Реферат биография Исаака Ньютона

Жизнь и деятельность И. Ньютона

Содержание:

Введение.

Исаак Ньютон (4.01.1643 — 31.03.1727) — выдающийся английский учёный, заложивший основы современного естествознания, создатель классической физики

Родился Исаак Ньютон 4 января 1643 года (по юлианскому календарю) в деревне Вулсторп, расположенной в графстве Линкольншир в Великобритании. Отец умер еще до рождения сына. С детства Исаак любил строить сложные механические игрушки, модели различных машин, солнечные и водяные часы и т.п.

В школьные годы он был скрытен застенчив, избегал шумного общества своих сверстников.

Своим первым физическим опытом Ньютон считал измерение силы ветра во время бури в 1658 году. Сначала он прыгал по направлению ветра, а потом-против. Измерив длину прыжков в первом и втором случаях, он высчитал силу ветра. Исаак увлекался решением сложных математических задач. Это увлечение склонило его родственников к мысли дать ему университетское образование.

В 1661 году Ньютон поступает в Тринити-колледж (колледж Святой Троицы) Кембриджа на унизительных правах «сабсайзера» — так назывались бедные студенты, не имевшие возможности платить за свое содержание и поэтому обязанные прислуживать богатым студентам.

Начало творчества. Оптика.

За шесть лет Исааком Ньютоном были пройдены все степени колледжа и подготовлены все его дальнейшие великие открытия. В 1665 г. Ньютон стал магистром искусств. В этом же году, когда в Англии свирепствовала эпидемия чумы, он решил временно поселиться в Вулсторпе. Именно там он начал активно заниматься оптикой, поиски способов устранения хроматической аберрации в линзовых телескопах привели Ньютона к исследованиям того, что теперь называется дисперсией, т. е. зависимости показателя преломления от частоты. Многие из проведенных им экспериментов (а их насчитывается более тысячи) стали классическими и повторяются и сегодня в школах и институтах.

Сначала И. Ньютон склонялся к мысли о том, что свет — это волны во всепроникающем эфире, но позже он отказался от этой идеи, решив, что сопротивление со стороны эфира должно было бы заметным образом тормозить движение небесных тел. Эти доводы привели Ньютона к представлению, что свет — это поток особых частиц, корпускул, вылетающих из источника и движущихся прямолинейно, пока они не встретят препятствия.

Корпускулярная модель объясняла не только прямолинейность распространения света, но и закон отражения (упругое отражение), и — правда, не без дополнительного предположения — и закон преломления. Это предположение заключалось в том, что световые корпускулы, подлетая, к поверхности воды, например, должны притягиваться ею и потому испытывать ускорение. По этой теории скорость света в воде должна быть больше, чем в воздухе (что вступило в противоречие с более поздними экспериментальными данным).

Законы механики.

Законы Ньютона — три важнейших закона классической механики, которые позволяют записать уравнения движения для любой механической системы, если известны силы, действующие на составляющие ее тела.

Первый закон Ньютона — закон инерции

Определение: Всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит её изменить это состояние.

Закон инерции: Если на тело нет внешних воздействий, то данное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения относительно Земли.

Инерциальная система отсчёта (ИСО) – система, которая либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно относительно какой-то другой инерциальной системы. Т.е. система отсчета, в которой выполняется 1-й закон Ньютона.

• Масса тела – количественная мера его инертности. В СИ она измеряется в килограммах.
• Сила – количественная мера взаимодействия тел. Сила – векторная величина и измеряется в ньютонах (Н). Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.

Первый закон Ньютона содержится 2 важных утверждения:

1. все тела обладают свойством инерции;
2. инерциальные системы отсчета существуют.

Второй закон Ньютона.

2 закон Ньютона называют еще основным законом динамики.

Определение: Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение, причем направления силы и ускорения совпадают. Если на тело действует сила, то оно приобретает ускорение.

• m— масса материальной точки
• F— сила, действующая на тело/ускорение материальной точки
• a— ускорение тела

Второй закон Ньютона в импульсной форме:

Единица измерения — единица силы — 1 Н (1 ньютон) — сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с 2 .

1 Н = 1 кг · 1 м/с 2 = 1 кг · м/с 2 .

