Трудно знать многое, все знать невозможно. Но делать великие открытия в абсолютно разных областях фундаментальных знаний и определять облик науки на сотни лет вперед — это почти что чудо. На свете было немного людей, чьи портреты одновременно висят в школьных кабинетах математики, физики, астрономии и культурологии. И, пожалуй, главным «мессией от науки» был сэр Исаак Ньютон.
В 2005 году Лондонское королевское общество провело голосование по кандидатуре самого влиятельного физика в истории планеты. Ньютон был сочтен более значимым, чем Эйнштейн.
Неразговорчивый и одинокий
В апреле 1642 года зажиточный, но совершенно безграмотный фермер Исаак Ньютон из маленькой деревеньки Вулсторп женился на хорошо образованной 19-летней Анне Эйскоу из деревни Маркет Овертон. Счастье молодых длилось недолго. В октябре муж умер. А аккурат на Рождество, 25 декабря, Анна родила мальчика. Его назвали в честь отца — Исааком. Эти обстоятельства определили участь научного прогресса, ведь будь Исаак старший жив, он наверняка воспитал бы сына-фермера.Малыш родился недоношенным. По воспоминаниям матери, ребенок был так мал, что мог поместиться в чашку на четверть кварты. Все ожидали, что он не проживет и суток. Однако, несмотря на это, Исаак вырос здоровым и дожил до 84 лет.
Через три года Анна вышла замуж за богатого викария Барнаби Смита, которому к тому времени исполнилось 63 года. Она оставила сына своим родителям и переехала к преподобному. Второй брак матери «подарил» Ньютону двух сводных сестер и одного сводного брата (Мэри, Бенджамина и Анну).
Некоторые исследователи полагают, что юный Ньютон страдал от аутизма. Он мало говорил (качество, сохранявшееся на протяжении всей его жизни) и так сильно погружался в свои мысли, что забывал принимать пищу. До семи лет его часто «заклинивало» на повторении одних и тех же предложений, что, естественно, не добавляло странному мальчику друзей.
В 1652 году Ньютона послали учиться в школу Грэнтхэма. Этот городок был всего в 5 милях от его дома, но Исаак предпочел покинуть родные стены и поселился у грэнтхэмского аптекаря — мистера Кларка.
В 1656 году викарий умирает, и вдова Смит возвращается в родовое имение. Стараниями брата матери Ньютона и пастора соседней деревни, который заметил научные успехи юноши, его решили послать в университет.
Одинокий и гениальный
Весной 1664 года он был зачислен в Тринити-колледж стипендиатом. Это открыло ему доступ к огромной библиотеке Кембриджа. Молодой человек жадно глотал труды Архимеда, Аристотеля, Платона, Коперника, Кеплера, Галилея и Декарта — тех самых гигантов, на плечах которых, по его собственным словам, он стоял в дальнейшем.Увлекшись оптикой, Ньютон посвящал немало времени наблюдению атмосферных явлений — в частности, гало (кольцо вокруг Солнца).
Исааку хватило года, чтобы набраться базовых знаний в математике, физике и оптике. В июле 1665 года Лондон поразила страшная эпидемия чумы. Количество жертв было так велико, что руководство университета распустило студентов по домам (на протяжении двух следующих лет Кембридж закрывался и открывался несколько раз).
Ньютон взял «творческий отпуск» и вернулся в родной Вулсторп. Спокойствие деревенской жизни благоприятно сказывалось на Исааке. Шумные студенты не отвлекали его от книг, поэтому уже в январе 1665 года он защитился на бакалавра, а в 1668 стал магистром.
Это покажется странным, но Ньютон сделал основные открытия, еще будучи учеником Кембриджа. Он не кричал «Эврика!» на каждом углу и не стремился популяризовать свои достижения, так что мировую известность Исаак получил лишь в зрелом возрасте.
К 23 годам молодой человек освоил методы дифференциального и интегрального исчисления, вывел формулу бинома Ньютона, сформулировал основную теорему анализа (позже названную «формулой Ньютона-Лейбница), открыл закон всемирного тяготения и доказал, что белый цвет — смесь цветов.
Все это делалось с помощью кратких заметок в дневниках. Судя по ним, мысли Ньютона свободно перескакивали от оптики к математике и наоборот. Деревенская тишина предоставляла ему неограниченное количество времени для размышлений. Сам он объяснял успех тем, что размышлял постоянно.
