Исаак Ньютон

Сэр Исаак Ньютон (англ. Sir Isaac Newton, 25 декабря 1642 — 20 марта 1727 по юлианскому календарю, использовавшемуся в Англии в то время; или 4 января 1643 — 31 марта 1727 по григорианскому календарю) — 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.

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 родился 4 января 1643 года в деревне Вулсторп, (графство Линкольншир, Англия) 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 для самолюбивого Ньютона было 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 Бие: «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 г. поступил в Кембридж в качестве Subsizzfr’a (так назывались неимущие студенты, которые обязаны прислуживать членам колледжа, что не могло не тяготить Ньютона). Начал изучать астрологию в последний год обучения в колледже.

Ньютон серьезно относился к астрологии и ревностно защищал ее от нападок со стороны своих коллег. Занятия астрологией и стремление доказать ее значимость подтолкнуло его на исследования в области движения небесных тел и их влияния на нашу планету.

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. Лейтмотивом всех исследований было стремление понять физическую природу света. Ньютон считал, 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 закон преломления.

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.

Поставив задачу изучения различных сил, Ньютон сам же дал первый блистательный пример ее решения, сформулировав закон всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения позволил Ньютону дать количественное объяснение движения планет вокруг Солнца, природы 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.

В 1668 году 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 дифференциального и интегрального исчисления.

Не ограничиваясь одними лишь теоретическими исследованиями, он в эти же годы сконструировал телескоп-рефлектор (отражательный). Второй из изготовленных телескопов (улучшенный) послужил поводом для представления Ньютона в члены Лондонского королевского общества. Когда Ньютон отказался от членства из-за невозможности уплаты членских взносов, было сочтено возможным, учитывая его научные заслуги, сделать для него исключение, освободив его от их уплаты. Его теория света и цветов, изложенная в 1675 году, вызвала такие нападки, что Ньютон решил не публиковать ничего по оптике, пока жив Гук, наиболее ожесточенный его оппонент. С 1688 года до 1694 года Ньютон был членом парламента.

К тому времени, в 1687 г. вышли «Математические начала натуральной философии» — основа механики всех физических явлений, от движения небесных тел до распространения звука. Несколько веков спустя эта программа определила развитие физики, и ее значение не исчерпано и поныне. Постоянное гнетущее ощущение материальной необеспеченности, огромное нервное и умственное напряжение было, несомненно, одной из причин болезни Ньютона.

Непосредственным толчком к болезни явился пожар, в котором погибли все подготавливавшиеся им рукописи. Поэтому для него имела большое значение должность смотрителя Монетного двора с сохранением профессуры в Кембридже. Ревностно приступив к работе и быстро добившись заметных успехов, Ньютон 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 труда «Математические начала натуральной философии» и толкованием Священного Писания (ему принадлежит толкование Апокалипсиса, сочинение о пророке Данииле).

Ньютон умер 31 марта 1727 года в Лондоне и похоронен в Вестминстерском аббатстве.

Надпись на его могиле заканчивается словами: «Пусть смертные радуются, что в их среде жило такое украшение человеческого рода».

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!Больше интересного в телеграм @calcsbox

«Осторожно, люди!»: малоизвестные факты из жизни Ньютона

• Сева Новгородцев
• Би-би-си, Лондон

28 ноября 2013

Сэр Исаак Ньютон — английский физик, математик, механик и астроном, отец классической физики, разработавший дифференциальное и интегральное исчисления, теорию цвета, автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии» родился в январе 1643 года, почти 370 лет назад.

Любопытно, что в самые горячие дни Сталинградской битвы, на стыке 1942 и 43-го годов, в СССР широко отмечали 300-летний юбилей Ньютона.

Королевское общество Великобритании тогда подарило Академии наук СССР редкий экземпляр ньютоновских «Математических начал», первого издания 1687 года, и черновик его письма Александру Меньшикову, которому Ньютон сообщал об избрании фаворита Петра I, членом Лондонского Королевского Общества.

Ни в Советском Союзе, ни в родной Великобритании поздний период жизни Ньютона и его увлечения тогда предпочитали не освещать.

В 1693 году, к своему 50-летию, Исаак Ньютон пережил нервный срыв. Причины назвали разные — кажущееся невнимание со стороны новых монархов Вильгельма III и Марии II, перенапряжение от работы или отравление ртутью во время его многолетних занятий алхимией.

К этим занятиям Ньютон относился очень серьезно. Сохранилось его высказывание:

«Алхимия имеет дело не с металлами, как полагают невежды. Философия эта — не из тех, что служат тщеславию и обману, она служит скорее пользе и назиданию, притом главное здесь — познание Бога».

Через три года Ньютон благополучно выздоровел и получил должность, к которой очень стремился — королевским указом он был назначен управляющим Монетного двора.

Произошло это, как говорят, не без личных связей. Племянница Ньютона, Кэтерин Барт, была любовницей Лорда Галифакса, который и поспособствовал в этом деликатном процессе.

Ньютон, пользуясь данной ему властью, перевел британский фунт стерлингов от серебряного стандарта к золотому. За заслуги перед Отчеством на этом посту ему и был дан рыцарский титул. Сэром Исаак Ньютон стал только на службе.

Свою должность он исполнял блестяще, особенно по части борьбы с фальшивомонетчиками. Шла война с Францией, в общей смуте многие пытались подделывать национальную валюту. Железная логика ученого помогала раскрывать преступления.

Дедуктивный метод, который нам так подробно и красочно представил Артур Конан Дойль устами Шерлока Холмса, на самом деле, есть изобретение великого физика.

Недавно вышел роман «Dark Matter /The Private Life of Sir Isaac Newton» — «Темное Вещество, личная жизнь сэра Исаака Ньютона».

Ньютон с помощником, как Шерлок Холмс с доктором Ватсоном, разгадывают серию таинственных убийств в лондонском Тауэре.

Судя по рецензии, сюжет закручен крепко.

Ждите телесерий или экранизации.

Ньютон, Исаак

 XPOHOC ВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТ ФОРУМ ХРОНОСА НОВОСТИ ХРОНОСА БИБЛИОТЕКА ХРОНОСА ИСТОРИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ БИОГРАФИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ГЕНЕАЛОГИЧЕСКИЕ ТАБЛИЦЫ СТРАНЫ И ГОСУДАРСТВА ЭТНОНИМЫ РЕЛИГИИ МИРА СТАТЬИ НА ИСТОРИЧЕСКИЕ ТЕМЫ МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ КАРТА САЙТА АВТОРЫ ХРОНОСА Родственные проекты: РУМЯНЦЕВСКИЙ МУЗЕЙ ДОКУМЕНТЫ XX ВЕКА ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ ПРАВИТЕЛИ МИРА ВОЙНА 1812 ГОДА ПЕРВАЯ МИРОВАЯ СЛАВЯНСТВО ЭТНОЦИКЛОПЕДИЯ АПСУАРА РУССКОЕ ПОЛЕ

Исаак Ньютон   НЬЮТОН Исаак (1643—1727) — английский физик, создатель классической механики, сформулировавший закон всемирного тяготения и оказавший большое влияние на развитие философской мысли. Основное произведение Ньютона — «Математические начала натуральной философии» (1687)—содержит три закона движения (закон инерции, закон пропорциональности силы и ускорения, закон равенства действия и противодействия), из которых выводится большое число следствий, образующих фундамент классической механики и классической физики. В «Началах» обосновываются понятия абсолютного движения, отнесенного не к материальным телам, а к пустому (абсолютному) пространству и абсолютному времени. В этом же произв. Н. из взаимного тяготения тел, пропорционального их массам и обратно пропорционального квадрату расстояния, вывел установленные И. Кеплером законы движения планет. Закон всемирного тяготения не только завершил гелиоцентрическое представление о Солнечной системе, но и дал научную основу для объяснения большого числа процессов, происходящих во вселенной, в т. ч. физических и химических процессов, став основой единой физической картины мира. Однако теория тяготения Ньютона встречала возражения, т. к. она допускала воздействие (причем мгновенное) одного тела на др. без переносящей это воздействие промежуточной материальной среды. В «Оптике» Н. показал, что свет при преломлении разделяется на лучи различных цветов, выдвигал корпускулярную теорию света — представление о свете как об особых частицах. В математике Ньютон создал «метод флюксий», который в основном совпадает с открытыми в тот же период Лейбницем методами дифференцирования и интегрирования, и положил начало анализу бесконечно малых. По своим философским воззрениям Ньютон стоял на позициях признания объективной реальности и познаваемости мира. В системе Ньютона инерция и тяготение объясняют нескончаемое повторение эллиптических движений небесных тел, но «первый толчок» Ньютон приписал богу. Подобные теологические «включения» в созданную Ньютоном научную картину мира не помешали, однако, тому, что она стала естественнонаучной базой философского материализма 17—18 вв., принявшего форму механицизма. Вместе с тем стремление Ньютона трактовать свою концепцию как простое обобщение фактов, полученных в итоге опыта и наблюдения, а работу ученого — как процесс индукции, его отказ от попыток объяснять причины явлений («гипотез не измышляю») сделали его одним из крупнейших авторитетов в области методологии науки для сторонников эмпиризма. Философский словарь. Под ред. И.Т. Фролова. М., 1991, с. 305-306. Вернуться на главную страницу Ньютона

Самый великий физик / Хабр

******************* Ну и кто из нас читал «Начала» Ньютона? *****************

Беру в руки журнал “Наука и жизнь” №1 2020. На обложке бросается в глаза вопрос “Почему Эйнштейн самый великий физик?”. Действительно, почему? Открываю статью Евгения Берковича “Трагедия Эйнштейна, или счастливый Сизиф”. Начинается она так: “Кто самый великий физик? Спросите об этом кого угодно, любой вам скажет: Альберт Эйнштейн. Не зря строгий академик Лев Ландау поставил его первым в иерархии физиков”.

Но, господин Беркович, ведь Ландау классифицировал, как мне кажется, только действующих на тот момент физиков. По крайней мере, где бы шкала Ландау не упоминалась, Ньютон там не упоминался. При всей «скромности» Ландау я не могу вообразить, что где-то есть список, составленный им и в котором был бы и Ньютон и сам Ландау.

“Спросите об этом кого угодно…”. Господин Беркович берет на себя смелость отвечать за всех. Ну, кого угодно, так кого угодно — мне угодно взять себя. Беру себя. И отвечаю: самый великий физик это Исаак Ньютон.

И я вспомнил вот какую статью Почему англичане ставят сэра Исаака выше Альберта Эйнштейна.

Эта статья меня утешила. Правда, я считаю, что величайшее достижение физики двадцатого века – квантовая теория. И думаю, что любой физик, знакомый и с теорией относительности и с квантовой теорией это подтвердит. Далее, нужно учесть, что это результаты внутрианглийского опроса. Очевиден результат возможного внутриизраильского опроса. А можно ли объективировать ответ? В полной мере нет, конечно. Однако в любом случае нужно более подробно рассмотреть достижения. Но как учесть разницу в начальных условиях – состояние науки во времена Ньютона и во времена Эйнштейна? На что мог опереться Ньютон и на что Эйнштейн – огромная разница.
Конечно, никакой масштабной линейки измерения величия людей нет. Какого рода аргументы сравнения величия могут привести физики? Далее пойдут аргументы, как понимаю их я.

«

Он самый счастливый, систему мира можно установить только один раз

«(Лагранж)

Базовые источники информации:

• Арнольд. Гюйгенс и Барроу. Ньютон и Гук.
• Акройд. Ньютон.
• Вавилов. Исаак Ньютон
• Вавилов. Принципы и гипотезы оптики Ньютона.

Этим источникам я вполне доверяю.

Меня очаровала книга Арнольда «Гюйгенс и Барроу. Ньютон и Гук». Поражает как много неизвестного (для меня, по крайней мере) увидел Арнольд в Принципах Ньютона. А кто из нас читал первоисточники?

Ниже приводится несколько модифицированных и несколько точных цитат из Арнольда.

Основному труду Ньютона «Математическим началам натуральной философии» уже более 300 лет. Это книга заложила основы всей современной теоретической физики.

Историческая перспектива, как и пространственная, уменьшает масштабы личностей и их дел. Грандиозные открытия тех времен сейчас издалека кажутся нам меньшими, чем они были на самом деле.

Ньютон занимался проблемой света. Он разложил белый свет на радужные составляющие, определил цвета солнечного спектра и заложил тем самым основы современной спектроскопии — науки в значительной степени волновой. Тем не менее, Ньютон придерживался корпускулярной теории – свет как поток частиц. Ньютон, однако, был первым, кто измерил длину световой волны.

Он собирал в большом количестве алхимические рецепты, сохранившиеся еще от средневековья, и намеревался изготовить золото в соответствии с содержащимися в них указаниями. Усилия, затраченные им на это, значительно превосходили те, что пошли на создание его математических и физических работ.

В споре с Гуком Ньютон позиционирует себя как математика, а Гука как физика. Физик выдвигает гипотезы и может не доказывать их, математик обязан доказать их. «Математики, которые все открывают, все устанавливают и все доказывают, должны довольствоваться ролью сухих вычислителей и чернорабочих. Другой же, который ничего не может доказать, а только на все претендует и все хватает на лету, уносит всю славу как своих предшественников, так и своих последователей… И вот я должен признать теперь, что я все получил от него, а что я сам всего только подсчитал, доказал и выполнил всю работу вьючного животного по изобретениям этого великого человека»

Стиль Ньютоновских математических рассуждений в его Принципах – антибурбакизм: наглядный интуитивный подход.

По поводу рассуждений Ньютона о том, что на камень внутри Земли внешние слои не действуют, т. е. что поле тяжести внутри однородной сферы равно нулю: Этот образчик ньютоновского рассуждения показывает, как можно было решать задачи из теории потенциала без анализа, не зная ни теории гармонических функций, ни фундаментального решения уравнения Лапласа, ни потенциалов простого и двойного слоя. Подобные рассуждения, предшествовавшие возникновению анализа, часто встречались в работах тех времен и оказывались чрезвычайно мощными. Вот пример задачи, которую люди вроде Барроу, Ньютона, Гюйгенса решили бы за считанные минуты и которую современные математики быстро решить, по-моему, не способны (во всяком случае, я еще не видел математика, который быстро бы с ней справился):

Вычислить

Ньютон заметил, что законы природы выражаются изобретенными им дифференциальными уравнениями. Отдельные, и порой очень важные, дифференциальные уравнения рассматривались и даже решались и раньше, но именно Ньютону они обязаны своим превращением в самостоятельный и очень мощный математический инструмент.

Ньютон открыл способ решения любых уравнений, причем не только дифференциальных, но и, например, алгебраических при помощи бесконечных рядов. Все надо раскладывать в бесконечные ряды. Поэтому, когда ему приходилось решать уравнение, будь то дифференциальное уравнение или, скажем, соотношение, определяющее некоторую неизвестную функцию (теперь это называли бы одним из видов теоремы о неявной функции), Ньютон действовал по следующему рецепту. Все функции раскладываются в степенные ряды, ряды подставляются друг в друга, приравниваются коэффициенты при одинаковых степенях и один за другим находятся коэффициенты неизвестной функции. Теорема о существовании и единственности решений дифференциальных уравнений этим способом доказывается мгновенно заодно с теоремой о зависимости от начальных условий, если только не заботиться о сходимости получающихся рядов. Что касается сходимости, то ряды эти сходятся настолько быстро, что Ньютон, хотя сходимости строго и не доказывал, в ней не сомневался. Он владел понятием сходимости и явно вычислял ряды для конкретных примеров с огромным числом знаков (в том же письме Лейбницу Ньютон пишет, что ему «просто стыдно признаться», с каким числом знаков он проделал эти вычисления). Он заметил, что его ряды сходятся как геометрическая прогрессия и потому сомнений в сходимости его рядов у него не было. Вслед за своим учителем Барроу, Ньютон сознавал, что анализ допускает обоснование, но совершенно справедливо не считал полезным на нем задерживаться («Можно было бы удлинить апагогическим) рассуждением,—писал Барроу,—но для чего?»).

В чем его основное математическое открытие? Ньютон изобрел ряды Тейлора — основное орудие анализа. Конечно, тут может возникнуть некоторое недоумение, связанное с тем, что Тейлор был учеником Ньютона и соответствующая его работа относится к 1715 году. Можно даже сказать, что в работах Ньютона рядов Тейлора вообще нет. Это верно, но только отчасти. Вот что было сделано на самом деле. Во-первых, Ньютон нашел разложения всех элементарных функций — синуса, экспоненты, логарифма и т. д.— в ряды Тейлора и таким образом убедился, что все встречающиеся в анализе функции разлагаются в степенные ряды. Эти ряды — один из них так и называется формулой бинома Ньютона (показатель в этой формуле, разумеется, не обязательно натуральное число) — он выписал и постоянно их использовал. Ньютон справедливо считал, что все вычисления в анализе надо проводить не путем кратных дифференцирований, а с помощью разложений в степенные ряды. (Например, формула Тейлора служила ему скорее для вычисления производных, чем для разложения функций — точка зрения, к сожалению, вытесненная в преподавании анализа громоздким аппаратом бесконечно малых Лейбница. ) Ньютон вывел аналогичную ряду Тейлора формулу в исчислении конечных разностей — формулу Ньютона, и, наконец, у него есть и сама формула Тейлора в общем виде, только в тех местах, где должны быть факториалы, стоят какие-то невыписанные явно коэффициенты.

