Ньютон Ісаак
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Ньютон Ісаак

Ньютон (Newton) Ісаак (4.1.1643, Вулсторп, біля Граптема, — 31.3.1727, Кенсингтон), англійський фізик і математик, що створив теоретичні основи механіки і астрономії, відкрив закон усесвітнього тяжіння, що розробив (поряд з Р. Лейбніцом ) диференціальне і інтегральне числення, винахідник дзеркального телескопа і автор найважливіших експериментальних робіт по оптиці.

загрузка...

  Н. народився в сім'ї фермера; батько Н. помер незадовго до народження сина. У 12 років Н. почав вчитися в Грантемськой школі, в 1661 поступив в Трініті-коледж Кембріджського університету як субсайзера (так називалися бідні студенти, що виконували для заробітку обов'язку слуг в коледжі), де його вчителем був відомий математик І. Барроу . Закінчивши університет, Н. у 1665 отримав вчений ступінь бакалавра. У 1665—67, під час епідемії чуми, знаходився в своєму рідному селі Вулсторп; ці роки були найбільш продуктивними в науковій творчості Н. Здесь у нього склалися в основному ті ідеї, які привели його до створення диференціального і інтегрального числень, до винаходу дзеркального телескопа (власноручно виготовленого їм в 1668; див.(дивися) Ньютона система рефлектора ), відкриттю закону усесвітнього тяжіння (див. Ньютона закон тяжіння ), тут він провів досліди над розкладанням світла (див. Дисперсія світла ). У 1668 Н. була привласнена міра магістра, а в 1669 Барроу передав йому почесну люкасовськую фізико-математичну кафедру, яку Н. займав до 1701. У 1671 Н. побудував другий дзеркальний телескоп — великих розмірів і кращої якості. Демонстрація телескопа справила сильне враження на сучасників, і незабаром після цього Н. був вибраний (у січні 1672) член Лондонського королівського суспільства (у 1703 став його президентом). У 1687 він опублікував свою грандіозну працю «Математичні початки натуральної філософії» (коротко —«Начала»). У 1695 отримав посаду доглядача Монетного двору (цьому, очевидно, сприяло те, що Н. вивчав властивості металів). Н. було доручено керівництво перекарбовуванням всієї англійської монети. Йому удалося привести в порядок засмучену монетну справу Англії, за що він отримав в 1699 довічне високооплачуване звання директора Монетного двору. У тому ж році Н. вибраний іноземним членом Паризької АН(Академія наук). У 1705 за наукові праці він зведений в дворянську гідність. Похований Н. у англійському національному пантеоні — Вестмінстерському абатстві.

  Основні питання механіки, фізики і математики, Н, що розроблялися., були тісно пов'язані з науковою проблематикою його часу. Оптикою Н. почав цікавитися ще в студентські роки, його дослідження в цій області були пов'язані з прагненням усунути недоліки оптичних приладів. У першій оптичній роботі «Нова теорія світла і кольорів», що доповіла їм в Лондонському королівському суспільстві в 1672, Н. висловив свої погляди про «тілесність світла» (корпускулярну гіпотезу світла). Ця робота викликала бурхливу полеміку, в якій противником корпускулярних поглядів Н. на природу світла виступив Р. Гук (у той час панували хвилеві вистави). Відповідаючи Гуку, Н. висловив гіпотезу, що поєднувала корпускулярні і хвилеві уявлення про світло. Цю гіпотезу Н. розвинув потім у вигадуванні «Теорія світла і кольорів», в якому він описав також досвід з Ньютона кільцями і встановив періодичність світла. При читанні цього вигадування на засіданні Лондонського королівського суспільства Гук виступив з домаганням на пріоритет, і знервований Н. прийняв рішення не публікувати оптичних робіт. Багатолітні оптичні дослідження Н. були опубліковані ним лише в 1704 (через рік після смерті Гуку) у фундаментальній праці «Оптика». Принциповий противник необгрунтованих і довільних гіпотез, Н. починає «Оптику» словами: «Моє намір в цій книзі — не пояснювати властивості світла гіпотезами, але викласти і довести їх міркуваннями і дослідами» (Ньютон І., Оптика..., М., 1954, с. 9). У «Оптику» Н. описав проведені їм надзвичайно ретельні експерименти по виявленню дисперсії світла — розкладання за допомогою призми білого світу на окремі компоненти різної колірності і заломлення і показав, що дисперсія викликає спотворення в лінзових оптичних системах — хроматичну аберацію . Помилково вважаючи, що усунути спотворення, що викликається нею, неможливо, Н. сконструював дзеркальний телескоп. Поряд з дослідами по дисперсії світла Н. описав інтерференцію світла в тонких пластинках і зміну інтерференційних кольорів залежно від товщини пластинки в кільцях Ньютона. По суті Н. першим виміряв довжину світлової хвилі. Крім того, він описав тут свої досліди по дифракції світла.

  «Оптика» завершується спеціальним застосуванням — «Питаннями», де Н. висловлює свої фізичні погляди. Зокрема, тут він викладає переконання на будову речовини, в яких присутнє в неявному вигляді поняття не лише атома, але і молекули. Крім того, Н. приходить до ідеї ієрархічної будови речовини: він допускає, що «частинки тіл» (атоми) розділені проміжками — порожнім простором, а самі складаються з дрібніших частинок, також розділених порожнім простором і що складаються з ще дрібніших частинок, і т.д. до твердих неділимих частинок. Н. знов розглядає тут гіпотезу про те, що світло може бути поєднанням руху матеріальних часток з поширенням хвиль ефіру.

  Вершиною наукової творчості Н. є «Початки», в яких Н. узагальнив результати, отримані його попередниками (Р. Галілей І. Кеплер, Р. Декарт, Х. Гюйгенс, Дж. Бореллі, Гук, Е. Галлей і ін.), і свої власні дослідження і вперше створив єдину струнку систему земної і небесної механіки, яка лягла в основу всієї класичної фізики. Тут Н. дав визначення вихідних понять — кількості матерії, еквівалентної масі, щільності; кількості руху, еквівалентного імпульсу, і різних видів сили. Формулюючи поняття кількості матерії, Н. виходив з уявлення про те, що атоми складаються з якоїсь єдиної первинної матерії; щільність Н. розумів як міра заповнення одиниці об'єму тіла первинною матерією. Н. вперше розглянув основний метод феноменологічного опису будь-якої фізичної дії через посредство сили. Визначаючи поняття простору і часу, він відокремлював «абсолютний нерухомий простір» від обмеженого рухливого простору, називаючи «відносним», а рівномірно поточний, абсолютний, дійсний час, називаючи «тривалістю», — від відносного часу, службовця, що здається, як міра «тривалості». Ці поняття часу і простору лягли в основу класичної механіки. Потім Н. сформулював свої 3 знаменитих «аксіоми, або закони руху»: закон інерції (відкритий Галілеєм, перший закон Н.), закон пропорційності кількості руху силі (другий закон Н.) і закон рівності дії і протидії (третій закон Н.) — т.з. Ньютона закони механіки . З 2-го і 3-го законів він виводить закон збереження кількості руху для замкнутої системи.

  Н. розглянув рух тіл під дією центральних сил і довів, що траєкторіями таких рухів є конічні перетини (еліпс, гіпербола, парабола). Він виклав своє вчення про усесвітнє тяжіння, зробив висновок, що всі планети і комети притягуються до Сонця, а супутники — до планет з силою, обернено пропорційною до квадрата відстані, і розробив теорію руху небесних тіл. Н. показав, що із закону усесвітнього тяжіння витікають Кеплера закони і найважливіші відступи від них. Так, він пояснив особливості руху Луни (варіацію, позадній рух вузлів і т.д.), явище прецессиі і стискування Юпітера, розглянув завдання тяжіння суцільних мас, теорії приливів і відливів, запропонував теорію фігури Землі.

  В «Початках» Н. досліджував рух тіл в суцільному середовищі (газі, рідині) залежно від швидкості їх переміщення і привів результати своїх експериментів по вивченню гойдання маятників в повітрі і рідинах (див. Ньютонівська рідина ). Тут же він розглянув швидкість поширення звуку в пружних середовищах. Н. довів за допомогою математичного розрахунку повну неспроможність гіпотези Декарта, що пояснював рух небесних тіл за допомогою уявлення про всілякі вихори в ефірі, що заповнює Всесвіт. Н. знайшов закон охолоджування нагрітого тіла. У цьому ж вигадуванні Н. приділив значну увагу закону механічної подібності, на основі якої розвинулася подібності теорія .

  Т. о., в «Початках» вперше дана загальна схема строгого математичного підходу до рішення будь-якої конкретної задачі земної або небесної механіки. Подальше вживання цих методів зажадало, проте детальної розробки аналітичної механіки (Л. Ейлер, Же. Л. Д''Аламбер, Же. Л. Лагранж, В. Р. Гамільтон ) і гідромеханіки (Ейлер і Д. Бернуллі ). Подальший розвиток фізики виявив межі застосовності механіки Н. (див. Відносності теорія, Квантова механіка, Ейнштейн А.).

  Завдання природознавства, поставлені Н., зажадали розробки принципово нових математичних методів. Математика для Н. була головним знаряддям у фізичних дослідженнях; він підкреслював, що поняття математики запозичуються ззовні і виникають як абстракція явищ і процесів фізичного світу, що по суті математика є частиною природознавства.

  Розробка диференціального числення і інтегрального числення з'явилася важливою віхою в розвитку математики. Велике значення мали також роботи Н. по алгебрі, інтерполяції і геометрії. Основні ідеї методу флюксій (див. Флюксій числення ) склалися в Н. під впливом праць П. Ферма, Дж. Валліса і його вчителі І. Барроу в 1665—66. До цього часу відноситься відкриття Н. взаємно зворотного характеру операцій диференціювання і інтеграції і фундаментальні відкриття в області безконечних рядів, зокрема індуктивне узагальнення т.з. теореми про Ньютона біномі на випадок будь-якого дійсного показника. Незабаром були написані і основні вигадування Н. по аналізу, видані, проте, значно пізніше. Деякі математичні відкриття Н. здобули популярність вже в 70-і рр. завдяки його рукописам і листуванню.

  В поняттях і термінології методу флюксій з повною виразністю відбився глибокий зв'язок математичних і механічних досліджень Н, Поняття безперервної математичної величини Н. вводить як абстракцію від різних видів безперервного механічного руху. Лінії виробляються рухом крапок, поверхні — рухом ліній, тіла — поверхонь кути — обертанням сторін і т.д. Змінні величини Н. назвав флюентами (поточними величинами, від латів.(латинський) fluo — течу). Загальним аргументом поточних величин — флюент — є в Н. «абсолютний час», до якого віднесені інші, залежні змінні. Швидкості зміни флюент Н. назвав флюксіями, а необхідні для обчислення флюксій нескінченно малі зміни флюент — «моментами» (у Лейбніца вони називалися диференціалами). Таким чином, Н. поклав в основу поняття флюксій (похідній) і флюенти (первісною, або невизначеного інтеграла).

  У вигадуванні «Аналіз за допомогою рівнянь з безконечним числом членів» (1669, опубліковане 1711) Н. обчислив похідну і інтеграл будь-якої статечної функції. Різні раціональні, раціональні для дробу, ірраціональні і деякі трансцендентні функції (логарифмічну, показову, синус, косинус, арксинус) Н. виражав за допомогою безконечних статечних рядів. У цьому ж праці Н. виклав метод чисельного вирішення рівнянь (див. Ньютона метод ) алгебри, а також метод для знаходження розкладання неявних функцій в ряд по дробових мірах аргументу. Метод обчислення і вивчення функцій їх наближенням безконечними рядами придбав величезне значення для всього аналізу і його застосувань.

  якнайповніший виклад диференціальний і інтегральний числень міститься в «Методі флюксій...» (1670—1671, опубл.(опублікований) 1736). Тут Н. формулює дві основні взаємно-зворотні завдання аналізу: 1) визначення швидкості руху в даний момент часу по відомій дорозі, або визначення співвідношення між флюксіями по даному співвідношенню між флюентами (завдання диференціювання), і 2) визначення пройденного за даний час дороги по відомій швидкості руху, або визначення співвідношення між флюентами по даному співвідношенню між флюксіями (завдання інтеграції диференціального рівняння і, зокрема, відшукання первісних). Метод флюксій застосовується тут до великого числа геометричних питань (завдання на дотичні, кривизну, екстремуми, квадратуру, випрямлення і ін.); тут же виражається в елементарних функціях ряд інтегралів від функцій, що містять квадратний корінь з квадратичного тричлена. Велика увага приділена в «Методі флюксій» інтеграції звичайних диференціальних рівнянь, причому основну роль грає представлення рішення у вигляді безконечного статечного ряду. Н. належить також вирішення деяких завдань варіаційного числення.

  У введенні до «Міркування про квадратуру кривих» (основний текст 1665—66, введення і остаточний варіант 1670, опублікований 1704) і в «Початках» він намічає програму побудови методу флюксій на основі вчення про межу, про «останні стосунки зникаючих величин» або «перших стосунках величин», що зароджуються, не даючи, втім, формального визначення межі і розглядаючи його як первинне. Учення Н. про межу через ряд ланок (Же. Л. Д''Аламбер, Л. Ейлер), що є посередником, отримало глибокий розвиток в математиці 19 ст (О. Л. Коші і ін.).

  В «Методі різниць» (опублікований 1711) Н. дав рішення задачі про проведення через n + 1 дані крапки з рівновіддаленими або нерівновіддаленими абсцисами параболічної кривої n -го порядку і запропонував інтерполяційну формулу, а в «Початках» дав теорію конічних перетинів. У «Перерахуванні кривих третього порядку» (опублікована 1704) Н. приводиться класифікація цих кривих, повідомляються поняття діаметру і центру, вказуються способи побудови кривих 2-го і 3-го порядку по різних умовам. Ця праця зіграла велику роль в розвитку аналітичною і частково проектною геометрії. У «Загальній арифметиці» (опублікована в 1707 по лекціях, читанним в 70-і рр. 17 ст) містяться важливі теореми про симетричні функції коріння рівнянь алгебри, про відділення коріння, про приводимість рівнянь і ін. Алгебра остаточно звільняється в Н. від геометричної форми, і його визначення числа не як зборів одиниць, а як стосунки довжини будь-якого відрізання до відрізку, прийнятому за одиницю, з'явилося важливим етапом в розвитку вчення про дійсне число.

  Створена Н. теорія руху небесних тіл, заснована на законі усесвітнього тяжіння, була визнана найбільшою англійським ученими того часу і різко негативно зустрінута на європейському континенті. Противниками поглядів Н. (зокрема, в питанні про тяжінні) були картезіанці (див. Картезіанство ), переконання яких панували в Європі (особливо у Франції) в 1-ій половині 18 ст Переконливим аргументом на користь теорії Н. з'явилося виявлення розрахованою їм пріплюснутості земної кулі в полюсів замість опуклостей, що очікувалися по ученню Декарта. Виняткову роль в зміцненні авторитету теорії Н. зіграла робота А. До. Клеро по обліку обурюючої дії Юпітера і Сатурну на рух комети Галлея. Успіхи теорії Н. у вирішенні завдань небесної механіки увінчалися відкриттям планети нептун (1846), заснованому на розрахунках обурень орбіти Юпітера (В. Льоверье і Дж. Адамс ).

  Питання про природу тяжіння за часів Н. зводився по суті до проблеми взаємодії, тобто наявність або відсутність матеріального посередника в явищі взаємного тяжіння мас. Не визнаючи картезіанських переконань на природу тяжіння, Н., проте, відхилився від яких-небудь пояснень, вважаючи, що для них немає достатніх науково-теоретичних і дослідних підстав. Після смерті Н. виник науково-філософський напрям, що отримав назву ньютоніанства, найбільш характерною межею якого була абсолютизація і розвиток вислову Н.: «гіпотез не вигадую» («hypotheses non fingo») і заклик до феноменологічного вивчення явищ при ігноруванні фундаментальних наукових гіпотез.

  Могутній апарат ньютонівської механіки, його універсальність і здатність пояснити і описати щонайширший круг явищ природи, особливо астрономічних, зробили величезний вплив на багато галузей фізики і хімії. Н. писав, що було б бажано вивести з початків механіків і останні явища природи, і при поясненні деяких оптичних і хімічних явищ сам використовував механічній моделі. Вплив поглядів Н. на подальший розвиток фізики величезно. «Ньютон змусив фізику мислити по-своєму, “класично”, як ми виражаємося тепер... Можна стверджувати, що на всій фізиці лежав індивідуальний відбиток його думки; без Ньютона наука розвивалася б інакше» (Вавілов С. І., Ісаак Ньютон, 1961, с. 194, 196).

  Матеріалістичні природничонаукові переконання поєднувалися в Н. з релігійністю. До кінця життя він написав вигадування про пророка Данилі і тлумачення Апокаліпсису. Проте Н. чітко відокремлював науку від релігії. «Ньютон залишив йому (богові) ще “перший поштовх”, але заборонив всяке подальше втручання в свою сонячну систему» (Ф. Енгельс, Діалектика природи, 1969, с. 171).

  російською мовою перекладені всі основні роботи Н.; велика заслуга в цьому належить А. Н. Крилову і С. І. Вавілову .

Соч.: Opera quae extant omnia. Commentariis illustravit S. Horsley, v. 1—5, L., 1779—85; у русявий.(російський) пер.(переведення)— Математичні початки натуральної філософії, з примітками і поясненнями А. Н. Крилова, в кн.: Крилов А. Н., Собр. праць, т. 7, М-код.—Л., 1936; Лекції з оптики, пер.(переведення) С. І. Вавілова, [М.], 1946; Оптика або трактат про віддзеркалення, заломлення, вигинання і кольори світла, пер.(переведення) і примітки С. І, Вавілова, 2 видавництва, М., 1954; Математичні роботи, пер.(переведення) з латів.(латинський) Д. Д. Мордухай-Болтовського, М-код.—Л., 1937; Загальна арифметика або книга про арифметичний синтез і аналіз, пер.(переведення) А. П. Юшкевіча, М-код.—Л., 1948.

  Літ.: Вавілов С. І., Ісаак Ньютон, М., 1961; Ісаак Ньютон. 1643—1727. Сб. статей до трьохсотліття з дня народження, під ред. С. І. Вавілова, М-код.—Л., 1943.

Дзеркальний телескоп І. Ньютона, що зберігається в Лондонському королівському суспільстві.

Титульний аркуш першого видання «Почав».

Надгробний пам'ятник І. Ньютону у Вестмінстерському абатстві в Лондоні.

І. Ньютон.