Исаак Ньютон и его открытия (из цикла «Великие люди»). Великий математик Исаак Ньютон: биография изобретателя начал натуральной философии

Ньютон родился в семье фермера, но ему повезло с хорошими друзьями и он смог вырваться из сельской жизни в научную среду. Благодаря этому появился великий учёный, который смог открыть не один закон физики и астрономии и сформулировать множество важных теорий в отраслях математики и физики.

Семья и детство

Исаак был сыном фермера из Вулсторпа. Его отец был из небогатых крестьян, которые волею случая нажили землю и благодаря этому преуспели. Но до рождения Исаака его отец не дожил - и умер за несколько недель до этого. Мальчика назвали в его честь.

Когда Ньютону было три года, его мать снова вышла замуж - за почти втрое старшего за себя богатого фермера. После рождение ещё троих детей в новом браке, Исааком начал заниматься брат его матери — Уильям Эйскоу. Но дать хоть какое-либо образование дядя Ньютону не мог, поэтому мальчик был предоставлен сам себе - играл собственноручно сделанными механическими игрушками, кроме того он был немного замкнутым.

Новый муж матери Исаака прожил с ней всего семь лет и умер. Половина наследства досталась вдове, и та сразу переписала всё на Исаака. Несмотря на то, что мать вернулась домой, внимания мальчику она почти не уделяла, поскольку младшие дети требовали его ещё больше, а помощниц у неё не было.

Двенадцатилетним Ньютон пошёл учиться в школу в соседнем городке Грэнтем. Чтобы каждый день не возвращаться несколько миль домой, его поселили в доме у местного аптекаря мистера Кларка. В школе мальчик «расцвёл»: он жадно хватался за новые знания, учителя были в восторге от его ума и способностей. Но уже через четыре года матери потребовался помощник и она решила, что 16-летний сын вполне сможет справиться с фермой.

Но даже вернувшись домой, Исаак не спешит решать хозяйственные проблемы, а читает книги, пишет стихи и продолжает заниматься придумыванием различных механизмов. Поэтому знакомые обратились к его матери, чтобы та вернула парня в школу. Был среди них и преподаватель Тринити-колледжа, знакомый того самого аптекаря, у которого Исаак жил во время учёбы. Общими усилиями Ньютон поехал поступать в Кембридж.

Университет, чума и открытия

В 1661 году парень успешно прошёл экзамен с латыни, и его зачислили в колледж Святой Троицы при Кембриджском университете как студента, который вместо оплаты за учёбу выполняет разные поручение и работы на благо альма матер.

Поскольку жизнь в Англии в те годы была весьма тяжёлой, то не лучшим делом обстояли дела и в Кембридже. Биографы сходятся на мысли, что именно годы в колледже закалили характер учёного и его желание доходить до сути предмета собственными усилиями. Через три года он уже добился стипендии.

В 1664 году одним из преподавателей Ньютона стал Исаак Барроу, который привил ему любовь к математике. В те годы Ньютон делает своё первое открытие в математике, известное сейчас как Бином Ньютона.

Через несколько месяцев учёбу в Кембридже прекратили из-за эпидемии чумы, которая разрасталась в Англии. Ньютон вернулся домой, где продолжал свои научные труды. Именно в те годы он начал разрабатывать закон, который со времен получил имя Ньютона-Лейбница; в родном доме он открыл, что белый цвет - не что иное, как смесь всех цветов, и назвал явление «спектром». Тогда же он открыл свой известный закон всемирного тяготения.

То, что было чертой Ньютоновского характера, и было не слишком полезно для науки - это его излишняя скромность. Некоторые свои исследования он публиковал лишь через 20-30 лет после их открытий. Некоторые нашлись спустя три столетия после его смерти.

В 1667 Ньютон вернулся в колледж, а через год стал магистром, его пригласили поработать преподавателем. Но читать лекции Исааку было не слишком по душе, да и особенной популярностью среди учеников он не пользовался.

В 1669 году разные математики начали публиковать свои варианты разложений в бесконечные ряды. Несмотря на то, что Ньютон разработал свою теорию на эту тему уже много лет назад, он её нигде не публиковал. Опять-таки из-за скромности. Но его бывший преподаватель, а теперь уже и друг Барроу уговорил Исаака. И тот написал «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов», где изложил коротко и по сути свои открытия. И хотя Ньютон просил не называть своего имени, Барроу не удержался. Так о Ньютоне впервые узнали ученые всего мира.

