Основные идеи ньютона кратко

Обновлено: 02.07.2024

Именем Исаака Ньютона названы три закона механики, с которыми приходилось сталкиваться всякому, кто изучал физику хотя бы в школе. Но научные достижения великого английского ученого этим не ограничиваются. Он открыл дисперсию света, создал научный инструментарий, которым пользуются и современные ученые, в первую очередь те, которые занимаются оптикой и математикой. Еще при жизни о нем слагали легенды. Так кем же был Исаак Ньютон, биография которого вызывала интерес даже три столетия назад?

Происхождение и детство
Обучение в школе
Студент колледжа
Дорога к науке
Открытия ученого во время чумы
Королевское Общество
Математические основы физики
Конфликт с королем
Лондонcкий период
Интересные факты

Происхождение и детство

Будущий создатель классической механики родился 25 декабря 1642 года. Сейчас день его рождения отмечают в другое время - по современному календарю эта дата приходится на 4 января следующего года. Родом он был из семьи фермера, которая была хорошо известна в графстве Линкольншир, хотя никогда не отличалась знатностью рода. Родная деревня будущего сэра и знаменитого ученого называлась Вулсторп. Отца тоже звали Исаак. Прожил он всего тридцать шесть лет, и новорожденного увидеть так и не успел, хотя сынишка появился на свет раньше времени.

Рис. 1. Исаак Ньютон. Портрет кисти Г. Кнеллера. 1689 год Несмотря на то, что малыш родился во время празднования Рождества, с крещением возникли проблемы - очень уж хилым он был. Мать Анна Эйскоу боялась, что не выживет. Но он поправился, его окрестили по всем правилам и назвали именем отца, который оставил в наследство неплохой земельный участок и приличные деньги - целых пятьсот фунтов. Однако в семье бытовала легенда, что предки отца были знатными дворянами - в это верил и сам ученый. Поначалу Анна уделяла старшенькому все свое время, но, когда ему не исполнилось еще четырех лет, она снова вышла замуж. Муж был старше ее в два с лишним раза, но Анна родила еще троих детей, так что ей стало не до первенца, и Исаак оказался предоставлен сам себе. Неизвестно, как сложилась бы его жизнь, если бы не дядя Уильям, брат матери. Он подолгу возился с мальчиком, помогал ему делать всякие интересные штуки, вроде солнечных часов и разных механизмов, даже буквы малыш выучил с дядюшкой. Склонность к техническому творчеству Исаак проявлял с детства. С дядей он по большей части и жил до десятилетнего возраста, когда после смерти отчима вернулась мать. В его жизни новые обстоятельства мало что изменили. Мать возилась с малышами, занималась домашними и фермерскими делами, так что Исаак продолжал делать то, что заблагорассудится. Впрочем, кое-какие изменения все же были, но они стали важны позже - от отчима досталось довольно приличное наследство, и Анна сразу переписала значительную часть его на старшего сына.

Обучение в школе

Более или менее систематическое обучение Исаак начал в 1655 году, когда его отправили учиться в Грэнтем, где была ближайшая школа. Поселился он в доме местного фармацевта. Учителя отмечали его незаурядные способности к разным наукам. Но Анне не был нужен ученый, она хотела, чтобы сын стал фермером, как и его отец. Поэтому Исаака вернули домой и попытались привлечь к управлению хозяйством. Это оказалось не так легко, как думала мать. 16-летний наследник заниматься сельским хозяйством не желал, он читал книги, писал стихи и делал всякие заковыристые механические штучки. Друзья, в числе которых был школьный учитель Исаака, уговаривали мать отпустить парня учиться дальше. Собственный ее брат просил о том же. Просьбы возымели результат - Исааку было позволено окончить школу и продолжить учебу в Кембридже.

Студент колледжа

Обучение в школе закончилось для Исаака в 1661 году. Он сразу же отправился сдавать экзамены в Кембридж. Испытание было всего одно - надо было как следует знать латынь, на которой тогда писали абсолютно все. Испытание он выдержал, и его взяли в Тринити-колледж. Тут надо вспомнить о том, что это было за время на Британских островах. Детство Ньютона прошло как раз на время революционных событий. Карл Первый был казнен. Монархию восстановили незадолго до того, как Исаак стал студентом, однако, королевские учебные заведения по-прежнему плохо финансировались. Многие преподаватели лишились своих кафедр, в первую очередь те, кто появился в Кембридже во время революционных событий.

