Ньютон як науковець. Де народився Ісаак Ньютон

Ісаак Ньютон народився 25 грудня 1642 року (або 4 січня 1643 р. за грегоріанським календарем) у селі Вулсторп, графство Лінкольншир.

Юний Ісаак, за свідченням сучасників, вирізнявся похмурим, замкнутим характером. Хлоп'ячим витівкам і проказам він надавав перевагу читанню книг і виготовлення примітивних технічних іграшок.

Коли Ісааку виповнилося 12 років, він вступив на навчання до Грентемської школи. Неабиякі здібності майбутнього вченого виявилися саме там.

У 1659 р., на вимогу матері, Ньютон змушений був повернутися додому, щоб вести фермерське господарство. Але завдяки зусиллям вчителів, які зуміли розглянути майбутній геній, він повернувся до школи. В 1661 Ньютон продовжив освіту в Кембриджському університеті.

Навчання у коледжі

У квітні 1664 р. Ньютон успішно склав іспити і набув вищого студентського ступеня. Під час навчання він активно цікавився роботами Г. Галілея, Н. Коперника, а також атомістичною теорією Гассенді.

Навесні 1663 р. на новій математичній кафедрі розпочалися лекції І. Барроу. Відомий математик та великий учений пізніше став близьким другом Ньютона. Саме завдяки йому в Ісаака зріс інтерес до математики.

Під час навчання у коледжі Ньютон прийшов до свого основного математичного методу – розкладання функції у нескінченний ряд. Наприкінці цього року І. Ньютон отримав бакалаврську ступінь.

Відомі відкриття

Вивчаючи коротку біографію Ісаака Ньютона, слід знати, що саме йому належить виклад закону всесвітнього тяжіння. Ще одним найважливішим відкриттям вченого є теорія руху небесних тіл. Відкриті Ньютоном 3 закони механіки лягли основою класичної механіки.

Ньютон зробив чимало відкриттів у галузі оптики та теорії кольору. Ним було розроблено багато фізичних та математичних теорій. Наукові праці видатного вченого багато в чому визначали час і були незрозумілі сучасникам.

Його гіпотези щодо сплюснутості полюсів Землі, явища поляризації світла та відхилення світла в полі тяжіння і сьогодні викликають здивування вчених.

У 1668 р. Ньютон отримав ступінь магістра. Ще за рік він став доктором математичних наук. Після створення ним рефлектора, предтечі телескопа, в астрономії було зроблено найважливіші відкриття.

Громадська діяльність

У 1689 р., в результаті перевороту, було повалено короля Якова II, з яким у Ньютона був конфлікт. Після цього вченого обрали до парламенту Кембриджського університету, в якому він засідав близько 12 міс.

У 1679 відбулося знайомство Ньютона з Ч. Монтегю, майбутнім графом Галіфаксом. За протекцією Монтегю Ньютона було призначено хранителем Монетного двору.

Останні роки життя

У 1725 р. здоров'я великого вченого почало стрімко погіршуватися. Він пішов із життя 20 (31) березня 1727 р., у Кенсінгтоні. Смерть настала уві сні. Похований Ісаак Ньютон був у Вестмінстерському абатстві.

Інші варіанти біографії

• На самому початку свого шкільного навчання, Ньютон вважався дуже посереднім, чи не найгіршим учнем. У найкращі його змусила вибитися моральна травма, коли його було побито своїм високим і набагато сильнішим однокласником.
• У Останніми рокамижиття великий учений писав якусь книгу, яка, на його думку, мала стати якимось одкровенням. На жаль, рукописи горять. З вини коханого собаки вченого, що перекинув лампу, книга зникла у вогні.

У Вікіпедії є статті про інших людей з таким прізвищем, див Ньютон.

Сер Ісаак Ньютон(або Ньютон) (англ. Sir Isaac Newton, 25 грудня 1642 року - 20 березня 1727 року по юліанському календарю, що діяло в Англії до 1752; або 4 січня 1643 року - 31 березня 1727 року за григоріанським календарем) - англійський фізик, математик, механік та астроном, один із творців класичної фізики. Автор фундаментальної праці «Математичні засади натуральної філософії», в якому він виклав закон всесвітнього тяжіння та три закони механіки, що стали основою класичної механіки. Розробив диференціальне та інтегральне обчислення, теорію кольору, заклав основи сучасної фізичної оптики, створив багато інших математичних та фізичних теорій.

Біографія

Ранні роки

Вулсторп. Будинок, де народився Ньютон.

Ісаак Ньютон народився селі Вулсторп (англ. Woolsthorpe, графство Лінкольншир) напередодні громадянської війни. Батько Ньютона, дрібний, але процвітаючий фермер Ісаак Ньютон (1606-1642), не дожив до народження сина. Хлопчик народився передчасно, був болючим, тому його довго не наважувалися хрестити. І все ж таки він вижив, був хрещений (1 січня), і названий Ісааком на згадку про батька. Факт народження під Різдво Ньютон вважав особливим знаком долі. Незважаючи на слабке здоров'я у дитинстві, він прожив 84 роки.

Ньютон щиро вважав, що його рід перегукується з шотландським дворянам XV століття, проте історики виявили, що у 1524 року його предки були бідними селянами. До кінця XVI століття сім'я розбагатіла і перейшла до розряду йоменів (землевласників). Батько Ньютона залишив у спадок велику на той час суму в 500 фунтів стерлінгів і кілька сотень акрів родючої землі, зайнятої полями та лісами.

У січні 1646 мати Ньютона, Анна Ейскоу (англ. Hannah Ayscough) (1623-1679) знову вийшла заміж. Від нового чоловіка, 63-річного вдівця, вона мала трьох дітей, і вона стала приділяти мало уваги Ісааку. Покровителем хлопчика став його дядько по матері Вільям Ейскоу. У дитинстві Ньютон, за відгуками сучасників, був мовчазний, замкнутий і відокремлений, любив читати і майструвати технічні іграшки: сонячний і водяний годинник, млин тощо. Усе життя він почував себе самотнім.

Батьківщина померла в 1653 році, частина його спадщини перейшла до матері Ньютона і була відразу ж оформлена нею на Ісаака. Мати повернулася додому, проте основну увагу приділяла трьом молодшим дітям та великому господарству; Ісаак, як і раніше, був наданий сам собі.

У 1655 році 12-річного Ньютона віддали вчитися в розташовану неподалік школи в Грентемі, де він жив у будинку аптекаря Кларка. Незабаром хлопчик показав неабиякі здібності, проте в 1659 мати Ганна повернула його в маєток і спробувала покласти на 16-річного сина частину справ з управління господарством. Спроба не мала успіху - Ісаак вважав за краще всім іншим заняттям читання книг, віршування і особливо конструювання різних механізмів. У цей час до Анни звернувся Стокс, шкільний вчитель Ньютона, і почав умовляти її продовжити навчання надзвичайно обдарованого сина; до цього прохання приєдналися дядько Вільям та ґрентемський знайомий Ісаака (родич аптекаря Кларка) Хемфрі Бабінгтон, член Кембриджського Трініті-коледжу. Об'єднаними зусиллями вони, зрештою, досягли свого. У 1661 Ньютон успішно закінчив школу і вирушив продовжувати освіту в Кембриджський університет.

Трініті-коледж (1661-1664)

Трініті-коледж, годинна вежа

У червні 1661 року 18-річний Ньютон приїхав до Кембриджу. Згідно зі статутом, йому влаштували іспит на знання латинської мови, після чого повідомили, що його прийнято до Трініті-коледжу (Колледж святої Трійці) Кембриджського університету. З цим навчальним закладомпов'язані понад 30 років життя Ньютона.

Коледж, як і весь університет, переживав важкий час. Щойно (1660) в Англії було відновлено монархію, король Карл II часто затримував покладені університету виплати, звільнив значну частину викладацького складу, призначену у роки революції. Загалом у Трініті-коледжі проживало 400 осіб, включаючи студентів, слуг та 20 жебраків, яким за статутом коледж мав видавати милостиню. Навчальний процес перебував у жалюгідному стані.

Ньютона зарахували до розряду студентів-«сайзерів» (англ. sizar), з яких не брали плати за навчання (ймовірно, за рекомендацією Бабінгтона). За нормами того часу, сайзер повинен був оплачувати своє навчання шляхом різних робіт в Університеті, або шляхом надання послуг багатшим студентам. Документальних свідчень та спогадів про цей період його життя збереглося дуже мало. У ці роки остаточно склався характер Ньютона - прагнення дійти до суті, нетерпимість до обману, наклепу та гноблення, байдужість до суспільної слави. У нього, як і раніше, не було друзів.

У квітні 1664 року Ньютон, склавши іспити, перейшов у вищу студентську категорію «школярів» ( scholars), що дало йому право на стипендію та продовження навчання у коледжі.

Незважаючи на відкриття Галілея, природознавство та філософію в Кембриджі, як і раніше, викладали за Аристотелем. Однак у зошитах, що збереглися, Ньютона вже згадуються Галілей, Коперник, картезіанство, Кеплер і атомістична теорія Гассенді. Зважаючи на ці зошити, він продовжував майструвати (в основному, наукові інструменти), захоплено займався оптикою, астрономією, математикою, фонетикою, теорією музики. Згідно спогадів сусіда по кімнаті, Ньютон беззавітно вдавався до навчання, забуваючи про їжу і сон; мабуть, незважаючи на всі труднощі, це був саме той спосіб життя, якого він сам хотів.

Ісаак Барроу. Статуя у Трініті-коледжі.

1664 в житті Ньютона був багатий і іншими подіями. Ньютон пережив творчий підйом, розпочав самостійну наукову діяльність і склав масштабний список (із 45 пунктів) невирішених проблем у природі та людському житті ( Запитальник, Лат. Questiones quaedam philosophicae ). Надалі подібні списки неодноразово з'являються у його робочих зошитах. У березні цього ж року на нещодавно заснованій (1663) кафедрі математики коледжу розпочалися лекції нового викладача, 34-річного Ісаака Барроу, великого математика, майбутнього друга та вчителя Ньютона. Інтерес Ньютона до математики різко зросла. Він зробив перше значне математичне відкриття: біноміальне розкладання для довільного раціонального показника (включаючи негативні), а через нього прийшов до свого головного математичного методу – розкладання функції у нескінченний ряд. Наприкінці року Ньютон став бакалавром.

Науковою опорою та натхненниками творчості Ньютона найбільшою мірою були фізики: Галілей, Декарт та Кеплер. Ньютон завершив їхню працю, об'єднавши в універсальну систему світу. Найменший, але суттєвий вплив зробили інші математики та фізики: Евклід, Ферма, Гюйгенс, Валліс та його безпосередній вчитель Барроу. У студентській записнику Ньютона є програмна фраза:

У філософії може бути государя, крім істини… Ми маємо поставити пам'ятники із золота Кеплеру, Галілею, Декарту і кожному написати: «Платон - друг, Аристотель - друг, але головний друг - істина».

"Чумні роки" (1665-1667)

Напередодні Різдва 1664 на лондонських будинках стали з'являтися червоні хрести - перші мітки Великої епідемії чуми. На літо смертоносна епідемія значно розширилася. 8 серпня 1665 року заняття в Трініті-коледжі було припинено і персонал розпущений до закінчення епідемії. Ньютон поїхав додому до Вулсторпа, захопивши з собою основні книги, зошити та інструменти.

Це були лихоліття для Англії - спустошлива чума (тільки в Лондоні загинула п'ята частина населення), руйнівна війна з Голландією, Велика лондонська пожежа. Але істотну частину своїх наукових відкриттів Ньютон зробив на самоті «чумних років». З збережених нотаток видно, що 23-річний Ньютон вже вільно володів базовими методами диференціального та інтегрального обчислень, включаючи розкладання функцій до лав і те, що згодом було названо формулою Ньютона-Лейбніца. Провівши ряд дотепних оптичних експериментів, він довів, що білий колір є сумішшю кольорів спектру. Пізніше Ньютон згадував про ці роки:

На початку 1665 року знайшов метод наближених рядів і правило перетворення будь-якого ступеня двучлена на такий ряд… у листопаді отримав прямий метод флюксий [диференціальне числення]; в січні наступного року я отримав теорію кольорів, а в травні приступив до зворотного методу флюксій [інтегральне числення] ... У цей час я переживав кращу пору своєї юності і більше цікавився математикою та [натуральною] філософією, ніж будь-коли згодом.

Але найзначнішим його відкриттям у роки став закон всесвітнього тяжіння. Пізніше, 1686 року, Ньютон писав Галлею:

У паперах, написаних понад 15 років тому (точно навести дату я не можу, але, принаймні, це було перед початком моєї листування з Ольденбургом), я висловив зворотну квадратичну пропорційність тяжіння планет до Сонця залежно від відстані та обчислив правильне ставлення земної тяжкості та conatus recedendi [прагнення] Місяця до центру Землі, хоч і не зовсім точно.

Шановний нащадок «Яблуні Ньютона». Кембридж, Ботанічний сад.

Неточність, згадана Ньютоном, була викликана тим, що розміри Землі та величину прискорення вільного падіння Ньютон взяв із «Механіки» Галілея, де вони наводилися зі значною похибкою. Пізніше Ньютон отримав точніші дані Пікара і остаточно переконався в істинності своєї теорії.

Загальновідома легенда, що закон тяжіння Ньютон відкрив, спостерігаючи падіння яблука з гілки дерева. Вперше «яблуко Ньютона» миттєво згадав біограф Ньютона Вільям Стьюклі (книга «Спогади про життя Ньютона», 1752):

Після обіду встановилася тепла погода, ми вийшли в садок та пили чай у тіні яблунь. Він [Ньютон] сказав мені, що думка про гравітацію спала йому на думку, коли він так само сидів під деревом. Він був у споглядальному настрої, коли несподівано з гілки впало яблуко. «Чому яблука завжди падають перпендикулярно до землі?» – подумав він.