В этом же году он переходит на место Барроу и становится профессором математики и оптики в колледже Святой Троицы. А поскольку Барроу оставил ему свою лабораторию, Исаак увлекается алхимией и проводит много опытов на эту тему. Но не оставил он и исследование со светом. Так, он разработал свой первый телескоп-рефлектор, который давал увеличение в 40 раз. Новой разработкой заинтересовались при дворе короля, и после презентации перед учёными, механизм оценили как революционный и очень необходимый, особенно для мореплавателей. А Ньютона в 1672 году приняли в Королевское научное общество. Но уже после первой полемики о спектре, Исаак решил покинуть организацию - его утомляли споры и дискуссии, он привык работать в одиночку и без лишней суеты. Его едва удалось уговорить остаться в Королевском обществе, но контакты с ними у учёного стали минимальными.

Рождение физики как науки

В 1684-1686 годах Ньютон писал свой первый великий печатный труд — «Математические начала натуральной философии». Опубликовать её его уговорил ещё один учёный — Эдмонд Галлей, который сперва предложил разработать формулу эллиптического движение по орбите планет, используя формулу закона тяготения. И тут оказалось, что Ньютон уже всё давно решил. Галлей не отступил, пока не выбил из Исаака обещание опубликовать работу, и тот согласился.

Писал её два года, финансировать публикацию согласился сам Галлей, и в 1686 году она наконец увидела мир.

В этой книге учёный впервые использовал понятия «внешняя сила», «масса» и «количество движения». Ньютон давал три базовые закона механики, делал выводы из законов Кеплера.

Первый тираж в 300 экземпляров раскупили за четыре года, что по тогдашним меркам было триумфом. Всего книгу переиздавали трижды ещё при жизни учёного.

Признание и успех

В 1689 Ньютона избирают членом парламента университета Кембриджа. Ещё через год его перебирают вторично.

В 1696, благодаря содействию своего бывшего ученика, а сейчас президента Королевского общества и канцлера Казначейства Монтегю, Ньютон становится хранителем Монетного двора, для чего переезжает в Лондон. Вместе они приводят в порядок дела Монетного двора и проводят денежную реформу с перечеканкой монет.

В 1699 году в его родном Кембридже начали преподавать Ньютоновскую систему мира, ещё через пять лет такой же курс лекций появился и в Оксфорде.

Его также приняли в Парижский научный клуб, сделав Ньютона почётным иностранным членом общества.

Последние годы и смерть

В 1704 Ньютон издал свой труд «Об оптике», через год королева Анна возвела его в рыцари.

Последние годы жизни Ньютона ушли на допечатку «Начал» и подготовку обновлений для следующих изданий. Кроме того он писал «Хронологию древних царств».

В 1725 году его здоровье серьёзно ухудшилось и он переехал из шумного Лондона в Кенсингтон. Умер там же, во сне. Его тело похоронили в Вестминстерском аббатстве.

• Возведение Ньютона в рыцари было первым в английской истории, когда звание рыцаря было присвоено за научные заслуги. Ньютон обзавёлся собственным гербом и не очень достоверной родословной.
• К концу жизни Ньютон рассорился с Лейбницем, что пагубно сказалось на науке британской и европейской в частности - не было сделано много открытий из-за этих ссор.
• В честь Ньютона назвали единицу силы в Международной системе единиц (СИ).
• Легенда о яблоке Ньютона широко распространилась благодаря Вольтеру.

Исаак Ньютон - великий английский ученый-теоретик. Годы жизни Ньютона - 1642−1727. Жизнь не щадила великого гения. Много горя, боли и одиночества выпало на долю ученого. Финансовые трудности, давление общества, неприятие идей, смерть матери, умственное расстройство. Все пережил великий Ньютон и подарил миру свои гениальные идеи устройства мира и Вселенной. Краткая биография ученого представлена в этой статье.

Детство юного ученого

Ньютон родился в фермерской семье с небольшим достатком. За несколько месяцев до рождения его отец умер. Ребенок родился очень слабым и недоношенным . Все родственники полагали, что он не выживет. Детская смертность в те годы была просто чудовищной. Младенец был настолько мал, что помещался в рукавичке из шерсти. Из этой злосчастной рукавички мальчик выпадал два раза на пол и ударялся головой.