Ускорение, приобретаемое материальной точкой в ИСО:

• Прямо пропорционально действующей на точку силе;
• Обратно пропорционально массе точки;
• Направлено в сторону действия силы. Если на тело одновременно действуют несколько сил — F1, F2 и F3, то под силой в формуле, выражающей второй закон Ньютона, нужно понимать равнодействующую всех сил: F=F1+F2+F3F=F1+F2+F3

Третий закон Ньютона.

Определение: Взаимодействия двух тел друг на друга равны между собой и направлены в противоположные стороны.

Суть третьего закона Ньютона: на каждое действие есть своё противодействие.

Отличие 3 закона от 1 и 2 закона Ньютона. В первом и во втором законах Ньютона рассматривается только одно тело. В 3 законе рассматривается взаимодействие двух тел с силами, одинаковыми по модулю и противоположными по направлению. Эти силы называют силами взаимодействия. Они направлены вдоль одной прямой и приложены к разным телам.

• F1 — это сила, с которой первое тело действует на второе,
• F2 — сила, с которой второе тело действует на первое.

Знак «минус» показывает, что векторы сил направлены в разные стороны.

Примеры: Все тела во Вселенной взаимодействуют друг с другом, если одно тело тянет другое. Или два тела отталкиваются подчиняясь этому закону.

Вспоминая предыдущие законы Ньютона, отметим, что силы, появляющиеся при взаимодействии между собой объектов, но приложенные к разным материальным точкам между собой не уравновешены. Они могут быть уравновешенными только, если приложены к одному телу.

Закон всемирного тяготения.

Интересный факт: Закон всемирного тяготения был открыт великим английским ученым Исааком Ньютоном, по легенде гуляющим в вечернем саду и раздумывающем над проблемами физики. В этот момент с дерева упало яблоко, ставшее впоследствии знаменитым яблоком Ньютона, так как привело ученого к озарению, эврике. Яблоко, упавшее на голову Ньютону и вдохновило того к открытию закона всемирного тяготения, ведь Луна в ночном небе оставалась не подвижной, яблоко же упало, возможно, подумал ученый, что какая-то сила воздействует как на Луну (заставляя ее вращаться по орбите), так и на яблоко, заставляя его падать на землю.

Определение: закон обычно гласит, что каждая частица притягивает каждую другую частицу во Вселенной с силой, которая прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами.

G это гравитационная постоянная, равная 6,67408(31) •10 −11

Исаак Ньютон вывел закон тяготения, основываясь на эмпирических законах Кеплера, известных к тому времени.
Он показал, что:

• • наблюдаемые движения планет свидетельствуют о наличии центральной силы;
  • обратно, центральная сила притяжения приводит к эллиптическим (или гиперболическим) орбитам.

Теория Ньютона имела ряд существенных отличий. Сэр Исаак опубликовал не только предполагаемую формулу закона всемирного тяготения, но фактически предложил целостную математическую модель:

• • закон тяготения;
  • закон движения (второй закон Ньютона);
  • система методов для математического исследования (математический анализ).

Задачи и способы решения.

1)Сила 30 Н сообщает телу ускорение 0,4 м/с. Какая сила сообщит тому же телу ускорение 2 м/с 2? 2

2) Лифт движется вверх с ускорением 2 метра на секунду в квадрате, а на полу лифта лежит груз массой 20 кг. С какой силой груз действует на пол лифта?

На груз действуют силы тяжести и нормальной реакции опоры. По второму закону Ньютона можно записать (сначала в векторном виде, а потом в проекции на вертикальную ось):

Вес Р – это сила, с которой груз действует на пол лифта. По третьему закону Ньютона она равна силе нормальной реакции опоры, с которой пол лифта действует на груз.

3) Чему равно ускорение свободного падения на высоте над поверхностью Земли, равной двум ее радиусам?

Заключение и вывод

В истории физики не было события более выдающегося, чем создание механики Ньютона. Почти 250 лет в физике, астрономы и инженеры всего мира опирались в своей работе на законы Ньютона, и лишь в начале 20 века другой величайший физик-Альберт Эйнштен открыл новые законы движения. Но теория Эйнштейна не противоречит механике Ньютона, а только дополняет и уточняет ее.

Установив несколько основных законов механики (закон инерции, закон независимого действия сил, закон о равенстве действия и противодействия), Ньютон вывел из них все другие теоремы механики. Ньютон открыл закон всемирного тяготения, указал на ту общую силу, которая является первопричиной таких разнообразных явлений, как падение тел, вращение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца, движение комет, приливы и отливы и т.д.

