Наверное, нет ни одного человека на свете, который бы не знал, кто такой Исаак Ньютон. Один из самых выдающихся мировых учёных, сделавший открытия сразу в нескольких областях науки, давший начало научным направлениям в математике, оптике, астрономии, один из отцов-основателей классической физики. Итак, кто такой Исаак Ньютон. Сегодня широко известна краткая биография и его открытия.

Вконтакте

История ученого и исследователя

Про него можно было сказать словами поэта Николая Тихонова: «Гвозди б делать из этих людей. Крепче б не было в мире гвоздей». Родившись прежде положенного срока, очень маленьким и слабым, он прожил 84 года в полном здравии, до глубокой старости, посвятив всего себя развитию науки и занимаясь государственными делами. В течение всей своей жизни учёный придерживался твёрдых моральных принципов, был образцом честности, не стремился к публичности и славе. Не сломила его даже воля короля Якова II.

Детство

Своё рождение в канун католического рождества ученый считал особым знаком провидения. Ведь ему удалось совершить свои величайшие открытия. Словно новая Вифлеемская звезда, он осветил многие направления, по которым в дальнейшем развивалась наука. Многие открытия были сделаны благодаря намеченному им пути.

Отец Ньютона, казавшийся современникам чудаковатым и странным человеком, так и не узнал о рождении сына. Успешный фермер и хороший хозяин, всего несколько месяцев не доживший до появления сына на свет, оставил семье значительное хозяйство и денежные средства.

С юношеских лет, всю свою жизнь испытывающий нежную привязанность к матери, Исаак не мог простить ей решения оставить его на попечительство бабушки и дедушки, после того, как та вышла замуж во второй раз. Автобиография, составленная им ещё в подростковом возрасте, повествует о порывах отчаянья и детских планах мести матери и отчиму. Исключительно бумаге смог он доверить рассказ о своих душевных переживаниях, по жизни знаменитый учёный был замкнут, не имел близких друзей и никогда не был женат.

В 12 лет он был определен в Грэнтемскую школу. Замкнутый и необщительный нрав, а также внутренняя сосредоточенность, настроили против него сверстников. С самого детства будущий учёный предпочитал мальчишечьим проказам занятия естественными науками. Он много читал, увлекался конструированием механических игрушек, решал математические задачи. Конфликтная ситуация с одноклассниками сподвигла самолюбивого Ньютона стать лучшим учеником школы .

Учёба в Кембридже

Овдовев, мать Ньютона очень рассчитывала на то, что 16-летний сын начнёт помогать ей в ведении фермерских дел. Но совместными усилиями школьного учителя, дяди мальчика и особенно Хэмфри Бабингтона, члена Тринити-колледжа, удалось убедить её в необходимости дальнейшего обучения. В 1661 году Ньютон сдаёт экзамен по латинскому языку и поступает в Колледж Св.Троицы при Кембриджском университете. Именно в этом учреждении в течении 30 лет он изучал науки, проводил опыты и совершал мировые открытия.

Вместо оплаты за учёбу в колледже, где юноша сначала жил в качестве студента-сайзера, ему приходилось выполнять некоторые поручения более богатых студентов и другие хозяйственные работы по университету. Уже через 3 года, в 1664 году, Ньютон сдаёт экзамены с отличием и получает повышенную ученическую категорию, а также право не только на бесплатное обучение, но и на стипендию.

Учеба так увлекала и вдохновляла его, что по воспоминаниям однокурсников, он мог забыть о сне и еде. По-прежнему занимался механикой и конструировал различные вещи и инструменты, увлекался математическими расчетами , астрономическими наблюдениями, исследованиями в области оптики, философией, даже теорией музыки и историей.

Решив посвятить свои годы жизни науке, он отказывается от любви и планов по созданию семьи. Юная воспитанница аптекаря Кларка, у которого в школьные годы он жил, тоже не вышла замуж и на всю жизнь сохранила нежную память о Ньютоне.

Первые шаги в научной деятельности

1664 год стал вдохновляющим для молодого учёного. Он составляет «Вопросник» из 45 научных задач и ставит перед собой цель все их решить.

Благодаря лекциям известного математика И. Барроу, Ньютон сделал своё первое открытие биноминального разложения, что позволило ему впоследствии вывести метод дифференциального исчисления, который применяется сегодня в высшей математике. Он успешно сдаёт экзамен и получает степень бакалавра .

Даже эпидемия чумы 1665 – 1667 годов не смогла остановить этот пытливый ум и заставить его сидеть без дела. На время разгула болезни, Ньютон уезжает домой, где продолжает заниматься научной деятельностью. Здесь, в домашнем уединении, делает большую часть своих великих открытий :

• основывает базовые методики видов исчислений — интегрального и дифференциального;
• выводит теорию цвета и даёт начало развитию оптической науки;
• находит метод поиска корней квадратных уравнений;
• выводит формулу разложения произвольной натуральной степени двучлена.

Важно! Знаменитая яблоня, наблюдения за которой помогли в открытии , была сохранена в качестве памятной скамьи учёного.

Важнейшие открытия

Исаак Ньютон краткая характеристика его деятельности. Это был не просто гений, известный учёный, а человек с разносторонними интересами во многих областях науки и техники. Чем он знаменит и что открыл. Увлечённый математик и физик одинаково хорошо разбирался как в точных науках, так и в гуманитарных. Экономика, алхимия, философия, музыка и история – во всех этих направлениях поработал гений его таланта . Вот лишь краткое описание великих открытий Исаака Ньютона:

• вывел теорию движения небесных тел – определил, что планеты вращаются вокруг ;
• сформулировал три важных закона механики;
• вывел теорию света и цветовых оттенков;
• построил первый в мире зеркальный ;
• открыл Закон Тяготения , благодаря которому прославился.

