie od niego. Przed Newtonem działania na nieskończenie małych nie były łączone w jedną teorię i miały charakter izolowanych, genialnych technik. Tworzenie systemowej analizy matematycznej sprowadza rozwiązywanie istotnych problemów w dużej mierze do poziomu technicznego. Pojawił się zespół pojęć, operacji i symboli, który stał się punktem wyjścia do dalszego rozwoju matematyki. Wiek następny, wiek XVIII, był wiekiem szybkiego i niezwykle pomyślnego rozwoju metod analitycznych.

Być może Newton wpadł na pomysł analizy metodami różnicowymi, które dużo i głęboko studiował. To prawda, że ​​​​w swoich „Zasadach” Newton prawie nie używał nieskończenie małych, trzymając się starożytnych (geometrycznych) metod dowodu, ale w innych pracach posługiwał się nimi swobodnie.

Punktem wyjścia rachunku różniczkowego i całkowego były prace Cavalieriego, a zwłaszcza Fermata, którzy już wiedzieli, jak (dla krzywych algebraicznych) rysować styczne, znajdować ekstrema, punkty przegięcia i krzywiznę krzywej oraz obliczać pole jej odcinka . Wśród innych poprzedników sam Newton wymienił Wallisa, Barrowa i szkockiego naukowca Jamesa Gregory'ego. Nie było jeszcze koncepcji funkcji, wszystkie krzywe interpretował kinematycznie jako trajektorie poruszającego się punktu.

Już jako student Newton zdał sobie sprawę, że różniczkowanie i całkowanie są operacjami wzajemnie odwrotnymi. To podstawowe twierdzenie analizy pojawiło się już mniej lub bardziej wyraźnie w pracach Torricellego, Gregory'ego i Barrowa, ale dopiero Newton zdał sobie sprawę, że na tej podstawie można było uzyskać nie tylko indywidualne odkrycia, ale potężny rachunek systemowy, podobny do algebry, z jasnymi zasadami i gigantycznymi możliwościami.

Przez prawie 30 lat Newton nie zawracał sobie głowy publikacją swojej wersji analizy, choć w listach (zwłaszcza do Leibniza) chętnie dzielił się wieloma swoimi osiągnięciami. Tymczasem wersja Leibniza od 1676 roku rozpowszechniała się szeroko i otwarcie w całej Europie. Dopiero w 1693 roku pojawiło się pierwsze przedstawienie wersji Newtona – w formie dodatku do Traktatu o algebrze Wallisa. Trzeba przyznać, że terminologia i symbolika Newtona są dość nieporadne w porównaniu z terminologią Leibniza: fluxion (pochodna), fluente (antypochodna), moment wielkości (różniczka) itd. Jedynie zapis Newtona „jest zachowany w matematyce”. o» dla nieskończenie małego dt(jednakże tej litery używał wcześniej Grzegorz w tym samym znaczeniu), a także kropka nad literą jako symbol pochodnej po czasie.

Newton opublikował w miarę kompletne zestawienie zasad analizy dopiero w pracy „O kwadraturze krzywych” (1704), dołączonej do jego monografii „Optyka”. Prawie cały przedstawiony materiał był gotowy już w latach 1670-1680, ale dopiero teraz Gregory i Halley przekonali Newtona do opublikowania pracy, która 40 lat później stała się pierwszą drukowaną pracą Newtona na temat analizy. Tutaj Newton wprowadził pochodne wyższych rzędów, znalazł wartości całek różnych funkcji wymiernych i niewymiernych oraz podał przykłady rozwiązywania równań różniczkowych pierwszego rzędu.

W 1707 roku opublikowano książkę „Arytmetyka uniwersalna”. Przedstawia różnorodne metody numeryczne. Newton zawsze przywiązywał dużą wagę do przybliżonego rozwiązywania równań. Słynna metoda Newtona umożliwiła znalezienie pierwiastków równań z niewyobrażalną wcześniej szybkością i dokładnością (opublikowaną w Algebra Wallisa, 1685). Nowoczesna forma metody Newtona została nadana przez Josepha Raphsona (1690).

W roku 1711, po 40 latach, w końcu opublikowano „Analizę za pomocą równań o nieskończonej liczbie wyrazów”. W tej pracy Newton z równą łatwością bada zarówno krzywe algebraiczne, jak i „mechaniczne” (cykloida, kwadratura). Pojawiają się pochodne cząstkowe. W tym samym roku opublikowano „Metodę różnic”, w której Newton zaproponował wzór interpolacyjny do przeprowadzenia (n+1) punkty danych z równomiernie lub nierównomiernie rozmieszczonymi odciętymi wielomianu N-ta kolejność. Jest to różnica analogiczna do wzoru Taylora.