«Математические начала натуральной философии» (1687) Ньютона содержат развитую теорию конических сечений, необходимую для исследования движения планет и комет.

Исаак Ньютон был похоронен в Вестминстерском аббатстве. Надпись на его могиле заканчивается словам: «Пусть смертные радуются, что в их среде жило такое украшение человеческого рода». (В. И. Григорьев) Исаак Ньютон скончался 31 марта 1727 года, в Лондоне, в Англии во время эпидемии чумы

Реферат на тему: Исаак Ньютон

Содержание:

• Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
• Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

Если вы хотите научиться сами правильно выполнять и писать рефераты по любым предметам, то на странице «что такое реферат и как его сделать» я подробно написала.

Введение

Исаак Ньютон был английским математиком и натуралистом, механиком, астрономом и физиком, основателем классической физики. Роль открытий Ньютона в истории науки трудно переоценить. Не случайно в саду семейного поместья Ньютон в Вулсторе, недалеко от Кембриджа, где упало знаменитое яблоко, в течение многих лет стояла музейная экспозиция, пока оно не было разбито бурей. Но, возможно, значение Ньютона более ярко выражено в эпиграмме 18 века.

Был этот мир глубокой тьмой окутан.

Да будет свет! И вот явился Ньютон.

Вот что он сам рассказал Ньютону о своей работе: «Я не знаю, как мир будет смотреть на меня, но я сам, кажется, мальчик, который играет на берегу моря и приходит в голову, когда он иногда находит гладкую гальку или красивую раковину, в то время как бескрайний океан скрытой истины простирается ко мне.

Для Ньютона, Эйнштейн сказал: «Природа была открытой книгой, чье письмо он читал без труда». Понятия, к которым он прибегал для организации данных опыта, казалось, исходили из самого опыта, из деликатных экспериментов, которые он тщательно и подробно описывал и расставлял, как игрушки. Он объединил в одном лице экспериментатора, теоретика, ремесленника и не в последнюю очередь художника слова. Он кажется нам сильным, уверенным в себе и одиноким человеком.

Юность

Он родился в Вулстхорпе (Линкольншир) 25 декабря 1642 года. Отец Ньютона умер до его рождения, а когда мальчику было два года, его мать снова вышла замуж. Айзека воспитывала его бабушка по материнской линии. В возрасте 10 лет Ньютон был отправлен в классическую школу в Грэнтэме. В эти годы он жил в доме химика Кларка, откуда, по-видимому, исходил пожизненный интерес к различным химическим манипуляциям.

Ньютон рос как тихий мальчик, который не слишком увлекался книгами, но любил делать вещи своими руками. Он построил несколько солнечных часов, игрушечную водяную мельницу, водяные часы, механическую карету и воздушных змеев с фонарями на хвосте. Но в школе Ньютон, по его собственному признанию, был очень невнимателен.

В 1656 году мать Ньютона вернулась в Вулстхорп после смерти второго мужа и забрала сына из школы с намерением сделать из него фермера. Однако, он не проявлял склонности к земледелию. Уступив настойчивости учителя Грантемской школы, его мать в конце концов позволила сыну подготовиться к поступлению в Кембриджский университет. В июне 1661 года Ньютон был принят в Троицкий колледж с правами сабсайджера — студента, в обязанности которого входило обслуживание преподавателей колледжа. Записные книжки Ньютона этого периода показывают, что он изучал арифметику, геометрию, тригонометрию, астрономию и оптику. Большой стимул для него было, несомненно, его общение с выдающимся математиком и богословом И. Бэрроу. В январе 1665 года Ньютон получил степень бакалавра. К этому времени Ньютон значительно продвинулся в разработке «метода флуктуаций» (анализ бесконечно малых).

Опыты ученого

Когда в Кембридже вспыхнула чума, Ньютон вернулся в Вулстхорп, где пробыл почти два года. Именно в это время он записал свои первые мысли о вселенском притяжении. По словам Ньютона, толчком к его размышлениям о тяготении послужило яблоко, упавшее на его глаза в саду. Согласно записанному разговору с Ньютоном в старости, он тогда пытался выяснить, какая сила может удержать Луну на ее орбите.

