> Hva oppdaget Isaac Newton?
Isaac Newtons oppdagelser– lover og fysikk fra et av de største geniene. Studer loven om universell gravitasjon, de tre bevegelseslovene, tyngdekraften, jordens form.
Isaac Newton(1642-1727) huskes av oss som filosof, vitenskapsmann og matematiker. Han gjorde mye for sin tid og deltok aktivt i den vitenskapelige revolusjonen. Interessant nok ville hans synspunkter, Newtons lover og fysikk råde i ytterligere 300 år etter hans død. Faktisk har vi foran oss skaperen av klassisk fysikk.
Deretter vil ordet "Newtonsk" bli satt inn i alle utsagn relatert til teoriene hans. Isaac Newton regnes som en av de største geniene og mest innflytelsesrike forskerne, hvis arbeid spenner over mange vitenskapelige felt. Men hva skylder vi ham og hvilke funn gjorde han?
Tre bevegelseslover
La oss starte med hans berømte verk "Matematiske prinsipper for naturfilosofi" (1687), som avslørte grunnlaget for klassisk mekanikk. Vi snakker om tre bevegelseslover, avledet fra lovene for planetarisk bevegelse fremsatt av Johannes Kepler.
Den første loven er treghet: et objekt i hvile vil forbli i ro med mindre det påvirkes av en kraft som er ubalansert. Et legeme i bevegelse vil fortsette å bevege seg i sin opprinnelige hastighet og i samme retning med mindre det møter en ubalansert kraft.
For det andre: akselerasjon oppstår når kraft påvirker massen. Jo større masse, jo mer kraft kreves det.
For det tredje: for hver handling er det en lik og motsatt reaksjon.
Universell tyngdekraft
Newton skal takkes for loven om universell gravitasjon. Han deduserte at hvert massepunkt tiltrekker seg et annet av en kraft rettet langs en linje som skjærer begge punktene (F = G frac(m_1 m_2)(r^2)).
Disse tre tyngdepostulatene vil hjelpe ham med å måle banene til kometer, tidevann, jevndøgn og andre fenomener. Argumentene hans knuste den siste tvilen angående den heliosentriske modellen, og den vitenskapelige verden aksepterte det faktum at jorden ikke fungerer som det universelle sentrum.
Alle vet at Newton kom til sine konklusjoner om tyngdekraften takket være hendelsen med et eple som falt på hodet hans. Mange tror at dette bare er en komisk gjenfortelling, og forskeren utviklet formelen gradvis. Men oppføringene i Newtons dagbok og gjenfortellingene til hans samtidige taler til fordel for eple-gjennombruddet.
Jordens form
Isaac Newton mente at vår planet Jorden ble dannet som en oblat sfæroid. Senere ville gjetningen bli bekreftet, men i hans tid var det viktig informasjon som bidro til å overføre det meste av den vitenskapelige verden fra det kartesiske systemet til newtonsk mekanikk.
På det matematiske feltet generaliserte han binomiale teoremet, studerte potensrekker, utviklet sin egen metode for å tilnærme røttene til en funksjon, og delte de fleste buede kubiske plan inn i klasser. Han delte også utviklingen sin med Gottfried Leibniz.
Oppdagelsene hans var gjennombrudd innen fysikk, matematikk og astronomi, og hjalp til med å forstå romstrukturen ved hjelp av formler.
Optikk
I 1666 fordypet han seg dypere i optikk. Det hele startet med å studere lysets egenskaper, som han målte gjennom et prisme. I 1670-1672 studerte lysbrytningen, og viste hvordan et flerfarget spektrum omorganiseres til et enkelt hvitt lys ved hjelp av en linse og et andre prisme.
Som et resultat innså Newton at farge dannes på grunn av samspillet mellom gjenstander som opprinnelig ble farget. I tillegg la jeg merke til at linsen til ethvert instrument lider av lysspredning (kromatisk aberrasjon). Han klarte å løse problemene ved hjelp av et teleskop med et speil. Oppfinnelsen hans regnes som den første modellen av et reflekterende teleskop.
I tillegg…
Han er også kreditert med å formulere den empiriske loven om avkjøling og studere lydens hastighet. Fra hans forslag dukket begrepet "Newtonsk væske" opp - en beskrivelse av enhver væske der viskøse spenninger er lineært proporsjonale med transformasjonshastigheten.
Newton viet mye tid til å forske på ikke bare vitenskapelige postulater, men også bibelsk kronologi og introduserte seg selv i alkymi. Imidlertid dukket mange verk opp først etter vitenskapsmannens død. Så Isaac Newton huskes ikke bare som en talentfull fysiker, men også som en filosof.
Hva skylder vi Isaac Newton? Ideene hans var gjennombrudd ikke bare for den tiden, men fungerte også som utgangspunkt for alle påfølgende forskere. Det forberedte grobunn for nye oppdagelser og inspirerte utforskning av denne verden. Det er ikke overraskende at Isaac Newton hadde tilhengere som utviklet ideene og teoriene hans. Hvis du er interessert i å lære mer, har nettstedet en biografi om Isaac Newton, som presenterer fødsels- og dødsdatoen (i henhold til den nye og gamle stilen), de viktigste oppdagelsene, samt interessante fakta om den største fysikeren.
Det er nok ikke en eneste person i verden som ikke vet hvem Isaac Newton er. En av verdens mest fremragende vitenskapsmenn, som gjorde oppdagelser innen flere vitenskapsfelt på en gang, og ga opphav til vitenskapelige retninger innen matematikk, optikk, astronomi, en av grunnleggerne klassisk fysikk. Så hvem er Isaac Newton? I dag er hans korte biografi og hans oppdagelser viden kjent.
I kontakt med
Historien om en vitenskapsmann og oppdagelsesreisende
Man kan si om ham med ordene til poeten Nikolai Tikhonov: "Jeg burde lage spiker av disse menneskene. Det kunne ikke vært noen sterkere negler i verden.» Født før forfallsdatoen, veldig liten og svak, levde han 84 år med perfekt helse, inntil en moden alder, og viet helhjertet til utviklingen av vitenskapen og engasjere seg i regjeringssaker. Gjennom hele livet fulgte forskeren sterke moralske prinsipper, var en modell for ærlighet og strebet ikke etter publisitet og berømmelse. Selv ikke kong James IIs vilje brøt ham.