Больше всего сил и временя Ньютон потратил на алхимию и теологию. Основные открытия Ньютона сделаны им в два студенческих года, на двадцать третьем и двадцать четвертом году жизни. После Principia (оконченных им в возрасте сорока четырех лет) Ньютон отошел от активной научной работы).

Среди важнейших физических принципов, содержащихся в Principia, нужно отметить: 1) идею относительности пространства и времени («в природе не существует ни покоящегося тела,… ни равномерного движения»), 2) гипотезу существования инерциальных систем координат, 3) принцип детерминированности: положения и скорости всех частиц мира в начальный момент определяют все их будущее и все их прошлое.

Вселенная, представлявшаяся хаотической, оказалась после Principia подобием хорошо налаженного часового механизма. Эта регулярность и простота основных принципов, из которых выводятся все сложные наблюдаемые движения, воспринимались Ньютоном) как доказательство Бытия Божьего: «Такое изящнейшее соединение Солнца, планет и комет не могло произойти иначе, как по намерению и по власти могущественного и премудрого существа… Сей управляет всем не как душа мира, а как властитель вселенной, и по господству своему должен именоваться Господь Бог Вседержитель)».

Перечислить здесь хотя бы главные конкретные достижения, изложенные в Principia, невозможно. Упомяну лишь построение теории пределов (отличающееся от современного разве обозначениями), топологическое доказательство трансцендентности абелевых интегралов (лемма XXVIII), вычисление сопротивления движению в разреженной среде с большими сверхзвуковыми скоростями (нашедшее приложения лишь в эпоху космонавтики), исследование вариационной задачи о теле наименьшего сопротивления при данной длине и ширине (решение этой задачи имеет внутреннюю особенность, о которой Ньютон знал, а его издатели в XX веке, видимо, не знали и сгладили Ньютоновский чертеж), расчет возмущений движения Луны Солнцем.

Двухсотлетний промежуток от гениальных открытий Гюйгенса и Ньютона до геометризации математики Риманом и Пуанкаре кажется математической пустыней, заполненной одними лишь вычислениями.

В Principia есть две чисто математические страницы, содержащие удивительно современное топологическое доказательство замечательной теоремы о трансцендентности абелевых интегралов. Затерянная среди небесно-механических исследований, эта теорема Ньютона почти не обратила на себя внимания математиков. Возможно, это произошло потому, что топологические рассуждения Ньютона обогнали уровень науки его времени на пару сотен лет. Доказательство Ньютона в сущности основано на исследовании некоторого эквивалента римановых поверхностей алгебраических кривых, поэтому оно непонятно как с точки зрения его современников, так и для воспитанных на теории множеств теории функций действительного переменного математиков двадцатого века, боящихся многозначных функций.

Сегодня идеи, на которых основано доказательство Ньютона, называются идеями аналитического продолжения и монодромии. Они лежат в основе теории римановых поверхностей и ряда отделов современной топологии, алгебраической геометрии и теории дифференциальных уравнений, связанных прежде всего с именем Пуанкаре, — тех отделов, где анализ скорее сливается с геометрией, чем с алгеброй.

Забытое доказательство Ньютона алгебраической неквадрируемости овалов было первым «доказательством невозможности» в математике нового времени — прообразом будущих доказательств неразрешимости алгебраических уравнений в радикалах (Абель) и неразрешимости дифференциальных уравнений в элементарных функциях или в квадратурах (Лиувилль), и Ньютон недаром сравнивал его с доказательством иррациональности корней квадратных в «Началах» Евклида.

Сравнивая сегодня тексты Ньютона с комментариями его последователей, поражаешься, насколько оригинальное изложение Ньютона современнее, понятнее и идейно богаче, чем принадлежащий комментаторам перевод его геометрических идей на формальный язык исчисления Лейбница.

Этим я заканчиваю цитировать Арнольда.

Если кто-то возразит, что процитированное относится скорее к математике, чем к физике, то надо иметь в виду, что в те времена математика была более земной. Она была просто языком физики. Большинство математиков черпало идеи из физической реальности. Только теория чисел уже тогда оторвалась от физического мира. А весь анализ возник из механики. Для физика производная это скорость и т.д.

Теперь более систематизированный перечень достижений Ньютона.

Классическая механика

Ньютон чётко сформулировал абсолютность пространства и времени и относительность пространства инерциальных систем отсчета.

Пространство трехмерно и евклидово. В пространстве классической механики есть абсолютное расстояние:

Потенциальная возможность сколь угодно большой скорости передачи взаимодействия позволяют ввести абсолютное время классической механики с расстоянием:

Время одномерно и евклидово.

Ньютон предлагает рассматривать всякий материальный объект как систему материальных точек.

Ньютон создал механику. В инерциальных системах отсчета работают три закона механики, которые полностью детерминируют движение материальной точки и тел, как систем материальных точек. Небесная механика, молекулярно-кинетическая теория, теория сплошных сред, статистическая физика, физическая кинетика – базируются на механике Ньютона.

Законы Ньютона

Закон инерции. Он равносилен признанию существования инерциальных систем отсчета.

Основной закон динамики: для каждой k-ой материальной точки системы выполняется

— сила с которой j действует на k.

in = внутренние силы системы

ex — внешние силы системы

Движущей характеристикой выступают силы, инертной характеристикой выступают массы

.

Закон действия и противодействия:

Модификации Ньютоновского формализма

Замечательно, что Ньютоновский формализм допускает равносильные модификации, в которых исчезает понятие силы и которые допускают переход от дискретной системы материальных точек к материальному континууму — полю.

Полезность разных формализмов состоит в том, что:

• Некоторые задачи проще решаются в других формализмах
• Для развития теории некоторые формализмы более удобны

Плюсы Лагранжева формализма и производных от него:

• Он работает не со всеми координатами, а только с независимыми и не ограничивается декартовыми координатами
• Он не оперирует понятием силы, приложенной к точке и поэтому может быть распространен и на безсиловые ситуации
• И, самое главное, в Лагранжевом подходе одинаково описывается динамика как частиц, так и полей — как дискретные, так и континуальные материальные системы. В Нютоновском формализме силы задаются извне. В лагранжевом формализме поля первичнее сил, и поля задаются потенциалами(полевые функции), которые определяются не силовыми а энергетическими характеристиками. Динамика полей определяется также уравнениями Лагранжа второго рода. Главное — найти лагранжиан поля.

Поэтому я не устою от искушения кратко дать обозрение модификаций Ньютонового формализма.

Формализм Лагранжа

Лагранж отполировал Ньютоновский механизм, приспособив его к системам со связями.

Имея уравнения Ньютона, мы, в принципе, можем предсказать движение любой механической системы, зная все силы и имея начальные условия. Но это “в принципе” так и остается в принципе, и в большинстве случаев подход от точек практически ничего не дает – вычислительные трудности непреодолимы.

Но, иногда мы, не зная еще решения, уже знаем некоторые стороны движения – ограничения, налагаемые на положения и скорости точек. Ограничения эти реализуются некими силами. Но иногда мы ничего не хотим знать об этих силах, кроме того, что они определяют связь. Система со связями это не просто рой самостоятельных точек, а нечто, ведущее себя как целое. И хотелось бы иметь описание на уровне этого целого. Например, если мы имеем твердое тело, то мы знаем, что должно быть для любых двух точек тела . Нельзя ли использовать эту информацию и упростить уравнения – представить их в такой форме, где эти ограничения зашиты в уравнения? Лагранж сделал это. Если на координаты точек системы наложены ограничения, то не все координаты уже независимы. И тогда становится удобным пользоваться не декартовыми координатами, а другими координатами, которые естественно вписываются в ограничения. Так, движение твердого тела естественно задать его центром тяжести, осью мгновенного вращения и поворотом тела вокруг этой оси. Система представляется не просто роем точек, а она представляется как некое целое, которое удобно описывать на уровне этого целого, а не обращаться к самому низу – набору материальных точек. Тогда в описание войдет меньше параметров, чем число координат и скоростей составляющих материальных точек. Эти параметры называются обобщёнными координатами . Их число – число степеней свободы.

Связь можно задавать как функцию C(x,v,t), связывающую координаты и скорости. Связь, ограничивающая только координаты, называется геометрической, голономной. Связь, ограничивающая скорости, называется кинематической. Независящая явно от времени связь, называется стационарной. Идеальная связь – связь, реакция R которой перпендикулярна поверхности f(x,v,t)=const. В этом случае . Работа реакций идеальных связей бесконечно малом виртуальном перемещении системы равна нулю. Идеальные связи не вмешиваются в баланс энергии. Это значительно упрощает анализ систем с идеальными связями. Кроме того, это не пустая абстракция, а ситуация, к которой сводятся многие реальные задачи.

Обобщённым координатам соответствуют обобщённые силы:

Для идеальных голономных связей уравнения динамики запишутся так(T – кинетическая энергия):

Таким путем нужно все-таки знать силы для всех точек и, значит реально пользы мало. Это не тот уровень. А тот уровень — это получение обобщенных сил через работу:

Работу мы ощущаем на макроуровне, не опускаясь до предельных материальных точек. Если силы потенциальны, то вводим функцию Лагранжа

.

Именно она, а не силы, выступает в этом формализме движущей характеристикой.

Действие по пути P(A,B) – интеграл по пути:

а уравнения Лагранжа — это уравнения Эйлера вариационного исчисления, выводимые из условия

Отсюда получаются уравнения Лагранжа(2-го рода):

Обобщенные импульсы:

Функция Лагранжа для замкнутой системы материальных точек:

Лагранжев формализм лежит в основе современной квантовой теории поля и ее текущей вершины — стандартной модели взаимодействия элементарных частиц.

Дальнейшие формализмы за основу берут Лагранжев формализм.

Формализм Гамильтона(=Канонические уравнения)

Ограничившись обобщённо-потенциальными и диссипативными силами и голономными идеальными связями, Гамильтон предложил свой формализм в котором уравнены в правах обобщённые координаты и обобщённые импульсы.

Функция Гамильтона:

Именно функция Гамильтона, а не силы, в этом формализме выступает движущей характеристикой.

Тогда основное уравнение динамики принимает вид

Важную роль в формализме играют скобки Пуассона:

Если f и g интегралы движения, то и их скобка Пуассона, также интеграл движения.

В Гамильтоновом подходе координаты и импульсы равноправны. Поэтому можно рассматривать замены координат и импульсов, перепутывающих координаты и импульсы:

Для того, чтобы и в новых переменных уравнения имели канонический вид

достаточно существование функции T, такой, что:

Такие преобразования называются каноническими.

Канонические преобразования дают гораздо больший простор для упрощения уравнений, чем просто преобразования координат.

Формализм Гамильтона-Якоби

Ограничившись обобщённо-потенциальными силами и голономными идеальными связями, Гамильтон и Якоби предложили одно уравнение в частных производных, эквивалентное другим формализмам динамики:

Именно действие, а не силы, в этом формализме выступает движущей характеристикой.

Зная S можно получить обобщённые импульсы:

Формализм Гамильтона-Якоби трансформируется в Шредингеровскую формулировку квантовой механики.

Формализм Пуассона

Вводим скобки Пуассона:

Введем функцию Пуассона:

Тогда имеем динамическое уравнение для любой функции F от координат и импульсов:

или

В этом формализме скобка(функция) Пуассона выступает движущей характеристикой.

Уравнения Гамильтона в этом формализме примут вид

Необходимое и достаточное условие постоянства во времени физической величины f(p,q,t) есть:

Формализм Пуассона трансформируется в Гейзенберговскую формулировку квантовой механики.

Переход к континууму

Формализм Лагранжа и Гамильтона можно перенести на континуум

, когда с каждой областью пространства можно связать материальный объект. В пределе это справедливо для каждой точки пространства. Тогда вводится полевая функция φ(x). Через неё выражается Лагранжиан. И, значит, можно записать уравнения Лагранжа и канонические уравнения.

Гравитация

Ньютон открыл закон всемирного тяготения. Составляющие формулировки закона:

Действие гравитации на материальную точку определяется скалярным гравитационным потенциалом:

Гравитационный потенциал материальной точки P с массой

определяется так

В безпотенциальной форме гравитационная сила между двумя материальными точками:

единичный вектор от 1 к 2.

Именно так обычно и излагается закон всемирного тяготения.

Потенциалы аддитивны. Потенциал системы материальных точек равен сумме потенциалов от каждой точки

В совокупности с законами динамики это позволяет решать любую гравитационную систему. Так для двух точек получим законы Кеплера. Любопытно, что уже для задачи трех материальных точек нет общего решения – нет функции, которая была бы решением и про которую можно было сказать, что мы её знаем, например, знаем для неё ряд Тейлора, или ряд Фурье. Применяя компьютеры можно вычислить значение решения в любой момент времени, но это ещё не означает знания функции. Так, например, неизвестно её асимптотическое поведение.

Движение небесных тел получило строгую теорию. Это факт сравнительно недавний. Раньше считалось, что нестационарная Вселенная может рассматриваться только в рамках ОТО.
По поводу гравитации вот интересный отрывок из Вавилова:

«Непостижимо,— пишет Ньютон,— чтобы неодушевленная грубая материя могла без посредства чего-либо нематериального действовать и влиять на другую материю без взаимного соприкосновения, как это должно бы происходить, если бы тяготение в смысле Эпикура было существенным и врожденным в материи. Предполагать, что тяготение является существенным, неразрывным и врожденным свойством материи, так что тело может действовать на другое на любом расстоянии в пустом пространстве, без посредства чего-либо передавая действие и силу,— это, по-моему, такой абсурд, который немыслим ни для кого, умеющего достаточно разбираться в философских предметах. Тяготение должно вызываться агентом, постоянно действующим по определенным законам. Является ли, однако, этот агент материальным или не материальным, решать это я предоставил моим читателям».

Цитируя только подчеркнутые нами строки и не обращая внимания на первую и последнюю фразы отрывка, делают вывод, что для Ньютона эфир был необходим. На самом деле, как явствует из первой и последней фраз, эта необходимость возникает, по Ньютону, в том случае только, если исключается нематериальный (т. е. духовный) агент. Решать этот вопрос в 1693 г. Ньютон предоставлял читателям, умалчивая о собственном мнении.

Каково было это мнение, с удивлением можно узнать из недавно (1937) опубликованных записей Д. Грегори. 21 декабря 1705 г. Грегори записывает следующее: «Сэр Исаак Ньютон был со мной и сказал, что он приготовил 7 страниц добавлений к своей книге о свете и цветах (т. е. к «Оптике») в новом латинском издании… У него были сомнения, может ли он выразить последний вопрос так: „Чем наполнено пространство, свободное от тел?» Полная истина в том, что он верит в вездесущее божество в буквальном смысле. Так же, как мы чувствуем предметы, когда изображения их доходят до мозга, так и бог должен чувствовать всякую вещь, всегда присутствуя при ней. Он полагает, что бог присутствует в пространстве, как свободном от тел, так и там, где тела присутствуют. Но считая, что такая формулировка слишком груба, он думает написать так: „Какую причину тяготению приписывали древние?» Он думает, что древние считали причиной бога, а не какое-либо тело, ибо всякое тело уже само по себе тяжелое».

Это замечательное место в дневнике Грегори, остававшееся до 1937 г. неизвестным, объясняет смысл длинного религиозного завершения «Оптики» и «Общего поучения», которым кончаются «Начала» во втором издании. В «Оптике» фраза «бог присутствует всегда в самих вещах», а в «Началах» утверждение, что «движущиеся тела не испытывают сопротивления от вездесущия божия», приобретают после разъяснения Грегори буквальный смысл.

Сколь ни удивительно слышать это от создателя классической физики, но он, по-видимому, серьезно полагал пустое пространство наполненным богом, «не представляющим сопротивления движению» и регулирующим всемирное тяготение.

Упорно и многократно Ньютон подчеркивает математический, формальный характер своей книги, избегая касаться вопроса о причине тяготения: «Довольно того,— пишет он в самом конце,— что тяготение на самом деле существует и действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения всех движений небесных тел и моря». В другом месте «Начал» (Отдел XI, «Поучение») Ньютон высказывается еще определеннее: «Под словом «притяжении» я разумею здесь вообще какое бы то ни было стремление тел к взаимному движению, происходит ли это стремление от действия самих тел, которые или стараются приблизиться друг к другу, или приводят друг друга в движение посредством испускаемого ими эфира, или если это стремление вызывается эфиром, или воздухом, или вообще какою-либо средою, материальною или нематериальною, заставляющею погруженные в нее тела приводить друг друга в движение. В этом же смысле я употребляю и слово «импульс», исследуя в этом сочинении не виды сил и физические свойства их, а лишь их величины и математические соотношения между ними».

Современники во многих случаях не поняли формализма Ньютона и обвиняли его во введении скрытых, или как говорили в XVIII веке «потаенных» качеств. Блестящую отповедь этим обвинителям дал Котс в предисловию ко второму изданию Начал(Котс – помощник пожилого Ньютона). «Я слышу,—писал он, — как некоторые… бормочут о скрытых свойствах. Они постоянно твердят, что тяготение есть скрытое, сокровенное свойство, скрытым же свойствам нет места в философии. На это легко ответить: сокровенны не те причины, коих существование обнаруживается наблюдениями с полнейшей ясностью, а лишь те, самое существование которых неизвестно и ничем не подтверждается. Следовательно, тяготение не есть скрытая причина движения небесных тел, ибо явления показывают, что эта причина существует на самом деле. Правильнее признать, что к скрытым причинам прибегают те, кто законы этих движений приписывает неведомо каким вихрям некоторой, чисто воображаемой материи, совершенно непостижимой чувствами». Обвинение было перевернуто, потаенным качеством оказался эфир.
Этим заканчивается цитата из Вавилова.