W 1736 roku pośmiertnie ukazało się ostatnie dzieło pt. „Metoda fluktuacji i szeregów nieskończonych”, znacznie zaawansowane w porównaniu z „Analizą przez równania”. Podaje liczne przykłady znajdowania ekstremów, stycznych i normalnych, obliczania promieni i środków krzywizny we współrzędnych kartezjańskich i biegunowych, znajdowania punktów przegięcia itp. W tej samej pracy wykonano kwadratury i prostowania różnych krzywych.

Należy zauważyć, że Newton nie tylko w pełni rozwinął analizę, ale także podjął próbę ścisłego uzasadnienia jej założeń. Jeśli Leibniz skłaniał się ku idei rzeczywistych nieskończenie małych, wówczas Newton zaproponował (w Principiach) ogólną teorię przejścia do granic, którą nieco kwieciście nazwał „metodą relacji pierwszego i ostatniego”. Używa się współczesnego terminu „limit” (łac. limes), chociaż nie ma jasnego opisu istoty tego terminu, sugerującego intuicyjne zrozumienie. Teorię granic przedstawiono w 11 lematach w I Księdze Elementów; jeden lemat znajduje się także w księdze II. Nie ma arytmetyki granic, nie ma dowodu na niepowtarzalność granicy i nie ujawniono jej związku z nieskończenie małymi. Newton słusznie jednak wskazuje na większy rygor tego podejścia w porównaniu z „szorstką” metodą niepodzielności. Niemniej jednak w Księdze II, wprowadzając „momenty” (różniczki), Newton ponownie wprowadza zamieszanie, w rzeczywistości uznając je za rzeczywiste nieskończenie małe.

Warto zauważyć, że Newton wcale nie interesował się teorią liczb. Najwyraźniej fizyka była mu znacznie bliższa matematyce.

Mechanika

Zasługa Newtona polega na rozwiązaniu dwóch podstawowych problemów.

• Stworzenie aksjomatycznej podstawy mechaniki, która faktycznie przeniosła tę naukę do kategorii ścisłych teorii matematycznych.
• Stworzenie dynamiki, która łączy zachowanie ciała z charakterystyką zewnętrznych wpływów (sił) na nie.

Ponadto Newton ostatecznie pogrzebał zakorzenioną w starożytności koncepcję, że prawa ruchu ciał ziemskich i niebieskich są zupełnie inne. W jego modelu świata cały Wszechświat podlega jednolitym prawom, które można sformułować matematycznie.

Aksjomatyka Newtona składała się z trzech praw, które sam sformułował w następujący sposób.

1. Każde ciało pozostaje w stanie spoczynku lub w ruchu jednostajnym i prostoliniowym, dopóki przyłożone siły nie zmuszą go do zmiany tego stanu.
2. Zmiana pędu jest proporcjonalna do przyłożonej siły i następuje w kierunku prostej, wzdłuż której działa ta siła.
3. Akcja zawsze wywołuje równą i przeciwną reakcję, w przeciwnym razie oddziaływania dwóch ciał na siebie są równe i skierowane w przeciwne strony.

Oryginalny tekst(łac.)

Lex I
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 proporcjonalny esse vi motrici impressae et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.

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

- Spassky B.I. Historia fizyki. - T. 1. - s. 139.

Pierwszą zasadę (prawo bezwładności) w mniej jasnej formie opublikował Galileusz. Należy zauważyć, że Galileusz pozwalał na swobodne poruszanie się nie tylko po linii prostej, ale także po okręgu (najwyraźniej ze względów astronomicznych). Galileusz sformułował także najważniejszą zasadę względności, której Newton nie uwzględnił w swoich aksjomatykach, gdyż dla procesów mechanicznych zasada ta jest bezpośrednią konsekwencją równań dynamiki (Wniosek V z Principiów). Ponadto Newton uważał przestrzeń i czas za pojęcia absolutne, wspólne dla całego Wszechświata i wyraźnie to wskazał w swoich Principiach.

Newton podał także ścisłe definicje takich pojęć fizycznych jak pęd(niezupełnie użyte przez Kartezjusza) i siła. Wprowadził do fizyki pojęcie masy jako miary bezwładności i jednocześnie właściwości grawitacyjnych. Wcześniej fizycy używali tego pojęcia waga jednak masa ciała zależy nie tylko od samego ciała, ale także od jego otoczenia (na przykład od odległości do środka Ziemi), dlatego potrzebna była nowa, niezmienna cecha.

