На статуе сэра Исаака Ньютона (1643-1727 гг.), воздвигнутой в кембриджском Тринити-колледже, высечена надпись «Разумом он превосходил род человеческий».
Сегодняшняя публикация содержит краткие биографические сведения о жизненном пути и научных достижениях великого ученого. Мы узнаем, когда и где жил Исаак Ньютон, в какой родился, а также некоторые интересные факты о нем.
Краткая биография Исаака Ньютона
Где родился Исаак Ньютон? Великий английский , механик, астроном и физик, создатель классической механики, президент Лондонского королевского родился в деревне Вулсторп в графстве Линкольншир в смерти .
Дата рождения Исаака Ньютона может иметь двоякое обозначение: по , действовавшему в Англии на момент рождения ученого, — 25 декабря 1642 года , по , действие которого в Англии началось с 1752 года, — 4 января 1643 года .
Мальчик появился на свет недоношенным и очень болезненным, однако прожил 84 года и совершил в науке столько , что хватило бы на десяток жизней.
В детстве Ньютон, по отзывам современников, был замкнут, любил читать и постоянно мастерил технические игрушки: , и т. п.
Окончив , в 1661 г. он поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета. Уже тогда сложился сильный и мужественный Ньютона — стремление во всем дойти до сути, нетерпимость к обману и угнетению, равнодушие к шумной славе.
В колледже он погрузился в изучение трудов своих предшественников — Галилея, Декарта, Кеплера, а также математиков Ферма и Гюйгенса.
В 1664 г. в Кембридже вспыхнула эпидемия чумы, и Ньютону пришлось вернуться в родную деревню. Он провел в Вулсторпе два года, и за это время были сделаны его основные математические открытия.
В возрасте 23 лет молодой ученый уже свободно владел методами дифференциального и интегрального исчисления. Тогда же, как он сам утверждал, Ньютон открыл всемирного тяготения и доказал, что белый солнечный свет является смесью многих цветов, а также вывел знаменитую формулу «бинома Ньютона».
Недаром говорят, что величайшие научные открытия совершаются чаще всего совсем молодыми людьми. Так случилось и с Исааком Ньютоном, однако все эти эпохальные научные достижения были опубликованы лишь через двадцать, а некоторые и через сорок лет. Стремление не только открыть, но и обстоятельно доказать истину всегда оставалось для Ньютона главным.
Труды великого ученого открыли перед современниками совершенно новую картину мира. Оказалось, что небесные тела, находящиеся на огромных расстояниях, связаны между собой силами тяготения в единую систему.
В ходе своих исследований Ньютон определил массу и плотность планет и и установил, что самые близкие к Солнцу планеты отличаются наибольшей плотностью.
Он также доказал, что не идеальный шар: она «сплюснута» у и «вздута» у экватора, а в объясняются действием притяжения и Солнца.
Научные изыскания и открытия Исаака Ньютона
Для того чтобы перечислить все научные достижения Исаака Ньютона, нужен не один десяток страниц.
Он создал корпускулярную теорию , предположив, что свет — это поток мельчайших частиц, открыл дисперсию света, интерференцию и дифракцию.
Им был построен первый — прообраз тех гигантских телескопов, которые сегодня установлены в крупнейших обсерваториях мира.
Он открыл фундаментальный закон всемирного тяготения и главные законы классической механики, разработал теорию небесных тел, а его трехтомный труд «Математические начала натуральной философии» принес ученому всемирную славу.
Помимо всего прочего Ньютон оказался замечательным экономистом — когда его назначили директором британского двора, он в короткие сроки привел в порядок денежное обращение в стране и наладил выпуск новой монеты.
Работы ученого часто оставались непонятыми современниками, он подвергался ожесточенной критике коллег — математиков и астрономов, однако в 1705 г. королева Великобритании Анна возвела сына простого фермера в рыцарское . Впервые в истории звание рыцаря было присвоено за научные заслуги.