Barndom
Vitenskapsmannen anså hans fødsel på tampen av katolsk jul som et spesielt tegn på forsyn. Tross alt klarte han å gjøre sine største funn. Som en ny stjerne i Betlehem, belyste han mange retninger som vitenskapen senere utviklet seg i. Mange funn er gjort takket være det planlagte de er på vei.
Newtons far, som virket som en eksentrisk og merkelig mann for sine samtidige, fant aldri ut om sønnens fødsel. En vellykket bonde og god eier, som levde bare noen få måneder før sønnens fødsel, etterlot familien en betydelig gård og penger.
Siden han var ungdom, etter å ha hatt en øm hengivenhet for moren hele livet, kunne ikke Isaac tilgi hennes beslutning om å overlate ham til besteforeldrenes omsorg etter at hun giftet seg for andre gang. Selvbiografien, satt sammen av ham som tenåring, forteller om fortvilelsesutbrudd og barnas planer om hevn mot moren og stefaren. Han kunne bare stole på papir med historien om hans emosjonelle opplevelser i livet, den berømte vitenskapsmannen var lukket, hadde ikke nære venner og var aldri gift.
I en alder av 12 ble han sendt til Grantham School. Hans lukkede og usosiale gemytt, så vel som hans indre fokus, vendte jevnaldrende mot ham. Fra barndommen foretrakk den fremtidige vitenskapsmannen å studere naturvitenskap fremfor guttestreker. Han leste mye, var interessert i å designe mekaniske leker og løse matematiske problemer. En konfliktsituasjon med klassekamerater fikk den stolte Newton til å bli beste elev på skolen.
Studerer ved Cambridge
Etter å ha blitt enke, håpet Newtons mor virkelig at hennes 16 år gamle sønn ville begynne å hjelpe henne med jordbruket. Men gjennom felles innsats fra skolelæreren, guttens onkel og spesielt Humphrey Babington, medlem av Trinity College, klarte hun å overbevise henne om behovet for videre utdanning. I 1661 tok Newton en eksamen i latin og går inn på Trinity College ved University of Cambridge. Det var i denne institusjonen han i 30 år studerte vitenskap, utførte eksperimenter og gjorde verdensfunn.
I stedet for å betale for studiene på høgskolen, der den unge mannen først bodde som student-sizer, måtte han utføre noen ærend for rikere studenter og annet økonomisk arbeid rundt universitetet. Bare 3 år senere, i 1664, besto Newton eksamenene med utmerkelser og fikk en avansert studentkategori, i tillegg til retten ikke bare til gratis utdanning, men også til et stipend.
Studiene hans fascinerte og inspirerte ham så mye at han i følge klassekameratenes erindringer kunne glemme søvn og mat. Fortsatt engasjert i mekanikk og designet forskjellige ting og verktøy, var interessert i matematiske beregninger, astronomiske observasjoner, forskning innen optikk, filosofi, til og med musikkteori og historie.
Han bestemmer seg for å vie sine leveår til vitenskap, og gir opp kjærligheten og planlegger å starte en familie. Den unge eleven til farmasøyten Clark, som han bodde hos i skoleårene, giftet seg heller ikke og beholdt et ømt minne om Newton gjennom hele livet.
Første trinn i vitenskapelig aktivitet
Året 1664 var et inspirerende år for den unge vitenskapsmannen. Han setter sammen et "Spørreskjema" med 45 vitenskapelige problemer og setter seg som mål å løse dem alle.
Takket være forelesningene til den berømte matematikeren I. Barrow, gjorde Newton sin første oppdagelse av den binomiale ekspansjonen, som gjorde at han senere kunne utvikle metoden for differensialregning, som brukes i dag i høyere matematikk. Han består eksamen med hell og får en bachelorgrad.
Selv pestepidemien fra 1665 - 1667 kunne ikke stoppe dette nysgjerrige sinnet og tvinge ham til å sitte stille. Under den voldsomme sykdommen dro Newton hjem, hvor han fortsatte å engasjere seg i vitenskapelige aktiviteter. Her, i privatlivets fred, gjør han det de fleste av hans store oppdagelser:
- etablerer grunnleggende metoder for typer kalkulus - integral og differensial;
- utleder teorien om farge og gir opphav til utviklingen av optisk vitenskap;
- finner en metode for å finne røtter til andregradsligninger;
- utleder en formel for utvidelse av en vilkårlig naturlig kraft til et binomial.
Viktig! Det berømte epletreet, hvis observasjoner hjalp til med oppdagelsen, ble bevart som en minnebenk for forskeren.
Store funn
Isaac Newton en kort beskrivelse av hans aktiviteter. Han var ikke bare et geni, en kjent vitenskapsmann, men en person med ulike interesser innen mange områder av vitenskap og teknologi. Hva er han kjent for og hva han oppdaget. En ivrig matematiker og fysiker, han var like godt kjent med både eksakte vitenskaper og humaniora. Økonomi, alkymi, filosofi, musikk og historie – på alle disse områdene talentet hans virket. Her er bare en kort beskrivelse av de store funnene til Isaac Newton:
- utviklet en teori om himmellegemers bevegelse - fastslått at planetene kretser rundt;
- formulerte tre viktige mekanikklover;
- utviklet teorien om lys og fargenyanser;
- bygget verdens første speil;
- oppdaget tyngdeloven, takket være at han ble berømt.
I følge eksisterende legende oppdaget Newton den berømte loven mens han observerte epler som falt fra et epletre i hagen hans. Biografen til den berømte vitenskapsmannen William Stukeley beskriver dette øyeblikket i en bok dedikert til minnene om Newton, som ble utgitt i 1752. Ifølge Stukeley var det et eple som falt fra et tre som ga ham ideen om tiltrekning av kosmiske kropper og tyngdekraft.