Euler i Lagrange zakończyli matematyzację mechaniki.

Uniwersalna grawitacja i astronomia

Arystoteles i jego zwolennicy uważali grawitację za dążenie ciał „świata podksiężycowego” do ich naturalnych miejsc. Niektórzy inni starożytni filozofowie (wśród nich Empedokles, Platon) uważali, że grawitacja jest pragnieniem zjednoczenia powiązanych ze sobą ciał. W XVI wieku pogląd ten podzielał Mikołaj Kopernik, w którego układzie heliocentrycznym Ziemię uważano jedynie za jedną z planet. Podobne poglądy mieli Giordano Bruno i Galileo Galilei. Johannes Kepler uważał, że przyczyną upadku ciał nie są ich wewnętrzne aspiracje, ale siła przyciągania z Ziemi i nie tylko Ziemia przyciąga kamień, ale także kamień przyciąga Ziemię. Jego zdaniem grawitacja rozciąga się przynajmniej na Księżyc. W późniejszych pracach wyraził pogląd, że siła ciężkości maleje wraz z odległością i wszystkie ciała Układu Słonecznego podlegają wzajemnemu przyciąganiu. Rene Descartes, Gilles Roberval, Christian Huygens i inni naukowcy XVII wieku próbowali rozwikłać fizyczną naturę grawitacji.

Ten sam Kepler jako pierwszy zasugerował, że ruchem planet sterują siły emanujące ze Słońca. W jego teorii istniały trzy takie siły: jedna, okrężna, popycha planetę po jej orbicie, działając stycznie do trajektorii (pod wpływem tej siły planeta się porusza), druga przyciąga lub odpycha planetę od Słońca (dzięki niej orbita planety jest elipsą), a trzecia działa w poprzek płaszczyzny ekliptyki (dzięki czemu orbita planety leży w tej samej płaszczyźnie). Uważał, że siła kołowa maleje odwrotnie proporcjonalnie do odległości od Słońca. Żadnej z tych trzech sił nie utożsamiano z grawitacją. Teorię Keplera odrzucił czołowy astronom teoretyczny połowy XVII w. Ismael Bulliald, według którego po pierwsze planety poruszają się wokół Słońca nie pod wpływem emanujących z niego sił, lecz na skutek wewnętrznego pragnienia, a po drugie , gdyby istniała siła kołowa, zmniejszyłaby się z powrotem do drugiego stopnia odległości, a nie do pierwszego, jak sądził Kepler. Kartezjusz wierzył, że planety krążą wokół Słońca za pomocą gigantycznych wirów.

Założenie o istnieniu siły emanującej ze Słońca, sterującej ruchem planet, wyraził Jeremy Horrocks. Według Giovanniego Alfonso Borelliego ze Słońca emanują trzy siły: jedna wprawia planetę w ruch po jej orbicie, druga przyciąga planetę do Słońca, a trzecia (odśrodkowa) wręcz przeciwnie, wypycha planetę. Eliptyczna orbita planety jest wynikiem konfrontacji dwóch ostatnich. W 1666 roku Robert Hooke zasugerował, że sama siła grawitacji skierowana w stronę Słońca jest wystarczająca do wyjaśnienia ruchu planet, wystarczy założyć, że orbita planet jest wynikiem kombinacji (superpozycji) opadania na Słońce (z powodu siły grawitacji) i ruch z powodu bezwładności (z powodu grawitacji) styczny do trajektorii planety). Jego zdaniem ta superpozycja ruchów determinuje eliptyczny kształt trajektorii planety wokół Słońca. Podobne poglądy wyraził także Christopher Wren, tyle że w dość niejasnej formie. Hooke i Wren przypuszczali, że siła grawitacji maleje odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości od Słońca.

Jednak nikt przed Newtonem nie był w stanie jasno i matematycznie jednoznacznie powiązać prawa grawitacji (siły odwrotnie proporcjonalnej do kwadratu odległości) z prawami ruchu planet (prawami Keplera). Co więcej, to Newton jako pierwszy odgadł, że grawitacja działa pomiędzy dowolnymi dwoma ciałami we Wszechświecie; Ruchem spadającego jabłka i obrotem Księżyca wokół Ziemi steruje ta sama siła. Wreszcie Newton nie tylko opublikował rzekomy wzór prawa powszechnego ciążenia, ale faktycznie zaproponował holistyczny model matematyczny:

• prawo grawitacji;
• zasada ruchu (druga zasada Newtona);
• system metod badań matematycznych (analiza matematyczna).