Легенда о яблоке и Ньютоне
История об открытии закона всемирного тяготения — когда размышления Ньютона были прерваны падением спелого яблока, из чего ученый сделал вывод о взаимном притяжении тел с различными массами, а затем математически описал эту зависимость знаменитой формулой, — просто легенда.
Однако англичане на протяжении целого столетия показывали приезжим «ту самую» яблоню, а когда дерево состарилось, его срубили и сделали из него скамью, которая сохраняется как исторический памятник.
Деятельность Исаака Ньютона была комплексной - он работал одновременно в нескольких областях знания. Важным этапом деятельности Ньютона стали его математические , которые позволили улучшить систему расчета в рамках других . Важным открытием Ньютона стала основная теорема анализа. Она позволила доказать, что дифференциальное исчисление обратно интегральному и наоборот. Важную роль в развитии алгебры сыграло и открытие Ньютоном возможности биномиального разложения чисел. Также важную практическую роль сыграл метод Ньютона по извлечению корней из уравнений, который значительно упростил подобные вычисления.
Ньютоновская механика
Наиболее значительные открытия Ньютон сделал . Фактически от создал такой раздел физики, как механика. Им были сформированы 3 аксиомы механики, названные законами Ньютона. Первый закон, иначе называемый законом , гласит, что любое тело будет находиться в состоянии покоя или движения, пока к нему не будут приложены какие-либо силы. Второй закон Ньютона освещает проблему дифференциального движения и говорит о том, что ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей приложенных к телу сил и обратно пропорционально массе тела. Третий закон описывает взаимодействие тел между собой. Ньютон формулировал его как тот факт, что для действия существует равное противодействие.
Законы Ньютона стали основой классической механики.
Но самым известным открытием Ньютона стал закон всемирного тяготения. Также он смог доказать, что силы гравитации распространяются не только на земные, но и на небесные тела. Эти законы были описаны в 1687 году после издания Ньютона, посвященной использованию математических методов в физике.
Закон тяготения Ньютона стал первой из возникших впоследствии многочисленных теорий гравитации.
Оптика
Ньютон немало времени посвятил такому разделу физики, как оптика. Он открыл такой важный феномен, как спектральное разложение цветов - с помощью линзы он научился преломлять белый свет на другие цвета. Благодаря Ньютону знания в оптике были систематизированы. Он создал важнейшее устройство - зеркальный телескоп, который повысил качество наблюдений за небом.
Следует отметить, что после открытий Ньютона оптика начала развиваться очень быстро. Он сумел обобщить такие открытия своих предшественников, как дифракция, двойное преломление луча и определение скорости света.
Скорее всего, про Ньютона вы знаете историю, связанную с падением яблока ему на голову. На самом деле он достиг в науке куда большего. На его могиле в Вестминстере написано, что он был величайшим человеком из всех, которые когда-либо жили на планете. Если вам кажется, что это слишком смелое заявление, вам стоит просто познакомиться с достижениями Ньютона поближе. Он был настоящим гением - знатоком астрономии, химии, математики, физики, теологии. Его бесконечное любопытство помогало ему решать проблемы самого разного масштаба. Его находки, теории, законы сделали ученого настоящей легендой. Давайте познакомимся с самыми значимыми его достижениями - в этом поможет топ-10.
Космическая пушка
Удивительно, что главной легендой о Ньютоне стала история с яблоком - ведь она довольно скучная! На самом деле представления Ньютона о гравитации были куда увлекательнее. Описывая закон гравитации, Ньютон представлял гору такой величины, что вершина ее достигала космоса, и там располагал огромную пушку. Нет, он вовсе не планировал бороться с пришельцами. Космическая пушка - это умозрительный эксперимент, описывающий, как запустить объект на орбиту. Если использовать слишком мало или слишком много пороха, ядро просто упадет на Землю или улетит в космос. Если же рассчитать все правильно, ядро будет летать вокруг планеты по орбите. Опубликованные в 1687 работы Ньютона рассказывали о том, что все частицы испытывают воздействие гравитации, и что сама гравитация подвержена влиянию массы и расстояния. Эйнштейн позднее дополнил эти представления, но именно Ньютон заложил серьезную основу для современных представлений о гравитации.
