Имя Ньютона знакомо каждому выпускнику средней школы. К сожалению, знакомство с его трудами ограничиваются физикой. А кем на самом деле был этот выдающий учёный
- физиком или математиком, астрономом или алхимиком? Каков его вклад в сокровищницу человеческих знаний?
Родиной ученого была Англия, деревушка в графстве Линкольншир. Он появился на свет в 1642 году в семье небогатого фермера-овцевода.
Из-за слабого здоровья и замкнутого характера мальчик избегал общения со сверстниками и не блистал успехами в школе. Конфликт с одноклассниками изменил его отношение к учёбе. Он решил завоевать авторитет среди ребят и учителей отличными знаниями. Его успехи в учёбе стали столь блестящими, что по совету учителей он продолжает обучение в колледже при Кембриджском университете. В те времена это было самое престижное учебное заведение не только в Англии, но и в Европе.
Более трёх десятилетий не порывалась связь Ньютона с университетом. Первые четыре года за право бесплатной учебы он прислуживал богатым студентам. Наконец, в 1664 году сам получил студенческий билет. А уже через год получает степень бакалавра изящных искусств.
Его студенческие годы были заполнены подготовкой к последующим научным открытиям. Конспекты лекций полны его собственными замечаниями и фамилиями известнейших физиков и математиков. Ньютон изготавливает научные инструменты, увлеченно изучает астрономию, различные разделы физики и математики, теорию музыки. Двадцатитрёхлетний студент составляет список из 45 нерешённых научных проблем, и начинает работать над их решением. Идея, запавшая ему в голову, будоражила пытливый ум молодого человека до тех пор, пока решение не становилось окончательно ясным.
Его пребывание в университетских стенах прервала эпидемия чумы, разразившаяся в Англии и затронувшая студенческий городок. Юноша на два года покидает университет и уезжает в свою деревушку.
В тиши и уединении родного поместья Ньютон делает значительную часть своих открытий. У него уже были обширные познания по самым различным областям науки, включая математику. Именно любовь учёного к этому предмету обусловила его открытия в математической науке. Самые значительные из них:
Молодой учёный обобщает результаты наблюдений за перемещением небесных светил и устанавливает на этой основе закон всемирного тяготения. Легенда о яблоке, упавшем на голову Ньютона, далека от истины. Это позволило объяснить целую цепочку природных явлений, вычислить массы и плотности планет.
Когда вынужденное отлучение от университета закончилось, Ньютон возвращается в Кембридж. Он получает степень магистра и должность профессора математики в колледже. В этот период учёного очень привлекает оптика. Он конструирует и создает телескоп- рефлектор, получивший очень широкую популярность. Телескоп, созданный Ньютоном, позволял более точно определять время по небесным светилам, что сразу оценили штурманы, занимающиеся навигацией морских судов. Благодаря этому изобретению он становится почетным членом Королевского научного общества.
Ньютон спорит со своими великими современниками о природе света. Публикует работу «Математические начала натуральной философии», где:
Заслуги Исаака Ньютона перед мировой наукой огромны. Но это научное наследие создавалось им не на пустом месте. Учёный пользовался обширным арсеналом знаний своих предшественников. Они были переосмыслены им, проверены наблюдениями и изящными экспериментами.
Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя
НЬЮТОН (Newton ) Исаак (1643-1727), английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики, член (1672) и президент (с 1703) Лондонского королевского общества. Фундаментальные труды "Математические начала натуральной философии" (1687) и "Оптика" (1704). Разработал (независимо от Г. Лейбница) дифференциальное и интегральное исчисления. Открыл дисперсию света, хроматическую аберрацию, исследовал интерференцию и дифракцию, развивал корпускулярную теорию света, высказал гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления. Построил зеркальный телескоп. Сформулировал основные законы классической механики. Открыл закон всемирного тяготения, дал теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики. Пространство и время считал абсолютными. Работы Ньютона намного опередили общий научный уровень его времени, были малопонятны современникам. Был директором Монетного двора, наладил монетное дело в Англии. Известный алхимик, Ньютон занимался хронологией древних царств. Теологические труды посвятил толкованию библейских пророчеств (большей частью не опубликованы).
НЬЮТОН (Newton) Исаак (4 января 1643, Вулсторп, близ Грантема, графство Линкольншир, Англия - 31 марта 1727, Лондон; похоронен в Вестминстерском аббатстве), один из основоположников современной физики, сформулировал основные законы механики и был фактическим создателем единой физической программы описания всех физических явлений на базе механики; открыл закон всемирного тяготения, объяснил движение планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, а также приливы в океанах, заложил основы механики сплошных сред, акустики и физической оптики.