Podsumowując, ta triada wystarcza do pełnego zbadania najbardziej złożonych ruchów ciał niebieskich, tworząc w ten sposób podstawy mechaniki niebieskiej. Tak więc dopiero od dzieł Newtona rozpoczyna się nauka o dynamice, w tym w zastosowaniu do ruchu ciał niebieskich. Przed powstaniem teorii względności i mechaniki kwantowej nie były potrzebne żadne zasadnicze zmiany w tym modelu, choć aparat matematyczny okazał się niezbędny do znacznego rozwoju.

Pierwszym argumentem na rzecz modelu Newtona było rygorystyczne wyprowadzenie na jego podstawie praw empirycznych Keplera. Kolejnym krokiem była teoria ruchu komet i Księżyca, przedstawiona w „Zasadach”. Później, za pomocą grawitacji Newtona, z dużą dokładnością wyjaśniono wszystkie zaobserwowane ruchy ciał niebieskich; Jest to wielka zasługa Eulera, Clairauta i Laplace’a, którzy opracowali w tym celu teorię zaburzeń. Podstawę tej teorii położył Newton, który analizował ruch Księżyca, stosując swoją zwykłą metodę rozszerzania szeregów; na tej drodze odkrył przyczyny znanych wówczas nieprawidłowości ( nierówności) w ruchu Księżyca.

Prawo grawitacji umożliwiło rozwiązanie nie tylko problemów mechaniki niebieskiej, ale także szeregu problemów fizycznych i astrofizycznych. Newton wskazał metodę wyznaczania masy Słońca i planet. Odkrył przyczynę pływów: grawitację Księżyca (nawet Galileusz uważał, że pływy to efekt odśrodkowy). Co więcej, przetwarzając wieloletnie dane dotyczące wysokości pływów, obliczył masę Księżyca z dobrą dokładnością. Inną konsekwencją grawitacji była precesja osi Ziemi. Newton odkrył, że z powodu spłaszczenia Ziemi na biegunach oś Ziemi ulega stałemu, powolnemu przemieszczeniu przez okres 26 000 lat pod wpływem przyciągania Księżyca i Słońca. W ten sposób starożytny problem „przewidywania równonocy” (po raz pierwszy odnotowany przez Hipparcha) znalazł naukowe wyjaśnienie.

Teoria grawitacji Newtona wywołała wieloletnie dyskusje i krytykę przyjętej w niej koncepcji działania dalekiego zasięgu. Jednakże wybitne sukcesy mechaniki niebieskiej w XVIII wieku potwierdziły opinię o adekwatności modelu Newtona. Pierwsze zaobserwowane odchylenia od teorii Newtona w astronomii (przesunięcie peryhelium Merkurego) odkryto dopiero 200 lat później. Odchylenia te zostały wkrótce wyjaśnione przez ogólną teorię względności (GR); Teoria Newtona okazała się jej przybliżoną wersją. Ogólna teoria względności wypełniła także teorię grawitacji treścią fizyczną, wskazując materialny nośnik siły przyciągania - metrykę czasoprzestrzeni i umożliwiła pozbycie się działania dalekiego zasięgu.

Optyka i teoria światła

Newton dokonał fundamentalnych odkryć w optyce. Zbudował pierwszy teleskop zwierciadlany (reflektor), w którym w odróżnieniu od teleskopów czysto soczewkowych nie występowała aberracja chromatyczna. Szczegółowo zbadał także rozproszenie światła, pokazując, że białe światło przechodzące przez przezroczysty pryzmat rozkłada się na ciągłą serię promieni o różnych kolorach z powodu różnego załamania promieni o różnych kolorach, w ten sposób Newton położył podwaliny pod prawidłowa teoria kolorów. Newton stworzył matematyczną teorię pierścieni interferencyjnych odkrytych przez Hooke'a, które od tego czasu nazwano „pierścieniami Newtona”. W liście do Flamsteeda nakreślił szczegółową teorię refrakcji astronomicznej. Ale jego głównym osiągnięciem było stworzenie podstaw optyki fizycznej (nie tylko geometrycznej) jako nauki i rozwój jej podstaw matematycznych, przekształcenie teorii światła z niesystematycznego zbioru faktów w naukę o bogatym charakterze jakościowym i ilościowym treść, dobrze potwierdzona eksperymentalnie. Eksperymenty optyczne Newtona na dziesięciolecia stały się wzorem głębokich badań fizycznych.

