Исаак Ньютон

Исаак Ньютон (англ. Isaac Newton; 25 декабря 1642 (4 января 1643) — 20 марта (31 марта) 1727) — английский физик, математик, механик и астроном, один из создателей классической физики и математического анализа. Ньютон заложил основы современного естествознания, сформулировав законы движения и закон всемирного тяготения, а также разработав теорию цвета и построив первый зеркальный телескоп-рефлектор. В математике он совместно с Готфридом Вильгельмом Лейбницем считается основоположником дифференциального и интегрального исчислений. Его труды стали фундаментом для развития физики на последующие три столетия.

Биография

Ранние годы и образование

Исаак Ньютон родился в деревне Вулсторп (графство Линкольншир) в семье небогатого фермера. Отец умер за три месяца до рождения сына. В детстве Ньютон воспитывался бабушкой, так как мать повторно вышла замуж. В школе он не проявлял выдающихся способностей, но интересовался механикой и конструированием моделей (водяных часов, ветряных мельниц). В 1661 году поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета, где изучал труды Аристотеля, Рене Декарта, Иоганна Кеплера и Галилео Галилея. На формирование его научного мировоззрения большое влияние оказали работы Роберта Бойля и математика Джона Уоллиса.

Годы чумы (1665—1667)

В 1665 году из-за эпидемии чумы Кембриджский университет был закрыт, и Ньютон вернулся в Вулсторп. Этот двухлетний период стал наиболее плодотворным в его научной деятельности. В уединении он разработал основы дифференциального и интегрального исчислений (метод флюксий), провёл эксперименты по разложению белого света на спектр и пришёл к идее всемирного тяготения. По легенде, наблюдение за падением яблока в саду натолкнуло его на мысль о том, что сила, притягивающая яблоко к Земле, распространяется и на Луну, удерживая её на орбите. Однако свои открытия Ньютон не публиковал до 1680-х годов.

Профессорская и административная деятельность

В 1667 году Ньютон вернулся в Кембридж, стал членом Тринити-колледжа, а в 1669 году — лукасовским профессором математики (кафедра, основанная Генри Лукасом). В этот период он читал лекции по оптике и математике. В 1672 году Ньютон был избран членом Лондонского королевского общества. С 1696 года он переехал в Лондон, где занял должность смотрителя, а затем (с 1699 года) директора Монетного двора. На этом посту он провёл чеканку новой монеты и боролся с фальшивомонетчиками. В 1703 году Ньютон стал президентом Королевского общества и занимал этот пост до конца жизни. В 1705 году королева Анна посвятила его в рыцари.

Последние годы

В последние десятилетия жизни Ньютон активно занимался теологией и алхимией, оставив множество рукописей на эти темы. Он умер 31 марта 1727 года в Кенсингтоне (Лондон) и был похоронен в Вестминстерском аббатстве.

Научные достижения

Физика и механика

Главным трудом Ньютона стала книга «Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica), опубликованная в 1687 году при поддержке Эдмонда Галлея. В ней Ньютон сформулировал три закона движения, известные как законы Ньютона:

1. Первый закон (закон инерции): тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока на него не подействуют внешние силы.
2. Второй закон: ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей приложенных сил и обратно пропорционально его массе (F = ma).
3. Третий закон: силы действия и противодействия равны по модулю и противоположны по направлению.

Там же был сформулирован закон всемирного тяготения: сила гравитационного притяжения между двумя телами прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Ньютон математически обосновал законы Кеплера, объяснив эллиптическую форму орбит планет. Он также ввёл понятия массы, силы и импульса, заложив основы классической механики.

Оптика

Ньютон провёл серию экспериментов с призмами, в ходе которых доказал, что белый свет состоит из спектра цветов (красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый). Он опроверг господствовавшую тогда теорию о том, что цвета возникают из-за модификации света. В 1672 году он опубликовал работу «Новая теория света и цветов». Ньютон также построил первый практический зеркальный телескоп-рефлектор (1668 год), который позволял избежать хроматической аберрации, присущей линзовым телескопам. В своём труде «Оптика» (1704 год) он изложил корпускулярную теорию света, согласно которой свет состоит из потока частиц (корпускул), хотя допускал и волновые свойства.