Детские годы
Исаак Ньютон появился на свет в небольшой деревушке в семье мелкого фермера, умершего за три месяца до рождения сына. Младенец был недоношенным; бытует легенда, что он был так мал, что его поместили в овчинную рукавицу, лежавшую на лавке, из которой он однажды выпал и сильно ударился головкой об пол.
Когда ребенку исполнилось три года, его мать вторично вышла замуж и уехала, оставив его на попечении бабушки. Ньютон рос болезненным и необщительным, склонным к мечтательности. Его привлекала поэзия и живопись, он, вдали от сверстников, мастерил бумажных змеев, изобретал ветряную мельницу, водяные часы, педальную повозку. Трудным было для Ньютона начало школьной жизни. Учился он плохо, был слабым мальчиком, и однажды одноклассники избили его до потери сознания. Переносить такое унизительное положение было для самолюбивого Ньютона невыносимо, и оставалось одно: выделиться успехами в учебе. Упорной работой он добился того, что занял первое место в классе.
Интерес к технике заставил Ньютона задуматься над явлениями природы; он углубленно занимался и математикой. Об этом позже написал Жан Батист Био: "Один из его дядей, найдя его однажды под изгородью с книгой в руках, погруженного в глубокое размышление, взял у него книгу и нашел, что он был занят решением математической задачи. Пораженный таким серьезным и деятельным направление столь молодого человека, он уговорил его мать не противиться далее желанию сына и послать его для продолжения занятий". После серьезной подготовки Ньютон в 1660 поступил в Кембридж в качестве Subsizzfr"a (так назывались неимущие студенты, которые обязаны были прислуживать членам колледжа, что не могло не тяготить Ньютона).
Начало творчества. Оптика
За шесть лет Ньютоном были пройдены все степени колледжа и подготовлены все его дальнейшие великие открытия. В 1665 г. Ньютон стал магистром искусств.
В этом же году, когда в Англии свирепствовала эпидемия чумы, он решил временно поселиться в Вулсторпе. Именно там он начал активно заниматься оптикой; поиски способов устранения хроматической аберрации в линзовых телескопах привели Ньютона к исследованиям того, что теперь называется дисперсией, т. е. зависимости показателя преломления от частоты. Многие из проведенных им экспериментов (а их насчитывается более тысячи) стали классическими и повторяются и сегодня в школах и институтах.
Лейтмотивом всех исследований было стремление понять физическую природу света. Сначала Ньютон склонялся к мысли о том, что свет - это волны во всепроникающем эфире, но позже он отказался от этой идеи, решив, что сопротивление со стороны эфира должно было бы заметным образом тормозить движение небесных тел. Эти доводы привели Ньютона к представлению, что свет - это поток особых частиц, корпускул, вылетающих из источника и движущихся прямолинейно, пока они не встретят препятствия. Корпускулярная модель объясняла не только прямолинейность распространения света, но и закон отражения (упругое отражение), и - правда, не без дополнительного предположения - и закон преломления. Это предположение заключалось в том, что световые корпускулы, подлетая, к поверхности воды, например, должны притягиваться ею и потому испытывать ускорение. По этой теории скорость света в воде должна быть больше, чем в воздухе (что вступило в противоречие с более поздними экспериментальными данными).
Законы механики
На формирование корпускулярных представлений о свете явным образом повлияло, что в это время уже, в основном, завершилась работа, которой суждено было стать основным великим итогом трудов Ньютона - создание единой, основанной на сформулированных им законах механики физической картины Мира.
В основе этой картины лежало представление о материальных точках - физически бесконечно малых частицах материи и о законах, управляющих их движением. Именно четкая формулировка этих законов и придала механике Ньютона полноту и законченность. Первый из этих законов был, фактически, определением инерциальных систем отсчета: именно в таких системах не испытывающие никаких воздействий материальные точки движутся равномерно и прямолинейно. Второй закон механики играет центральную роль. Он гласит, что изменение количества, движения (произведения массы на скорость) за единицу времени равно силе, действующей на материальную точку. Масса каждой из этих точек является неизменной величиной; вообще все эти точки "не истираются", по выражению Ньютона, каждая из них вечна, т. е. не может ни возникать, ни уничтожаться. Материальные точки взаимодействуют, и количественной мерой воздействия на каждую из них и является сила. Задача выяснения того, каковы эти силы, является корневой проблемой механики.
Наконец, третий закон - закон "равенства действия и противодействия" объяснял, почему полный импульс любого тела, не испытывающего внешних воздействий, остается неизменным, как бы ни взаимодействовали между собой его составные части.