Оптика

Ньютон открыл спектр света – дисперсию солнечного света. Он, в основном, придерживался представления о световых корпускулах. Однако некоторые фразы из его Оптики говорят о зачатках корпускулярно-волнового дуализма.

Вот что пишет Вавилов о волновой природе света в построениях Ньютона:
Ньютон открыл наличие несомненной периодичности в свойствах света. Такая периодичность качественно указывалась Гуком, но в опытах Ньютона она получила характер достоверности. В основном тексте книги, где, по мнению Ньютона, были неуместны гипотезы, нужно было ввести чисто формальное толкование наблюденной периодичности. Такое формальное, не гипотетическое толкование Ньютон дает в следующем виде: «Всякий луч света при прохождении через какую-либо преломляющую поверхность принимает определенное временное строение или состояние, снова возвращающееся через равные промежутки по мере прохождения луча; всякий раз, как это состояние возвращается, оно располагает луч к прохождению через преломляющую поверхность; в промежутке между возвращениями такого состояния луч отражается… Я не стану здесь рассматривать, в чем заключается предрасположение такого рода, состоит ли оно из вращательного или колебательного движения луча или среды или из чего-либо другого».

В явлениях периодичности(и дифракции в 1675г.) Ньютон ясно видел наличие некоторого волнового элемента в световых лучах. В этом пункте волновая гипотеза была наглядной и полезной. И Ньютон создаёт гипотезу совершенно нового типа, в которой есть и корпускулы и волны. В эфире, заполняющем тела, световые корпускулы вызывают волны, распространяющиеся со скоростью, несколько большей скорости корпускулы. Обгоняя корпускулы, волны подводят к ним то фазу сгущения, то фазу расширения, вызывая приступы чередующихся отражений и прохождений.

Программа атомизма

«Мельчайшие частицы материи могут сцепляться посредством сильнейших притяжений, составляя большие частицы, но более слабые. Многие из них могут также сцепляться и составлять ещё большие частицы с ещё более слабой силой – и так в ряде последовательностей, пока прогрессия не закончится самыми большими частицами, от которых зависят химические действия и цвета природных тел; при сцеплении таких частиц составляются тела заметной величины… Таким образом, в природе существуют агенты, способные сжимать вместе частицы тел весьма сильными притяжениями. Обязанность экспериментальной философии их отыскать».

Лучше не скажешь.

Дифференциальное исчисление

Производная нужна для адекватного воплощения понятия скорости материальной точки

Тогда ускорение

Интегральное исчисление

Определенный интеграл нужен для адекватного воплощения понятия пути материальной точки, движущейся из точки

в точку

Через интеграл выразится и работа силы, совершаемая над материальной точкой, движущейся из точки в точку

Эксперименты

• Ньютон построил своими руками первый телескоп рефлектор.
• Ньютон открыл периодичность счета
• Ньютон открыл дисперсию света, спектральное разложение света на простые цвета.
• Ньютон измерил длину световой волны в эксперименте с кольцами Ньютона.

Ньютон и дальнодействие

Часто говорят о Ньютоне как о приверженце дальнодействия. Предоставим, однако, слово самому Ньютону. «Непостижимо, чтобы неодушевлённая грубая материя могла без посредства чего-либо нематериального действовать и влиять на другую материю без взаимного соприкосновения, как это должно бы происходить, если бы тяготение в смысле Эпикура было существенным и врождённым в материи. Предполагать, что тяготение является существенным, неразрывным и врождённым свойством материи, так что тело может действовать на другое на любом расстоянии в пустом пространстве, без посредства чего-либо передавая действие и силу, — это, по-моему, такой абсурд, который немыслим ни для кого, умеющего достаточно разбираться в философских предметах. Тяготение должно вызываться агентом, постоянно действующим по определённым законам. Является ли, однако, этот агент материальным или нематериальным, решать это я предоставил моим читателям»(письмо Ньютона Бентлею).

Тем не менее, закон всемирного тяготения выглядит как дальнодействующий. Его можно модифицировать, введя скорость распространения тяготения. Однако никто не мог измерить эту скорость(как и сейчас). Поэтому её введение излишне. Ясно только, что она должна быть настолько большой, что её можно принять за бесконечно большую и тогда достаточно обходиться дальнодействием.

Система мира

Ньютон создал систему мира – теорию, позволяющую в принципе рассчитать поведение любой материальной системы мира, если известны все силы, определяющие движение системы и известны начальные условия. В этой системе предполагается следующая структура:

• Мир – множество тел
• Тела – системы материальных точек, связываемых вместе силами.
• Тела взаимодействуют посредством сил. Отыскание законов, определяющих силы – задача других разделов физики.
• Движение тела под воздействием заданных сил описывается законами Ньютона.

Отсюда ясна задача физики:

• Изучение сил и установление законов, определяющих эти силы
• Определение движений тел, под воздействием заданных сил.

Эйнштейн

Специальная теория относительности(СТО)

Далее я придерживаюсь правила Эйнштейна: по повторяющимся верхним и нижним индексам подразумевается суммирование. Подъем и опускание индексов делается метрическим тензором.

Эйнштейн принял, что

есть максимальная скорость передачи взаимодействия и она равна скорости света

. Применяя принцип относительности получим, что эта скорость должна быть одинаковой во всех системах отсчета иначе их можно было бы физически различать по значению максимальной скорости передачи взаимодействии. Ясно, что факт одинаковости максимальной скорости в разных системах отсчета противоречит классическому правилу сложения скоростей. Это уже другая механика.

Естественно принять максимальную скорость для установления одновременности

. Она, конечно, оказывается относительной. Об это ещё ранее говорил Пуанкаре. Можно было сказать, что одновремённость нужно устанавливать как-то по-другому и она окажется абсолютной. Но как? И, в конце-концов, только опыт покажет правоту(удобство) принятых определений. Опыт подтверждает относительность одновременности

У Ньютона для любых событий 1 и 2 и любых двух систем отсчета(штрихованная и нет):

— абсолютен пространственный интервал

— абсолютен временной интервал.

Наличие сколь угодно больших скоростей позволяет сделать сколь угодно точную синхронизацию часов для любых системах отсчета. И в силу абсолютности одновременности синхронизация будет абсолютной.

У Эйнштейна абсолютен интервал:

— абсолютен пространственно-временной интервал.

Время и пространство не разделены, а выступают как единый 4-мерный мир с псевдоевклидовой метрикой. Первым об этом ещё до Эйнштейна заговорил Пуанкаре, а после Эйнштейна — Минковский.

Объяснение фотоэффекта

Эйнштейн вернулся к Ньютоновскому воззрению на свет как поток частиц. Применив для них формулу Планка ε=hν он объяснил законы фотоэффекта, за что и получил Нобелевскую премию.

Вынужденное излучение

Эйнштейн ввел понятие индуцированного излучения. Возбужденное состояние может испустить фотон и перейти в нижнее состояние не только спонтанно, но и под воздействием света — вынужденно. Отсюда остается шаг до идеи квантового генератора. Нужно испущенный фотон направить на вынужденное излучение. Эйнштейн не сделал этого шага. Более того, явно высказанная Фабрикантом(советский физик) идея генерации далеко не сразу не получила развитие.

Теория броуновского движения

Эйнштейн первым применил идею атомарности материи к теории броуновского движения.

Им была создана молекулярно-кинетическая теория для количественного описания броуновского движения. В частности, он вывел формулу для коэффициента диффузии сферических броуновских частиц.

где D — коэффициент диффузии, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура,

— постоянная Авогадро, a — радиус частиц, ξ — динамическая вязкость.

Общая теория относительности(ОТО)

У Ньютона гравитационное поле характеризовалась гравитационным скалярным потенциалом. Неясно было с какой скоростью распространяются возмущения поля – отклонения от статической картины. В статическую картину скорость не входит. Поэтому многие делают вывод о том, что Ньютон полагал ее бесконечной.

Эйнштейна не удовлетворил скалярно-релятивистский вариант ньютоновской теории. В него не удавалась втиснуть принцип эквивалентности. Не прошел и векторный(как в электродинамике) вариант теории гравитационного поля.

Эйнштейн в поисках общей относительности и, опираясь на принцип эквивалентности, предложил тензорную теорию гравитационного поля. В ней:

• локально выполняется СТО
• выполняется принцип общей относительности(тензорная ковариантность явлений в любых системах координат, в том числе и в тех, что называются в классике неинерциальными),
• гравитационное поле связывается с метрическим тензором искривленного пространства-времени.

Ньютон оперировал с физическими величинами непосредственно данными в опыте(сила, масса, расстояние, длительность, скорость, ускорение). Сравните это с длинным путем понимания уравнений ОТО:

1. Метрика пространства времени:

2. Имея метрический тензор, определяем символы Кристоффеля:

3. Имея символы Кристоффеля, определяем тензор Римана:

4. Имея тензор Римана, определяем тензор Риччи:

5. Имея тензор Риччи, определяем скалярную кривизну:

6. Тогда действие для гравитационного поля(Гильберт):

7. Из принципа минимального действия получаются(Гильберт) уравнения гравитационного поля:
   
   Где – тензор энергии-импульса материи(всё, кроме гравитации).
   Это уравнение по заданному распределению материи позволяет в принципе получить метрику . А она определяет геометрию пространства времени.

Эйнштейн получил уравнения другим путём.

Движение материальной частицы в заданном гравитационном поле задаётся уравнением:

Это, несомненно, радикально меняет Ньютоновскую модель гравитации, которая является, как и положено при появлении более общей теории, предельным случаем ОТО.

Статистика Бозе-Эйнштейна

В статистической механике статистика Бо́зе — Эйнште́йна определяет распределение тождественных частиц с нулевым или целочисленным спином по энергетическим уровням в состоянии термодинамического равновесия. Предложена в 1924 году Бозе для описания фотонов. В 1924—1925 годах Эйнштейн обобщил её на системы атомов с целым спином.

Бозоны, в отличие от фермионов, не подчиняются принципу запрета Паули — произвольное количество частиц может одновременно находиться в одном состоянии. Из-за этого их поведение сильно отличается от поведения фермионов при низких температурах. В случае бозонов при понижении температуры все частицы будут собираться в одном состоянии, обладающем наименьшей энергией, формируя так называемый конденсат Бозе — Эйнштейна.

Эффект Эйнштейна-Гааза

Эйнштейн и Гааз объяснили появление механического момента количества движения при намагничивании ферромагнетика. Момент направлен вдоль оси намагничивания.

Сравнение Ньютон-Эйнштейн

Даже без математической составляющей ясно первое место. Однако если отбрасывать математику, то большинство теперешних физиков-теоретиков нужно считать математиками, на что они, несомненно, обидятся. Тем более, что нобелевских премий по математике нет. Все-таки математика теорфизики это не та математика, которой занимаются чистые математики. Последним нет никакого дела до приложений. А теорфизика делается именно для приложений.

Эйнштейн о Ньютоне

Вот что написал Эйнштейн в предисловии к “ОПТИКЕ» Ньютона.

Счастливый Ньютон, счастливое детство науки! Тот, кто располагает временем и покоем, сможет, прочитав эту книгу, пережить те замечательные события, которые великий Ньютон испытал в дни своей молодости.

Природа для него была открытой книгой, которую он читал без усилий. Концепции, которыми он пользовался для упорядочения данных опыта, кажутся вытекающими непринужденно из самого опыта, из замечательных экспериментов, заботливо описываемых им со множеством деталей и расставленных по порядку, подобно игрушкам. В одном лице он сочетал экспериментатора, теоретика, мастера и — в не меньшей степени — художника слова. Он предстал перед нами сильным, уверенным и одиноким; его радость созидания и ювелирная точность проявляются в каждом слове и в каждом рисунке.

Отражение, преломление, образование изображений в линзах, устройство глаза, спектральное разложение и смешение различных сортов света, изобретение телескопа-рефлектора, первоосновы теории цветов, элементарная теория радуги вереницей проходят перед нами. В конце изложены его наблюдения над цветами тонких пленок как исходная точка для последующего теоретического прогресса, ждавшего более ста лет прихода Томаса Юнга.

Эпоха Ньютона давно уже прошла проверку временем, борьба сомнений и мучения его поколения исчезли из нашего поля зрения; работы немногих великих мыслителей и художников остались, чтобы радовать и облагораживать нас и тех, кто придет за нами. Открытия Ньютона вошли в сокровищницу признанных достижений познания. Это новое издание его труда по оптике, тем не менее, должно быть принято с теплой благодарностью, потому что только сама эта книга дает нам возможность взглянуть на деятельность этого единственного в своем роде человека.

Выводы

Ньютон почти во всем впереди. Но главное:

• Он создал теоретическую физику. Её стандарты ещё не менялись
• Он создал систему мира. Её принципы также не менялись со времён Ньютона
• Он создал адекватный математический аппарат для своей механики
• Он предложил универсальный метод решения дифференциальных уравнений механики

Итак, вот физик №1.

Физики №2

Не удержаться от дальнейшей таксономии. И, в частности, спросить: А кто же физик(и) №2 и т.д.?

Если мы не дали Эйнштейну первого места, то уж второе он заслужил. Если в создании специальной теории относительности(СТО) нельзя не упомянуть о Лоренце, Пуанкаре и Минковском, то физическую сторону общей теории относительности(ОТО) Эйнштейн создал один. Математику ОТО, тензорный анализ в Римановых пространствах, Эйнштейну подсказал его друг Гроссман. Уравнения тяготения почти одновременно с Эйнштейном вывел Гильберт. Он ввёл действие для гравитационного поля и, применив к этому действию вариационный принцип, получил уравнения гравитационного поля. Эйнштейн шел более индуктивным и физическим путём. Ясно, что сам Эйнштейн, тензорный анализ не создал бы. А Ньютон создал адекватный его механике аппарат – дифференциальное и интегральное исчисления, дифференциальные уравнения.

Однако ещё есть квантовая механика(КМ). Её создатели — Гейзенберг, Шрёдингер, Дирак. Квантовая механика гораздо радикальнее чем СТО отходит от классики. Сами физики до сих пор говорят, что физическую сторону квантовой механики мало кто понимает. А вот рецептурная сторона применяется вовсю. Однако КМ отшлифовалась в более коллективном горниле, чем ОТО: Бор, Гейзенберг, Шредингер, Борн, Дирак, Паули, Йордан. Если бы Шрёдингер и Гейзенберг отполировали свои теории сами, то быть бы им рядом с Ньютоном. Гейзенберг, введя квантовые таблицы, ничего не знал о матрицах, которые оказались аппаратом адекватным Гейзенберговому подходу. На это впервые обратили внимание Борн и Йордан. Шрёдингер обошёлся классическим аппаратом – уравнениями в частных производных.

Итак, физики №2:

• Эйнштейн
• Гейзенберг
• Шрёдингер
• Бор
• Дирак
• Паули

А если вспомнить слова об исторической перспективе, то сюда нужно добавить Галилея. А Максвелл? – конечно, включаем.

А куда отнести авторов стандартной модели — Вайнберга, Глэшоу и Салама?

Эпилог

Кратко психологическое состояние учёных умов после появления Ньютона поэт Поуп выразил так:

Был этот свет глубокой тьмой окутан,
«Да будет свет!» — И вот явился Ньютон.
А психологическое состояние учёных умов после появления Эйнштейна безымянный поэт выразил так(продолжая первое стихотворение):
Но сатана недолго ждал реванша,
Пришел Эйнштейн – и всё стало как раньше.

Учение Ньютона – божественная простота, учение Эйнштейна – дьявольская сложность (полушутка).

Физика СШ № 38 г. Гомеля

Наша школа Статистика Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 Хостинг от uCoz

Ньютон Исаак (1643-1727) Великий английский учёный – гениальный физик, математик и философ, имя которого известно всему миру. Он родился вьюжной зимой в семье фермера в Вулсторпе, родился до срока, таким хилым и слабым, что крестивший его священник считал, что он не жилец на этом свете. Сам Ньютон говорил впоследствии: «По словам матери я родился таким маленьким, что меня можно было выкупать в большой пивной кружке». Но этот слабый младенец всем на удивление выжил и, странно, за всю свою долгую жизнь в 84 года почти не болел, потеряв всего лишь один зуб. Он не знал своего отца, который умер до его рождения. Отчим говорил, что отец был «диким, чудным и слабым человеком». Семья Ньютонов, хотя и числилась где-то в средней части социальной лестницы, входила, тем не менее, в полторы тысячи самых богатых семей тогдашней Англии.   Исаак рос угрюмым, раздражительным, нелюдимым мальчишкой, возбуждавшим острую неприязнь сверстников своим тяжёлым характером и равнодушием к шумным забавам. В школе он по успеваемости занимал предпоследнее место, опережая лишь явного идиота. Но в один прекрасный день, после очередной драки со сверстником, он решил одержать над ним верх в учёбе. И произошло чудо: в короткий срок Исаак стал лучшим учеником, прилежно изучавшим тонкости латинского языка и проявившим глубокий интерес к технике, изобретательству и конструированию.   Первые его технические изобретения страшно пугали селян, живших по соседству с фермой Ньютонов в Вулсторпе, которые не единожды в страхе делились друг с другом наблюдениями того, как на небе появлялась хвостатая звезда, которая, по их мнению, несла недобрые вести. Между тем, это хитрый соседский мальчишка Исаак … запускал ночами воздушного змея с прикреплённым к нему фонариком. Известно ещё одно изобретение юного Ньютона – автоматическая мельница с «живым двигателем», в качестве которого был использован … мышонок. Конструкция была задумана оригинально и остроумно. Чтобы поесть, мышонок должен был взбираться наверх к мешочку с зерном по мельничному колесу, вращая его при этом.   Уже к окончанию школы личность Ньютона сложилась и характеризовалась интересом к проблемам движения, склонность к систематизации, честолюбием, осторожностью, скрытностью, стремлением стать выше окружающих в честном соперничестве.   В 1664 году Ньютон становится студентом Тринити-колледжа в Кембридже. Но это происходит не сразу. Смерть отчима лишила его всякой родительской помощи. По этой причине Исаак сначала в 1661 году становится субсайзером – бедным студентом, которого хоть и пускали на лекции, но требовали, чтобы он за это прислуживал своим богатым однокашникам. Как писал сам Ньютон в это время … «даже нет денег купить верёвку, чтобы повеситься».   Начало научной деятельности его относится к 1665-1666 годам, когда, спасаясь от ужасов чумы, поразившей в те годы Англию (только в Лондоне было сожжено 31 тысяча трупов), он возвращается в свою родную деревушку Вулсторп, где работает сверх всякой меры. Здесь рождаются дифференциальное и интегральное исчисления, здесь познаётся тайна спектра, полученного разложением солнечного света с помощью призмы, здесь росла самая знаменитая в мире яблоня, с которой упало яблоко, подсказав Ньютону идею закона всемирного тяготения.   Существовало ли на самом деле легендарное яблоко? Однозначно ответить трудно, уж очень много тут разнотолков. Впервые о нём рассказал Вольтер уже после смерти Ньютона, якобы со слов его племянницы Екатерины Кондьюит. Легенду укрепили и воспоминания Стакли – друга молодости Ньютона. Он вспоминает разговор, который происходил незадолго до кончины великого учёного. «После обеда, поскольку погода была тёплой, мы вышли в сад, и пили чай в тени яблонь вдвоём – он и я, — пишет Стакли. – Между прочим, он упомянул о том, что как раз в аналогичной обстановке идея гравитации пришла ему в голову: соответствующее настроение и яблоко, упавшее в этот момент, способствовало рождению этой идеи…».   Так или иначе, но в течение многих лет после смерти Ньютона ни один человек не уходил из дома в Вулсторпе без того, чтобы не взглянуть на легендарную яблоню. В 1820 году сильная буря сломала старое дерево, и из обломков сделали стул – новый предмет поклонения посетителей мемориального музея.   Независимо от того, было яблоко или нет гений Ньютона в 1666 году высветил закон всемирного тяготения, но учёный мир узнал об этом открытии только через 20 лет. В характере учёного есть одна странность – он не любит публиковать своих работ. Он очень нетороплив и обстоятелен. «Я гипотез не измышляю» — любимое его выражение, почти девиз. Эта неторопливость и равнодушие к публикациям своих работ обошлись ему очень дорого. В 1692 году маленькая собачка Ньютона по кличке Алмаз в отсутствие хозяина опрокинула свечу на кипу рукописей, которые сгорели дотла. Вряд ли какая-нибудь другая собака нанесла человечеству столь большой ущерб. Ньютон был на грани психического заболевания, некоторое время не мог работать. Некоторые биографы именно с этим событием связывают проявления его болезненного самолюбия, властной нетерпимости ко всем, кто работал в областях, близких к сфере его интересов. Он не мог примириться с мыслью, что Лейбниц независимо от него пришёл к дифференциальному и интегральному исчислениям. Он спорит всю жизнь с Робертом Гуком по проблемам оптики и закону всемирного тяготения. Гук относится к плеяде талантливейших учёных своего времени, но вместе с тем именно в науке он оказался недисциплинированным человеком. Выдвигая много гениальных идей, Гук мало какую из них довёл до окончательного результата. Однако если кто-то из учёных в этой научной проблеме получал новое, то Гук тут же принимался отстаивать свой приоритет, мотивируя тем, что он давно предсказал полученное. Так случилось и с работами Ньютона. В 1672 году Ньютона избирают членом Королевского общества (академиком), и на очередном заседании он делает доклад о своих открытиях в оптике. Во время обсуждения Гук выступает с претензиями на приоритет. Разгорается резкая полемика, и возмущённый Ньютон даёт слово больше не опубликовывать свои работы по оптике. И действительно его известная книга «Оптика» была опубликована только в 1704 году (через год после смерти Гука).   Приоритетные споры с Гуком у Ньютона возникали по всем вопросам физики, над которыми он работал, в том числе и по закону всемирного тяготения. С раздражением Ньютон пишет: «Я убедился, что либо не следует сообщать ничего нового, либо придётся тратить все силы на защиту своего открытия». В конце концов, взаимная неприязнь перешла в открытую вражду, которая отравляла жизнь обоим учёным. Их неприятие друг к другу было настолько сильным, что, когда после смерти Гука Ньютона избрали президентом общества, он приказал уничтожить все картины и рисунки, изображавшие соперника. Правда это или нет, сейчас сказать трудно, но не сохранилось ни одного портрета Гука (его нет ни в одной книге о нём, ни в одной энциклопедии).   Ньютон внёс значительный вклад в многие разделы физики, химии, математики. Когда спрашивали, как ему удалось достичь таких впечатляющих результатов, то он отвечал, что видел дальше других, так как стоял на плечах гигантов. Ньютон, действительно, опирался, на труды своих великих предшественников: Леонардо да Винчи, Галилея, Кеплера, Декарта, других выдающихся естествоиспытателей, но, скорее всего, в этой фразе был и потайной смысл. Этими словами Ньютон хотел подчеркнуть, что он ничем не обязан тщедушному, низкорослому горбуну Роберту Гуку, болезненно переживающему свой малый рост.   Одна из загадок ньютоновского гения – его занятие алхимией. Поразительно: учёный, восхищающий нас строгостью своих формулировок в механике, зачитывался алхимическими трактатами, написанными невнятным языком, — в его библиотеке имелись редчайшие экземпляры алхимических книг. Ночи напролёт в тайной лаборатории Ньютон искал пути получения золота из свинца, учился получать философский «камень жизни», ломал голову над влиянием небесных светил на ход химических реакций. На эти интенсивные исследования он потратил более тридцати лет, оставив огромный архив, в котором … (увы!) нет ни одного химического открытия.   В быту Ньютону была свойственна рассеянность и наивность. Увлечённый решением того или иного научного вопроса, он мог оставить нетронутым принесённый ему обед. Он вообще не любил отрываться от дел. Рассказывают, что для того, чтобы кошка не мешала ему работать, он велел прорезать в двери дырку. А когда у кошки появился котёнок, то Ньютон прорезал для него рядом с большой дыркой ещё одну меньшего размера.   Ньютон был удивительным домоседом. За всю свою жизнь он никогда не отъезжал от дома дальше, чем на 180 километров. Он ни на один день не оставлял Англию. Говорят, что он был плохим собеседником и мог в разговоре замолчать и задуматься, взгляд его при этом застывал. Такие мужчины не пользуются успехом у женщин. Ньютон никогда не был женат. В молодости он не мог этого сделать, так как членам колледжа запрещалось вступать в брак, а позднее он считал себя старым для подобного обряда.   Ньютон, как известно, был добрым человеком. Он жертвовал деньги на бедных, помогал молодым учёным, пристраивал на доходные должности своих многочисленных родственников.   Сам Ньютон, объясняя, почему он оставался в холостяках, говорил: «Женщины сокращают нашу, и без того короткую, жизнь». И в этом он ошибся. Согласно сведениям ежегодника ООН, смертность среди холостых вдвое выше смертности женатых. Они погибают от инфарктов, несчастных случаев. Женатые же мужчины, вышколенные своими жёнами, становятся более живучими. И, хотя эти сведения широко пропагандируются (в основном женщинами), более 600 тысяч холостяков от 35 до 45 лет всё равно не спешат жениться. Образ коленопреклонного рыцаря им не по душе. Их девиз: «Лучше умереть стоя!».   В 1696 году Ньютона назначили смотрителем Монетного двора, и последующая жизнь учёного связана с этим учреждением. Ньютон не только перечеканил металлические деньги Англии, освобождаясь от неполноценных (обрезанных, спиленных) и фальшивых монет, упорядочил денежное обращение страны, чем не только способствовал стабилизации её экономики, но и успешно боролся против фальшивомонетчиков.   Прежде всего Ньютон разоблачил главного фальшивомонетчика Англии – Вильяма Шалонера. Это был богатый человек, близкий к правительственным кругам. Он предложил поставить Монетному двору мощные прессы по весьма сходной цене. Чтобы лучше выполнить заказ, Шалонер попросил познакомить его с усовершенствованиями, введёнными Ньютоном. Учёный категорически отказался показать просителю свои инструменты, хотя тот имел разрешение казначейства, ссылаясь на то, что это государственная тайна. Поведение Шалонера насторожило Ньютона, и он решил разузнать о нём подробнее. Выяснилось, что ещё семь лет назад Шалонер был замешан во многих грязных делишках, включая подделывание денег и ценных бумаг. А разбогател он, выдавая полиции сообщников и получая за это денежные премии. Ньютон разыскал свидетелей тёмных дел Шалонера и его сообщников, которым удалось избежать смертной казни. Все собранные доказательства учёный представил суду. Преступника арестовали, судили и приговорили к смертной казни. Затем Ньютон разоблачил другого высокопоставленного фальшивомонетчика – привратника королевского дворца – Джона Гиббонса, возглавлявшего шайку преступников, которых он держал в страхе и заставлял работать на себя за гроши.   Всего за время директорства Ньютона было казнено около ста фальшивомонетчиков, причём несколько десятков из них он разыскал сам. Ньютон нанял целую армию осведомителей, которые шатались по рынкам, пьянствовали в тавернах, сидели в тюрьмах в одних камерах с преступниками. Кроме того, учёный изучил все прошлые подобные дела и не пропускал ни одного заседания суда, когда там разбирались дела фальшивомонетчиков. Всё это давало ему богатую информацию для поиска нарушителей закона.   Интересно узнать о пересечении жизненных путей великого преобразователя естествознания Ньютона и великого преобразователя России Петра Первого. В январе 1698 года 26-летний российский император, уже прошедший к этому времени в Голландии свою корабельную (плотницкую) практику, прибыл в Англию вместе с шестнадцатью своими ближайшими помощниками. Он хотел поучиться у англичан ведению государственных дел, набраться опыта у великой морской и промышленной державы, познакомиться с научными учреждениями и, быть может, склонить некоторых учёных и образованных в технике людей поехать в далёкую Россию поработать на благо страны, находившейся на крутом переломе своей истории. Пётр был там до конца апреля. Он посетил английский парламент, Гринвичскую обсерваторию, где под руководством Флемстида наблюдал Венеру, и Монетный двор Англии, смотрителем которого в это время как раз состоял Ньютон. В этих путешествиях Пётр I жил инкогнито, под другим именем и званием, хотя почти всем было известно, кто он. Ньютона оповестили о приезде русского царя. К сожалению, не сохранилось каких-либо письменных свидетельств о встречах этих двух великих представителей своих наций. Но, вероятно, у каждого из них это знакомство оставило свой след. Об этом говорит тот факт, что в списке, составленном Ньютоном для рассылки дарственных экземпляров второго издания «Начал» (1713 год), одним из первых он поставил имя Петра I. Пометка выглядела так: «6 – царю для него самого и для главных библиотек Московии».   За выдающиеся научные достижения и открытия Ньютон заслужил ряд государственных почестей. Как уже отмечалось в 1703 году он был назначен президентом Королевского общества, в 1688 году избран депутатом Английского парламента. По последнему поводу — некоторые биографы считают его парламентскую деятельность случайным эпизодом, ссылаясь на то, что он ни разу не выступал публично на заседаниях парламента. Единственное словесное выступление Ньютона в парламенте – это его обращение к служителю: «Закройте окно – дует». На самом же деле Ньютон не был пассивным созерцателем работы парламента, его переписки с вице- канцлером университета свидетельствуют о большой политической работе Ньютона по установлению взаимоотношений университетов с правительством страны.   В 1705 году королева Анна возвела его в рыцарское достоинство, дающее право называться «сэром». На склоне лет Ньютон получил то признание и материальную независимость, которых ему так не хватало в долгой необеспеченной жизни. Он становится достаточно состоятельным человеком: занимает богатую квартиру, держит 6 слуг, имеет карету для выезда. Однако сам он оценивал своё место в бесконечном процессе поиска истины так: «Не знаю, чем я могу показаться миру, но сам по себе кажусь только мальчишкой, играющим на морском берегу и развлекающимся тем, что время от времени отыскиваю камешек более увесистый, чем обыкновенный, или красивую раковину, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным!».   Ньютон обладал хорошим здоровьем и практически не болел. Только на 80-м году жизни он стал страдать каменной болезнью, которая послужила причиной его смерти. 20 марта 1727 года боль, жестоко мучавшая его, как будто утихла. Он смеялся, беседовал с врачом, читал газеты, а ночью тихо умер. Угас. Увенчанный славой он по указу короля Георга I был похоронен в Вестминстерском аббатстве, где хоронили королей и английскую знать. Надпись на памятнике Ньютону гласит: «Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин, 78 прилежный, мудрый и верный истолкователь природы, которой почти божественным разумом первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и прилив океанов. Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого».

Исаак Ньютон — смотритель Монетного двора Англии. К 370-летию со дня рождения И. Ньютона

4 января 2013 года исполнилось 370 лет со дня рождения Исаака Ньютона — основоположника классической физики. Его научные достижения в области математики, теоретической механики, оптики, астрономии общеизвестные, и рассказывать о них еще раз было бы лишним. Поэтому, уважая великого ученого, подаем короткий рассказ о его деятельности в должности смотрителя Монетного двора Англии и его письмо Фрэнсису Астону.

Эти материалы резко противоречат распространенным представлениям о Ньютоне как кабинетном ученом. В письме к Астону 26-летний Ньютон высказывает советы, которые и сегодня могут некоторым пригодится. А в Монетном дворе Ньютон был не научным консультантом, а инженером-исследователем, твердым администратором, и даже … детективом.

Следует отметить, что работа Ньютона в Монетном дворе относится к наименее изученным сторонам его деятельности — архивные документы, связанные с ней, впервые частично были опубликованы лишь в 1950-х гг.

Вопреки довольно распространенному мнению, Ньютон получил назначение на пост смотрителя Монетного двора не потому, что имел влиятельных друзей, а потому, что там сложилась критическая ситуация.

… В последние десятилетия XVII в. одной из самых худших болезней экономики Англии было порча серебряных монет, которые тогда составляли основную часть денежной наличности. До 1662 г. монеты изготавливали вручную, их форма и размеры имели значительные отклонения от стандарта, к тому же, на них не было привычного для нас ребристого ободка. Злоумышленники обрезали монеты по ободках и на этом хорошо наживались.

В 1662 г. для чеканки монет на Монетном дворе Англии начали применять штамповочную машину, купленную во Франции. Монеты выходили правильной формы, а ободок (гурт) имел узор или надпись. Обрезание монет стало невозможным. Но старые и новые монеты имели одинаковый номинал, поэтому каждый пытался расплатиться старыми, неполноценными монетами, а новые предприимчивые люди пускали в переплавку, хоронили в сундуках, переправляли за границу. Чтобы улучшить положение, нужно было в сжатые сроки заменить всю денежную наличность страны.

В 1689 г. началась война с Францией. Цены и государственный долг стремительно росли, а экономика приходила в упадок. Особенно критической ситуация стала в 1694-95 гг. В стране начались массовые банкротства.

В 1694 г. канцлером казначейства (т.е. министром финансов Англии) стал друг Ньютона, бывший студент Тринити-колледжа Чарльз Монтегю — в то время президент Королевского общества. Он решительно взялся за преодоление финансового кризиса. Сначала провел консультации с политиками, финансистами, учеными. Среди последних были члены Королевского общества Джон Локк, Кристофер Рен, Джон Валлис, Исаак Ньютон. После этого Монтегю утвердил в парламенте решение об осуществлении принудительной перечеканки всей серебряной монеты в стране (то, что вошло в историю под названием Большая перечеканка). В конце 1694 г. был подписан королевский указ, согласно которому до июня 1695 г. старые неполноценные деньги обменивались на новые по номиналу. После этого срока деньги обменивались по весу, то есть реальной стоимости. Средства на проведение реформы правительство взяло в долг у крупных банкиров и купцов, а также у Нидерландов.

Успех реформы в значительной степени зависел от того, успеет ли Монетный двор в сжатые сроки изготовить новые монеты. Но там не успевали. В начале 1696 г. смотритель Монетного двора Эвертон стал членом Палаты общин — возможно потому, что решил избежать дела, которое ему показалась безнадежным.

Исаак Ньютон 19 марта 1696 г. лорд Галифакс написал Ньютону в Кембридж письмо с предложением стать смотрителем Монетного двора, 25 марта Ньютон приехал в Лондон, а 29 марта получил официальное назначение.

Ему пришлось столкнуться с множеством проблем. Во Дворе было триста работников, пятьдесят лошадей, десять плавильных печей и десять прессов для чеканки монет. Дисциплина была низкой: пьянство, драки и хищения, в том числе хищение чеканов, которые потом сами работники продавали фальшивомонетчикам.

Ньютон вникал во все аспекты работы Монетного двора. Работал методично: каждое новое дело начинал с составления плана, который затем неуклонно выполнял. Он появлялся в Монетном дворе в четыре утра, работал по 16 часов в сутки.