В трехлетнем возрасте мальчик остается на попечение дедушки и бабушки, так как мать второй раз выходит замуж и уезжает. Позже он воссоединится с мамой.

Исаак рос очень хилым, болезненным ребенком. Это была абсолютно интровертивная личность - «вещь в себе». Ребенок был очень любознательным, мастерил различные предметы: бумажных змеев, тележки с педалями, мельницы и так далее. Очень рано проснулся у него интерес к чтению. Он часто уединялся в саду с книгой и мог часами изучать материал.

В 1660 году Исаак поступил в Кембриджский университет. Он относился к числу необеспеченных студентов , поэтому помимо учебы в его обязанности входило прислуживать персоналу университета.

Изучение оптических явлений

В 1665 году Ньютону присвоили степень магистра искусств. В этом же году в Англии начинается эпидемия чумы. Исаак поселяется в Вулсторпе. Именно здесь он начинает изучать оптику, чтобы понимать природу света. Он изучает хроматическую аберрацию , ставит сотни опытов, которые стали классикой и используются в учебных заведениях до сих пор.

Изучая оптику, ученый на первых порах исповедовал волновую природу света . Свет в виде волн движется в эфире. Потом он отказался от этой теории, понимая, что эфир должен обладать некой степенью вязкости, которая бы препятствовала движению космических тел, чего не происходит в действительности.

Со временем ученый приходит к мысли о корпускулярной природе света. Он ставит эксперименты по преломлению света, процессам отражения и поглощения спектра.

Законы механики

Постепенно из опытов со светом начинает вырисовываться представление ученого о физике окружающего мира. Оно станет главным детищем И. Ньютона. Ньютон изучает материю и законы ее движения в пространстве:

1. Благодаря исследованиям движения, он приходит к мысли, что если на объект нет никаких существенных воздействий, то он в пространстве будет двигаться равномерно и прямолинейно. Этот вывод называют первым законом Ньютона.
2. Второй гласит, что движущиеся тела могут приобретать ускорение под действием сил, приложенных к этим телам. Ускорение прямо пропорционально силам, приложенным к телу, и обратно пропорционально массе. Именно из следствий этого закона исходит понимание проблем приложенных сил: что это за силы, как они действуют, как возникают.
3. Ну и, наконец, третий закон - закон противодействия. Сила действия равна силе противодействия. С какой силой я давлю на стену, с такой же силой она давит на меня.

Закон всемирного тяготения

Одна из главных заслуг Ньютона заключается в открытии закона всемирного тяготения. Есть миф о том, что ученый сидел под яблоней в саду и ему на голову упало яблоко. Это осенило ученого: все тела тянутся друг к другу. Начались просчеты на бумаге, бесконечные формулы и, наконец, результат - сила притяжения между телами пропорциональна их массе и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Эта формула объясняла движение планет и космических тел. Многие физики встретили эту теорию в штыки, так как ее применение казалось весьма сомнительным.

Работа в Кембридже

После того как эпидемия чумы пошла на спад, Ньютон возвращается в Кембридж и поступает работать на кафедру математики в 1668 году. К этому времени он уже был известен в узких кругах как автор бинома, теории флюксий - интегрально исчисления.

Работая преподавателем, он занимается усовершенствованием телескопа - создает отражательный телескоп. Изобретение оценили представители Лондонского королевского общества . Ньютон получает приглашение стать его членом. Однако он отказывается под предлогом того, что ему нечем платить членские взносы. Ему было позволено быть членом клуба бесплатно.

В 1869 году мать Ньютона серьезно заболела тифом и была прикована к постели. Ньютон очень любил свою мать и проводил сутки напролет у постели больной. Он сам готовил ей лекарства, ухаживал за ней. Однако болезнь прогрессировала, и вскоре мать умерла.

Членство в обществе было мучительным для Ньютона. Его идеи часто воспринимались очень оппозиционно, что очень огорчало ученого. Это также сказалось на его здоровье. Постоянный стресс и переживание вылились в психическое расстройство. В 1692 году случился пожар и все его рукописи и наработки сгорели.

В этом же году Ньютон серьезно заболел. Два года он страдал умственным расстройством. Он перестал понимать собственные труды.

Постоянная нужда в деньгах и одиночество также послужили причиной его болезни.