W tym okresie istniało wiele spekulacyjnych teorii światła i koloru; Zasadniczo walczyli między punktami widzenia Arystotelesa („różne kolory są mieszaniną światła i ciemności w różnych proporcjach”) i Kartezjusza („różne kolory powstają, gdy cząstki światła obracają się z różnymi prędkościami”). Hooke w swojej Micrographia (1665) zaproponował wariant poglądów arystotelesowskich. Wielu uważało, że kolor nie jest cechą światła, ale oświetlonego obiektu. Ogólną niezgodę pogłębiła kaskada odkryć XVII w.: dyfrakcja (1665, Grimaldi), interferencja (1665, Hooke), podwójne załamanie (1670, Erazm Bartholin, badane przez Huygensa), oszacowanie prędkości światła (1675). , Roemera). Nie było teorii światła zgodnej ze wszystkimi tymi faktami.

Rozproszenie światła
(eksperyment Newtona)

W swoim przemówieniu do Towarzystwa Królewskiego Newton obalił zarówno Arystotelesa, jak i Kartezjusza i przekonująco udowodnił, że białe światło nie jest pierwotne, ale składa się z kolorowych składników o różnym „stopniu załamania światła”. Te elementy są pierwotne - Newton nie był w stanie zmienić ich koloru żadnymi sztuczkami. W ten sposób subiektywne odczucie koloru otrzymało solidną obiektywną podstawę - we współczesnej terminologii długość fali światła, którą można ocenić na podstawie stopnia załamania światła.

W 1689 roku Newton zaprzestał publikowania z zakresu optyki (choć kontynuował badania) – według rozpowszechnionej legendy ślubował, że za życia Hooke’a nie będzie publikował niczego z tej dziedziny. W każdym razie w 1704 roku, rok po śmierci Hooke’a, ukazała się monografia „Optyka” (w języku angielskim). We wstępie do niej zawarta jest wyraźna nuta konfliktu z Hooke’em: „Nie chcąc wdawać się w spory w różnych kwestiach, opóźniałem tę publikację i opóźniłbym ją jeszcze bardziej, gdyby nie upór moich przyjaciół”. Za życia autora Optyka, podobnie jak Principia, doczekała się trzech wydań (1704, 1717, 1721) i wielu tłumaczeń, w tym trzech na łacinę.

• Księga pierwsza: zasady optyki geometrycznej, badanie rozproszenia światła i składu barwy białej o różnych zastosowaniach, w tym teoria tęczy.
• Księga druga: interferencja światła w cienkich płytach.
• Księga trzecia: dyfrakcja i polaryzacja światła.

Historycy wyróżniają dwie grupy ówczesnych hipotez na temat natury światła.

• Emisyjne (korpuskularne): światło składa się z małych cząstek (cząsteczek) emitowanych przez świetliste ciało. Opinię tę potwierdzała prostota propagacji światła, na której opiera się optyka geometryczna, jednak dyfrakcja i interferencja nie pasowały dobrze do tej teorii.
• Fala: światło jest falą w niewidzialnym świecie eterze. Przeciwników Newtona (Hooke, Huygens) często nazywa się zwolennikami teorii fal, należy jednak pamiętać, że przez falę nie mieli na myśli okresowej oscylacji, jak we współczesnej teorii, ale pojedynczy impuls; z tego powodu ich wyjaśnienia zjawisk świetlnych były mało wiarygodne i nie mogły konkurować z wyjaśnieniami Newtona (Huygens próbował nawet obalić dyfrakcję). Rozwinięta optyka falowa pojawiła się dopiero na początku XIX wieku.

Newtona często uważa się za zwolennika korpuskularnej teorii światła; faktycznie, jak zwykle, „nie wymyślał hipotez” i chętnie przyznał, że światło można także skojarzyć z falami w eterze. W traktacie przedstawionym Towarzystwu Królewskiemu w 1675 roku pisze, że światło nie może być po prostu wibracjami eteru, gdyż mogłoby wówczas np. przemieszczać się przez zakrzywioną rurę, podobnie jak dźwięk. Z drugiej jednak strony sugeruje, że rozchodzenie się światła wzbudza wibracje w eterze, co powoduje dyfrakcję i inne efekty falowe. Zasadniczo Newton, doskonale świadomy zalet i wad obu podejść, proponuje kompromisową, cząsteczkowo-falową teorię światła. Newton w swoich pracach szczegółowo opisał matematyczny model zjawisk świetlnych, pomijając kwestię fizycznego nośnika światła: „Moje nauczanie o załamaniu światła i barw polega wyłącznie na ustalaniu pewnych właściwości światła bez żadnych hipotez na temat jego pochodzenia .” Optyka falowa, gdy się pojawiła, nie odrzuciła modeli Newtona, ale wchłonęła je i rozszerzyła na nowych podstawach.