В 1669 году чума отступила, Кембридж вновь ожил, и Ньютона назначили профессором математики. В то время под математическими науками подразумевались также геометрия, астрономия, география и оптика, однако лекции Ньютона считались скучными и не пользовались спросом у студентов — зачастую ему приходилось выступать перед пустыми скамьями.
Полет яблока
Общепринятая версия гласит, что летом 1666 года Ньютон, бродивший по саду своего поместья в Вулсторпе в очередном интеллектуальном трансе, увидел, как с дерева падает спелое яблоко. По другой, более анекдотичной легенде яблоко упало ему на голову. Так или иначе, Ньютон задумался: а что если сила тяготения действует не только на объекты близ Земли, но и гораздо дальше нее — например, на Луну и другие небесные тела?Ранее священнослужители предлагали альтернативную «теорию гравитации» — мол, человека тянут к земле его грехи. Покаявшись, можно попасть на небо, в рай, а грешник, соответственно, проваливается под землю — в ад.
Ньютон связал закон тяготения (силы, обратно пропорциональной квадрату расстояния) и объяснил природу движения планет. До появления теории относительности никаких поправок к этой модели не было. Знаменитый мысленный эксперимент Ньютона с пушкой (если поставить ее на высочайшую гору, нацелить горизонтально и выстрелить ядро с определенной скоростью, оно будет вращаться вокруг Земли подобно Луне) фактически заложил первый камень в фундамент космонавтики.
Также ученый объяснил приливы притяжением Луны и, имея данные о высоте прибывающей воды, рассчитал массу спутника нашей планеты.
Свет разума
В декабре 1671 года Ньютон стал кандидатом в члены Королевского научного общества, основанного десятью годами раньше. Это была элитная организация гениев, масонов и алхимиков, интересовавшихся всеми видами знаний, в том числе и оккультными.В январе 1672 Исаак прочитал перед членами общества доклад об оптике и продемонстрировал построенный им зеркальный телескоп.
По итогам доклада Ньютон немедленно был принят в общество. Ему это польстило и он решил поделиться с коллегами неким «великим философским открытием». Им оказалась теория света: белый цвет состоит из всего спектра цветов, а предметы кажутся цветными лишь потому, что они поглощают некоторые цвета лучше, чем другие.
Год спустя вышла фундаментальная монография Ньютона «Оптика», в которой, помимо революционных выкладок по дисперсии, интерференции, дифракции и поляризации света, утверждалось, что свет состоит из мельчайших частиц — корпускул. Эта ошибка еще долгое время жила благодаря авторитету Ньютона.
Бремя славы
Как уже отмечалось ранее, Ньютон неохотно публиковал свои работы, предпочитая обсуждать те или иные проблемы в переписке с коллегами. В 1682 году около Земли прошла комета Галлея, что вызвало всплеск интереса к взаимодействию небесных тел.Сам Галлей долго уговаривал Ньютона обобщить и опубликовать все его исследования по физике в единый труд.
Работа вышла в 1686 году под названием «Математические начала натуральной философии» (то есть физики). Книга, детально описывающая — не больше, ни меньше — базовые законы природы, была распродана за 4 года и выдержала 3 переиздания еще при жизни автора.
Вся ученая Европа стояла на ушах. Некоторые исследователи буквально поклонялись Ньютону, другие называли его шарлатаном. Невидимое и нематериальное тяготение представлялось чем-то вроде магии, а сам Ньютон не мог объяснить его происхождение (и даже допускал, что гравитация имеет сверхъестественную природу).
Ньютон моментально стал национальным героем. Ритм жизни ускорился в несколько раз. В 1689 его избирают членом Парламента, однако все, что осталось от его депутатства — письменные жалобы на сквозняки в зале заседания. Известнейший художник страны — сэр Годфри Келлер — рисует первый портрет Ньютона.
В 1695 году канцлер казначейства Чарльз Монтегю, бывший студент Ньютона, пригласил ученого на должность смотрителя монетного двора с годовым жалованьем в 600 фунтов. Ньютон, хандривший из-за отсутствия материального признания его заслуг, согласился переехать в Лондон.