"Hvorfor faller epler vinkelrett på bakken?" - tenkte Newton og utledet en ny lov. I hagen til University of Cambridge ærer og tar studentene nøye vare på et tre som anses å være en etterkommer av det samme "Newtons epletre".
Fallet av eplet fungerte bare som en drivkraft for den berømte oppdagelsen. Newton gikk til ham i mange år og studerte verkene Galileo, Bullialda, Hooke, andre astronomer og fysikere. Forskeren anså Kellers tredje lov for å være en annen impuls. Riktignok komponerte han den moderne tolkningen av loven om universell gravitasjon noe senere, da han studerte mekanikkens lover.
Andre vitenskapelige utviklinger
Grunnlaget for klassisk mekanikk er Newtons lover, de viktigste innen mekanikkfeltet, som ble formulert i et vitenskapelig arbeid om matematikk og filosofiens prinsipper, utgitt i 1687:
- den første loven om jevn bevegelse i en rett linje hvis ingen andre krefter virker på kroppen;
- den andre loven er , som i differensialform beskriver påvirkningen av virkekrefter på akselerasjon;
- den tredje loven handler om kraften i samspillet mellom to legemer på en viss avstand.
For tiden disse Newtons lover er et aksiom.
Astronomi
På slutten av 1669 mottok forskeren en av de mest prestisjefylte stillingene i verden ved Trinity College, den navngitte lucasiske professoren i matematikk og optikk. I tillegg til £100 lønn, bonuser og stipend, er det mulighet til å bruke mer tid egen vitenskapelig forskning aktiviteter. Ved å gjøre eksperimenter i optikk og teorien om lys, lager Newton sitt første reflekterende teleskop.
Viktig! Det forbedrede teleskopet ble hovedinstrumentet for datidens astronomer og navigatører. Med dens hjelp ble planeten Uranus oppdaget og andre galakser ble oppdaget.
Forskeren studerte himmellegemene gjennom reflektoren sin, og utviklet en teori om himmellegemer og bestemte bevegelsen til planeter rundt solen. Ved å bruke beregningene til reflektoren min og bruke en vitenskapelig tilnærming til bibelstudier, laget jeg min egen budskap om verdens undergang. Ifølge hans beregninger vil denne hendelsen finne sted i 2060.
Offentlig virksomhet
1696 Den store vitenskapsmannen innehar stillingen som myntforvalter og flyttet til London, hvor han bodde til 1726. Etter å ha gjennomført finansregnskap og etablert orden i dokumentasjonen, blir han Montagus medforfatter på gjennomføring av pengereform.
I løpet av hans aktivitet ble det opprettet et filialnettverk av mynten, og produksjonen av sølvmynter økte flere ganger. Newton introduserer teknologi, slik at du kan bli kvitt forfalskere.
1699 Blir sjef for myntverket. I dette innlegget fortsetter han å bekjempe falsknere. Handlingene hans som leder var like strålende som under hans vitenskapelige karriere. Takket være reformene som ble gjennomført i England økonomisk krise ble avverget.
1698 En rapport om Newtons økonomiske reform ble presentert. Mens han var i England, møtte tsar Peter den berømte professoren tre ganger. I 1700 ble det gjennomført en pengereform tilsvarende den engelske i Russland.
1689 -1690. Han var en representant for Cambridge University i landets parlament. Fra 1703 til 1725 tjente han som president for Royal Society.
Merk følgende! I 1705 slo dronning Anne av Storbritannia Isaac Newton til ridder. Dette var den eneste gangen i engelsk historie at ridder ble tildelt for vitenskapelige prestasjoner.
Biografi om Newton, hans oppdagelser
Livet til den store vitenskapsmannen Isaac Newton
Fullføring av livets reise
De siste månedene av sitt liv bodde professoren i Kensington. Den store vitenskapsmannen døde 20. mars 1727. Han døde i søvne og ble gravlagt på eiendommen til Westminster Abbey i graven til kongene og de mest fremtredende menneskene i England. Alle byfolk kom for å ta farvel med sin kjente samtid. Gravfølget ble ledet av selveste Lord Chancellor, fulgt i begravelsesfølget av britiske ministre.
Det komplette bildet av verden skapt av den store engelske vitenskapsmannen Isaac Newton forbløffer fortsatt vitenskapsmenn. Newtons fortjeneste er at både enorme himmellegemer og de minste sandkornene drevet av vinden adlyder lovene han oppdaget.
Isaac Newton ble født i England 4. januar 1643. I en alder av 26 ble han professor i matematikk og fysikk og underviste i 27 år. I de første årene av sin vitenskapelige virksomhet ble han interessert i optikk, hvor han gjorde mange oppdagelser. Han laget personlig det første reflekterende teleskopet, som forstørret 40 ganger (et betydelig beløp på den tiden).
Siden 1676 begynte Newton å studere mekanikk. Forskeren skisserte hovedfunnene på dette området i det monumentale verket "Matematiske prinsipper for naturfilosofi." I «Prinsipper» ble alt som var kjent om de enkleste formene for bevegelse av materie fortalt. Newtons lære om rom, masse og kraft var av stor betydning for fysikkens videre utvikling. Bare oppdagelsene på 1900-tallet, spesielt Einstein, viste begrensningene i lovene som Newtons teori om klassisk mekanikk ble bygget på. Men til tross for dette har ikke klassisk mekanikk mistet sin praktiske betydning.
Isaac Newton la ned loven om universell gravitasjon og de tre mekanikkens lover, som ble grunnlaget for klassisk mekanikk. Han ga en teori om bevegelsen til himmellegemer, og skapte grunnlaget for himmelmekanikk. Han utviklet differensial- og integralregning, gjorde mange funn innen vitenskapen om optikk og fargeteori, og utviklet en rekke andre matematiske og fysiske teorier. Newtons vitenskapelige arbeider var langt foran det generelle vitenskapelige nivået på hans tid, og derfor ble mange av dem dårlig forstått av hans samtidige. Mange av hypotesene og spådommene hans viste seg å være profetiske, for eksempel avbøyningen av lys i gravitasjonsfeltet, fenomenet med polarisering av lys, omdannelsen av lys og materie, hypotesen om jordens oblatitet ved polene, etc.