Двери для кошек
Когда ученый не был занят работой над вопросами Вселенной, он занимался другими проблемами - к примеру, придумывал, как заставить котов перестать царапать двери. У Ньютона никогда не было жены, друзей тоже было немного, но питомцы имелись. В разных источниках есть различные данные на этот счет. Некоторые считают, что он очень любил животных, а какие-то, напротив, содержат странные истории про собаку по кличке Даймонд. Так или иначе, есть история о том, как в Кембриджском университете Ньютону постоянно мешали коты, которые скреблись в дверь. В результате он вызвал плотника и приказал ему сделать две дыры в двери: большую для крупной кошки и маленькую для котят. Конечно, котята просто ходили за кошкой, так что маленькая дыра оказалась бесполезной. Может, этого и не было, но дверь в Кембридже сохранилась по сей день. Если предположить, что эти отверстия сделали не по приказу Ньютона, выходит, что по университету когда-то бродил человек со странным хобби просверливания дырок.
Три закона движения
Может, истории про животных и не слишком правдивы, зато совершенно точно, что в физике открытия совершены именно Ньютоном. Он не просто описал гравитацию, но и вывел три закона движения. Согласно первому, объект остается в покое, если на него не воздействует посторонняя сила. Второй гласит, что движение объекта меняется в зависимости от воздействия силы. Третий сообщает, что для всякого действия существует противодействие. На основе этих простых законов появились более сложные современные формулировки, которые являются фундаментальной концепцией. До Ньютона описать процесс настолько четко не удавалось никому, хотя вопросом занимались и греческие мыслители, и видные французские философы.
Философский камень
Жажда знаний Ньютона привела его не только к научным открытиям, но и к оригинальным алхимическим изысканиям. К примеру, он искал знаменитый философский камень. Его описывают как камень или раствор, способный вызывать превращения разных веществ в золото, лечить заболевания и даже преображать корову без головы в рой пчел! Во времена Ньютона научная революция лишь только зарождалась, так что алхимия сохраняла свое место среди наук. Он хотел открыть безграничную власть над природой и всячески экспериментировал, пытаясь создать философский камень. Впрочем, все попытки оказались бесплодными.
Арифметика
Ньютон быстро обнаружил, что существующая в его времена алгебра просто не удовлетворяет потребности ученых. К примеру, в те времена математики могли подсчитать скорость корабля, но его ускорение им было неизвестно. Когда Ньютон 18 месяцев провел в уединении во время эпидемии чумы, он преобразил систему исчисления и создал удивительно удобный инструмент, по сей день используемый физиками, экономистами и другими специалистами.
Преломление света
В 1704 Ньютон написал книгу о преломлении света, рассказывающую невероятную для тех времен информацию о природе света и цвета. До ученого никто не знал, почему радуга такая разноцветная. Люди думали, что вода каким-то образом окрашивает солнечные лучи. С помощью лампы и призмы Ньютон продемонстрировал преломление света и объяснил принцип появления радуги!
Зеркальный телескоп
Во времена Ньютона использовались только телескопы со стеклянными линзами, увеличивающими изображение. Ученый первым предложил использовать в телескопах систему отражающих зеркал. Таким образом изображение получается более четким, кроме того, телескоп может быть меньшего размера. Ньютон лично создал прототип телескопа и представил его научному сообществу. В большинстве современных обсерваторий используются модели, разработанные тогда Ньютоном.