Pomimo swojej niechęci do hipotez Newton zamieścił na końcu Optyki listę nierozwiązanych problemów i możliwych odpowiedzi na nie. Jednak w tych latach mógł już sobie na to pozwolić - autorytet Newtona po „Principiach” stał się niepodważalny i niewiele osób odważyło się niepokoić go zastrzeżeniami. Wiele hipotez okazało się proroczych. W szczególności Newton przewidział:

• ugięcie światła w polu grawitacyjnym;
• zjawisko polaryzacji światła;
• wzajemna konwersja światła i materii.

Inne prace z fizyki

Newton jako pierwszy obliczył prędkość dźwięku w gazie w oparciu o prawo Boyle’a-Mariotte’a. Zasugerował istnienie prawa tarcia lepkiego i opisał hydrodynamiczne ściskanie strumienia. Zaproponował wzór na prawo oporu ciała w rozrzedzonym ośrodku (wzór Newtona) i na jego podstawie rozważył jedno z pierwszych zagadnień dotyczących najkorzystniejszego kształtu ciała opływowego (zagadnienie aerodynamiczne Newtona). W „Zasadach” wyraził i uzasadnił prawidłowe założenie, że kometa ma stałe jądro, którego parowanie pod wpływem ciepła słonecznego tworzy rozległy ogon, zawsze skierowany w stronę przeciwną do Słońca. Newton pracował także nad zagadnieniami wymiany ciepła, a jeden z wyników nosi nazwę prawa Newtona-Richmanna.

Newton przewidział spłaszczenie Ziemi na biegunach, szacując, że wynosi ono około 1:230. Jednocześnie Newton zastosował jednorodny model płynu do opisu Ziemi, zastosował prawo powszechnego ciążenia i wziął pod uwagę siłę odśrodkową. W tym samym czasie podobne obliczenia przeprowadził Huygens, który nie wierzył w siłę grawitacji dalekiego zasięgu i podchodził do problemu czysto kinematycznie. W związku z tym Huygens przewidział kompresję mniejszą o połowę niż Newton, 1:576. Co więcej, Cassini i inni kartezjanie argumentowali, że Ziemia nie jest ściśnięta, ale wydłużona na biegunach jak cytryna. Następnie, choć nie od razu (pierwsze pomiary były niedokładne), pomiary bezpośrednie (Clerot, 1743) potwierdziły poprawność Newtona; rzeczywista kompresja wynosi 1:298. Powodem, dla którego wartość ta różni się od wartości zaproponowanej przez Newtona na korzyść Huygensa, jest to, że model jednorodnej cieczy wciąż nie jest całkowicie dokładny (gęstość zauważalnie wzrasta wraz z głębokością). Dokładniejsza teoria, wyraźnie uwzględniająca zależność gęstości od głębokości, powstała dopiero w XIX wieku.

Studenci

Ściśle mówiąc, Newton nie miał bezpośrednich uczniów. Jednak całe pokolenie angielskich naukowców dorastało, czytając jego książki i komunikując się z nim, dlatego sami uważali się za uczniów Newtona. Wśród nich najbardziej znane to:

• Edmunda Halleya
• Rogera Cotesa
• Colina Maclaurina
• Abrahama de Moivre’a
• Jamesa Stirlinga
• Brooke Taylor
• Williama Whistona

Inne obszary działalności

Chemia i alchemia

Równolegle z badaniami, które położyły podwaliny pod obecną tradycję naukową (fizyczną i matematyczną), Newton poświęcił wiele czasu alchemii, a także teologii. Książki o alchemii stanowiły jedną dziesiątą jego biblioteki. Nie publikował żadnych prac z zakresu chemii ani alchemii, a jedynym znanym skutkiem tego wieloletniego hobby było poważne otrucie Newtona w 1691 roku. Kiedy ekshumowano ciało Newtona, wykryto w nim niebezpieczne stężenie rtęci.

Stukeley wspomina, że ​​Newton napisał traktat o chemii, „wyjaśniając zasady tej tajemniczej sztuki na podstawie dowodów eksperymentalnych i matematycznych”, ale rękopis niestety spłonął i Newton nie podjął próby jego odtworzenia. Zachowane listy i notatki sugerują, że Newton rozważał możliwość pewnego ujednolicenia praw fizyki i chemii w jeden system świata; Kilka hipotez na ten temat postawił na końcu Optyki.

B. G. Kuzniecow uważa, że ​​alchemiczne badania Newtona były próbą ujawnienia struktury atomowej materii i innych rodzajów materii (na przykład światła, ciepła, magnetyzmu). Zainteresowanie Newtona alchemią było bezinteresowne i raczej teoretyczne:

Jego atomizm opiera się na idei hierarchii ciałek utworzonych przez coraz mniej intensywne siły wzajemnego przyciągania pomiędzy częściami. Ta idea nieskończonej hierarchii odrębnych cząstek materii jest powiązana z ideą jedności materii. Newton nie wierzył w istnienie elementów, które nie byłyby w stanie się w siebie przekształcić. Wręcz przeciwnie, zakładał, że idea nierozkładalności cząstek i, co za tym idzie, różnic jakościowych między pierwiastkami wiąże się z historycznie ograniczonymi możliwościami technologii eksperymentalnej.

Założenie to potwierdza stwierdzenie samego Newtona: „Alchemia nie zajmuje się metalami, jak sądzą ignorantzy. Filozofia ta nie należy do tych, które służą próżności i oszustwu, lecz służą pożytkowi i zbudowaniu, a najważniejszą rzeczą jest tutaj poznanie Boga.

Teologia

Będąc człowiekiem głęboko religijnym, Newton patrzył na Biblię (jak na wszystko na świecie) z racjonalistycznego stanowiska. Z tym podejściem najwyraźniej wiąże się odrzucenie przez Newtona Trójcy Bożej. Większość historyków uważa, że ​​Newton, który przez wiele lat pracował w Trinity College, sam nie wierzył w Trójcę. Badacze jego dzieł teologicznych stwierdzili, że poglądy religijne Newtona były bliskie heretyckiemu arianizmowi.

Różnie ocenia się stopień zbliżenia poglądów Newtona do różnych herezji potępianych przez Kościół. Niemiecki historyk Fisenmayer zasugerował, że Newton przyjął Trójcę, ale bliższy jej wschodniemu, ortodoksyjnemu rozumieniu. Amerykański historyk Stephen Snobelen, powołując się na szereg dowodów z dokumentów, zdecydowanie odrzucił ten punkt widzenia i zaklasyfikował Newtona jako socynistę.

Jednak na zewnątrz Newton pozostał wierny państwowemu Kościołowi anglikańskiemu. Istniał ku temu dobry powód: ustawa z 1697 r. „O zwalczaniu bluźnierstwa i bezbożności” za odmowę którejkolwiek z osób Trójcy przewidywała utratę praw obywatelskich, a w przypadku ponownego przestępstwa – uwięzienie. Na przykład przyjaciel Newtona, William Whiston, został pozbawiony stanowiska profesora i wydalony z Uniwersytetu w Cambridge w 1710 roku za twierdzenia, że ​​wiara wczesnego Kościoła była ariańska. Jednakże w listach do ludzi o podobnych poglądach (Locke, Halley itp.) Newton był całkiem szczery.

Oprócz antytrynitaryzmu w światopoglądzie religijnym Newtona można dostrzec elementy deizmu. Newton wierzył w materialną obecność Boga w każdym punkcie Wszechświata i nazywał przestrzeń „sensorium Boga” (łac. sensorium Dei). Ta panteistyczna idea jednoczy poglądy naukowe, filozoficzne i teologiczne Newtona w jedną całość: „wszystkie obszary zainteresowań Newtona, od filozofii przyrody po alchemię, reprezentują różne projekcje, a jednocześnie różne konteksty tej centralnej idei, która nad nim panowała”.

Newton opublikował (częściowo) wyniki swoich badań teologicznych późno, choć rozpoczęły się one znacznie wcześniej, bo nie później niż w roku 1673. Newton zaproponował własną wersję chronologii biblijnej, pozostawił prace nad hermeneutyką biblijną i napisał komentarz do Apokalipsy. Studiował język hebrajski, studiował Biblię metodami naukowymi, na poparcie swojego punktu widzenia wykorzystując obliczenia astronomiczne związane z zaćmieniami słońca, analizy językowe itp. Według jego obliczeń koniec świata nastąpi nie wcześniej niż w 2060 roku.

Teologiczne rękopisy Newtona przechowywane są obecnie w Jerozolimie, w Bibliotece Narodowej.