Følgende ord er skåret ut på graven til den store vitenskapsmannen:
"Her ligger
Sir Isaac Newton
Som med sinnets nesten guddommelige kraft
Først forklart
Bruk din egen matematiske metode
Planetenes bevegelser og former,
Kometenes stier, havets flo og fjære.
Han var den første som utforsket mangfoldet av lysstråler
Og de resulterende egenskapene til farger,
Som inntil da ingen engang hadde mistanke om.
Flittig, innsiktsfull og trofast tolk
Natur, antikviteter og skrifter,
Han herliggjorde den allmektige skaperen i sin undervisning.
Han beviste den enkelheten som evangeliet krever med sitt liv.
La dødelige glede seg over det i deres midte
Det var en gang en slik pryd av menneskeheten.
Den store engelske fysikeren, matematikeren og astronomen. Forfatteren av det grunnleggende verket «Mathematical Principles of Natural Philosophy» (lat. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), der han beskrev loven om universell gravitasjon og de såkalte Newtons lover, som la grunnlaget for klassisk mekanikk. Han utviklet differensial- og integralregning, fargeteori og mange andre matematiske og fysiske teorier.
Isaac Newton, sønn av en liten, men velstående bonde, ble født i landsbyen Woolsthorpe (Lincolnshire), i året for Galileos død og på tampen av borgerkrigen. Newtons far levde ikke før sønnen ble født. Gutten ble født sykelig, for tidlig, men overlevde likevel og levde i 84 år. Newton betraktet det faktum å bli født til jul som et spesielt tegn på skjebnen.
Guttens beskytter var hans onkel på morssiden, William Ayscough. Etter uteksaminering fra skolen (1661), gikk Newton inn på Trinity College (College of the Holy Trinity) ved University of Cambridge. Allerede da tok hans mektige karakter form - vitenskapelig nitid, ønsket om å komme til bunns i ting, intoleranse mot bedrag og undertrykkelse, likegyldighet til offentlig berømmelse. Som barn var Newton, ifølge samtidige, tilbaketrukket og isolert, elsket å lese og lage tekniske leker: en klokke, en mølle, etc.
Tilsynelatende var den vitenskapelige støtten og inspirasjonen for Newtons arbeid i stor grad fysikerne: Galileo, Descartes og Kepler. Newton fullførte arbeidet sitt ved å kombinere dem til et universelt system av verden. Andre matematikere og fysikere hadde en mindre, men betydelig innflytelse: Euclid, Fermat, Huygens, Mercator, Wallis. Selvfølgelig kan den enorme innflytelsen til hans nærmeste lærer Barrow ikke undervurderes.
Det ser ut til at Newton gjorde en betydelig del av sine matematiske oppdagelser mens han fortsatt var student, i løpet av "pesteårene" 1664-1666. I en alder av 23 var han allerede flytende i metodene for differensial- og integralregning, inkludert serieutvidelse av funksjoner og det som senere ble kalt Newton-Leibniz-formelen. Samtidig oppdaget han ifølge ham loven om universell gravitasjon, eller rettere sagt, han ble overbevist om at denne loven følger av Keplers tredje lov. I tillegg beviste Newton i løpet av disse årene at hvit farge er en blanding av farger, avledet formelen "Newtons binomial" for en vilkårlig rasjonell eksponent (inkludert negative), etc.
1667: Pesten avtar og Newton vender tilbake til Cambridge. Valgt stipendiat ved Trinity College, og i 1668 ble han mester.
I 1669 ble Newton valgt til professor i matematikk, Barrows etterfølger. Barrow videresendte til London Newtons «Analysis by Equations of Infinite Number of Terms», som inneholdt en fortettet oppsummering av noen av hans viktigste funn i analyse. Den fikk litt berømmelse i England og i utlandet. Newton forbereder en komplett versjon av dette arbeidet, men kan fortsatt ikke finne en utgiver. Den ble utgitt først i 1711.
Eksperimenter innen optikk og fargeteori fortsetter. Newton studerer sfærisk og kromatisk aberrasjon. For å redusere dem til et minimum bygger han et blandet reflekterende teleskop (en linse og et konkavt sfærisk speil som polerer seg selv). Han er seriøst interessert i alkymi og utfører mange kjemiske eksperimenter.
1672: Demonstrasjon av reflektoren i London - universelt strålende kritikker. Newton blir berømt og blir valgt til medlem av Royal Society (British Academy of Sciences). Senere ble forbedrede reflektorer av denne designen hovedverktøyene til astronomer, med deres hjelp ble andre galakser, røde skift, etc. oppdaget.
En kontrovers bryter ut om lysets natur med Hooke, Huygens og andre. Newton avlegger et løfte for fremtiden: å ikke bli involvert i vitenskapelige tvister.
1680: Newton mottar et brev fra Hooke med formuleringen av loven om universell gravitasjon, som ifølge førstnevnte fungerte som årsaken til hans arbeid med å bestemme planetbevegelser (men deretter utsatt en stund), som utgjorde gjenstand for Principia. Senere vil ikke Newton, av en eller annen grunn, kanskje mistenke Hooke for ulovlig å låne noen tidligere resultater av Newton selv, ikke anerkjenne noen av Hookes fordeler her, men går med på å gjøre det, selv om det er ganske motvillig og ikke fullstendig.
1684-1686: arbeid med "Matematiske prinsipper for naturfilosofi" (hele trebindsverket ble utgitt i 1687). Cartesianerne fikk verdensomspennende berømmelse og heftig kritikk: loven om universell gravitasjon introduserer langdistansehandling som er uforenlig med prinsippene til Descartes.