В то время страна была наводнена фальшивыми монетами. Монтегю задумал полную перечеканку всей наличности и рассчитывал на познания Ньютона в металлургии и механике. Исаак показал себя отличным администратором и, невзирая на забастовки и доносы, наладил ускоренный выпуск новых денег. За это его сделали директором монетного двора с годовым окладом около 1500 фунтов.
Дела шли в гору. В 1699 году Ньютона сделали членом Французской академии наук, а в 1703 году он был избран Президентом Лондонской королевской академии (по поводу чего Исаак подарил ученым новый прибор — солнечную печь, плавившую металлы с помощью системы линз). Его переизбирали на эту должность каждый год в течении последующих 25 лет — рекорд общества, продержавшийся три столетия. А в 1705 королева Анна возводит его в рыцарское достоинство.
Наука чудес
Ньютон вошел в историю как физик и математик. Однако эти науки занимали лишь около половины его кругозора. Помимо этого, великий рационалист увлекался... алхимией и теологией. О его мистических взглядах известно немногое. Ньютон никогда не объявлял себя сторонником той или иной веры.Он верил в бога, но отрицал Троицу — хотя учился в колледже святой Троицы. Можно предположить, что взгляды Ньютона были близки к арианству (древнейшее христианское учение, согласно которому Христа сотворил бог, и, соответственно, они не были равны друг другу).
Столь радикальные взгляды не раз создавали ему проблемы. До 19 века в Кембридж могли поступать только верующие мужчины, «женатые на науке» (дававшие обет безбрачия — последнее отчасти объясняет, почему у Ньютона никогда не было жены и потомков). Но для занятия должности профессора требовалось принять сан. Ньютону было сделано исключение — причем разрешение на занятие должности пришлось выхлопотать у самого короля.
Ньютон написал «Хронологию древних царств» и комментарий на Апокалипсис. В конце 17 века он попытался найти в Библии «тайный код» и извлечь с его помощью научную информацию. Ученый рассчитал, что конец света наступит не ранее 2060 года.
Он увлекался алхимией. В Лондоне у него была крупная лаборатория, где производились поиски философского камня. Тогда это запрещалось по двум причинам: во-первых, шарлатаны выманивали на «исследования» много денег у своих покровителей, а во-вторых, власти теоретически допускали возможность получения бесплатного золота и боялись девальвации фунта. К тому же вряд ли кому понравилось бы, что хранитель монетного двора ищет способы превращать медь в золото. Именно поэтому Ньютон «алхимичил» тайком.
В 1936 году на аукционе Сотбис были проданы чудом сохранившиеся алхимические заметки Ньютона. Как и все другие алхимики, Исаак пользовался путаным языком. Исследования карт Таро, иероглифов и растений сопровождались странными стихами.
Также ученый пытался воссоздать план Храма Соломона, считая, что в нем зашифрована вся история иудеев. Занимался он и альтернативной хронологией, меняя даты и очередность исторических событий. Согласно его расчетам, мифический остров Огигия был Атлантидой, так как на нем жила нимфа Калипсо — мать Атланта.
Вопреки распространенному мнению, ни одно обстоятельство жизни Ньютона не говорит о том, что он был масоном или Грандмастером Приората Сиона. Однажды члены Королевского общества прямым текстом обвинили его в принадлежности к розенкрейцерам, однако это осталось недоказанным.
После смерти Ньютона в его библиотеке нашли 169 книг по алхимии (вероятно, крупнейшее алхимическое собрание того времени) и несколько книг о розенкрейцерах, исписанных заметками на полях.
В 1725 году Ньютон простудился и был вынужден поселиться в Кенсингтоне — пригороде Лондона. Последние годы своей жизни он редко выходил на улицу. 28 февраля 1727 года Ньютон отправился в Лондон, чтобы, как обычно, заседать на собрании Королевского общества. 4 марта у него случилось обострение мочекаменной болезни. Ученого доставили домой. 84-летний старик мучился еще две недели. 18 марта у него начался бред. 20 марта в час ночи он умер.
Сэра Исаака Ньютона похоронили в Вестминстерском аббатстве. Вольтер, присутствовавший на погребении, отметил, что так хоронили лишь королей. Доходило до того, что некоторые скорбящие предлагали «обнулить» календарь на 1642 году и сделать поместье Ньютона в Вулсторпе святилищем.