Ньютон изучил историю Монетного двора, собрал копии всех положений, касающихся Монетного двора более чем за 200 лет, а также справки за тридцать лет о количестве изготовленных монет (золотых и серебряных) по весу и по номиналу. Он ввел систему досье, из которых о событиях столетней давности можно было бы узнать так же точно и подробно, будто они произошли вчера.

Но прежде Ньютон досконально изучил все процессы изготовления золотых и серебряных монет и впоследствии на все операции ввел четкий регламент. Он установил, сколько раз можно использовать тигель для плавления золота, пока он не разобьется ли растрескается. В одном из его рукописей есть запись: «Я опытным путем обнаружил, что фунт (454 г) золотых заготовок для монет номиналом полкроны теряет при обработке три с половиной грана» (0,23 г). Он предложил ряд технологических усовершенствований, в частности, изучив пресс для чеканки серебряных монет, сумел уменьшить цикл из двадцати секунд до одной.

За первое полугодие состояние дел с перечеканкой монет было близким к критическому. Известный английский писатель Джон Ивлин записывал в своем дневнике: «13 мая 1696 … денег все еще очень мало. Никто никому ничего не платит, никто ничего не получает … Июнь 1696 :» … необходима разменная монета, чтобы удовлетворять простейшие потребности , например, ежедневно покупать на рынках провизию . .. Великих новых партий денег не чеканится, идет лишь текущая чеканка. Это вызывает такой недостаток в деньгах, что каждый день боятся беспорядков «.

Между тем, благодаря мерам, которые ввел Ньютон, выпуск монет вырос сначала в четыре раза, а потом еще в два. Летом 1696 г. Монетный двор стал выпускать 100 тысяч фунтов в месяц, до конца года произвел 2,5 миллиона. На полную мощность заработали и филиалы Монетного двора в провинциях. Один из них возглавлял друг Ньютона Эдмунд Галлей.

Уже в октябре острая фаза кризиса закончилась. Парламент объявил, что девальвации не будет. До 1698 г. Монетный двор выпустил денег на 6,8 миллиона фунтов стерлингов — в два раза больше, чем за предыдущие тридцать лет.

Финансовое положение Англии стабилизировалось. Экспорт английских товаров стал расти. И в том, что Англия впоследствии стала самой богатой страной мира, значительная заслуга И. Ньютона.

Смотритель Монетного двора Ньютон также занимался разоблачением фальшивомонетчиков. Он получил разрешение на создание при Монетном дворе собственной тюрьмы и полиции, расследовавшей всевозможные финансовые преступления и нарушения по всей стране. Ньютон разработал систему розыска свидетелей, организовал большую группу информаторов, что бродили по рынкам, пьянствовали в тавернах или сидели в тюрьмах. Ньютон лично провел расследование против нескольких десятков фальшивомонетчиков. Под его руководством около ста из них выследили и наказали. Несколько казнили, других выслали на плантации в Америку.

Наряду с чеканкой новой монеты эта деятельность Ньютона сыграла огромную роль в стабилизации экономики Англии в один из самых сложных периодов ее истории.

Следует отметить, что до назначения смотрителем Монетного двора Ньютон никогда не занимал руководящих должностей. Итак, своим успехом он обязан своему умению анализировать сложные системы и определять основные законы их функционирования, которое к тому блестяще проявил в «Математических началах натуральной философии».

В.Миколаенко

По материалам:

Карцев В.П. Ньютон. — М .: Мол. гвардия, 1987;
Менцин Ю.Л. Монетный двор и Вселенная (Ньютон в истоков английского «экономического чуда») // Вопросы истории естествознания и техники. 1997 г. №4

Из письма Исаака Ньютона Фрэнсису Астону 18 мая 1669 г.

Друг, поскольку в письме Вашем Вы позволяете мне выразить мое суждение о том, что может быть для Вас полезным в путешествии, я сделаю это значительно свободнее, чем было бы прилично в противном случае. Я изложу сначала некоторые общие правила, из которых многое, думаю, Вам уже известно, но если хотя бы некоторые из них были для Вас новые, то они искупают другое; если же окажется известным все, то буду наказан больше я, что писал письмо, чем Вы, что его читаете.

Когда Вы будете в новом для Вас обществе, то:

1) наблюдайте обычаи;

2) обращайтесь достойно, и Ваши отношения будут более свободными и откровенными;

3) в разговорах задавайте вопросы и высказывайте сомнения, не выдвигая решительных утверждений и не начиная споров; дело путешественника учиться, а не учить. Кроме того, это убедит Ваших знакомых в том, что Вы к ним имеете большое уважение, и настроит к большей открытости относительно нового для Вас. Ничто не приводит так быстро к забвению приличий и к ссорам, как решительность утверждений. Вы выиграете мало или ничего не выиграете, если будете казаться умнее или менее невежественным, чем общество, в котором Вы находитесь;

4) редко осуждайте вещи, какими бы плохими они ни были, или делайте это умеренно из опасения неожиданно отказаться неприятным образом от своего мнения. Безопаснее хвалить вещь более того, чем она заслуживает, чем осуждать ее по заслугам, потому похвалы редко встречают возражения или по крайней мере не воспринимаются болезненно инакомыслящими людьми как осуждение; легче получить благосклонность людей кажущимся одобрением и похвалой того, что им нравится. Остерегайтесь только делать это путем сравнений;

5) если Вы будете обижены, то в чужой стороне лучше смолчать или обратить все в шутку, хотя бы и немного смутившись, чем пытаться отомстить, потому что в первом случае Ваша репутация не испортится, когда Вы вернетесь в Англию или попадете в другое общество, где не слышали о Вашей ссоре. Во втором случае последствия ссоры останутся с вами на всю жизнь, если только вообще вы выйдете из нее живым. Если же положение будет безвыходным, то, считаю, лучше всего сдержать свою страсть и язык в пределах умеренного тона, не раздражая противника и его друзей и не доводя дело до новых обид. Одним словом, если ум будет господствовать над страстью, то он и настороженность станут Вашими лучшими защитниками. Примите к сведению, что оправдание в таком роде, например: «Он вел себя настолько вызывающе, что я не мог сдержаться», понятны друзьям, но не имеют значения для посторонних, обнаруживая только слабость путешественника.

К этому я могу добавить несколько общих указаний по поводу исследований и наблюдений, которые сейчас пришли мне на ум. Например: 1) следить за политикой, благосостоянием и государственными делами наций, насколько это возможно для отдельного путешественника; 2) узнать о налогах на различные группы населения, торговлю и примечательные товары; 3) законы и обычаи, поскольку они отличаются от наших; 4) торговлю и искусство, насколько они выше или ниже, чем у нас в Англии; 5) укрепления, которые встретятся Вам на пути, их тип, преимущества обороны и другие значительные военные обстоятельства; 6) силу и уважение, которыми пользуются дворяне и магистрат; 7) время может быть не зря потраченным на составление каталога имен и деяний людей, наиболее выдающихся в каждой нации по уму, учености или уважения; 9) наблюдайте естественные продукты природы, особенно в рудниках, способ их разработки, добычи металлов и минералов и их очистки; 10) цены на продукты и другие предметы; 11) главные продукты данной страны.

Эти общие указания (которые я мог сейчас придумать) могут, во всяком случае, пригодиться при составлении плана Вашего путешествия …

Ис. Ньютон

Стоит отметить, что письмо написано 26-летним И. Ньютон, который никогда не был за границей, и в Англии его поездки ограничивались Кембриджем, Лондоном и родным Линконширем. — Ред.

Кто исаак ньютон. Биография ньютона

Исаак Ньютон появился на свет 4 января 1643 года в небольшой британской деревушке Вулсторп, располагавшейся на территории графства Линкольншир. Хилый, преждевременно покинувший лоно матери мальчик пришел в этот мир накануне Английской гражданской войны, вскоре после смерти своего отца и незадолго до празднования Рождества.

Ребенок был настолько слабым, что на протяжении долгого времени его даже не крестили. Но все же маленький Исаак Ньютон, названный так в честь своего отца, выжил и прожил очень долгую для семнадцатого века жизнь – 84 года.

Отец будущего гениального ученого был мелким фермером, однако довольно успешным и состоятельным. После смерти Ньютона-старшего его семья получила несколько сотен акров полей и лесных угодий с плодородной почвой и внушительную сумму размером в 500 фунтов стерлингов.

Мать Исаака, Анна Эйскоу, вскоре снова вышла замуж и родила своему новому супругу троих детей. Анна уделяла больше внимания младшим отпрыскам, а воспитанием ее первенца поначалу занималась бабушка Исаака, а потом его дядя Уильям Эйскоу.

В детстве Ньютон увлекался живописью, поэзией, самозабвенно изобретал водяные часы, ветряную мельницу, мастерил бумажных змеев. При этом он по-прежнему был весьма болезненным, а также крайне необщительным: веселым играм со сверстниками Исаак предпочитал собственные увлечения.

Физик в молодости

Когда ребенка отправили в школу, его физическая слабость и плохие коммуникативные навыки однажды даже стали причиной того, что мальчика избили до полуобморочного состояния. Это унижение Ньютон стерпеть не мог. Но, конечно, в одночасье приобрести атлетическую физическую форму он не мог, поэтому мальчик решил тешить свое самоуважение иначе.

Если до этого случая он достаточно плохо учился и явно не был любимчиком учителей, то после начал серьезно выделяться по успеваемости среди своих одноклассников. Постепенно он стал лучшим учеником, а также еще серьезнее, чем до этого, начал интересоваться техникой, математикой и удивительными, необъяснимыми явлениями природы.

Когда Исааку исполнилось 16 лет, мать забрала его обратно в поместье и попыталась возложить на повзрослевшего старшего сына часть забот по ведению хозяйства (второй муж Анны Эйскоу к тому времени тоже скончался). Однако парень только и занимался тем, что конструировал хитроумные механизмы, «проглатывал» многочисленные книги и писал стихи.

Школьный учитель молодого человека, мистер Стокс, а также его дядя Уильям Эйскоу и знакомый Хэмфри Бабингтон (по совместительству – член Кембриджского Тринити-колледжа) из Грэнтема, где будущий всемирно известный ученый посещал школу, уговорили Анну Эйскоу позволить одаренному сыну продолжить обучение. В результате коллективных уговоров в 1661 году Исаак завершил учебу в школе, после чего успешно выдержал вступительные экзамены в Кембриджский университет.

Начало научной карьеры

Как студент Ньютон имел статус «sizar». Это означало, что он не платил за свое образование, однако должен был выполнять в университете разноплановые работы, либо оказывать услуги более богатым студентам. Исаак мужественно выдержал это испытание, хотя по-прежнему крайне не любил чувствовать себя угнетенным, был нелюдим и не умел заводить друзей.

В то время философию и естествознание в знаменитом на весь мир Кембридже преподавали по , хотя на тот момент миру уже были продемонстрированы открытия Галилея, атомистическая теория Гассенди, смелые труды Коперника, Кеплера и других выдающихся ученых. Исаак Ньютон с жадностью поглощал всю возможную информацию по математике, астрономии, оптике, фонетике и даже теории музыки, какую только мог найти. При этом он нередко забывал про еду и сон.

Исаак Ньютон изучает преломление света

Самостоятельную научную деятельность исследователь начал в 1664 году, составив перечень из 45 проблем в человеческой жизни и природе, которые пока не были решены. Тогда же судьба свела студента с одаренным математиком Исааком Барроу, который начал работать на математической кафедре колледжа. Впоследствии Барроу стал его учителем, а также одним из немногих друзей.

Еще сильнее заинтересовавшись математикой благодаря одаренному преподавателю, Ньютон выполнил биномиальное разложение для произвольного рационального показателя, которое стало его первым блестящим открытием в математической области. В том же году Исаак получил звание бакалавра.

В 1665-1667 годах, когда по Англии прокатилась чума, Великий Лондонский пожар и крайне затратная война с Голландией, Ньютон ненадолго осел в Вусторпе. В эти годы он направил свою основную деятельность на открытие оптических тайн. Пытаясь выяснить, как избавить линзовые телескопы от хроматической аберрации, ученый пришел к исследованию дисперсии. Суть экспериментов, которые ставил Исаак, была в стремлении познать физическую природу света, и многие из них до сих пор проводят в учреждениях образования.

В результате Ньютон пришел к корпускулярной модели света, решив, что его можно рассматривать как поток частиц, которые вылетают из некоторого источника света и осуществляют прямолинейное движение до ближайшего препятствия. Такая модель хоть и не может претендовать на предельную объективность, однако стала одной из основ классической физики, без которой не появились бы и более современные представления о физических явлениях.

Среди любителей собирать интересные факты давно бытует заблуждение о том, что этот ключевой закон классической механики Ньютон открыл после того, как ему на голову упало яблоко. В действительности Исаак планомерно шел к своему открытию, что понятно из его многочисленных записей. Легенду о яблоке популяризовал авторитетный в те времена философ Вольтер.

Научная известность

В конце 1660-ых годов Исаак Ньютон вернулся в Кембридж, где получил статус магистра, собственную комнату для жизни и даже группу юных студентов, у которых ученый стал преподавателем. Впрочем, преподавание явно не было «коньком» одаренного исследователя, и посещаемость его лекций заметно хромала. Тогда же ученый изобрел телескоп-рефлектор, который прославил его и позволил Ньютону вступить в Лондонское королевское общество. Посредством данного приспособления было сделано множество потрясающих астрономических открытий.

В 1687 году Ньютон опубликовал, пожалуй, самую важную свою работу – труд под названием «Математические начала натуральной философии». Исследователь и до этого издавал свои труды, но этот имел первостепенное значение: он стал основной рациональной механики и всего математического естествознания. Здесь содержался хорошо всем известный закон всемирного тяготения, три известных до сих пор закона механики, без которых немыслима классическая физика, вводились ключевые физические понятия, не подвергалась сомнениям гелиоцентрическая система Коперника.

По математическому и физическому уровню «Математические начала натуральной философии» были на порядок выше, чем изыскания всех ученых, работавших над этой проблемой до Исаака Ньютона. Здесь не было недоказанной метафизики с пространными рассуждениями, безосновательными законами и неясными формулировками, которой так грешили работы Аристотеля и Декарта.

В 1699 году, когда Ньютон работал на административных должностях, в университете Кембриджа начали преподавать его систему мира.

Личная жизнь

Женщины ни тогда, ни с годами не проявляли особой симпатии к Ньютону, и за всю свою жизнь он ни разу не женился.

Смерть великого ученого наступила в 1727 году, причем на его похороны собрался практически весь Лондон.

Законы Ньютона

• Первый закон механики: всякое тело покоится или остается в состоянии равномерного поступательного движения, пока этот состояние не будет скорректировано приложением внешних сил.
• Второй закон механики: изменение импульса пропорционально приложенной силе и осуществляется по направлению ее воздействия.
• Третий закон механики: материальные точки взаимодействуют друг с другом по прямой, их соединяющей, с равными по модулю и противоположными по направлению силами.
• Закон всемирного тяготения: сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками пропорциональна произведению их масс, умноженному на гравитационную постоянную, и обратно пропорциональна квадрату расстояния между этими точками.

Сэр Исаак Ньютон – английский физик, математик, астроном, создатель классической механики, сделавший величайшие научные открытия в истории человечества.

Родился Исаак Ньютон 4 января 1643 года (по григорианскому календарю) в деревне Вулсторп в графстве Линкольншир. Своё имя он получил в честь отца, умершего за 3 месяца до рождения сына. Спустя 3 года мать Исаака, Анна Эйскоу, снова вышла замуж. В новой семье родились ещё трое детей. А Исаака Ньютона взял на попечение его дядя, Уильям Эйскоу.

Детство

Дом, в котором родился Ньютон

Рос Исаак замкнутым и молчаливым. Общению со своими сверстниками он предпочитал чтение. Любил мастерить технические игрушки: воздушных змеев, ветряные мельницы, водяные часы.

В 12-летнем возрасте Ньютон начал учиться в школе в Грэнтеме. Жил он в то время в доме аптекаря Кларка. Упорство и трудолюбие вскоре сделали Ньютона лучшим учеником в классе. Но когда Ньютону исполнилось 16 лет, умер его отчим. Мать Исаака вернула его в поместье и возложила на него обязанности по хозяйству. Но это совершенно не нравилось Ньютону. Он мало занимался хозяйством, предпочитая этому скучному занятию чтение. Однажды дядя Ньютона, застав его с книгой в руках, был поражён, увидев, что Ньютон решал математическую задачу. И дядя, и школьный учитель, убедили мать Ньютона в том, что такой способный юноша должен продолжить обучение.

Тринити-колледж

Тринити-колледж

В 1661 г. 18-летний Ньютон был зачислен в Тринити-колледж Кембриджского университета как студент-сайзер (sizar). С таких студентов плата за обучение не бралась. Они должны были оплачивать обучение, выполняя различные работы в Университете или прислуживая богатым студентам.

В 1664 г. Ньютон сдал экзамены, стал студентом-школяром (scholars) и начал получать стипендию.

Ньютон учился, забывая про сон и отдых. Изучал математику, астрономию, оптику, фонетику, теорию музыки.

В марте 1663 г. в колледже открыли кафедру математики. Возглавил её Исаак Барроу — математик, будущий учитель и друг Ньютона. В 1664 г. Ньютон открыл биноминальное разложение для произвольного рационального показателя . Это было первое математическое открытие Ньютона. Позже Ньютон откроет математический метод разложения функции в бесконечный ряд. В конце 1664 г. он получил степень бакалавра.

Изучал Ньютон труды физиков: Галилея, Декарта, Кеплера. На основе их теорий им была создана универсальная система мира .