Падение яблока заставило его поверить, что, возможно, та же сила гравитации действовала и на яблоко. Он проверил свою гипотезу, оценив, какой должна быть сила гравитации, основываясь на гипотезе, что она обратно пропорциональна квадрату расстояния (это гравитационное притяжение между Солнцем и планетами).

Именно в Вулстхорпе Ньютон организовал первые эксперименты по изучению света. В то время белый свет считался однородным. Однако эксперименты с призмой сразу же показали, что проходящий через нее солнечный луч разворачивается в разноцветную полосу (спектр). Выводы Ньютона, подтвержденные остроумными экспериментами: Солнечный свет — это сочетание лучей всех цветов; эти лучи сами по себе монохроматичны, или, как сказал ученый, «однородны», и отделены друг от друга, потому что обладают разными преломляющими свойствами.

В октябре 1667 года, по возвращении в Кембридж, Ньютон был избран младшим членом Тринити-колледжа; шесть месяцев спустя он стал одним из старших членов и вскоре получил степень магистра. Его первые эксперименты с призмами убедили его в том, что дальнейшее совершенствование телескопа ограничивается не столько сложностями формирования линз, сколько разницей в преломляющей силе лучей разных цветов, поэтому луч белого света не может быть сфокусирован в одной точке.

Хроматическая аберрация вызвана различиями в углах, при которых при прохождении через объектив отклоняются световые лучи разных цветов, а значит, и разных длин волн. Сегодня хроматическая аберрация корректируется путем вставки линз из очков с различными показателями преломления (такие комбинации линз называются ахроматами), но в Ньютоне этот метод еще не был изобретен. Ньютон обратился к единственному практическому решению — построению отражающего телескопа (телескопа-рефлектора). Схема такого телескопа была предложена в 1663 году шотландским математиком Дж. Грегори, но сначала его построил Ньютон в 1668 году.

В 1669 году Ньютон подарил Кэрроу рукопись, известную под сокращенным латинским названием «On Analysis» («Анализ»). Кэрроу сделал эту работу известной нескольким ведущим математикам Британии и континентальной Европы, но она была опубликована только в 1711 г. К концу 1669 г. Кэрроу оставил свой пост в Кембриджском университете и использовал свое влияние для того, чтобы Ньютон стал его преемником.

В 1671 году Королевское общество предоставило Ньютону приоритет в строительстве телескопа, опубликовав описание прибора. В начале следующего года он был избран членом Королевского общества и вскоре был приглашен сообщить об открытии сложной природы белого света. Отчет ученого произвел сильное впечатление, но в ряде статей критиковались взгляды Ньютона. Большинство возражений поступило из континентальной Европы, некоторые принадлежали Р. Гуку, куратору Королевского общества. Дискуссия о примате усилила нетерпимость к возражениям, которая была так характерна для Ньютона в конце его жизни.

Проблема планетарных орбит

В последующие годы Ньютон проводил различные математические, оптические и химические исследования, возвращаясь к проблеме планетарных орбит в 1679 году. Мысль о том, что сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния от Солнца до планет, которую он подтвердил примерными расчетами в Вулстхорпе, стала предметом широкого обсуждения.

Этот закон последовал (для простого случая круговой орбиты) из третьего закона Кеплера, который устанавливает связь между орбитальными периодами планет о Солнце и радиусами их орбит, и формулу центростремительного ускорения тела, движущегося по кругу, выведенную Гюйгенсом в 1673 году. Обратная задача — определение орбиты закона силы с расстоянием, которая была предметом дискуссий Гука, Рена и Галлея — Ньютона, решена примерно в 1680 г. Ньютон доказал теорему о том, что сферически симметрично распределенная масса притягивает внешние тела, как будто вся масса сконцентрирована в центре.

В августе 1684 года Галлей посетил Кембридж. Во время разговора о форме орбиты тела, движущегося в сторону стационарного центра под действием притягивающей силы, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния, Ньютон предположил, что орбита будет иметь форму эллипса. Во время второго визита Галлея был показан трактат о движении, который был представлен Королевскому обществу по просьбе Галлея в феврале 1685 года.