Идеальная монета
Изобретатель действительно был занят множеством тем сразу - к примеру, он хотел победить фальшивомонетчиков. В 17 веке английская система переживала кризис. Монеты были серебряными, причем серебро стоило иногда больше, чем обозначал номинал сделанной из него монеты. В результате люди расплавляли монеты для продажи во Франции. В ходу были монетки разного размера и настолько разного вида, что иногда трудно было даже понять, действительно ли это британские деньги - все это тоже облегчало работу фальшивомонетчикам. Ньютон создал качественные монеты единого размера, которые было бы трудно подделать. В результате проблема фальшивомонетчиков пошла на спад. Замечали когда-нибудь насечки по краям монет? Их предложил именно Ньютон!
Охлаждение
Ньютону было интересно, каким образом происходит остывание. Он провел множество экспериментов с раскаленными докрасна шарами. Он заметил, что скорость потери тепла была пропорциональна разнице температур между атмосферой и предметом. Так он разработал закон охлаждения. Его работа стала основой для многих последующих открытий, включая принцип работы ядерного реактора и правила безопасности путешествий в космос.
Апокалипсис
Люди всегда боялись апокалипсиса, но не в правилах Ньютона было принять страшную историю на веру, не задумываясь о ней. Когда в начале восемнадцатого века в обществе начали нагнетать истерию по поводу конца света, ученый засел за книги и решил изучить вопрос детально. Он отлично разбирался в теологии, так что вполне смог расшифровать библейские стихи. Он был уверен, что в Библии скрывается древняя мудрость, которую может распознать ученый человек. В результате Ньютон пришел к выводу, что конец света не наступит раньше 2060 года. Такая информация позволила несколько снизить уровень паники в обществе. Своим исследованием Ньютон поставил на место людей, распространяющих страшные слухи, и позволил всем убедиться, что опасаться, в общем-то, нечего.
/краткий исторический ракурс/
Величие настоящего ученого не в званиях и наградах, которыми он отмечен или награжден мировым сообществом, и даже не в признании его заслуг перед Человечеством, а в тех открытиях и теориях, которые он оставил Миру. Уникальные открытия, сделанные за свою яркую Жизнь, знаменитым ученым Исааком Ньютоном трудно переоценить или недооценить.
Теории и открытия
Исааком Ньютоном были сформулированы основные законы классической механики , был открыт закон всемирного тяготения , разработана теория движения небесных тел , созданы основы небесной механики.
Исаак Ньютон (независимо от Готфрида Лейбница) создал теорию дифференциальных и интегральных исчислений , открыл дисперсию света , хроматическую аберрацию, изучал интерференцию и дифракцию , развивал корпускулярную теорию света , дал гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления , построил зеркальный телескоп .
Пространство и Время Ньютон считал абсолютными.
Исторические формулировки законов механики Ньютона
Первый закон Ньютона
Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
Второй закон Ньютона
В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.
Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.
Третий закон Ньютона
Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе - взаимодействия двух тел друг на друга равны и направлены в противоположные стороны.
Некоторые современники Ньютона считали его алхимиком . Он был директором Монетного двора, наладил монетное дело в Англии, возглавлял общество Приор-Сион , занимался хронологией древних царств. Несколько теологических трудов (большей частью не опубликованных) посвятил толкованию библейских пророчеств.
Труды Ньютона
– «Новая теория света и цветов», 1672 (сообщение Королевскому обществу)
– «Движение тел по орбите» (лат. De Motu Corporum in Gyrum ), 1684
– «Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ), 1687
– «Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света» (англ. Opticks or a treatise of the reflections , refractions , inflections and colours of light ), 1704
– «О квадратуре кривых» (лат. Tractatus de quadratura curvarum ), приложение к «Оптике»
– «Перечисление линий третьего порядка» (лат. Enumeratio linearum tertii ordinis ), приложение к «Оптике»
– «Универсальная арифметика» (лат. Arithmetica Universalis ), 1707
– «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов» (лат. De analysi per aequationes numero terminorum infinitas ), 1711
– «Метод разностей», 1711
По мнению ученых всего Мира, работы Ньютона значительно опередили общий научный уровень его времени и были малопонятны современникам. Однако, сам Ньютон говорил о себе: «Не знаю, как меня воспринимает мир, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на морском берегу, который развлекается тем, что время от времени отыскивает камешек более пёстрый, чем другие, или красивую ракушку, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным. »
Но по убеждению, не менее великого ученого, 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. »
На могиле Ньютона оставлена надпись:
« 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. »
Подготовил Лазарь Модель.