Рис. 3. Исаак Ньютон в молодости Тринити-колледж был не особенно многолюдным - там обитало всего около четырех сотен человек. В это количество входили не только студенты, но также преподаватели, слуги и несколько нищих, находившихся на содержании университета. Одни студенты платили за обучение, другие - нет, но они должны были что-то делать для университета. Ньютон попал во вторую категорию. Все силы он отдавал учебе, друзей у него не было, а студенческие шалости будущего ученого не интересовали. В 1664 году он получил право на стипендию, которая полагалась студентам старших курсов.

Дорога к науке

Система образования в Кембридже еще была средневековой - например, изучали астрономию Аристотеля, но ни слова не говорили о Галилее или Копернике. Но в тетрадях Ньютона имена великих ученых-новаторов уже появились, хотя занимался он не только астрономией. В это же время он увлекся оптикой, математикой, изучал теорию музыки, фонетику.

Важно! Самый же главный документ этого времени - перечень научных проблем, которые, по мнению Ньютона, следовало бы решить. Ньютон кратко изложил то, чем ученые занимались потом на протяжении двух веков. Список включал свыше сорока позиций.

Покровительствовал Ньютону его тезка Барроу, сразу оценивший возможности молодого коллеги. Он занимался преимущественно математикой. Оценил он и первое научное открытие Ньютона в этой области, которое положило начало новому математическому методу, а молодому ученому была присвоена степень бакалавра.

Рис. 4. Исаак Ньютон. Е. Симен. 1726 год Он начал разрабатывать и свою главную теорию - закон всемирного тяготения, то есть обобщить опыт и исходные данные своих предшественников - Кеплера, Галилея и Декарта. Но успешные занятия летом 1665 года прекратились - в Англии началась эпидемия чумы. Ньютон отправился в Линкольншир. Он хотел продолжать свои исследования и взял с собой все книги и инструменты, которые могли понадобиться.

Открытия ученого во время чумы

Он создал математическую формулу , которую по сей день называют двумя именами - его и Лейбница. Он доказал, что белый цвет разлагается на несколько других.
Закон всемирного тяготения - свое главное открытие, также приходится на это же время.

Королевское Общество

В 1672 году Ньютон стал членом организации, представлявшей собой что-то вроде Академии наук. Она называлась Королевским Обществом и была создана двенадцатьми годами раньше. Он стал очень известен благодаря телескопу, который сделал во время затворничества в родительском поместье. Схема была раньше, но работающего экземпляра не было. У Ньютона тоже не все вышло с ходу, первый блин оказался комом, однако, второй был выполнен просто идеально. По сути он изобрел новую схему. Ученого попросили показать свое устройство в Лондоне в присутствии короля. Изобретение вызвало фурор, да, к тому же, имело совершенно явную практическую ценность, ведь Англия в те годы была ведущей морской державой. Новое положение изменило круг его общения. В него вошли известные ученые того времени - Бойль, Рен и остальные, кто уже чего-то добился в науке. Но общение приводило к спорам и даже к ссорам, чего Ньютон терпеть не мог. Полемика часто возникала вокруг его же работ. Он даже пытался выйти из Общества, его уговорили остаться, но печатать свои труды он перестал.

Математические основы физики

Он сумел закончить свой самый известный труд - “Математические основы натуральной философии”. Писать работу он начал в 1682 году, изначально она называлась “О движении”. По своему обыкновению, Ньютон отказался ее публиковать, хотя некоторые ученые, в том числе Эдмонд Галлей, его очень сильно просили это сделать.
Потом, по просьбе коллег, он развил мысли, высказанные в первоначальном варианте. В этой работе Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения и принцип движения планет. Работал он над рукописью до 1686 года. Вопреки своим принципам, ученый решил опубликовать этот труд, что удалось не сразу - деньги Общества ушли на очередную бессмысленную работу. Средства нашел Галлей. Полностью трехтомное издание вышло в 1687 году гигантским по тем временам тиражом в три тысячи экземпляров. Издание раскупили очень быстро. Оно пользовалось таким успехом, что еще при жизни автора дважды переиздавалось.