Этот трактат о законах движения лег в основу первой книги «Математические элементы естественной философии». Галлей сыграл важную роль в написании Элементов, сгладив различия между Ньютоном и Гуком, который утверждал, что Ньютон научился закону обратной пропорциональности силы квадрату расстояния от своего, Гука, общения. В приступе отчаяния Ньютон даже решил отказаться от публикации третьей книги элементов, но Галео удалось убедить его не делать этого. Именно Галлей взял на себя все хлопоты по публикации и оплате расходов. Летом 1687 года начинания вышли в печать и сразу же были названы научным шедевром.

Несмотря на благоприятное восприятие работы, потребовалось еще пятьдесят лет, чтобы концепция Ньютона свергла вихревую теорию Р. Декарта. С самого начала работа Ньютона рассматривалась как доказательство существования единого плана во вселенной, указывающее на существование создателя. Позже идея универсального закона, который был неумолим, стала ассоциироваться с материалистической и агностической философией.

За несколько месяцев до публикации Beginnings, Ньютон получил известность как чемпион академической свободы. В феврале 1687 года король Яков II издал приказ, предписывающий Кембриджу присвоить степень магистра монаху-бенедиктинцу, не требуя от него присяги на верность и послушание. Университет ответил категорическим отказом. Сенат назначил депутацию, членом которой был Ньютон. После падения короля Ньютон был избран представлять университет в парламенте, где он сидел с января 1689 года до его роспуска годом позже.

Во время работы над проблемой движения Луны ученый вступил в переписку с первым королевским астрономом Дж.Флэмстидомом. Однако отношения Ньютона с Флемстидом были отмечены недоразумениями и ссорами. В 1698 году Ньютон попытался продолжить работу над теорией орбиты Луны и возобновил отношения с Флемстедом, однако возникли новые трения, и Ньютон обвинил Флемстеда в сокрытии некоторых своих наблюдений. Вражда между Ньютоном и Флемстедом закончилась только со смертью последнего в 1719 году.

Признание

В 1696 году, благодаря усилиям друзей, направленным на то, чтобы найти для Ньютона место на государственной службе, он был назначен смотрителем Монетного двора. Это требует постоянного проживания в Лондоне. Ньютон был назначен ответственным за пересчет английских монет. Монеты, находившиеся тогда в обращении, обесценивались в результате мошеннической практики отсечения кромок.

Необходимо было внедрить чеканку новых монет с кромками, стандартного веса и состава. Эта задача требовала больших технических знаний и административных навыков и была успешно выполнена к 1699 году. В то же время Ньютон был назначен директором монетного двора. Ученый держал эту хорошо оплачиваемую должность до конца своей жизни.

В 1701 году Ньютон оставил свой пост в Кембридже и должность члена совета Троицкого колледжа, а в 1703 году был избран президентом Королевского общества. В 1704 году, после смерти своего главного оппонента Гука, Ньютон опубликовал свое второе крупное произведение — «Оптику». В 1717 году появилось второе издание со специальным приложением, содержащим общие соображения в форме вопросов.

В 1705 году Ньютон был посвящен в рыцари. К этому времени он стал признанным руководителем не только британских, но и европейских ученых. В последние два десятилетия жизни Ньютон подготовил второе и третье издания Элементов (1713, 1726). Были также опубликованы второе и третье издания «Оптики» (1717 г., 1721 г.). В те же годы Ньютон был вовлечен в длительный спор с Г. Лейбницем о приоритете в создании математического анализа. Спор, продолжавшийся после смерти Лейбница его сторонниками, наполнил горечью последние годы жизни Ньютона и ослабил научные связи Великобритании с континентальной Европой, что негативно отразилось на развитии математической науки.

Заключение

Слава Ньютона неотделима от его приоритета в систематическом применении математических методов к изучению природы и открытию закона тяготения. Ньютон закрепил основы динамики как надежного столпа механического мировоззрения, применив свои законы к небесным явлениям. Достижения Ньютона в применении бесконечных рядов и в дифференциальном и интегральном исчислении превзошли все, что было до него сделано, и поэтому Ньютон считается основоположником этих методов анализа.

Что касается его влияния на развитие физической науки, то его вряд ли можно недооценивать. Лишь в XX веке основные предположения, на которые опирался Ньютон, потребовали радикального пересмотра. Пересмотр привел к появлению теории относительности и квантовой теории. Ньютон также написал множество работ по теологии, хронологии, алхимии и химии.