В 1699 году Ньютона назначают смотрителем и директором монетного двора. Это поправило материальное положение ученого. А с 1703 года его избирают президентом Лондонского королевского общества с присвоением рыцарского звания.

Опубликованные труды

Перечислим основные труды ученого, которые были опубликованы:

• «Математические начала натуральной философии»;
• «Оптика».

Личная жизнь Ньютона

Всю свою жизнь Ньютон провел в одиночестве. Не сохранилось упоминаний о его партнерах и спутниках жизни. Считается, что Исаак всю жизнь был одинок. Это, конечно же, влияло на его сублимированное переключение сексуальной энергии в творческий потенциал. Но этот же факт служил основой его эмоциональных расстройств.

В зрелые годы ученый имел большой денежный достаток и очень щедро раздавал свои деньги нуждающимся. Он говорил: если не помогать людям при жизни, то это будет означать, что ты никому и никогда не помог. Он поддерживал всех своих дальних родственников, жертвовал деньги приходу, в котором он некоторое время воспитывался, назначал индивидуальные стипендии для талантливых и способных студентов (например, Маклорену - знаменитому математику).

Всю свою жизнь Исаак Ньютон отличался чрезвычайно скромностью и стеснительностью. Он долгое время не публиковал свои труды по этой причине. Имея чин директора Монетного двора, он был очень снисходителен со служащими. Никогда не грубил студентам и не унижал их. Хотя последние часто подтрунивали над профессором.

При жизни Исаак Ньютон фото не делал, так как в то время фотосъемка еще не была изобретена, но есть огромное количество портретов ученого.

С 1725 года Ньютон, будучи уже в преклонном возрасте, перестал работать. В 1727 году в Великобритании началась новая волна эпидемии чумы. Ньютон заболевает этой страшной болезнью и умирает. В Англии устраивают траур в честь великого ученого. Он похоронен в Вестминстерском аббатстве. На его надгробной плите есть надпись: «Пусть ныне живущие радуются, что в их мире была такая красота человеческого рода».

Английский физик сэр Исаак Ньютон, краткая биография которого предоставлена здесь, прославился своими многочисленными открытиями в сфере физики, механики, математики, астрономии, философии.

Вдохновляясь трудами Галилео Галилея, Рене Декарта, Кеплера, Евклида и Валлиса, Ньютон сделал множество немаловажных открытий, законов и изобретений, на которые по сей день опирается современная наука.

Когда и где родился Исаак Ньютон

Дом Исаака Ньютона

Сэр Исаак Ньютон (Sir Isaac Newton, годы жизни 1643 — 1727) родился 24 декабря 1642 года (4 января 1643 года по новому стилю) в стране-государстве Англии, графство Линкольншир, в городе Вулсторп.

Роды у его матери начались преждевременно, и Исаак родился недоношенным. При рождении мальчик оказался настолько слаб физически, что его боялись даже крестить: все думали, что он погибнет, не прожив и пару лет.

Однако, такое «пророчество» не помешало ему дожить до старости и стать великим ученым.

Бытует мнение, что Ньютон по национальности был евреем, но это документально не подтверждено. Известно, что он принадлежал к английской аристократии.

Детство И. Ньютона

Своего отца, тоже Исаака по имени (Ньютона младшего назвали в честь папы - дань памяти), мальчик ни разу не видел - тот умер еще до его появления на свет.

В семье позже появилось еще трое детей, которых мать, Анна Эйскоу, родила от второго мужа. С их появлением судьбой Исаака мало кто интересовался: мальчик рос обделенным в любви, хотя семья и считалась благополучной.

Больше усилий в воспитании и опеке Ньютона прилагал его дядя Уильям по линии матери. Детство мальчика вряд ли можно назвать счастливым.

Уже в раннем возрасте у Исаака проявлялись таланты ученого: он много времени проводил за книгами, любил что-либо мастерить. Был замкнут и необщителен.

Где учился Ньютон

В 1655 году 12-летнего подростка отдали в школу в Грэнтеме. Во время обучения он жил у местного аптекаря по имени Кларк.

В учебном заведении проявились способности в области физики, математики, астрономии, но мать Анна забрала сына из школы спустя 4 года.

16-летний Исаак должен был управлять фермой, вот только ему этот расклад не нравился: больше юношу тянуло к чтению книг и изобретательству.

Благодаря дяде, школьному учителю Стоксу и преподавателю из Кембриджского университета, Исаак был восстановлен в ряды учеников школы для продолжения своей учебной деятельности.

В 1661 году парень поступает в Тринити-колледж Кембриджского университета на бесплатное обучение. В 1664 он сдает экзамены, что переводит его в статус студента. С этого момента юноша продолжает учебу и получает стипендию. В 1665 году вынужден бросить учиться из-за закрытия университета на карантин (эпидемия чумы).

Примерно в этот период он создает свои первые изобретения. После, в 1667 году, юноша восстанавливается в студентах и продолжает грызть гранит науки.

Значительную роль в пристрастии к точным наукам Исаака Ньютона играет его преподаватель по математике Исаак Барроу.

Любопытно, что в 1668 году физик-математик получил звание магистра и окончил университет, и почти сразу же начал вести лекции для других студентов.

Что открыл Ньютон

Открытия ученого используются в учебной литературе: как в школьной, так и в университетской, причем в самых разнообразных дисциплинах (математика, физика, астрономия).

Основные его идеи были новы для того века:

1. Самые главные и значительные его открытия были совершены в период с 1665 по 1667 год, во время бубонной чумы в Лондоне. Кембриджский университет был временно закрыт, преподавательский состав распущен из-за бушевавшей инфекции. 18-летний студент уехал на родину, где открыл закон всемирного тяготения, а также проводил различные эксперименты с цветами спектра и оптикой.
2. Среди его открытий в области математики - алгебраические кривые 3-го порядка, биноминальное разложение и способы решения дифференциальных уравнений. Дифференциальное и интегральное исчисление было разработано почти в одно время с Лейбницем, независимо друг от друга.
3. В сфере классической механики им была создана аксиоматическая основа, а также такая наука, как динамика.
4. Нельзя не упомянуть о трех законах, откуда пошло их название «законы Ньютона»: первый, второй и третий.
5. Был заложен фундамент для дальнейших исследований астрономии, в том числе небесной механики.

Философское значение открытий Ньютона

Физик работал над своими открытиями и изобретениями как с научной, так и с религиозной точки зрения.

Он отмечал, что писал свою книгу «Начала» не для того, чтобы «умалить Творца», но все же подчеркивал его могущество. Ученый считал, что мир «достаточно самостоятелен».

Был сторонником «ньютоновской философии».

Книги Исаака Ньютона

Опубликованные книги Ньютона при жизни:

1. «Метод разностей».
2. «Перечисление линий третьего порядка».
3. «Математические начала натуральной философии».
4. «Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света».
5. «Новая теория света и цветов».
6. «О квадратуре кривых».
7. «Движение тел по орбите».
8. «Универсальная арифметика».
9. «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов».

1. «Хронология древних царств».
2. «Система мира».
3. «Метод флюксий».
4. Лекции по оптике.
5. Замечания на книгу пророка Даниила и Апокалипсис св. Иоанна.
6. «Краткая хроника».
7. «Историческое прослеживание двух заметных искажений Священного Писания».

Изобретения Ньютона

Свои первые шаги в изобретательстве он начал делать еще в детстве, как уже упоминалось выше.

В 1667 году всех преподавателей университета поразил созданный им телескоп, который изобрел будущий учёный: это был прорыв в области оптики.

В 1705 году Королевское общество удостоило Исаака звания рыцаря за вклад в научную деятельность. Теперь он назывался сэр Исаак Ньютон, у него был свой герб и не очень достоверная родословная.

Среди его изобретений также числятся:

1. Водяные часы, работающие от вращения деревянного брусочка, который в свою очередь колеблется от падающих капель воды.
2. Рефлектор, который представлял собой телескоп с вогнутой линзой. Устройство дало толчок в исследованиях ночного неба. Им также пользовались моряки для навигации в открытом море.
3. Ветряная мельница.
4. Самокат.

Личная жизнь Исаака Ньютона

По словам современников, день Ньютона начинался и заканчивался книгами: он проводил за ними столько времени, что часто забывал даже поесть.

Личной жизни у знаменитого ученого не было вообще. Исаак ни разу не был женат, по слухам, даже остался девственником.

Когда умер и где похоронен сэр Исаак Ньютон

Исаак Ньютон умер 20 марта (31 марта 1727 - дата по новому стилю) в Кенсингтоне, Великобритания. За два года до смерти у физика начались проблемы со здоровьем. Умер он во сне. Его могила находится в Вестминстерском аббатстве.

Несколько не совсем популярных фактов:

1. Яблоко Ньютону на голову не падало - это миф, придуманный Вольтером. Но сам ученый действительно сидел под деревом. Сейчас оно является памятником.
2. В детстве Исаак был очень одинок, как и всю жизнь. Рано лишившись отца, мать полностью сосредоточилась на новом замужестве и трех новых детях, которые быстро так же остались без отца.
3. В 16-летнем возрасте мать забрала сына из школы, где тот рано начал показывать незаурядные способности, чтобы тот начал управление фермой. Школьный учитель, родной дядя и другой знакомый, член Кембриджского колледжа, настояли на возвращении мальчика в школу, которую тот успешно окончил и поступил в университет.
4. По воспоминаниям однокурсников и учителей, Исаак большую часть времени проводил за книгами, забывая даже поесть и поспать - это была та жизнь, о которой он больше всего желал.
5. Исаак был хранителем Монетного двора Британии.
6. После смерти ученого была выпущена его автобиография.

Заключение

Вклад Сэра Исаака Ньютона в науку действительно огромен, и недооценить его лепту довольно сложно. Его открытия по сей день являются основами современной науки в целом, а его законы изучаются в школе и других учебных заведениях.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Надпись на его могиле гласит:

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

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

Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого.

В честь Ньютона названы:

кратеры на Луне и на Марсе;

единица силы в системе СИ.

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

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

Научная деятельность

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

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

Математический анализ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Другие математические достижения

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

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

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

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

Теория тяготения

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

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

закон тяготения;

закон движения (2-й закон Ньютона);

система методов для математического исследования (математический анализ).

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

Ньютоновская теория тяготения вызвала многолетние дебаты и критику концепции дальнодействия.

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

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

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

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

Оптика и теория света

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

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

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

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

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

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

Книга вторая: интерференция света в тонких пластинках.

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

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

Другие работы в физике

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

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

Прочие работы

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

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

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

Тайные работы Исаака Ньютона

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

Цельная картина мира, созданная великим английским ученым Исааком Ньютоном, до сих пор поражает ученых. Заслуга Ньютона в том, что открытым им законам подчиняются как громадные небесные тела, так и мельчайшие песчинки, гонимые ветром.

Исаак Ньютон родился в Англии 4 января 1643 года. В 26 лет он стал профессором математики и физики и 27 лет занимался преподаванием. В первые годы своей научной деятельности он заинтересовался оптикой, где сделал немало открытий. Им был собственноручно изготовлен первый зеркальный телескоп, который увеличивал в 40 раз (по тем временам величина немалая).

С 1676 года Ньютон занялся изучением механики. Основные открытия в этой области ученый изложил в монументальном труде «Математические начала натуральной философии». В «Началах» было рассказано все, что было известно о простейших формах движения материи. Учение Ньютона о пространстве, массе и силе имело огромное значение для дальнейшего развития физики. Только открытия 20 века, в особенности Эйнштейна, показали ограниченность законов, на которых была построена теория классической механики Ньютона. Но несмотря на это, классическая механика не потеряла своего практического значения.

Исаак Ньютон изложил закон всемирного тяготения и три закона механики, ставшие основой классической механики. Он дал теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики. Он разработал дифференциальное и интегральное исчисление, сделал много открытий в науке оптике и теории цвета, разработал ряд других математических и физических теории. Научные труды Ньютона намного опередили общий научный уровень его времени, и поэтому многие из них были малопонятны современникам. Многие его гипотезы и предсказания оказались пророческими, например, отклонение света в поле тяготения, явление поляризации света, взаимопревращение света и вещества, гипотеза о сплюснутости Земли у полюсов и др.

На могиле великого ученого высечены следующие слова:

«Здесь покоится
Сэр Исаак Ньютон,
Который почти божественной силой своего ума
Впервые объяснил
Помощью своего математического метода
Движения и формы планет,
Пути комет, приливы и отливы океана.
Он первый исследовал разнообразие световых лучей
И проистекающие отсюда особенности цветов,
Каких до того времени никто даже не подозревал.
Прилежный, проницательный и верный истолкователь
Природы, древностей и священного писания,
Он прославил в своем учении Всемогущего Творца.
Требуемую Евангелием простоту он доказал своей жизнью.
Пусть смертные радуются, что в их среде
Жило такое украшение человеческого рода.