1696: Ved kongelig resolusjon ble Newton utnevnt til myntmester (fra 1699 - direktør). Han jobber energisk med monetære reformer, og gjenoppretter tilliten til det britiske pengesystemet, som hadde blitt grundig neglisjert av forgjengerne.
1699: begynnelsen på en åpen prioritert tvist med Leibniz, der selv de regjerende personene var involvert. Denne absurde krangelen mellom to genier kostet vitenskapen dyrt - den engelske matematiske skolen visnet snart i et helt århundre, og den europeiske skolen ignorerte mange av Newtons fremragende ideer, og gjenoppdaget dem mye senere. På kontinentet ble Newton anklaget for å stjele resultatene til Hooke, Leibniz og astronomen Flamsteed, samt for kjetteri. Selv Leibniz' død (1716) slukket ikke konflikten.
1703: Newton blir valgt til president i Royal Society, som han styrer i tjue år.
1705: Dronning Anne ridder Newton. Fra nå av er han Sir Isaac Newton. For første gang i engelsk historie ble tittelen ridder tildelt for vitenskapelig fortjeneste.
Newton viet de siste årene av sitt liv til å skrive Chronology of Ancient Kingdoms, som han jobbet med i omtrent 40 år, og forberede den tredje utgaven av Elements.
I 1725 begynte Newtons helse å forverres merkbart (steinsykdom), og han flyttet til Kensington nær London, hvor han døde om natten, i søvne, den 20. mars (31), 1727.
Inskripsjonen på graven hans lyder:
Her ligger Sir Isaac Newton, adelsmannen som med et nesten guddommelig sinn var den første som med matematikkens fakkel beviste planetenes bevegelser, kometbanene og havets tidevann.
Han undersøkte forskjellen i lysstråler og de ulike egenskapene til farger som dukket opp samtidig, som ingen tidligere hadde mistenkt. En flittig, klok og trofast fortolker av naturen, antikken og den hellige skrift, stadfestet han med sin filosofi den allmektige Guds storhet, og med sitt sinn uttrykte han evangelisk enkelhet.
La dødelige glede seg over at en slik utsmykning av menneskeslekten fantes.
Oppkalt etter Newton:
kratere på Månen og Mars;
SI kraftenhet.
Statuen reist til Newton i 1755 ved Trinity College bærer følgende vers fra Lucretius:
Qui genus humanum ingenio superavit (Han var overlegen menneskeslekten i intelligens)
Vitenskapelig aktivitet
En ny æra innen fysikk og matematikk er knyttet til Newtons arbeid. Kraftige analytiske metoder dukker opp i matematikken, og det er et gjennombrudd i utviklingen av analyse og matematisk fysikk. I fysikk er hovedmetoden for å studere naturen konstruksjon av tilstrekkelige matematiske modeller av naturlige prosesser og intensiv forskning av disse modellene med systematisk bruk av den fulle kraften til det nye matematiske apparatet. Påfølgende århundrer har bevist den eksepsjonelle fruktbarheten til denne tilnærmingen.
I følge A. Einstein, "var Newton den første som prøvde å formulere elementære lover som bestemmer tidsforløpet til en bred klasse av prosesser i naturen med en høy grad av fullstendighet og nøyaktighet" og "... hadde med sine arbeider en dyp og sterk innflytelse på hele verdensbildet som helhet."
Matematisk analyse
Newton utviklet differensial- og integralregning samtidig med G. Leibniz (litt tidligere) og uavhengig av ham.
Før Newton var operasjoner med infinitesimals ikke knyttet til en enkelt teori og hadde karakter av isolerte geniale teknikker (se Metode for udelelige ), i det minste var det ingen publisert systematisk formulering og kraften til analytiske teknikker for å løse så komplekse problemer som problemene. av himmelmekanikk i sin helhet. Opprettelsen av matematisk analyse reduserer løsningen av relevante problemer, i stor grad, til et teknisk nivå. Et kompleks av begreper, operasjoner og symboler dukket opp, som ble utgangspunktet for videreutviklingen av matematikken. Det neste århundre, 1700-tallet, var et århundre med rask og ekstremt vellykket utvikling av analytiske metoder.
Tilsynelatende kom Newton til ideen om analyse gjennom forskjellige metoder, som han studerte mye og dypt. Riktignok brukte Newton nesten ikke i sine "prinsipper" infinitesimals, og fulgte eldgamle (geometriske) bevismetoder, men i andre arbeider brukte han dem fritt.
Utgangspunktet for differensial- og integralregning var verkene til Cavalieri og spesielt Fermat, som allerede visste hvordan (for algebraiske kurver) tegne tangenter, finne ekstrema, bøyningspunkter og krumning av en kurve og beregne arealet av segmentet. . Blant andre forgjengere kalte Newton selv Wallis, Barrow og den skotske astronomen James Gregory. Det var ikke noe konsept for en funksjon ennå, han tolket alle kurver kinematisk som baner for et bevegelig punkt.
Allerede som student innså Newton at differensiering og integrasjon er gjensidig inverse operasjoner (tilsynelatende tilhører det første publiserte verket som inneholder dette resultatet i form av en detaljert analyse av dualiteten til arealproblemet og tangentproblemet Newtons lærer Barrow).
I nesten 30 år gadd ikke Newton å publisere sin versjon av analysen, selv om han i brev (spesielt til Leibniz) villig delte mye av det han hadde oppnådd. I mellomtiden hadde Leibniz sin versjon blitt spredt bredt og åpent over hele Europa siden 1676. Først i 1693 dukket den første presentasjonen av Newtons versjon opp – i form av et vedlegg til Wallis’ Treatise on Algebra. Vi må innrømme at Newtons terminologi og symbolikk er ganske klønete sammenlignet med Leibniz: fluksjon (derivert), fluenta (antiderivativ), størrelsesmoment (differensial) osv. Bare Newtons notasjon "o" for en infinitesimal dt er bevart i matematikk (men denne bokstaven ble brukt tidligere av Gregory i samme betydning), og til og med en prikk over bokstaven som et symbol på den deriverte med hensyn til tid.