В 1725 году Ньютон был вынужден покинуть Лондон и переехать в Кенсингтон. Ньютон умер в Кенсингтоне 20 марта 1727 года.

Реферат на тему «Жизнь и деятельность Исаака Ньютона»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 300 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Реферат на тему

«Жизнь и деятельность Исаака Ньютона»

Исаак Ньютон – английский математик и естествоиспытатель, механик, астроном и физик, основатель классической физики. Роль открытий Ньютона для истории науки сложно переоценить. Не случайно дерево в саду родового имения семьи Ньютонов в Вульсторе, неподалеку от Кембриджа, откуда сорвалось знаменитое яблоко, в течение многих лет, пока его не сломила буря, было музейным экспонатом. Но, быть может, еще ярче значение Ньютона передает эпиграмма XVIII в.

Был этот мир глубокой тьмой окутан.

Да будет свет! И вот явился Ньютон.

Вот что говорил сам Ньютон о своем творчестве: «Не знаю, как на меня посмотрит мир, но самому себе я представляюсь мальчиком, играющим на морском берегу и приходящим в восхищение, когда ему удается порой найти более гладкий, нежели обыкновенный, камушек или красивую раковину; между тем громадный океан сокровенной истины простирается передо мной».

Для Ньютона, по словам Эйнштейна, «природа была открытой книгой, письмена которой он без труда читал. Концепции, которые он привлекал для упорядочения данных опыта, казалось, сами собой вытекали из опыта, из изящных экспериментов, заботливо описываемых им со множеством деталей и расставленных по порядку подобно игрушкам. В одном лице он сочетал экспериментатора, теоретика, мастера и – в не меньшей степени – художника слова. Он предстает перед нами сильным, уверенным и одиноким».

Родился он 25 декабря 1642 в Вулсторпе (графство Линкольншир). Отец Ньютона умер еще до его рождения, и, когда мальчику было два года, его мать вторично вышла замуж. Воспитанием Исаака занималась бабушка с материнской стороны. В возрасте 10 лет Ньютон был отдан в классическую школу в Грантеме. Эти годы он прожил в доме аптекаря Кларка, откуда, по-видимому, вынес сохранившийся на всю жизнь интерес к различным химическим манипуляциям. Ньютон рос тихим, не слишком углублявшимся в книги мальчиком, очень любившим, однако, делать что-нибудь своими руками. Он смастерил несколько солнечных часов, игрушечных водяных мельниц, водяные часы, механический экипаж и воздушных змеев с прикрепленными к их хвостам фонариками. Но в школе, по собственному признанию, Ньютон был очень невнимателен.

В 1656 мать Ньютона после смерти второго мужа вернулась в Вулсторп и забрала сына из школы с намерением сделать из него фермера. Однако он не проявил никаких наклонностей к фермерскому делу. Уступив настойчивым уговорам учителя Грантемской школы, мать наконец разрешила сыну готовиться к поступлению в Кембриджский университет. В июне 1661 Ньютон был принят в Тринити-колледж на правах сабсайзера – студента, в обязанности которого входило прислуживать преподавателям колледжа. Из записных книжек Ньютона того периода явствует, что он изучал арифметику, геометрию, тригонометрию, астрономию и оптику. Несомненно, большим стимулом для него стало общение с выдающимся математиком и теологом И.Барроу. В январе 1665 Ньютон получил степень бакалавра. К тому времени Ньютон основательно продвинулся в разработке «метода флюксий» (анализе бесконечно малых).

Глава 2. Опыты ученого

Когда в Кембридже вспыхнула эпидемия чумы, Ньютон вернулся в Вулсторп, где пробыл почти два года. Именно в этот период он записал свои первые мысли о всемирном тяготении. По словам Ньютона, импульсом к размышлениям о тяготении послужило яблоко, упавшее на его глазах в саду. Как явствует из записи разговора с Ньютоном в преклонном возрасте, в то время он пытался определить, какого рода силы могли бы удерживать Луну на ее орбите. Падение яблока навело его на мысль, что, возможно, на яблоко действует та же самая сила тяготения. Свою догадку он проверил, оценив, какой должна быть сила притяжения, если исходить из гипотезы о том, что она обратно пропорциональна квадрату расстояния (именно такова сила притяжения между Солнцем и планетами).