По существующей легенде, Ньютон открыл знаменитый закон, наблюдая в своём саду падение яблок с яблони. Биограф знаменитого учёного Уильям Стьюкли описывает этот момент в книге, посвященной воспоминаниям о Ньютоне, которая была издана в 1752 году. По рассказу Стьюкли, именно упавшее с дерева яблоко навело его на мысль о притяжении космических тел и гравитации .

«Почему яблоки падают перпендикулярно к земле?» — подумал Ньютон и, размышляя, вывел новый закон. В саду Кембриджского университета студенты почитают и заботливо ухаживают за деревом, считающимся потомком той самой «яблони Ньютона».

Падение яблока послужило лишь толчком к знаменитому открытию. Ньютон шёл к нему долгие годы, изучая труды Галилея, Буллиальда, Гука , других астрономов и физиков. Ещё одним импульсом ученый считал «Третий Закон Келлера». Правда, современную трактовку Закона Всемирного Тяготения он составил несколько позже, когда изучил законы механики.

Прочие научные разработки

В основу классической механики заложены Законы Ньютона, важнейшие в области механики, были сформулированы в научном труде по математике началам философии, изданном в 1687 году :

• первый Закон равномерного движения по прямой линии, если на тело не действует никаких иных сил;
• второй Закон – , в дифференциальной форме описывающий влияние действующих сил на ускорение;
• третий Закон – о силе взаимодействия двух тел на определенном расстоянии.

В настоящее время эти законы Ньютона являются аксиомой .

Астрономия

В конце 1669 года ученый получает в Тринити-колледже одну из самых престижных в мире должностей, именную лукасовскую профессуру математики и оптики. Кроме оклада в 100 фунтов, бонусов и стипендий, появляется возможность уделять больше времени собственной научной исследовательской деятельности. Занимаясь опытами и экспериментами по оптике и теории света, Ньютон создаёт свой первый телескоп-рефлектор.

Важно! Усовершенствованный телескоп стал основным инструментом для астрономов и навигаторов-мореплавателей того времени. С его помощью была открыта планета Уран, обнаружены другие галактики.

Изучая небесные светила через свой рефлектор, ученый вывел теорию небесных тел, определил движение планет вокруг Солнца. Пользуясь вычислениями своего рефлектора и применяя к изучению Библии научный подход, сделал собственное сообщение о конце света . Согласно его расчётам, это событие состоится в 2060 году.

Государственная деятельность

1696 год. Великий учёный занимает должность хранителя Монетного Двора, переехал в Лондон, где жил до 1726 года. Проведя финансовый учёт и установив порядок в документации, становится соавтором Монтегю по проведению денежной реформы.

В период его деятельности создаётся филиальная сеть Монетного Двора, в несколько раз увеличивается выпуск серебряной монеты. Ньютон внедряет технологию , позволяющую избавиться от фальшивомонетчиков.

1699 год. Становится управляющим Монетного Двора. На этом посту продолжает бороться с фальшивомонетчиками. Его действия на посту управляющего были такими же блестящими, как и во время научной деятельности. Благодаря проведенным реформам в Англии был предотвращён экономический кризис .

1698 год. был представлен доклад про экономическую реформу Ньютона. Будучи в Англии, царь Пётр три раза встречался со знаменитым профессором. В 1700 году в России была проведена денежная реформа, аналогичная английской.

1689 -1690 годы. Был представителем Кембриджского Университета в составе парламента страны. С 1703 по 1725 год занимал должность президента Королевского Общества.

Внимание! В 1705 году королева Великобритании Анна посвятила Исаака Ньютона в рыцари. Это был единственный случай в истории Англии, когда рыцарство присваивалось за научные достижения.

Биография Ньютона, его открытия

Жизнь великого ученого Исаака Ньютона

Завершение жизненного пути

Последние месяцы своей жизни профессор жил в Кенсингтоне. Великого учёного не стало 20 марта 1727 года. Он умер во сне и был похоронен на территории Вестминстерского аббатства в усыпальнице королей и самых выдающихся людей Англии. Проститься со знаменитым современником пришли все горожане. Похоронную процессию возглавлял сам лорд-канцлер , за которым в траурном шествии шли министры Великобритании.

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

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

Детство

Дом, в котором родился Ньютон

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

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

Тринити-колледж

Тринити-колледж

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

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

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

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

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

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

Годы Великой эпидемии чумы

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

Научные открытия

Телескоп Ньютона

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Английский физик сэр Исаак Ньютон, краткая биография которого предоставлена здесь, прославился своими многочисленными открытиями в сфере физики, механики, математики, астрономии, философии.

Вдохновляясь трудами Галилео Галилея, Рене Декарта, Кеплера, Евклида и Валлиса, Ньютон сделал множество немаловажных открытий, законов и изобретений, на которые по сей день опирается современная наука.

Когда и где родился Исаак Ньютон

Дом Исаака Ньютона

Сэр Исаак Ньютон (Sir Isaac Newton, годы жизни 1643 — 1727) родился 24 декабря 1642 года (4 января 1643 года по новому стилю) в стране-государстве Англии, графство Линкольншир, в городе Вулсторп.

Роды у его матери начались преждевременно, и Исаак родился недоношенным. При рождении мальчик оказался настолько слаб физически, что его боялись даже крестить: все думали, что он погибнет, не прожив и пару лет.

Однако, такое «пророчество» не помешало ему дожить до старости и стать великим ученым.

Бытует мнение, что Ньютон по национальности был евреем, но это документально не подтверждено. Известно, что он принадлежал к английской аристократии.

Детство И. Ньютона

Своего отца, тоже Исаака по имени (Ньютона младшего назвали в честь папы - дань памяти), мальчик ни разу не видел - тот умер еще до его появления на свет.

В семье позже появилось еще трое детей, которых мать, Анна Эйскоу, родила от второго мужа. С их появлением судьбой Исаака мало кто интересовался: мальчик рос обделенным в любви, хотя семья и считалась благополучной.

Больше усилий в воспитании и опеке Ньютона прилагал его дядя Уильям по линии матери. Детство мальчика вряд ли можно назвать счастливым.

Уже в раннем возрасте у Исаака проявлялись таланты ученого: он много времени проводил за книгами, любил что-либо мастерить. Был замкнут и необщителен.

Где учился Ньютон

В 1655 году 12-летнего подростка отдали в школу в Грэнтеме. Во время обучения он жил у местного аптекаря по имени Кларк.

В учебном заведении проявились способности в области физики, математики, астрономии, но мать Анна забрала сына из школы спустя 4 года.

16-летний Исаак должен был управлять фермой, вот только ему этот расклад не нравился: больше юношу тянуло к чтению книг и изобретательству.

Благодаря дяде, школьному учителю Стоксу и преподавателю из Кембриджского университета, Исаак был восстановлен в ряды учеников школы для продолжения своей учебной деятельности.

В 1661 году парень поступает в Тринити-колледж Кембриджского университета на бесплатное обучение. В 1664 он сдает экзамены, что переводит его в статус студента. С этого момента юноша продолжает учебу и получает стипендию. В 1665 году вынужден бросить учиться из-за закрытия университета на карантин (эпидемия чумы).

Примерно в этот период он создает свои первые изобретения. После, в 1667 году, юноша восстанавливается в студентах и продолжает грызть гранит науки.

Значительную роль в пристрастии к точным наукам Исаака Ньютона играет его преподаватель по математике Исаак Барроу.

Любопытно, что в 1668 году физик-математик получил звание магистра и окончил университет, и почти сразу же начал вести лекции для других студентов.

Что открыл Ньютон

Открытия ученого используются в учебной литературе: как в школьной, так и в университетской, причем в самых разнообразных дисциплинах (математика, физика, астрономия).

Основные его идеи были новы для того века:

1. Самые главные и значительные его открытия были совершены в период с 1665 по 1667 год, во время бубонной чумы в Лондоне. Кембриджский университет был временно закрыт, преподавательский состав распущен из-за бушевавшей инфекции. 18-летний студент уехал на родину, где открыл закон всемирного тяготения, а также проводил различные эксперименты с цветами спектра и оптикой.
2. Среди его открытий в области математики - алгебраические кривые 3-го порядка, биноминальное разложение и способы решения дифференциальных уравнений. Дифференциальное и интегральное исчисление было разработано почти в одно время с Лейбницем, независимо друг от друга.
3. В сфере классической механики им была создана аксиоматическая основа, а также такая наука, как динамика.
4. Нельзя не упомянуть о трех законах, откуда пошло их название «законы Ньютона»: первый, второй и третий.
5. Был заложен фундамент для дальнейших исследований астрономии, в том числе небесной механики.

Философское значение открытий Ньютона

Физик работал над своими открытиями и изобретениями как с научной, так и с религиозной точки зрения.

Он отмечал, что писал свою книгу «Начала» не для того, чтобы «умалить Творца», но все же подчеркивал его могущество. Ученый считал, что мир «достаточно самостоятелен».

Был сторонником «ньютоновской философии».

Книги Исаака Ньютона

Опубликованные книги Ньютона при жизни:

1. «Метод разностей».
2. «Перечисление линий третьего порядка».
3. «Математические начала натуральной философии».
4. «Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света».
5. «Новая теория света и цветов».
6. «О квадратуре кривых».
7. «Движение тел по орбите».
8. «Универсальная арифметика».
9. «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов».

1. «Хронология древних царств».
2. «Система мира».
3. «Метод флюксий».
4. Лекции по оптике.
5. Замечания на книгу пророка Даниила и Апокалипсис св. Иоанна.
6. «Краткая хроника».
7. «Историческое прослеживание двух заметных искажений Священного Писания».

Изобретения Ньютона

Свои первые шаги в изобретательстве он начал делать еще в детстве, как уже упоминалось выше.

В 1667 году всех преподавателей университета поразил созданный им телескоп, который изобрел будущий учёный: это был прорыв в области оптики.

В 1705 году Королевское общество удостоило Исаака звания рыцаря за вклад в научную деятельность. Теперь он назывался сэр Исаак Ньютон, у него был свой герб и не очень достоверная родословная.

Среди его изобретений также числятся:

1. Водяные часы, работающие от вращения деревянного брусочка, который в свою очередь колеблется от падающих капель воды.
2. Рефлектор, который представлял собой телескоп с вогнутой линзой. Устройство дало толчок в исследованиях ночного неба. Им также пользовались моряки для навигации в открытом море.
3. Ветряная мельница.
4. Самокат.

Личная жизнь Исаака Ньютона

По словам современников, день Ньютона начинался и заканчивался книгами: он проводил за ними столько времени, что часто забывал даже поесть.

Личной жизни у знаменитого ученого не было вообще. Исаак ни разу не был женат, по слухам, даже остался девственником.

Когда умер и где похоронен сэр Исаак Ньютон

Исаак Ньютон умер 20 марта (31 марта 1727 - дата по новому стилю) в Кенсингтоне, Великобритания. За два года до смерти у физика начались проблемы со здоровьем. Умер он во сне. Его могила находится в Вестминстерском аббатстве.

Несколько не совсем популярных фактов:

1. Яблоко Ньютону на голову не падало - это миф, придуманный Вольтером. Но сам ученый действительно сидел под деревом. Сейчас оно является памятником.
2. В детстве Исаак был очень одинок, как и всю жизнь. Рано лишившись отца, мать полностью сосредоточилась на новом замужестве и трех новых детях, которые быстро так же остались без отца.
3. В 16-летнем возрасте мать забрала сына из школы, где тот рано начал показывать незаурядные способности, чтобы тот начал управление фермой. Школьный учитель, родной дядя и другой знакомый, член Кембриджского колледжа, настояли на возвращении мальчика в школу, которую тот успешно окончил и поступил в университет.
4. По воспоминаниям однокурсников и учителей, Исаак большую часть времени проводил за книгами, забывая даже поесть и поспать - это была та жизнь, о которой он больше всего желал.
5. Исаак был хранителем Монетного двора Британии.
6. После смерти ученого была выпущена его автобиография.

Заключение

Вклад Сэра Исаака Ньютона в науку действительно огромен, и недооценить его лепту довольно сложно. Его открытия по сей день являются основами современной науки в целом, а его законы изучаются в школе и других учебных заведениях.

Англичанин, которого многие считают вообще величайшим ученым всех времен и народов. Родился в семье мелкопоместных дворян в окрестностях г. Вулсторпа (графство Линкольншир, Англия). Отца в живых не застал (тот умер за три месяца до рождения сына). Вступив в повторный брак, мать оставила двухлетнего Исаака на попечение его бабушки. Своеобразное эксцентричное поведение уже взрослого ученого многие исследователи его биографии как раз и приписывают тому факту, что до девятилетнего возраста, когда последовала смерть его отчима, мальчик был полностью лишен родительской заботы.

Какое-то время юный Исаак изучал премудрости сельского хозяйства в ремесленном училище. Как это часто случается с великими впоследствии людьми, о его чудачествах в ту раннюю пору его жизни до сих пор ходит масса легенд. Так, в частности, рассказывают, будто однажды его отправили на выпас сторожить скот, который благополучно разбрелся в неизвестном направлении, пока мальчик сидел под деревом и увлеченно читал заинтересовавшую его книгу. Так это или не так, но тягу подростка к знаниям вскоре приметили — и отправили обратно в гимназию г. Грантем, по окончании которой юноша успешно поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета.

Ньютон быстро овладел учебной программой и перешел к изучению трудов ведущих ученых того времени, в частности последователей французского философа Рене Декарта (René Descartes, 1596-1650), который придерживался механистических взглядов на Вселенную. Весной 1665 года он получил ученую степень бакалавра — а дальше случились самые невероятные события в истории науки. В том же самом году в Англии разразилась последняя эпидемия бубонной чумы, всё чаще раздавался звон погребальных колоколов, и Кембриджский университет был закрыт. Ньютон почти на два года вернулся в Вулсторп, успев захватить с собой всего несколько книг и свой недюжинный интеллект в придачу.

Когда через два года Кембриджский университет вновь открылся, Ньютон уже (1) разработал дифференциальное исчисление — отдельный раздел математики, (2) изложил основы современной теории цвета, (3) вывел закон всемирного тяготения и (4) решил несколько математических задач, которые до него никто решить не смог. Как говорил сам Ньютон, «В те дни я был в расцвете своих изобретательских сил, и Математика и Философия с тех пор меня уже ни разу не захватывали так сильно, как тогда». (Я часто спрашиваю своих студентов, рассказывая им в очередной раз о достижениях Ньютона: «А что вы успели сделать за летние каникулы?»)

Вскоре после возвращения в Кембридж Ньютон был избран в ученый совет Тринити-колледжа, его статуя до сих пор украшает университетскую церковь. Он прочитал курс лекций по теории цвета, в которых показывал, что цветовые различия объясняются основными характеристиками световой волны (или, как теперь говорят, длины волны) и что свет имеет корпускулярную природу. Он также сконструировал зеркальный телескоп, и это изобретение привлекло к нему внимание Королевского общества. Многолетние исследования света и цветов были опубликованы в 1704 году в его фундаментальном труде «Оптика» (Optics ).

Отстаивание Ньютоном «неправильной» теории света (в то время господствовали волновые представления) привело к конфликту с Робертом Гуком (см. Закон Гука), главой Королевского общества. В ответ Ньютон высказал гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления о свете. Гук обвинил Ньютона в плагиате и выступил с притязаниями на приоритет в этом открытии. Конфликт продолжался до самой смерти Гука в 1702 году и произвел на Ньютона такое гнетущее впечатление, что он на шесть отказался от участия в интеллектуальной жизни. Впрочем, некоторые психологи того времени объясняют это нервным расстройством, обострившимся после смерти его матери.

В 1679 году Ньютон вернулся к работе и снискал себе славу, исследуя траектории движения планет и их спутников. В результате этих исследований, также сопровождавшихся спорами с Гуком о приоритете, были сформулированы закон всемирного тяготения и законы механики Ньютона , как мы теперь их называем. Свои исследования Ньютон обобщил в книге «Математические начала натуральной философии» (Philosophiae naturalis principia mathematica ), представленной Королевскому обществу в 1686 году и опубликованной годом позже. Эта работа, положившая начало тогдашней научной революции, принесла Ньютону всемирное признание.

Его религиозные взгляды, его твердая приверженность протестантизму также привлекали к Ньютону внимание широких кругов английской интеллектуальной элиты, и особенно философа Джона Локка (John Locke, 1632-1704). Проводя всё больше времени в Лондоне, Ньютон втянулся в политическую жизнь столицы и в 1696 году был назначен смотрителем Монетного двора. Хотя эта должность традиционно считалась синекурой, Ньютон подошел к своей работе со всей серьезностью, рассматривая перечеканку английской монеты как действенную меру борьбы с фальшивомонетчиками. Как раз в это время Ньютон был вовлечен в очередной спор о приоритете, на сей раз с Готфридом Лейбницем (Gottfreid Leibniz, 1646-1716), по поводу открытия дифференциального исчисления. В конце жизни Ньютон выпустил новые издания своих основных трудов, а также работал на посту президента Королевского общества, занимая при этом пожизненную должность директора Монетного двора.

Великий английский физик, математик и астроном. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), в котором он описал закон всемирного тяготения и так называемые Законы Ньютона, заложившие основы классической механики. Разработал дифференциальное и интегральное исчисление, теорию цветности и многие другие математические и физические теории.

Исаак Ньютон, сын мелкого, но зажиточного фермера, родился в деревне Вулсторп (графство Линкольншир), в год смерти Галилея и в канун гражданской войны. Отец Ньютона не дожил до рождения сына. Мальчик родился болезненным, до срока, но всё же выжил и прожил 84 года. Факт рождения под Рождество Ньютон считал особым знаком судьбы.

Покровителем мальчика стал его дядя по матери, Вильям Эйскоу. По окончании школы (1661) Ньютон поступает в Тринити-колледж (Колледж святой Троицы) Кембриджского университета. Уже тогда сложился его могучий характер - научная дотошность, стремление дойти до сути, нетерпимость к обману и угнетению, равнодушие к публичной славе. В детстве Ньютон, по отзывам современников, был замкнут и обособлен, любил читать и мастерить технические игрушки: часы, мельницу и т. п.

Судя по всему, научной опорой и вдохновителями творчества Ньютона в наибольшей степени были физики: Галилей, Декарт и Кеплер. Ньютон завершил их труды, объединив в универсальную систему мира. Меньшее, но существенное влияние оказали другие математики и физики: Евклид, Ферма, Гюйгенс, Меркатор, Валлис. Конечно, нельзя недооценивать и огромное влияние его непосредственного учителя Барроу.

Похоже на то, что значительную часть своих математических открытий Ньютон сделал ещё студентом, в «чумные годы» 1664-1666. В 23 года он уже свободно владел методами дифференциального и интегрального исчислений, включая разложение функций в ряды и то, что впоследствии было названо формулой Ньютона-Лейбница. Тогда же, по его утверждению, он открыл закон всемирного тяготения, точнее, убедился, что этот закон следует из третьего закона Кеплера. Кроме того, Ньютон в эти годы доказал, что белый цвет есть смесь цветов, вывел формулу «бинома Ньютона» для произвольного рационального показателя (включая отрицательные), и др.

1667: эпидемия чумы отступает, и Ньютон возвращается в Кембридж. Избран членом Тринити-колледжа, а в 1668 году становится магистром.

В 1669 году Ньютон избирается профессором математики, преемником Барроу. Барроу пересылает в Лондон сочинение Ньютона «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов», содержавшее сжатое изложение некоторых наиболее важных его открытий в анализе. Оно получило некоторую известность в Англии и за ее пределами. Ньютон готовит полный вариант этой работы, но найти издателя так и не удаётся. Он был опубликован лишь в 1711 году.

Продолжаются эксперименты по оптике и теории цвета. Ньютон исследует сферическую и хроматическую аберрации. Чтобы свести их к минимуму, он строит смешанный телескоп-рефлектор (линза и вогнутое сферическое зеркало, которое полирует сам). Всерьёз увлекается алхимией, проводит массу химических опытов.

1672: демонстрация рефлектора в Лондоне - всеобщие восторженные отзывы. Ньютон становится знаменит и избирается членом Королевского общества (британской Академии наук). Позже усовершенствованные рефлекторы такой конструкции стали основными инструментами астрономов, с их помощью были открыты иные галактики, красное смещение и др.

Разгорается полемика по поводу природы света с Гуком, Гюйгенсом и другими. Ньютон даёт зарок на будущее: не ввязываться в научные споры.

1680: Ньютон получает письмо Гука с формулировкой закона всемирного тяготения, послужившее, по признанию первого, поводом его работ по определению планетных движений (правда, потом отложенных на некоторое время), составивших предмет «Начал». Впоследствии Ньютон по каким-то причинам, быть может, подозревая Гука в незаконном заимствовании каких-то более ранних результатов самого Ньютона, не желает признавать здесь никаких заслуг Гука, но потом соглашается это сделать, хотя и довольно неохотно и не полностью.

1684-1686: работа над «Математическими началами натуральной философии» (весь трёхтомник издан в 1687 году). Приходит всемирная слава и ожесточённая критика картезианцев: закон всемирного тяготения вводит дальнодействие, несовместимое с принципами Декарта.

1696: Королевским указом Ньютон назначен смотрителем Монетного двора (с 1699 года - директор). Он энергично проводит денежную реформу, восстанавливая доверие к основательно запущенной его предшественниками монетной системе Великобритании.

1699: начало открытого приоритетного спора с Лейбницем, в который были вовлечены даже царствующие особы. Эта нелепая распря двух гениев дорого обошлась науке - английская математическая школа вскоре увяла на целый век, а европейская - проигнорировала многие выдающиеся идеи Ньютона, переоткрыв их много позднее. На континенте Ньютона обвиняли в краже результатов Гука, Лейбница и астронома Флемстида, а также в ереси. Конфликт не погасила даже смерть Лейбница (1716).

1703: Ньютон избран президентом Королевского общества, которым управлял двадцать лет.

1705: королева Анна возводит Ньютона в рыцарское достоинство. Отныне он сэр Исаак Ньютон . Впервые в английской истории звание рыцаря присвоено за научные заслуги.

Последние годы жизни Ньютон посвятил написанию «Хронологии древних царств», которой занимался около 40 лет, и подготовкой третьего издания «Начал».

В 1725 году здоровье Ньютона начало заметно ухудшаться (каменная болезнь), и он переселился в Кенсингтон неподалёку от Лондона, где и скончался ночью, во сне, 20 (31) марта 1727 года.

Надпись на его могиле гласит:

Здесь покоится сэр Исаак Ньютон , дворянин, который почти божественным разумом первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливы океанов.

Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал. Прилежный, мудрый и верный истолкователь природы, древности и Св. писания, он утверждал своей философией величие Всемогущего Бога, а нравом выражал евангельскую простоту.

Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого.

В честь Ньютона названы:

кратеры на Луне и на Марсе;

единица силы в системе СИ.

На статуе, воздвигнутой Ньютону в 1755 г. в Тринити-колледже, высечены стихи из Лукреция:

Qui genus humanum ingenio superavit (Разумом он превосходил род человеческий)

Научная деятельность

С работами Ньютона связана новая эпоха в физике и математике. В математике появляются мощные аналитические методы, происходит вспышка в развитии анализа и математической физики. В физике основным методом исследования природы становится построение адекватных математических моделей природных процессов и интенсивное исследование этих моделей с систематическим привлечением всей мощи нового математического аппарата. Последующие века доказали исключительную плодотворность такого подхода.

По словам А. Эйнштейна, «Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, которые определяют временной ход широкого класса процессов в природе с высокой степенью полноты и точности» и «… оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на всё мировоззрение в целом».

Математический анализ

Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисление одновременно с Г. Лейбницем (немного раньше) и независимо от него.

До Ньютона действия с бесконечно малыми не были увязаны в единую теорию и носили характер разрозненных остроумных приёмов (см. Метод неделимых), по крайней мере, отсутствовала опубликованная систематическая формулировка и не была достаточно выявлена мощь аналитических приемов к решению таких сложных задач, как задачи небесной механики в их полноте. Создание математического анализа сводит решение соответствующих задач, в значительной степени, до технического уровня. Появился комплекс понятий, операций и символов, ставший отправной базой дальнейшего развития математики. Следующий, XVIII век, стал веком бурного и чрезвычайно успешного развития аналитических методов.

Повидимому, Ньютон пришёл к идее анализа через разностные методы, которыми много и глубоко занимался. Правда, в своих «Началах» Ньютон почти не использовал бесконечно малых, придерживаясь античных (геометрических) приёмов доказательства, но в других трудах применял их свободно.

Отправной точкой для дифференциального и интегрального исчисления были работы Кавальери и особенно Ферма, который уже умел (для алгебраических кривых) проводить касательные, находить экстремумы, точки перегиба и кривизну кривой, вычислять площадь её сегмента. Из других предшественников сам Ньютон называл Валлиса, Барроу и шотландского астронома Джеймса Грегори. Понятия функции ещё не было, все кривые он трактовал кинематически как траектории движущейся точки.

Уже будучи студентом Ньютон понял, что дифференцирование и интегрирование - взаимно обратные операции (по-видимому, первая опубликованная работа, содержащая этот результат в форме детально разобранной двойственности задачи о площадях и задачи о касательных, принадлежит учителю Ньютона Барроу).

Ньютон почти 30 лет не заботился о публикации своего варианта анализа, хотя в письмах (в частности, к Лейбницу) охотно делится многим из достигнутого. Тем временем вариант Лейбница широко и открыто распространяется по Европе с 1676 года. Лишь в 1693 году появляется первое изложение варианта Ньютона - в виде приложения к «Трактату по алгебре» Валлиса. Приходится признать, что терминология и символика Ньютона по сравнению с лейбницевской довольно неуклюжи: флюксия (производная), флюэнта (первообразная), момент величины (дифференциал) и т. п. Сохранились в математике только ньютоновское обозначение «o» для бесконечно малой dt (впрочем, эту букву в том же смысле использовал ранее Грегори), да ещё точка над буквой как символ производной по времени.

Достаточно полное изложение принципов анализа Ньютон опубликовал только в работе «О квадратуре кривых» (1704), приложении к его монографии «Оптика». Почти весь изложенный материал был готов ещё в 1670-1680-е годы, но лишь теперь Грегори и Галлей уговорили Ньютона издать работу, которая, с опозданием на 40 лет, стала первым печатным трудом Ньютона по анализу. Здесь у Ньютона появляются производные высших порядков, найдены значения интегралов разнообразных рациональных и иррациональных функций, приведены примеры решения дифференциальных уравнений 1-го порядка.

1711: наконец напечатан, спустя 40 лет, «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов». Ньютон с одинаковой лёгкостью исследует как алгебраические, так и «механические» кривые (циклоиду, квадратрису). Появляются частные производные, но почему-то нет правила дифференцирования дроби и сложной функции, хотя Ньютону они были известны; впрочем, Лейбниц на тот момент их уже опубликовал.

В этом же году выходит «Метод разностей», где Ньютон предложил интерполяционную формулу для проведении через (n + 1) данные точки с равноотстоящими или неравноотстоящими абсциссами параболической кривой n-го порядка. Это разностный аналог формулы Тейлора.

1736: посмертно издаётся итоговый труд «Метод флюксий и бесконечных рядов», существенно продвинутый по сравнению с «Анализом с помощью уравнений». Приводятся многочисленные примеры отыскания экстремумов, касательных и нормалей, вычисления радиусов и центров кривизны в декартовых и полярных координатах, отыскания точек перегиба и т. п. В этом же сочинении произведены квадратуры и спрямления разнообразных кривых.

Надо отметить, что Ньютон не только достаточно полно разработал анализ, но и сделал попытку строго обосновать его принципы. Если Лейбниц склонялся к идее актуальных бесконечно малых, то Ньютон предложил (в «Началах») общую теорию предельных переходов, которую несколько витиевато назвал «метод первых и последних отношений». Используется именно современный термин «предел» (limes), хотя внятное описание сущности этого термина отсутствует, подразумевая интуитивное понимание.

Теория пределов изложена в 11 леммах книги I «Начал»; одна лемма есть также в книге II. Арифметика пределов отсутствует, нет доказательства единственности предела, не выявлена его связь с бесконечно малыми. Однако Ньютон справедливо указывает на бо́льшую строгость такого подхода по сравнению с «грубым» методом неделимых.

Тем не менее в книге II, введя моменты (дифференциалы), Ньютон вновь запутывает дело, фактически рассматривая их как актуальные бесконечно малые.

Другие математические достижения

Первые математические открытия Ньютон сделал ещё в студенческие годы: классификация алгебраических кривых 3-го порядка (кривые 2-го порядка исследовал Ферма) и биномиальное разложение произвольной (не обязательно целой) степени, с которого начинается ньютоновская теория бесконечных рядов - нового и мощнейшего инструмента анализа. Разложение в ряд Ньютон считал основным и общим методом анализа функций, и в этом деле достиг вершин мастерства. Он использовал ряды для вычисления таблиц, решения уравнений (в том числе дифференциальных), исследования поведения функций. Ньютон сумел получить разложение для всех стандартных на тот момент функций.

В 1707 году выходит книга «Универсальная арифметика». В ней приведены разнообразные численные методы.

Ньютон всегда уделял большое внимание приближённому решению уравнений. Знаменитый метод Ньютона позволял находить корни уравнений с немыслимой ранее скоростью и точностью (опубликован в «Алгебре» Валлиса, 1685). Современный вид итерационному методу Ньютона придал Джозеф Рафсон (1690).

Примечательно, что теорией чисел Ньютон совершенно не интересовался. По всей видимости, физика ему была гораздо ближе математики.

Теория тяготения

Сама идея всеобщей силы тяготения неоднократно высказывалась и до Ньютона. Ранее о ней размышляли Эпикур, Кеплер, Декарт, Гюйгенс, Гук и другие. Кеплер полагал, что тяготение обратно пропорционально расстоянию до Солнца и распространяется только в плоскости эклиптики; Декарт считал его результатом вихрей в эфире. Были, впрочем, догадки с правильной формулой (Буллиальд, Рен, Гук), и даже достаточно серьезно обоснованные (с помощью соотнесения формулы центробежной силы Гюйгенса и третьего закона Кеплера для круговых орбит). Но до Ньютона никто не сумел ясно и математически доказательно связать закон тяготения (силу, обратно пропорциональную квадрату расстояния) и законы движения планет (законы Кеплера).

Важно отметить, что Ньютон опубликовал не просто предполагаемую формулу закона всемирного тяготения, но фактически предложил целостную математическую модель в контексте хорошо разработанного, полного, явно сформулированного и систематически изложенного подхода к механике:

закон тяготения;

закон движения (2-й закон Ньютона);

система методов для математического исследования (математический анализ).

В совокупности эта триада достаточна для полного исследования самых сложных движений небесных тел, тем самым создавая основы небесной механики. До Эйнштейна никаких принципиальных поправок к указанной модели не понадобилось, хотя математический аппарат был очень значительно развит.

Ньютоновская теория тяготения вызвала многолетние дебаты и критику концепции дальнодействия.

Первым аргументом в пользу ньютоновской модели послужил строгий вывод на её основе эмпирических законов Кеплера. Следующим шагом стала теория движения комет и Луны, изложенная в «Началах». Позже с помощью ньютоновского тяготения были с высокой точностью объяснены все наблюдаемые движения небесных тел; в этом большая заслуга Клеро и Лапласа.

Первые наблюдаемые поправки к теории Ньютона в астрономии (объяснённые ОТО) были обнаружены лишь более чем через 200 лет (смещение перигелия Меркурия). Впрочем, и они очень малы в пределах Солнечной системы.

Ньютон также открыл причину приливов: притяжение Луны (даже Галилей считал приливы центробежным эффектом). Более того, обработав многолетние данные о высоте приливов, он с хорошей точностью вычислил массу Луны.

Ещё одним следствием тяготения оказалась прецессия земной оси. Ньютон выяснил, что из-за сплюснутости Земли у полюсов земная ось совершает под действием притяжения Луны и Солнца постоянное медленное смещение с периодом 26000 лет. Тем самым древняя проблема «предварения равноденствий» (впервые отмеченная Гиппархом) нашла научное объяснение.

Оптика и теория света

Ньютону принадлежат фундаментальные открытия в оптике. Он построил первый зеркальный телескоп (рефлектор), в котором, в отличие от чисто линзовых телескопов, отсутствовала хроматическая аберрация. Он также открыл дисперсию света, показал, что белый свет раскладывается на цвета радуги вследствие различного преломления лучей разных цветов при прохождении через призму, и заложил основы правильной теории цветов.

В этот период было множество спекулятивных теорий света и цветности; в основном боролись точка зрения Аристотеля («разные цвета есть смешение света и тьмы в разных пропорциях») и Декарта («разные цвета создаются при вращении световых частиц с разной скоростью»). Гук в своей «Микрографии» (1665) предлагал вариант аристотелевских взглядов. Многие полагали, что цвет есть атрибут не света, а освещённого предмета. Всеобщий разлад усугубил каскад открытий XVII века: дифракция (1665, Гримальди), интерференция (1665, Гук), двойное лучепреломление (1670, Эразм Бартолин, изучено Гюйгенсом), оценка скорости света (1675, Рёмер), значительное усовершенствование телескопов. Теории света, совместимой со всеми этими фактами, не существовало.

В своём выступлении перед Королевским обществом Ньютон опроверг как Аристотеля, так и Декарта, и убедительно доказал, что белый свет не первичен, а состоит из цветных компонентов с разными углами преломления. Эти-то составляющие и первичны - никакими ухищрениями Ньютон не смог изменить их цвет. Тем самым субъективное ощущение цвета получало прочную объективную базу - показатель преломления.

Ньютон создал математическую теорию открытых Гуком интерференционных колец, которые с тех пор получили название «Кольца Ньютона».

В 1689 г. Ньютон прекратил исследования в области оптики - по распространённой легенде, поклялся ничего не печатать в этой области при жизни Гука, который постоянно донимал Ньютона болезненно воспринимаемой последним критикой. Во всяком случае, в 1704 году, на следующий год после смерти Гука, выходит в свет монография «Оптика». При жизни автора «Оптика», как и «Начала», выдержала три издания и множество переводов.

Книга первая монографии содержала принципы геометрической оптики, учение о дисперсии света и составе белого цвета с различными приложениями.

Книга вторая: интерференция света в тонких пластинках.

Книга третья: дифракция и поляризация света. Поляризацию при двойном лучепреломлении Ньютон объяснил ближе к истине, чем Гюйгенс (сторонник волновой природы света), хотя объяснение самого явления неудачное, в духе эмиссионной теории света.

Ньютона часто считают сторонником корпускулярной теории света; на самом деле он, по своему обыкновению, «гипотез не измышлял» и охотно допускал, что свет может быть связан и с волнами в эфире. В своей монографии Ньютон детально описывал математическую модель световых явлений, оставляя в стороне вопрос о физическом носителе света.

Другие работы в физике

Ньютону принадлежит первый вывод скорости звука в газе, основанный на законе Бойля-Мариотта.

Он предсказал сплюснутость Земли у полюсов, примерно 1:230. При этом Ньютон использовал для описания Земли модель однородной жидкости, применил закон всемирного тяготения и учёл центробежную силу. Одновременно аналогичные расчёты на сходных основаниях выполнил Гюйгенс,рассматривал тяготение таким, как будто его источник находится в центре планеты, так как, видимо, не верил в универсальный характер силы тяготения, то есть в конечном итоге не учел тяготения деформированного поверхностного слоя планеты. Соответственно Гюйгенс предсказал более чем вдвое меньшее сжатие, чем Ньютон, 1:576. Более того, Кассини и другие картезианцы доказывали, что Земля не сжата, а выпукла у полюсов наподобие лимона. Впоследствии, хотя и не сразу (первые измерения были неточны), прямые измерения (Клеро, 1743) подтвердили правоту Ньютона; реальное сжатие равно 1:298. Причина отличия этого значения от предложенного Ньютоном в сторону Гюйгенсовского состоит в том, что модель однородной жидкости всё же не вполне точна (плотность заметно возрастает с глубиной). Более точная теория, явно учитывающая зависимость плотности от глубины, была разработана только в XIX веке.

Прочие работы

Параллельно с изысканиями, закладывавшими фундамент нынешней научной (физической и математической) традиции, Ньютон много времени отдавал алхимии, а также богословию. Никаких трудов по алхимии он не издавал, и единственным известным результатом этого многолетнего увлечения стало серьёзное отравление Ньютона в 1691 году.

Парадоксально, что Ньютон, много лет трудившийся в Колледже святой Троицы, сам, видимо, в Троицу не верил. Исследователи его богословских работ, такие как Л. Мор, считают, что религиозные взгляды Ньютона были близки к арианству.

Ньютон предложил свой вариант библейской хронологии, оставив после себя значительное количество рукописей по данным вопросам. Кроме того, он написал комментарий на Апокалипсис. Теологические рукописи Ньютона ныне хранятся в Иерусалиме, в Национальной Библиотеке.

Тайные работы Исаака Ньютона

Как известно, незадолго до конца жизни Исаак опроверг все выдвинутые собой теории и сжёг документы, в которых содержалась тайна их опровержения: одни не сомневались, что всё было именно так, другие же полагают, что подобные действия были бы просто абсурдны и утверждают, что архив с документами цел, но только принадлежит избранным...