Newton als Wissenschaftler. Wo wurde Isaac Newton geboren?

Isaac Newton wurde am 25. Dezember 1642 (oder am 4. Januar 1643 nach dem gregorianischen Kalender) im Dorf Woolsthorpe, Lincolnshire, geboren.

Zeitgenossen zufolge zeichnete sich der junge Isaak durch einen düsteren, zurückgezogenen Charakter aus. Er las lieber Bücher und fertigte primitives technisches Spielzeug als jungenhafte Streiche und Streiche.

Als Isaac 12 Jahre alt war, schrieb er sich an der Grantham School ein. Dort wurden die außergewöhnlichen Fähigkeiten des zukünftigen Wissenschaftlers entdeckt.

Im Jahr 1659 musste Newton auf Drängen seiner Mutter nach Hause zurückkehren, um auf dem Bauernhof zu arbeiten. Aber dank der Bemühungen der Lehrer, die das zukünftige Genie erkennen konnten, kehrte er zur Schule zurück. Im Jahr 1661 setzte Newton seine Ausbildung an der Universität Cambridge fort.

Universitäre Ausbildung

Im April 1664 bestand Newton die Prüfungen erfolgreich und erlangte eine höhere Schülerstufe. Während seines Studiums interessierte er sich aktiv für die Werke von G. Galileo, N. Copernicus sowie für die Atomtheorie von Gassendi.

Im Frühjahr 1663 begannen die Vorlesungen von I. Barrow an der neuen Mathematikabteilung. Der berühmte Mathematiker und prominente Wissenschaftler wurde später ein enger Freund Newtons. Es war ihm zu verdanken, dass Isaacs Interesse an Mathematik zunahm.

Während seines Studiums entwickelte Newton seine wichtigste mathematische Methode – die Entwicklung einer Funktion in eine unendliche Reihe. Ende desselben Jahres erhielt I. Newton einen Bachelor-Abschluss.

Bemerkenswerte Entdeckungen

Wenn Sie die Kurzbiographie von Isaac Newton studieren, sollten Sie wissen, dass er es war, der das Gesetz geschrieben hat universelle Schwerkraft. Eine weitere wichtige Entdeckung des Wissenschaftlers ist die Theorie der Bewegung von Himmelskörpern. Die drei von Newton entdeckten Gesetze der Mechanik bildeten die Grundlage der klassischen Mechanik.

Newton machte viele Entdeckungen auf dem Gebiet der Optik und Farbtheorie. Er entwickelte viele physikalische und mathematische Theorien. Die wissenschaftlichen Arbeiten des herausragenden Wissenschaftlers bestimmten maßgeblich die Zeit und waren für seine Zeitgenossen oft unverständlich.

Seine Hypothesen zur Abplattung der Erdpole, zum Phänomen der Lichtpolarisation und zur Lichtablenkung im Gravitationsfeld überraschen noch heute Wissenschaftler.

Im Jahr 1668 erhielt Newton seinen Master-Abschluss. Ein Jahr später wurde er Doktor der Mathematik. Nachdem er den Reflektor, den Vorläufer des Teleskops, geschaffen hatte, wurden die wichtigsten Entdeckungen in der Astronomie gemacht.

Soziale Aktivität

Im Jahr 1689 wurde König James II., mit dem Newton einen Konflikt hatte, durch einen Putsch gestürzt. Danach wurde der Wissenschaftler von der Universität Cambridge ins Parlament gewählt, wo er etwa 12 Monate lang saß.

Im Jahr 1679 lernte Newton Charles Montagu kennen, den späteren Earl of Halifax. Unter der Schirmherrschaft von Montagu wurde Newton zum Verwalter der Münze ernannt.

letzten Lebensjahre

Im Jahr 1725 begann sich der Gesundheitszustand des großen Wissenschaftlers rapide zu verschlechtern. Er verstarb am 20. (31.) März 1727 in Kensington. Der Tod ereignete sich in einem Traum. Isaac Newton wurde in der Westminster Abbey beigesetzt.

Andere Biografieoptionen

• Zu Beginn seiner Schulzeit galt Newton als sehr mittelmäßig, vielleicht als der schlechteste Schüler. Er wurde durch ein moralisches Trauma gezwungen, sein Bestes zu geben, als er von seinem großen und viel stärkeren Klassenkameraden geschlagen wurde.
• IN letzten Jahren Zu seinen Lebzeiten schrieb der große Wissenschaftler ein bestimmtes Buch, das seiner Meinung nach eine Art Offenbarung werden sollte. Leider brennen die Manuskripte. Aufgrund der Schuld des geliebten Hundes des Wissenschaftlers, der die Lampe umwarf, verschwand das Buch im Feuer.

Wikipedia hat Artikel über andere Personen mit diesem Nachnamen, siehe Newton.

Herr Isaac Newton(oder Newton) (Englisch) Herr Isaac Newton, 25. Dezember 1642 – 20. März 1727 Julianischer Kalender, bis 1752 in England tätig; oder 4. Januar 1643 - 31. März 1727 nach dem gregorianischen Kalender) - englischer Physiker, Mathematiker, Mechaniker und Astronom, einer der Begründer der klassischen Physik. Der Autor des grundlegenden Werks „Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie“, in dem er das Gesetz der universellen Gravitation und die drei Gesetze der Mechanik darlegte, die zur Grundlage der klassischen Mechanik wurden. Er entwickelte die Differential- und Integralrechnung sowie die Farbentheorie, legte den Grundstein für die moderne physikalische Optik und schuf viele andere mathematische und physikalische Theorien.

Biografie

frühe Jahre

Woolsthorpe. Das Haus, in dem Newton geboren wurde.

Isaac Newton wurde im Dorf Woolsthorpe geboren. Woolsthorpe, Lincolnshire) am Vorabend des Bürgerkriegs. Newtons Vater, ein kleiner, aber erfolgreicher Bauer Isaac Newton (1606–1642), erlebte die Geburt seines Sohnes nicht mehr. Der Junge wurde zu früh geboren und war kränklich, sodass man sich lange nicht traute, ihn zu taufen. Und doch überlebte er, ließ sich taufen (1. Januar) und nannte ihn in Erinnerung an seinen Vater Isaak. Newton betrachtete die Tatsache, an Weihnachten geboren zu werden, als besonderes Zeichen des Schicksals. Trotz seines schlechten Gesundheitszustands im Säuglingsalter wurde er 84 Jahre alt.

Newton glaubte aufrichtig, dass seine Familie auf die schottischen Adligen des 15. Jahrhunderts zurückging, doch Historiker fanden 1524 heraus, dass seine Vorfahren arme Bauern waren. Ende des 16. Jahrhunderts wurde die Familie reich und wurde Yeomen (Grundbesitzer). Newtons Vater hinterließ als Erbe eine große Summe von 500 Pfund Sterling und mehrere hundert Hektar fruchtbares Land, das von Feldern und Wäldern bewohnt war.

Im Januar 1646 wurde Newtons Mutter Anne Ayscough geboren Hannah Ayscough) (1623-1679) heiratete erneut. Sie hatte drei Kinder mit ihrem neuen Ehemann, einem 63-jährigen Witwer, und begann, Isaac wenig Beachtung zu schenken. Der Patron des Jungen war sein Onkel mütterlicherseits, William Ayscough. Als Kind war Newton laut Zeitgenossen schweigsam, zurückgezogen und isoliert, liebte es zu lesen und technisches Spielzeug herzustellen: eine Sonnenuhr und eine Wasseruhr, eine Mühle usw. Sein ganzes Leben lang fühlte er sich einsam.

Sein Stiefvater starb 1653, ein Teil seines Erbes ging an Newtons Mutter und wurde von ihr sofort auf Isaacs Namen eingetragen. Die Mutter kehrte nach Hause zurück, konzentrierte sich aber vor allem auf die drei jüngsten Kinder und den weitläufigen Haushalt; Isaac war immer noch sich selbst überlassen.

Im Jahr 1655 wurde der 12-jährige Newton zum Lernen an eine nahegelegene Schule in Grantham geschickt, wo er im Haus des Apothekers Clark lebte. Bald zeigte der Junge außergewöhnliche Fähigkeiten, doch 1659 gab seine Mutter Anna ihn auf das Anwesen zurück und versuchte, einen Teil der Haushaltsführung ihrem 16-jährigen Sohn anzuvertrauen. Der Versuch war erfolglos – Isaac zog das Lesen von Büchern, das Schreiben von Gedichten und vor allem das Entwerfen verschiedener Mechanismen allen anderen Aktivitäten vor. Zu dieser Zeit trat Stokes, Newtons Schullehrer, an Anna heran und begann sie zu überreden, die Ausbildung ihres ungewöhnlich begabten Sohnes fortzusetzen; Dieser Bitte schlossen sich Onkel William und Isaacs Bekannter aus Grantham (Verwandter des Apothekers Clark) Humphrey Babington, ein Mitglied des Trinity College Cambridge, an. Mit vereinten Kräften erreichten sie schließlich ihr Ziel. Im Jahr 1661 schloss Newton die Schule erfolgreich ab und setzte seine Ausbildung an der Universität Cambridge fort.

Trinity College (1661–1664)

Uhrturm des Trinity College

Im Juni 1661 kam der 18-jährige Newton in Cambridge an. Gemäß der Satzung wurde ihm eine Prüfung seiner Lateinkenntnisse unterzogen, woraufhin ihm mitgeteilt wurde, dass er am Trinity College (College of the Holy Trinity) der Universität Cambridge aufgenommen worden sei. Mit diesem Bildungseinrichtung Mehr als 30 Jahre von Newtons Leben sind miteinander verbunden.

Das College befand sich wie die gesamte Universität in einer schwierigen Zeit. Die Monarchie war in England gerade wiederhergestellt (1660), König Karl II. verzögerte häufig Zahlungen an die Universität und entließ einen erheblichen Teil des während der Revolution ernannten Lehrpersonals. Insgesamt lebten im Trinity College 400 Menschen, darunter Studenten, Bedienstete und 20 Bettler, denen das College laut Satzung Almosen geben musste. Der Bildungsprozess befand sich in einem beklagenswerten Zustand.

Newton wurde als „Sizer“-Schüler eingestuft. Sizar), von denen keine Studiengebühren erhoben wurden (wahrscheinlich auf Babingtons Empfehlung). Nach den damaligen Normen war der Sizer verpflichtet, seine Ausbildung durch verschiedene Arbeiten an der Universität oder durch die Erbringung von Dienstleistungen für wohlhabendere Studenten zu finanzieren. Von dieser Zeit seines Lebens sind nur sehr wenige dokumentarische Zeugnisse und Erinnerungen erhalten. In diesen Jahren formte sich schließlich Newtons Charakter – der Wunsch, auf den Grund zu gehen, Intoleranz gegenüber Täuschung, Verleumdung und Unterdrückung, Gleichgültigkeit gegenüber öffentlichem Ruhm. Er hatte immer noch keine Freunde.

Im April 1664 wechselte Newton, nachdem er die Prüfungen bestanden hatte, in eine höhere Studentenkategorie der „Studenten“ ( Gelehrte), wodurch er Anspruch auf ein Stipendium erhielt, um sein Studium am College fortzusetzen.

Trotz Galileos Entdeckungen wurden Naturwissenschaften und Philosophie in Cambridge immer noch nach Aristoteles gelehrt. Allerdings erwähnen Newtons erhaltene Notizbücher bereits Galileo, Kopernikus, den Kartesianismus, Kepler und die Atomtheorie von Gassendi. Diesen Notizbüchern zufolge baute er weiterhin (hauptsächlich wissenschaftliche Instrumente) und beschäftigte sich mit Begeisterung mit Optik, Astronomie, Mathematik, Phonetik und Musiktheorie. Den Erinnerungen seines Mitbewohners zufolge widmete sich Newton mit ganzem Herzen seinem Studium und vergaß Essen und Schlafen. wahrscheinlich war dies trotz aller Schwierigkeiten genau die Lebensweise, die er selbst sich gewünscht hatte.

Isaac Barrow. Statue am Trinity College.

Das Jahr 1664 in Newtons Leben war reich an anderen Ereignissen. Newton erlebte einen kreativen Aufschwung, begann eine eigenständige wissenschaftliche Tätigkeit und stellte eine umfangreiche Liste (von 45 Punkten) ungelöster Probleme in der Natur und im menschlichen Leben zusammen ( Fragebogen, lat. Fragen quaedam philosophicae ). In Zukunft tauchen ähnliche Listen mehr als einmal in seinen Arbeitsmappen auf. Im März desselben Jahres begannen die Vorlesungen an der neu gegründeten (1663) Mathematikabteilung des Colleges durch einen neuen Lehrer, den 34-jährigen Isaac Barrow, einen bedeutenden Mathematiker und Newtons zukünftigen Freund und Lehrer. Newtons Interesse an Mathematik nahm stark zu. Er machte die erste bedeutende mathematische Entdeckung: die Binomialentwicklung für einen beliebigen rationalen Exponenten (einschließlich negativer) und gelangte dadurch zu seiner wichtigsten mathematischen Methode – der Entwicklung einer Funktion in eine unendliche Reihe. Ganz am Ende des Jahres wurde Newton Junggeselle.

Die wissenschaftliche Unterstützung und Inspiration für Newtons Arbeit waren die Physiker: Galileo, Descartes und Kepler. Newton vervollständigte ihr Werk, indem er sie zu einem universellen Weltsystem zusammenfügte. Andere Mathematiker und Physiker hatten einen geringeren, aber bedeutenden Einfluss: Euklid, Fermat, Huygens, Wallis und sein unmittelbarer Lehrer Barrow. In Newtons Schülerheft gibt es einen Programmsatz:

In der Philosophie kann es keinen Souverän außer der Wahrheit geben ... Wir müssen Kepler, Galileo, Descartes goldene Denkmäler errichten und auf jedes davon schreiben: „Platon ist ein Freund, Aristoteles ist ein Freund, aber der wichtigste Freund ist die Wahrheit.“

„Die Pestjahre“ (1665-1667)

Am Heiligabend 1664 tauchten an Londoner Häusern erstmals rote Kreuze auf – die ersten Anzeichen der Großen Pestepidemie. Bis zum Sommer hatte die tödliche Epidemie erheblich zugenommen. Am 8. August 1665 wurde der Unterricht am Trinity College ausgesetzt und das Personal bis zum Ende der Epidemie aufgelöst. Newton ging nach Woolsthorpe und nahm die wichtigsten Bücher, Notizbücher und Instrumente mit.

Es waren katastrophale Jahre für England – eine verheerende Pest (allein in London starb ein Fünftel der Bevölkerung), ein verheerender Krieg mit Holland und der Große Brand von London. Aber Newton machte einen bedeutenden Teil seiner wissenschaftlichen Entdeckungen in der Einsamkeit der „Pestjahre“. Aus den erhaltenen Notizen geht hervor, dass der 23-jährige Newton bereits die grundlegenden Methoden der Differential- und Integralrechnung beherrschte, einschließlich der Reihenentwicklung von Funktionen und der später als Newton-Leibniz-Formel bezeichneten Formel. Nachdem er eine Reihe genialer optischer Experimente durchgeführt hatte, bewies er, dass weiße Farbe eine Mischung aus den Farben des Spektrums ist. Newton erinnerte sich später an diese Jahre:

Anfang 1665 fand ich die Methode der Näherungsreihen und die Regel zur Umformung jeder Potenz eines Binomials in eine solche Reihe ... im November erhielt ich die direkte Methode der Fluxionen [Differentialrechnung]; im Januar des folgenden Jahres erhielt ich die Theorie der Farben, und im Mai begann ich mit der inversen Methode der Fluxionen [Integralrechnung] ... Zu dieser Zeit erlebte ich die beste Zeit meiner Jugend und interessierte mich mehr für Mathematik und [ Naturphilosophie als jemals später.

Seine bedeutendste Entdeckung in diesen Jahren war jedoch das Gesetz der universellen Gravitation. Später, im Jahr 1686, schrieb Newton an Halley:

In Arbeiten, die vor mehr als 15 Jahren verfasst wurden (das genaue Datum kann ich nicht nennen, aber auf jeden Fall war es vor Beginn meiner Korrespondenz mit Oldenburg), habe ich die umgekehrte quadratische Proportionalität der Anziehungskraft der Planeten zur Sonne ausgedrückt abhängig von der Entfernung und errechnete das richtige Verhältnis zwischen Erdschwere und dem conatus recedendi [Streben] des Mondes zum Erdmittelpunkt, wenn auch nicht ganz genau.

Der verehrte Nachkomme von „Newtons Apfelbaum“. Cambridge, Botanischer Garten.

Die von Newton erwähnte Ungenauigkeit wurde dadurch verursacht, dass Newton die Abmessungen der Erde und die Größe der Erdbeschleunigung aus Galileos Mechanik übernahm, wo sie mit einem erheblichen Fehler angegeben wurden. Später erhielt Newton genauere Daten von Picard und war schließlich von der Wahrheit seiner Theorie überzeugt.

Es gibt eine bekannte Legende, dass Newton das Gesetz der Schwerkraft entdeckte, indem er beobachtete, wie ein Apfel von einem Ast fiel. Zum ersten Mal wurde „Newtons Apfel“ von Newtons Biograph William Stukeley kurz erwähnt (Buch „Memoirs of the Life of Newton“, 1752):

Nach dem Mittagessen wurde es wärmer, wir gingen in den Garten und tranken Tee im Schatten der Apfelbäume. Er [Newton] erzählte mir, dass ihm die Idee der Schwerkraft auf die gleiche Weise kam, als er unter einem Baum saß. Er war in nachdenklicher Stimmung, als plötzlich ein Apfel von einem Ast fiel. „Warum fallen Äpfel immer senkrecht auf den Boden?“ - er dachte.

Die Legende wurde dank Voltaire populär. Tatsächlich entwickelte sich seine Theorie der universellen Gravitation, wie aus Newtons Arbeitsbüchern hervorgeht, schrittweise. Ein anderer Biograph, Henry Pemberton, gibt Newtons Argumentation (ohne den Apfel zu erwähnen) ausführlicher wieder: „Durch den Vergleich der Perioden der verschiedenen Planeten und ihrer Abstände von der Sonne stellte er fest, dass ... diese Kraft im quadratischen Verhältnis abnehmen muss, wenn …“ Distanz vergrößert sich.“ Mit anderen Worten: Newton entdeckte, dass aus Keplers drittem Gesetz, das die Umlaufzeiten von Planeten mit der Entfernung zur Sonne in Beziehung setzt, genau die „umgekehrte Quadratformel“ für das Gesetz der Schwerkraft (in der Näherung von Kreisbahnen) folgt. Newton verfasste die endgültige Formulierung des Gravitationsgesetzes, die später in Lehrbücher aufgenommen wurde, nachdem ihm die Gesetze der Mechanik klar geworden waren.

Diese Entdeckungen sowie viele der späteren wurden 20 bis 40 Jahre später veröffentlicht, als sie gemacht wurden. Newton strebte nicht nach Ruhm. 1670 schrieb er an John Collins: „Ich sehe im Ruhm nichts Erstrebenswertes, selbst wenn ich ihn verdienen könnte.“ Das würde wahrscheinlich die Zahl meiner Bekannten erhöhen, aber genau das versuche ich am meisten zu vermeiden.“ Sein erstes wissenschaftliches Werk (Oktober 1666), in dem er die Grundlagen der Analyse darlegte, veröffentlichte er nicht; es wurde erst 300 Jahre später gefunden.

Beginn des wissenschaftlichen Ruhms (1667-1684)

Newton in seiner Jugend

Von März bis Juni 1666 besuchte Newton Cambridge. Doch im Sommer zwang ihn eine neue Pestwelle, wieder nach Hause zu gehen. Anfang 1667 ließ die Epidemie schließlich nach und Newton kehrte im April nach Cambridge zurück. Am 1. Oktober wurde er zum Fellow des Trinity College gewählt und 1668 zum Master ernannt. Ihm wurde ein geräumiges, separates Zimmer zum Wohnen zugewiesen, ein Gehalt (2 Pfund pro Jahr) und eine Gruppe von Studenten, mit denen er mehrere Stunden pro Woche gewissenhaft die akademischen Standardfächer lernte. Doch weder damals noch später wurde Newton als Lehrer berühmt; seine Vorlesungen waren schlecht besucht.

Nachdem er seine Position gestärkt hatte, reiste Newton nach London, wo kurz zuvor, im Jahr 1660, die Royal Society of London gegründet wurde – eine maßgebliche Organisation prominenter wissenschaftlicher Persönlichkeiten, eine der ersten Akademien der Wissenschaften. Die Veröffentlichung der Royal Society war die Zeitschrift Philosophical Transactions. Philosophische Transaktionen).

Im Jahr 1669 begannen in Europa mathematische Werke zu erscheinen, die Entwicklungen in unendlichen Reihen verwendeten. Obwohl die Tiefe dieser Entdeckungen nicht mit der von Newton verglichen werden konnte, bestand Barrow darauf, dass sein Schüler seine Priorität in dieser Angelegenheit festlegte. Newton schrieb eine kurze, aber ziemlich vollständige Zusammenfassung dieses Teils seiner Entdeckungen, die er „Analyse durch Gleichungen mit unendlich vielen Termen“ nannte. Barrow schickte diese Abhandlung nach London. Newton bat Barrow, den Namen des Autors des Werks nicht preiszugeben (er ließ ihn aber trotzdem verraten). „Analyse“ verbreitete sich unter Fachleuten und erlangte in England und im Ausland einige Berühmtheit.

Im selben Jahr nahm Barrow die Einladung des Königs an, Hofkaplan zu werden, und gab seine Lehrtätigkeit auf. Am 29. Oktober 1669 wurde der 26-jährige Newton zu seinem Nachfolger, Professor für Mathematik und Optik am Trinity College, mit einem hohen Gehalt von 100 Pfund pro Jahr gewählt. Barrow hinterließ Newton ein umfangreiches alchemistisches Labor; In dieser Zeit interessierte sich Newton ernsthaft für die Alchemie und führte zahlreiche chemische Experimente durch.

Newton-Reflektor

Gleichzeitig setzte Newton seine Experimente in Optik und Farbtheorie fort. Newton untersuchte sphärische und chromatische Aberration. Um sie auf ein Minimum zu reduzieren, baute er ein gemischtes Spiegelteleskop: eine Linse und einen konkaven sphärischen Spiegel, den er selbst herstellte und polierte. Das Projekt eines solchen Teleskops wurde erstmals von James Gregory (1663) vorgeschlagen, dieser Plan wurde jedoch nie verwirklicht. Newtons erster Entwurf (1668) war erfolglos, aber der nächste mit einem sorgfältiger polierten Spiegel lieferte trotz seiner geringen Größe eine 40-fache Vergrößerung von ausgezeichneter Qualität.

Gerüchte über das neue Instrument erreichten schnell London und Newton wurde eingeladen, seine Erfindung der wissenschaftlichen Gemeinschaft zu zeigen. Ende 1671 - Anfang 1672 fand eine Demonstration des Reflektors vor dem König und dann in der Royal Society statt. Das Gerät erhielt überall begeisterte Kritiken. Wahrscheinlich spielte auch die praktische Bedeutung der Erfindung eine Rolle: Astronomische Beobachtungen dienten der genauen Bestimmung der Zeit, die wiederum für die Navigation auf See notwendig war. Newton wurde berühmt und im Januar 1672 zum Mitglied der Royal Society gewählt. Später wurden verbesserte Reflektoren zu den Hauptwerkzeugen der Astronomen, mit deren Hilfe der Planet Uranus, andere Galaxien und die Rotverschiebung entdeckt wurden.

Zunächst schätzte Newton seine Kommunikation mit Kollegen der Royal Society, zu der neben Barrow auch James Gregory, John Wallis, Robert Hooke, Robert Boyle, Christopher Wren und andere berühmte Persönlichkeiten der englischen Wissenschaft gehörten. Allerdings kam es bald zu langwierigen Konflikten, die Newton wirklich nicht gefielen. Insbesondere entbrannte eine lautstarke Kontroverse über die Natur des Lichts. Es begann, als Newton im Februar 1672 in den Philosophical Transactions eine detaillierte Beschreibung seiner klassischen Experimente mit Prismen und seiner Farbtheorie veröffentlichte. Hooke, der zuvor seine eigene Theorie veröffentlicht hatte, erklärte, dass er von Newtons Ergebnissen nicht überzeugt sei; er wurde von Huygens mit der Begründung unterstützt, dass Newtons Theorie „allgemein akzeptierten Ansichten widerspricht“. Newton reagierte erst sechs Monate später auf ihre Kritik, doch zu diesem Zeitpunkt war die Zahl der Kritiker deutlich gestiegen.

Eine Lawine inkompetenter Angriffe hinterließ Newton irritiert und deprimiert. Newton bat den Sekretär der Oldenburger Gesellschaft, ihm keine kritischen Briefe mehr zu schicken und gelobte für die Zukunft, sich nicht auf wissenschaftliche Auseinandersetzungen einzulassen. In seinen Briefen beklagt er sich darüber, dass er vor der Wahl stehe: entweder seine Entdeckungen nicht zu veröffentlichen oder seine ganze Zeit und Energie darauf zu verwenden, unfreundliche Amateurkritik abzuwehren. Am Ende entschied er sich für die erste Option und erklärte seinen Austritt aus der Royal Society (8. März 1673). Es gelang Oldenburg nicht ohne Schwierigkeiten, ihn zum Bleiben zu bewegen, doch die wissenschaftlichen Kontakte zur Gesellschaft blieben lange Zeit auf ein Minimum beschränkt.

Im Jahr 1673 ereigneten sich zwei wichtige Ereignisse. Erstens: Durch königlichen Erlass kehrte Newtons alter Freund und Gönner Isaac Barrow nach Trinity zurück, nun als Leiter („Meister“) des Colleges. Zweitens: Leibniz, damals als Philosoph und Erfinder bekannt, interessierte sich für Newtons mathematische Entdeckungen. Nachdem er Newtons Werk über unendliche Reihen aus dem Jahr 1669 erhalten und eingehend studiert hatte, begann er selbstständig mit der Entwicklung seiner eigenen Version der Analyse. Im Jahr 1676 tauschten Newton und Leibniz Briefe aus, in denen Newton eine Reihe seiner Methoden erläuterte, Leibniz‘ Fragen beantwortete und auf die Existenz noch allgemeinerer, noch nicht veröffentlichter Methoden hinwies (gemeint war die allgemeine Differential- und Integralrechnung). Der Sekretär der Royal Society, Henry Oldenburg, forderte Newton beharrlich auf, seine mathematischen Entdeckungen zur Analysis zum Ruhm Englands zu veröffentlichen, doch Newton antwortete, dass er seit fünf Jahren an einem anderen Thema arbeite und sich nicht ablenken lassen wolle. Newton antwortete nicht auf Leibniz‘ nächsten Brief. Die erste kurze Veröffentlichung zu Newtons Analyseversion erschien erst 1693, als Leibniz' Version bereits in ganz Europa weit verbreitet war.

Das Ende der 1670er Jahre war für Newton traurig. Im Mai 1677 starb der 47-jährige Barrow unerwartet. Im Winter desselben Jahres brach in Newtons Haus ein heftiger Brand aus, bei dem ein Teil von Newtons Manuskriptarchiv niederbrannte. Im September 1677 starb der Sekretär der Royal Society in Oldenburg, der Newton favorisierte, und Hooke, der Newton feindlich gesinnt war, wurde der neue Sekretär. 1679 erkrankte Mutter Anna schwer; Newton verließ alle seine Angelegenheiten, kam zu ihr und beteiligte sich aktiv an der Pflege der Patientin, doch der Zustand der Mutter verschlechterte sich schnell und sie starb. Mutter und Barrow gehörten zu den wenigen Menschen, die Newtons Einsamkeit erhellten.

„Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie“ (1684-1686)

Titelseite von Newtons Principia

Hauptartikel: Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie

Die Entstehungsgeschichte dieses Werks, eines der berühmtesten in der Geschichte der Wissenschaft, begann im Jahr 1682, als der Vorbeiflug des Halleyschen Kometen das Interesse an der Himmelsmechanik steigerte. Edmond Halley versuchte, Newton davon zu überzeugen, seine „allgemeine Bewegungstheorie“ zu veröffentlichen, über die in der wissenschaftlichen Gemeinschaft seit langem gemunkelt wurde. Newton wollte sich nicht in neue wissenschaftliche Auseinandersetzungen und Streitereien verwickeln lassen und lehnte ab.

Im August 1684 kam Halley nach Cambridge und erzählte Newton, dass er, Wren und Hooke darüber diskutiert hätten, wie man die Elliptizität der Planetenbahnen aus der Formel für das Gravitationsgesetz ableiten könne, aber nicht wüssten, wie man die Lösung angehen solle. Newton berichtete, dass er bereits über einen solchen Beweis verfügte, und schickte Halley im November das fertige Manuskript. Er erkannte sofort die Bedeutung des Ergebnisses und der Methode, besuchte Newton sofort erneut und konnte ihn dieses Mal davon überzeugen, seine Entdeckungen zu veröffentlichen. Am 10. Dezember 1684 erschien im Protokoll der Royal Society ein historischer Eintrag:

Herr Halley... traf Herrn Newton kürzlich in Cambridge und er zeigte ihm eine interessante Abhandlung „De motu“ [Über Bewegung]. Gemäß den Wünschen von Herrn Halley versprach Newton, die besagte Abhandlung an die Gesellschaft zu senden.

Die Arbeit an dem Buch fand zwischen 1684 und 1686 statt. Nach den Erinnerungen von Humphrey Newton, einem Verwandten des Wissenschaftlers und seinem Assistenten in diesen Jahren, schrieb Newton zunächst „Principia“ zwischen alchemistischen Experimenten, denen er seine Hauptaufmerksamkeit widmete, dann ließ er sich allmählich hinreißen und widmete sich mit Begeisterung zur Arbeit am Hauptbuch seines Lebens.

Die Veröffentlichung sollte mit Mitteln der Royal Society erfolgen, doch Anfang 1686 veröffentlichte die Gesellschaft eine Abhandlung über die Geschichte der Fische, die nicht nachgefragt wurde, und erschöpfte dadurch ihr Budget. Dann kündigte Halley an, dass er die Kosten der Veröffentlichung selbst tragen werde. Die Gesellschaft nahm dieses großzügige Angebot dankbar an und stellte Halley als teilweise Entschädigung 50 kostenlose Exemplare einer Abhandlung über die Geschichte der Fische zur Verfügung.

Newtons Werk wurde – vielleicht in Analogie zu Descartes‘ „Grundsätzen der Philosophie“ (1644) oder, nach Ansicht einiger Wissenschaftshistoriker, als Herausforderung an die Kartesianer – „Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie“ (lat. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ), also in moderner Sprache „Mathematische Grundlagen der Physik“.

Am 28. April 1686 wurde der Royal Society der erste Band von „Mathematical Principles“ vorgelegt. Alle drei Bände wurden nach einigen Bearbeitungen durch den Autor 1687 veröffentlicht. Die Auflage (ca. 300 Exemplare) war innerhalb von 4 Jahren ausverkauft – für die damalige Zeit sehr schnell.

Eine Seite aus Newtons Principia (3. Auflage, 1726)

Sowohl das physikalische als auch das mathematische Niveau von Newtons Werk sind mit dem Werk seiner Vorgänger völlig unvergleichlich. Es fehlt die aristotelische oder kartesische Metaphysik mit ihren vagen Überlegungen und vage formulierten, oft weit hergeholten „ersten Ursachen“ von Naturphänomenen. Newton zum Beispiel verkündet nicht, dass das Gesetz der Schwerkraft in der Natur wirkt, er streng beweist Diese Tatsache basiert auf dem beobachteten Bild der Bewegung der Planeten und ihrer Satelliten. Newtons Methode besteht darin, ein Modell eines Phänomens zu erstellen, „ohne Hypothesen zu erfinden“, und dann, wenn genügend Daten vorliegen, nach seinen Ursachen zu suchen. Dieser Ansatz, der mit Galileo begann, bedeutete das Ende der alten Physik. Eine qualitative Beschreibung der Natur ist einer quantitativen gewichen – ein erheblicher Teil des Buches wird von Berechnungen, Zeichnungen und Tabellen eingenommen.

In seinem Buch definierte Newton die Grundkonzepte der Mechanik klar und führte mehrere neue ein, darunter so wichtige physikalische Größen wie Masse, äußere Kraft und Impuls. Es werden drei Gesetze der Mechanik formuliert. Es wird eine strenge Ableitung aller drei Kepler-Gesetze aus dem Gravitationsgesetz gegeben. Beachten Sie, dass auch hyperbolische und parabolische Umlaufbahnen von Himmelskörpern beschrieben wurden, die Kepler unbekannt waren. Die Wahrheit des heliozentrischen Systems von Kopernikus wird von Newton nicht direkt diskutiert, sondern impliziert; er schätzt sogar die Abweichung der Sonne vom Massenschwerpunkt Sonnensystem. Mit anderen Worten: Die Sonne ruht im Newtonschen System im Gegensatz zum Keplerschen System nicht, sondern folgt den allgemeinen Bewegungsgesetzen. IN gemeinsames System Auch Kometen zählten dazu, deren Umlaufbahnart damals für große Kontroversen sorgte.

Der Schwachpunkt von Newtons Gravitationstheorie war nach Ansicht vieler Wissenschaftler dieser Zeit die fehlende Erklärung der Natur dieser Kraft. Newton skizzierte lediglich den mathematischen Apparat und ließ Fragen zur Ursache der Schwerkraft und ihrem materiellen Träger offen. Für die wissenschaftliche Gemeinschaft, die mit der Philosophie von Descartes aufgewachsen war, war dies ein ungewöhnlicher und herausfordernder Ansatz, und erst der Siegeszug der Himmelsmechanik im 18. Jahrhundert zwang die Physiker, sich vorübergehend mit der Newtonschen Theorie zu versöhnen. Die physikalischen Grundlagen der Schwerkraft wurden erst mehr als zwei Jahrhunderte später mit dem Aufkommen der Allgemeinen Relativitätstheorie klar.

Newton baute den mathematischen Apparat und die allgemeine Struktur des Buches so nah wie möglich am damaligen Standard wissenschaftlicher Genauigkeit auf – Euklids Elemente. Auf mathematische Analysen verzichtete er bewusst fast überall – der Einsatz neuer, ungewöhnlicher Methoden hätte die Glaubwürdigkeit der präsentierten Ergebnisse gefährdet. Diese Vorsicht entwertete jedoch Newtons Darstellungsmethode für nachfolgende Lesergenerationen. Newtons Buch war das erste Werk zur neuen Physik und zugleich eines der letzten ernsthaften Werke, die alte Methoden der mathematischen Forschung verwendeten. Alle Anhänger Newtons nutzten bereits die von ihm entwickelten leistungsstarken Methoden der mathematischen Analyse. Die größten direkten Nachfolger von Newtons Werk waren D'Alembert, Euler, Laplace, Clairaut und Lagrange.

Verwaltungstätigkeiten (1687–1703)

Das Jahr 1687 war nicht nur von der Veröffentlichung des großen Buches geprägt, sondern auch von Newtons Konflikt mit König James II. Im Februar befahl der König, der seine Linie zur Wiederherstellung des Katholizismus in England konsequent fortsetzte, der Universität Cambridge, dem katholischen Mönch Alban Francis einen Master-Abschluss zu verleihen. Die Universitätsleitung zögerte, denn sie wollte weder das Gesetz brechen noch den König verärgern; Bald wurde eine Delegation von Wissenschaftlern, darunter Newton, zu Vergeltungsmaßnahmen beim Lord Chief Justice George Jeffreys einberufen, der für seine Unhöflichkeit und Grausamkeit bekannt war. George Jeffreys). Newton lehnte jeden Kompromiss ab, der die Autonomie der Universität beeinträchtigen würde, und überzeugte die Delegation, eine prinzipielle Haltung einzunehmen. Infolgedessen wurde der Vizekanzler der Universität seines Amtes enthoben, der Wunsch des Königs wurde jedoch nie erfüllt. In einem seiner Briefe dieser Jahre skizzierte Newton seine politischen Prinzipien:

Jeder ehrliche Mensch ist nach den Gesetzen Gottes und der Menschen verpflichtet, den rechtmäßigen Befehlen des Königs Folge zu leisten. Aber wenn Seiner Majestät geraten wird, etwas zu fordern, was gesetzlich nicht möglich ist, dann sollte niemand leiden, wenn eine solche Forderung vernachlässigt wird.

Im Jahr 1689, nach dem Sturz von König James II., wurde Newton erstmals von der Universität Cambridge ins Parlament gewählt und saß dort etwas mehr als ein Jahr lang. Die zweite Wahl fand zwischen 1701 und 1702 statt. Es gibt eine beliebte Anekdote, dass er nur einmal im Unterhaus das Wort ergriff und darum bat, das Fenster zu schließen, um Zugluft zu vermeiden. Tatsächlich erfüllte Newton seine parlamentarischen Pflichten mit der gleichen Gewissenhaftigkeit, mit der er alle seine Angelegenheiten behandelte.

Um 1691 wurde Newton schwer krank (höchstwahrscheinlich wurde er bei chemischen Experimenten vergiftet, obwohl es auch andere Versionen gibt – Überlastung, Schock nach einem Brand, der zum Verlust wichtiger Ergebnisse führte, und altersbedingte Beschwerden). Diejenigen, die ihm nahe standen, fürchteten um seinen Verstand; Die wenigen erhaltenen Briefe von ihm aus dieser Zeit weisen tatsächlich auf eine psychische Störung hin. Erst Ende 1693 erholte sich Newtons Gesundheitszustand vollständig.

Im Jahr 1679 traf Newton in Trinity einen 18-jährigen Aristokraten, einen Liebhaber der Wissenschaft und Alchemie, Charles Montagu (1661-1715). Newton machte wahrscheinlich einen starken Eindruck auf Montagu, denn 1696, nachdem Montagu Lord Halifax, Präsident der Royal Society und Schatzkanzler (d. h. Finanzminister von England), geworden war, schlug er dem König vor, Newton zu ernennen Direktor der Münzstätte. Der König gab seine Zustimmung und 1696 übernahm Newton diese Position, verließ Cambridge und zog nach London. Ab 1699 wurde er Leiter („Meister“) der Münze.

Zunächst studierte Newton die Technologie der Münzherstellung gründlich, ordnete den Papierkram und überarbeitete die Buchhaltung in den letzten 30 Jahren. Gleichzeitig trug Newton energisch und geschickt zu Montagus Währungsreform bei und stellte das Vertrauen in das englische Währungssystem wieder her, das von seinen Vorgängern völlig vernachlässigt worden war. In England waren in diesen Jahren fast ausschließlich minderwertige Münzen im Umlauf, und auch gefälschte Münzen waren in erheblichen Mengen im Umlauf. Das Beschneiden der Ränder von Silbermünzen war weit verbreitet. Nun wurden die Münzen auf speziellen Maschinen hergestellt und mit einer Inschrift am Rand versehen, so dass ein kriminelles Zermahlen des Metalls nahezu unmöglich wurde. Im Laufe von zwei Jahren wurde die alte, minderwertige Silbermünze vollständig aus dem Verkehr gezogen und neu geprägt, die Produktion neuer Münzen wurde erhöht, um den Bedarf zu decken, und ihre Qualität verbesserte sich. Zuvor musste die Bevölkerung bei solchen Reformen altes Geld nach Gewicht umtauschen, woraufhin die Bargeldmenge sowohl bei Einzelpersonen (privat und legal) als auch im ganzen Land abnahm, aber Zinsen und Kreditverpflichtungen blieben gleich, weshalb die Wirtschaft stagnierte begann die Stagnation. Newton schlug vor, Geld zum Nennwert umzutauschen, was diese Probleme verhinderte, und der unvermeidliche Geldmangel wurde danach durch die Aufnahme von Krediten aus anderen Ländern (vor allem aus den Niederlanden) ausgeglichen. Die Inflation ging stark zurück, aber die Auslandsverschuldung der öffentlichen Hand wuchs Mitte des Jahrhunderts erreichte er ein in der Geschichte Englands beispielloses Ausmaß. In dieser Zeit kam es jedoch zu einem spürbaren Wirtschaftswachstum, wodurch die Steuerzahlungen an die Staatskasse zunahmen (in gleicher Höhe wie in Frankreich, obwohl in Frankreich 2,5-mal mehr Menschen lebten), wodurch die Staatsverschuldung anstieg wurde nach und nach abbezahlt.

Allerdings passte nicht jeder zu einer ehrlichen und kompetenten Person an der Spitze der Münze. Von den ersten Tagen an regneten Beschwerden und Denunziationen auf Newton, und es erschienen ständig Inspektionskommissionen. Wie sich herausstellte, kamen viele Denunziationen von Fälschern, die über Newtons Reformen verärgert waren. Newton war in der Regel gleichgültig gegenüber Verleumdungen, verzieh aber nie, wenn sie seine Ehre und seinen Ruf beeinträchtigten. Er war persönlich an Dutzenden Ermittlungen beteiligt, mehr als 100 Fälscher wurden aufgespürt und verurteilt; In Ermangelung erschwerender Umstände wurden sie meist in die nordamerikanischen Kolonien geschickt, mehrere Anführer wurden jedoch hingerichtet. Die Zahl gefälschter Münzen in England ist deutlich zurückgegangen. Montagu würdigte in seinen Memoiren die außergewöhnlichen Verwaltungsfähigkeiten Newtons und sorgte für den Erfolg der Reform. Damit verhinderten die vom Wissenschaftler durchgeführten Reformen nicht nur eine Wirtschaftskrise, sondern führten nach Jahrzehnten auch zu einer deutlichen Steigerung des Wohlergehens des Landes.

Im April 1698 besuchte der russische Zar Peter I. während der „Großen Botschaft“ dreimal die Münzstätte; Leider sind die Einzelheiten seines Besuchs und seiner Kommunikation mit Newton nicht erhalten. Es ist jedoch bekannt, dass im Jahr 1700 in Russland eine Währungsreform durchgeführt wurde, die der englischen ähnelte. Und 1713 schickte Newton die ersten sechs gedruckten Exemplare der 2. Auflage der Principia an Zar Peter in Russland.

Newtons wissenschaftlicher Triumph wurde 1699 durch zwei Ereignisse symbolisiert: Die Lehre von Newtons Weltsystem begann in Cambridge (ab 1704 in Oxford), und die Pariser Akademie der Wissenschaften, die Hochburg seiner kartesischen Gegner, wählte ihn als ausländisches Mitglied. Newton war die ganze Zeit über noch als Mitglied und Professor des Trinity College aufgeführt, doch im Dezember 1701 trat er offiziell von allen seinen Ämtern in Cambridge zurück.

Im Jahr 1703 starb der Präsident der Royal Society, Lord John Somers, nachdem er in den fünf Jahren seiner Präsidentschaft nur zweimal an den Sitzungen der Gesellschaft teilgenommen hatte. Im November wurde Newton zu seinem Nachfolger gewählt und regierte die Gesellschaft für den Rest seines Lebens – mehr als zwanzig Jahre. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern war er bei allen Treffen persönlich anwesend und tat alles dafür, dass die britische Royal Society einen ehrenvollen Platz in der wissenschaftlichen Welt einnahm. Die Zahl der Mitglieder der Gesellschaft wuchs (unter ihnen sind neben Halley auch Denis Papin, Abraham de Moivre, Roger Coates und Brooke Taylor hervorzuheben), die gehalten und diskutiert wurden interessante Experimente, die Qualität der Zeitschriftenartikel hat sich deutlich verbessert und finanzielle Probleme wurden gemildert. Die Gesellschaft erwarb bezahlte Sekretärinnen und eine eigene Wohnung (in der Fleet Street); Newton bezahlte die Umzugskosten aus eigener Tasche. In diesen Jahren wurde Newton oft als Berater in verschiedene Regierungskommissionen eingeladen, und Prinzessin Caroline, die zukünftige Königin von Großbritannien, unterhielt sich stundenlang mit ihm im Palast über philosophische und religiöse Themen.

Letzten Jahren

Eines der letzten Porträts von Newton (1712, Thornhill)

Im Jahr 1704 erschien die Monographie „Optics“ (zuerst in englischer Sprache), die die Entwicklung dieser Wissenschaft bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts bestimmte. Es enthielt einen Anhang „Über die Quadratur von Kurven“ – die erste und ziemlich vollständige Darstellung von Newtons Version der mathematischen Analyse. Tatsächlich ist dies Newtons letztes naturwissenschaftliches Werk, obwohl er mehr als 20 Jahre lebte. Der Katalog der von ihm hinterlassenen Bibliothek enthielt hauptsächlich Bücher über Geschichte und Theologie, und diesen Beschäftigungen widmete Newton den Rest seines Lebens. Newton blieb der Manager der Münze, da dieser Posten im Gegensatz zur Position des Superintendenten keine große Aktivität von ihm erforderte. Zweimal pro Woche ging er zur Münze, einmal pro Woche zu einem Treffen der Royal Society. Newton reiste nie außerhalb Englands.

Im Jahr 1705 wurde Newton von Königin Anne zum Ritter geschlagen. Von nun an er Herr Isaac Newton. Zum ersten Mal in Englische Geschichte der Rittertitel wurde für wissenschaftliche Verdienste verliehen; das nächste Mal geschah es mehr als ein Jahrhundert später (1819, in Anlehnung an Humphry Davy). Einige Biographen glauben jedoch, dass die Königin nicht von wissenschaftlichen, sondern von politischen Motiven geleitet wurde. Newton erhielt ein eigenes Wappen und einen nicht sehr zuverlässigen Stammbaum.

Im Jahr 1707 wurde eine Sammlung von Newtons Vorlesungen über Algebra mit dem Titel „Universal Arithmetic“ veröffentlicht. Die darin vorgestellten numerischen Methoden markierten die Geburtsstunde einer neuen vielversprechenden Disziplin – der numerischen Analysis.

Newtons Grab in der Westminster Abbey

Im Jahr 1708 begann ein offener Prioritätsstreit mit Leibniz (siehe unten), in den sogar die regierenden Personen verwickelt waren. Dieser Streit zwischen zwei Genies kostete die Wissenschaft viel Geld – die englische Mathematikschule reduzierte bald ihre Aktivitäten für ein ganzes Jahrhundert, und die europäische Schule ignorierte viele von Newtons herausragenden Ideen und entdeckte sie erst viel später wieder. Selbst der Tod von Leibniz (1716) beendete den Konflikt nicht.

Die Erstausgabe von Newtons Principia ist längst ausverkauft. Newtons langjährige Arbeit an der Vorbereitung der überarbeiteten und erweiterten 2. Auflage war 1710 von Erfolg gekrönt, als der erste Band der Neuauflage erschien (der letzte, dritte – 1713). Die anfängliche Auflage (700 Exemplare) erwies sich als eindeutig unzureichend; 1714 und 1723 folgten Nachdrucke. Bei der Fertigstellung des zweiten Bandes musste Newton ausnahmsweise zur Physik zurückkehren, um die Diskrepanz zwischen Theorie und experimentellen Daten zu erklären, und machte sofort eine wichtige Entdeckung – die hydrodynamische Kompression des Jets. Die Theorie stimmte nun gut mit dem Experiment überein. Newton fügte am Ende des Buches eine Anweisung mit einer scharfen Kritik an der „Wirbeltheorie“ hinzu, mit der seine kartesischen Gegner die Bewegung der Planeten zu erklären versuchten. Auf die natürliche Frage „Wie ist es wirklich?“ Das Buch folgt der berühmten und ehrlichen Antwort: „Es ist mir immer noch nicht gelungen, aus Phänomenen die Ursache ... der Eigenschaften der Schwerkraft abzuleiten, und ich erfinde keine Hypothesen.“

Im April 1714 fasste Newton seine Erfahrungen mit der Finanzregulierung zusammen und reichte seinen Artikel „Observations Concerning the Value of Gold and Silver“ beim Finanzministerium ein. Der Artikel enthielt konkrete Vorschläge zur Anpassung der Edelmetallpreise. Diese Vorschläge wurden teilweise angenommen, was sich positiv auf die britische Wirtschaft auswirkte.

Die empörten Investoren der South Sea Company wurden von Edward Matthew Ward satirisch gefangen genommen

Kurz vor seinem Tod wurde Newton eines der Opfer eines Finanzbetrugs eines großen Handelsunternehmens, der South Sea Company, das von der Regierung unterstützt wurde. Er kaufte es bei eine große Summe die Wertpapiere des Unternehmens und bestand zudem auf deren Erwerb durch die Royal Society. Am 24. September 1720 erklärte die Firmenbank Insolvenz. Nichte Catherine erinnerte sich in ihren Notizen daran, dass Newton mehr als 20.000 Pfund abgenommen habe, woraufhin er erklärte, er könne die Bewegung von Himmelskörpern berechnen, nicht jedoch den Grad des Wahnsinns der Menge. Viele Biographen glauben jedoch, dass Catherine keinen wirklichen Verlust bedeutete, sondern das Versäumnis, den erwarteten Gewinn zu erzielen. Nach dem Konkurs des Unternehmens bot Newton der Royal Society an, die Verluste aus eigener Tasche zu entschädigen, doch sein Angebot wurde abgelehnt.

Die letzten Jahre seines Lebens widmete Newton dem Schreiben der Chronologie der antiken Königreiche, an der er etwa 40 Jahre lang arbeitete, sowie der Vorbereitung der dritten Auflage der Principia, die 1726 veröffentlicht wurde. Im Gegensatz zur zweiten Auflage waren die Änderungen in der dritten Auflage geringfügig – hauptsächlich das Ergebnis neuer astronomischer Beobachtungen, einschließlich eines recht umfassenden Leitfadens zu Kometen, die seit dem 14. Jahrhundert beobachtet wurden. Unter anderem wurde die berechnete Umlaufbahn des Halleyschen Kometen vorgestellt, dessen Wiederauftauchen zum angegebenen Zeitpunkt (1758) die theoretischen Berechnungen des (mittlerweile verstorbenen) Newton und Halley eindeutig bestätigte. Die Auflage des Buches für eine wissenschaftliche Publikation dieser Jahre könnte als riesig angesehen werden: 1250 Exemplare.

Im Jahr 1725 begann sich Newtons Gesundheitszustand merklich zu verschlechtern und er zog nach Kensington bei London, wo er am 20. (31.) März 1727 nachts im Schlaf starb. Er hinterließ kein schriftliches Testament, übertrug aber kurz vor seinem Tod einen erheblichen Teil seines großen Vermögens an seine nächsten Verwandten. Begraben in der Westminster Abbey.

Persönlichen Eigenschaften

Charaktereigenschaften

Es ist schwierig, ein psychologisches Porträt von Newton zu erstellen, da selbst Menschen, die mit ihm sympathisieren, Newton oft verschiedene Eigenschaften zuschreiben. Wir müssen auch den Newton-Kult in England berücksichtigen, der die Autoren von Memoiren dazu zwang, den großen Wissenschaftler mit allen erdenklichen Tugenden auszustatten und dabei die tatsächlichen Widersprüche in seinem Wesen zu ignorieren. Darüber hinaus erlangte Newtons Charakter am Ende seines Lebens Eigenschaften wie Gutmütigkeit, Herablassung und Geselligkeit, die für ihn zuvor nicht charakteristisch waren.

Dem Aussehen nach war Newton klein, kräftig gebaut und hatte welliges Haar. Er war fast nie krank und bis ins hohe Alter behielt er sein dichtes Haar (das seit seinem 40. Lebensjahr bereits völlig ergraut war) und alle Zähne bis auf einen. Ich habe nie (anderen Quellen zufolge fast nie) eine Brille getragen, obwohl ich leicht kurzsichtig war. Er lachte fast nie oder wurde gereizt; seine Witze oder andere Manifestationen seines Sinns für Humor werden nicht erwähnt. Bei Finanzgeschäften war er vorsichtig und sparsam, aber nicht geizig. Nie verheiratet. Er befand sich normalerweise in einem Zustand tiefer innerer Konzentration, weshalb er oft geistesabwesend war: Einmal ging er beispielsweise, nachdem er Gäste eingeladen hatte, in die Speisekammer, um Wein zu holen, doch dann dämmerte ihm eine wissenschaftliche Idee, er eilte ins Büro und kehrte nie zu den Gästen zurück. Sport, Musik, Kunst, Theater und Reisen waren ihm gleichgültig, obwohl er gut zeichnen konnte. Sein Assistent erinnerte sich: „Er gönnte sich keine Ruhe oder Atempause ... er betrachtete jede Stunde, die er nicht der [Wissenschaft] widmete, als verloren ... Ich glaube, er war ziemlich traurig darüber, dass er Zeit mit Essen und Schlafen verschwenden musste. ” Nach allem, was gesagt wurde, gelang es Newton, Alltagstauglichkeit und gesunden Menschenverstand zu vereinen, was sich deutlich in seiner erfolgreichen Leitung der Münzanstalt und der Royal Society zeigte.

Newton wuchs in puritanischen Traditionen auf und etablierte für sich eine Reihe strenger Prinzipien und Selbstbeschränkung. Und er neigte nicht dazu, anderen zu vergeben, was er sich selbst nicht verzeihen würde; Dies ist die Wurzel vieler seiner Konflikte (siehe unten). Er behandelte seine Verwandten und viele Kollegen herzlich, hatte aber keine engen Freunde, suchte nicht die Gesellschaft anderer Menschen und blieb zurückhaltend. Gleichzeitig war Newton nicht herzlos und gleichgültig gegenüber dem Schicksal anderer. Als nach dem Tod seiner Halbschwester Anna deren Kinder keinen Lebensunterhalt mehr hatten, gewährte Newton den minderjährigen Kindern eine Zulage und nahm später Annas Tochter Katherine in seine Obhut. Er half ständig anderen Verwandten. „Da er sparsam und umsichtig war, ging er gleichzeitig sehr frei mit Geld um und war immer bereit, einem Freund in Not zu helfen, ohne aufdringlich zu sein. Er ist besonders edel gegenüber jungen Menschen.“ Viele berühmte englische Wissenschaftler – Stirling, Maclaurin, der Astronom James Pound und andere – erinnerten sich mit tiefer Dankbarkeit an die Hilfe, die Newton zu Beginn ihrer wissenschaftlichen Karriere geleistet hatte.

Konflikte

Newton und Hooke

Robert Hooke. Rekonstruktion des Aussehens anhand mündlicher Beschreibungen von Zeitgenossen.

Im Jahr 1675 schickte Newton der Gesellschaft seine Abhandlung mit neuen Forschungsergebnissen und Spekulationen über die Natur des Lichts. Robert Hooke erklärte bei dem Treffen, dass alles, was in der Abhandlung wertvoll sei, bereits in Hookes zuvor veröffentlichtem Buch „Micrography“ enthalten sei. In privaten Gesprächen warf er Newton Plagiate vor: „Ich habe gezeigt, dass Mr. Newton meine Hypothesen über Impulse und Wellen verwendet hat“ (aus Hookes Tagebuch). Hooke bestritt die Priorität aller Entdeckungen Newtons auf dem Gebiet der Optik, mit Ausnahme derjenigen, mit denen er nicht einverstanden war. Oldenburg informierte Newton sofort über diese Anschuldigungen und er betrachtete sie als Unterstellungen. Diesmal wurde der Konflikt gelöst und die Wissenschaftler tauschten Versöhnungsbriefe aus (1676). Von diesem Moment an bis zu Hookes Tod (1703) veröffentlichte Newton jedoch keine Arbeiten zur Optik, obwohl er eine riesige Menge an Material ansammelte, das er in der klassischen Monographie „Optics“ (1704) systematisierte.

Ein weiterer vorrangiger Streit bezog sich auf die Entdeckung des Schwerkraftgesetzes. Bereits 1666 kam Hooke zu dem Schluss, dass die Bewegung von Planeten eine Überlagerung des Auftreffens auf die Sonne aufgrund der Anziehungskraft der Sonne und der Bewegung durch Trägheit tangential zur Flugbahn des Planeten ist. Seiner Meinung nach bestimmt diese Überlagerung der Bewegung die elliptische Form der Flugbahn des Planeten um die Sonne. Er konnte dies jedoch nicht mathematisch beweisen und schickte 1679 einen Brief an Newton, in dem er ihm die Zusammenarbeit bei der Lösung dieses Problems anbot. In diesem Brief wurde auch die Annahme dargelegt, dass die Anziehungskraft der Sonne umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung abnimmt. Als Antwort bemerkte Newton, dass er sich zuvor mit dem Problem der Planetenbewegung beschäftigt hatte, diese Studien jedoch aufgab. Tatsächlich beschäftigte sich Newton, wie später gefundene Dokumente zeigen, bereits zwischen 1665 und 1669 mit dem Problem der Planetenbewegung, als er auf der Grundlage des Kepler-III-Gesetzes feststellte, dass „die Tendenz der Planeten, sich von der Sonne zu entfernen, umgekehrt sein wird.“ proportional zum Quadrat ihrer Entfernung von der Sonne.“ Allerdings hatte er in diesen Jahren die Idee, dass die Umlaufbahn des Planeten ausschließlich das Ergebnis der Gleichheit der Anziehungskräfte der Sonne und der Zentrifugalkraft sei, noch nicht vollständig entwickelt.

Anschließend wurde die Korrespondenz zwischen Hooke und Newton unterbrochen. Hooke kehrte zu Versuchen zurück, die Flugbahn des Planeten unter dem Einfluss einer Kraft zu konstruieren, die nach dem umgekehrten Quadratgesetz abnimmt. Allerdings waren auch diese Versuche erfolglos. In der Zwischenzeit wandte sich Newton wieder der Untersuchung der Planetenbewegung zu und löste dieses Problem.

Als Newton seine Principia zur Veröffentlichung vorbereitete, forderte Hooke Newton auf, im Vorwort Hookes Priorität in Bezug auf das Gravitationsgesetz festzulegen. Newton entgegnete, dass Bulliald, Christopher Wren und Newton selbst unabhängig voneinander und vor Hooke zur gleichen Formel gelangten. Es kam zu einem Konflikt, der das Leben beider Wissenschaftler stark vergiftete.

Moderne Autoren würdigen sowohl Newton als auch Hooke. Hookes Priorität besteht darin, das Problem der Konstruktion der Flugbahn des Planeten aufgrund der Überlagerung seines Falls auf die Sonne gemäß dem umgekehrten Quadratgesetz und der Bewegung durch Trägheit zu formulieren. Es ist auch möglich, dass es Hookes Brief war, der Newton direkt dazu drängte, die Lösung dieses Problems zu vervollständigen. Hooke selbst löste das Problem jedoch nicht und ahnte auch nicht, dass die Schwerkraft universell ist. Laut S. I. Vavilov,

Wenn wir alle Annahmen und Gedanken von Hooke über die Bewegung von Planeten und die Gravitation, die er seit fast 20 Jahren zum Ausdruck bringt, in einem zusammenfassen, dann werden wir auf fast alle wesentlichen Schlussfolgerungen von Newtons „Prinzipien“ stoßen, die nur in unsicheren und wenigen Beweisen zum Ausdruck kommen -basierte Form. Ohne das Problem zu lösen, fand Hooke die Antwort. Gleichzeitig ist das, was wir vor uns haben, keineswegs ein zufälliger Gedanke, sondern zweifellos das Ergebnis langjähriger Arbeit. Hooke hatte die brillante Einsicht eines Experimentalphysikers, der im Labyrinth der Fakten die wahren Zusammenhänge und Gesetze der Natur erkannte. Eine ähnlich seltene Intuition eines Experimentators in der Geschichte der Wissenschaft finden wir bei Faraday, aber Hooke und Faraday waren keine Mathematiker. Ihre Arbeit wurde von Newton und Maxwell abgeschlossen. Der ziellose Kampf mit Newton um die Priorität warf einen Schatten auf den glorreichen Namen Hooke, aber nach fast drei Jahrhunderten ist es an der Zeit, dass die Geschichte allen das gebührende Lob gibt. Hooke konnte nicht dem geraden, tadellosen Weg von Newtons „Grundsätzen der Mathematik“ folgen, aber mit seinen Umwegen, von denen wir keine Spuren mehr finden können, gelangte er dorthin.

Auch in der Folgezeit blieb Newtons Beziehung zu Hooke angespannt. Als Newton der Gesellschaft beispielsweise einen neuen Entwurf für einen Sextanten vorlegte, gab Hooke sofort an, dass er ein solches Gerät vor mehr als 30 Jahren erfunden hatte (obwohl er noch nie einen Sextanten gebaut hatte). Dennoch war sich Newton des wissenschaftlichen Werts von Hookes Entdeckungen bewusst und erwähnte in seinen „Optiken“ mehrfach seinen inzwischen verstorbenen Gegner.

Neben Newton hatte Hooke vorrangige Streitigkeiten mit vielen anderen englischen und kontinentalen Wissenschaftlern, darunter Robert Boyle, dem er vorwarf, sich die Verbesserung der Luftpumpe angeeignet zu haben, sowie mit dem Sekretär der Royal Society Oldenburg und behauptete, dies sei mit Oldenburgs Hilfe geschehen Huygens stahl Hookes Idee einer Uhr mit Spiralfeder.

Der Mythos, dass Newton angeblich die Zerstörung von Hookes einzigem Porträt angeordnet haben soll, wird untersucht.

Newton und Flamsteed

John Flamsteed.

John Flamsteed, ein herausragender englischer Astronom, traf Newton in Cambridge (1670), als Flamsteed noch Student und Newton Meister war. Doch bereits 1673, fast gleichzeitig mit Newton, wurde auch Flamsteed berühmt – er veröffentlichte astronomische Tabellen von ausgezeichneter Qualität, für die ihm der König eine persönliche Audienz und den Titel „Königlicher Astronom“ verlieh. Darüber hinaus ordnete der König den Bau eines Observatoriums in Greenwich bei London an und verlegte es nach Flamsteed. Allerdings hielt der König das Geld für die Ausstattung des Observatoriums für unnötige Ausgaben, und fast alle Einnahmen von Flamsteed flossen in den Bau von Instrumenten und wirtschaftliche Bedürfnisse Observatorium.

Greenwich Observatory, altes Gebäude

Die Beziehung zwischen Newton und Flamsteed war zunächst herzlich. Newton bereitete die zweite Ausgabe der Principia vor und benötigte dringend genaue Beobachtungen des Mondes, um seine Theorie seiner Bewegung aufzustellen und (wie er hoffte) zu bestätigen; In der ersten Auflage war die Theorie der Bewegung des Mondes und der Kometen unbefriedigend. Dies war auch wichtig für die Etablierung von Newtons Gravitationstheorie, die von den Kartesianern auf dem Kontinent scharf kritisiert wurde. Flamsteed gab ihm bereitwillig die angeforderten Daten, und 1694 teilte Newton Flamsteed stolz mit, dass ein Vergleich der berechneten und experimentellen Daten ihre praktische Übereinstimmung zeigte. In einigen Briefen forderte Flamsteed Newton dringend auf, im Falle der Verwendung von Beobachtungen seine Priorität, die Flamsteeds, festzulegen; Dies galt in erster Linie für Halley, den Flamsteed nicht mochte und der wissenschaftlichen Unehrlichkeit verdächtigt wurde, könnte aber auch einen Mangel an Vertrauen in Newton selbst bedeuten. Flamsteeds Briefe beginnen, Unmut zu zeigen:

Ich stimme zu: Der Draht ist teurer als das Gold, aus dem er besteht. Ich habe jedoch dieses Gold gesammelt, gereinigt und gewaschen, und ich wage nicht zu glauben, dass Sie meine Hilfe so wenig wertschätzen, nur weil Sie sie so leicht erhalten haben.

Der offene Konflikt begann mit einem Brief von Flamsteed, in dem er entschuldigend berichtete, dass er in einigen der Newton zur Verfügung gestellten Daten eine Reihe systematischer Fehler entdeckt hatte. Dies gefährdete Newtons Mondtheorie und zwang die Berechnungen zu einer Wiederholung, und auch das Vertrauen in die verbleibenden Daten wurde erschüttert. Newton, der Unehrlichkeit hasste, war äußerst irritiert und vermutete sogar, dass Flamsteed die Fehler absichtlich eingeführt hatte.

Im Jahr 1704 besuchte Newton Flamsteed, der zu diesem Zeitpunkt neue, äußerst genaue Beobachtungsdaten erhalten hatte, und bat ihn, diese Daten zu übermitteln; im Gegenzug versprach Newton, Flamsteed bei der Veröffentlichung seines Hauptwerks, des Great Star Catalogue, zu helfen. Flamsteed begann jedoch aus zwei Gründen zu zögern: Der Katalog war noch nicht vollständig fertig, und er vertraute Newton nicht mehr und hatte Angst vor dem Diebstahl seiner unschätzbaren Beobachtungen. Flamsteed nutzte die ihm zur Verfügung gestellten erfahrenen Taschenrechner, um die Arbeit zur Berechnung der Positionen der Sterne abzuschließen, während Newton sich hauptsächlich für den Mond, Planeten und Kometen interessierte. Schließlich begann 1706 der Druck des Buches, aber Flamsteed, der an quälender Gicht litt und immer misstrauischer wurde, forderte Newton auf, das versiegelte Exemplar nicht zu öffnen, bis der Druck abgeschlossen war; Newton, der die Daten dringend benötigte, ignorierte dieses Verbot und schrieb die notwendigen Werte auf. Die Spannung wuchs. Flamsteed stellte Newton zur Rede, weil er versucht hatte, kleinere Fehler persönlich zu korrigieren. Der Druck des Buches verlief äußerst langsam.

Aufgrund finanzieller Schwierigkeiten konnte Flamsteed seinen Mitgliedsbeitrag nicht bezahlen und wurde aus der Royal Society ausgeschlossen; Einen neuen Schlag versetzte die Königin, die, offenbar auf Newtons Bitte hin, die Kontrollfunktionen über das Observatorium der Gesellschaft übertrug. Newton stellte Flamsteed ein Ultimatum:

Sie haben einen unvollkommenen Katalog vorgelegt, in dem vieles fehlt, Sie haben die gewünschten Positionen der Sterne nicht angegeben, und ich habe gehört, dass der Druck nun eingestellt wurde, weil sie diese nicht angegeben haben. Daher wird von Ihnen erwartet, dass Sie entweder das Ende Ihres Katalogs an Dr. Arbuthnot senden oder ihm zumindest die für die Vervollständigung erforderlichen Anmerkungen zukommen lassen, damit der Druck fortgesetzt werden kann.

Newton drohte auch, dass weitere Verzögerungen als Ungehorsam gegenüber den Befehlen Ihrer Majestät angesehen würden. Im März 1710 übergab Flamsteed nach heftigen Beschwerden über Ungerechtigkeit und Machenschaften der Feinde dennoch die letzten Seiten seines Katalogs, und Anfang 1712 erschien der erste Band mit dem Titel „Heavenly History“. Es enthielt alle Daten, die Newton brauchte, und ein Jahr später erschien auch schnell eine überarbeitete Ausgabe der Principia mit einer viel genaueren Theorie des Mondes. Der rachsüchtige Newton nahm in der Ausgabe keinen Dank an Flamsteed auf und strich alle Verweise auf ihn, die in der ersten Ausgabe vorhanden waren. Als Reaktion darauf verbrannte Flamsteed alle unverkauften 300 Exemplare des Katalogs in seinem Kamin und begann mit der Vorbereitung der zweiten Auflage, diesmal nach seinem eigenen Geschmack. Er starb 1719, aber durch die Bemühungen seiner Frau und seiner Freunde wurde diese wunderbare Veröffentlichung, der Stolz der englischen Astronomie, 1725 veröffentlicht.

Newton und Leibniz

Gottfried Leibniz

Aus erhaltenen Dokumenten haben Wissenschaftshistoriker herausgefunden, dass Newton die Differential- und Integralrechnung bereits 1665–1666 entdeckte, sie aber erst 1704 veröffentlichte. Leibniz entwickelte seine Version des Kalküls unabhängig (ab 1675), obwohl der erste Anstoß für seine Überlegungen wahrscheinlich von Gerüchten kam, dass Newton bereits über einen solchen Kalkül verfügte, sowie von wissenschaftlichen Gesprächen in England und der Korrespondenz mit Newton. Im Gegensatz zu Newton veröffentlichte Leibniz seine Version sofort und verbreitete später zusammen mit Jacob und Johann Bernoulli diese epochale Entdeckung in ganz Europa. Die meisten Wissenschaftler auf dem Kontinent hatten keinen Zweifel daran, dass Leibniz die Analyse entdeckt hatte.

Newton folgte der Überzeugung von Freunden, die an seinen Patriotismus appellierten, und sagte im 2. Buch seiner „Prinzipien“ (1687):

In Briefen, die ich vor etwa zehn Jahren mit dem sehr geschickten Mathematiker Herrn Leibniz austauschte, teilte ich ihm mit, dass ich über eine Methode zur Bestimmung von Maxima und Minima, zum Zeichnen von Tangenten und zur Lösung ähnlicher Fragen verfüge, die sowohl auf rationale als auch auf irrationale Terme gleichermaßen anwendbar sei Einsen, und ich habe die Methode versteckt, indem ich die Buchstaben des folgenden Satzes neu angeordnet habe: „Wenn eine Gleichung gegeben ist, die eine beliebige Anzahl aktueller Größen enthält, finden Sie die Fluxionen und umgekehrt.“ Der berühmteste Mann antwortete mir, dass er auch eine solche Methode angreife und erzählte mir seine Methode, die sich, wie sich herausstellte, kaum von meiner unterschied, und auch dann nur in Bezug auf Begriffe und Umrisse der Formeln.

Unser Wallis hat seiner gerade erschienenen „Algebra“ einige der Briefe hinzugefügt, die ich Ihnen einmal geschrieben habe. Gleichzeitig forderte er, dass ich die Methode, die ich Ihnen damals durch die Neuanordnung der Buchstaben verheimlichte, offen darlege; Ich habe es so kurz wie möglich gemacht. Ich hoffe, dass ich nichts Unangenehmes für Sie geschrieben habe, aber wenn das passiert, dann lassen Sie es mich bitte wissen, denn Freunde liegen mir lieber als mathematische Entdeckungen.

Nachdem die erste ausführliche Veröffentlichung von Newtons Analyse (mathematischer Anhang zu Optics, 1704) in Leibniz‘ Zeitschrift Acta eruditorum erschien, erschien eine anonyme Rezension mit beleidigenden Anspielungen auf Newton. Aus der Rezension ging eindeutig hervor, dass der Autor des neuen Kalküls Leibniz war. Leibniz selbst bestritt energisch, dass er die Rezension verfasst hatte, doch Historiker konnten einen in seiner Handschrift verfassten Entwurf finden. Newton ignorierte Leibniz‘ Aufsatz, aber seine Studenten reagierten empört, woraufhin ein europaweiter Prioritätenkrieg ausbrach, „der schändlichste Streit in der gesamten Geschichte der Mathematik“.

Am 31. Januar 1713 erhielt die Royal Society einen Brief von Leibniz mit einer versöhnlichen Formulierung: Er stimmte zu, dass Newton unabhängig zu seiner Analyse gelangt sei, „auf der Grundlage allgemeiner Prinzipien, die den unseren ähnlich sind“. Ein verärgerter Newton forderte die Einrichtung einer internationalen Kommission zur Klärung der Priorität. Die Kommission brauchte nicht viel Zeit: Nach anderthalb Monaten, nachdem sie Newtons Korrespondenz mit Oldenburg und andere Dokumente studiert hatte, erkannte sie einstimmig Newtons Priorität an, und zwar in der Formulierung, diesmal beleidigend für Leibniz. Die Entscheidung der Kommission wurde im Protokoll der Gesellschaft mit allen beigefügten Belegen veröffentlicht. Als Reaktion darauf wurde Europa ab Sommer 1713 mit anonymen Broschüren überschwemmt, die Leibniz‘ Priorität verteidigten und argumentierten, dass „Newton sich die Ehre anmaßt, die einem anderen zusteht“. In den Broschüren wurde Newton auch beschuldigt, die Ergebnisse von Hooke und Flamsteed gestohlen zu haben. Newtons Freunde wiederum beschuldigten Leibniz selbst des Plagiats; Ihrer Version zufolge lernte Leibniz an der Royal Society während seines Aufenthalts in London (1676) Newtons unveröffentlichte Werke und Briefe kennen, woraufhin Leibniz die dort zum Ausdruck gebrachten Ideen veröffentlichte und sie als seine eigenen ausgab.

Der Krieg dauerte unvermindert bis Dezember 1716, als Abbé Conti Newton mitteilte: „Leibniz ist tot – der Streit ist vorbei.“

Wissenschaftliche Tätigkeit

Mit Newtons Werk ist eine neue Ära in Physik und Mathematik verbunden. Er vollendete die von Galileo begonnene Schaffung der theoretischen Physik, die einerseits auf experimentellen Daten und andererseits auf einer quantitativen und mathematischen Beschreibung der Natur basierte. In der Mathematik entstehen leistungsstarke Analysemethoden. In der Physik besteht die Hauptmethode zur Erforschung der Natur in der Konstruktion adäquater mathematischer Modelle natürlicher Prozesse und der intensiven Erforschung dieser Modelle unter systematischer Nutzung der vollen Leistungsfähigkeit des neuen mathematischen Apparats. Die folgenden Jahrhunderte haben die außergewöhnliche Fruchtbarkeit dieses Ansatzes bewiesen.

Philosophie und wissenschaftliche Methode

Newton lehnte entschieden den am Ende des 17 untersuchtes Phänomen. In der Praxis führte dieser Ansatz häufig zur Formulierung weit hergeholter Hypothesen über „Stoffe“ und „verborgene Eigenschaften“, die einer experimentellen Überprüfung nicht zugänglich waren. Newton glaubte, dass in der „Naturphilosophie“ (also der Physik) nur solche Annahmen („Prinzipien“, heute lieber „Naturgesetze“) zulässig sind, die sich direkt aus zuverlässigen Experimenten ergeben und deren Ergebnisse verallgemeinern; Er bezeichnete Hypothesen als Annahmen, die durch Experimente nicht ausreichend untermauert wurden. „Alles... was nicht aus Phänomenen abgeleitet wird, sollte als Hypothese bezeichnet werden; Hypothesen über metaphysische, physikalische, mechanische und verborgene Eigenschaften haben in der experimentellen Philosophie keinen Platz.“ Beispiele für Prinzipien sind das Gesetz der Schwerkraft und die 3 Gesetze der Mechanik in Principia; das Wort „Grundsätze“ ( Principia Mathematica, traditionell übersetzt als „mathematische Prinzipien“) ist auch im Titel seines Hauptbuches enthalten.

In einem Brief an Pardiz erklärte Newton: goldene Regel Wissenschaften":

Die beste und sicherste Methode des Philosophierens sollte meiner Meinung nach darin bestehen, zunächst die Eigenschaften der Dinge sorgfältig zu studieren und diese Eigenschaften durch Experimente festzustellen und dann schrittweise zu Hypothesen überzugehen, die diese Eigenschaften erklären. Hypothesen können nur zur Erklärung der Eigenschaften von Dingen nützlich sein, es besteht jedoch keine Notwendigkeit, sie mit der Verantwortung zu belasten, diese Eigenschaften über die durch Experimente aufgedeckten Grenzen hinaus zu bestimmen ... schließlich können viele Hypothesen erfunden werden, um neue Schwierigkeiten zu erklären.

Dieser Ansatz platzierte nicht nur spekulative Fantasien außerhalb der Wissenschaft (zum Beispiel die Überlegungen der Kartesianer über die Eigenschaften „feinstofflicher Materie“, die angeblich elektromagnetische Phänomene erklärten), sondern war auch flexibler und fruchtbarer, weil er die mathematische Modellierung von Phänomenen ermöglichte, deren Ursprung darin liegt Die Ursachen waren noch nicht bekannt. Dies geschah mit der Schwerkraft und der Lichttheorie – ihre Natur wurde erst viel später klar, was den erfolgreichen jahrhundertealten Einsatz Newtonscher Modelle nicht beeinträchtigte.

Der berühmte Satz „Ich erfinde keine Hypothesen“ (lat. Nichtfinanzielle Hypothesen) bedeutet natürlich nicht, dass Newton die Bedeutung der Suche nach „ersten Ursachen“ unterschätzt hat, wenn diese eindeutig durch Erfahrung bestätigt werden. Aus Experiment erhalten allgemeine Grundsätze und die daraus resultierenden Konsequenzen müssen auch experimentell überprüft werden, was zu einer Anpassung oder sogar einer Änderung der Grundsätze führen kann. „Die ganze Schwierigkeit der Physik ... besteht darin, aus den Bewegungsphänomenen die Naturkräfte zu erkennen und diese Kräfte dann zur Erklärung anderer Phänomene zu nutzen.“

Newton glaubte wie Galileo, dass mechanische Bewegung allen natürlichen Prozessen zugrunde liegt:

Es wäre wünschenswert, aus den Prinzipien der Mechanik und anderer Naturphänomene Rückschlüsse zu ziehen ... denn vieles lässt mich annehmen, dass alle diese Phänomene durch bestimmte Kräfte bestimmt werden, mit denen die Teilchen der Körper aus noch unbekannten Gründen entweder gegeneinander tendieren einander an und verschränken sich zu regelmäßigen Figuren, oder sie stoßen sich gegenseitig ab und entfernen sich voneinander. Da diese Kräfte unbekannt sind, blieben die Versuche der Philosophen, Naturphänomene zu erklären, bisher erfolglos.

Meins wissenschaftliche Methode Newton formulierte in seinem Buch „Optics“:

Wie in der Mathematik muss auch bei der Prüfung der Natur, bei der Untersuchung schwieriger Fragen die analytische Methode der synthetischen vorangehen. Diese Analyse besteht darin, durch Induktion allgemeine Schlussfolgerungen aus Experimenten und Beobachtungen zu ziehen und keine Einwände dagegen zuzulassen, die nicht auf Experimenten oder anderen zuverlässigen Wahrheiten beruhen. Denn Hypothesen werden in der experimentellen Philosophie nicht berücksichtigt. Obwohl die durch Induktion aus Experimenten und Beobachtungen gewonnenen Ergebnisse noch nicht als Beweis für universelle Schlussfolgerungen dienen können, ist dies immer noch der beste Weg, Schlussfolgerungen zu ziehen, die die Natur der Dinge zulässt.

Im 3. Buch der Elemente (ab der 2. Auflage) stellte Newton eine Reihe methodischer Regeln auf, die sich gegen die Kartesianer richteten; Die erste davon ist eine Variante von Occams Rasiermesser:

Regel I. Man darf keine anderen Ursachen in der Natur akzeptieren als diejenigen, die wahr und ausreichend sind, um Phänomene zu erklären ... Die Natur tut nichts umsonst, und es wäre für viele vergeblich, das zu tun, was von weniger getan werden kann. Die Natur ist einfach und verschwendet keinen Luxus mit überflüssigen Ursachen der Dinge...

Regel IV. In der Experimentalphysik sollten Aussagen, die mittels Induktion aus auftretenden Phänomenen abgeleitet werden, trotz der Möglichkeit entgegenstehender Annahmen entweder genau oder annähernd als wahr angesehen werden, bis solche Phänomene entdeckt werden, dass sie weiter verfeinert werden oder Ausnahmen unterliegen.

Newtons mechanistische Ansichten erwiesen sich als falsch – nicht alle Naturphänomene entstehen durch mechanische Bewegung. Seine wissenschaftliche Methode setzte sich jedoch in der Wissenschaft durch. Die moderne Physik erforscht und wendet erfolgreich Phänomene an, deren Natur noch nicht geklärt ist (z. B. Elementarteilchen). Seit Newton hat sich die Naturwissenschaft mit der festen Überzeugung entwickelt, dass die Welt erkennbar ist, weil die Natur nach einfachen mathematischen Prinzipien organisiert ist. Dieses Vertrauen wurde zur philosophischen Grundlage für den enormen Fortschritt von Wissenschaft und Technologie.

Mathematik

Bereits in seiner Studienzeit machte Newton seine ersten mathematischen Entdeckungen: die Klassifikation algebraischer Kurven 3. Ordnung (Kurven 2. Ordnung wurden von Fermat untersucht) und die Binomialentwicklung beliebigen (nicht unbedingt ganzzahligen) Grades, aus der Newtons Theorie entstand unendlicher Reihen begann – ein neues und leistungsfähiges Analysewerkzeug. Newton betrachtete die Reihenentwicklung als die wichtigste und allgemeine Methode zur Analyse von Funktionen und erreichte in dieser Angelegenheit den Gipfel der Meisterschaft. Er verwendete Reihen, um Tabellen zu berechnen, Gleichungen (einschließlich Differentialgleichungen) zu lösen und das Verhalten von Funktionen zu untersuchen. Newton konnte Erweiterungen für alle damals üblichen Funktionen erhalten.

Newton entwickelte gleichzeitig mit G. Leibniz (etwas früher) und unabhängig von ihm die Differential- und Integralrechnung. Vor Newton waren Aktionen mit Infinitesimalen nicht in einer einzigen Theorie verknüpft und hatten den Charakter unterschiedlicher genialer Techniken (siehe Methode der Unteilbaren). Die Erstellung einer systemischen mathematischen Analyse reduziert die Lösung relevanter Probleme weitgehend auf die technische Ebene. Es entstand ein Komplex von Konzepten, Operationen und Symbolen, der zum Ausgangspunkt für die Weiterentwicklung der Mathematik wurde. Das nächste Jahrhundert, das 18. Jahrhundert, war ein Jahrhundert der schnellen und äußerst erfolgreichen Entwicklung analytischer Methoden.

Vielleicht kam Newton auf die Idee der Analyse durch Differenzmethoden, die er viel und gründlich studierte. Zwar verwendete Newton in seinen „Prinzipien“ fast keine Infinitesimalzahlen und hielt sich an alte (geometrische) Beweismethoden, aber in anderen Werken verwendete er sie frei.

Ausgangspunkt für die Differential- und Integralrechnung waren die Arbeiten von Cavalieri und insbesondere Fermat, der bereits wusste, wie man (für algebraische Kurven) Tangenten zeichnet, Extrema, Wendepunkte und Krümmung einer Kurve findet und die Fläche ihres Segments berechnet . Als weitere Vorgänger nannte Newton selbst Wallis, Barrow und den schottischen Wissenschaftler James Gregory. Es gab noch kein Konzept einer Funktion; er interpretierte alle Kurven kinematisch als Trajektorien eines bewegten Punktes.

Bereits als Student erkannte Newton, dass Differenzierung und Integration zueinander inverse Operationen sind. Dieser grundlegende Satz der Analyse war bereits in den Werken von Torricelli, Gregory und Barrow mehr oder weniger klar zum Ausdruck gekommen, aber erst Newton erkannte, dass es auf dieser Grundlage möglich war, nicht nur einzelne Entdeckungen, sondern einen leistungsstarken systemischen Kalkül, ähnlich der Algebra, zu erhalten. mit klaren Regeln und gigantischen Möglichkeiten.

Fast 30 Jahre lang machte sich Newton nicht die Mühe, seine Version der Analyse zu veröffentlichen, obwohl er in Briefen (insbesondere an Leibniz) bereitwillig vieles von dem mitteilte, was er erreicht hatte. Unterdessen verbreitete sich Leibniz‘ Version seit 1676 weit und offen in ganz Europa. Erst 1693 erschien die erste Präsentation von Newtons Version – in Form eines Anhangs zu Wallis‘ Abhandlung über Algebra. Wir müssen zugeben, dass Newtons Terminologie und Symbolik im Vergleich zu Leibniz eher ungeschickt sind: Fluxion (Ableitung), Fluent (Stammfunktion), Größenmoment (Differential) usw. Nur Newtons Notation „ist in der Mathematik erhalten geblieben“. Ö» für unendlich klein dt(dieser Buchstabe wurde jedoch früher von Gregor im gleichen Sinne verwendet) und auch der Punkt über dem Buchstaben als Symbol für die Ableitung in Bezug auf die Zeit.

Eine ziemlich vollständige Darstellung der Prinzipien der Analyse veröffentlichte Newton erst in der Arbeit „On the Quadrature of Curves“ (1704), die seiner Monographie „Optics“ beigefügt war. Fast das gesamte präsentierte Material war bereits in den 1670er und 1680er Jahren fertig, doch erst jetzt überredeten Gregory und Halley Newton, das Werk zu veröffentlichen, das 40 Jahre später Newtons erstes gedrucktes Werk zur Analyse wurde. Hier führte Newton Ableitungen höherer Ordnung ein, ermittelte die Werte der Integrale verschiedener rationaler und irrationaler Funktionen und gab Beispiele für die Lösung von Differentialgleichungen 1. Ordnung.

Newtons Universalarithmetik, lateinische Ausgabe (1707)

Im Jahr 1707 erschien das Buch „Universal Arithmetic“. Es stellt eine Vielzahl numerischer Methoden vor. Newton legte stets großen Wert auf die Näherungslösung von Gleichungen. Newtons berühmte Methode ermöglichte es, die Wurzeln von Gleichungen mit bisher unvorstellbarer Geschwindigkeit und Genauigkeit zu finden (veröffentlicht in Wallis' Algebra, 1685). Newtons iterative Methode erhielt ihre moderne Form von Joseph Raphson (1690).

Im Jahr 1711, nach 40 Jahren, wurde schließlich Analysis by Equations with an Infinite Number of Terms veröffentlicht. In dieser Arbeit untersucht Newton sowohl algebraische als auch „mechanische“ Kurven (Zykloide, Quadratrix) mit gleicher Leichtigkeit. Es treten partielle Ableitungen auf. Im selben Jahr wurde die „Methode der Unterschiede“ veröffentlicht, in der Newton eine Interpolationsformel zur Durchführung vorschlug (n+1) gegebene Punkte mit äquidistanten oder ungleichmäßigen Abszissen des Polynoms N-te Ordnung. Dies ist ein Differenzanalogon der Taylor-Formel.

Im Jahr 1736 wurde posthum das letzte Werk „The Method of Fluxions and Infinite Series“ veröffentlicht, das im Vergleich zu „Analysis by Equations“ deutlich weiterentwickelt wurde. Es liefert zahlreiche Beispiele für das Finden von Extrema, Tangenten und Normalen, das Berechnen von Radien und Krümmungsmittelpunkten in kartesischen und Polarkoordinaten, das Finden von Wendepunkten usw. In derselben Arbeit wurden Quadraturen und Begradigungen verschiedener Kurven durchgeführt.

Es sei darauf hingewiesen, dass Newton die Analyse nicht nur vollständig ausgearbeitet hat, sondern auch versucht hat, ihre Prinzipien streng zu begründen. Wenn Leibniz zur Idee tatsächlicher Infinitesimalzahlen neigte, dann schlug Newton (in den Principia) eine allgemeine Theorie des Übergangs zu Grenzen vor, die er etwas überschwänglich die „Methode der ersten und letzten Beziehungen“ nannte. Der moderne Begriff „Grenze“ (lat. Zitronen), obwohl es keine klare Beschreibung des Wesens dieses Begriffs gibt, was ein intuitives Verständnis impliziert. Die Theorie der Grenzen ist in 11 Lemmata im Buch I der Elemente dargelegt; Ein Lemma findet sich auch in Buch II. Es gibt keine Arithmetik der Grenzen, es gibt keinen Beweis für die Einzigartigkeit der Grenze und ihr Zusammenhang mit Infinitesimalzahlen ist nicht offenbart. Newton weist jedoch zu Recht auf die größere Strenge dieses Ansatzes im Vergleich zur „groben“ Methode der Unteilbarkeiten hin. Dennoch bringt Newton in Buch II durch die Einführung von „Momenten“ (Differentialen) die Sache erneut durcheinander und betrachtet sie tatsächlich als Infinitesimale.

Bemerkenswert ist, dass Newton sich überhaupt nicht für Zahlentheorie interessierte. Offenbar war ihm die Physik viel näher als die Mathematik.

Mechanik

Seite von Newtons Principia mit den Axiomen der Mechanik

Newtons Verdienst liegt in der Lösung zweier grundlegender Probleme.

• Schaffung einer axiomatischen Grundlage für die Mechanik, die diese Wissenschaft tatsächlich in die Kategorie der strengen mathematischen Theorien überführte.
• Schaffung einer Dynamik, die das Verhalten des Körpers mit den Eigenschaften äußerer Einflüsse (Kräfte) auf ihn verbindet.

Darüber hinaus begrub Newton endgültig die seit der Antike verwurzelte Idee, dass die Bewegungsgesetze von irdischen und himmlischen Körpern völlig unterschiedlich seien. In seinem Weltmodell unterliegt das gesamte Universum einheitlichen Gesetzen, die sich mathematisch formulieren lassen.

Newtons Axiomatik bestand aus drei Gesetzen, die er selbst wie folgt formulierte.

Das erste Gesetz (das Trägheitsgesetz) wurde in einer weniger klaren Form von Galilei veröffentlicht. Es ist zu beachten, dass Galileo die freie Bewegung nicht nur in einer geraden Linie, sondern auch im Kreis (offenbar aus astronomischen Gründen) erlaubte. Galilei formulierte auch das wichtigste Relativitätsprinzip, das Newton nicht in seine Axiomatik aufnahm, da dieses Prinzip für mechanische Prozesse eine direkte Folge der Gleichungen der Dynamik ist (Korollar V in den Principia). Darüber hinaus betrachtete Newton Raum und Zeit als absolute Konzepte, die dem gesamten Universum gemeinsam sind, und wies dies in seinen Principia deutlich darauf hin.

Newton gab auch strenge Definitionen für physikalische Konzepte wie Schwung(von Descartes nicht ganz eindeutig verwendet) und Gewalt. Er führte in die Physik das Konzept der Masse als Maß für die Trägheit und gleichzeitig die Gravitationseigenschaften ein. Zuvor verwendeten Physiker das Konzept Gewicht Allerdings hängt das Gewicht eines Körpers nicht nur vom Körper selbst, sondern auch von seiner Umgebung (zum Beispiel vom Abstand zum Erdmittelpunkt) ab, sodass ein neues, invariantes Merkmal benötigt wurde.

Euler und Lagrange vollendeten die Mathematisierung der Mechanik.

Universelle Schwerkraft

Aristoteles und seine Anhänger betrachteten die Schwerkraft als das Verlangen der Körper der „sublunären Welt“ nach ihrem natürlichen Ort. Einige andere antike Philosophen (darunter Empedokles und Platon) glaubten, dass die Schwerkraft der Wunsch verwandter Körper sei, sich zu vereinen. Im 16. Jahrhundert wurde dieser Standpunkt von Nikolaus Kopernikus vertreten, in dessen heliozentrischem System die Erde nur als einer der Planeten galt. Giordano Bruno und Galileo Galilei vertraten ähnliche Ansichten. Johannes Kepler glaubte, dass der Grund für den Fall von Körpern nicht ihre inneren Bestrebungen sind, sondern die Anziehungskraft der Erde, und nicht nur die Erde zieht einen Stein an, sondern auch der Stein zieht die Erde an. Seiner Meinung nach erstreckt sich die Schwerkraft zumindest bis zum Mond. In seinen späteren Werken vertrat er die Meinung, dass die Schwerkraft mit der Entfernung abnimmt und alle Körper des Sonnensystems einer gegenseitigen Anziehung unterliegen. René Descartes, Gilles Roberval, Christian Huygens und andere Wissenschaftler des 17. Jahrhunderts versuchten, die physikalische Natur der Schwerkraft zu entschlüsseln.

Derselbe Kepler schlug als erster vor, dass die Bewegung der Planeten durch Kräfte gesteuert wird, die von der Sonne ausgehen. In seiner Theorie gab es drei solcher Kräfte: Eine kreisförmige Kraft drückt den Planeten auf seiner Umlaufbahn und wirkt tangential zur Flugbahn (aufgrund dieser Kraft bewegt sich der Planet), die andere zieht den Planeten entweder an oder stößt ihn von der Sonne ab (aufgrund dieser Kraft). die Umlaufbahn des Planeten ist eine Ellipse) und der dritte wirkt über die Ebene der Ekliptik (wodurch die Umlaufbahn des Planeten in derselben Ebene liegt). Er ging davon aus, dass die Kreiskraft umgekehrt proportional zur Entfernung von der Sonne abnimmt. Keine dieser drei Kräfte wurde mit der Schwerkraft identifiziert. Die Keplersche Theorie wurde vom führenden theoretischen Astronomen der Mitte des 17. Jahrhunderts, Ismael Bulliald, abgelehnt, wonach sich die Planeten erstens nicht unter dem Einfluss von Kräften, die von ihr ausgehen, sondern aufgrund eines inneren Verlangens um die Sonne bewegen, und zweitens , wenn eine kreisförmige Kraft existierte, würde sie auf den zweiten Abstandsgrad zurückgehen und nicht auf den ersten, wie Kepler glaubte. Descartes glaubte, dass die Planeten durch riesige Wirbel um die Sonne transportiert würden.

Die Annahme über die Existenz einer von der Sonne ausgehenden Kraft, die die Bewegung der Planeten steuert, wurde von Jeremy Horrocks geäußert. Laut Giovanni Alfonso Borelli gehen von der Sonne drei Kräfte aus: Eine treibt den Planeten auf seiner Umlaufbahn an, die andere zieht ihn zur Sonne und die dritte (Zentrifugalkraft) stößt den Planeten im Gegenteil weg. Die elliptische Umlaufbahn des Planeten ist das Ergebnis der Konfrontation zwischen den beiden letzteren. Im Jahr 1666 schlug Robert Hooke vor, dass die Schwerkraft allein zur Sonne hin völlig ausreicht, um die Bewegung der Planeten zu erklären. Man muss lediglich annehmen, dass die Planetenbahn das Ergebnis einer Kombination (Überlagerung) von Einfällen auf die Sonne ist (aufgrund der Schwerkraft) und Bewegung aufgrund der Trägheit (aufgrund der Schwerkraft). Seiner Meinung nach bestimmt diese Überlagerung der Bewegungen die elliptische Form der Flugbahn des Planeten um die Sonne. Auch Christopher Wren äußerte ähnliche Ansichten, allerdings in eher vager Form. Hooke und Wren vermuteten, dass die Schwerkraft umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung zur Sonne abnimmt.

Allerdings war vor Newton niemand in der Lage, das Gesetz der Schwerkraft (eine Kraft, die umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung ist) und die Gesetze der Planetenbewegung (Keplersche Gesetze) klar und mathematisch schlüssig zu verbinden. Darüber hinaus war es Newton, der als Erster vermutete, dass die Schwerkraft zwischen zwei beliebigen Körpern im Universum wirkt; Die Bewegung eines fallenden Apfels und die Rotation des Mondes um die Erde werden von derselben Kraft gesteuert. Schließlich veröffentlichte Newton nicht nur die angebliche Formel des Gesetzes der universellen Gravitation, sondern schlug tatsächlich ein ganzheitliches mathematisches Modell vor:

• Gravitationsgesetz;
• Bewegungsgesetz (Newtons zweites Gesetz);
• Methodensystem für die mathematische Forschung (mathematische Analyse).

Zusammengenommen reicht dieser Dreiklang aus, um die komplexesten Bewegungen von Himmelskörpern vollständig zu untersuchen und damit die Grundlagen der Himmelsmechanik zu schaffen. Erst mit den Werken Newtons beginnt die Wissenschaft der Dynamik, auch in ihrer Anwendung auf die Bewegung von Himmelskörpern. Vor der Erstellung der Relativitätstheorie und der Quantenmechanik waren keine grundlegenden Änderungen an diesem Modell erforderlich, obwohl sich herausstellte, dass der mathematische Apparat erheblich weiterentwickelt werden musste.

Das erste Argument für das Newtonsche Modell war die rigorose Ableitung der empirischen Gesetze Keplers auf seiner Grundlage. Der nächste Schritt war die Theorie der Bewegung von Kometen und des Mondes, dargelegt in den „Grundsätzen“. Später gelang ihnen dies mit Hilfe der Newtonschen Schwerkraft hohe Genauigkeit alle beobachteten Bewegungen von Himmelskörpern werden erklärt; Dies ist ein großes Verdienst von Euler, Clairaut und Laplace, die hierfür die Störungstheorie entwickelt haben. Den Grundstein für diese Theorie legte Newton, der die Bewegung des Mondes mit seiner üblichen Methode der Reihenentwicklung analysierte; auf diesem Weg entdeckte er die Ursachen der damals bekannten Unregelmäßigkeiten ( Ungleichheiten) in der Bewegung des Mondes.

Das Gesetz der Schwerkraft ermöglichte es, nicht nur Probleme der Himmelsmechanik, sondern auch eine Reihe physikalischer und astrophysikalischer Probleme zu lösen. Newton gab eine Methode zur Bestimmung der Masse der Sonne und der Planeten an. Er entdeckte die Ursache der Gezeiten: die Schwerkraft des Mondes (sogar Galilei betrachtete Gezeiten als einen Zentrifugaleffekt). Darüber hinaus berechnete er die Masse des Mondes mit guter Genauigkeit, nachdem er viele Jahre lang Daten über die Höhe der Gezeiten verarbeitet hatte. Eine weitere Folge der Schwerkraft war die Präzession der Erdachse. Newton fand heraus, dass aufgrund der Abplattung der Erde an den Polen die Erdachse unter dem Einfluss der Anziehungskraft von Mond und Sonne eine ständige langsame Verschiebung mit einem Zeitraum von 26.000 Jahren erfährt. So fand das antike Problem der „Vorwegnahme der Tagundnachtgleiche“ (das erstmals von Hipparchos erwähnt wurde) eine wissenschaftliche Erklärung.

Newtons Gravitationstheorie löste jahrelange Debatten und Kritik am darin verwendeten Konzept der Fernwirkung aus. Die herausragenden Erfolge der Himmelsmechanik im 18. Jahrhundert bestätigten jedoch die Meinung über die Angemessenheit des Newtonschen Modells. Die ersten beobachteten Abweichungen von Newtons Theorie in der Astronomie (eine Verschiebung des Perihels von Merkur) wurden erst 200 Jahre später entdeckt. Diese Abweichungen wurden bald durch die Allgemeine Relativitätstheorie (GR) erklärt; Es stellte sich heraus, dass Newtons Theorie eine ungefähre Version davon war. Die Allgemeine Relativitätstheorie füllte auch die Gravitationstheorie mit physikalischem Inhalt, wies auf den materiellen Träger der Anziehungskraft hin – die Metrik der Raumzeit – und ermöglichte es, auf Fernwirkungen zu verzichten.

Optik und Lichttheorie

Newton machte grundlegende Entdeckungen in der Optik. Er baute das erste Spiegelteleskop (Reflektor), bei dem es im Gegensatz zu reinen Linsenteleskopen keine chromatische Aberration gab. Er untersuchte auch die Lichtstreuung im Detail und zeigte, dass weißes Licht, wenn es durch ein transparentes Prisma fällt, aufgrund der unterschiedlichen Brechung der Strahlen in eine kontinuierliche Reihe von Strahlen unterschiedlicher Farbe zerfällt verschiedene Farben Damit legte Newton den Grundstein für die richtige Farbenlehre. Newton entwickelte die mathematische Theorie der von Hooke entdeckten Interferenzringe, die seitdem „Newtons Ringe“ genannt werden. In einem Brief an Flamsteed skizzierte er eine detaillierte Theorie der astronomischen Brechung. Seine wichtigste Errungenschaft war jedoch die Schaffung der Grundlagen der physikalischen (nicht nur geometrischen) Optik als Wissenschaft und die Entwicklung ihrer mathematischen Grundlagen, die Umwandlung der Lichttheorie von einem unsystematischen Sachverhalt in eine Wissenschaft mit reichhaltigen qualitativen und quantitativen Erkenntnissen Inhaltlich, experimentell gut untermauert. Newtons optische Experimente wurden jahrzehntelang zum Vorbild tiefgreifender physikalischer Forschung.

In dieser Zeit gab es viele spekulative Theorien über Licht und Farbe; Im Wesentlichen kämpften sie zwischen den Standpunkten von Aristoteles („verschiedene Farben sind eine Mischung aus Licht und Dunkelheit in unterschiedlichen Anteilen“) und Descartes („verschiedene Farben entstehen, wenn Lichtteilchen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit rotieren“). Hooke schlug in seiner Micrographia (1665) eine Variante der aristotelischen Ansichten vor. Viele glaubten, dass Farbe keine Eigenschaft des Lichts, sondern eines beleuchteten Objekts sei. Die allgemeine Meinungsverschiedenheit wurde durch eine Reihe von Entdeckungen im 17. Jahrhundert noch verschärft: Beugung (1665, Grimaldi), Interferenz (1665, Hooke), Doppelbrechung (1670, Erasmus Bartholin, untersucht von Huygens), Schätzung der Lichtgeschwindigkeit (1675). , Römer). Es gab keine Lichttheorie, die mit all diesen Tatsachen vereinbar war.

Lichtstreuung
(Newtons Experiment)

In seiner Rede vor der Royal Society widerlegte Newton sowohl Aristoteles als auch Descartes und bewies überzeugend, dass weißes Licht nicht primär ist, sondern aus farbigen Komponenten mit unterschiedlichen „Brechungsgraden“ besteht. Diese Komponenten sind primär – Newton konnte ihre Farbe nicht mit irgendwelchen Tricks ändern. Damit erhielt das subjektive Farbempfinden eine solide objektive Grundlage – in moderner Terminologie die Wellenlänge des Lichts, die sich anhand des Brechungsgrades beurteilen ließ.

Titelseite von Newtons Optik

Im Jahr 1689 stellte Newton seine Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Optik ein (obwohl er seine Forschungen fortsetzte) – einer weit verbreiteten Legende zufolge schwor er, zu Hookes Lebzeiten nichts auf diesem Gebiet zu veröffentlichen. Jedenfalls erschien 1704, ein Jahr nach Hookes Tod, die Monographie „Optics“ (auf Englisch). Das Vorwort dazu enthält einen klaren Hinweis auf einen Konflikt mit Hooke: „Da ich nicht in Streitigkeiten über verschiedene Themen verwickelt werden wollte, habe ich diese Veröffentlichung verzögert und hätte sie noch weiter hinausgezögert, wenn meine Freunde nicht beharrlich gewesen wären.“ Zu Lebzeiten des Autors erlebte Optics wie Principia drei Auflagen (1704, 1717, 1721) und viele Übersetzungen, darunter drei in Latein.

• Buch eins: Prinzipien der geometrischen Optik, die Lehre von der Lichtstreuung und -zusammensetzung Weiß mit verschiedenen Anwendungen, einschließlich der Regenbogentheorie.
• Buch zwei: Lichtinterferenz in dünnen Platten.
• Buch drei: Beugung und Polarisation von Licht.

Historiker unterscheiden zwei Gruppen damals aktueller Hypothesen über die Natur des Lichts.

• Emissiv (korpuskulär): Licht besteht aus kleinen Teilchen (Korpuskeln), die von einem leuchtenden Körper emittiert werden. Diese Meinung wurde durch die Geradlinigkeit der Lichtausbreitung gestützt, auf der die geometrische Optik basiert, aber Beugung und Interferenz passten nicht gut in diese Theorie.
• Welle: Licht ist eine Welle im unsichtbaren Weltäther. Newtons Gegner (Hooke, Huygens) werden oft als Befürworter der Wellentheorie bezeichnet, es muss jedoch berücksichtigt werden, dass sie mit Welle nicht wie in der modernen Theorie eine periodische Schwingung meinten, sondern einen einzelnen Impuls; Aus diesem Grund waren ihre Erklärungen von Lichtphänomenen kaum plausibel und konnten nicht mit denen Newtons konkurrieren (Huygens versuchte sogar, die Beugung zu widerlegen). Die entwickelte Wellenoptik erschien erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts.

Newton wird oft als Befürworter der Korpuskulartheorie des Lichts angesehen; Tatsächlich erfand er wie üblich „keine Hypothesen“ und gab bereitwillig zu, dass Licht auch mit Wellen im Äther in Verbindung gebracht werden könnte. In einer 1675 der Royal Society vorgelegten Abhandlung schreibt er, dass Licht nicht einfach nur Schwingungen des Äthers sein könne, da es sich dann beispielsweise wie Schall durch ein gebogenes Rohr bewegen könne. Andererseits schlägt er jedoch vor, dass die Ausbreitung von Licht Schwingungen im Äther anregt, die zu Beugung und anderen Welleneffekten führen. Im Wesentlichen ist sich Newton der Vor- und Nachteile beider Ansätze bewusst und schlägt einen Kompromiss vor: die Teilchenwellentheorie des Lichts. In seinen Werken beschrieb Newton ausführlich das mathematische Modell von Lichtphänomenen und ließ dabei die Frage nach dem physikalischen Träger des Lichts außer Acht: „Meine Lehre über die Brechung von Licht und Farben besteht ausschließlich darin, bestimmte Eigenschaften des Lichts festzustellen, ohne Hypothesen über seinen Ursprung aufzustellen.“ .“ Als die Wellenoptik aufkam, lehnte sie Newtons Modelle nicht ab, sondern absorbierte sie und erweiterte sie auf einer neuen Grundlage.

Trotz seiner Abneigung gegen Hypothesen fügte Newton am Ende von Optics eine Liste ungelöster Probleme und möglicher Antworten darauf hinzu. Allerdings konnte er sich das in diesen Jahren bereits leisten – Newtons Autorität wurde nach „Principia“ unbestreitbar und nur wenige Menschen wagten es, ihn mit Einwänden zu belästigen. Eine Reihe von Hypothesen erwiesen sich als prophetisch. Konkret sagte Newton Folgendes voraus:

• Ablenkung von Licht in einem Gravitationsfeld;
• das Phänomen der Polarisation von Licht;
• gegenseitige Umwandlung von Licht und Materie.

Andere Arbeiten in der Physik

Newton war der erste, der die Schallgeschwindigkeit in einem Gas auf der Grundlage des Boyle-Mariotte-Gesetzes herleitete. Er schlug die Existenz des Gesetzes der viskosen Reibung vor und beschrieb die hydrodynamische Kompression des Strahls. Er schlug eine Formel für das Widerstandsgesetz eines Körpers in einem verdünnten Medium vor (Newtons Formel) und betrachtete auf dieser Grundlage eines der ersten Probleme über die günstigste Form eines stromlinienförmigen Körpers (Newtons aerodynamisches Problem). In „Prinzipien“ brachte er die richtige Annahme zum Ausdruck und argumentierte, dass ein Komet einen festen Kern habe, dessen Verdampfung unter dem Einfluss der Sonnenwärme einen ausgedehnten Schweif bildet, der immer in die der Sonne entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. Newton beschäftigte sich auch mit Fragen der Wärmeübertragung, eines der Ergebnisse heißt Newton-Richmann-Gesetz.

Newton sagte die Abplattung der Erde an den Polen voraus und schätzte sie auf etwa 1:230. Gleichzeitig verwendete Newton ein homogenes Flüssigkeitsmodell zur Beschreibung der Erde, wandte das Gesetz der universellen Gravitation an und berücksichtigte die Zentrifugalkraft. Zur gleichen Zeit wurden ähnliche Berechnungen von Huygens durchgeführt, der nicht an die Schwerkraft über große Entfernungen glaubte und das Problem rein kinematisch anging. Dementsprechend sagte Huygens eine Kompression voraus, die weniger als halb so groß war wie die von Newton, nämlich 1:576. Darüber hinaus argumentierten Cassini und andere Kartesianer, dass die Erde nicht komprimiert, sondern an den Polen wie eine Zitrone verlängert sei. Später, wenn auch nicht sofort (die ersten Messungen waren ungenau), bestätigten direkte Messungen (Clerot, 1743) Newtons Richtigkeit; Die tatsächliche Komprimierung beträgt 1:298. Der Grund dafür, dass dieser Wert von dem von Newton zugunsten von Huygens vorgeschlagenen Wert abweicht, liegt darin, dass das Modell einer homogenen Flüssigkeit immer noch nicht ganz genau ist (die Dichte nimmt mit der Tiefe merklich zu). Eine genauere Theorie, die explizit die Abhängigkeit der Dichte von der Tiefe berücksichtigt, wurde erst im 19. Jahrhundert entwickelt.

Studenten

Streng genommen hatte Newton keine direkten Schüler. Allerdings wuchs eine ganze Generation englischer Wissenschaftler mit der Lektüre seiner Bücher und der Kommunikation mit ihm auf, sodass sie sich selbst als Newtons Schüler betrachteten. Unter ihnen sind die bekanntesten:

• Edmund Halley
• Roger Cotes
• Colin Maclaurin
• Abraham de Moivre
• James Stirling
• Brooke Taylor
• William Whiston

Weitere Tätigkeitsbereiche

Chemie und Alchemie

Parallel zu der Forschung, die den Grundstein für die aktuelle wissenschaftliche (physikalische und mathematische) Tradition legte, widmete Newton (wie viele seiner Kollegen) viel Zeit der Alchemie und der Theologie. Bücher über Alchemie machten ein Zehntel seiner Bibliothek aus. Er veröffentlichte keine Werke über Chemie oder Alchemie, und das einzige bekannte Ergebnis dieser langjährigen Leidenschaft war die schwere Vergiftung Newtons im Jahr 1691. Als Newtons Leiche exhumiert wurde, wurden in seinem Körper gefährliche Mengen an Quecksilber festgestellt.

Stukeley erinnert sich, dass Newton eine Abhandlung über Chemie schrieb, in der er „die Prinzipien dieser mysteriösen Kunst anhand experimenteller und mathematischer Beweise erklärte“, das Manuskript jedoch leider durch einen Brand zerstört wurde und Newton keinen Versuch unternahm, es wiederherzustellen. Erhaltene Briefe und Notizen deuten darauf hin, dass Newton über die Möglichkeit einer Vereinheitlichung der Gesetze der Physik und Chemie in einem einzigen Weltsystem nachdachte; Am Ende von Optics stellte er mehrere Hypothesen zu diesem Thema auf.

B. G. Kuznetsov glaubt, dass Newtons alchemistische Studien Versuche waren, die atomare Struktur von Materie und anderen Arten von Materie (zum Beispiel Licht, Wärme, Magnetismus) aufzudecken:

War Newton ein Alchemist? Er glaubte an die Möglichkeit, ein Metall in ein anderes umzuwandeln, und beschäftigte sich drei Jahrzehnte lang mit alchemistischer Forschung und studierte die alchemistischen Werke des Mittelalters und der Antike ... Die Tatsache, dass theoretisches Interesse vorherrschte und völliges Desinteresse herrschte Bei der Gewinnung von Gold geht Newton über die Alchemie als Element der mittelalterlichen Kulturtradition hinaus. Im Kern basiert sein Atomismus auf der Idee einer Hierarchie von Teilchen, die durch immer weniger intensive Kräfte der gegenseitigen Anziehung von Teilen gebildet wird. Diese Idee einer unendlichen Hierarchie diskreter Materieteilchen hängt mit der Idee der Einheit der Materie zusammen. Newton glaubte nicht an die Existenz von Elementen, die sich nicht ineinander umwandeln könnten. Im Gegenteil ging er davon aus, dass die Vorstellung von der Unzerlegbarkeit von Teilchen und damit von qualitativen Unterschieden zwischen Elementen mit den historisch begrenzten Möglichkeiten experimenteller Technik verbunden sei.

Diese Annahme wird durch Newtons eigene Aussage bestätigt: „Die Alchemie beschäftigt sich nicht mit Metallen, wie die Unwissenden glauben.“ Diese Philosophie gehört nicht zu denen, die der Eitelkeit und Täuschung dienen; sie dient vielmehr dem Nutzen und der Erbauung, und hier geht es vor allem um die Erkenntnis Gottes.“

Theologie

„Verfeinerte Chronologie der alten Königreiche“

Als zutiefst religiöser Mann betrachtete Newton die Bibel (wie alles auf der Welt) aus einer rationalistischen Perspektive. Newtons Ablehnung der Dreifaltigkeit Gottes hängt offenbar mit diesem Ansatz zusammen. Die meisten Historiker glauben, dass Newton, der viele Jahre am Trinity College arbeitete, selbst nicht an die Dreifaltigkeit glaubte. Forscher seiner theologischen Werke haben herausgefunden, dass Newtons religiöse Ansichten dem ketzerischen Arianismus nahe standen (siehe Newtons Artikel „ Historische Nachverfolgung zweier bemerkenswerter Verfälschungen der Heiligen Schrift»).

Der Grad der Nähe von Newtons Ansichten zu verschiedenen von der Kirche verurteilten Häresien wird unterschiedlich beurteilt. Der deutsche Historiker Fisenmayer schlug vor, dass Newton die Dreifaltigkeit akzeptierte, jedoch eher dem östlichen, orthodoxen Verständnis davon entsprach. Der amerikanische Historiker Stephen Snobelen lehnte diesen Standpunkt unter Berufung auf eine Reihe dokumentarischer Beweise entschieden ab und stufte Newton als Socinianer ein.

Nach außen hin blieb Newton jedoch der staatlichen anglikanischen Kirche treu. Dafür gab es einen guten Grund: das Gesetz von 1698 zur Unterdrückung von Gotteslästerung und Gottlosigkeit. Das Gesetz zur Unterdrückung von Blasphemie und Profanität ) für die Verleugnung einer der Personen der Dreifaltigkeit, die für eine Niederlage vorgesehen waren Bürgerrechte, und wenn dieses Verbrechen wiederholt wird - Freiheitsstrafe. Beispielsweise wurde Newtons Freund William Whiston 1710 seiner Professur entzogen und von der Universität Cambridge verwiesen, weil er behauptete, das Glaubensbekenntnis der frühen Kirche sei arianisch. In Briefen an Gleichgesinnte (Locke, Halley usw.) war Newton jedoch recht offen.

Neben dem Antitrinitarismus finden sich in Newtons religiöser Weltanschauung auch Elemente des Deismus. Newton glaubte an die materielle Präsenz Gottes an jedem Punkt des Universums und nannte den Raum „den Sinn Gottes“ (lat. sensorium Dei). Diese pantheistische Idee vereint Newtons wissenschaftliche, philosophische und theologische Ansichten in einem einzigen Ganzen: „Alle Bereiche von Newtons Interessen, von der Naturphilosophie bis zur Alchemie, repräsentieren unterschiedliche Projektionen und gleichzeitig unterschiedliche Kontexte dieser zentralen Idee, die über ihm herrschte.“

Newton veröffentlichte (teilweise) die Ergebnisse seiner theologischen Forschung spät in seinem Leben, sie begann jedoch viel früher, spätestens 1673. Newton schlug seine eigene Version der biblischen Chronologie vor, hinterließ Arbeiten zur biblischen Hermeneutik und schrieb einen Kommentar zur Apokalypse. Er studierte die hebräische Sprache, studierte die Bibel mit wissenschaftlichen Methoden und nutzte astronomische Berechnungen im Zusammenhang mit Sonnenfinsternissen, sprachliche Analysen usw., um seinen Standpunkt zu untermauern. Seinen Berechnungen zufolge wird das Ende der Welt frühestens im Jahr 2060 kommen.

Newtons theologische Manuskripte werden heute in der Nationalbibliothek in Jerusalem aufbewahrt.

Bewertungen

Newton-Statue am Trinity College

Die Inschrift auf Newtons Grab lautet:

Hier liegt Sir Isaac Newton, der mit einer fast göttlichen intellektuellen Kraft als erster mit seiner mathematischen Methode die Bewegungen und Formen der Planeten, die Bahnen der Kometen und die Gezeiten der Ozeane erklärte.

Er war derjenige, der die Unterschiede in den Lichtstrahlen und die daraus resultierenden unterschiedlichen Eigenschaften von Farben erforschte, von denen zuvor niemand geahnt hatte. Als fleißiger, gerissener und treuer Interpret der Natur, der Antike und der Heiligen Schrift bekräftigte er mit seiner Philosophie die Größe des allmächtigen Schöpfers und vermittelte seinem Wesen die vom Evangelium geforderte Einfachheit.

Mögen die Sterblichen sich darüber freuen, dass eine solche Zierde der Menschheit unter ihnen lebte.

Original Text(lat.)

H. S. E. ISAACUS NEWTON Eques Auratus,
Qui, animi vi prope divinâ,
Planetarum Motus, Figuren,
Cometarum semitas, Oceanique Aestus. Suâ Mathesi facem praeferente
Primus demonstravit:
Radiorum Lucis dissimilitudines,
Colorumque inde nascentium proprietates,
Quas nemo antea vel suspicatus erat, pervestigavit.
Naturae, Antiquitatis, S. Scripturae,
Sedulus, Sagax, Fidus Interpres
Dei O. M. Majestatem Philosophiâ asseruit,
Evangelij Simplicitatem Moribus expressit.
Sibi gratulentur Mortales,
Tale tantumque exstitisse
HUMANI GENERIS DECUS.
NAT XXV DEZ. ANZEIGE. MDCXLII. OBIIT. XX. BESCHÄDIGEN. MDCCXXVI.

Isaac Newton wurde am 4. Januar 1642 in Woolsthorpe, England, geboren. Der Junge wurde in einem kleinen Dorf in die Familie eines Kleinbauern hineingeboren, der drei Monate vor der Geburt seines Sohnes starb. Der Junge wurde zu früh geboren und erwies sich als kränklich, sodass man sich lange Zeit nicht traute, ihn zu taufen. Und doch überlebte er, ließ sich taufen und erhielt in Erinnerung an seinen Vater den Namen Isaak. Newton betrachtete die Tatsache, an Weihnachten geboren zu werden, als besonderes Zeichen des Schicksals. Trotz seines schlechten Gesundheitszustands im Säuglingsalter lebte er vierundachtzig Jahre.

Als das Kind drei Jahre alt war, heiratete seine Mutter erneut, verließ das Kind und überließ es der Obhut seiner Großmutter. Newton wuchs als ungeselliger Mensch auf und neigte zu Tagträumen. Er fühlte sich zur Poesie und Malerei hingezogen. Abseits seiner Altersgenossen stellte er Papierdrachen her, erfand eine Windmühle, eine Wasseruhr und einen Tretwagen.

Das Interesse an Technologie zwang Newton dazu, über Naturphänomene nachzudenken und sich eingehend mit Mathematik zu beschäftigen. Nach gründlicher Vorbereitung trat Isaac Newton 1660 als Subsizzfr in Cambridge ein, der sogenannten armen Studenten, die verpflichtet waren, den Mitgliedern des Colleges zu dienen, was Newton nur belasten musste.

In sechs Jahren schloss Isaac Newton alle Hochschulabschlüsse ab und bereitete alle seine weiteren großen Entdeckungen vor. Im Jahr 1665 erlangte Newton den Master of Arts. Im selben Jahr, als in England die Pestepidemie wütete, beschloss er, sich vorübergehend in Woolsthorpe niederzulassen.

Dort begann der Wissenschaftler, sich aktiv mit der Optik zu beschäftigen; die Suche nach Möglichkeiten zur Eliminierung der chromatischen Aberration in Linsenteleskopen veranlasste Newton dazu, die sogenannte Dispersion zu erforschen, also die Abhängigkeit des Brechungsindex von der Frequenz. Viele der von ihm durchgeführten Experimente, es gibt mehr als tausend, sind zu Klassikern geworden und werden bis heute in Schulen und Instituten wiederholt.

Das Leitmotiv aller Forschungen war der Wunsch, die physikalische Natur des Lichts zu verstehen. Zunächst neigte Newton zu der Annahme, dass Licht eine Welle im alles durchdringenden Äther sei, gab diese Idee jedoch später auf und entschied, dass der Widerstand des Äthers die Bewegung der Himmelskörper merklich verlangsamen sollte. Diese Argumente führten Newton zu der Idee, dass Licht ein Strom spezieller Teilchen, Korpuskeln, ist, die von einer Quelle emittiert werden und sich in einer geraden Linie bewegen, bis sie auf Hindernisse stoßen.

Das Korpuskularmodell erklärte nicht nur die Geradlinigkeit der Lichtausbreitung, sondern auch das Reflexionsgesetz. Diese Annahme beruhte darauf, dass Lichtkörperchen, die sich beispielsweise der Wasseroberfläche nähern, von dieser angezogen werden und dadurch eine Beschleunigung erfahren. Nach dieser Theorie sollte die Lichtgeschwindigkeit im Wasser größer sein als in der Luft, was im Widerspruch zu späteren experimentellen Daten stand.

Die Entstehung korpuskularer Vorstellungen über Licht wurde deutlich dadurch beeinflusst, dass zu diesem Zeitpunkt die Arbeit, die das wichtigste große Ergebnis von Newtons Werk werden sollte, bereits weitgehend abgeschlossen war: die Schaffung eines einheitlichen physikalischen Weltbildes auf der Grundlage der von ihm formulierte Gesetze der Mechanik.

Dieses Bild basierte auf der Idee materieller Punkte, physikalisch unendlich kleiner Materieteilchen und den Gesetzen, die ihre Bewegung regeln. Es war die klare Formulierung dieser Gesetze, die der Newtonschen Mechanik ihre Vollständigkeit verlieh. Das erste dieser Gesetze war tatsächlich die Definition von Trägheitsbezugssystemen: In solchen Systemen bewegen sich materielle Punkte, die keinen Einflüssen ausgesetzt sind, gleichmäßig und geradlinig.

Eine zentrale Rolle spielt der zweite Hauptsatz der Mechanik. Es besagt, dass die Änderung der Menge und Bewegung des Produkts aus Masse und Geschwindigkeit pro Zeiteinheit gleich der auf einen materiellen Punkt wirkenden Kraft ist. Die Masse jedes dieser Punkte ist ein konstanter Wert. Im Allgemeinen „nutzen sich alle diese Punkte nicht ab“, wie Newton es ausdrückte, jeder von ihnen ist ewig, das heißt, er kann weder entstehen noch zerstört werden. Materielle Punkte interagieren, und das quantitative Maß für die Auswirkung auf jeden von ihnen ist die Kraft. Das Problem herauszufinden, was diese Kräfte sind, ist das Grundproblem der Mechanik.

Schließlich erklärte das dritte Gesetz, das Gesetz der „Gleichheit von Aktion und Reaktion“, warum der Gesamtimpuls eines Körpers, der keinen äußeren Einflüssen ausgesetzt ist, unverändert bleibt, unabhängig davon, wie seine Bestandteile miteinander interagieren.

Nachdem Isaac Newton das Problem der Untersuchung verschiedener Kräfte aufgeworfen hatte, lieferte er selbst das erste brillante Beispiel für seine Lösung, indem er das Gesetz der universellen Gravitation formulierte: Die Kraft der Gravitationsanziehung zwischen Körpern, deren Abmessungen deutlich kleiner sind als der Abstand zwischen ihnen, ist direkt proportional zu ihrer Massen, umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen und entlang gerichtet, die sie durch eine gerade Linie verbinden. Das Gesetz der universellen Gravitation ermöglichte es Newton, die Bewegung der Planeten um die Sonne und des Mondes um die Erde quantitativ zu erklären und die Natur der Meeresgezeiten zu verstehen.

Dies hinterließ bei den Forschern einen großen Eindruck. Das Programm zur einheitlichen mechanischen Beschreibung aller Naturphänomene: sowohl „irdischer“ als auch „himmlischer“ war viele Jahre lang in der Physik etabliert. Darüber hinaus schien für viele Physiker im Laufe von zwei Jahrhunderten die Frage nach den Grenzen der Anwendbarkeit der Newtonschen Gesetze unberechtigt.

1668 kehrte Isaac Newton nach Cambridge zurück und erhielt bald darauf den Lucasian-Lehrstuhl für Mathematik. Dieser Stuhl war zuvor von seinem Lehrer Isaac Barrow besetzt, der den Stuhl seinem Lieblingsschüler schenkte, um ihn finanziell zu versorgen. Zu dieser Zeit war Newton bereits der Autor der Binomialrechnung und der Schöpfer der Fluxionmethode, die heute Differential- und Integralrechnung genannt wird.

Im Allgemeinen wurde diese Periode die fruchtbarste in Newtons Werk: In sieben Jahren, von 1660 bis 1667, entstanden seine Hauptideen, darunter die Idee des Gesetzes der universellen Gravitation. Isaac Newton beschränkte sich nicht nur auf die theoretische Forschung, sondern entwarf und begann in denselben Jahren ein Spiegelteleskop zu bauen.

Diese Arbeit führte zur Entdeckung dessen, was später Interferenzlinien gleicher Dicke genannt wurde. Newton erkannte, dass sich hier die „Löschung von Licht durch Licht“ manifestierte, die nicht in das Korpuskularmodell passte, und versuchte, die hier auftretenden Schwierigkeiten zu überwinden, indem er die Annahme einführte, dass sich Korpuskeln im Licht in Wellen, „Gezeiten“, bewegen.

Das zweite der hergestellten Teleskope diente als Anlass für Newtons Präsentation als Mitglied der Royal Society of London. Wenn ein Wissenschaftler die Mitgliedschaft mit der Begründung ablehnte, dass die Mittel zur Zahlung der Mitgliedsbeiträge nicht ausreichten, hielt man es angesichts seiner wissenschaftlichen Verdienste für möglich, für ihn eine Ausnahme zu machen und ihn von der Zahlung der Mitgliedsbeiträge zu befreien.

Da Isaac Newton von Natur aus ein sehr vorsichtiger Mensch war, wurde er gegen seinen Willen manchmal in Diskussionen und Konflikte verwickelt, die für ihn schmerzhaft waren. So löste seine 1675 dargelegte Theorie von Licht und Farben solche Kritiken aus, dass Newton beschloss, zu Lebzeiten seines erbittertsten Gegners Hooke nichts über Optik zu veröffentlichen.

Newton musste auch an politischen Veranstaltungen teilnehmen. Von 1688 bis 1694 war der Wissenschaftler Mitglied des Parlaments. Zu dieser Zeit wurde sein Hauptwerk „Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie“ veröffentlicht, das die Grundlage für die Mechanik aller physikalischen Phänomene bildete, von der Bewegung der Himmelskörper bis zur Schallausbreitung. Dieses Programm bestimmte über mehrere Jahrhunderte hinweg die Entwicklung der Physik und seine Bedeutung ist bis heute nicht erschöpft.

Ständige enorme nervöse und psychische Belastungen führten dazu, dass Newton 1692 an einer psychischen Störung erkrankte. Der unmittelbare Auslöser hierfür war ein Brand, bei dem alle von ihm erstellten Manuskripte verloren gingen.

Das ständige bedrückende Gefühl materieller Unsicherheit war zweifellos einer der Gründe für Newtons Krankheit. Daher war für ihn die Position des Warden of the Mint unter Beibehaltung seiner Professur in Cambridge von großer Bedeutung. Eifrig begann er mit der Arbeit und erzielte schnell spürbare Erfolge, 1699 wurde er zum Direktor ernannt. Es blieb jedoch unmöglich, dies mit der Lehrtätigkeit zu vereinbaren, und Newton zog nach London.

Ende 1703 wurde Isaac Newton zum Präsidenten der Royal Society gewählt. Zu diesem Zeitpunkt hatte Newton den Höhepunkt seines Ruhms erreicht. 1705 wurde er in den Ritterstand erhoben, hatte jedoch große Wohnung Mit sechs Bediensteten und einer reichen Familie bleibt der Wissenschaftler einsam. Die Zeit der aktiven Kreativität ist vorbei und Newton beschränkt sich auf die Vorbereitung der Ausgabe von „Optics“, der Neuveröffentlichung von „Prinzipien“ und der Interpretation der „Heiligen Schrift“. Er besitzt die Interpretation der Apokalypse, eines Aufsatzes über den Propheten Daniel.

Isaac Newton starb am 31. März 1727 in seinem Haus in London. Begraben in der Westminster Abbey. Die Inschrift auf seinem Grab endet mit den Worten: „Die Sterblichen sollen sich freuen, dass eine solche Zierde des Menschengeschlechts in ihrer Mitte lebte.“ Jedes Jahr feiert die wissenschaftliche Gemeinschaft am Geburtstag des großen Engländers den Newton Day.

Werke von Isaac Newton

„Eine neue Theorie von Licht und Farben“, 1672 (Mitteilung an die Royal Society)
„Die Bewegung der Körper in der Umlaufbahn“ (lat. De Motu Corporum in Gyrum), 1684
„Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie“ (lat. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), 1687
„Optik oder eine Abhandlung über die Reflexionen, Brechungen, Beugungen und Farben des Lichts“, 1704
„Über die Quadratur der Kurven“ (lat. Tractatus de quadratura curvarum), Anhang zu „Optik“
„Aufzählung von Linien dritter Ordnung“ (lat. Enumeratio linearum tertii ordinis), Anhang zu „Optik“
„Universelle Arithmetik“ (lat. Arithmetica Universalis), 1707
„Analyse mittels Gleichungen mit unendlich vielen Gliedern“ (lat. De analysi per aequationes numero terminorum infinitas), 1711
„Methode der Unterschiede“, 1711

„Vorlesungen über die Optik“ (engl. Optical Lectures), 1728
„Das System der Welt“ (lateinisch: De mundi systemate), 1728
„Eine kurze Chronik“ (dt. Eine kurze Chronik von der ersten Erinnerung an die Dinge in Europa bis zur Eroberung Persiens durch Alexander den Großen), 1728 (dies ist eine Zusammenfassung der „Chronologie der alten Königreiche“, einer französischen Übersetzung). der Entwurf wurde noch früher veröffentlicht, nämlich im Jahr 1725)
Die Chronologie der alten Königreiche, 1728
„Anmerkungen zum Buch des Propheten Daniel und zur Apokalypse des hl. John“ (dt. Observations Upon the Prophecies of Daniel and the Apocalypse of St. John), 1733, geschrieben um 1690
„Methode der Fluxionen“ (lateinisch Methodus fluxionum, englisch Method of Fluxions), 1736, geschrieben 1671
Ein historischer Bericht über zwei bemerkenswerte Verfälschungen der Heiligen Schrift, 1754, geschrieben 1690

Kanonische Ausgaben

Klassische Gesamtausgabe von Newtons Werken in 5 Bänden in der Originalsprache:

Isaac Newtoni. Opera quae existant omnia. - Illustrierter Kommentar von Samuel Horsley. - Londini, 1779-1785.

Ausgewählte Korrespondenz in 7 Bänden:

Turnbull, H. W. (Hrsg.). Die Korrespondenz von Sir Isaac Newton. - Cambridge: Cambr. Univ. Presse, 1959-1977.

Übersetzungen ins Russische

Newton I. Allgemeine Arithmetik oder Buch über arithmetische Synthese und Analyse. - M.: Verlag. Akademie der Wissenschaften der UdSSR, 1948. - 442 S. - (Klassiker der Wissenschaft).
Newton I. Anmerkungen zum Buch des Propheten Daniel und zur Apokalypse des Heiligen. John. - Petrograd: Neue Zeit, 1915.
Newton I. Korrigierte Chronologie der alten Königreiche. - M.: RIMIS, 2007. - 656 S.
Newton I. Vorlesungen über Optik. - M.: Verlag. Akademie der Wissenschaften der UdSSR, 1946. - 298 S.
Newton I. Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie / Übersetzung aus dem Lateinischen und Notizen von A.N. Krylova. - M.: Nauka, 1989. - 688 S.
Newton I. Mathematische Werke. - M.-L.: ONTI, 1937.
Newton I. Optik oder Abhandlung über Reflexionen, Brechungen, Biegungen und Farben des Lichts. - M.: Gostekhizdat, 1954.
Danilov Yu. A. Newton und Bentley // Fragen der Geschichte der Naturwissenschaften und Technik. - M., 1993. - Nr. 1. Dies ist eine Übersetzung von vier Briefen von Newton aus der Sammlung seiner Korrespondenz: „The Correspondence of Isaac Newton“, Cambridge, 1961. Bd. 3 (1688-1694).

> Was hat Isaac Newton entdeckt?

Isaac Newtons Entdeckungen– Gesetze und Physik von einem der größten Genies. Studieren Sie das Gesetz der universellen Gravitation, die drei Bewegungsgesetze, die Schwerkraft und die Form der Erde.

Isaac Newton(1642-1727) ist uns als Philosoph, Wissenschaftler und Mathematiker in Erinnerung. Er hat viel für seine Zeit getan und aktiv an der wissenschaftlichen Revolution teilgenommen. Interessanterweise blieben seine Ansichten, Newtons Gesetze und seine Physik noch 300 Jahre nach seinem Tod bestehen. Tatsächlich haben wir den Schöpfer der klassischen Physik vor uns.

Anschließend wird das Wort „Newtonian“ in alle Aussagen zu seinen Theorien eingefügt. Isaac Newton gilt als eines der größten Genies und einflussreichsten Wissenschaftler, dessen Werk sich über viele Menschen erstreckte wissenschaftliche Bereiche. Doch was verdanken wir ihm und welche Entdeckungen hat er gemacht?

Drei Bewegungsgesetze

Beginnen wir mit seinem berühmten Werk „Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie“ (1687), das die Grundlagen der klassischen Mechanik enthüllte. Es geht umüber die drei Bewegungsgesetze, abgeleitet von den Gesetzen der Planetenbewegung von Johannes Kepler.

Das erste Gesetz ist das Trägheitsgesetz: Ein ruhendes Objekt bleibt in Ruhe, sofern nicht eine Kraft auf es einwirkt, die aus dem Gleichgewicht geraten ist. Ein bewegter Körper bewegt sich mit seiner ursprünglichen Geschwindigkeit und in derselben Richtung weiter, es sei denn, er trifft auf eine unausgeglichene Kraft.

Zweitens: Beschleunigung entsteht, wenn Kraft auf die Masse einwirkt. Je größer die Masse, desto mehr Kraft ist erforderlich.

Drittens: Für jede Aktion gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion.

Universelle Schwerkraft

Newton ist das Gesetz der universellen Gravitation zu verdanken. Er folgerte, dass jeder Massenpunkt einen anderen durch eine Kraft anzieht, die entlang einer Linie gerichtet ist, die beide Punkte schneidet (F = G frac(m_1 m_2)(r^2)).

Diese drei Postulate der Schwerkraft werden ihm helfen, die Flugbahnen von Kometen, Gezeiten, Tagundnachtgleichen und anderen Phänomenen zu messen. Seine Argumente zerstreuten die letzten Zweifel am heliozentrischen Modell und die wissenschaftliche Welt akzeptierte die Tatsache, dass die Erde nicht als universelles Zentrum fungiert.

Jeder weiß, dass Newton zu seinen Schlussfolgerungen über die Schwerkraft gelangte, weil ihm ein Apfel auf den Kopf fiel. Viele Leute denken, dass dies nur eine komische Nacherzählung ist, und der Wissenschaftler hat die Formel nach und nach entwickelt. Doch die Einträge in Newtons Tagebuch und die Nacherzählungen seiner Zeitgenossen sprechen für den Apfel-Durchbruch.

Form der Erde

Isaac Newton glaubte, dass sich unser Planet Erde aus einem abgeflachten Sphäroid gebildet habe. Später würde sich die Vermutung bestätigen, aber zu seiner Zeit war es so wichtige Informationen, was dazu beitrug, einen Großteil der wissenschaftlichen Welt vom kartesischen System auf die Newtonsche Mechanik umzustellen.

Im mathematischen Bereich verallgemeinerte er den Binomialsatz, untersuchte Potenzreihen, entwickelte seine eigene Methode zur Approximation der Wurzeln einer Funktion und teilte die meisten gekrümmten kubischen Ebenen in Klassen ein. Er teilte seine Entwicklungen auch mit Gottfried Leibniz.

Seine Entdeckungen waren Durchbrüche in der Physik, Mathematik und Astronomie und trugen dazu bei, die Struktur des Weltraums mithilfe von Formeln zu verstehen.

Optik

1666 beschäftigte er sich eingehender mit der Optik. Alles begann mit der Untersuchung der Eigenschaften des Lichts, die er durch ein Prisma maß. 1670-1672. untersuchte die Lichtbrechung und zeigte, wie ein mehrfarbiges Spektrum mithilfe einer Linse und eines zweiten Prismas in ein einziges weißes Licht umgewandelt wird.

Dadurch erkannte Newton, dass Farbe durch die Interaktion ursprünglich farbiger Objekte entsteht. Außerdem ist mir aufgefallen, dass die Linse jedes Instruments unter Lichtstreuung (chromatische Aberration) leidet. Es gelang ihm, die Probleme mithilfe eines Teleskops mit Spiegel zu lösen. Seine Erfindung gilt als erstes Modell eines Spiegelteleskops.

Außerdem…

Ihm wird auch die Formulierung des empirischen Gesetzes der Abkühlung und die Untersuchung der Schallgeschwindigkeit zugeschrieben. Auf seinen Vorschlag hin entstand der Begriff „Newtonsche Flüssigkeit“ – eine Beschreibung jeder Flüssigkeit, bei der viskose Spannungen linear proportional zur Geschwindigkeit ihrer Umwandlung sind.

Newton widmete viel Zeit der Erforschung nicht nur wissenschaftlicher Postulate, sondern auch der biblischen Chronologie und machte sich mit der Alchemie vertraut. Viele Werke erschienen jedoch erst nach dem Tod des Wissenschaftlers. So bleibt Isaac Newton nicht nur als talentierter Physiker, sondern auch als Philosoph in Erinnerung.

Was verdanken wir Isaac Newton? Seine Ideen waren nicht nur für die damalige Zeit bahnbrechend, sondern dienten auch als Ausgangspunkt für alle nachfolgenden Wissenschaftler. Es bereitete den fruchtbaren Boden für neue Entdeckungen und inspirierte die Erkundung dieser Welt. Es ist nicht überraschend, dass Isaac Newton Anhänger hatte, die seine Ideen und Theorien entwickelten. Wenn Sie mehr erfahren möchten, finden Sie auf der Website eine Biografie von Isaac Newton, in der das Geburts- und Sterbedatum (nach neuem und altem Stil), die wichtigsten Entdeckungen sowie Folgendes aufgeführt sind interessante Faktenüber den größten Physiker.

Ein Engländer, den viele für den größten Wissenschaftler aller Zeiten halten. Geboren in einer Familie kleiner Landadliger in der Nähe von Woolsthorpe (Lincolnshire, England). Ich habe meinen Vater nicht lebend gefunden (er starb drei Monate vor der Geburt seines Sohnes). Nach ihrer Wiederverheiratung überließ ihre Mutter den zweijährigen Isaac der Obhut seiner Großmutter. Viele Forscher seiner Biografie führen das eigentümliche exzentrische Verhalten eines bereits erwachsenen Wissenschaftlers auf die Tatsache zurück, dass der Junge bis zum Alter von neun Jahren, als sein Stiefvater starb, völlig ohne elterliche Fürsorge war.

Der junge Isaak studierte einige Zeit die Weisheit Landwirtschaft an einer Berufsschule. Wie so oft bei späteren großen Persönlichkeiten gibt es noch immer viele Legenden über seine Exzentrizitäten in dieser frühen Phase seines Lebens. So heißt es insbesondere, dass er eines Tages auf die Weide geschickt wurde, um das Vieh zu bewachen, das sich sicher in eine unbekannte Richtung zerstreut hatte, während der Junge unter einem Baum saß und begeistert ein Buch las, das ihn interessierte. Ob das stimmte oder nicht, der Wissensdurst des Teenagers wurde bald bemerkt – und er wurde zurück in die Grantham-Gymnasium geschickt, woraufhin der junge Mann erfolgreich das Trinity College der Universität Cambridge besuchte.

Newton beherrschte den Lehrplan schnell und studierte dann die Werke der führenden Wissenschaftler seiner Zeit, insbesondere der Anhänger des französischen Philosophen René Descartes (René Descartes, 1596-1650), der an einer mechanistischen Sicht des Universums festhielt. Im Frühjahr 1665 erhielt er seinen Bachelor-Abschluss – und dann ereigneten sich die unglaublichsten Ereignisse in der Geschichte der Wissenschaft. Im selben Jahr brach in England die letzte Beulenpest-Epidemie aus, die Trauerglocken wurden zunehmend geläutet und die Universität Cambridge wurde geschlossen. Newton kehrte für fast zwei Jahre nach Woolsthorpe zurück und nahm nur ein paar Bücher und seinen bemerkenswerten Intellekt mit.

Als die Universität Cambridge zwei Jahre später wiedereröffnet wurde, hatte Newton bereits (1) die Differentialrechnung, einen separaten Zweig der Mathematik, entwickelt, (2) die Grundlagen der modernen Farbtheorie gelegt, (3) das Gesetz der universellen Gravitation abgeleitet und (4) löste mehrere mathematische Probleme, die ihm vorausgegangen waren, niemand konnte sie lösen. Wie Newton selbst sagte: „Ich befand mich damals auf dem Höhepunkt meiner Erfindungskraft, und Mathematik und Philosophie haben mich seitdem nie so sehr fasziniert wie damals.“ (Ich frage meine Schüler oft und erzähle ihnen noch einmal von Newtons Leistungen: „Was Du hast du das in den Sommerferien geschafft?“)

Kurz nach seiner Rückkehr nach Cambridge wurde Newton in den akademischen Rat des Trinity College gewählt und seine Statue schmückt noch immer die Universitätskirche. Er hielt eine Vorlesung über Farbtheorie, in der er zeigte, dass Farbunterschiede durch die grundlegenden Eigenschaften der Lichtwelle (oder, wie man heute sagt, Wellenlänge) erklärt werden und dass Licht korpuskularer Natur ist. Er konstruierte auch ein Spiegelteleskop, und diese Erfindung machte die Royal Society auf ihn aufmerksam. Langjährige Forschungen zu Licht und Farbe wurden 1704 in seinem grundlegenden Werk „Optik“ veröffentlicht ( Optik).

Newtons Befürwortung der „falschen“ Lichttheorie (damals dominierten Wellenkonzepte) führte zu einem Konflikt mit Robert Hooke ( cm. Hookes Gesetz), Leiter der Royal Society. Als Reaktion darauf schlug Newton eine Hypothese vor, die Korpuskular- und Wellenkonzepte des Lichts kombinierte. Hooke beschuldigte Newton des Plagiats und erhob Anspruch auf Priorität bei dieser Entdeckung. Der Konflikt dauerte bis zu Hookes Tod im Jahr 1702 und hinterließ bei Newton einen so deprimierenden Eindruck, dass er sich für sechs Jahre aus dem geistigen Leben zurückzog. Einige Psychologen dieser Zeit erklären dies jedoch nervöse Störung, verschlimmerte sich nach dem Tod seiner Mutter.

Im Jahr 1679 nahm Newton seine Arbeit wieder auf und erlangte Berühmtheit durch die Untersuchung der Flugbahnen der Planeten und ihrer Satelliten. Als Ergebnis dieser Studien, begleitet von Streitigkeiten mit Hooke über die Priorität, wurden das Gesetz der universellen Gravitation und die Newtonschen Gesetze der Mechanik, wie wir sie heute nennen, formuliert. Newton fasste seine Forschungen in dem Buch „Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie“ zusammen ( Philosophiae naturalis principia mathematica), 1686 der Royal Society vorgelegt und ein Jahr später veröffentlicht. Dieses Werk, das den Beginn der damaligen wissenschaftlichen Revolution markierte, brachte Newton weltweite Anerkennung.

Seine religiösen Ansichten und sein starkes Bekenntnis zum Protestantismus erregten auch die Aufmerksamkeit von Newton bei weiten Kreisen der englischen intellektuellen Elite, insbesondere beim Philosophen John Locke (John Locke, 1632–1704). Newton verbrachte immer mehr Zeit in London, engagierte sich im politischen Leben der Hauptstadt und wurde 1696 zum Münzdirektor ernannt. Obwohl diese Position traditionell als Pfründe galt, ging Newton seine Arbeit mit größter Ernsthaftigkeit an und betrachtete die Umprägung englischer Münzen als wirksame Maßnahme im Kampf gegen Fälscher. Zu dieser Zeit war Newton in einen weiteren Prioritätsstreit verwickelt, diesmal mit Gottfried Leibniz (1646–1716), über die Entdeckung der Differentialrechnung. Am Ende seines Lebens veröffentlichte Newton neue Ausgaben seiner Hauptwerke und fungierte außerdem als Präsident der Royal Society, während er zeitlebens die Position des Direktors der Münzstätte innehatte.