В Вулсторпе Ньютон поставил первые опыты по исследованию света. В то время белый свет считался однородным. Однако эксперименты с призмой сразу показали, что прошедший через нее пучок солнечного света разворачивается в разноцветную полоску (спектр). Выводы Ньютона, проверенные с помощью остроумных экспериментов, сводились к следующему: солнечный свет представляет собой комбинацию лучей всех цветов, сами же эти лучи монохроматичны, или, как говорил ученый, «гомогенеальны», и разделяются потому, что обладают разной преломляемостью.

В октябре 1667, после возвращения в Кембридж, Ньютона избрали младшим членом Тринити-колледжа; шесть месяцев спустя он стал одним из старших членов и вскоре получил степень магистра. Первые же эксперименты с призмами убедили его в том, что дальнейшее усовершенствование телескопа ограничено не столько трудностями вытачивания линз, сколько разной преломляемостью лучей разных цветов, из-за чего пучок белого света невозможно сфокусировать в одной точке. Хроматическая аберрация обусловлена различием в углах, на которые отклоняются при прохождении через линзу лучи света разных цветов и, следовательно, разных длин волн. Сегодня хроматическую аберрацию корректируют подбором линз, изготовленных из стекол с разными показателями преломления (такие комбинации линз называются ахроматами), но во времена Ньютона этот способ еще не был изобретен. Ньютон обратился к единственному практически возможному решению – конструированию зеркального телескопа (телескопа-рефлектора). Схему такого телескопа предложил в 1663 шотландский математик Дж. Грегори, но первым его построил Ньютон в 1668.

В 1669 г. Ньютон передал Барроу рукопись, известную под сокращенным латинским названием Об анализе. Благодаря Барроу этот труд стал известен нескольким ведущим математикам Великобритании и континентальной Европы, но был опубликован лишь в 1711. К концу 1669 Барроу оставил кафедру в Кембриджском университете и употребил все свое влияние, чтобы его преемником стал Ньютон.

В 1671 г. Королевское общество удостоверило приоритет Ньютона в создании телескопа, опубликовав описание инструмента. В начале следующего года он был избран членом Королевского общества и вскоре получил предложение представить отчет об открытии сложной природы белого света. Отчет ученого произвел сильное впечатление, однако в ряде статей взгляды Ньютона были подвергнуты критике. Большинство возражений пришло из континентальной Европы, часть принадлежала Р. Гуку, куратору Королевского общества. Споры о приоритете усилили нетерпимость к возражениям, столь типичную для Ньютона в конце его жизни.

Глава 3. Проблема планетарных орбит

В последующие годы Ньютон занимался различными математическими, оптическими и химическими исследованиями, а в 1679 вернулся к проблеме планетных орбит. Идея о том, что сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния от Солнца до планет, которую он проверил приближенными выкладками в Вулсторпе, стала предметом широкого обсуждения. Именно такой закон следовал (для простого случая круговой орбиты) из третьего закона Кеплера, устанавливающего зависимость между периодами обращения планет вокруг Солнца и радиусами их орбит, и формулы центростремительного ускорения тела, движущегося по окружности, которую в 1673 вывел Х.Гюйгенс. Обратную задачу – определение орбиты из закона изменения силы с расстоянием, бывшую предметом обсуждения Гука, Рена и Галлея, – Ньютон решил около 1680. Ньютон доказал теорему о том, что сферически симметрично распределенная масса притягивает внешние тела так, как если бы вся масса была сосредоточена в центре.

В августе 1684 Галлей посетил Кембридж. Во время беседы о форме орбиты тела, движущегося под действием силы притяжения к неподвижному центру, обратно пропорциональной квадрату расстояния, Ньютон высказал предположение, что орбита будет иметь форму эллипса. Во время второго визита Галлею был показан трактат о движении, по просьбе Галлея представленный Королевскому обществу в феврале 1685. Этот трактат о законах движения лег в основу первой книги Математических начал натуральной философии. Важную роль в создании Начал сыграл Галлей, который сглаживал разногласия между Ньютоном и Гуком, утверждавшим, что о законе обратной пропорциональности силы квадрату расстояния Ньютон узнал из его, Гука, сообщения. В порыве раздражения Ньютон даже решил было отказаться от издания третьей книги Начал, но Галлею удалось уговорить его не делать этого. Именно Галлей взял на себя все хлопоты, связанные с изданием, и оплатил все издержки. Летом 1687 Начала вышли из печати и сразу были признаны научным шедевром.

Несмотря на благосклонный прием труда, потребовалось еще пятьдесят лет для того, чтобы концепция Ньютона смогла ниспровергнуть теорию вихрей Р.Декарта. С самого начала в сочинении Ньютона видели доказательство существования в мироздании единого плана, указывающего на наличие Творца. Позднее идею неукоснительно действующего универсального закона стали связывать с материалистической и агностической философией.

За несколько месяцев до публикации Начал Ньютон приобрел известность как защитник академических свобод. Король Яков II в феврале 1687 издал повеление, которым предписывал Кембриджу присвоить степень магистра некоему монаху ордена бенедиктинцев, не требуя от него обычной присяги на верность и послушание. Университет ответил категорическим отказом. Сенат назначил депутацию, в состав которой вошел и Ньютон. После низвержения короля Ньютон был избран представителем от университета в парламент, где заседал с января 1689 до его роспуска год спустя.

Работая над задачей о движении Луны, ученый вступил в переписку с Дж.Флемстидом, первым королевским астрономом. Однако отношения Ньютона и Флемстида оказались омраченными непониманием и ссорами. В 1698 Ньютон попытался продолжить работу над теорией орбиты Луны и возобновил отношения с Флемстидом, однако возникли новые трения, и Ньютон обвинил Флемстида в том, что тот утаивает часть наблюдений. Вражда между Ньютоном и Флемстидом не прекращалась вплоть до смерти последнего в 1719 г.

Глава 4. Признание

В 1696 г. усилиями друзей, пытавшихся подыскать для Ньютона должность на государственной службе, он был назначен смотрителем Монетного двора. Это потребовало от него постоянного пребывания в Лондоне. Ньютону было поручено руководство перечеканкой английской монеты. Имевшие тогда хождение монеты обесценились из-за мошеннической практики обрубания краев. Необходимо было наладить чеканку новых монет с насечкой по краю, имеющих стандартные массу и состав. Эта задача, требовавшая больших технических познаний и административного искусства, была успешно решена к 1699. Тогда же Ньютон был назначен на должность директора Монетного двора. Этот хорошо оплачиваемый пост ученый занимал до конца жизни.

В 1701 Ньютон отказался от кафедры в Кембридже и от должности члена совета Тринити-колледжа, а в 1703 был избран президентом Королевского общества. В 1704, после смерти своего главного оппонента, Гука, Ньютон выпустил свой второй фундаментальный труд – Оптику. В 1717 вышло второе издание со специальным приложением, содержащим общие рассуждения в форме Вопросов.

В 1705 Ньютон был возведен в рыцарское достоинство. К тому времени он стал признанным главой не только британских, но и европейских ученых. В последние два десятилетия жизни Ньютон подготовил второе и третье издания Начал (1713, 1726). Были опубликованы также второе и третье издания Оптики (1717, 1721). В эти же годы Ньютон оказался вовлеченным в долгий спор с Г.Лейбницем о приоритете в создании математического анализа. Спор, продолженный после смерти Лейбница его сторонниками, наполнил горечью последние годы жизни Ньютона и ослабил научные связи Великобритании с континентальной Европой, отрицательно сказавшись на развитии математической науки.

Слава Ньютона неразрывно связана с его приоритетом в систематическом применении математических методов к исследованию природы, а также в открытии закона тяготения. Ньютон упрочил основания динамики как надежной опоры механической картины мира, приложив ее законы к небесным явлениям. Достижения Ньютона в применении бесконечных рядов и в дифференциальном и интегральном исчислениях намного превосходят все, что было сделано до него, и поэтому Ньютона считают основоположником этих методов анализа.

Что касается влияния на развитие физической науки, то его трудно преуменьшить. Только к 20 в. основные положения, на которые опирался Ньютон, потребовали коренного пересмотра. Ревизия привела к созданию теории относительности и квантовой теории. Ньютону принадлежат также многочисленные сочинения по теологии, хронологии, алхимии и химии.

В 1725 Ньютон вынужден был оставить Лондон и переехать в Кенсингтон. Умер Ньютон в Кенсингтоне 20 марта 1727.

1. Кудрявцев П.С. История физики. Т. 1. М., 1956.