Программная фраза Ньютона: «В философии не может быть государя, кроме истины…». Не отсюда ли произошло знаменитое выражение: «Платон мне друг, но истина дороже»?

Годы Великой эпидемии чумы

Годы с 1665 по 1667 были периодом Великой эпидемии чумы. Занятия в Тринити-колледже прекратились, и Ньютон уехал в Вулсторп. Все свои тетради и книги он увёз с собой. В эти тяжёлые «чумные годы» Ньютон не прекращал заниматься наукой. Проводя различные оптические опыты, Ньютон доказал, что белый цвет является смесью всех цветов спектра . Закон всемирного тяготения – это величайшее открытие Ньютона, сделанное им в «чумные годы». Окончательно этот закон Ньютон сформулировал только после открытия законов механики. А опубликованы эти открытия были только через десятилетия.

Научные открытия

Телескоп Ньютона

В начале 1672 г. в Королевском обществе был продемонстрирован телескоп-рефлектор , который сделал Ньютона знаменитым. Ньютон стал членом Королевского общества.

В 1686 г. Ньютон сформулировал три закона механики , описал орбиты небесных тел: гиперболические и параболические, доказал, что Солнце также подчиняется общим законам движения. Всё это было изложено в первом томе «Математических начал».

В 1669 г. систему мира Ньютона начали преподавать в Кембридже и в Оксфорде. Ньютон становится также иностранным членом Парижской академии наук. В этом же году Ньютона назначают управляющим Монетного двора. Он уезжает из Кембрижда в Лондон.

В 1669 г. Ньютона избрали в парламент. Пробыл он там всего год. Но в 1701 г. его избирают туда повторно. В этом же году Ньютон ушёл в отставку с поста профессора Тринити-колледжа.

В 1703 г. Ньютон стал президентом Королевского общества и пробыл на этом посту до конца своей жизни.

В 1704 г. выходит монография «Оптика». А в 1705 г. за научные заслуги Исааку Ньютону было присвоено звание рыцаря. Это случилось впервые в истории Англии.

Знаменитый сборник лекций по алгебре, вышедший в 1707 г. и называвшийся «Универсальная арифметика», положил начало рождению численного анализа.

В последние годы своей жизни он писал «Хронологию древних царств», готовил справочник по кометам. Ньютон очень точно рассчитал орбиту кометы Галлея.

Скончался Исаак Ньютон в 1727 г. в Кенсингтоне недалеко от Лондона. Похоронен в Вестминстерском аббатстве.

Открытия Ньютона позволили человечеству сделать гигантский рывок в развитии математики, астрономии, физики.

/краткий исторический ракурс/

Величие настоящего ученого не в званиях и наградах, которыми он отмечен или награжден мировым сообществом, и даже не в признании его заслуг перед Человечеством, а в тех открытиях и теориях, которые он оставил Миру. Уникальные открытия, сделанные за свою яркую Жизнь, знаменитым ученым Исааком Ньютоном трудно переоценить или недооценить.

Теории и открытия

Исааком Ньютоном были сформулированы основные законы классической механики , был открыт закон всемирного тяготения , разработана теория движения небесных тел , созданы основы небесной механики.

Исаак Ньютон (независимо от Готфрида Лейбница) создал теорию дифференциальных и интегральных исчислений , открыл дисперсию света , хроматическую аберрацию, изучал интерференцию и дифракцию , развивал корпускулярную теорию света , дал гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления , построил зеркальный телескоп .

Пространство и Время Ньютон считал абсолютными.

Исторические формулировки законов механики Ньютона

Первый закон Ньютона

Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.

Второй закон Ньютона

В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.

Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.

Третий закон Ньютона

Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе — взаимодействия двух тел друг на друга равны и направлены в противоположные стороны.

Некоторые современники Ньютона считали его алхимиком . Он был директором Монетного двора, наладил монетное дело в Англии, возглавлял общество Приор-Сион , занимался хронологией древних царств. Несколько теологических трудов (большей частью не опубликованных) посвятил толкованию библейских пророчеств.

Труды Ньютона

– «Новая теория света и цветов», 1672 (сообщение Королевскому обществу)

– «Движение тел по орбите» (лат. De Motu Corporum in Gyrum ), 1684

– «Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ), 1687

– «Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света» (англ. Opticks or a treatise of the reflections , refractions , inflections and colours of light ), 1704

– «О квадратуре кривых» (лат. Tractatus de quadratura curvarum ), приложение к «Оптике»

– «Перечисление линий третьего порядка» (лат. Enumeratio linearum tertii ordinis ), приложение к «Оптике»

– «Универсальная арифметика» (лат. Arithmetica Universalis ), 1707

– «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов» (лат. De analysi per aequationes numero terminorum infinitas ), 1711

– «Метод разностей», 1711

По мнению ученых всего Мира, работы Ньютона значительно опередили общий научный уровень его времени и были малопонятны современникам. Однако, сам Ньютон говорил о себе: «Не знаю, как меня воспринимает мир, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на морском берегу, который развлекается тем, что время от времени отыскивает камешек более пёстрый, чем другие, или красивую ракушку, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным. »

Но по убеждению, не менее великого ученого, 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. »

На могиле Ньютона оставлена надпись:

« 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. »

Подготовил Лазарь Модель.

Исаак Ньютон родился в семье фермера в деревне Вилсторп графства Линкольншир на востоке Англии, у берегов Северного моря. Успешно окончив школу в городе Грэнтеме, юноша поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета. Среди знаменитых выпускников колледжа – философ Фрэнсис Бэкон, лорд Байрон, писатель Владимир Набоков, короли Англии Эдуард VII и Георг VI, принц Уэльский Чарльз. Интересно, что Ньютон стал бакалавром в 1664 году, уже сделав свое первое открытие. С началом эпидемии чумы молодой ученый уехал домой, но в 1667 году вернулся в Кембридж, а в 1668 году стал магистром Тринити-колледжа. На следующий год 26-летний Ньютон стал профессором математики и оптики, сменив на этом посту своего учителя Барроу, который был назначен королевским капелланом. В 1696 году король Вильгельм III Оранский назначил Ньютона смотрителем Монетного двора, а через три года – управляющим. На этом посту ученый активно боролся с фальшивомонетчиками и провел несколько реформ, которые через десятилетия привели к росту благосостояния страны. В 1714 году Ньютон написал статью «Наблюдения относительно ценности золота и серебра», тем самым обобщив свой опыт финансового регулирования на государственном посту.
Факт
Исаак Ньютон никогда не был женат.

14 главных открытий Исаака Ньютона

1. Бином Ньютона. Первое математическое открытие Ньютон сделал в 21 год. Будучи студентом, он вывел формулу бинома. Бином Ньютона – формула разложения в многочлен произвольной натуральной степени двучлена (а +b) в степени n. Каждый сегодня знает формулу квадрата суммы а+в, но чтобы не совершить ошибку с определением коэффициентов при увеличении показателя степени, применяется формула бинома Ньютона. Через это открытие ученый пришел к своему другому важному открытию – разложению функции в бесконечный ряд, названному позднее формулой Ньютона-Лейбница.
2. Алгебраическая кривая 3-го порядка. Ньютон доказал, что для любой кубики (алгебраической кривой) можно подобрать систему координат, в которой она будет иметь один из указанных им видов, а также поделил кривые на классы, роды и типы.
3. Дифференциальное и интегральное исчисление. Основным аналитическим достижением Ньютона было разложение всевозможных функций в степенные ряды. Кроме того, он создал таблицу первообразных (интегралов), она вошла почти в неизмененном виде во все современные учебники математического анализа. Изобретение позволяло ученому, по его словам, сравнивать площади любых фигур «за половину четверти часа».
4. Метод Ньютона. Алгоритм Ньютона (также известный как метод касательных) – это итерационный численный метод нахождения корня (нуля) заданной функции.

5. Теория цвета. В 22 года, по выражению самого ученого, он «получил теорию цветов». Именно Ньютон впервые непрерывный спектр разбил на семь цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Природа цвета и опыты с разложением белого цвета на 7 составляющих цветов, описанные в «Оптике» Ньютона, легли в основу развития современной оптики.

6. Закон всемирного тяготения. В 1686 году Ньютон открыл закон всемирного тяготения. Идея силы тяготения высказывалась и раньше (например, Эпикуром и Декартом), но до Ньютона никто не сумел математически связать закон тяготения (силу, пропорциональную квадрату расстояния) и законы движения планет (то есть законы Кеплера). Ньютон первым догадался, что гравитация действует между двумя любыми телами во Вселенной, что движением падающего яблока и вращением Луны вокруг Земли управляет одна и та же сила. Тем самым открытие Ньютона легло в основу еще одной науки – небесной механики.

7. Первый закон Ньютона: Закон инерции. Первый из трех законов, лежащих в основе классической механики. Инерция – свойство тела сохранять свою скорость движения неизменной по величине и направлению, когда на него не действуют никакие силы.

8. Второй закон Ньютона: Дифференциальный закон движения. Закон описывает взаимосвязь между приложенной к телу (материальной точке) силы и следующей за этим ускорением.

9. Третий закон Ньютона. Закон описывает, как взаимодействуют две материальные точки, и утверждает, что сила действия противоположна по направлению силе взаимодействия. Кроме того, сила всегда есть результат взаимодействия тел. И как бы тела ни взаимодействовали друг с другом посредством сил, они не могут изменить свой суммарный импульс: отсюда следует Закон сохранения импульса. Динамика, основанная на законах Ньютона, называется классической динамикой и описывает движения объектов со скоростями от долей миллиметров в секунду до километров в секунду.

10. Телескоп-рефлектор. Оптический телескоп, где в качестве светособирательного элемента используется зеркало, несмотря на небольшие размеры, давал 40-кратное увеличение высокого качества. Благодаря своему изобретению 1668 года Ньютон обрел славу и стал членом Королевского общества. Позднее усовершенствованные рефлекторы стали основными инструментами астрономов, с их помощью, в частности, была открыта планета Уран.
11. Масса. Масса как научный термин была введена Ньютоном как мера количества вещества: до этого естествоиспытатели оперировали с понятием веса.
12. Маятник Ньютона. Механическая система из нескольких шариков, подвешенных на нитях в одной плоскости, колеблющихся в этой плоскости и ударяющихся друг с другом, придумана для демонстрации преобразования энергии различных видов друг в друга: кинетической в потенциальную или наоборот. Изобретение вошло в историю как «Колыбель Ньютона».
13. Интерполяционные формулы. Формулы вычислительной математики используются для нахождения промежуточных значений величины по имеющемуся дискретному (прерывистому) набору известных значений.
14. «Универсальная арифметика». В 1707 году Ньютон опубликовал монографию, посвященную алгебре, и таким образом внес большой вклад в развитие этого раздела математики. Среди открытий труда Ньютона: одна из первых формулировок основной теоремы алгебры и обобщение теоремы Декарта.

Одно из самых известных философских изречений Ньютона:

В философии не может быть государя, кроме истины… Мы должны поставить памятники из золота Кеплеру, Галилею, Декарту и на каждом написать: «Платон – друг, Аристотель – друг, но главный друг – истина».

Жизнь и открытия Исаака Ньютона

Исаак Ньютон, (1642-1727) величайший ученый, оказавший наибольшее влияние на развитие науки, родился в Вулсторпе, в Англии, на Рождество 1642 года (в год смерти Галилея).

Как и Магомет, Ньютон родился после смерти отца. Уже ребенком он проявлял склонность к механике и был очень умелым. Хотя Исаак и был умным ребенком, в школе он не слишком старался и особенно не выделялся. В подростковом возрасте мать забрала его из школы, надеясь, что сын успешно станет заниматься сельским хозяйством. К счастью, она не утеряла веры в его способности, и, достигнув восемнадцати лет, Исаак поступил в Кембриджский университет. Там он быстро изучил то, что тогда было известно в области математики и естественных наук, и даже занимался собственными исследованиями.

В возрасте от 21 до 27 лет Ньютон заложил основы своих теорий, совершивших переворот в мировой науке. Середина XVII века была временем быстрого научного развития. Изобретение в начале века телескопа открыло новую эпоху в астрономии. Английский философ Фрэнсис Бэкон и французский философ Рене Декарт призвали ученых Европы не ссылаться более на авторитет Аристотеля, а заняться собственными экспериментами.

Галилей воплотил в жизнь этот призыв. Его наблюдения с использованием телескопа перевернули тогдашние астрономические представления, а его механические опыты позволили установить то, что известно как первый закон ньютоновской механики.

Другие великие ученые, такие как Гарвей с его открытиями в области кровообращения и Кеплер, описавший законы движения планет вокруг Солнца, также дали науке много новых важных сведений. Но в целом чистая наука оставалась ареной игры умов, и еще не было доказательств тому, что наука, соединенная с техникой, может изменить всю жизнь людей, как то предсказывал Фрэнсис Бэкон.

Хотя Коперник и Галилей развенчали некоторые ошибочные концепции древних ученых и внесли большой вклад в лучшее понимание законов Вселенной, но еще не были сформулированы основополагающие принципы, которые могли бы связать воедино разрозненные факты и сделать возможным научное прогнозирование. Именно Ньютон создал такую объединяющую теорию и проложил путь, по которому наука следует до настоящего времени.

Ньютон обычно неохотно публиковал результаты своих исследований, и, хотя основные его концепции были сформулированы к 1669 году, многое было опубликовано значительно позднее.

Первой работой, в которой он сделал свои открытия достоянием гласности, была его поразительная книга о природе света.

Проведя ряд опытов, Ньютон пришел к выводу, что обычный белый свет представляет собой смесь всех цветов радуги. Он также произвел тщательный анализ законов отражения и рефракции света. На основе познания этих законов в 1668 году он создал первый телескоп-рефрактор — телескоп того же типа, который и теперь используется в главных астрономических обсерваториях.

Об этих, как и о других своих опытах и открытиях, Ньютон доложил на заседании Британского королевского научного общества, когда ему было 29 лет. Даже и достижения Исаака Ньютона в оптике обеспечили бы ему включение в наш перечень, но гораздо существеннее были его открытия в математике и механике.

Главным его вкладом в математику было открытие интегрального исчисления (в тот период, когда ему было года двадцать три — двадцать четыре). Это изобретение стало не просто семенем, из которого выросла современная математическая теория; без этого метода было бы невозможно большинство достижений современной науки.

Но главные открытия Ньютона были сделаны в области механики. Галилеи открыл первый закон движения тел, не подчиненных влиянию внешних (посторонних) сил.

На практике, конечно, все предметы подчинены каким-то внешним силам, и вопрос о движении предметов при указанных обстоятельствах есть важнейший вопрос механики. Эта-то проблема и была решена Ньютоном, открывшим знаменитый второй закон механики, по сути — самый фундаментальный из законов классической физики.

Этот второй закон, математически выраженный формулой

гласит, что ускорение равно силе, деленной на массу предмета. К двум законам механики Ньютон добавил знаменитый третий закон, гласящий, что каждое действие вызывает равное противодействие, а также (самый знаменитый) закон всемирного тяготения.

Эти четыре закона механики, составляют единую систему, с помощью которой возможно исследование, по сути, всех макроскопических механических систем, от колебаний маятника до движения планет вокруг Солнца.

Ньютон не просто сформулировал эти законы механики, но сам, используя математические методы, показал, как эти законы можно использовать для решения актуальных задач.

Знание законов Ньютона позволяет решить чрезвычайно широкий круг научно-технических проблем. При его жизни эти законы нашли наиболее яркое применение в области астрономии. В 1687 году он опубликовал свой великий труд «Математические начала естественной философии», обычно именуемые просто «Начала», где он сформулировал законы механики и закон всемирного тяготения.

Ньютон показал, что, используя эти законы, можно довольно точно предсказать движение планет вокруг Солнца. Принципиальная проблема астрономической динамики — проблема предсказуемости движения небесных тел — была разрешена Ньютоном с помощью одного великолепного хода. Вот почему его нередко называют также великим астрономом.

На чем основывается наша оценка научных заслуг Ньютона? Если просмотреть индексы научных энциклопедий, то можно найти там больше ссылок на Ньютона и на его открытия, чем на любого другого из ученых.

Надо учесть также, что писал о Ньютоне Лейбниц, тоже великий ученый, с которым Ньютон резко полемизировал: «Если говорить о математике с начала мира до времен Ньютона, то он сделал для этой науки больше, чем все другие». Великий французский ученый Лаплас называл «Начала» «величайшим произведением человеческого гения». Величайшим гением считал Ньютона также Лагранж, а Эрнст Мач в 1901 году писал, что «с того времени все достижения в математике были просто развитием законов механики на основе идей Ньютона».

В столь кратком обзоре, как наш, невозможно подробно рассказать обо всех свершениях Ньютона, хотя и его более частные достижения также заслуживают внимания. ньютон астрономия всемирный тяготение

Так, Исаак Ньютон внес значительный вклад в термодинамику и акустику, сформулировал важнейший принцип сохранения количества энергии, создал свою знаменитую биномную теорему, внес немалый вклад в астрономию и космогонию. Но, признав Ньютона величайшим из гениев, оказавшим наибольшее влияние на мировую науку, все же можно спросить, почему здесь он поставлен прежде таких выдающихся политиков, как Александр Великий или Вашингтон, или величайших религиозных вождей, таких как Христос или Будда.

Мое мнение: несмотря на все значение политических или религиозных преобразований, большинство людей в мире точно так же проживали как за 500 лет до Александра, так и 500 лет спустя. Точно так же повседневная жизнь большинства людей в 1500 году нашей эры была почти такой же, как и за 1500 лет до нашей эры.