Важно! Ньютон дал основные понятия механики, главные определения, ввел новые физические величины. В этом труде он сформулировал три главных закона механики, которые и получили его имя. Он описал орбиты разных небесных тел, в том числе тех, которые еще не были известны его предшественникам (например, Кеплеру).

Конфликт с королем

В 1887 году Ньютон, который не переносил ссоры ни в каком виде, вступил в серьезный конфликт с королем из-за того, что Яков Второй нарушил права университетов, назначив вице-канцлером Кембриджа Альбана Френсиса, католического монаха. Национальность роли не играла, а вероисповедание было важно. Университетскую делегацию вызвали в Лондон. Их принял верховный судья Джеффрис. Ньютон резко выступил против ущемления прав университета. Ученые выиграли спор, но король остался крайне недоволен. Якова через два года лишили трона, а Ньютона - избрали в парламент от университета. Депутатом он пробыл около года. Затем его избирали еще раз, уже в начале XVIII века.

Лондонcкий период

В начале 90-х гг. Ньютон едва не умер. Принято считать, что причиной болезни была неосторожность во время химического опыта. Но вполне возможно, что сказались и напряженная работа, и личные несчастья 80-х гг., да и лет ему было уже много. Как бы то ни было, он выжил, практически поправился и дела его улучшились.

Рис. 8. Статуя Ньютона в Тринити-колледже. 1755 год В середине 90-х гг. ученый был назначен хранителем Монетного двора. Ему пришлось поменять специальность - узнать, как делают монеты. Он стал одним из исполнителей денежной реформы, и предложил способ отличать настоящие монеты от фальшивых, и более надежный способ чеканки. Но его присутствие нравилось не всем, на него стали поступать жалобы, которые, как выяснилось позднее, писали главным образом фальшивомонетчики. Свои взгляды на эту проблему он изложил в трактате, который в какой-то степени является его автобиографией. В 1703 году его избрали президентом Королевского Общества, два года спустя вышла его работа “Оптика”, которая дала направление развитию этой науки на ближайшие два столетия. Ньютоновская теория движения небесных светил уже преподавалась везде, идеи его находили все больше сподвижников.

Важно! Достижения не остались без внимания - в том же 1703 году Ньютона возвели в рыцари. Впервые в истории воинское звание получил ученый. Новоиспеченному рыцарю теперь получили герб, и его должны были называть сэром.

Ньютон продолжал работать в разных сферах - пишет об универсальной арифметике, о своем опыте работы в Монетном дворе. Последним его трудом стал исторический трактат “Хроники древних царств”.

Рис. 9. Копия первого телескопа Ньютона, музей Кембриджа В начале 20-х годов ученый стал заметно сдавать. Он переехал в пригород Лондона Кенсингтон. Там 20 марта 1727 года по старому стилю и умер без особых страданий - просто уснул и не проснулся. Похоронен был в Вестминстерском аббатстве, а на могиле стоит очень своеобразный памятник, на котором можно увидеть основные открытия Ньютона.

Исаак Ньютон (1643—1727 гг.) — выдающийся английский физик, математик, механик, астроном, оптик — родился в семье небогатого фермера. Его отец умер незадолго до рождения сына.

Исаак Ньютон учился в колледже при Кембриджском университете и закончил его со степенью бакалавра, а после окончания университета в 1668 году ему была присуждена магистерская степень. Обладал выдающимися способностями, о чем свидетельствует то, что его учитель по университету, признавая за Ньютоном интеллектуальное превосходство в науке, сам принял решение уступить ему университетскую кафедру и сделал это в 1669 году, когда И. Ньютону было немногим более 25 лет. Исаак Ньютон возглавлял эту кафедру более 30 лет — до 1701 года. Был членом Британского Парламента от Кембриджа. Затем был назначен на высокий пост Управляющего монетным двором Британского королевства.

В 1703 году Исаак Ньютон возглавил английскую Академию Royal Society, и если называть этот пост современным языком, то И. Ньютон стал Президентом Академии. На этот пост он переизбирался ежегодно вплоть до его кончины.