Закон всемирного тяготения
Поставив проблему изучения различных сил, Ньютон сам же дал первый блистательный пример ее решения, сформулировав закон всемирного тяготения: сила гравитационного притяжения между телами, размеры которых значительно меньше расстояния между ними, прямо пропорциональна их массам, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль соединяющей их прямой. Закон всемирного тяготения позволил Ньютону дать количественное объяснение движению планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, понять природу морских приливов. Это не могло не произвести огромного впечатления на умы исследователей. Программа единого механического описания всех явлений природы - и "земных", и "небесных" на долгие годы утвердилась в физике. Более того, многим физикам в течение двух столетий сам вопрос о границах применимости законов Ньютона представлялся неоправданным.
Лукасовская кафедра в Кембридже
В 1668 Ньютон вернулся в Кембридж и вскоре он получил Лукасовскую кафедру математики. Эту кафедру до него занимал его учитель И. Барроу, который уступил кафедру своему любимому ученику, чтобы материально обеспечить его. К тому времени Ньютон уже был автором бинома и создателем (одновременно с Лейбницем, но независимо от него) метода флюксий - того, что ныне называется дифференциальным и интегральным исчислением. Вообще, то был плодотворнейший период в творчестве Ньютона: за семь лет, с 1660 по 1667 сформировались его основные идеи, включая идею закона всемирного тяготения. Не ограничиваясь одними лишь теоретическими исследованиями, он в эти же годы сконструировал, и начал создавать телескоп- рефлектор (отражательный). Эта работа привела к открытию того, что позже получило название интерференционных "линий равной толщины". (Ньютон, поняв, что здесь проявляется "гашение света светом", не вписывавшееся в корпускулярную модель, пытался преодолеть возникавшие здесь трудности, введя предположение, что корпускулы в свете движутся волнами - "приливами"). Второй из изготовленных телескопов (улучшенный) послужил поводом для представления Ньютона в члены Лондонского королевского общества. Когда Ньютон отказался от членства, сославшись на отсутствие средств на уплату членских взносов, было сочтено возможным, учитывая его научные заслуги, сделать для него исключение, освободив его от их уплаты.
Будучи по натуре весьма осторожным (чтобы не сказать робким) человеком, Ньютон, помимо его воли оказывался порой втянутым в мучительные для него дискуссии и конфликты. Так, его теория света и цветов, изложенная в 1675, вызвала такие нападки, что Ньютон решил не публиковать ничего по оптике, пока жив Гук, наиболее ожесточенный его оппонент. Пришлось Ньютону принять участие и в политических событиях. С 1688 до 1694 он был членом парламента. К тому времени, в 1687 г. вышел в свет его основной труд "Математические начала натуральной философии" - основа механики всех физических явлений, от движения небесных тел до распространения звука. На несколько веков вперед эта программа определила развитие физики, и ее значение не исчерпано и поныне.
Болезнь Ньютона
Постоянное огромное нервное и умственное напряжение привело к тому, что в 1692 Ньютон заболел умственным расстройством. Непосредственным толчком к этому явился пожар, в котором погибли все подготавливавшиеся им рукописи. Лишь к 1694 он, по свидетельству Гюйгенса, "...начинает уже понимать свою книгу "Начала"".
Постоянное гнетущее ощущение материальной необеспеченности было, несомненно, одной из причин болезни Ньютона. Поэтому для него имело важное значение должность смотрителя Монетного двора с сохранением профессуры в Кембридже. Ревностно приступив к работе и быстро добившись заметных успехов, он был в 1699 назначен директором. Совмещать это с преподаванием было невозможно, и Ньютон перебрался в Лондон. В конце 1703 г. его избрали президентом Королевского общества. К тому времени Ньютон достиг вершины славы. В 1705 г. его возводят в рыцарское достоинство, но, располагая большой квартирой, имея шесть слуг и богатый выезд, он остается по-прежнему одиноким. Пора активного творчества позади, и Ньютон ограничивается подготовкой издания "Оптики", переиздания "Начал" и толкованием Священного Писания (ему принадлежит толкование Апокалипсиса, сочинение о пророке Данииле).
Ньютон был похоронен в Вестминстерском аббатстве. Надпись на его могиле заканчивается словам: "Пусть смертные радуются, что в их среде жило такое украшение человеческого рода".
Его считают одним из величайших светил, которых знала наука. Математик и физик Исаак Ньютон сформировал теории движения, гравитации и исчисления, помимо ряда других вопросов, которые он изучал. Сын неграмотного крестьянина, Исаак был еще и одиночкой, очень скрытным во всем, что касалось его работы. Хотите узнать больше об этом умнейшем человеке своего времени? Читайте следующие факты о нем.
Исаак Ньютон родился недоношенным в Рождество 1642 года. Это произошло в доме, где жила семья неграмотного фермера. Отец умер за несколько месяцев до рождения сына. Когда Исааку было три года, его мать вышла замуж за богатого священника - Варнаву Смита - который не любил пасынка. Мать мальчика уехала жить в другую деревню вместе со своим новым мужем, оставив сына на попечение бабушки и дедушки. Это сильно травмировало мальчика, который чувствовал себя брошенным, и сыграло роль при формировании его характера. Исаака можно было назвать скрытным одиночкой. В подростковом возрасте он составил список своих грехов, среди которых была запись: «Угрожал отцу Смиту и матери сжечь их дом вместе с ними». Став взрослым, Ньютон посвятил себя работе. У него не было даже хобби, и он так никогда и не женился. В течение многих лет он скрывал некоторые из своих научных открытий.
В возрасте 12 лет Ньютон был зачислен в школу города Гренхем. Он начал жить в доме местного аптекаря, поскольку ходить каждый день в свой поселок было бы очень долго. Сначала его нельзя было назвать хорошим учеником. Но история рассказывает о том, что однажды у него возник конфликт с местным хулиганом, и после этого Исаак превратился в примерного ученика. Тем не менее в возрасте 15 или 16 лет он бросил школу и вернулся в свой родной поселок вместе с матерью, которая к тому времени овдовела во второй раз. Он должен был стать фермером. Но подросток не был заинтересован в работе и очень плохо с нею справлялся. В конце концов, мать Исаака убедила директора школы позволить мальчику учиться дальше. После окончания необходимого курса Ньютон поступил в Тринити-колледж при Кембриджском университете (в 1661 году), навсегда оставив сельское хозяйство.
В 1665 году, после вспышки бубонной чумы, Кембриджский университет закрыли, и Исаак был вынужден вернуться домой. Сидя в собственном саду в один из дней после возвращения, он увидел, как с дерева упало яблоко. Это вдохновило его на новую идею, которая впоследствии развилась в закон всемирного тяготения. Немного позже Ньютон рассказал историю с яблоком Уильяму Стакли, который включил ее в книгу «Мемуары жизни сэра Исаака Ньютона», опубликованную в 1751 году.
В 1669 году 26-летний Ньютон был назначен профессором математики в Кембридже (один из старейших университетов мира, основанный в 1209 году). Хотя Ньютон оставался в университете 30 лет, он мало интересовался преподаванием и своими студентами, поэтому его лекции посещало очень мало студентов, а часто на них вообще никто не приходил. Все внимание Ньютона было сосредоточено на его собственных исследованиях.
В 1696 году Ньютона назначили начальником Королевского монетного двора, который отвечал за производство валюты в Англии. Он покинул Кембридж, который долгое время был его вторым домом, и переехал в столицу. Монетный двор в то время был расположен в лондонском Тауэре. Через три года Ньютона перевели на более выгодную должность мастера, которую он занимал до своей смерти в 1727 году. Он руководил крупным проектом по замене старых монет, которые были на то время в обиходе в Англии, на более надежную валюту. Также он ловил фальшивомонетчиков, познакомившись в результате с самими «низами» лондонского общества. Он лично разыскивал преступников, несмотря на риск для жизни.
В дополнение к научной деятельности, из-за которой он стал известным, Ньютон потратил большую часть своей взрослой жизни на другой интерес - алхимию. Как известно, целью этой псевдонауки является поиск философского камня. Считалось, что это вещество способно превращать любой неблагородный метал в золото. Однако Ньютон скрывал свои алхимические исследования и закодировал их результаты.
Среди других научно-исследовательских проектов Ньютон сделал анализ Библии, пытаясь найти ответ на вопрос, как работает Вселенная.
С 1689 по 1690 гг. Ньютон был членом парламента, в котором представлял Кембриджский университет. В течение этого времени был принят «Билль о правах», который ограничивал власть монархии и предоставлял больше прав парламенту. Вклад Ньютона в работу парламента был ограниченным. Вспоминают, что он говорил только один раз, когда попросил пристава закрыть окно, так как было прохладно. Тем не менее именно тогда Ньютон познакомился со многими влиятельными людьми того времени, от короля Уильяма III до философа Джона Локка. Второй раз в парламенте Ньютон служил с 1701 по 1702 гг, но снова мало чем способствовал его работе.
Когда дело доходило до конкурентов на интеллектуальном поприще, Ньютон мог быть ревнивым и мстительным. К примеру, он враждовал с немецким математиком и философом Готфридом Лейбницем. Мужчины вели ожесточенную борьбу за то, кто из них изобрел исчисление. Ньютон разработал систему в 1660-х годах, но не опубликовал. Лейбниц сформулировал собственную систему и опубликовал ее десять лет спустя. Чтобы решить этот спор, был собран комитет при Королевском сообществе, куда обратился Лейбниц. Однако Ньютон служил президентом этой организации, поэтому ему удалось собрать комитет со своими сторонниками. В результате его публично признали автором этого изобретения. Тем не менее сегодня используется именно система Лейбница.
В 1705 году королева Анна посвятила ученого в рыцари. К тому времени он уже был богатым, так как наследовал имущество своей матери после ее смерти, а также опубликовал две крупные работы: «Математические начала натуральной философии» (1687 г.) и «Оптики» (в 1704 году).
Знаменитый ученый умер в 1727 году в возрасте 84 лет. Его похоронили в Вестминстерском аббатстве, которое является местом последнего отдыха английских монархов, а также таких известных людей (которые не являются членами королевской семьи), как Чарльз Дарвин, Чарльз Диккенс, Давид Ливингстон.
НЬЮТОН, ИСААК (Newton, Isaac) (1643–1727) – английский математик, физик, алхимик и историк, заложивший основы математического анализа, рациональной механики и всего математического естествознания, а также внесший фундаментальный вклад в развитие физической оптики.
Исаак (по-английски его имя произносится как Айзек) родился в местечке Вулсторп в Линкольншире на Рождество 25 декабря 1642 (4 января 1643 по новому стилю) уже после смерти отца. Детство Ньютона прошло в условиях материального достатка, но было лишено семейной теплоты. Мать вскоре вышла вторично замуж – за немолодого уже священника из соседнего местечка – и переехала к нему, оставив сына с бабушкой в Вулсторпе. В течение следующих лет отчим практически не общался с пасынком. Примечательно, что спустя почти десять лет после смерти отчима девятнадцатилетний Ньютон включил в подготовленный им к исповеди ко дню св. Троицы длинный перечень своих грехов и детские угрозы отчиму и матери сжечь их дом. Душевным надломом в детстве некоторые современные исследователи объясняют болезненную нелюдимость и желчность Ньютона, проявившиеся впоследствии в отношениях с окружающими.
Ньютон получил начальное образование в окрестных деревенских школах, а затем в Грамматической школе, где изучал преимущественно латынь и Библию. Вследствие обнаружившихся способностей сына мать отказалась от намерения сделать сына фермером. В 1661 Ньютон поступил в колледж св. Троицы (Тринити-колледж) Кембриджского университета и через три года получил – благодаря таинственно сопутствовавшему ему на протяжении всей жизни благоволению судьбы – одну из 62 стипендий, дававших право на последующее принятие в члены (Fellows) колледжа.
Ранний период поразительной творческой активности Ньютона приходится на пору его студенчества в страшные чумные 1665 и 1666, занятия в Кембридже частично приостанавливались. Значительную часть этого времени Ньютон провел в деревне. К этим годам относится зарождение у Ньютона, не имевшего до поступления в университет практически никакой математической подготовки, фундаментальных идей, легших в основу большинства его последующих великих открытий, – от элементов теории рядов (включая бином Ньютона) и математического анализа до новых подходов в физической оптике и динамике, включая вычисление центробежной силы и возникновение, по крайней мере, догадки о законе всемирного тяготения.
В 1667 Ньютон стал бакалавром и младшим членом колледжа, а на следующий год – магистром и старшим членом Тринити-колледжа. Наконец, осенью 1669 он получил одну из восьми привилегированных королевских кафедр Кембриджа – Лукасовскую кафедру математики, унаследованную им от оставившего ее Исаака (Айзека) Барроу .
Согласно уставу колледжа его члены должны были принимать священство. Это ожидало и Ньютона. Но к этому времени он впал в страшнейшую для правоверного христианина ересь : член колледжа Святой и Нераздельной Троицы усомнился в фундаментальном догмате учения о троичности Бога. Перед Ньютоном возникла мрачная перспектива покинуть Кембридж. Даже король не мог освободить члена Тринити-колледжа от посвящения в сан. Но в его власти было допустить исключение для профессора, занимавшего королевскую кафедру, и такое исключение для Лукасовской кафедры (формально не для Ньютона) было узаконено в 1675. Так последнее препятствие на служебном поприще Ньютона в университете было чудесным образом устранено. Он приобрел твердое положение, не будучи обременен почти никакими обязанностями. Излишне сложные лекции Ньютона не пользовались у студентов успехом, и в последующие годы профессор не обнаруживал порой слушателей в аудитории.