Oceny

Napis na grobie Newtona brzmi:

Tu spoczywa Sir Izaak Newton, który dzięki niemal boskiej sile intelektu jako pierwszy wyjaśnił swoją metodą matematyczną ruchy i kształty planet, ścieżki komet i pływy oceanów.

To on badał różnice w promieniach świetlnych i wynikające z nich odmienne właściwości barw, czego nikt wcześniej nie podejrzewał. Pracowity, przebiegły i wierny interpretator przyrody, starożytności i Pisma Świętego, swoją filozofią potwierdzał wielkość wszechmogącego stwórcy, a w swoim usposobieniu zaszczepiał prostotę wymaganą przez Ewangelię.

Niech śmiertelnicy cieszą się, że taka ozdoba rodzaju ludzkiego żyła wśród nich.

Oryginalny tekst(łac.)

H. S. E. ISAACUS NEWTON Eques Auratus,

Qui, animi vi prope divinâ,
Planetarum Motus, Figury,
Cometarum semitas, Oceanique Aestus. Suâ Mathesi twarzą w twarz z praeferente
Demonstracja Primus:
Radiorum Lucis dissimilitudines,
Właściciele Colorumque inde nascentium,
Quas nemo antea vel suspicatus erat, pervestigavit.
Naturae, Antiquitatis, S. Scripturae,
Sedulus, sagax, fidus Interpres
Dei O. M. Majestatem Philosophiâ asseruit,
Evangelij Simplicatem Moribus expressit.
Sibi gratulentur Mortales,
Opowieść tantumque exstisse
HUMANI GENERIS DECUS.
NAT XXV GRUDNIA OGŁOSZENIE. MDCXLII. OBIET. XX. ZNISZCZYĆ. MDCCXXVI

Twórczość Izaaka Newtona była złożona – zajmował się jednocześnie kilkoma dziedzinami wiedzy. Ważnym etapem w twórczości Newtona była jego matematyka, która umożliwiła ulepszenie systemu obliczeniowego w ramach innych. Ważnym odkryciem Newtona było podstawowe twierdzenie analizy. Umożliwiło to udowodnienie, że rachunek różniczkowy jest odwrotnością rachunku całkowego i odwrotnie. Odkrycie przez Newtona możliwości dwumianowego rozwinięcia liczb również odegrało ważną rolę w rozwoju algebry. Ważną rolę praktyczną odegrała także Newtonowska metoda wyciągania pierwiastków z równań, która znacznie uprościła tego typu obliczenia.

Mechanika Newtona

Newton dokonał najważniejszych odkryć. W rzeczywistości stworzył taką gałąź fizyki jak mechanika. Stworzył 3 aksjomaty mechaniki, zwane prawami Newtona. Pierwsze prawo, inaczej zwane prawem, stanowi, że każde ciało będzie w stanie spoczynku lub ruchu, dopóki nie zostanie przyłożona do niego jakakolwiek siła. Drugie prawo Newtona rzuca światło na problem ruchu różnicowego i mówi, że przyspieszenie ciała jest wprost proporcjonalne do wypadkowych sił przyłożonych do ciała i odwrotnie proporcjonalne do masy ciała. Trzecie prawo opisuje wzajemne oddziaływanie ciał. Newton sformułował to jako fakt, że każdemu działaniu towarzyszy równa i przeciwna reakcja.

Prawa Newtona stały się podstawą mechaniki klasycznej.

Jednak najsłynniejszym odkryciem Newtona było prawo powszechnego ciążenia. Udało mu się także udowodnić, że siły grawitacyjne działają nie tylko na ciała ziemskie, ale także na ciała niebieskie. Prawa te zostały opisane w 1687 roku po publikacji Newtona na temat stosowania metod matematycznych w fizyce.

Prawo grawitacji Newtona stało się pierwszą z licznych teorii grawitacji, które później się pojawiły.

Optyka

Newton poświęcił wiele czasu takiej gałęzi fizyki jak optyka. Odkrył tak ważne zjawisko, jak widmowy rozkład kolorów - za pomocą soczewki nauczył się załamywać białe światło na inne kolory. Dzięki Newtonowi usystematyzowano wiedzę z zakresu optyki. Stworzył najważniejsze urządzenie - teleskop zwierciadlany, który poprawił jakość obserwacji nieba.

Należy zauważyć, że po odkryciach Newtona optyka zaczęła się rozwijać bardzo szybko. Potrafił uogólnić takie odkrycia swoich poprzedników, jak dyfrakcja, podwójne załamanie wiązki i wyznaczanie prędkości światła.