Newton publiserte en ganske fullstendig uttalelse om prinsippene for analyse bare i verket "On the Quadrature of Curves" (1704), et vedlegg til monografien hans "Optics". Nesten alt materialet som ble presentert var klart på 1670-1680-tallet, men først nå overtalte Gregory og Halley Newton til å publisere verket, som, 40 år for sent, ble Newtons første trykte verk om analyse. Her introduserte Newton derivater av høyere orden, fant verdiene til integralene til forskjellige rasjonelle og irrasjonelle funksjoner, og ga eksempler på løsning av 1. ordens differensialligninger.
1711: «Analysis by Equations with an Infinite Number of Terms» publiseres endelig, etter 40 år. Newton utforsker både algebraiske og "mekaniske" kurver (sykloid, quadratrix) like enkelt. Partielle derivater vises, men av en eller annen grunn er det ingen regel for å skille mellom en brøk og en kompleks funksjon, selv om Newton kjente dem; Leibniz hadde imidlertid allerede publisert dem på den tiden.
Samme år ble "The Method of Differences" publisert, der Newton foreslo en interpolasjonsformel for å trekke gjennom (n + 1) gitte punkter med abscisser med lik avstand eller ulik avstand av en parabolsk kurve av n-te orden. Dette er en forskjellsanalog av Taylors formel.
1736: Det endelige verket, "The Method of Fluxions and Infinite Series," publiseres postuum, betydelig avansert sammenlignet med "Analysis by Equations." Det gis utallige eksempler på å finne ekstrema, tangenter og normaler, beregne radier og krumningssentre i kartesiske og polare koordinater, finne bøyningspunkter osv. I samme arbeid ble det utført kvadraturer og utrettinger av ulike kurver.
Det skal bemerkes at Newton ikke bare utviklet analysen ganske fullt ut, men også gjorde et forsøk på å underbygge prinsippene strengt. Hvis Leibniz var tilbøyelig til ideen om faktiske infinitesimals, så foreslo Newton (i Principia) en generell teori om overgang til grenser, som han noe blomstrende kalte "metoden for første og siste relasjoner." Det moderne begrepet "limes" brukes, selv om det ikke er noen klar beskrivelse av essensen av dette begrepet, noe som innebærer en intuitiv forståelse.
Teorien om grenser er nedfelt i 11 lemmaer i elementets bok I; ett lemma er også i bok II. Det er ingen aritmetikk av grenser, det er ingen bevis for grensens unikhet, og dens forbindelse med infinitesimals har ikke blitt avslørt. Imidlertid påpeker Newton med rette den større strengheten ved denne tilnærmingen sammenlignet med den "grove" metoden for udelelige.
Likevel, i bok II, ved å introdusere momenter (differensialer), forvirrer Newton igjen saken, og betrakter dem faktisk som faktiske infinitesimals.
Andre matematiske prestasjoner
Newton gjorde sine første matematiske oppdagelser tilbake i studietiden: klassifiseringen av algebraiske kurver av 3. orden (kurver av 2. orden ble studert av Fermat) og den binomiale utvidelsen av en vilkårlig (ikke nødvendigvis heltalls) grad, hvorfra Newtons teori av uendelige serier begynte - et nytt og kraftig analyseverktøy. Newton anså serieutvidelse for å være den viktigste og generelle metoden for å analysere funksjoner, og i denne saken nådde han mestringshøydene. Han brukte serier til å beregne tabeller, løse likninger (inkludert differensialer) og studere funksjoner. Newton var i stand til å skaffe utvidelser for alle funksjonene som var standard på den tiden.
I 1707 ble boken "Universal Arithmetic" utgitt. Den presenterer en rekke numeriske metoder.
Newton ga alltid stor oppmerksomhet til den omtrentlige løsningen av ligninger. Newtons berømte metode gjorde det mulig å finne røttene til ligninger med tidligere ufattelig hastighet og nøyaktighet (publisert i Wallis' Algebra, 1685). Newtons iterative metode ble gitt sin moderne form av Joseph Raphson (1690).
Det er bemerkelsesverdig at Newton ikke var interessert i tallteori i det hele tatt. Tilsynelatende var fysikk mye nærmere matematikk for ham.
Teori om gravitasjon
Selve ideen om den universelle tyngdekraften ble gjentatte ganger uttrykt før Newton. Tidligere har Epicurus, Kepler, Descartes, Huygens, Hooke og andre tenkt på det. Kepler mente at tyngdekraften er omvendt proporsjonal med avstanden til solen og strekker seg bare i ekliptikkplanet; Descartes anså det som et resultat av virvler i eteren. Det var imidlertid gjetninger med riktig formel (Bulliald, Wren, Hooke), og til og med ganske seriøst underbygget (ved å bruke korrelasjonen av Huygens formel for sentrifugalkraft og Keplers tredje lov for sirkulære baner). Men før Newton var det ingen som klarte og matematisk konkluderende kunne koble tyngdeloven (en kraft omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden) og lovene for planetbevegelse (Keplers lover).
Det er viktig å merke seg at Newton ikke bare publiserte en foreslått formel for loven om universell gravitasjon, men faktisk foreslo en komplett matematisk modell i sammenheng med en velutviklet, fullstendig, eksplisitt og systematisk tilnærming til mekanikk:
gravitasjonsloven;
bevegelsesloven (Newtons 2. lov);
system av metoder for matematisk forskning (matematisk analyse).
Til sammen er denne triaden tilstrekkelig for en fullstendig studie av de mest komplekse bevegelsene til himmellegemer, og skaper derved grunnlaget for himmelmekanikken. Før Einstein var det ikke nødvendig med noen grunnleggende endringer i denne modellen, selv om det matematiske apparatet var svært betydelig utviklet.
Newtons teori om tyngdekraft forårsaket mange års debatt og kritikk av begrepet langdistansehandling.