К концу 1660-х – началу 1670-х относится изготовление Ньютоном телескопа-рефлектора, за что он был удостоен избрания в Лондонское королевское общество (1672). В том же году он представил Обществу свои исследования по новой теории света и цветов, вызвавшие острую полемику с Робертом Гуком (развившийся с возрастом патологический страх Ньютона перед публичными дискуссиями привел, в частности, к тому, что он опубликовал подготовленную в те годы Оптику лишь через 30 лет, дождавшись смерти Гука). Ньютону принадлежат обоснованные тончайшими экспериментами представления о монохроматических световых лучах и периодичности их свойств, лежащие в основе физической оптики.
В те же годы Ньютон разрабатывал основы математического анализа, о чем стало широко известно из переписки европейских ученых, хотя сам Ньютон не опубликовал тогда по этому поводу ни одной строчки: первая публикация Ньютона об основах анализа была напечатана лишь в 1704, а более полное руководство – посмертно (1736).
Десятью годами позже Ньютона к общим идеям математического анализа пришел также Г.В.Лейбниц , начавший уже с 1684 печатать свои работы в этой области. Надо отметить, что общепринятая впоследствии система обозначений Лейбница была практичнее «метода флюксий» Ньютона, получив широкое распространение в континентальной Западной Европе уже в 1690-х.
Однако, как это окончательно выяснилось только в 20 в., центр тяжести интересов Ньютона лежал в 1670–1680-х годах в алхимии. Он активно интересовался трансмутацией металлов и золотом с самого начала 1670-х.
Внешне однообразная жизнь Ньютона в Кембридже была покрыта налетом таинственности. Едва ли не единственным серьезным нарушением ее ритма были два с половиной года, посвященные в середине 1680-х написанию Математических начал натуральной философии (1687), положивших начало не только рациональной механике, но и всему математическому естествознанию. В этот короткий период Ньютон проявил сверхчеловеческую активность, сосредоточив на создании Начал весь творческий потенциал дарованного ему гения. Начала содержали законы динамики, закон всемирного тяготения с эффективными приложениями к движению небесных тел, истоки учения о движении и сопротивлении жидкостей и газов, включая акустику. Это сочинение остается на протяжении свыше трех веков наиболее замечательным творением человеческого гения.
История создания Начал примечательна. В 1660-х о проблеме всемирного тяготения размышлял и Гук. В 1674 он опубликовал свои прозорливые представления об устройстве Солнечной системы, движение планет в которой складывается из равномерного прямолинейного движения и движения под действием всеобщего взаимного притяжения между телами. Вскоре Гук стал секретарем Королевского общества и поздней осенью 1679, предав забвению прежние распри, пригласил Ньютона высказаться о законах движения тел и, в частности, о представлении, что «небесные движения планет складываются из прямого движения по касательной и движения вследствие притяжения к центральному телу». Через три дня Ньютон подтвердил Гуку получение его письма, но уклонился под надуманными предлогами от обстоятельного ответа. Впрочем, Ньютон допустил опрометчивое высказывание, отметив, что тела отклоняются при падении на Землю к востоку и двигаются по сходящейся к ее центру спирали. Торжествующий Гук почтительно указал Ньютону на то, что тела падают вовсе не по спирали, а по некоей эллипсоидальной кривой. Затем Гук добавил, что тела на вращающейся Земле падают не строго к востоку, а к юго-востоку. Ньютон ответил поразительным для его непримиримого характера письмом: «Я согласен с вами, – писал он, – что тело на нашей широте будет падать больше на юг, чем на восток … А также с тем, что если предположить его тяжесть однородной, то оно не опустится по спирали до самого центра, а будет кружиться с поочередным подъемом и опусканием … Но … тело не будет описывать эллипсоидальную кривую». По мнению Ньютона, тело будет при этом описывать траекторию типа своеобразного трилистника наподобие эллиптической орбиты с вращающейся линией апсид. Гук в своем очередном письме возразил Ньютону, указав, что апсиды орбиты падающего тела не будут смещаться. Ньютон ему не ответил, но Гук, воспользовавшись другим предлогом, добавил в своем последнем письме из этого цикла: «Теперь остается узнать свойства кривой линии,... обусловленной центральной притягательной силой, под действием которой скорости уклонения от касательной или равномерного прямолинейного движения на всех расстояниях обратно пропорциональны квадратам расстояния. И я не сомневаюсь, что при помощи вашего замечательного метода вы легко установите, что это должна быть за кривая и каковы ее свойства …».
Что и в какой последовательности происходило в последующие четыре года, нам точно неизвестно. Дневники Гука за эти годы (равно как и многие другие его рукописи) впоследствии странным образом исчезли, а Ньютон почти не выходил из своей лаборатории. Раздосадованный своей оплошностью, Ньютон, конечно, должен был сразу же взяться за анализ четко сформулированной Гуком задачи и, наверное, вскоре получил свои основные фундаментальные результаты, доказав, в частности, существование центральных сил при соблюдении закона площадей и эллиптичность планетных орбит при нахождении центра притяжения в одном из их фокусов. На этом Ньютон счел, по-видимому, разработку основ развитой им позже в Началах системы мира для себя завершенной и на этом успокоился.
В начале 1684 в Лондоне произошла историческая встреча Роберта Гука с будущим королевским астрономом Эдмундом Халли (которого называют обычно по-русски Галлеем) и королевским архитектором Кристофером Реном, на которой собеседники обсуждали закон притяжения ~ 1/R 2 и поставили задачу вывода эллиптичности орбит из закона притяжения. В августе того же года Халли посетил Ньютона и спросил его о том, чтоон думает по поводу этой задачи. В ответ Ньютон сказал, что уже располагает доказательством эллиптичности орбит, и пообещал разыскать свои выкладки.
Далее события развивались с кинематографической для 17 в. быстротой. В конце 1684 Ньютон выслал в Лондонское королевское общество первый заявочный текст сочинения о законах движения. Под давлением Халли он начал писать большой трактат. Он работал со всей страстью и увлеченностью гения, и в итоге Начала были написаны в поразительно короткий срок – от полутора до двух с половиной лет. Весной 1686 Ньютон представил в Лондон текст первой книги Начал , содержавшей формулировку законов движения, учение о центральных силах в связи с законом площадей и решение разнообразных задач о движении под действием центральных сил, в том числе о движении по прецессирующим орбитам. В своем изложении он даже не упоминает созданный им математический анализ и пользуется только разработанной им теорией пределов и классическими геометрическими методами древних. Никаких упоминаний о Солнечной системе первая книга Начал также не содержит. Королевское общество, с энтузиазмом встретившее сочинение Ньютона, оказалось, однако, неспособным финансировать его публикацию: печатание Начал взял на себя сам Халли. Опасаясь возникновения дискуссий, Ньютон передумал публиковать третью книгу Начал , посвященную математическому описанию Солнечной системы. Все же дипломатия Халли победила. В марте 1687 Ньютон выслал в Лондон текст второй книги, излагавшей учение о гидроаэродинамическом сопротивлении движущихся тел и молчаливо направленной против теории вихрей Декарта, а 4 апреля Халли получил завершающую третью книгу Начал – о системе мира. 5 июля 1687 печатание всего сочинения было завершено. Темп, в котором Халли осуществил издание Начал триста лет тому назад, может быть вполне поставлен в пример современным издательствам. Набор (с рукописи!), чтение корректур и печатание второй и третьей книг Начал , составляющих несколько более половины всего сочинения, заняли ровно четыре месяца.
При подготовке Начал к печати Халли попытался убедить Ньютона в необходимости так или иначе отметить роль Гука в установлении закона всемирного тяготения. Однако Ньютон ограничился лишь весьма двусмысленным упоминанием Гука, попытавшись своим замечанием еще и вбить клин между Гуком, Халли и Реном.
Точка зрения Ньютона на роль математических доказательств в открытиях, вообще, очень своеобразна, – по крайней мере, когда речь идет о его собственном приоритете. Так, Ньютон не только не признавал заслуг Гука в формулировке закона всемирного тяготения и постановке задачи о движении планет, но считал, что и те два предложения, которые мы называем первыми двумя законами Кеплера, принадлежат ему – Ньютону, так как именно он получил эти законы как следствия из математической теории. Кеплеру Ньютон оставлял лишь его третий закон, который только и упоминал в качестве закона Кеплера в Началах .
В наши дни приходится все же признать видную роль Гука как предшественника Ньютона в понимании механики Солнечной системы. С.И.Вавилов сформулировал эту мысль в следующих словах: «Написать Начала в XVII в. никто, кроме Ньютона, не мог, но нельзя оспаривать, что программа, план Начал был впервые набросан Гуком».
Завершив издание Начал , Ньютон, по-видимому, вновь замкнулся в своей (ал)химической лаборатории. Последние годы его пребывания в Кембридже в 1690-х были омрачены особенно глубокой психической депрессией. Кто-то окружил тогда Ньютона заботой, предупредив широкое распространение слухов о его болезни, и в результате мало что известно о действительном положении дел.
Весной 1696 Ньютон получил место хранителя (Warden) Монетного двора и переехал из Кембриджа в Лондон. Здесь Ньютон сразу же интенсивно включился в организационно-административную деятельность, под его руководством была осуществлена в 1696–1698-х громадная работа по перечеканке всей английской монеты. В 1700 он был назначен на высокооплачиваемую должность директора (Master) Монетного двора, которую занимал до своей кончины. Весной 1703 скончался Роберт Гук – непримиримый оппонент и антипод Ньютона. Смерть Гука предоставила Ньютону полную свободу в Лондонском королевском обществе, и на ближайшем же годичном собрании Ньютон был избран его президентом, заняв это кресло на четверть века.