Популярною легенда стала завдяки Вольтерові. Насправді, як видно з робочих зошитах Ньютона, його теорія загального тяжіння розвивалася поступово. Інший біограф, Генрі Пембертон, наводить міркування Ньютона (без згадки яблука) докладніше: «порівняючи періоди кількох планет та його відстані до Сонця, він виявив, що… ця сила має знижуватися у квадратичній пропорційності зі збільшенням відстані». Іншими словами, Ньютон виявив, що з третього закону Кеплера, що пов'язує періоди поводження планет з відстанню до Сонця, випливає саме «формула зворотних квадратів» для закону тяжіння (у наближенні кругових орбіт). Остаточне формулювання закону тяжіння, що увійшло до підручників, Ньютон виписав пізніше, після того, як йому стали зрозумілі закони механіки.

Ці відкриття, а також багато пізніших, були опубліковані на 20-40 років пізніше, ніж були зроблені. Ньютон не гнався за славою. У 1670 році він писав Джону Коллінзу: «Я не бачу нічого бажаного у славі, навіть якби я був здатний заслужити її. Це, можливо, збільшило б кількість моїх знайомих, але це якраз те, чого я найбільше намагаюся уникати». Свою першу наукову працю (жовтень 1666), який викладав основи аналізу, не став публікувати; його знайшли лише через 300 років.

Початок наукової популярності (1667-1684)

Ньютон у молодості

У березні-червні 1666 Ньютон відвідав Кембридж. Проте влітку нова хвиля чуми змусила його знову виїхати додому. Нарешті, на початку 1667 року епідемія затихла, і у квітні Ньютон повернувся до Кембриджу. 1 жовтня його було обрано членом Трініті-коледжу, а 1668 року став магістром. Йому виділили простору окрему кімнату для житла, призначили оклад (2 фунти на рік) та передали групу студентів, з якими він кілька годин на тиждень сумлінно займався стандартними навчальними предметами. Втім, ні тоді, ні пізніше Ньютон не прославився як викладач, його лекції відвідували погано.

Зміцнивши своє становище, Ньютон здійснив подорож до Лондона, де незадовго до того, в 1660 році, було створено Лондонське королівське суспільство - авторитетна організація видатних науковців, одна з перших Академій наук. Друкованим органом Королівського товариства був журнал "Філософські праці" (англ. Philosophical Transactions).

У 1669 року у Європі почали з'являтися математичні роботи, використовують розкладання в нескінченні ряди. Хоча по глибині ці відкриття не йшли в жодне порівняння з ньютонівськими, Барроу наполягав на тому, щоб його учень зафіксував свій пріоритет у цьому питанні. Ньютон написав короткий, але досить повний конспект цієї частини своїх відкриттів, який назвав "Аналіз за допомогою рівнянь із нескінченним числом членів". Барроу переслав цей трактат до Лондона. Ньютон просив Барроу не розкривати ім'я автора роботи (але той все ж таки проговорився). «Аналіз» поширився серед фахівців і отримав певну популярність в Англії та за її межами.

У цьому року Барроу прийняв запрошення короля стати придворним капеланом і залишив викладання. 29 жовтня 1669 року 26-річний Ньютон був обраний його наступником, професором математики та оптики Трініті-коледжу, з високим окладом 100 фунтів на рік. Барроу залишив Ньютону велику алхімічну лабораторію; у цей період Ньютон серйозно захопився алхімією, провів масу хімічних дослідів.

Рефлектор Ньютона

Одночасно Ньютон продовжив експерименти з оптики та теорії кольору. Ньютон досліджував сферичну та хроматичну аберацію. Щоб звести їх до мінімуму, він побудував змішаний телескоп-рефлектор: лінза та увігнуте сферичне дзеркало, яке зробив та відполірував сам. Проект такого телескопа вперше запропонував Джеймс Грегорі (1663), проте цей задум так і не було реалізовано. Перша конструкція Ньютона (1668) виявилася невдалою, але вже наступна, з ретельно відполірованим дзеркалом, незважаючи на невеликі розміри, давала 40-кратне збільшення чудової якості.

Чутки про новий інструмент швидко дійшли до Лондона, і Ньютона запросили показати свій винахід наукового загалу. Наприкінці 1671 – на початку 1672 року пройшла демонстрація рефлектора перед королем, а потім – у Королівському товаристві. Апарат викликав загальні захоплені відгуки. Ймовірно, зіграла свою роль і практична важливість винаходу: астрономічні спостереження служили для точного визначення часу, що своєю чергою було необхідно для навігації на морі. Ньютон став знаменитий і в січні 1672 був обраний членом Королівського товариства. Пізніше вдосконалені рефлектори стали основними інструментами астрономів, з допомогою були відкриті планета Уран, інші галактики, червоне усунення.

Спочатку Ньютон дорожив спілкуванням з колегами з Королівського товариства, де перебували, крім Барроу, Джеймс Грегорі, Джон Валліс, Роберт Гук, Роберт Бойль, Крістофер Рен та інші відомі діячі англійської науки. Однак невдовзі почалися стомлюючі конфлікти, яких Ньютон дуже не любив. Зокрема, спалахнула галаслива полеміка з приводу природи світла. Почалася вона з того, що в лютому 1672 Ньютон опублікував в «Philosophical Transactions» докладний опис своїх класичних дослідів з призмами і свою теорію кольору. Гук, який раніше опублікував власну теорію, заявив, що результати Ньютона його переконали; його підтримав Гюйгенс з тієї підстави, що теорія Ньютона «суперечить загальноприйнятим поглядам». Ньютон відповів на їхню критику лише через півроку, але до цього часу кількість критиків значно збільшилася.

Лавина некомпетентних нападок викликала у Ньютона роздратування та депресію. Ньютон попросив секретаря Товариства Ольденбурга більше не надсилати йому критичних листів і дав зарок на майбутнє: не вплутуватися в наукові суперечки. У листах він скаржиться, що він поставлений перед вибором: або не публікувати свої відкриття, або витрачати весь час і всі сили на відображення недружньої дилетантської критики. Зрештою, він вибрав перший варіант і зробив заяву про вихід з Королівського товариства (8 березня 1673 року). Ольденбург не без зусиль умовив його залишитися, проте наукові контакти з Товариством були надовго зведені до мінімуму.

У 1673 відбулися дві важливі події. Перше: королівським указом у Трініті повернувся старий друг і покровитель Ньютона, Ісаак Барроу, тепер як керівник («майстра») коледжу. Друге: математичними відкриттями Ньютона зацікавився Лейбніц, відомий на той момент як філософ та винахідник. Отримавши працю Ньютона 1669 року з нескінченних рядів і глибоко його вивчивши, він самостійно почав розвивати свою версію аналізу. У 1676 році Ньютон і Лейбніц обмінялися листами, в яких Ньютон роз'яснив ряд своїх методів, відповів на питання Лейбніца і натякнув на існування ще більш загальних методів, поки що не опублікованих (малося на увазі загальне диференціальне та інтегральне обчислення). Секретар Королівського товариства Генрі Ольденбург наполегливо просив Ньютона на славу Англії опублікувати свої математичні відкриття з аналізу, але Ньютон відповів, що вже п'ять років займається іншою темою і не хоче відволікатися. На чергового листа Лейбніца Ньютон не відповів. Перша коротка публікація за ньютонівським варіантом аналізу з'явилася тільки в 1693 році, коли варіант Лейбніца вже широко поширився Європою.

Кінець 1670-х був сумний для Ньютона. У травні 1677 року несподівано помер 47-річний Барроу. Взимку цього ж року в будинку Ньютона виникла сильна пожежа, і частина рукописного архіву Ньютона згоріла. У вересні 1677 року помер секретар Королівського Товариства Ольденбург, що благоволив Ньютону, і новим секретарем став Гук, що ставився до Ньютона неприязно. 1679 року важко захворіла мати Ганна; Ньютон, залишивши всі справи, приїхав до неї, брав активну участь у догляді за хворою, але стан матері швидко погіршувався, і вона померла. Мати і Барроу були серед небагатьох людей, які прикрашали самотність Ньютона.

«Математичні засади натуральної філософії» (1684-1686)

Титульний лист «Початок» Ньютона

Основна стаття: Математичні засади натуральної філософії

Історія створення цієї праці, одного з найзнаменитіших в історії науки, почалася в 1682 році, коли проходження комети Галлея викликало зростання інтересу до небесної механіки. Едмонд Галлей намагався вмовити Ньютона опублікувати його «загальну теорію руху», про яку вже давно ходили чутки в науковій спільноті. Ньютон, не бажаючи втягуватися в нові наукові суперечки та суперечки, відмовився.

Торішнього серпня 1684 року Галлей приїхав у Кембридж і розповів Ньютону, що з Реном і Гуком обговорювали, як із формули закону тяжіння вивести еліптичність орбіт планет, але з знали, як підступитися до рішення. Ньютон повідомив, що він уже має такий доказ, і в листопаді надіслав Галлею готовий рукопис. Той одразу оцінив значення результату та методу, негайно знову відвідав Ньютона і цього разу зумів умовити його опублікувати свої відкриття. 10 грудня 1684 року у протоколах Королівського товариства з'явився історичний запис:

Пан Галлей... нещодавно бачив у Кембриджі м-ра Ньютона, і той показав йому цікавий трактат "De motu" [Про рух]. Згідно з бажанням пана Галлея, Ньютон обіцяв надіслати згаданий трактат до Товариства.

Робота над книгою йшла у 1684–1686 роках. За спогадами Хемфрі Ньютона, родича вченого та його помічника в ці роки, спочатку Ньютон писав «Початки» у перервах між алхімічними дослідами, яким приділяв основну увагу, потім поступово захопився і з натхненням присвятив себе роботі над головною книгою свого життя.

Публікацію передбачалося здійснити коштом Королівського суспільства, але на початку 1686 року Суспільство видало трактат з історії риб, що не знайшов попиту, і тим самим виснажило свій бюджет. Тоді Галлей оголосив, що він бере видатки виданню він. Суспільство з вдячністю прийняло цю великодушну пропозицію і як часткову компенсацію безкоштовно надало Галлею 50 екземплярів трактату з історії риб.

Праця Ньютона – можливо, за аналогією з «Початками філософії» Декарта (1644) або, на думку деяких істориків науки, з викликом картезіанцям – отримала назву «Математичні засади натуральної філософії» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ), тобто, сучасною мовою, «Математичні основи фізики».

28 квітня 1686 року перший том «Математичних засад» був представлений Королівському товариству. Всі три томи, після деякої авторської правки, вийшли 1687 року. Тираж (близько 300 екземплярів) було розпродано за 4 роки – для того часу дуже швидко.

Сторінка з «Початок» Ньютона (3-тє вид., 1726)

Як фізичний, і математичний рівень праці Ньютона абсолютно непорівнянні з роботами його попередників. У ньому відсутня аристотелева чи декартова метафізика, з її туманними міркуваннями і неясно сформульованими, часто надуманими «першопричинами» природних явищ. Ньютон, наприклад, не проголошує, що у природі діє закон тяжіння, він суворо доводитьцей факт, виходячи з картини руху планет і їх супутників. Метод Ньютона - створення моделі явища, «не вигадуючи гіпотез», а потім уже, якщо даних достатньо, пошук його причин. Такий підхід, започаткований Галілеєм, означав кінець старої фізики. Якісний опис природи поступився місцем кількісному - значну частину книги займають розрахунки, креслення та таблиці.

У своїй книзі Ньютон ясно визначив базові поняття механіки, причому запровадив кілька нових, включаючи такі найважливіші фізичні величини, як маса, зовнішня сила та кількість руху. Сформульовано три закони механіки. Наведено суворий висновок із закону тяжіння всіх трьох законів Кеплера. Зазначимо, що було описано і невідомі Кеплеру гіперболічні та параболічні орбіти небесних тіл. Істинність геліоцентричної системи Коперника Ньютон прямо не обговорює, але має на увазі; він навіть оцінює відхилення Сонця від центру мас Сонячна система. Іншими словами, Сонце в системі Ньютона, на відміну від кеплерівської, не спочиває, а підпорядковується загальним законам руху. У загальну системувключені і комети, вид орбіт яких викликав тоді величезні розбіжності.

Слабким місцем теорії тяжіння Ньютона, на думку багатьох вчених на той час, було пояснення природи цієї сили. Ньютон виклав лише математичний апарат, залишивши відкритими питання про причину тяжіння та його матеріальному носії. Для наукової громадськості, вихованої на філософії Декарта, це був незвичний і зухвалий підхід, і лише тріумфальний успіх небесної механіки у XVIII столітті змусив фізиків тимчасово примиритися з ньютонівською теорією. Фізичні основи тяжіння прояснилися лише більш ніж через два століття, з появою Загальної теорії відносності.

Математичний апарат та загальну структуру книги Ньютон побудував максимально близькими до тодішнього стандарту наукової суворості – «Початків» Евкліда. Математичний аналіз він свідомо майже ніде не використовував - застосування нових, незвичних методів поставило під загрозу довіру до викладених результатів. Ця обережність, однак, знецінила ньютонівський метод викладу для наступних поколінь читачів. Книга Ньютона була першою роботою з нової фізики і водночас однією з останніх серйозних праць, які використовують старі методи математичного дослідження. Усі послідовники Ньютона вже використали створені ним потужні методи математичного аналізу. Найбільшими безпосередніми продовжувачами справи Ньютона стали Д'Аламбер, Ейлер, Лаплас, Клеро та Лагранж.

Адміністративна діяльність (1687-1703)

1687 ознаменувався не тільки виходом великої книги, а й конфліктом Ньютона з королем Яковом II. У лютому король, послідовно проводячи свою лінію на реставрацію католицизму в Англії, наказав Кембриджському університету дати ступінь магістра католицькому ченцю Альбану Френсісу. Керівництво університету вагалося, не бажаючи ні порушувати закон, ні дратувати короля; невдовзі делегацію вчених, зокрема Ньютона, викликали для розправи до відомого своєю грубістю і жорстокістю Лорду-верховному судді Джорджу Джеффрісу (англ. George Jeffreys). Ньютон виступив проти будь-якого компромісу, що обмежує університетську автономію, і переконав делегацію зайняти принципову позицію. У результаті віце-канцлера університету усунули з посади, але бажання короля так і не було виконано. В одному з цих листів Ньютон виклав свої політичні принципи:

Будь-яка чесна людина за законами Божими і людськими зобов'язана підкорятися законним наказам короля. Але якщо Його Величності радять вимагати щось таке, чого не можна зробити за законом, то ніхто не повинен постраждати, якщо знехтує такою вимогою.

У 1689 року, після повалення короля Якова II, Ньютон був уперше обраний парламент від Кембриджського університету і засідав там трохи більше року. Друге обрання відбулося у 1701-1702 роках. Існує популярний анекдот про те, що він узяв слово для виступу в палаті громад лише один раз, попросивши закрити вікно, щоб уникнути протягу. Насправді Ньютон виконував свої парламентські обов'язки з тією ж сумлінністю, з якою він ставився до всіх своїх справ.

Близько 1691 Ньютон серйозно захворів (швидше за все, отруївся в ході хімічних дослідів, хоча є й інші версії - перевтома, потрясіння після пожежі, що спричинило втрату важливих результатів, і вікові недуги). Близькі побоювалися за його свідомість; кілька листів цього періоду, що збереглися, дійсно свідчать про душевний розлад. Тільки наприкінці 1693 здоров'я Ньютона повністю відновилося.

У 1679 Ньютон познайомився в Трініті з 18-річним аристократом, любителем науки і алхімії, Чарльзом Монтегю (1661-1715). Ймовірно, Ньютон справив на Монтегю сильне враження, тому що в 1696, став лордом Галіфаксом, президентом Королівського товариства і канцлером Казначейства (тобто міністром фінансів Англії), Монтегю запропонував королю призначити Ньютона доглядачем Монетного двору. Король дав свою згоду, і в 1696 Ньютон обійняв цю посаду, покинув Кембридж і переїхав до Лондона. З 1699 він став керуючим («майстром») Монетного двору.

Для початку Ньютон досконально вивчив технологію монетного виробництва, упорядкував документообіг, переробив облік за останні 30 років. Одночасно Ньютон енергійно і кваліфіковано сприяв грошовій реформі, що проводилася Монтегю, відновивши довіру до ґрунтовно запущеної його попередниками монетної системи Англії. В Англії цих років мали ходіння майже виключно неповноважні, а в чималій кількості і фальшиві монети. Широкого поширення набула обрізка країв срібних монет. Тепер монету почали виробляти на спеціальних верстатах і по обідку їх йшов напис, так що злочинне сточування металу стало практично неможливим. Стару, неповноважну срібну монету за 2 роки було повністю вилучено з обігу та перекарбовано, випуск нових монет збільшився, щоб встигати за потребою в них, якість їх покращилася. Раніше під час подібних реформ старі гроші населення мало змінювати за вагою, після цього обсяг готівки зменшувався як в осіб (приватних та юридичних), так і в усій країні, але відсотки та зобов'язання за кредитами залишалися колишніми, через що в економіці починалася стагнація. Ньютон же запропонував обмінювати гроші за номіналом, що запобігало зазначеним проблемам, а неминучий після такого дефіцит коштів заповнювався взяттям кредитів в інших країн (найбільше - у Нідерландів), інфляція різко знизилася, але зовнішній державний борг зріс до середини століття до безпрецедентних в історії Англії розмірів. Але протягом цього часу відбувалося помітне економічне зростання, через нього зросли податкові відрахування до скарбниці (порівнялися за розміром із французькими, незважаючи на те, що Францію населяло в 2,5 рази більше людей), за рахунок цього держборг поступово виплачувався.

Проте чесна та компетентна людина на чолі Монетного двору влаштовувала не всіх. З перших днів на Ньютона посипалися скарги і доноси, постійно з'являлися комісії з перевірки. Як з'ясувалося, багато доносів надходили від фальшивомонетників, роздратованих ньютонівськими реформами. Ньютон, як правило, байдуже ставився до лихослів'я, але ніколи не прощав, якщо воно торкалося його честі та репутації. Він особисто брав участь у десятках розслідувань, і понад 100 фальшивомонетників було вистежено та засуджено; за відсутності обтяжуючих обставин їх найчастіше висилали до північноамериканських колоній, але кілька ватажків були страчені. Число фальшивих монет в Англії значно скоротилося. Монтегю у своїх мемуарах високо оцінив неабиякі здібності адміністратора, виявлені Ньютоном і забезпечили успіх реформи. Таким чином, проведені вченим реформи не лише запобігли економічній кризі, а й через десятиліття призвели до значного зростання добробуту країни.

У квітні 1698 Монетний двір в ході «Великого посольства» тричі відвідав російський цар Петро I; на жаль, подробиці його візиту та спілкування з Ньютоном не збереглися. Відомо, проте, що у 1700 року у Росії було проведено монетна реформа, подібна до англійської. А в 1713 перші шість друкованих примірників 2-го видання «Почав» Ньютон вислав цареві Петру в Росію.

Символом наукового тріумфу Ньютона стали дві події 1699: почалося викладання системи світу Ньютона в Кембриджі (з 1704 - і в Оксфорді), а Паризька академія наук, оплот його опонентів-картезіанців, обрала його своїм іноземним членом. Весь цей час Ньютон ще вважався членом і професором Трініті-коледжу, але в грудні 1701 він офіційно пішов у відставку з усіх своїх постів у Кембриджі.

У 1703 році помер президент Королівського товариства лорд Джон Сомерс, який за 5 років свого президентства відвідав засідання Товариства лише двічі. У листопаді Ньютон був обраний його наступником і керував Суспільством до кінця життя – понад двадцять років. На відміну від своїх попередників, він особисто був присутнім на всіх засіданнях і зробив усе для того, щоб британське Королівське товариство посіло почесне місце у науковому світі. Число членів Товариства зростало (серед них, крім Галлея, можна виділити Дені Папена, Абрахама де Муавра, Роджера Котса, Брука Тейлора), проводилися та обговорювалися цікаві експериментиЯкість журнальних статей значно покращилася, фінансові проблеми були пом'якшені. Суспільство обзавелося платними секретарями та власною резиденцією (на Фліт-стріт), витрати на переїзд Ньютон сплатив зі своєї кишені. У ці роки Ньютона часто запрошували як консультанта до різних урядових комісій, а принцеса Кароліна, майбутня королева Великобританії, годинами вела з ним у палаці бесіди на філософські та релігійні теми.

Останні роки

Один із останніх портретів Ньютона (1712, Торнхілл)

У 1704 році побачила світ (спочатку англійською мовою) монографія «Оптика», що визначала розвиток цієї науки до початку XIX століття. Вона містила додаток «Про квадратур кривих» - перший і досить повний виклад ньютонівської версії математичного аналізу. Фактично це остання праця Ньютона з природничих наук, хоча він прожив ще понад 20 років. Каталог залишеної ним бібліотеки містив книги переважно з історії та теології, і саме цим заняттям Ньютон присвятив решту життя. Ньютон залишався управителем Монетного двору, оскільки цей пост, на відміну посади наглядача, не вимагав від нього особливої ​​активності. Двічі на тиждень він їздив на Монетний двір, раз на тиждень – на засідання Королівського товариства. Ньютон так ніколи і не здійснив подорожі за межі Англії.

У 1705 році королева Ганна звела Ньютона на лицарську гідність. Відтепер він сер Ісаак Ньютон. Вперше у англійської історіїзвання лицаря було присвоєно наукові заслуги; Наступного разу це сталося більш ніж через століття (1819, щодо Хемфрі Деві). Проте частина біографів вважає, що королева керувалася не науковими, а політичними мотивами. Ньютон обзавівся власним гербом і не дуже достовірним родоводом.

У 1707 році вийшла збірка лекцій Ньютона з алгебри, що отримала назву «Універсальна арифметика». Наведені у ній чисельні методи ознаменували народження нової перспективної дисципліни – чисельного аналізу.

Могила Ньютона у Вестмінстерському абатстві

У 1708 році розпочалася відкрита пріоритетна суперечка з Лейбніцем (див. нижче), до якої були залучені навіть царюючі особи. Ця суперечка двох геніїв дорого обійшлася науці - англійська математична школа незабаром знизила активність на ціле століття, а європейська - проігнорувала багато видатних ідей Ньютона, перевідкривши їх набагато пізніше. Конфлікт не погасила навіть смерть Лейбніца (1716).

Перше видання "Початок" Ньютона давно було розкуплено. Багаторічна праця Ньютона з підготовки 2-го видання, уточненого та доповненого, увінчалася успіхом у 1710 році, коли вийшов перший том нового видання (останній, третій – у 1713 році). Початковий тираж (700 примірників) виявився явно недостатнім, у 1714 та 1723 роках була додруківка. При доопрацюванні другого тому Ньютону, як виняток, довелося повернутися до фізики, щоб пояснити розбіжність теорії з досвідченими даними, і він відразу ж зробив велике відкриття - гідродинамічний стиск струменя. Тепер теорія добре узгоджувалась із експериментом. Ньютон додав у кінець книги «Повчання» із нищівною критикою «теорії вихорів», за допомогою якої його опоненти-картезіанці намагалися пояснити рух планет. На природне запитання «а як насправді?» у книзі слідує знаменита і чесна відповідь: «Причину… властивостей сили тяжіння я досі не міг вивести з явищ, гіпотез же я не вигадую».

У квітні 1714 року Ньютон узагальнив свій досвід фінансового регулювання та передав у казначейство свою статтю «Спостереження щодо цінності золота та срібла». У статті були конкретні пропозиції щодо коригування вартості дорогоцінних металів. Ці пропозиції були частково прийняті, і це сприятливо позначилося на англійській економіці.

Обурюваних вкладників Компанії Південних морів сатирично зобразив Едвард Метью Уорд

Незадовго до смерті Ньютон став однією з жертв фінансової афери великої торгової «Компанії Південних морів», яка мала підтримку уряду. Він придбав на велику сумуцінні папери компанії, а також наполягав на їхньому придбанні Королівським товариством. 24 вересня 1720 року банк компанії оголосив себе банкрутом. Племінниця Кетрін згадувала у своїх записках, що Ньютон втратив понад 20 000 фунтів, після чого заявив, що може розрахувати рух небесних тіл, але не ступінь божевілля натовпу. Втім, багато біографів вважають, що Кетрін мала на увазі не реальну втрату, а неотримання очікуваного прибутку. Після банкрутства компанії Ньютон запропонував Королівському товариству компенсувати втрати зі своєї кишені, але його пропозиція була відхилена.

Останніми роками життя Ньютон присвятив написанню «Хронології стародавніх царств», якою займався близько 40 років, і навіть підготовкою третього видання «Початок», яке вийшло 1726 року. На відміну від другого, зміни у третьому виданні були невеликі - переважно результати нових астрономічних спостережень, включаючи досить повний довідник з комет, що спостерігалися з XIV століття. Серед інших була представлена ​​розрахована орбіта комети Галлея, нова поява якої у вказаний час (1758) наочно підтвердила теоретичні розрахунки (на той час вже покійних) Ньютона і Галлея. Тираж книги для наукового видання тих років міг вважатися величезним: 1250 екземплярів.

У 1725 році здоров'я Ньютона почало помітно погіршуватися, і він переселився в Кенсінгтон неподалік Лондона, де й помер вночі, уві сні, 20 (31) березня 1727 року. Письмового заповіту він не залишив, але значну частину свого великого стану незадовго до смерті передав найближчим родичам. Похований у Вестмінстерському абатстві.

Особисті якості

Риси характеру

Скласти психологічний портрет Ньютона важко, оскільки навіть люди, що симпатизують йому, нерідко приписують Ньютону різні якості. Доводиться враховувати і культ Ньютона в Англії, який змушував авторів спогадів наділяти великого вченого всіма мислимими чеснотами, ігноруючи реальні протиріччя його натурі. Крім того, до кінця життя в характері Ньютона з'явилися такі риси, як добродушність, поблажливість та товариськість, раніше йому не властиві.

Зовні Ньютон був невисокий, міцної статури, з хвилястим волоссям. Він майже не хворів, до старості зберіг густе волосся (вже з 40 років зовсім сиве) і всі зуби, крім одного. Ніколи (за іншими відомостями, майже ніколи) не користувався окулярами, хоча був трохи короткозорим. Майже ніколи не сміявся і не дратувався, немає згадок про його жарти чи інші прояви почуття гумору. У грошових розрахунках був акуратний і ощадливий, але не скупий. Ніколи не був одружений. Зазвичай перебував у стані глибокої внутрішньої зосередженості, через що нерідко виявляв неуважність: наприклад, одного разу, запросивши гостей, він пішов у комору за вином, але тут його осяяла якась наукова ідея, він помчав до кабінету і до гостей вже не повернувся. . Був байдужий до спорту, музики, мистецтва, театру, подорожей, хоча добре вмів малювати. Його помічник згадував: «Він не дозволяв собі ніякого відпочинку та перепочинку… вважав загубленим щогодини, не присвячений заняттям [наукою]… Думаю, його чимало засмучувала необхідність витрачати час на їжу та сон.» З усім сказаним Ньютон зумів поєднати життєву практичність і розсудливість, що яскраво виявилися в його успішному управлінні Монетним двором та Королівським товариством.

Вихований у пуританських традиціях, Ньютон встановив собі низку жорстких принципів і самообмеження. І він не схильний був прощати іншим те, що не пробачив би собі; у цьому коріння багатьох його конфліктів (див. нижче). Тепло ставився до родичів та багатьох колег, але близьких друзів не мав, не шукав товариства інших людей, тримався відсторонено. Водночас Ньютон не був безсердечним та байдужим до чужої долі. Коли після смерті його зведеної сестри Анни її діти залишилися без засобів для існування, Ньютон призначив неповнолітнім дітям посібник, і потім дочка Анни, Кетрін, взяв себе виховання. Постійно допомагав іншим родичам. «Будучи економним і розважливим, він водночас дуже вільно поводився з грошима і був завжди готовий допомогти другові в злиднях, не виявляючи при цьому нав'язливості. Особливо благородний він до молоді». Багато відомих англійських вчених - Стірлінг, Маклорен, астроном Джеймс Паунд та інші - з глибокою вдячністю згадували допомогу, надану Ньютоном на початку їхньої наукової кар'єри.

Конфлікти

Ньютон та Гук

Роберт Гук. Реконструкція зовнішності за словесними описами сучасників.

У 1675 році Ньютон надіслав Товариству свій трактат з новими дослідженнями та міркуваннями про природу світла. Роберт Гук на засіданні заявив, що все, що є цінним у трактаті, вже є в раніше опублікованій книзі Гука «Мікрографія». У приватних розмовах він звинувачував Ньютона в плагіаті: «Я показав, що пан Ньютон використовував мої гіпотези про імпульси та хвилі» (із щоденника Гука). Гук заперечував пріоритет усіх відкриттів Ньютона в області оптики, крім тих, з якими він не погоджувався. Ольденбург відразу повідомив Ньютона про ці звинувачення, і той розцінив їх як інсинуації. Цього разу конфлікт вдалося погасити, і вчені обмінялися примирливими листами (1676). Однак з цього моменту і аж до смерті Гука (1703) Ньютон ніяких робіт з оптики не публікував, хоча в нього накопичився величезний матеріал, систематизований ним у класичній монографії «Оптика» (1704).

Інша пріоритетна суперечка була пов'язана з відкриттям закону тяжіння. Ще в 1666 році Гук дійшов висновку, що рух планет є суперпозицією падіння на Сонці завдяки силі тяжіння до Сонця, і руху за інерцією щодо траєкторії планети. На його думку, ця суперпозиція руху і зумовлює еліптичну форму траєкторії планети навколо Сонця. Однак довести це математично він не зміг і надіслав у 1679 Ньютону лист, де запропонував співпрацю з вирішення цього завдання. У цьому листі було також викладено припущення про зменшення сили тяжіння до Сонця назад пропорційно квадрату відстані. У відповідь Ньютон зазначив, що раніше займався проблемою руху планет, але залишив ці заняття. Справді, як показують знайдені згодом документи, Ньютон займався проблемою руху планет ще 1665-1669 рр., що він на підставі III закону Кеплера встановив, що «прагнення планет відійти від Сонця буде обернено пропорційно квадратам їхніх відстаней від Сонця». Однак уявлення про орбіту планети як виключно результат рівності сил тяжіння до Сонця і відцентрової сили в нього до кінця в ті роки ще не виробилося.

Згодом листування між Гуком та Ньютоном перервалося. Гук повернувся до спроб побудови траєкторії планети під дією сили, що спадає за законом зворотних квадратів. Однак ці спроби також виявилися безуспішними. Тим часом Ньютон повернувся до вивчення руху планет і вирішив це завдання.

Коли Ньютон готував до публікації свої «Початки», Гук зажадав, щоб Ньютон у передмові обмовив пріоритет Гука щодо закону тяжіння. Ньютон заперечив, що Булліальд, Крістофер Рен і сам Ньютон дійшли тієї ж формули незалежно і раніше Гука. Розгорівся конфлікт, який чимало отруїв життя обом ученим.

Сучасні автори віддають належне і Ньютону, і Гуку. Пріоритет Гука полягає у постановці задачі про побудову траєкторії планети завдяки суперпозиції її падіння на Сонці згідно із законом зворотних квадратів та руху за інерцією. Можливо також, що саме лист Гука безпосередньо підштовхнув Ньютона до завершення вирішення цього завдання. Однак сам Гук завдання не вирішив, а також не здогадався про універсальність гравітації. За словами С. І. Вавілова,

Якщо пов'язати в одне усі припущення і думки Гука про рух планет і тяжіння, висловлені ним протягом майже 20 років, ми зустрінемо майже всі головні висновки «Почав» Ньютона, тільки висловлені в невпевненій і мало доказовій формі. Не вирішуючи завдання, Гук знайшов її відповідь. Разом з тим, перед нами зовсім не випадково покинута думка, але безсумнівно плід багаторічної роботи. Гук мав геніальний здогад фізика-експериментатора, що прозріває в лабіринті фактів справжні співвідношення та закони природи. З такою рідкісною інтуїцією експериментатора ми зустрічаємося історія науки ще в Фарадея, але Гук і Фарадей були математиками. Їхню справу було завершено Ньютоном і Максвеллом. Безцільна боротьба з Ньютоном за пріоритет накинула тінь на славне ім'я Гука, але історії час, майже через три століття, віддати належне кожному. Гук не міг йти прямою, бездоганною дорогою «Математичних засад» Ньютона, але своїми манівцями, слідів яких нам тепер уже не знайти, він прийшов туди ж.

Надалі відносини Ньютона з Гуком залишалися напруженими. Наприклад, коли Ньютон представив Суспільству придуману їм нову конструкцію секстанта, Гук відразу заявив, що винайшов такий прилад більше 30 років тому (хоча ніколи секстантів не будував). Все ж таки Ньютон усвідомлював наукову цінність відкриттів Гука і в своїй «Оптиці» кілька разів згадав свого, вже покійного, опонента.

Крім Ньютона, Гук вів пріоритетні суперечки з багатьма іншими англійськими та континентальними вченими, у тому числі з Робертом Бойлем, якого він звинуватив у присвоєнні удосконалення повітряного насоса, а також з секретарем Королівського товариства Ольденбургом, заявивши, що за допомогою Ольденскра Уйю годинника зі спіральною пружиною.

Міф про те, що Ньютон нібито наказав знищити єдиний портрет Гука, розглядається.

Ньютон та Флемстід

Джон Флемстід.

Джон Флемстід, видатний англійський астроном, познайомився з Ньютоном у Кембриджі (1670), коли Флемстід був ще студентом, а Ньютон – магістром. Проте вже в 1673 році, майже одночасно з Ньютоном, Флемстід теж став знаменитим - він опублікував чудові за якістю астрономічні таблиці, за які король удостоїв його особисту аудієнцію та звання «Королівський астроном». Понад те, король розпорядився побудувати у Грінвічі поблизу Лондона обсерваторію і передати їх у розпорядження Флемстида. Однак гроші на оснащення обсерваторії король вважав зайвими витратами, і майже всі доходи Флемстіда йшли на будівництво інструментів і господарські потребиобсерваторії.

Грінвічська обсерваторія, стара будівля

Спочатку відносини Ньютона та Флемстіда були добросердими. Ньютон готував друге видання «Почав» і потребував точних спостереженнях Місяця для побудови і (як сподівався) підтвердження своєї теорії її руху; у першому виданні теорія руху Місяця та комет була незадовільною. Це було важливо і для затвердження ньютонівської теорії тяжіння, що піддавалася на континенті різкій критиці картезіанців. Флемстид охоче передавав йому запитані дані, й у 1694 року Ньютон з гордістю повідомив Флемстида, що порівняння розрахункових і досвідчених даних показав їхній практичний збіг. У деяких листах Флемстід наполегливо просив Ньютона у разі використання спостережень обумовити його, Флемстіда, пріоритет; це в першу чергу стосувалося Галлея, якого Флемстід не любив і підозрював у науковій нечесності, але могло означати і недовіру до самого Ньютона. У листах Флемстіда починає прозивати образа:

Я згоден: дріт дорожчий за золото, з якого він виготовлений. Я, однак, збирав це золото, очищав і промивав його, і не смію думати, що Ви так мало цінуєте мою допомогу тільки тому, що так легко її отримали.

Початок відкритого конфлікту поклав лист Флемстіда, в якому він з вибаченнями повідомляв, що виявив у частині даних Ньютону даних низку систематичних помилок. Це ставило під загрозу ньютонівську теорію Місяця і змушувало переробити розрахунки, причому довіра до інших даних також була похитнута. Ньютон, який не міг терпіти несумлінності, був вкрай роздратований і навіть запідозрив, що помилки були внесені Флемстидом свідомо.

У 1704 Ньютон відвідав Флемстіда, який до цього часу отримав нові, надзвичайно точні дані спостережень, і просив його передати ці дані; натомість Ньютон обіцяв допомогти Флемстиду у виданні його основної праці – Великого зоряного каталогу. Флемстід, однак, почав тягти час з двох причин: каталог був ще не цілком готовий, а Ньютону він більше не довіряв і боявся крадіжки своїх безцінних спостережень. Наданих йому завершення праці досвідчених обчислювачів Флемстид використовував до розрахунку положень зірок, тоді як Ньютона цікавили насамперед Місяць, планети і комети. Нарешті, в 1706 році друк книги почалася, але Флемстід, який страждав від болісної подагри і ставав все більш підозрілим, зажадав, щоб Ньютон не розкривав запечатаний друкарський екземпляр до закінчення друку; Ньютон, якому дані були терміново потрібні, знехтував цією забороною і виписав потрібні величини. Напруга зростала. Флемстід влаштував Ньютону скандал за спробу особисто зробити дрібні коректури помилок. Друк книги йшов дуже повільно.

Через фінансові труднощі Флемстід не сплатив членський внесок і був виключений із Королівського товариства; нового удару завдала королева, яка, мабуть, за клопотанням Ньютона, передала Товариству контрольні функції над обсерваторією. Ньютон пред'явив Флемстід ультиматум:

Ви представили недосконалий каталог, у якому багато не вистачає, Ви не дали положень зірок, які були бажаними, і я чув, що друк зараз зупинився через їхнє ненадання. Таким чином, від Вас очікується наступне: або Ви надішлете кінець Вашого каталогу д-ру Арбетноту, або принаймні надішлете йому дані спостережень, необхідні для закінчення, з тим, щоб друкування могло продовжуватися.

Ньютон також пригрозив, що подальші затримки будуть розглядатися як непокора наказу Її Величності. У березні 1710 року Флемстід, після гарячих скарг на несправедливість і підступи ворогів, все ж таки передав завершальні листи свого каталогу, і на початку 1712 року перший том під назвою «Небесна історія» вийшов у світ. У ньому були всі дані, потрібні Ньютону, і через рік перероблене видання «Початок», з набагато точнішою теорією Місяця, також не забарилося з'явитися. Злопам'ятний Ньютон не включив у видання подяки Флемстіду і викреслив усі згадки про нього, що були присутні у першому виданні. У відповідь Флемстід спалив усі не розпродані 300 екземплярів каталогу у своєму каміні і став готувати друге його видання, вже на власний смак. В 1719 він помер, але зусиллями дружини і друзів це чудове видання, гордість англійської астрономії, було опубліковано в 1725 році.

Ньютон та Лейбніц

Готфрід Лейбніц

З документів, що збереглися, історики науки з'ясували, що диференціальне та інтегральне числення Ньютон відкрив ще в 1665-1666 роки, проте не публікував його до 1704 року. Лейбніц розробив свій варіант аналізу незалежно (з 1675 року), хоча початковий поштовх, ймовірно, його думка отримала зі чуток про те, що таке літочислення Ньютона вже є, а також завдяки науковим бесідам в Англії і листуванні з Ньютоном. На відміну від Ньютона, Лейбніц одразу опублікував свою версію, і надалі разом з Якобом та Йоганном Бернуллі широко пропагував це епохальне відкриття по всій Європі. Більшість вчених на континенті не сумнівалися, що аналіз відкрив Лейбніц.

Послухавши вмовляння друзів, що закликали до його патріотизму, Ньютон у 2-й книзі своїх «Почав» (1687) повідомив:

У листах, якими близько десяти років тому я обмінювався з дуже вправним математиком паном Лейбніцем, я йому повідомляв, що маю метод для визначення максимумів і мінімумів, проведення дотичних і вирішення подібних питань, однаково прикладених як для членів раціональних, так і для ірраціональних, причому я метод приховав, переставивши літери наступної пропозиції: «коли задано рівняння, що містить будь-яку кількість поточних кількостей, знайти флюксії і назад». Знаменитий чоловік відповідав мені, що він також напав на такий метод і повідомив мені свій метод, який виявився ледве відмінним від мого, і то лише термінами та накресленням формул.

Наш Валліс приєднав до своєї «Алгебри», яка щойно з'явилася, деякі з листів, які я писав до тебе свого часу. При цьому він зажадав від мене, щоб я виклав відкрито той метод, який я тоді приховав від тебе переставленням літер; я зробив це коротко, наскільки міг. Сподіваюся, що я при цьому не написав нічого, що було б тобі неприємно, якщо ж це трапилося, то прошу повідомити, бо друзі мені дорожчі від математичних відкриттів.

Після появи першої докладної публікації ньютонового аналізу (математичний додаток до «Оптики», 1704) у журналі Лейбніца «Acta eruditorum» з'явилася анонімна рецензія з образливими натяками на адресу Ньютона. Рецензія ясно вказувала, що автором нового обчислення є Лейбніц. Сам Лейбніц рішуче заперечував, що рецензія складена ним, але історики зуміли знайти чернетку, написану її почерком. Ньютон проігнорував статтю Лейбніца, та його учні обурено відповіли, після чого розгорілася загальноєвропейська пріоритетна війна, «найбільш ганебна сварка у всій історії математики».

31 січня 1713 року Королівське суспільство отримало листа від Лейбніца, що містить примирливе формулювання: він згоден, що Ньютон прийшов до аналізу самостійно, «на загальних принципах, подібних до наших». Розгніваний Ньютон зажадав створити міжнародну комісію для прояснення пріоритету. Комісії не знадобилося багато часу: через півтора місяці, вивчивши листування Ньютона з Ольденбургом та інші документи, вона одноголосно визнала пріоритет Ньютона, причому у формулюванні цього разу образливою щодо Лейбніца. Рішення комісії було надруковано у працях Товариства з додатком усіх документів, що підтверджують. У відповідь з літа 1713 року Європу наповнили анонімні брошури, які відстоювали пріоритет Лейбніца і стверджували, що Ньютон присвоює собі честь, що належить іншому. Брошури також звинувачували Ньютона у крадіжці результатів Гука та Флемстіда. Друзі Ньютона, зі свого боку, звинуватили у плагіаті самого Лейбніца; за їхньою версією, під час перебування в Лондоні (1676) Лейбніц у Королівському товаристві ознайомився з неопублікованими роботами та листами Ньютона, після чого викладені там ідеї Лейбніц опублікував і видав за свої.

Війна не слабшала до грудня 1716, коли абат Конті повідомив Ньютону: «Лейбніц помер - диспут закінчено».

Наукова діяльність

З роботами Ньютона пов'язана нова епоха у фізиці та математиці. Він завершив розпочате Галілеєм створення теоретичної фізики, заснованої, з одного боку, на досвідчених даних, з другого - на кількісно-математичному описі природи. У математиці виникають сильні аналітичні способи. У фізиці основним методом дослідження природи стає побудова адекватних математичних моделей природних процесів та інтенсивне дослідження цих моделей із систематичним залученням усієї сили нового математичного апарату. Наступні віки довели виняткову плідність такого підходу.

Філософія та науковий метод

Ньютон рішуче відкинув популярний наприкінці XVII століття підхід Декарта та її послідовників-картезіанців, який наказував при побудові наукової теорії спочатку «проникливістю розуму» знайти «першопричини» досліджуваного явища. На практиці цей підхід часто приводив до висування надуманих гіпотез про «субстанції» і «приховані властивості», які не піддаються дослідній перевірці. Ньютон вважав, що в «натуральній філософії» (тобто фізиці) припустимі лише такі припущення («принципи», зараз віддають перевагу назві «закони природи»), які прямо випливають із надійних експериментів, узагальнюють їх результати; гіпотезами він називав припущення, недостатньо обгрунтовані дослідами. «Все…, що виводиться з явищ, має називатися гіпотезою; гіпотезам ж метафізичним, фізичним, механічним, прихованим властивостям не місце в експериментальній філософії». Прикладами принципів є закон тяжіння і 3 закони механіки в «Початках»; слово «принципи» ( Principia Mathematica, що традиційно перекладається як «математичні початки») міститься і в назві його головної книги.

У листі до Пардіза Ньютон сформулював золоте правилонауки»:

Найкращим і найбезпечнішим методом філософствування, на мою думку, має бути спочатку старанне дослідження властивостей речей і встановлення цих властивостей за допомогою експериментів, а потім поступове просування до гіпотез, що пояснюють ці властивості. Гіпотези можуть бути корисними лише при поясненні властивостей речей, але немає необхідності звалювати на них обов'язки визначати ці властивості поза межами, виявленими експериментом… адже можна винайти безліч гіпотез, які пояснюють будь-які нові труднощі.

Такий підхід не тільки ставив поза наукою умоглядні фантазії (наприклад, міркування картезіанців про властивості «тонких матерій», що нібито пояснюють електромагнітні явища), але був гнучкішим і плідним, тому що допускав математичне моделювання явищ, для яких першопричини ще не виявлено. Це і сталося з тяжінням і теорією світла - їхня природа прояснилася набагато пізніше, що не заважало успішному багатовіковому застосуванню ньютонівських моделей.

Знаменита фраза «гіпотез не вигадую» (лат. Hypotheses non fingo), звичайно, не означає, що Ньютон недооцінював важливість знаходження «першопричин», якщо вони однозначно підтверджуються на досвіді. Отримані з експерименту загальні принципиі наслідки з них повинні також пройти дослідну перевірку, яка може призвести до коригування або зміни принципів. «Вся складність фізики ... полягає в тому, щоб за явищами руху розпізнати сили природи, а потім по цих силах пояснити інші явища».

Ньютон, як і Галілей, вважав, що у основі всіх процесів природи лежить механічне рух:

Було б бажано вивести з початків механіки та інші явища природи… бо багато що змушує мене припускати, що всі ці явища обумовлюються деякими силами, з якими частинки тіл, внаслідок причин поки невідомих, або прагнуть один одного і зчіплюються в правильні фігури, або взаємно відштовхуються і віддаляються один від одного. Оскільки ці сили невідомі, то досі спроби філософів пояснити явища природи залишалися безплідними.

Свій науковий методНьютон сформулював у книзі «Оптика»:

Як у математиці, і при випробуванні природи, щодо важких питань, аналітичний метод має передувати синтетичному. Цей аналіз полягає в тому, що з експериментів та спостережень за допомогою індукції виводять загальні висновки і не допускають проти них жодних заперечень, які б не виходили з дослідів чи інших надійних істин. Бо гіпотези не розглядаються в експериментальній філософії. Хоча отримані у вигляді індукції з експериментів і спостережень результати що неспроможні ще бути доказом загальних висновків, все-таки це - найкращий шлях робити висновки, який допускає природа вещей.

У 3-й книзі «Почав» (починаючи з 2-го видання) Ньютон помістив ряд методичних правил, спрямованих проти картезіанців; перший з них – варіант «бритви Оккама»:

Правило I. Не повинно приймати в природі інших причин понад ті, які є істинними та достатніми для пояснення явищ… природа нічого не робить марно, а було б марним робити багатьом те, що може бути зроблено меншим. Природа проста і не розкошує зайвими причинами речей.

Правило IV. У дослідній фізиці пропозиції, виведені з вчинених явищ за допомогою наведення [індукції], незважаючи на можливість неприємних їм припущень, повинні бути шановані за вірні або в точності, або приблизно, поки не виявляться такі явища, якими вони ще більше уточнюються або виявляться схильними винятків.

Механістичні погляди Ньютона виявилися невірними - не всі явища природи випливають із механічного руху. Проте його науковий метод утвердився у науці. Сучасна фізика успішно досліджує та застосовує явища, природа яких ще не з'ясована (наприклад, елементарні частки). Починаючи з Ньютона, природознавство розвивається, твердо упевнене в тому, що світ пізнаний, тому що природа влаштована за простими математичними принципами. Ця впевненість стала філософською базою для грандіозного прогресу науки та технології.

Математика

Перші математичні відкриття Ньютон зробив ще в студентські роки: класифікація кривих алгебраїчних 3-го порядку (криві 2-го порядку досліджував Ферма) і біноміальне розкладання довільного (не обов'язково цілого) ступеня, з якого починається ньютонівська теорія нескінченних рядів - нового і потужного інструменту . Розклад у ряд Ньютон вважав основним і загальним методом аналізу функцій, і в цій справі досяг вершин майстерності. Він використовував ряди для обчислення таблиць, розв'язання рівнянь (у тому числі диференціальних), дослідження поведінки функцій. Ньютон зумів отримати розкладання всім стандартних на той момент функцій.

Ньютон розробив диференціальне та інтегральне числення одночасно з Г. Лейбніцем (трохи раніше) і незалежно від нього. До Ньютона події з нескінченно малими були ув'язані у єдину теорію і мали характер розрізнених дотепних прийомів (див. Метод неподільних). Створення системного математичного аналізу зводить рішення відповідних завдань, значною мірою, до рівня. З'явився комплекс понять, операцій та символів, що став відправною базою для подальшого розвитку математики. Наступне, XVIII століття, стало століттям бурхливого та надзвичайно успішного розвитку аналітичних методів.

Можливо, Ньютон дійшов ідеї аналізу через різницеві методи, якими багато і глибоко займався. Щоправда, у «Початках» Ньютон майже використовував нескінченно малих, дотримуючись античних (геометричних) прийомів докази, але у інших працях застосовував їх вільно.

Відправною точкою для диференціального та інтегрального обчислення були роботи Кавальєрі і особливо Ферма, який уже вмів (для кривих алгебри) проводити дотичні, знаходити екстремуми, точки перегину і кривизну кривої, обчислювати площу її сегмента. З інших попередників сам Ньютон називав Валліса, Барроу та шотландського вченого Джеймса Грегорі. Поняття функції ще не було, всі криві він трактував кінематично як траєкторії точки, що рухається.

Вже будучи студентом, Ньютон зрозумів, що диференціювання та інтегрування – взаємно зворотні операції. Ця основна теорема аналізу вже більш-менш ясно вимальовувалась у роботах Торрічеллі, Грегорі та Барроу, проте лише Ньютон зрозумів, що на цій основі можна отримати не лише окремі відкриття, але потужне системне обчислення, подібне до алгебри, з чіткими правилами та гігантськими можливостями.

Ньютон майже 30 років не дбав про публікацію свого варіанту аналізу, хоча у листах (зокрема, до Лейбниці) охоче ділиться багатьом із досягнутого. Тим часом варіант Лейбніца широко і відкрито поширюється Європою з 1676 року. Лише 1693 року з'являється перший виклад варіанта Ньютона - як додатку до «Трактату з алгебри» Валліса. Доводиться визнати, що термінологія і символіка Ньютона в порівнянні з лейбніцевською досить незграбні: флюкс (похідна), флюент (первоподібна), момент величини (диференціал) і т. п. o» для нескінченно малої dt(втім, цю букву в тому ж сенсі використовував раніше Грегорі), та ще й точка над буквою як символ похідної за часом.

Досить повний виклад принципів аналізу Ньютон опублікував лише у роботі «Про квадратур кривих» (1704), прикладеної для його монографії «Оптика». Майже весь викладений матеріал був готовий ще в 1670-1680-х роках, але лише тепер Грегорі і Галлей умовили Ньютона видати роботу, яка, із запізненням на 40 років, стала першою друкованою працею Ньютона з аналізу. Тут у Ньютона виникають похідні вищих систем, знайдені значення інтегралів різноманітних оптимальних і ірраціональних функцій, наведено приклади розв'язання диференціальних рівнянь 1-го порядку.

«Універсальна арифметика» Ньютона, латинське видання (1707)

1707 року вийшла книга «Універсальна арифметика». У ній наведено різноманітні чисельні методи. Ньютон завжди приділяв велику увагу наближеному рішенню рівнянь. Знаменитий метод Ньютона дозволяв знаходити коріння рівнянь із немислимою раніше швидкістю і точністю (опублікований в «Алгебрі» Валліса, 1685). Сучасний вигляд ітераційний метод Ньютона надав Джозеф Рафсон (1690).

В 1711 нарешті був надрукований, через 40 років, «Аналіз за допомогою рівнянь з нескінченним числом членів». У цьому праці Ньютон з однаковою легкістю досліджує як алгебраїчні, і «механічні» криві (циклоїду, квадратрису). З'являються приватні похідні. Цього ж року виходить «Метод різниць», де Ньютон запропонував інтерполяційну формулу для проведення через (n+1)дані точки з рівновіддаленими або нерівновіддаленими абсцисами багаточлена n-го порядку. Це різницевий аналог формули Тейлора.

У 1736 року посмертно видано підсумковий працю «Метод флюксій і нескінченних рядів», істотно просунутий проти «Аналізом з допомогою рівнянь». У ньому наводяться численні приклади відшукання екстремумів, дотичних і нормалей, обчислення радіусів і центрів кривизни в декартових і полярних координатах, відшукання точок перегину і т. п. У цьому ж творі зроблені квадратури та випрямлення різноманітних кривих.

Слід зазначити, що Ньютон як повно розробив аналіз, а й зробив спробу суворо обгрунтувати його принципи. Якщо Лейбніц схилявся до ідеї актуальних нескінченно малих, то Ньютон запропонував (в «Початках») загальну теорію граничних переходів, яку дещо витіювато назвав «метод перших та останніх відносин». Використовується саме сучасний термін межа (лат. limes), хоча виразний опис сутності цього терміна відсутня, маючи на увазі інтуїтивне розуміння. Теорію меж викладено в 11 лемах книги I «Початок»; одна лема є також у книзі ІІ. Арифметика меж відсутня, немає доказу єдиності межі, не виявлено її зв'язку з нескінченно малими. Проте Ньютон справедливо вказує на більшу строгість такого підходу порівняно з «грубим» методом неподільних. Проте у книзі II, запровадивши «моменти» (диференціали), Ньютон знову заплутує справу, фактично розглядаючи їх як актуальні нескінченно малі.

Примітно, що теорією чисел Ньютон не цікавився. Очевидно, фізика йому була набагато ближче математики.

Механіка

Сторінка "Початок" Ньютона з аксіомами механіки

Заслугою Ньютона є вирішення двох фундаментальних завдань.

• Створення для механіки аксіоматичної основи, яка фактично перевела цю науку до розряду суворих математичних теорій.
• Створення динаміки, що пов'язує поведінку тіла з характеристиками зовнішніх впливів нею (сил).

Крім того, Ньютон остаточно поховав укорінене з античних часів уявлення, що закони руху земних і небесних тіл зовсім різні. У його моделі світу весь Всесвіт підпорядкований єдиним законам, що допускають математичне формулювання.

Аксіоматика Ньютона складалася з трьох законів, які він сформулював у такому вигляді.

Перший закон (закон інерції), у менш точній формі, опублікував ще Галілей. Слід зазначити, що Галілей допускав вільний рух як з прямої, а й у колу (мабуть, з астрономічних міркувань). Галілей також сформулював найважливіший принцип відносності, який Ньютон не включив у свою аксіоматику, тому що для механічних процесів цей принцип є прямим наслідком рівнянь динаміки (наслідок V у «Початках»). Крім того, Ньютон вважав простір і час абсолютними поняттями, єдиними для всього Всесвіту, і явно вказав на це у своїх «Початках».

Ньютон також дав суворі визначення таких фізичних понять, як кількість руху(не цілком ясно використане у Декарта) та сила. Він увів у фізику поняття маси як міри інерції та, водночас, гравітаційних властивостей. Раніше фізики користувалися поняттям вагаПроте вага тіла залежить не тільки від самого тіла, а й від його оточення (наприклад, від відстані до центру Землі), тому знадобилася нова, інваріантна характеристика.

Завершили математизацію механіки Ейлер та Лагранж.

Всесвітнє тяжіння

Аристотель та його прихильники вважали тяжкість прагненням тіл «підмісячного світу» до їх природних місць. Деякі інші античні філософи (серед них Емпедокл, Платон) вважали тягар прагненням споріднених тіл до з'єднання. У XVI столітті цю думку підтримав Микола Коперник, в геліоцентричній системі якого Земля вважалася лише однією з планет. Близьких поглядів дотримувались Джордано Бруно, Галілео Галілей. Йоган Кеплер вважав, що причиною падіння тіл є не їх внутрішні прагнення, але сила тяжіння з боку Землі, причому не тільки Земля притягує камінь, а й камінь притягує Землю. На його думку, сила тяжкості поширюється щонайменше до Місяця. У своїх пізніх роботах він висловлював думку, що сила тяжкості зменшується з відстанню і взаємному тяжінню піддаються всі тіла Сонячної системи. Фізичну природу тяжкості намагалися розгадати Рене Декарт, Жіль Роберваль, Християн Гюйгенс та інші вчені XVII ст.

Той же Кеплер першим припустив, що рух планет керується силами, що походять від Сонця. У його теорії було три такі сили: одна, кругова, підштовхує планету по орбіті, діючи по дотичній до траєкторії (за рахунок цієї сили планета і рухається), інша то притягує, то відштовхує планету від Сонця (за рахунок її орбіта планети є еліпсом) і третя діє упоперек площини екліптики (завдяки чому орбіта планети лежить в одній площині). Кругову силу він вважав спадною назад пропорційно відстані від Сонця. Жодна з цих трьох сил не ототожнювалася з тяжкістю. Кеплерову теорію відкинув провідний астроном-теоретик середини XVII століття Ісмаель Булліальд, на думку якого, по-перше, планети рухаються навколо Сонця не під дією вихідних від нього сил, а через внутрішній прагнення, а по-друге, якби кругова сила і існувала , вона б убувала назад другого ступеня відстані, а чи не першої, як вважав Кеплер. Декарт вважав, що планети переносяться довкола Сонця гігантськими вихорами.

Припущення про існування сили, що виходить від Сонця, що управляє рухом планет, висловлював Джеремі Хоррокс. На думку Джованні Альфонсо Бореллі, від Сонця виходять три сили: одна просуває планету орбітою, інша притягує планету до Сонця, третя (відцентрова), навпаки, відштовхує планету. Еліптична орбіта планети є результатом протиборства двох останніх. У 1666 р. Роберт Гук висловив припущення, що тільки сили тяжіння до Сонця цілком достатньо для пояснення руху планет, просто треба припускати, що планетна орбіта є результатом поєднання (суперпозиції) падіння на Сонці (завдяки силі тяжіння) і руху за інерцією (за дотичної до траєкторії планети). На його думку, ця суперпозиція рухів обумовлює еліптичну форму траєкторії планети навколо Сонця. Близькі погляди, але досить невизначеної формі, висловлював і Крістофер Рен. Гук і Рен здогадувалися, що сила тяжіння зменшується пропорційно квадрату відстані до Сонця.

Однак ніхто до Ньютона не зумів ясно і математично доказово пов'язати закон тяжіння (силу, обернено пропорційну квадрату відстані) та закони руху планет (закони Кеплера). Більше того, саме Ньютон першим здогадався, що гравітація діє між двома будь-якими тілами у Всесвіті; рухом падаючого яблука і обертанням Місяця навколо Землі керує та сама сила. Нарешті, Ньютон не просто опублікував передбачувану формулу закону всесвітнього тяжіння, але фактично запропонував цілісну математичну модель:

• закон тяжіння;
• закон руху (другий закон Ньютона);
• система методів для математичного дослідження (математичний аналіз)

У сукупності ця тріада є достатньою для повного дослідження найскладніших рухів небесних тіл, тим самим створюючи основи небесної механіки. Таким чином, лише з праць Ньютона починається наука динаміка, у тому числі у застосуванні до руху небесних тіл. До створення теорії відносності та квантової механіки жодних принципових поправок до зазначеної моделі не знадобилося, хоча математичний апарат виявилося необхідним значно розвинути.

Першим аргументом на користь ньютонівської моделі послужив суворий висновок на її основі емпіричних законів Кеплера. Наступним кроком стала теорія руху комет та Місяця, викладена у «Початках». Пізніше за допомогою ньютонівського тяжіння були з високою точністюпояснено всі рухи небесних тіл, що спостерігаються; у цьому велика заслуга Ейлера, Клеро та Лапласа, які розробили для цього теорію обурень. Фундамент цієї теорії був закладений ще Ньютоном, який провів аналіз руху Місяця, використовуючи свій звичайний метод розкладання до ряду; на цьому шляху він відкрив причини відомих тоді нерегулярностей ( нерівностей) у русі Місяця.

Закон тяжіння дозволив вирішити не лише проблеми небесної механіки, а й низку фізичних та астрофізичних завдань. Ньютон вказав метод визначення маси Сонця та планет. Він відкрив причину припливів: тяжіння Місяця (навіть Галілей вважав припливи відцентровим ефектом). Більше того, опрацювавши багаторічні дані про висоту припливів, він з доброю точністю вирахував масу Місяця. Ще одним наслідком тяжіння виявилася прецесія земної осі. Ньютон з'ясував, що через сплюснутість Землі біля полюсів земна вісь робить під дією тяжіння Місяця та Сонця постійне повільне усунення з періодом 26000 років. Тим самим давня проблема «попередження рівнодення» (вперше відзначена Гіппархом) знайшла наукове пояснення.

Ньютонівська теорія тяжіння викликала багаторічні дебати та критику прийнятої в ній концепції далекодії. Однак видатні успіхи небесної механіки у XVIII столітті затвердили думку про адекватність ньютонівської моделі. Перші відхилення від теорії Ньютона в астрономії (зміщення перигелія Меркурія) були виявлені лише через 200 років. Невдовзі це відхилення пояснила загальна теорія відносності (ОТО); Ньютонівська теорія виявилася її наближеним варіантом. ОТО також наповнила теорію тяжіння фізичним змістом, вказавши матеріальний носій сили тяжіння - метрику простору-часу, і дозволила позбутися далекодії.

Оптика та теорія світла

Ньютон належать фундаментальні відкриття в оптиці. Він побудував перший дзеркальний телескоп (рефлектор), у якому, на відміну чисто лінзових телескопів, була відсутня хроматична аберація. Він також детально досліджував дисперсію світла, показав, що при проходженні білого світла через прозору призму він розкладається у безперервний ряд променів різного кольору внаслідок різного заломлення променів. різних квітівТим самим Ньютон заклав основи правильної теорії кольорів. Ньютон створив математичну теорію відкритих Гуком інтерференційних кілець, які відтоді отримали назву «кільця Ньютона». У листі до Флемстіда він виклав докладну теорію астрономічної рефракції. Але його головне досягнення - створення основ фізичної (не тільки геометричної) оптики як науки та розробка її математичної бази, перетворення теорії світла з безсистемного набору фактів у науку з багатим якісним та кількісним змістом, експериментально добре обґрунтованим. Оптичні досліди Ньютона на десятиліття стали взірцем глибокого фізичного дослідження.

У цей період було безліч спекулятивних теорій світла та кольоровості; в основному боролися погляд Аристотеля («різні кольори є змішання світла і темряви в різних пропорціях») і Декарта («різні кольори створюються при обертанні світлових частинок з різною швидкістю»). Гук у своїй «Мікрографії» (1665) пропонував варіант арістотелівських поглядів. Багато хто вважав, що колір є атрибутом не світла, а освітленого предмета. Загальний розлад посилив каскад відкриттів XVII століття: дифракція (1665, Гримальді), інтерференція (1665, Гук), подвійне променезаломлення (1670, Еразм Бартолін, вивчене Гюйгенсом), оцінка швидкості світла (1675, Ремер). Теорії світла, сумісної з усіма цими фактами, немає.

Дисперсія світла
(досвід Ньютона)

У своєму виступі перед Королівським товариством Ньютон спростував як Арістотеля, так і Декарта, і переконливо довів, що біле світло не первинне, а складається з кольорових компонент з різним «ступенем заломлюваності». Ці складові і первинні - ніякими хитрощами Ньютон не зміг змінити їх колір. Тим самим було суб'єктивне відчуття кольору отримувало міцну об'єктивну базу - у сучасній термінології, довжину хвилі світла, яку можна було судити за рівнем заломлення.

Титульний лист «Оптики» Ньютона

У 1689 Ньютон припинив публікації в області оптики (хоча продовжував дослідження) - за поширеною легендою, заприсягся нічого не друкувати в цій галузі за життя Гука. Принаймні, в 1704 році, наступного року після смерті Гука, виходить у світ (англійською мовою) монографія «Оптика». У передмові до неї міститься явний натяк на конфлікт із Гуком: «Не бажаючи бути втягнутим у диспути з різних питань, я відтягував це видання і затримав би його й надалі, якби не наполегливість моїх друзів». За життя автора «Оптика», як і «Початку», витримала три видання (1704, 1717, 1721) та безліч перекладів, у тому числі три латинською мовою.

• Книга перша: принципи геометричної оптики, вчення про дисперсію світла та склад білого кольоруз різними програмами, включаючи теорію веселки.
• Книга друга: інтерференція світла у тонких платівках.
• Книга третя: дифракція та поляризація світла.

Історики виділяють дві групи тодішніх гіпотез про природу світла.

• Емісійна (корпускулярна): світло складається з дрібних частинок (корпускул), що випромінюються тілом, що світиться. На користь цієї думки говорила прямолінійність поширення світла, на якій засновано геометричну оптику, проте дифракція та інтерференція погано вкладалися в цю теорію.
• Хвильова: світло є хвилю в невидимому світовому ефірі. Опонентів Ньютона (Гука, Гюйгенса) нерідко називають прихильниками хвильової теорії, проте треба пам'ятати, що під хвилею вони розуміли не періодичне коливання, як і сучасної теорії, а одиночний імпульс; з цієї причини їх пояснення світлових явищ були мало правдоподібними і не могли скласти конкуренцію ньютонівським (Гюйгенс навіть намагався спростувати дифракцію). Розвинена хвильова оптика з'явилася лише на початку ХІХ століття.

Ньютона часто вважають прихильником корпускулярної теорії світла; насправді він, за своїм звичаєм, «гіпотез не вигадував» і охоче припускав, що світло може бути пов'язане і з хвилями в ефірі. У трактаті, представленому в Королівське суспільство в 1675 році, він пише, що світло не може бути просто коливаннями ефіру, тому що тоді він, наприклад, міг би поширюватися вигнутою трубою, як це робить звук. Але, з іншого боку, він пропонує вважати, що поширення світла збуджує коливання в ефірі, що породжує дифракцію та інші хвильові ефекти. Фактично, Ньютон, ясно усвідомлюючи переваги і недоліки обох підходів, висуває компромісну, корпускулярно-хвильову теорію світла. У своїх роботах Ньютон детально описав математичну модель світлових явищ, залишаючи осторонь питання про фізичний носій світла: «Вчення моє про заломлення світла і кольори полягає єдино у встановленні деяких властивостей світла без жодних гіпотез про його походження». Хвильова оптика, коли вона з'явилася, не відкинула моделі Ньютона, а увібрала їх у себе та розширила на новій основі.

Незважаючи на свою нелюбов до гіпотез, Ньютон помістив наприкінці «Оптики» список невирішених проблем та можливих відповідей на них. Втім, у ці роки він уже міг собі таке дозволити – авторитет Ньютона після «Початків» став незаперечним, і докучати йому запереченнями вже мало хто наважувався. Ряд гіпотез виявилися пророчими. Зокрема, Ньютон передбачив:

• відхилення світла у полі тяжіння;
• явище поляризації світла;
• взаємоперетворення світла та речовини.

Інші роботи з фізики

Ньютон належить перший висновок швидкості звуку в газі, заснований на законі Бойля-Маріотта. Він висловив припущення про існування закону в'язкого тертя та описав гідродинамічний стиск струменя. Запропонував формулу для закону опору тіла в розрідженому середовищі (формула Ньютона) і на її основі розглянув одне з перших завдань про найвигіднішу форму обтіканого тіла (аеродинамічна задача Ньютона). У «Початках» він висловив і аргументував вірне припущення, що комета має тверде ядро, випаровування якого під впливом сонячного тепла утворює великий хвіст, спрямований убік, протилежний Сонцю. Також Ньютон займався питаннями теплопередачі, один із результатів носить назву закону Ньютона – Ріхмана.

Ньютон передбачив сплюснутість Землі біля полюсів, оцінивши її приблизно як 1:230. При цьому Ньютон використовував для опису Землі модель однорідної рідини, застосував закон всесвітнього тяжіння та врахував відцентрову силу. Одночасно аналогічні розрахунки виконав Гюйгенс, який не вірив у далекодійну силу тяжіння та підійшов до проблеми суто кінематично. Відповідно Гюйгенс передбачив більш ніж удвічі менший стиск, ніж Ньютон, 1:576. Більше того, Кассіні та інші картезіанці доводили, що Земля не стиснута, а витягнута біля полюсів на кшталт лимона. Згодом, хоч і не відразу (перші виміри були неточні), прямі виміри (Клеро, 1743) підтвердили правоту Ньютона; реальне стиск дорівнює 1:298. Причина відмінності цього значення від запропонованого Ньютоном у бік Гюйгенсовського полягає в тому, що модель однорідної рідини все ж таки не цілком точна (щільність помітно зростає з глибиною). Більш точна теорія, яка явно враховує залежність щільності від глибини, була розроблена лише в XIX столітті.

Учні

Прямих учнів, строго кажучи, Ньютон не мав. Однак ціле покоління англійських вчених виросло на його книгах і в спілкуванні з ним, тому вважали себе учнями Ньютона. Серед них найбільш відомі:

• Едмунд Галлей
• Роджер Котс
• Колін Маклорен
• Абрахам де Муавр
• Джеймс Стірлінг
• Брук Тейлор
• Вільям Уїстон

Інші сфери діяльності

Хімія та алхімія

Паралельно з дослідженнями, що закладали фундамент нинішньої наукової (фізичної та математичної) традиції, Ньютон (як і багато його колег) багато часу віддавав алхімії, а також богослов'ю. Книги з алхімії складали десяту частину його бібліотеки. Жодних праць з хімії або алхімії він не публікував, і єдиним відомим результатом цього багаторічного захоплення стало серйозне отруєння Ньютона в 1691 році. При ексгумації тіла Ньютона у його організмі виявили небезпечне здоров'я вміст ртуті.

Стьюклі згадує, що Ньютон написав трактат з хімії, «який пояснює принципи цього таємничого мистецтва виходячи з експериментальних і математичних доказів», але рукопис, на жаль, згорів під час пожежі, і Ньютон не робив спроб відновити. Листа і нотатки, що збереглися, наводять на думку, що Ньютон розмірковував над можливістю якогось об'єднання законів фізики та хімії в єдину систему світу; кілька гіпотез на цю тему він розмістив наприкінці «Оптики».

Б. Г. Кузнєцов вважає, що алхімічні дослідження Ньютона були спробами розкрити атомістичну структуру речовини та інших видів матерії (наприклад, світла, теплоти, магнетизму):

Чи був Ньютон алхіміком? Він вірив у можливість перетворення одного металу в інший і протягом трьох десятиліть займався алхімічними дослідженнями і вивчав алхімічні праці середньовіччя і давнини. його атомістики лежить уявлення про ієрархію корпускул, утвореної все менш інтенсивними силами взаємного тяжіння елементів. Ця ідея нескінченної ієрархії дискретних частинок речовини пов'язана з ідеєю про єдність матерії. Ньютон не вірив у існування не здатних перетворюватися один на одного елементів. Навпаки, він припускав, що уявлення про нерозкладність частинок і про якісні відмінності між елементами пов'язані з історично обмеженими можливостями експериментальної техніки.

Це припущення підтверджується висловлюванням самого Ньютона: «Алхімія має справу не з металами, як вважають невігласи. Філософія ця - не з тих, що служать марнославству та обману, вона служить скоріше користі та настанові, причому головне тут - пізнання Бога».

Богослов'я

"Уточнена хронологія древніх царств"

Будучи глибоко віруючою людиною, Ньютон розглядав Біблію (як і все у світі) з раціоналістичних позицій. З цим підходом, певне, пов'язане й неприйняття Ньютоном Троїчності Бога. Більшість істориків вважає, що Ньютон, який багато років працював у Коледжі святої Трійці, сам у Трійцю не вірив. Дослідники його богословських робіт виявили, що релігійні погляди Ньютона були близькі до єретичного аріанства. Історичне простеження двох помітних спотворень Святого Письма»).

Ступінь близькості поглядів Ньютона до різних брехень, засуджених церквою, оцінюють по-різному. Німецький історик Фізенмайєр припустив, що Ньютон приймав Трійцю, але ближче до східного, православного її розуміння. Американський історик Стівен Снобелен, навівши низку документальних свідчень, рішуче відкинув цю думку і відніс Ньютона до социнианам.

Зовні, однак, Ньютон залишався лояльним до державної англіканської церкви. На те була вагома причина: законодавчий акт 1698 «Про придушення богохульства і нечестя» (англ. Act for the Suppression of Blasphemy and Profaneness ) за заперечення будь-якого з осіб Трійці передбачав поразку в цивільні права, а при повторенні цього злочину - ув'язнення. Наприклад, друг Ньютона Вільям Уїстон у 1710 році був позбавлений професорського звання та вигнаний з Кембриджського університету за свої твердження про те, що віросповіданням ранньої Церкви було аріанство. Однак у листах однодумцям (Локк, Галлей та ін.) Ньютон був досить відвертим.

Крім антитринітаризму, у релігійному світогляді Ньютона вбачаються елементи деїзму. Ньютон вірив у матеріальну присутність Бога у кожній точці Всесвіту та називав простір «відчуттям Бога» (лат. sensorium Dei). Ця пантеїстична ідея об'єднує в єдине ціле наукові, філософські та богословські погляди Ньютона, «всі області ньютонових інтересів, від натурфілософії до алхімії, є різноманітними проекціями і одночасно різними контекстами цієї безроздільно володіла ним центральної ідеї».

Ньютон опублікував (частково) результати своїх теологічних досліджень наприкінці життя, проте почалися набагато раніше, пізніше 1673 року. Ньютон запропонував свій варіант біблійної хронології, залишив роботи з біблійної герменевтики, написав коментар на Апокаліпсис. Він вивчив давньоєврейську мову, досліджував Біблію за науковою методикою, залучаючи для обґрунтування свого погляду астрономічні розрахунки, пов'язані з сонячними затемненнями, лінгвістичний аналіз тощо. За його розрахунками, кінець світу настане не раніше 2060 року.

Теологічні рукописи Ньютона нині зберігаються у Єрусалимі, у Національній Бібліотеці.

Оцінки

Статуя Ньютона у Трініті-коледжі

Напис на могилі Ньютона говорить:

Тут спочиває сер Ісаак Ньютон, який з майже божественною силою розуму перший пояснив за допомогою свого математичного методу руху та форму планет, шляхи комет та припливи океанів.

Він був тим, хто досліджував відмінності світлових променів і різні властивості кольорів, про які раніше ніхто і не підозрював. Дбайливий, хитромудрий і вірний тлумач природи, давнини і Святого Письма, він стверджував своєю філософією велич всемогутнього творця, а вдачею насаджував необхідну євангелією простоту.

Нехай зрадіють смертні, що серед них жила така прикраса людського роду.

Оригінальний текст(Лат.)

H. S. E. ISAACUS NEWTON Eques Auratus,
Qui, animi vi prope divinâ,
Planetarum Motus, Figuras,
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 DEC. A.D. MDCXLII. OBIIT. XX. MAR. MDCCXXVI.

Ісаак Ньютон народився 4 січня 1642 року у місті Вулсторп, Англія. Хлопчик з'явився на світ у невеликому селі в сім'ї дрібного фермера, який помер за три місяці до народження сина. Хлопчик народився передчасно, виявився болючим, тому його довго не наважувалися хрестити. І все ж він вижив, хрещений, і названий Ісааком на згадку про батька. Факт народження під Різдво Ньютон вважав особливим знаком долі. Незважаючи на слабке здоров'я у дитинстві, прожив вісімдесят чотири роки.

Коли дитині виповнилося три роки, її мати вдруге вийшла заміж і поїхала, залишивши її під опікою бабусі. Ньютон ріс нетовариським, схильним до мрійливості. Його приваблювала поезія та живопис. Вдалині від однолітків майстрував паперових зміїв, винаходив вітряк, водяний годинник, педальний візок.

Інтерес до техніки змусив Ньютона замислитись над явищами природи, поглиблено займатися математикою. Після серйозної підготовки Ісаак Ньютон в 1660 вступив до Кембриджу як Subsizzfr"a, так називалися незаможні студенти, які зобов'язані прислужувати членам коледжу, що не могло не обтяжувати Ньютона.

За шість років Ісааком Ньютоном пройдено всі ступені коледжу та підготовлено всі його подальші великі відкриття. У 1665 Ньютон став магістром мистецтв. Того ж року, коли в Англії лютувала епідемія чуми, вирішив тимчасово оселитися у Вулсторпі.

Саме там учений почав активно оптикою, пошуки способів усунення хроматичної аберації в лінзових телескопах привели Ньютона до досліджень того, що тепер називається дисперсією, тобто залежності показника заломлення від частоти. Багато з проведених ним експериментів, а їх налічується понад тисячу, стали класичними та повторюються до цього дня в школах та інститутах.

Лейтмотивом усіх досліджень стало прагнення зрозуміти фізичну природу світла. Спочатку Ньютон схилявся до думки, що світло є хвилею у всепроникаючому ефірі, але пізніше відмовився від цієї ідеї, вирішивши, що опір з боку ефіру мав би помітним чином гальмувати рух небесних тіл. Ці докази привели Ньютона до уявлення, що світло є потік особливих частинок, корпускул, що вилітають із джерела і рухаються прямолінійно, поки не зустрінуть перешкоди.

Корпускулярна модель пояснювала як прямолінійність поширення світла, а й закон відображення. Це припущення полягало в тому, що світлові корпускули, підлітаючи до поверхні води, наприклад, повинні притягуватися нею і тому відчувати прискорення. За цією теорією швидкість світла у воді має бути більшою, ніж у повітрі, що вступило в протиріччя з пізнішими експериментальними даними.

На формування корпускулярних уявлень про світлі явно вплинуло, що в цей час вже, в основному, завершилася робота, якою судилося стати основним великим підсумком праць Ньютона: створення єдиної, заснованої на сформульованих ним законах механіки фізичної картини Світу.

В основі цієї картини лежало уявлення про матеріальні точки, фізично нескінченно малих частинках матерії та про закони, що керують їх рухом. Саме чітке формулювання цих законів і додало механіці Ньютона закінченість. Перший із цих законів був, власне, визначенням інерційних систем відліку: саме у таких системах матеріальні точки, що не зазнають жодних впливів, рухаються рівномірно і прямолінійно.

Другий закон механіки відіграє центральну роль. Він говорить, що зміна кількості, руху добутку маси на швидкість за одиницю часу дорівнює силі, що діє матеріальну точку. Маса кожної з цих точок є постійною величиною. Взагалі всі ці точки «не стираються», за словами Ньютона, кожна з них вічна, тобто не може виникати, ні знищуватися. Матеріальні точки взаємодіють, і кількісним заходом на кожну їх і є сила. Завдання з'ясування того, які ці сили є кореневою проблемою механіки.

Нарешті, третій закон, закон «рівності дії та протидії» пояснював, чому повний імпульс будь-якого тіла, що не відчуває зовнішніх впливів, залишається незмінним, хоч би як взаємодіяли між собою його складові частини.

Поставивши завдання вивчення різних сил, Ісаак Ньютон сам же дав перший блискучий приклад її вирішення, сформулювавши закон всесвітнього тяжіння: сила гравітаційного тяжіння між тілами, розміри яких значно менші за відстань між ними, прямо пропорційна їх масам, обернено пропорційна квадрату відстані між ними і спрямована вздовж що з'єднує їх прямий. Закон всесвітнього тяжіння дозволив Ньютону дати кількісне пояснення руху планет навколо Сонця та Місяця навколо Землі, зрозуміти природу морських припливів.

Це не могло не справити величезного враження на уми дослідників. Програма єдиного механічного опису всіх явищ природи: і «земних», і «небесних» довгі роки утвердилася у фізиці. Більше того, багатьом фізикам протягом двох століть саме питання про межі застосування законів Ньютона видавалося невиправданим.

У 1668 р. Ісаак Ньютон повернувся в Кембридж і незабаром отримав Лукасівську кафедру математики. Цю кафедру до нього займав його вчитель Ісаака Барроу, який поступився кафедрою своєму улюбленому учню, щоб матеріально забезпечити його. На той час Ньютон вже був автором бінома та творцем методу флюксій, того, що нині називається диференціальним та інтегральним обчисленням.

Взагалі, цей період став плідним у творчості Ньютона: за сім років, з 1660 по 1667 р. сформувалися його основні ідеї, включаючи ідею закону всесвітнього тяжіння. Не обмежуючись одними лише теоретичними дослідженнями, Ісаак Ньютон у ці роки сконструював, і почав створювати телескоп-рефлектор.

Ця робота призвела до відкриття того, що пізніше отримало назву інтерференційних «ліній рівної товщини». Ньютон, зрозумівши, що тут проявляється «гасіння світла світлом», що не вписувалося в корпускулярну модель, намагався подолати труднощі, що виникли тут, ввівши припущення, що корпускули у світлі рухаються хвилями, «припливами».

Другий з виготовлених телескопів став приводом для подання Ньютона в члени Лондонського королівського товариства. Коли вчений відмовився від членства, пославшись на відсутність коштів на сплату членських внесків, вважається за можливе, враховуючи його наукові заслуги, зробити для нього виняток, звільнивши його від їхньої сплати.

Будучи за вдачею дуже обережною людиною, Ісаак Ньютон, крім його волі виявлявся часом втягнутим у болючі для нього дискусії та конфлікти. Так, його теорія світла і квітів, викладена в 1675 році, викликала такі нападки, що Ньютон вирішив не публікувати нічого по оптиці, поки живий Гук, найзапекліший його опонент.

Довелося Ньютону взяти участь у політичних подіях. З 1688 до 1694 року вчений був членом парламенту. На той час побачила світ його основна праця «Математичні засади натуральної філософії», основа механіки всіх фізичних явищ, від руху небесних тіл до поширення звуку. На кілька століть уперед ця програма визначила розвиток фізики, і її значення не вичерпано й досі.

Постійна величезна нервова і розумова напруга призвела до того, що в 1692 Ньютон захворів на розумовий розлад. Безпосереднім поштовхом до цього стала пожежа, в якій загинули всі рукописи, що готувалися ним.

Постійне гнітюче відчуття матеріальної незабезпеченості стало, безсумнівно, однією причиною хвороби Ньютона. Тому йому мала велике значення посаду наглядача Монетного двору зі збереженням професури в Кембриджі. Ревно приступивши до роботи і швидко досягши помітних успіхів у 1699 році призначений директором. Поєднувати це з викладанням залишалося неможливо, і Ньютон перебрався до Лондона.

Наприкінці 1703 року Ісака Ньютона обрали президентом Королівського товариства. На той час Ньютон досяг вершини слави. У 1705 році його зводять у лицарську гідність, але, маючи в своєму розпорядженні великою квартирою, маючи шість слуг і багатий виїзд, учений залишається самотнім. Час активної творчості позаду, і Ньютон обмежується підготовкою видання «Оптики», перевидання «Початок» та тлумаченням «Священного Писання». Йому належить тлумачення Апокаліпсису, твір про пророка Даниїла.

Ісаак Ньютон помер 31 березня 1727 року у своєму будинку в Лондоні. Похований у Вестмінстерському абатстві. Напис на його могилі закінчується словами: «Нехай смертні радіють, що в їхньому середовищі жила така прикраса людського роду». Щорічно у день народження великого англійця наукове співтовариство відзначає День Ньютона.

Праці Ісаака Ньютона

«Нова теорія світла та квітів», 1672 (повідомлення Королівському товариству)
"Рух тіл по орбіті" (лат. De Motu Corporum in Gyrum), 1684
«Математичні засади натуральної філософії» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), 1687
«Оптика або трактат про відображення, заломлення, згинання і кольори світла» (англ. Opticks or a treatise of the reflections, refractions, inflections and colours of light), 1704
«Про квадратур кривих» (лат. Tractatus de quadratura curvarum), додаток до «Оптики»
"Перерахування ліній третього порядку" (лат. Enumeratio linearum tertii ordinis), додаток до "Оптики"
"Універсальна арифметика" (лат. Arithmetica Universalis), 1707
"Аналіз за допомогою рівнянь з нескінченним числом членів" (лат. De analysi per aequationes numero terminorum infinitas), 1711
«Метод різниць», 1711

"Лекції з оптики" (англ. Optical Lectures), 1728
"Система світу" (лат. De mundi systemate), 1728
«Коротка хроніка» (англ. 1728 (це конспект «Хронології древніх царств», французький переклад чорнового варіанта був опублікований ще раніше, в 1725 року)
"Хронологія древніх царств" (англ. The Chronology of Ancient Kingdoms), 1728
«Зауваження на книгу пророка Даниїла та Апокаліпсис св. Іоанна» (англ. Observations Upon the Prophecies of Daniel і the Apocalypse of St. John), 1733, написано близько 1690 року
"Метод флюксій" (лат. Methodus fluxionum, англ. Method of Fluxions), 1736, написаний в 1671 році
«Історичне простеження двох помітних спотворень Святого Письма» (англ. An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture), 1754, написано 1690 року

Канонічні видання

Класичне повне видання праць Ньютона в 5 томах мовою оригіналу:

Isaaci Newtoni. Opera quae existant omnia. - Commentariis illustravit Samuel Horsley. - Лондіні, 1779-1785.

Вибране листування у 7 томах:

Turnbull, H. W. (Ed.),. The Correspondence of Sir Isaac Newton. - Cambridge: Cambr. Univ. Press, 1959-1977.

Переклади російською мовою

Ньютон І. Загальна арифметика або Книга про арифметичний синтез та аналіз. - М: Вид. АН СРСР, 1948. – 442 с. - (Класики науки).
Ньютон І. Зауваження на книгу пророка Данила та Апокаліпсис св. Іоанна. - Петроград: Новий час, 1915.
Ньютон І. Виправлена ​​хронологія древніх царств. – К.: РІМІС, 2007. – 656 с.
Ньютон І. Лекції з оптики. - М: Вид. АН СРСР, 1946. – 298 с.
Ньютон І. Математичні засади натуральної філософії / Переклад з латинського та примітки О.М. Крилова. - М: Наука, 1989. - 688 с.
Ньютон І. Математичні роботи. - М.-Л.: ГОНТІ, 1937.
Ньютон І. Оптика або трактат про відображення, заломлення, згинання і кольори світла. - М: Гостехиздат, 1954.
Данилов Ю. А. Ньютон та Бентлі // Питання історії природознавства та техніки. - М., 1993. - № 1. Це переклад чотирьох листів Ньютона зі збірки його листування: The Correspondence of Isaac Newton, Cambridge, 1961. Vol. 3 (1688-1694).

> Що відкрив Ісаак Ньютон?

Відкриття Ісаака Ньютона- Закони та фізика від одного з найбільших геніїв. Вивчіть закон всесвітнього тяжіння, три закони руху, гравітація, форма Землі.

Ісаак Ньютон(1642-1727) запам'ятався нам як філософ, учений та математик. Для свого часу він зробив дуже багато і брав активну участь у науковій революції. Цікаво, що його погляди, закони та фізика Ньютона переважатимуть ще 300 років після смерті. Насправді, маємо творець класичної фізики.

Згодом слово «ньютоновський» вставлятимуть до всіх тверджень, які мають зв'язок з його теоріями. Ісаака Ньютона вважають одним з найбільших геніїв та найвпливовіших учених, чия діяльність охоплювала безліч наукових сфер. Але чим ми йому завдячуємо і які відкриття зробив?

Три закони руху

Почнемо з його знаменитої роботи «Математичні засади натуральної філософії» (1687), в якій розкривалися основи класичної механіки. Мова йдепро три закони руху, здобуті із законів планетарного руху, висунутих Йоганном Кеплером.

Перший закон – інерція: об'єкт у стані спокою залишатиметься у цьому спокої, доки на нього не вплине сила, позбавлена ​​балансу. Тіло в русі продовжить рухатися з початковою швидкістю і в тому ж напрямку, якщо не зіткнеться з незбалансованою силою.

Друге: прискорення з'являється, коли сила впливає на масу. Чим більша маса, тим більше сили буде потрібно.

Третій: для кожної дії є однакова протидія.

Універсальна гравітація

Ньютону варто подякувати за закон всесвітнього тяжіння. Він вивів, що кожна точка маси притягує іншу силою, спрямованою вздовж лінії, що перетинає обидві точки (F = G frac(m_1 m_2)(r^2)).

Ці три постулати гравітації допоможуть йому вимірювати траєкторії комет, припливів, рівнодення та інших явищ. Його аргументи розбили останні сумніви щодо геліоцентричної моделі і науковий світ прийняв факт, що Земля не виступає світовим центром.

Всі знають, що Ньютон дійшов висновків про гравітацію завдяки нагоді з яблуком, що впав йому на голову. Багато хто думає, що це лише жартівливий переказ, а вчений вивів формулу поступово. Але на користь яблучного прориву говорять записи у щоденнику Ньютона та перекази його сучасників.

Форма Землі

Ісаак Ньютон вважав, що наша планета Земля сформувалася як сплющеного сфероїда. Пізніше здогад підтвердиться, але за його часів це була важлива інформація, яка допомогла перевести більшу частину наукового світу з декартівської системи на механіку Ньютона.

У математичному полі він узагальнив біномну теорему, досліджував статечні ряди, вивів власний метод для апроксимації коренів функції та поділив на класи більшість кривих кубічних площин. Також він ділився розробками із Готфрідом Лейбніцем.

Його відкриття були проривними у фізиці, математиці та астрономії, які допомагали за допомогою формул розібратися у будові простору.

Оптика

В 1666 він дедалі більше заглиблюється в оптику. Все почалося з вивчення властивостей світла, яке він вимірював крізь призму. У 1670-1672 р.р. досліджував рефракцію світла, показуючи, як різнокольоровий спектр перебудовується в одиночне біле світло за допомогою лінзи та другої призми.

У результаті Ньютон зрозумів, що колір формується через взаємодію об'єктів спочатку забарвлених. Крім того, зауважив, що об'єктив будь-якого інструменту страждає через світлове розсіювання (хроматична аберація). Йому вдалося вирішити проблеми за допомогою телескопа із дзеркалом. Його винахід вважається першою моделлю відбиває телескопа.

Крім того…

Також йому належить заслуга у формулюванні емпіричного закону охолодження та вивчення швидкості звуку. З його подачі з'явився термін «ньютонівська рідина» – опис будь-якої рідини, де в'язка напруга лінійно пропорційна швидкості її трансформації.

Багато часу Ньютон присвячував дослідженню як наукових постулатів, а й біблійної хронології і впроваджувався в алхімію. Однак багато робіт з'явилися лише після смерті вченого. Тож Ісаак Ньютон запам'ятався як як талановитий фізик, а й філософ.

Чим ми зобов'язані Ісааку Ньютону? Його ідеї були проривними як для того часу, а й послужили стартовими точками всім наступних учених. Він підготував родючий ґрунт для нових відкриттів і надихнув на дослідження цього світу. Не дивно, що в Ісака Ньютона з'явилися послідовники, які розвивають його ідеї та теорії. Якщо вам цікаво дізнатися більше, то на сайті є біографія Ісаака Ньютона, де представлені дата народження та смерті (за новим та старим стилем), найважливіші відкриття, а також цікаві фактипро найбільшого фізики.

Англієць, якого багато хто вважає взагалі найбільшим ученим усіх часів і народів. Народився в сім'ї дрібномаєтних дворян на околицях м. Вулсторпа (графство Лінкольншир, Англія). Батька живим не застав (той помер за три місяці до народження сина). Вступивши в повторний шлюб, мати залишила дворічного Ісаака під опікою його бабусі. Своєрідна ексцентрична поведінка вже дорослого вченого багато дослідників його біографії якраз і приписують тому факту, що до дев'ятирічного віку, коли була смерть його вітчима, хлопчик був повністю позбавлений батьківського піклування.

Якийсь час юний Ісаак вивчав премудрості сільського господарствау ремісничому училищі. Як це часто трапляється з великими згодом людьми, про його дивацтва в ту ранню пору його життя досі ходить безліч легенд. Так, зокрема, розповідають, ніби одного разу його відправили на випас сторожити худобу, яка благополучно розбрелася в невідомому напрямку, поки хлопчик сидів під деревом і захоплено читав книгу, що зацікавила його. Так це чи не так, але потяг підлітка до знань незабаром помітили — і відправили назад до гімназії м. Грантем, після закінчення якої юнак успішно вступив до Трініті-коледжу Кембриджського університету.

Ньютон швидко опанував навчальну програму і перейшов до вивчення праць провідних вчених того часу, зокрема послідовників французького філософа Рене Декарта (René Descartes, 1596-1650), який дотримувався механістичних поглядів на Всесвіт. Навесні 1665 року він отримав вчений ступінь бакалавра - а далі відбулися найнеймовірніші події в історії науки. Того ж року в Англії вибухнула остання епідемія бубонної чуми, все частіше лунав дзвін похоронних дзвонів, і Кембриджський університет був закритий. Ньютон майже на два роки повернувся до Вулсторпа, встигнувши захопити з собою всього кілька книг і свій незвичайний інтелект на додачу.

Коли через два роки Кембриджський університет знову відкрився, Ньютон вже (1) розробив диференціальне числення - окремий розділ математики, (2) виклав основи сучасної теорії кольору, (3) вивів закон всесвітнього тяжіння і (4) вирішив кілька математичних завдань, які до нього ніхто вирішити не зміг. Як казав сам Ньютон, «У ті дні я був у розквіті своїх винахідницьких сил, і Математика та Філософія з того часу мене вже жодного разу не захоплювали так сильно, як тоді». (Я часто питаю своїх студентів, розповідаючи їм у черговий раз про досягнення Ньютона: «А що вивстигли зробити за літні канікули?»)

Незабаром після повернення до Кембриджу Ньютона було обрано до вченої ради Трініті-коледжу, його статуя досі прикрашає університетську церкву. Він прочитав курс лекцій з теорії кольору, де показував, що колірні відмінності пояснюються основними характеристиками світлової хвилі (чи, як тепер кажуть, довжини хвилі) і що світло має корпускулярну природу. Він також сконструював дзеркальний телескоп, і цей винахід привернув до нього увагу Королівського товариства. Багаторічні дослідження світла і квітів були опубліковані в 1704 в його фундаментальній праці «Оптика» ( Optics).

Відстоювання Ньютоном «неправильної» теорії світла (тоді панували хвильові уявлення) призвело до конфлікту з Робертом Гуком ( див.Закон Гука), главою Королівського товариства. У відповідь Ньютон висловив гіпотезу, що поєднувала корпускулярні та хвильові уявлення про світло. Гук звинуватив Ньютона у плагіаті та виступив із домаганнями на пріоритет у цьому відкритті. Конфлікт тривав до смерті Гука в 1702 року і справив на Ньютона таке гнітюче враження, що він відмовився від участі в інтелектуальному житті. Втім, деякі психологи на той час пояснюють це нервовим розладом, що загострився після смерті його матері.

У 1679 Ньютон повернувся до роботи і здобув собі славу, досліджуючи траєкторії руху планет і їх супутників. В результаті цих досліджень, які також супроводжувалися суперечками з Гуком про пріоритет, було сформульовано закон всесвітнього тяжіння та закони механіки Ньютона, як ми тепер їх називаємо. Свої дослідження Ньютон узагальнив у книзі «Математичні засади натуральної філософії» ( Philosophiae naturalis principia mathematica), представленої Королівському суспільству в 1686 і опублікованої роком пізніше. Ця робота, яка започаткувала тодішню наукову революцію, принесла Ньютону всесвітнє визнання.

Його релігійні погляди, його тверда прихильність до протестантизму також привертали до Ньютона увагу широких кіл англійської інтелектуальної еліти, і особливо філософа Джона Локка (John Locke, 1632-1704). Проводячи все більше часу в Лондоні, Ньютон втягнувся в політичне життя столиці і в 1696 був призначений доглядачем Монетного двору. Хоча ця посада традиційно вважалася синекурою, Ньютон підійшов до своєї роботи з усією серйозністю, розглядаючи перекарбування англійської монети як дієвий захід боротьби з фальшивомонетниками. Саме в цей час Ньютон був залучений до чергової суперечки про пріоритет цього разу з Готфрідом Лейбніцем (Gottfreid Leibniz, 1646-1716) з приводу відкриття диференціального числення. Наприкінці життя Ньютон випустив нові видання своїх основних праць, а також працював на посаді президента Королівського товариства, обіймаючи при цьому довічну посаду директора Монетного двору.