Det første argumentet til fordel for den Newtonske modellen var den strenge utledningen av Keplers empiriske lover på grunnlag av den. Det neste trinnet var teorien om bevegelsen til kometer og månen, beskrevet i "Prinsippene". Senere, ved hjelp av Newtonsk gravitasjon, ble alle observerte bevegelser av himmellegemer forklart med høy nøyaktighet; Dette er en stor fortjeneste av Clairaut og Laplace.
De første observerbare korreksjonene til Newtons teori innen astronomi (forklart av generell relativitet) ble oppdaget bare mer enn 200 år senere (forskyvning av periheliumet til Merkur). Imidlertid er de også veldig små i solsystemet.
Newton oppdaget også årsaken til tidevannet: Månens tyngdekraft (selv Galileo betraktet tidevannet som en sentrifugaleffekt). Etter å ha behandlet mange års data om tidevannshøyden, beregnet han dessuten månens masse med god nøyaktighet.
En annen konsekvens av tyngdekraften var presesjonen av jordaksen. Newton fant ut at på grunn av jordens oblatitet ved polene, gjennomgår jordaksen en konstant langsom forskyvning med en periode på 26 000 år under påvirkning av tiltrekningen av månen og solen. Dermed fant det eldgamle problemet med "forventning av jevndøgn" (først bemerket av Hipparchus) en vitenskapelig forklaring.
Optikk og teori om lys
Newton gjorde grunnleggende funn innen optikk. Han bygde det første speilteleskopet (reflektor), der det, i motsetning til rene linseteleskoper, ikke var kromatisk aberrasjon. Han oppdaget også spredningen av lys, viste at hvitt lys brytes ned i regnbuens farger på grunn av ulik brytning av stråler med forskjellige farger når de passerer gjennom et prisme, og la grunnlaget for den korrekte teorien om farger.
I denne perioden var det mange spekulative teorier om lys og farge; I utgangspunktet kjempet de mellom synspunktene til Aristoteles ("forskjellige farger er en blanding av lys og mørke i forskjellige proporsjoner") og Descartes ("forskjellige farger skapes når lyspartikler roterer med forskjellige hastigheter"). Hooke foreslo i sin Micrographia (1665) en variant av aristoteliske synspunkter. Mange trodde at farge ikke er en egenskap av lys, men til et opplyst objekt. Den generelle uenigheten ble forverret av en kaskade av oppdagelser på 1600-tallet: diffraksjon (1665, Grimaldi), interferens (1665, Hooke), dobbel refraksjon (1670, Erasmus Bartholin, studert av Huygens), estimering av lysets hastighet (1675) , Roemer), betydelige forbedringer i teleskoper. Det var ingen teori om lys som var forenlig med alle disse fakta.
I sin tale til Royal Society tilbakeviste Newton både Aristoteles og Descartes, og beviste overbevisende at hvitt lys ikke er primært, men består av fargede komponenter med forskjellige brytningsvinkler. Disse komponentene er primære - Newton kunne ikke endre fargen med noen triks. Dermed fikk den subjektive følelsen av farge et solid objektivt grunnlag - brytningsindeksen.
Newton skapte den matematiske teorien om interferensringer oppdaget av Hooke, som siden har blitt kalt "Newtons ringer."
I 1689 stoppet Newton forskning innen optikk - ifølge en utbredt legende sverget han å ikke publisere noe i dette området i løpet av livet til Hooke, som stadig plage Newton med kritikk som var smertefull for sistnevnte. I alle fall, i 1704, neste år etter Hookes død, ble monografien "Optics" publisert. I løpet av forfatterens levetid gikk «Optics», som «Principles», gjennom tre utgaver og mange oversettelser.
Bok en av monografien inneholdt prinsippene for geometrisk optikk, læren om lysspredning og sammensetningen av hvit farge med ulike anvendelser.
Bok to: forstyrrelse av lys i tynne plater.
Bok tre: diffraksjon og polarisering av lys. Newton forklarte polarisering under dobbeltbryting nærmere sannheten enn Huygens (en tilhenger av lysets bølgenatur), selv om forklaringen av selve fenomenet var mislykket, i ånden til emisjonsteorien om lys.
Newton regnes ofte som en talsmann for den korpuskulære teorien om lys; faktisk, som vanlig, "fant han ikke opp hypoteser" og innrømmet lett at lys også kunne assosieres med bølger i eteren. I sin monografi beskrev Newton i detalj den matematiske modellen for lysfenomener, og la spørsmålet om den fysiske bæreren av lys til side.
Andre arbeider innen fysikk
Newton var den første som utledet lydhastigheten i en gass, basert på Boyle-Mariotte-loven.
Han spådde jordens oblatitet ved polene, omtrent 1:230. Samtidig brukte Newton en homogen væskemodell for å beskrive jorden, brukte loven om universell gravitasjon og tok hensyn til sentrifugalkraft. Samtidig utførte Huygens lignende beregninger på lignende grunnlag, han betraktet tyngdekraften som om dens kilde var i sentrum av planeten, siden han tilsynelatende ikke trodde på tyngdekraftens universelle natur, det vil si til syvende og sist; han tok ikke hensyn til tyngdekraften til det deformerte overflatelaget på planeten. Følgelig spådde Huygens en kompresjon mindre enn halvparten av Newton, 1:576. Dessuten hevdet Cassini og andre kartesianere at jorden ikke er komprimert, men bulet ved polene som en sitron. Senere, men ikke umiddelbart (de første målingene var unøyaktige), bekreftet direkte målinger (Clerot, 1743) Newtons korrekthet; faktisk komprimering er 1:298. Grunnen til at denne verdien skiller seg fra den som Newton foreslår til fordel for Huygens, er at modellen av en homogen væske fortsatt ikke er helt nøyaktig (tettheten øker merkbart med dybden). En mer nøyaktig teori, som eksplisitt tar hensyn til tetthetens avhengighet av dybden, ble utviklet først på 1800-tallet.
Andre verk
Parallelt med forskningen som la grunnlaget for den nåværende vitenskapelige (fysiske og matematiske) tradisjonen, viet Newton mye tid til alkymi, så vel som teologi. Han publiserte ingen verk om alkymi, og det eneste kjente resultatet av denne langsiktige hobbyen var den alvorlige forgiftningen av Newton i 1691.