Математика

Ньютон независимо от Лейбница разработал дифференциальное и интегральное исчисления (названные им «методом флюксий»). Он ввёл понятия флюэнты (переменной величины) и флюксии (её производной). В 1687 году в «Началах» он использовал эти методы для решения задач механики. Ньютон также внёс вклад в теорию рядов (биномиальное разложение, известное как бином Ньютона), алгебру и численные методы (метод Ньютона для нахождения корней уравнений).

Астрономия

Ньютон объяснил приливы и отливы действием гравитации Луны и Солнца, предсказал сплюснутость Земли у полюсов (что позже подтвердилось измерениями), а также разработал теорию движения комет. Он показал, что кометы движутся по сильно вытянутым эллиптическим орбитам под действием солнечной гравитации.

Другие интересы и работы

Алхимия и теология

Ньютон посвятил значительную часть жизни алхимическим опытам, стремясь найти философский камень и эликсир бессмертия. Он оставил около 10 миллионов слов рукописей по алхимии, которые долгое время не публиковались из-за их эзотерического характера. В теологии Ньютон занимался хронологией библейских событий, толкованием пророчеств (в частности, Книги Даниила и Апокалипсиса) и отрицал догмат о Троице, придерживаясь антитринитарных взглядов. Его религиозные сочинения были опубликованы лишь в XX веке.

Монетное дело

На посту директора Монетного двора Ньютон провёл реформу денежного обращения: организовал массовую чеканку серебряных и золотых монет, ввёл строгие стандарты веса и пробы. Он лично участвовал в расследованиях дел фальшивомонетчиков, что привело к казням нескольких преступников. Ньютон также установил фиксированное соотношение между золотом и серебром, что фактически заложило основы золотого стандарта в Англии.

Критика и споры

Спор с Лейбницем

Между Ньютоном и Готфридом Лейбницем возник длительный приоритетный спор о том, кто первым изобрёл дифференциальное исчисление. Ньютон разработал метод флюксий в 1665—1666 годах, но не публиковал его до 1687 года (в «Началах»), в то время как Лейбниц опубликовал свою версию исчисления в 1684 году. Спор привёл к расколу между английской и континентальной математическими школами. Впоследствии историки признали, что оба учёных пришли к открытию независимо.

Отношения с современниками

Ньютон был известен сложным характером: он был скрытным, мстительным и болезненно реагировал на критику. У него были конфликты с Робертом Гуком (по поводу приоритета в законе обратных квадратов), Джоном Флемстидом (по поводу астрономических данных) и другими учёными. После смерти Гука Ньютон, став президентом Королевского общества, способствовал уничтожению его портрета и части архива.

Наследие и влияние

Труды Ньютона стали основой для развития физики в XVIII—XIX веках. Его механика доминировала в науке до появления теории относительности Альберта Эйнштейна, которая, однако, не отменила, а обобщила законы Ньютона. Ньютоновская теория гравитации остаётся точной для большинства практических задач. В математике его методы флюксий и биномиальное разложение используются до сих пор. Именем Ньютона названы единица силы (ньютон), кратер на Луне, астероид и множество учебных заведений. Портрет Ньютона помещён на банкноты в 1 фунт стерлингов (выпуска до 1984 года). Его философский подход — отказ от гипотез (лат. hypotheses non fingo) и опора на эксперимент — стал образцом для научного метода.

Интересные факты

• Ньютон никогда не был женат и не имел детей.
• Он страдал от нервного срыва в 1693 году, причины которого точно не установлены (возможно, переутомление или отравление ртутью при алхимических опытах).
• Ньютон был членом парламента Англии в 1689—1690 и 1701—1702 годах, но, по свидетельствам, выступал лишь однажды — с просьбой закрыть окно.
• Его знаменитая фраза «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов» (1675 год) была адресована Роберту Гуку и содержала скрытую иронию, так как Гук был низкого роста и имел физический дефект.

Источники

• Вестфолл Р. С. «Исаак Ньютон: жизнь, открытия, эпоха» (пер. с англ.). — М.: Наука, 1988.
• Клайн М. «Математика. Утрата определённости». — М.: Мир, 1984.
• Ньютон И. «Математические начала натуральной философии» (пер. с лат. А. Н. Крылова). — М.: Наука, 1989.
• Ньютон И. «Оптика, или Трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света» (пер. с англ.). — М.: Гостехиздат, 1954.
• Уэстфолл Р. С. «Never at Rest: A Biography of Isaac Newton». — Cambridge University Press, 1980.