В отличие от Эйнштейна, Ньютон не перевернул представление людей о мире, но лишь обобщил его, используя свой острый ум и способность работать над проблемой по 20 часов в сутки.
Если бы не Ньютон, научно-техническая революция 19 века и космические полеты 20-го случились бы гораздо позже. Сам же он считал себя мальчиком, стоящим у бескрайнего океана истины и подбиравшим на берегу цветные камушки с ракушками.
Открытия Исаака Ньютона
Три закона движения
Начнем с его знаменитой работы «Математические начала натуральной философии» (1687), в которой раскрывались основы классической механики. Речь идет о трех законах движения, добытых из законов планетарного движения, выдвинутых Иоганном Кеплером.Первый закон – инерция: объект в состоянии покоя будет оставаться в этом покое, пока на него не повлияет сила, лишенная баланса. Тело в движении продолжит двигаться с изначальной скоростью и в том же направлении, если не столкнется с несбалансированной силой.
Второй: ускорение появляется, когда сила влияет на массу. Чем больше масса, тем больше силы потребуется.
Третий: для каждого действия есть равное противодействие.
Универсальная гравитация
Ньютона стоит поблагодарить за закон всемирного тяготения. Он вывел, что каждая точка массы притягивает другую силой, направленной вдоль линии, пересекающей обе точки (F = G frac{m_1 m_2}{r^2}).Эти три постулата гравитации помогут ему измерять траектории комет, приливов, равноденствий и прочих явлений. Его доводы разбили последние сомнения касательно гелиоцентрической модели и научный мир принял факт, что Земля не выступает вселенским центром.
Все знают, что Ньютон пришел к выводам о гравитации благодаря случаю с яблоком, упавшим ему на голову. Многие думают, что это всего лишь шуточный пересказ, а ученый вывел формулу постепенно. Но в пользу яблочного прорыва говорят записи в дневнике Ньютона и пересказы его современников.
Форма Земли
Исаак Ньютон полагал, что наша планета Земля сформировалась в виде сплющенного сфероида. Позже догадка подтвердится, но в его времена это была важная информация, которая помогла перевести большую часть научного мира с декартовской системы на механику Ньютона.В математическом поле он обобщил биномиальную теорему, исследовал степенные ряды, вывел собственный метод для аппроксимации корней функции и поделил на классы большинство кривых кубических плоскостей. Также он делился разработками с Готфридом Лейбницем.
Его открытия были прорывными в физике, математике и астрономии, помогавшие при помощи формул разобраться в строении пространства.
Оптика
В 1666 году он все больше углубляется в оптику. Все началось с изучения свойств света, который он измерял сквозь призму. В 1670-1672 гг. исследовал рефракцию света, показывая, как разноцветный спектр перестраивается в одиночный белый свет при помощи линзы и второй призмы.В итоге, Ньютон понял, что цвет формируется из-за взаимодействия объектов изначально окрашенных. Кроме того заметил, что объектив любого инструмента страдает из-за светового рассеивания (хроматическая аберрация). Ему удалось решить проблемы при помощи телескопа с зеркалом. Его изобретение считается первой моделью отражающего телескопа.
Кроме того…
Также ему принадлежит заслуга в формулировке эмпирического закона охлаждения и изучение скорости звука. С его подачи появился термин «ньютоновская жидкость» – описание любой жидкости, где вязкие напряжения линейно пропорциональны скорости ее трансформации.
Большое количество времени Ньютон посвящал исследованию не только научных постулатов, но и библейской хронологии и внедрялся в алхимию. Однако многие работы появились только после смерти ученого. Так что Исаак Ньютон запомнился не только как талантливый физик, но и философ.
Чем же мы обязаны Исааку Ньютону?
Его идеи были прорывными не только для того времени, но и послужили стартовыми точками для всех последующих ученых. Он подготовил плодородную почву для новых открытый и вдохновил на исследование этого мира. Неудивительно, что у Исаака Ньютона появились последователи, развивающие его идеи и теории. Если вам интересно узнать больше, то на сайте есть биография Исаака Ньютона, где представлены дата рождения и смерти (по новому и старому стилю), самые важные открытия, а также интересные факты о величайшем физике.
517_В_6-7