Det er paradoksalt at Newton, som jobbet i mange år ved College of the Holy Trinity, tilsynelatende ikke selv trodde på treenigheten. Forskere av hans teologiske verk, som L. More, mener at Newtons religiøse syn lå nær arianismen.
Newton foreslo sin egen versjon av bibelsk kronologi, og etterlot seg et betydelig antall manuskripter om disse spørsmålene. I tillegg skrev han en kommentar til Apokalypsen. Newtons teologiske manuskripter oppbevares nå i Jerusalem, i Nasjonalbiblioteket.
De hemmelige verkene til Isaac Newton
Som kjent tilbakeviste Isaac kort før slutten av livet alle teoriene han selv hadde fremsatt og brente dokumentene som inneholdt hemmeligheten bak deres tilbakevisning: noen var ikke i tvil om at alt var akkurat slik, mens andre mener at slike handlinger ville rett og slett vært absurd og hevde at arkivet komplett med dokumenter, men bare tilhører noen få utvalgte...
Stor personlighet
Livet til epokegjørende personligheter og deres progressive rolle har blitt grundig studert gjennom mange århundrer. De bygger seg gradvis opp i øynene til etterkommere fra begivenhet til begivenhet, overgrodd med detaljer gjenskapt fra dokumenter og alle slags tomme oppfinnelser. Det samme er Isaac Newton. En kort biografi om denne mannen, som levde i det fjerne 1600-tallet, kan bare inneholdes i et bokvolum på størrelse med en murstein.
Så la oss begynne. Isaac Newton - Engelsk (erstatter nå "flott" for hvert ord) astronom, matematiker, fysiker, mekaniker. I 1672 ble han vitenskapsmann i Royal Society of London, og i 1703 - presidenten. Skaper av teoretisk mekanikk, grunnlegger av all moderne fysikk. Beskrev alle fysiske fenomener basert på mekanikk; oppdaget loven om universell gravitasjon, som forklarte kosmiske fenomener og jordiske realiteters avhengighet av dem; knyttet årsakene til tidevannet i havene til månens bevegelse rundt jorden; beskrev lovene for hele vårt solsystem. Det var han som først begynte å studere mekanikken til kontinuerlige medier, fysisk optikk og akustikk. Uavhengig av Leibniz utviklet Isaac Newton differensial- og integralligninger, oppdaget spredningen av lys, kromatisk aberrasjon, knyttet matematikk til filosofi, skrev arbeider om interferens og diffraksjon, arbeidet med den korpuskulære teorien om lys, teorier om rom og tid. Det var han som designet reflekterende teleskop og organiserte myntvirksomheten i England. I tillegg til matematikk og fysikk studerte Isaac Newton alkymi, kronologien til gamle riker og skrev teologiske arbeider. Genialiteten til den berømte vitenskapsmannen var så langt foran hele det vitenskapelige nivået i det syttende århundre at hans samtidige husket ham i større grad som en usedvanlig god person: ikke begjærlig, sjenerøs, ekstremt beskjeden og vennlig, alltid klar til å hjelpe hans nabo.
Barndom
Den store Isaac Newton ble født inn i familien til en liten bonde som døde for tre måneder siden i en liten landsby. Biografien hans begynte 4. januar 1643 med at en veldig liten prematur baby ble plassert i en saueskinnsvott på en benk, hvorfra han falt og slo seg hardt. Barnet vokste opp sykelig og derfor usosialt han kunne ikke følge med jevnaldrende i raske spill og ble avhengig av bøker. Slektninger la merke til dette og sendte lille Isak til skolen, hvor han ble uteksaminert som den første eleven. Senere, da de så hans iver etter å lære, lot de ham fortsette å studere. Isaac kom inn i Cambridge. Siden det ikke var nok penger til opplæring, ville hans rolle som student vært veldig ydmykende hvis han ikke hadde vært heldig med sin mentor.
Ungdom
På den tiden kunne fattige studenter bare studere som tjenere fra lærerne sine. Dette var skjebnen som rammet den fremtidige strålende vitenskapsmannen. Det er alle slags legender, noen av dem stygge, om denne perioden i Newtons liv og kreative vei. Mentoren som Isaac tjente var en innflytelsesrik frimurer som reiste ikke bare over hele Europa, men også gjennom Asia, inkludert Midtøsten, Fjernøsten og Sørøst. På en av turene hans, som legenden sier, ble han betrodd eldgamle manuskripter av arabiske forskere, hvis matematiske beregninger vi fortsatt bruker i dag. Ifølge legenden hadde Newton tilgang til disse manuskriptene, og det var de som inspirerte mange av hans oppdagelser.
Vitenskapen
I løpet av seks års studier og tjeneste, gikk Isaac Newton gjennom alle stadier av college og ble en Master of Arts.
Under pestepidemien måtte han forlate alma mater, men han kastet ikke bort tiden: han studerte lysets fysiske natur, bygde mekanikkens lover. I 1668 vendte Isaac Newton tilbake til Cambridge og mottok snart den lucasiske stolen for matematikk. Han fikk det fra læreren sin, I. Barrow, den samme Mason. Newton ble raskt hans favorittstudent, og for økonomisk å sørge for sin strålende protesjé, forlot Barrow stolen til hans fordel. På den tiden var Newton allerede forfatteren av binomialet. Og dette er bare begynnelsen på biografien til den store vitenskapsmannen. Det som fulgte var et liv fullt av titanisk mentalt arbeid. Newton var alltid beskjeden og til og med sjenert. For eksempel publiserte han ikke oppdagelsene sine på lenge og planla hele tiden å ødelegge et eller annet kapittel av hans fantastiske "prinsipper". Han mente at han skyldte alt til de gigantene hvis skuldre han sto på, noe som sannsynligvis betydde hans forgjenger-vitenskapsmenn. Selv om hvem kunne gå foran Newton hvis han bokstavelig talt sa det aller første og mest tungtveiende ordet om alt i verden.