В Лондоне он приблизился ко двору. В 1705 королева Анна возвела его в рыцарское звание. Вскоре сэр Исаак Ньютон стал общепризнанной национальной гордостью Англии. Обсуждение преимуществ его философской системы над декартовой и его приоритета по отношению к Лейбницу в открытии исчисления бесконечно малых стали непременным элементом бесед в образованном обществе.
Сам Ньютон в последние годы жизни много времени посвящал теологии и античной и библейской истории.
Скончался 31 марта 1727 холостяком на 85-ом году жизни в своем загородном доме, тайно отказавшись от причастия и оставив весьма значительное состояние. Через неделю прах его был торжественно помещен на почетное место в Вестминстерском аббатстве.
Сравнительно полное собрание сочинений Ньютона было опубликовано в Лондоне в пяти томах (1779–1785). Однако более глубоко его труды и рукописи стали изучаться лишь с середины 20 в., когда были изданы 7 томов его переписки (Correspondence , 1959–1977) и 8 томов математических рукописей (Mathematical Papers , 1967–1981). На русском языке опубликованы Математические начала натуральной философии Ньютона (первое издание – 1915/1916, последнее – 1989), его Оптика (1927) и Лекции по оптике (1945), избранные Математические работы (1937) и Замечания на книгу «Пророк Даниил и Апокалипсис св. Иоанна » (1916).
Глеб Михайлов
Исаак Ньютон
Английский математик, физик, алхимик и историк Исаак Ньютон родился в местечке Вулсторп в Линкольншире в семье фермера. Отец Ньютона умер незадолго до его рождения; мать вскоре вышла вторично замуж за священника из соседнего городка и переехала к нему, оставив сына с бабушкой в Вулсторпе. Душевным надломом в детстве некоторые исследователи объясняют болезненную нелюдимость и желчность Ньютона, проявившиеся впоследствии в отношениях с окружающими. В 12 лет Ньютон начал учиться в Грантемской школе, в 1661 г. поступил в колледж св. Троицы Кембриджского университета в качестве субсайзера (так назывались бедные студенты, выполнявшие работу слуг), где его учителем был известный математик И.Барроу. Окончив университет, Ньютон в 1665 г. получил учёную степень бакалавра. В 1665-1667 гг., во время эпидемии чумы, он находился в своей родной деревне Вулсторп; эти годы были наиболее продуктивными в научном творчестве Ньютона. Здесь у него сложились в основном те идеи, которые привели его к созданию дифференциального и интегрального исчислений, к изобретению зеркального телескопа, открытию закона всемирного тяготения, здесь он провёл и опыты над разложением света. В 1668 г. Ньютону была присвоена степень магистра, а в 1669 г. Барроу передал ему физико-математическую кафедру, которую Ньютон занимал до 1701 г. В 1671 г. Ньютон построил второй зеркальный телескоп – больших размеров и лучшего качества. Демонстрация телескопа произвела сильное впечатление на современников, и вскоре после этого, в январе 1672 г., Ньютон был избран членом Лондонского королевского общества (в 1703 г. он стал его президентом). В том же году он представил Обществу свои исследования по новой теории света и цветов, вызвавшие острую борьбу с Робертом Гуком (присущий Ньютону патологический страх перед публичными дискуссиями привел к тому, что он опубликовал подготовленную в те годы «Оптику» лишь через 30 лет, после смерти Гука). Ньютону принадлежат обоснованные тончайшими экспериментами представления о монохроматических световых лучах и периодичности их свойств, лежащие в основе физической оптики. В те же годы Ньютон разрабатывал основы математического анализа, о чем стало широко известно из переписки европейских ученых, хотя сам Ньютон не опубликовал тогда по этому поводу ни одной строчки: первая публикация Ньютона об основах анализа была напечатана лишь в 1704 году. В 1687 г. Ньютон опубликовал свой грандиозный труд «Математические начала натуральной философии», положивший начало не только рациональной механике, но и всему математическому естествознанию. В 1695 г. Ньютон получил должность смотрителя Монетного двора. Ньютону было поручено руководство перечеканкой всей английской монеты. Ему удалось привести в порядок расстроенное монетное дело Англии, за что он получил в 1699 г. пожизненное высокооплачиваемое звание директора Монетного двора. В 1705 г. за научные труды королева Анна возвела его в рыцарское звание. В последние годы жизни Ньютон много времени посвящал теологии и античной, библейской истории. Похоронен Ньютон в английском национальном пантеоне – Вестминстерском аббатстве.