Исаака Ньютона называют одним из создателей классической физики. Его открытия объясняют многие явления, причину которых до него не удалось разгадать никому.
Принципы классической механики формировались в течение длительного времени. Многие века учёные пытались создать законы движения материальных тел. И только Ньютон обобщил все накопленные к тому времени знания о движении физических тел с точки зрения классической механики. В 1867 г. им была опубликована работа «Математические начала натуральной философии». В этой работе Ньютон систематизировал все знания о движении и силе, подготовленные до него Галилеем, Гюгенсом и другими учёными, а также знания, известные ему самому. На основе всех этих знаний им были открыты известные законы механики и закон всемирного тяготения. В этих законах устанавливаются количественные зависимости между характером движения тел и силами, действующими на них.
Закон всемирного тяготения
Существует легенда, что к открытию закона тяготения Ньютона подтолкнуло наблюдение падающего с дерева яблока. По крайне мере, об этом упоминает Уильям Стьюкли, биограф Ньютона. Говорят, что ещё в молодости Ньютон задумывался над тем, почему яблоко падает вниз, а не в сторону. Но решить эту задачу ему удалось намного позже. Ньютон установил, что движение всех предметов подчиняется общему закону всемирного тяготения, который действует между всеми телами.
«Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними».
Яблоко падает на землю под воздействием силы, с которой Земля воздействует на него силой своего гравитационного притяжения. А какое ускорение оно получает, Ньютон объяснил с помощью трёх своих законов.
Первый закон Ньютона
Сам великий Ньютон сформулировал этот закон так: «Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние».
То есть, если тело неподвижно, то оно так и останется в таком состоянии до тех пор, пока на него не начнёт действовать какая-то внешняя сила. И, соответственно, если тело движется равномерно и прямолинейно, то оно будет продолжать своё движение до момента начала воздействия внешней силы.
Первый закон Ньютона называют ещё Законом инерции. Инерция – это сохранение телом скорости движения, когда на него не оказывают действие никакие силы.
Второй закон Ньютона
Если первый закон Ньютона описывает, как ведёт себя тело, если на него не действуют силы, то второй закон помогает понять, что происходит с телом, когда сила начинает действовать.
Величина силы, действующей на тело, равна произведению массы тела на ускорение, которое получает тело, когда на него начинает действовать сила.
В математическом виде этот закон выгляди так:
Где F – сила, действующая на тело;
m – масса тела;
a – ускорение, которое получает тело под воздействием приложенной силы.
Из этого уравнения видно, что чем больше величина силы, воздействующей на тело, тем большее ускорение оно получит. И чем больше масса тела, на которое воздействует эта сила, тем меньше ускорит своё движение тело.
Третий закон Ньютона
Закон гласит, что если тело А воздействует на тело В с какой-то силой, то и тело В воздействует с такой же силой на тело А. Иными словами сила действия равна силе противодействия.
Например, ядро, вылетающее из пушки, действует на пушку с силой, равной силе, с какой пушка выталкивает ядро. В результате действия этой силы после выстрела пушка откатывается назад.
Из своих общих законов движения Ньютон вывел множество следствий, которые позволили сделать теоретическую механику практически совершенной. Открытый им закон всемирного тяготения связал все планеты, находящиеся на огромном расстоянии друг от друга, в единую систему и положил начало небесной механике, которая изучает движение планет.
С момента создания Ньютоном его законов прошло много времени. Но все эти законы актуальны до сих пор.