Конечно, И. Ньютон — выдающийся представитель естествознания. У него нет работ, специально посвященных проблемам философии. Более того, И. Ньютон был религиозным человеком, практикующим верующим. Философия была для него занятием, в котором он находил удовлетворение своих религиозных потребностей. Однако внимательное прочтение его трудов позволяет увидеть глубокое понимание им многих проблем, относящихся к философии. Он был стихийным материалистом в естествознании и одновременно антиматериалистом, неоплатоником по мировоззрению. Именно И. Ньютон блестяще демонстрирует новую закономерность взаимоотношения естествознания и философии. Если раньше философскими знаниями занимались философы, то теперь философией начали заниматься представители частных наук, формулирующие на основе частнонаучного знания философские обобщения.

Так И. Ньютон преодолел в практике научных исследований известное противоречие между эмпиризмом и рационализмом. Его наука опиралась на факты и опыт, как этого требовали представители эмпиризма, но, одновременно, И. Ньютон широко использовал в исследованиях математические методы, а, следовательно, дедуктивный метод, к чему призывали представители рационализма.

Эти обстоятельства позволили нам включить краткий анализ достижений великого ученого в раздел, посвященный анализу философии Нового времени.

Место Исаака Ньютона в европейской науке нового времени — это место великого посредника между философией и естествознанием. Он необычайно гармонично совмещал в себе талант теоретика и экспериментатора; ученого, сделавшего величайшие открытия в науке, и одновременно кропотливого и вдумчивого систематизатора того, что было сделано другими. Среди его великих творений каждое достаточно для того, чтобы имя ученого было золотыми буквами вписано в историю мировой науки: это и сформулированные им законы механики, и открытое (независимо от Лейбница, который сделал это же открытие) исчисление бесконечно малых и многое другое.

И. Ньютон был последователем Г. Галилея: его наука опиралась на факты как этого требовали эмпирики, но она была наукой теоретической и опиралась в доказательствах на математику, на дедукцию, как этого требовали рационалисты. Широкое использование И. Ньютоном математики способствовало открытию им фундаментальных закономерностей природы. На примере И. Ньютона, равно как и других выдающихся представителей науки XVII века, можно увидеть еще одну закономерность: если раньше философы занимались проблемами частных наук, то теперь специалисты частных наук обратились более внимательно к философии.

Вот еще одно пространное рассуждение И. Ньютона, связанное с предыдущим, характеризующие стиль его научной деятельности: «До сих пор я уяснял небесные явления и приливы морей на основании силы тяготения, но я не указывал причины самого тяготения. Эта сила происходит от некоторой причины, которая проникает до центра Солнца и планет без уменьшения своей способности и которая действует пропорционально величине поверхности частиц, на которые она распространяется повсюду на огромные расстояния, убывая пропорционально квадратам расстояний. Причины этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю. Все же, что не выводится из явлений, должно называться гипотезой, гипотезам метафизическим., скрытым свойствам не место в экспериментальной философии. В такой философии предложения выводятся из явлений и обогащаются при помощи наведения (индукции). Так были изучены непроницаемость, подвижность и напор тел, законы движения и тяготения. Довольно того, что тяготение на самом деле существует и действует согласно изложенным законам и вполне достаточно для объяснения всех движений небесных тел и моря [35, с. 404].

Хотя в приведенных цитатах заметны расхождения, для нас важно другое. Естествознание Нового времени стремится к достоверному, истинному знанию о природных явлениях, оно является рациональным, опирается на доказательства. Конечно, и И. Ньютон пользовался гипотезами как особой формой научного познания, например гипотезами об абсолютном времени, абсолютном пространстве и др.

От Ньютона начался подлинный расцвет математики и основанного на математических методах естествознания. Известно, что взаимоотношения философии и частных наук, начиная от Аристотеля и завершаясь в немецкой классической философии, могут быть охарактеризованы как доминирование философии над частными науками. У Ньютона эти отношения уже претерпели изменения: философия и наука о природе взаимодействуют, оказывая благотворное влияние друг на друга.