Между тем с 1500 года с развитием и подъемом современной науки в быту людей, в их работе, питании, одежде, проведении досуга и т. д. произошли революционные изменения. Не меньшие изменения произошли и в философии, и в религиозном мышлении, в политике и экономике Ньютон, гениальный ученый, оказал наибольшее влияние на развитие современной науки, а потому заслуживает одного из самых почетных мест (второго по значению) в любом перечне самых влиятельных исторических лиц.

Ньютон умер в 1727 году и первым из ученых был удостоен чести быть погребенным в Вестминстерском аббатстве.

Исаак Ньютон | Королевское общество

Сэр Исаак Ньютон PRS FRS (25 декабря 1642 — 20 марта 1726/27) был английским математиком, астрономом и физиком (в свое время его называли «натурфилософом»), широко признанным одним из самых влиятельных ученых все время и ключевая фигура в научной революции.

Его книга Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica («Математические принципы естественной философии»), впервые опубликованная в 1687 году, заложила основы классической механики.Ньютон также внес плодотворный вклад в оптику, и он разделяет честь Готфрида Вильгельма Лейбница за разработку исчисления бесконечно малых. Принципы Ньютона сформулировали законы движения и всемирного тяготения, которые доминировали в взглядах ученых на физическую вселенную в течение следующих трех столетий. Выведя законы движения планет Кеплера из его математического описания гравитации и используя те же принципы для объяснения траекторий комет, приливов, прецессии равноденствий и других явлений, Ньютон устранил последние сомнения в обоснованности гелиоцентрическая модель Солнечной системы и продемонстрировала, что движение объектов на Земле и небесных тел может быть объяснено одними и теми же принципами.Теоретическое предсказание Ньютона о том, что Земля имеет форму сплющенного сфероида, было позже подтверждено геодезическими измерениями Мопертюи, Ла Кондамина и других, таким образом убедив большинство континентальных европейских ученых в превосходстве ньютоновской механики над более ранней системой Декарта. Ньютон также построил первый практический телескоп-отражатель и разработал сложную теорию цвета, основанную на наблюдении, что призма разлагает белый свет на цвета видимого спектра.Работа Ньютона по свету была собрана в его очень влиятельной книге Opticks , впервые опубликованной в 1704 году. Он также сформулировал эмпирический закон охлаждения, провел первые теоретические вычисления скорости звука и ввел понятие ньютоновской жидкости. В дополнение к своей работе по исчислению, как математик Ньютон внес вклад в изучение степенных рядов, обобщил биномиальную теорему на нецелые показатели, разработал метод аппроксимации корней функции и классифицировал большинство кривых на кубической плоскости.Ньютон был научным сотрудником Тринити-колледжа и вторым профессором математики Кембриджского университета Лукаса. Он был набожным, но неортодоксальным христианином, который в частном порядке отвергал доктрину Троицы и, что необычно для члена Кембриджского факультета того времени, отказывался принимать священные сан в англиканской церкви. Помимо работы в области математических наук, Ньютон большую часть своего времени посвятил изучению алхимии и библейской хронологии, но большая часть его работ в этих областях оставалась неопубликованной еще долгое время после его смерти.Политически и лично связанный с партией вигов, Ньютон два коротких срока служил членом парламента Кембриджского университета — в 1689–90 и 1701–02 годах. Он был посвящен в рыцари королевой Анной в 1705 году, и последние три десятилетия своей жизни он провел в Лондоне, работая надзирателем (1696–1700) и магистром (1700–1727) Королевского монетного двора, а также президентом Королевского общества ( 1703–1727).

5 эксцентричных фактов об Исааке Ньютоне

Алхимик. Бич зла.Титан науки. Как может один человек быть всеми тремя? Ну, вот как обстоят дела, когда вы — сэр Исаак Ньютон (1643-1727).

На арене науки Ньютон известен не меньше имен. Его изменяющая мир Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, впервые напечатанная в 1687 году, представила знаменитые законы движения и всемирного тяготения Ньютона. Его работа заложила фундамент, на котором стоит современная физика, и входит в число самых важных книг по истории науки.

Но «Начала» ни в коем случае не были единственной попыткой Ньютона.Он также внес плодотворную работу в области оптики и вычислений, а также многое другое. Под «еще» мы подразумеваем довольно странные и удивительные вещи. Например:

Ньютон пытался превратить свинец в золото

Неутомимый ум Ньютона не ограничивался точной наукой. Он также изучал и проводил обширные эксперименты в области алхимии, отрасли псевдонауки, практикующие стремились превратить неблагородные металлы в драгоценное золото или серебро, а также многое другое.Сохранившиеся документы указывают на то, что у Ньютона даже был рецепт философского камня, святого Грааля алхимии. Считалось, что это вещество необходимо для превращения свинца в золото, лечения всех болезней и раскрытия секретов самого бессмертия. Увы, ни одна из этих алхимических попыток не увенчалась успехом для Ньютона. Это была его настоящая научная работа, которая в конечном итоге принесла ему бессмертие иного рода.

Он почти сделал себе лоботомию

Как и многие ученые на протяжении всей истории, Ньютон не стеснялся проверять идеи на себе.В рамках своих исследований оптики в молодости Ньютон счел необходимым посмотреть, как форма человеческого глаза влияет на восприятие цвета. Итак, он вставил бодкин — разновидность большой тупой иглы — между веком и глазным яблоком. Затем он переместил бодик и использовал его, чтобы надавить на глазное яблоко. Если вы все еще читаете эту ужасную подробность, вы с облегчением узнаете, что это упражнение привело к появлению цветных кругов, но в остальном, похоже, не причинило Ньютону длительного вреда. Тем не менее, несвоевременное чихание могло изменить историю науки в том виде, в каком мы ее знаем.

Он почти ослеп, глядя на Солнце

Когда тупая игла не была под рукой, Ньютон продолжал издеваться над глазами, в том числе смотрел на солнце — точнее, на зеркало, расположенное так, чтобы отражать солнечный свет на него, когда он стоял в в противном случае затемненная комната (так, чтобы его зрачки были полностью расширены). Сегодня любой пятилетний ребенок может сказать вам, что смотреть на солнце невооруженным глазом — значит рисковать необратимыми повреждениями, даже слепотой. Но Ньютону снова повезло. Несмотря на то, что Ньютон проводил этот эксперимент несколько раз, он страдал лишь от кратковременных страданий, включая несколько дней, когда он видел действительно яркие пятна и прятался в темной комнате, пока не выздоровел.Но эти и другие наблюдения послужили основой для исследований Ньютона в области оптики и его теории света и завершились публикацией в 1704 году еще одной из великих и влиятельных работ Ньютона, получившей соответствующее название «Optiks».

Он сразил ужас в сердцах преступников

С опубликованием «Принципов» и сохранением своего наследия как одного из величайших научных умов всех времен Ньютон неожиданно изменил свою карьеру в 1696 году: он принял назначение на должность надзирателя (а затем и начальника тюрьмы). ) Королевского монетного двора, который отвечал за создание твердой валюты Англии. Ньютон служил Монетному двору до самой своей смерти и очень серьезно относился к своим обязанностям, особенно когда дело касалось фальшивомонетчиков, которых он преследовал с таким рвением, которое делает Бэтмена похожим на бойскаута. Несмотря на свои преклонные годы, Ньютон проявил огромную личную инициативу, предавая суду злодеев. Он проник в преисподнюю; лично допросил сотни подозреваемых и свидетелей; и почти единолично осудил более двух десятков фальсификаторов. В то время подделка валюты каралась смертной казнью, и Ньютон был беспощаден, добиваясь судебного преследования преступников по всей строгости закона.Кажется, не все герои носят плащи (вместо этого Ньютон, похоже, любил пальто в пол).

Об этом яблоке…

Если вы больше ничего не помните из школьных уроков о Ньютоне, вы, вероятно, помните, как узнали эту ньютоновскую «Эврику!» момент относительно силы тяжести наступил, когда он сидел под яблоней. Легенда гласит, что упавшее яблоко ударило Ньютона по голове, заставив его задуматься, почему яблоко упало на Землю, а не в каком-то другом направлении. Работа над этим плодом, так сказать, в конечном итоге привела к идеям, позже изложенным в «Началах» Ньютона.Хотя иногда это событие отклоняется как вымышленное, версия этого события могла действительно произойти. В своей биографии 1752 года «Мемуары о жизни сэра Исаака Ньютона» Уильям Стьюкли пересказал историю, рассказанную самим Ньютоном. В этой версии яблоко не обязательно попадало в Ньютон; он просто наблюдал, как он упал на землю. Но, к счастью для потомков и науки, серьезность момента не осталась незамеченной ни Ньютоном, ни его биографом.

Вера, стоящая за знаменитыми: Исаак Ньютон | Христианская история

Подпишитесь на «Христианство сегодня» и получите мгновенный доступ к прошлым выпускам «Истории христианства»!

Природа и законы природы, скрытые в ночи.
Бог сказал: Да будет Ньютон! и все было Light.
–Александр Поуп

Известная эпитафия Александра Поупа олицетворяла славу Исаака Ньютона. Даже при жизни Ньютона преклонение перед его современниками граничило с поклонением. После своей смерти в апреле 1727 года Ньютон неделю пролежал в Вестминстерском аббатстве. На похоронах его покрывало несли три графа, два герцога и лорд-канцлер. Вольтер заметил: «Он был похоронен как король, который хорошо поступил со своими подданными.«Ни один ученый до или после не был столь почитаем и похоронен с такой высокой честью.

Кем был этот человек, чей рост доминировал в научной среде на протяжении трех столетий? Почему его достижения так повлияли на общество? Какую роль вера Ньютона сыграла в его жизни и творчестве?

Вера Ньютона

Для Ньютона мир науки ни в коем случае не был всей жизнью. Он тратил больше времени на теологию, чем на науку; действительно, он написал около 1,3 миллиона слов на библейские темы.Тем не менее, это огромное наследие было скрыто от общественности в течение двух столетий до аукциона его ненаучных произведений в 1936 году.

Понимание Бога Ньютоном пришло в первую очередь из Библии, которую он изучал в течение нескольких дней и недель. Он проявлял особый интерес к чудесам и пророчествам, вычисляя даты книг Ветхого Завета и анализируя их тексты, чтобы определить их авторство. В рукописи правил толкования пророчеств Ньютон отметил схожие цели ученого и толкователя пророчеств: простота и единство.Он осудил «безумие толкователей, предсказывающих времена и вещи через пророчество», поскольку цель пророчества заключалась в том, чтобы продемонстрировать Божье провидение в …

. Вы достигли конца этой статьи.

Чтобы продолжить чтение, подпишитесь сейчас. Подписчики имеют полный цифровой доступ.

Уже подписчик CT? Войдите в систему, чтобы получить полный цифровой доступ.

Кто был Исаак Ньютон? Познакомьтесь с алхимиком и физиком

«Сэр Исаак Ньютон» сэра Годфри Кнеллера, 1702 г. (Фото: © Национальная портретная галерея, Лондон, CC BY-NC-ND 3.0)

Исаак Ньютон известен своими работами по гравитации и исчислению, а также многими своими достижениями. Открытия и усилия по саморекламе одного из самых выдающихся людей в истории складываются в увлекательную жизнь. Ньютон применил свои таланты во многих областях. Свет, музыка, Библия — некоторые темы выходили за рамки его интересов и навыков. Что это были за бесчисленные занятия?

Читайте дальше, чтобы открыть для себя монументальный вклад Исаака Ньютона .

Ранняя жизнь Исаака Ньютона

Тринити-колледж, Кембридж, где учился юный Ньютон.(Фото: Wikimedia Commons, общественное достояние)

Исаак Ньютон родился в декабре 1642 года в Линкольншире, Англия. В то время Англия быстро переходила в английскую гражданскую войну, которая привела к периоду междуцарствия (без короля) до Восстановления короля Карла II в 1660 году. Правление Междуцарствия было глубоко пуританским и основывалось на религиозной философии. По общему мнению, у Ньютона была непростая семейная жизнь, и в целом он был несчастен. Он рано проявил талант к математике и в 1661 году поступил в Тринити-колледж в Кембридже.Именно в Кембридже Ньютон изучал, преподавал и начал рассматривать работу Вселенной.

Достижения Ньютона по изменению парадигмы

Ньютоновская физика

Колыбель Ньютона, демонстрирующая принципы ньютоновской физики. (Фото: Стоковые фотографии из DSLAVEN / Shutterstock)

Исаак Ньютон, пожалуй, наиболее известен своим «открытием» гравитации . Хотя гравитация существовала всегда, легенда гласит, что Ньютон получил прозрение, когда его ударило яблоко, упавшее с дерева наверху.Хотя он был первым, кто постулировал теорию всемирного тяготения, его вклад в наше понимание физического мира на самом деле был гораздо шире. В знаменитой работе Ньютона под названием « Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica » («Математические принципы естественной философии», 1687 г.) излагаются взаимосвязи, которые каждый школьник изучает сегодня при введении в так называемую классическую механику.

«Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica» Исаака Ньютона, аннотированная его выигранной рукой для второго издания. (Фото: Billthom через Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)

Принципы описывает закон всемирного тяготения — открытие Ньютона, что все объекты во Вселенной оказывают друг на друга гравитационное притяжение в количествах, которые можно рассчитать на основе их соответствующих масс и расстояния друг от друга. Трехтомная книга также ввела три закона движения. Во-первых, движущийся объект будет продолжать движение с той же скоростью, если на него не будет воздействовать внешняя сила. Второй описывает важное уравнение: сила равна массе, умноженной на ускорение.Наконец, третье — это обычное изречение физического факта: на каждое действие есть равное и противоположное противодействие.

Оптика

Копия конструкции второго телескопа-рефлектора Ньютона. (Фото: Эндрю Данн через Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0)

Newton добился значительных успехов в области оптики . Будучи профессором Кембриджа, он изучал свет, преломленный через призму, которая, как на обложке альбома Pink Floyd, разделяет белый свет на составляющие его цвета. Он понял, что спектр цветов присущ разным лучам света. Свет сохраняет свой цвет независимо от того, куда он светит. Лучи также могут быть возвращены в единый луч белого света с помощью другой призмы. Ньютон также считал, что свет состоит из частиц — мнение, которое его знаменитый коллега-ученый Роберт Гук категорически отверг в пользу волновой теории.

В то время в ранних телескопах использовались преломляющие линзы для увеличения поля зрения. Ньютона беспокоили хроматические аберрации из-за преломления света призмами.В результате он приступил к разработке телескопа-рефлектора, в котором для увеличения изображения использовались зеркала. Он создал свой первый телескоп в 1668 году. В 1671 году он показал свою последнюю версию Лондонскому королевскому обществу, членом которого вскоре стал. Это был хит, и ньютоновские телескопы все еще производятся в различных вариациях.

Исчисление

«Метод потоков и бесконечных рядов в применении к геометрии кривых линий» Ньютона, написанный в 1671 году, но опубликованный посмертно в 1736 году. (Фото: Библиотека Бейнеке, Йельский университет, общественное достояние)

Кто слышал о Готфриде Лейбнице? Ответ — значительно меньше людей, чем знающих имя Ньютона. Во многом это связано с известностью Ньютона в других областях. Однако имя другого основателя математического анализа вошло в историю из-за его академической напряженности с английским физиком. Исчисление — это, по сути, изучение кривых путем определения площади под ними или их уклонов. Немец Лейбниц опубликовал свою работу о кривых раньше Ньютона.Однако более ранние заметки Ньютона показали, что он придумал свои собственные методы во время изучения движения планет.

Так кто изобрел исчисление? По словам Ньютона, он это сделал. Находясь на своем влиятельном посту в Королевском обществе, Ньютон принял «решение» «беспристрастного» комитета в свою пользу. Однако сегодня обычно узнают и то, и другое. Вместо того, чтобы обманывать друг друга, они, вероятно, делали свои разработки параллельно, как это часто бывает в STEM.

Другие занятия: алхимия, религия и музыка

Изображение Храма Соломона Исааком Ньютоном из его «Хронологии древних царств с поправками», 1728 год.Это издание хранится в Библиотеке редких книг и рукописей Бейнеке Йельского университета. (Фото: Wikimedia Commons, общественное достояние)

В 17 веке наука была довольно открытой областью. Такие вещи, как гороскопы и поиск Философского камня, не вызывали презрения даже у самых авторитетных ученых. Ньютон проявлял большой интерес к алхимии, которая в то время была тесно связана с областью, которая превратилась в современную химию. Он экспериментировал с металлами и смесями, в какой-то момент сжег свою лабораторию с большей частью своих записей.

Продолжая классическую традицию, Ньютон рассматривал музыку как имеющую научную связь с природой. Ньютон добавил оранжевый и индиго к пяти существующим цветам радуги, поскольку его изучение света, казалось, было глубоко связано с музыкальными гаммами. Даже религия была областью, на которой Ньютон пытался оставить свой след. Ньютон изучил и зарисовал Храм Соломона на основе чтения Священных Писаний и идей сакральной геометрии. Он также писал о древних цивилизациях Библии в труде под названием Хронология древних царств с поправками , опубликованном посмертно в 1728 году.

Загробная жизнь гения

Яблоня Ньютона в Портерс Лодж, Кембридж. (Фото: Фото: фондовые фотографии ЭМИЛИ ГУДВИН / Shutterstock)

Ньютон при жизни добился редкой славы. Эрудит, он произвел революцию в разрозненных областях. Уйдя из жизни в возрасте 84 лет в 1727 году, он оставил после себя Королевское общество, сформированное его руководством, сверхъестественной мифологией и законами Вселенной, которым все еще учат.

Библиотека Рена в Тринити-колледже в Кембридже, где хранятся многие работы Ньютона.(Фото: Эндрю Данн через Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0)

Несмотря на сложность общей теории относительности Эйнштейна и других более поздних разработок, ньютоновская физика объясняет очень многое из того, что мы видим сегодня: шары для пула, летящие по столам, ускоряющиеся машины и прыжки дайверов с платформ. Для Ньютона изучение мира было отдельной областью.

Статьи по теме:

29 легендарных ученых объединились в «самой умной фотографии», когда-либо сделанной

Удивительные восстановленные фотографии Земли, сделанные астронавтами Аполлона

Кем была Мария Кюри? Узнайте больше об этом новаторском лауреате Нобелевской премии

Встречайте Harvard Computers, недооцененных женщин, нанесших на карту 400 000 звезд

Странная тайная история бумаг Исаака Ньютона

Когда сэр Исаак Ньютон умер в 1727 году, он не оставил после себя никакого завещания и огромную стопку бумаг.Его сохранившиеся переписки, заметки и рукописи содержат около 10 миллионов слов, которых достаточно, чтобы заполнить около 150 книг размером с роман. Есть страницы за страницами научного и математического великолепия. Но есть также страницы, которые раскрывают другую сторону Ньютона, сторону, которую его потомки пытались скрыть от публики.

Еще при жизни Ньютона превозносили как выдающегося ученого и математика беспрецедентного гения. Но Ньютон также изучал алхимию и религию. Он написал судебно-медицинский анализ Библии, пытаясь расшифровать божественные пророчества.Он придерживался неортодоксальных религиозных взглядов, отвергая учение о Святой Троице. После его смерти наследник Ньютона, Джон Кондуитт, муж его единокровной племянницы Кэтрин Бартон, опасался, что один из отцов Просвещения окажется навязчивым еретиком. И поэтому за сотни лет его работы мало кто видел. Лишь в 1960-е годы некоторые работы Ньютона получили широкое распространение.

Изображение: Oxford University Press

История написания Ньютона и того, как она сохранилась до наших дней, является предметом новой книги «Записки Ньютона: странная и истинная одиссея рукописей Исаака Ньютона ».Автор Сара Драй прослеживает их загадочную и сомнительную историю и раскрывает как удачные повороты, так и целенаправленные повороты, благодаря которым документы были в безопасности.

Мы поговорили с Драй о знаменитом светиле, его убеждениях, как рациональных, так и нет, а также о различных способах, которыми люди думали о Ньютоне на протяжении всей истории.

ПРОВОДНОЙ: Почему вы решили отследить, что случилось с бумагами Исаака Ньютона?

Сара Драй: В истории науки нет фигуры выше Ньютона.Он был яркой эмблемой рациональности Просвещения. Если вы попросите людей назвать ученого, они скажут Ньютон, Эйнштейн или Дарвин. Так что он стал иконой, более и менее чем человеком.

Но его всегда окружала великая тайна. Вы говорите людям, что работаете над Ньютоном, а они говорят: «О да, разве он не был алхимиком?» И это заставляет их чувствовать, что они знают что-то, что меняет наши представления об этом великом человеке. Я думаю, что есть настоящая привлекательность в том, чтобы как бы съесть этот торт и съесть его — иметь этого суперрационалистического святого, а также его тайные навязчивые идеи.

Одна из загадок заключалась в том, почему не было полного отредактированного собрания его статей. В книге есть раздел, в котором я рассказываю о том, как все великие континентальные ученые получили должное к началу 20 века. Но до Ньютона никто не добрался. И вопрос был в том, почему вокруг Ньютона могла быть эта дыра?

Затем есть детективная история о том, что случилось с этими бумагами, которые оставил Ньютон, и почему они так долго не выходили на свет. Заговора нет, но есть некоторое подавление, некоторое пренебрежение и некоторая путаница в отношении содержания бумаг.

ПРОВОДНОЙ: Сколько сочинений Ньютона сохранилось?

Исаак Ньютон

предыдущий показатель следующий

Майкл Фаулер, физический факультет, U.Va.

Жизнь Ньютона

В 1642 году, в год смерти Галилея, Исаак Ньютон родился в Вулсторпе, Линкольншир, Англия. в Рождество. Его отец умер тремя месяцами ранее, и младенец Исаак, очень преждевременный, также не ожидалось, что выживет. Было сказано, что он мог быть поместился в квартовую кастрюлю.Когда Исааку было три года, его мать вышла замуж за богатого пожилой священнослужитель из соседнего села и поселился там, оставив Исаака. сзади с бабушкой. Священник умер, а мать Исаака вернулась, через восемь лет, взяв с собой троих маленьких детей. Два года спустя Ньютон ушел в гимназию в Грэнтэме, где поселился у местных аптекаря и был очарован химическими веществами. План был в том, что в возрасте семнадцати он приходил домой и присматривал за фермой. Он оказался полный провал фермера.

Брат его матери, священник, учившийся в Кембридж убедил свою мать, что Исааку лучше пойти в университет, поэтому в 1661 году он поступил в Тринити-колледж в Кембридже. Исаак заплатил его путь через колледж в течение первых трех лет, обслуживая столы ожидания и уборка комнат для стипендиатов (преподавателей) и более обеспеченных студентов. В 1664 г. он был избран ученым с гарантированной четырехлетней финансовой поддержкой. К несчастью, в то время чума распространилась по Европе и достигла Кембриджа в лето 1665 г.Университет закрылся, и Ньютон вернулся домой, где он два года занимался проблемами математики и физики. Он написал позже, когда он впервые понял теорию гравитации, которую мы обсудим ниже, и теорию оптики (он был первым, кто понимают, что белый свет состоит из цветов радуги), и многие математика, как интегральное, так и дифференциальное исчисление и бесконечные ряды. Тем не мение, он всегда неохотно публиковал что-либо, по крайней мере, пока не появлялся кто-то иначе он мог бы получить признание за то, что он обнаружил ранее.

Вернувшись в Кембридж в 1667 году, он начал заниматься алхимией, но затем в 1668 г. Николас Меркатор опубликовал книгу, содержащую некоторые методы борьбы с бесконечная серия. Ньютон немедленно написал трактат, De Analysi , излагая свои собственные более широкие результаты. Его друг и наставник Исаак Барроу сообщил об этих открытиях лондонскому математику, но только после того, как недель бы Ньютон позволил бы назвать свое имя. Это привело его работы к внимание математического сообщества впервые.Вскоре после этого, Барроу отказался от своей лукайской профессуры (которая была учреждена только в 1663 г., первым руководителем был Барроу) в Кембридже, так что Ньютон мог иметь стул.

Первым крупным научным достижением Ньютона было изобретение, проектирование и изготовление телескопа-рефлектора. Он заземлил зеркало, построил трубку, и даже сделал свои собственные инструменты для работы. Это был настоящий прорыв в телескопа, и обеспечил его избрание членом Королевского Общество.Зеркало давало более четкое изображение, чем это было возможно с большим объективом. поскольку объектив фокусирует разные цвета на немного разных расстояниях, Эффект называется хроматической аберрацией . В настоящее время эта проблема сведена к минимуму. при использовании составных линз застряли две линзы из разных видов стекла вместе, которые ошибаются в противоположных направлениях и, таким образом, стремятся нейтрализовать друг друга недостатки, но зеркала все еще используются в больших телескопах.

Позже, в 1670-х годах, Ньютон очень заинтересовался теологией.Он учился Иврита, древних и современных богословов, и убедились, что христианство отошло от первоначальных учений Христос. Он чувствовал себя неспособным принять нынешние верования англиканской церкви, что было прискорбно, потому что как член Тринити-колледжа он был обязан исполнять священные приказы. К счастью, англиканская церковь оказалась более гибкой, чем Галилей основал католическую церковь в этих вопросах, и король Карл II издал королевский указ, освобождающий Ньютона от необходимости принимать священные саны! Собственно, чтобы это не стало широким прецедентом, в постановлении указывалось, что в на неограниченный срок, профессор Лукаса не должен исполнять священные сана. (Электрический ток Лукасовский профессор — Стивен Хокинг.)

В 1684 году три члена Королевского общества, сэр Кристофер Рен, Роберт Гук и Эдмонд Галлей спорили о том, могут ли эллиптические орбиты планеты могут возникнуть в результате гравитационной силы по отношению к Солнцу, пропорциональной обратный квадрат расстояния. Галлей пишет:

Г-н Крюк сказал, что он у него был, но что он будет скрывать это какое-то время чтобы другие, терпящие поражение и неудачники, могли знать, как ценить это, когда ему следует сделайте это публичным.

Галлей отправился в Кембридж и поставил задачу перед Ньютоном, который сказал, что решил его четырьмя годами ранее, но не смог найти доказательства среди своих бумаг. Три несколько месяцев спустя он отправил Галлею улучшенную версию доказательства и посвятил сам постоянно занимался разработкой этих идей, что привело к публикации Principia в 1686 году. Это была книга, которая действительно изменила человеческий Вселенная, как мы вскоре обсудим, и ее важность была полностью оценили очень быстро. Ньютон стал общественным деятелем. Он покинул Кембридж для Лондон, где он был назначен Мастером Монетного двора, и эту роль он преследовал. энергично, как всегда, включая преследование фальшивомонетчиков. Он был посвящен в рыцари королевы Анны. Он спорил с Гуком о том, кто заслуживает уважения обнаружение связи между эллиптическими орбитами и законом обратных квадратов пока Гук не умер в 1703 году, он спорил с немецким математиком и философ, Лейбниц, по поводу которого изобрел исчисление. Ньютон умер в 1727, и был похоронен с большой помпой и обстоятельствами в Вестминстере. Аббатство, несмотря на его известные оговорки по поводу англиканской веры.

Отличная, читаемая книга — Жизнь Исаака Ньютона , Ричард Westfall, Cambridge 1993, которую я использовал при написании приведенного выше краткого описания жизни Ньютона.

Захватывающий сборник богато иллюстрированных статей о жизни, творчестве и влиянии Ньютона на культуру в целом — это Let Newton Be! , под редакцией John Fauvel и другие, Oxford 1988, с которыми я также консультировался.

Снаряды и планеты

Давайте теперь обратимся к центральной теме Принципов , универсальность гравитационной силы.Легенда гласит, что Ньютон видел яблоко упало в его саду в Линкольншире, подумал об этом с точки зрения притягивающая сила притяжения к Земле и реализованная та же сила может простираться до луны. Он был знаком с работами Галилея по снаряды, и предположил, что движение Луны по орбите можно понять как естественное продолжение этой теории. Чтобы понять, что имеется в виду, рассмотрим пистолет, стреляющий снарядом горизонтально с очень высокой горы, и представьте использование все большего и большего количества пороха в последовательных выстрелах, чтобы стрелять быстрее и быстрее.

Параболические пути станут более плоскими и плоскими, и, если мы представим что гора настолько высока, что сопротивление воздуха можно игнорировать, а пистолет достаточно мощный, в конечном итоге точка приземления находится так далеко, что мы должны учитывать кривизну земли, чтобы определить, где она приземляется.

На самом деле реальная ситуация более драматична: кривизна Земли может означать снаряд никогда не приземляется. Это было предусмотрено Ньютоном в Principia .Следующая диаграмма взята из его более поздних популяризация, Трактат о системе мира , написанный в 1680-е:

Предполагается, что вершина горы V находится над земной атмосферой, а на При подходящей начальной скорости снаряд вращается вокруг Земли по круговой траектории. В на самом деле кривизна Земли такова, что поверхность падает ниже истинного ровная горизонтальная линия примерно на пять метров через 8000 метров (пять миль). Отзывать эти пять метров — это всего лишь расстояние по вертикали, изначально перемещающееся по горизонтали. Снаряд упадет в первую секунду движения.Но это означает, что если начальная скорость (по горизонтали) составляла 8000 метров в секунду, при движении вниз падение пушечного ядра будет соответствовать падению земной поверхности прочь, и он никогда не упадет на землю! Это просто движение, знакомое нас сейчас, спутника на низкой орбите, который летит на высоте около 8000 метров (пять миль) в секунду или 18 000 миль в час. (Собственно, Ньютон нарисовал это гора невероятно высокая, без сомнения для ясности иллюстрации. Спутник запускаемый горизонтально сверху будет намного выше обычной орбиты шаттла, и ехать значительно медленнее, чем 18 000 миль в час.)

Для анимированной версии пушки Ньютона на гора, нажмите здесь!

Луна падает

Ньютон понял, что круговой путь Луны вокруг Земли может быть вызванный таким образом той же гравитационной силой, которая удерживала бы такой пушечное ядро ​​на низкой орбите, другими словами, та же сила, которая заставляет тела падать.

Чтобы обдумать эту идею, давайте рассмотрим движение Луны, начиная с какой-то конкретный момент, как отклонение вниз — падение — от некоторого начального горизонтальная линия, как и для пушечного ядра, выстрелившего горизонтально с высокой гора.Первый очевидный вопрос: падает ли луна на пять метров ниже горизонтальная линия, то есть в сторону земли, в первую секунду? Это было Ньютону это проверить нетрудно, потому что путь Луны был точно известно к этому времени. Орбита Луны составляет примерно круг радиуса около 384 000 км (240 000 миль), которые он преодолевает за месяц (будет точно, за 27,3 дня), поэтому расстояние, которое преодолевается за одну секунду, удобно очень близко к одному километру. Тогда вопрос геометрии, чтобы выяснить, как далеко кривая траектория опускается ниже «горизонтальной» линии за одну секунду полета, и ответ оказывается не пять метров, а всего лишь чуть больше одного миллиметра ! (На самом деле около 1.37 миллиметров.)

Совершенно невозможно нарисовать диаграмму, показывающую, как далеко он падает в одном во-вторых, но геометрия такая же, если мы посмотрим, как далеко он падает за один день , так вот оно:

Для одного второго , AB будет только один километр, поэтому, поскольку AC составляет 384000 км, треугольник ABC действительно тонкий, но мы все еще можем использовать Теорема Пифагора!

Таким образом, «естественное ускорение» Луны по направлению к Земле, измеренное насколько он опускается ниже движения прямой линии за одну секунду, меньше, чем у яблоко здесь, на земле, в соотношении пять метров к одному. 37 миллиметров, что получается около 3600.

Какое значение может иметь эта гораздо меньшая скорость падения? Ответ Ньютона заключался в том, что естественное ускорение Луны было намного меньше, чем у Луны. пушечное ядро, потому что они оба были вызваны силой : гравитационная сила притяжение к Земле, и что гравитационная сила стала слабее уходя от земли .

Фактически, приведенные нами цифры об орбите Луны позволяют нам вычислить, как быстро гравитационное притяжение исчезает с расстоянием.В расстояние от центра Земли до поверхности земли около 6350 километров (4000 миль), поэтому Луна примерно в 60 раз дальше от центра земли, чем мы и пушечное ядро.

Из нашего обсуждения того, как быстро Луна падает ниже прямой линии за один второй по своей орбите, мы обнаружили, что гравитационное ускорение Луны в 3600 раз меньше, чем у пушечного ядра (или у яблока).

Сложив эти два факта вместе и отметив, что 3600 = 60 x 60, Ньютона к его знаменитому закону обратных квадратов : сила гравитации притяжение между двумя телами уменьшается с увеличением расстояния между ними как — величина, обратная квадрату этого расстояния , поэтому, если расстояние равно удвоение силы уменьшается в четыре раза.

предыдущий показатель следующий

Исаак Ньютон, мудак, который заново изобрел Вселенную

Глобус Пекот / Прометей

Страниц: 224 •

978-1-63388-456-4 • Твердый переплет • Сентябрь 2018 г. • 24,00 долл. США • (17,95 фунта стерлингов)

978-1-63388-457-1 • Электронная книга • Сентябрь 2018 • 22,50 доллара США • (16,95 фунтов стерлингов)

«Сэр Исаак Ньютон — фигура парадоксальная.С одной стороны, он был бесспорным гением, и его огромное влияние на наше понимание Вселенной продолжается и по сей день. С другой стороны, он был крайне неприятным человеком, который без нужды нажил себе врагов, а также посвятил огромное количество времени исследованию того, что мы теперь считаем абсурдными идеями об алхимии и содержании Библии. Эта превосходная и очень читаемая книга информативно и увлекательно исследует все эти аспекты человека. Настоятельно рекомендуется », — Дэвид К.Лав, член Королевского астрономического общества и автор книги «Кеплер и Вселенная». Ободряюще неуважительный исторический портрет исключительного гения. И все же всегда характеризуется огромным профессионализмом и восхищением. Очень познавательное и увлекательное чтение! »- П.М. Magazin (Германия) «В кабинете Эйнштейна в Берлине висела фотография Ньютона, потому что Эйнштейн очень хорошо знал, на чьих плечах он стоял, когда работал над общей теорией относительности; именно Ньютон изобрел концепции (масса, пространство, время, импульс, сила) и математические инструменты, которые сделали возможным исследование нашей Вселенной.Да, можно сказать, он изобрел теоретическую физику. Флориан Фрайстеттер преуспел в объяснении значения универсального закона всемирного тяготения, а также открытий Ньютона в оптике и математике, и он делает это без использования единственного уравнения. Он также напоминает читателю, что алхимия и богословие занимали умы Ньютона в такой же степени, как и физика — нередкое сочетание на заре научного века. Хотя Ньютона упрекают в том, что в его отношениях с конкурирующими исследователями он не проявлял изящества, конкуренция остается самой сущностью науки.