Три закона движения Ньютона положили начало классической механике

Три закона движения Ньютона

Он был первым, кто сформулировал понятие гравитации как универсальной силы

Диаграмма, описывающая закон всемирного тяготения Ньютона

Ньютон открыл обобщенную теорему Бинома в 1665 году

Исааку Ньютону приписывают открытие обобщенной теоремы о биномах, действительной для любого рационального показателя, в 1665 году. Она еще широко используется в математике. Помимо теоремы о биноме, вклад Ньютона в математику включает в себя обнаружение тождеств Ньютона, которые находят применение во многих областях математики, включая теорию Галуа, теорию инвариантов, теорию групп и комбинаторику. Метод Ньютона, который можно использовать для нахождения минимума или максимума функции, быстро находит обратную величину числа и решает трансцендентные уравнения и вносит существенный вклад в изучение степенных рядов и теории конечных разностей.

Исаак Ньютон изобрел исчисление

В 1665 году Ньютон начал разрабатывать математическую теорию, которая впоследствии стала исчислением, математическим исследованием изменений. Исчисление впервые предоставило математикам мощную форму анализа, позволяющую находить наклоны кривых и области под кривыми. Сегодня оно широко используется в науке, технике и экономике и может решить многие проблемы, которые не может решить одна только алгебра. Несмотря на то, что между Ньютоном и немецким математиком Готфридом Лейбницем существовал долгий научный спор о том, кто изобрел исчисление, современные историки полагают, что оба они изобрели его независимо.

Он изобрел первый отражающий телескоп

В 1668 году Исаак Ньютон изобрел первый успешный отражающий телескоп, теперь известный как ньютоновский телескоп. Телескоп тех времен был большим и громоздким инструментом. Телескоп Ньютона, в котором вместо линз использовались зеркала, был более мощным инструментом и в десять раз меньше традиционных телескопов. Простая конструкция ньютоновского телескопа сделала его довольно популярным среди астрономов-любителей.

Телескоп Ньютона по-прежнему популярен

Он сделал новаторскую работу в оптике

В конце 1660-х и начале 1670-х годов Исаак Ньютон, как известно, определил, что белый свет представляет собой смесь цветов, которые можно разделить на составные части призмой. Он также показал, что разноцветный спектр, создаваемый призмой, может быть преобразован в белый свет с помощью линзы и второй призмы. Таким образом, Ньютон смог противостоять тогдашнему убеждению, что свет прост и однороден; и доказать, что это сложно и неоднородно. С тех пор неоднородность света была основой физической оптики.

Оптика, основная работа Ньютона на эту тему

Ньютон определил свет как источник цветового ощущения

Из призменных экспериментов Ньютон разработал свою Теорию цвета, которая считается его самым важным вкладом в оптику. Его теория цвета утверждала, что цвет — это результат взаимодействия объектов с уже окрашенным светом, а не сами цвета. Отдельные лучи света возбуждают ощущение цвета, когда они попадают на сетчатку глаза. Следовательно, только после изучения оптики Ньютоном свет был определен как источник цветового ощущения.

Он правильно вывел сжатие сфероидальной фигуры Земли

Другие вклады Исаака Ньютона в науку включают в себя то, что он был первым, кто проанализировал явление, известное как кольца Ньютона, в котором интерференционная картина создается отражением света между сферической поверхностью и смежной плоской поверхностью; сформулировал закон охлаждения Ньютона, который гласит, что скорость потери тепла телом пропорциональна разнице температур между телом и окружающей средой; ввел понятия ньютоновской жидкости, вязкость которой постоянна для разных скоростей сдвига и не изменяется со временем; выполнил первое аналитическое определение скорости звука в воздухе и правильно сделал вывод, что Земля должна иметь форму сплющенного сфероида.

1689 Портрет Исаака Ньютона (Возраст 46) Годфри Кнеллером

Сэр Исаак Ньютон был вторым ученым, посвященным в рыцари

НЬЮ́ТОН (Newton) Исаак (25.12.1642, Вулсторп – 20.3.1727, Кенсингтон, ныне район Лондона), сэр, англ. математик, механик, оптик, философ, гос. деятель; чл. (1672) и президент (1703) Лондонского королевского об-ва (ЛКО), чл. Парижской АН (1699), пэр Англии (1705). Один из создателей математич. анализа, открывшего новую эпоху в количественном описании природных явлений. Разработал основы классич. механики, физич. оптики.

Читайте также: