Почала "Ісаака Ньютона

Майже кожне велика подія породжує всілякі легенди. Хто не чув про яблуко Ньютона? Навіть через сто років після смерті вченого відвідувачам показували дерево, з якого, за переказами, цей плід впав ...

Чутка стверджує, що саме завдяки яблуку і був відкритий великий закон природи. Сам Ньютон про це ніде не писав, факт цей дійшов до нас зі слів його племінниці ...

Версія ця (що увійшла потім в більшість життєписів Ньютона) викликала подив і заперечення у багатьох.

Так, математик Гаусс писав: «Не розумію, як можна припускати, що цей випадок міг уповільнити або прискорити таке відкриття. Ймовірно, справа була так: пристав до Ньютону дурний нахабний чоловік з питанням про те, яким чином він міг прийти до свого великого відкриття. Ньютон, побачивши, з ким має справу, і бажаючи відв'язатися, відповів, що йому впало на ніс яблуко. Це абсолютно задовольнило допитливість того пана ».

Насправді ж відкриття закону всесвітнього тяжіння народилося далеко не так просто. Ньютон говорив, що він «весь час думав про це», т. Е. Про інерцію, масі, падінні тел ... І ще: «Якщо я бачив далі інших, то тому, що стояв на плечах гігантів».

На плечах гігантів ... Яких же? Микола Коперник ... Це він у своєму грандіозному праці «Про обертання небесних сфер» довів, що всі планети, в тому числі і Земля, обертаються навколо Сонця. Галілео Галілей...

Його переконливий «Діалог про дві найголовніші системи світу, Птолемеевой і Коперниковой» підтвердив правильність відкриття Коперника. Йоганн Кеплер, цей «законодавець неба», встановив закономірності руху планет і вперше висловив здогад (всього лише здогад) про принципи взаємного тяжіння матеріальних частинок один до одного.

Так, рік від року, вік від століття накопичувалися крупиці істини. Все ближче підходять вчені до великому закону ... У 1644 р професор Ф. Робервіль (Франція) висловив думку, що сила тяжіння кожної частки простягається безмежно. Через два роки математик Дж. Бореллі (Італія) спробував пояснити рух планет тяжінням Сонця.

У 1673 р механік, фізик і математик Хр. Гюйгенс (Голландія) дав математичний вираз для сили, яка повинна захоплювати рухається по колу тіло до центру його обертання. Нарешті, натураліст Р. Гук (Англія) в трактаті «Досвід докази обертання Землі» (1674 г.) показав, що всі небесні тіла тяжіють один до одного ...

Це мала бути глибокий, всеосяжний, узагальнюючий геній, щоб з розрізнених відкриттів знаменитих астрономів і фізиків вивести загальні закони. І цей геній з'явився.

Народився Ньютон в сім'ї фермера 25 грудня 1642 року (в рік смерті Галілея) в селі Вулсторп, розташованої в 75 кілометрах від Кембриджа. Закінчивши школу, юнак вступив до Кембриджського університету. Поряд з іншими дисциплінами він вивчив тут геометрію за Евклідом (зберігся екземпляр евклідова «Начал» з позначками Ньютона); самостійно познайомився з системою Миколи Коперника.

Студент швидко перетворювався в вченого. Він став бакалавром, отримав звання магістра і став викладати математику. Чверть століття провів Ньютон в стінах Кембріджського університету, де він скоїв основні свої наукові відкриття.

У 25 років він став професором Кембріджського університету; в 29 років обраний членом Лондонського королівського товариства (англійської академії наук), а в 1690 р.-президентом цього товариства.

Він пережив страту Карла I, правління Кромвеля, реставрацію Стюартів, другу «славну безкровну революцію», був сучасником Петра I (можливо, зустрічався з ним) і Людовика XIV. В кінці століття Ньютон переїхав до Лондона, де був наглядачем, а потім начальником Монетного двору. Помер він в Лондоні на 85 році життя.

Рівень розвитку культури людства того часу можна уявити, згадавши лише деякі імена.

... Томас Мор написав свою «Утопію» за 125 років до народження Ньютона; Френсіс Бекон помер за 17 років до народження Ньютона; ще раніше помер Шекспір. Гоббс - вже сучасник, а Локк - майже його ровесник. У старості Ньютон міг прочитати «Робінзона Крузо», в останні роки його життя з'явилося знамените твір Свіфта. У Франції творили Корнель, Расін, Мольєр.

У самій Англії успішно розвивалися природничі науки, в країні працювали видатні дослідники: У. Гільберт досліджував властивості магнітної стрілки; Р. Бойль вивчав властивості газів, встановивши зв'язок між обсягом повітря і його тиском; Р. Гук побудував перший повітряний насос, удосконалив барометр, Д. Нейера ввів логарифми. Захоплення наукою стало майже модою.

Послухаємо, що писав про цей час англійський історик Маколей: «Для витонченого джентльмена було майже необхідністю вміти поговорити про повітряних насосах і телескопах. Навіть знатні дами за часами вважали пристойним висловлювати любов до знання. Вони приїжджали в каретах шісткою дивитися дивини Грешем-коледжу і випускали крики захоплення, бачачи, що магніт дійсно притягує голку і що мікроскоп дійсно збільшує муху до горобця. У цьому, без сумніву, було щось, здатне викликати посмішку ... Проте вірно, що велика справа тлумачення природи відбувалося у англійців того часу так, як ніколи і ніде раніше ».

Біографія Ісаака Ньютона зовні проста і бідна подіями. Усе його життя - це напружене наукова творчість, ряд блискучих ідей і відкриттів.

Ось свого роду «послужний список» вченого: він відкрив закон всесвітнього тяжіння, закони розкладання світла, закон охолодження нагрітого тіла і закон опору руху в в'язкої рідини, сформулював основні закони механіки, розробив диференціальне та інтегральне числення, сконструював один з перших термометрів, вперше побудував телескоп ...

Вершиною його творчості є, за загальним визнанням, фундаментальна праця «Математичні початки натуральної філософії» (1687 г.), праця, де сформульовано знаменитий закон всесвітнього тяжіння.

В основу своїх досліджень Ньютон поклав «три основних закони руху» (інакше - три «аксіоми»). Перший-«принцип інерції», другий - «принцип дії сил» і третій - «принцип рівності дії і протидії». Довгі два десятиліття обмірковував Ньютон основні положення свого майбутнього праці.

На самому початку наукового шляху Ісаака Ньютона в Англії спалахнула страшна чума, забирала в могилу тисячі. Рятуючись від чуми, люди покидали міста. Ньютон отримав вимушений дворічний відпустку - він поїхав в рідне село.

Тут, в Вулсторпе, вчений відчув небувалий творчий підйом. Поряд з іншими питаннями він став займатися тяжінням, про що неодноразово згадував згодом в листах і записах.

Ось одна з них: «У тому ж році я почав думати про тяжіння, що тягнеться до орбіти Місяця. З правила Кеплера ... я вивів, що сили, які утримують планети на їх орбітах, повинні бути в зворотному відношенні квадратів їх відстаней. Звідси я порівняв силу, необхідну для утримання Місяця на її орбіті, з силою тяжіння на поверхні Землі і знайшов, що вони майже відповідають один одному. Все це відбувалося в два чумних року, 1665 і 1666, бо в цей час я був у розквіті моїх винахідницьких сил і думав про математику і філософії більше, ніж будь-коли після ».

Повернувшись в Кембридж, молодий вчений, проте, не поспішав повідомити світу про свої відкриття і здогадах, він продовжував читати лекції, проводив оптичні і хімічні досліди. Разом з тим тривала завзята робота, про яку ніхто не підозрював.

Про закон всесвітнього тяжіння світ дізнався тільки через двадцять років: така висока була вимогливість Ньютона до точності і безпомилковості своїх тверджень.

Про життя і роботи Ньютона в роки, коли створювалася велика книга, розповідав його секретар Гемфрі: «Він був зайнятий роботою постійно. Він не дозволяв собі ні відпочинку, ні спорту, ні прогулянок він ніколи не їздив верхи. Він вважав втраченим кожну годину, якщо той не був присвячений науковим занять.

Рідко виходив він зі своєї кімнати, де день за днем ​​займався математичними розрахунками і теоретичними викладками. Він так захоплювався роботою, що забував обідати. Коли ж йому кілька разів нагадували про це, Ньютон стоячи з'їдав кілька шматків і мовчки повертався до перерваних обчислень. Восени і навесні він, крім того, багато часу проводив в хімічній лабораторії. На сон йому залишалося всього 4-5 годин на добу ».

Велику роль у виданні «Начал» зіграв близький друг Ньютона Едмунд Галлей. Він, за свідченням самого Ньютона, «не тільки правил друкарські коректури і перейнявся виготовленням малюнків, але навіть по його лише наполяганням я приступив і до самого виданню. Отримавши від мене докази виду орбіт небесних тіл, він невпинно наполягав, щоб я повідомив їх Королівському суспільству, яке потім своєю прихильною увагою і турботою змусило мене подумати про випуск їх у світ ». У цьому висловлюванні дан лише начерк подій, які пов'язані з виходом однієї з найбільш чудових в історії людства книг.

У протоколах засідання Королівського товариства записано: «28 квітня 1686 року д-р Вінцент передав манускрипт Ньютона під назвою« Математичні початки натуральної філософії », де дається математичне доказ гіпотези Коперника в тому вигляді, як вона була запропонована Кеплером, і всі небесні руху пояснюються на підставі єдиного припущення про тяжіння до центра Сонця, обернено пропорційно квадрату відстані ». Було вирішено видати працю на кошти Товариства, причому спеціально обмовлялося, що «друкувати чітким шрифтом»; спостерігати за випуском було доручено Галлею.

На жаль, коштів у Королівського товариства не виявилося, і Галлею довелося видавати «Начала» на свої кошти. Можна уявити собі радість першовідкривача закону всесвітнього тяжіння, коли він побачив, нарешті, свою книгу (правда, поки не повністю). Ньютон з неприхованим задоволенням писав: «Віддрукована на пробу частина мого тиражу ... здається мені дуже хорошою».

Однак радість була затьмарена тим, що Гук став претендувати на пріоритет у відкритті великого закону. Ньютон заперечував яку б то не було заслугу Гука, але тим не менше ці домагання засмутили вченого. Він хотів навіть зовсім відмовитися від публікації третьої частини праці, присвяченій руху небесних тіл, але після довгих роздумів залишив з метою кращого поширення книги (щоб виправдати витрати Галлея на видання). Крім того, Ньютон погодився послатися на Гука в одному з повчань «Начал».

Нарешті, в середині 1687 р книга вийшла у світ. За старим звичаєм, спочатку Галлей розхвалює в віршах творіння Ньютона, віддає «данину генію від захопленого друга-видавця». У передмові Ньютон каже про завдання природознавства. У першій книзі трактується рух тіл під впливом центральних сил, у другій - рух в чинять опір середовищі, в третій ( «Про систему світу») з сформульованих раніше законів виводяться сили взаємного тяжіння небесних тіл і їх руху. Пряма ж мета «Начал» - доказ закону всесвітнього тяжіння.

Свій закон Ньютон наділив в досконалу формулу - взаємне притягання між будь-якими тілами прямо пропорційно їх масам і обернено пропорційно квадрату відстані між ними.

Відкриття та обгрунтування цього закону було величезним тріумфом науки. «Книга підбивала підсумки всьому зробленому за попередні тисячоріччя в навчанні про найпростіші форми руху матерії, - писав С. І. Вавилов, - складні перипетії розвитку механіки, фізики та астрономії, виражені в іменах Аристотеля, Птолемея, Коперника, Галілея, Декарта, поглиналися і замінялися геніальної ясністю і стрункістю «Начал».

... Із зовнішнього боку твір написано за зразком стародавніх авторів. У ньому, як і в «Засадах» Евкліда, дані всі визначення, потім аксіоми і, нарешті, сам виклад предмета.

В Англії ця книга тричі видавалася за життя автора (1687, 1713, 1725 рр.), Потім було ще кілька видань, теж на латині На англійський «Начала» переведені в 1727 р, французький переклад з'явився в 1759, німецький - в 1871, а російська - в 1916 р (переклад зроблений академіком А. Н. Криловим) .

За словами академіка Крилова, твір Ньютона в продовження 250 років служило головним першоджерелом подальших відкриттів в загальній механіці, в небесній механіці, у фізиці і техніці, які змінили все життя культурної людини Ньютон, однак, не тільки відкрив найбільший пакон природи, але дав і новий загальний метод, який дозволяв вирішувати завдання всіх цих наук

..на континенті «Начала» зустріли, м'яко кажучи, стримано. Вчені вишукували вразливі місця книги. Ньютона звинувачували в тому, що він вводить незбагненні властивості матерії, говорить про можливість дії на відстані, мало місця відводить богу: він був тільки творцем і далі вже не втручався в світову машину.

Неприязнь викликала сама форма викладу закону всесвітнього тяжіння. Навіть Гюйгенс не розумів «Начал» - їх побудови, стилю, методу ... Особливо посилилися суперечки після виходу в світ другого видання зі знаменитим передмовою Р. Котса.

Першим популяризатором і розповсюджувачем вчення Ньютона став Вольтер. Уже в своїх «Філософських листах» він докладно говорить про велике англійською вченій. Видані в Парижі в 1734 р «Листи» були засуджені на спалення, їх видавець посаджений у в'язницю, а автор змушений був переховуватися від переслідувань в Лотарингії.

Через чотири роки вийшла у світ, на цей раз в Амстердамі, інша книга Вольтера: «Основи філософії Ньютона в доступному для всіх викладі». Книга призначалася для читача, який «і Ньютона і філософію знає лише за назвою і містила виклад ньютонівської теорії світла і тяжіння.

До появи цієї книги Ньютоном цікавилися лише далеко не всі фахівці, Вольтер ж ознайомив з передовими науковими теоріями все французьке суспільство. Правда, Фонтенель не без єхидства заявив, що «Вольтеру було б ще три роки повчитися, щоб зрозуміти Ньютона».

Вольтера захоплював поряд з вмістом науковий метод Ньютона. Він вихваляв його за те, що Ньютон, відкинувши всі умоглядні теорії, звернувся до вивчення явищ природи.

Вольтер назавжди пов'язав своє ім'я з Ньютоном як ініціатор перекладу «Начал» на французьку мову. Переклад був виконаний Емілією де Шатле. Передмову до видання написав Вольтер ...

Незабаром істинність закону підтвердилася переконливими фактами. Близький друг Ньютона - Галлей - в 1682 р, користуючись формулами «Начал», вирахував орбіту яскравої комети і передбачив, що вона повернеться 1759 р І комета (їй було присвоєно ім'я Галлея) з'явилася в призначений їй час. Вольтер відгукнувся на повернення комети захопленими віршами.

Але ще більш вражаючим тріумфом ідей Ньютона вважають відкриття планети Нептун. Астрономи того часу ніяк не могли втиснути в «небесне розклад» рух Урана, хоча Ньютон розробив тонкий математичний метод для обчислення планетних шляхів. Уран же виходив з призначеного курсу.

На деяких ділянках свого шляху навколо Сонця він - без всяких видимих ​​причин - то уповільнює свій біг, то прискорює рух. Роздумуючи над цим явищем, російський астроном А. І. Лексель прийшов до переконання, що за Ураном знаходиться ще планета, що впливає на рух Урана.

Тоді ж француз У. Левер'є і англієць Дж. Адамі прийшли до аналогічного висновку. Вони одночасно і незалежно один від одного вирахували, де слід шукати «винуватця» відхилення. У зазначеному місці астрономи без праці виявили маленьку планету - Нептун. Згодом вдалося встановити, що закон діє і за межами Сонячної системи, в світі далеких зірок і віддалених галактик.

Англійський фізик Кавендіш зумів перевірити закон всесвітнього тяжіння в лабораторії. За допомогою розрахунків, заснованих на законі всесвітнього тяжіння, вчені вирішили дивовижні завдання, які раніше вважалися нездійсненними: визначили маси Сонця, Місяця, Землі, інших планет Сонячної системи; довели, що Земля не є правильним кулею, а має «полярне» стиснення.

Пройшли роки, і книга Ньютона завоювала загальне визнання. Дійсно, важко перебільшити значення теорії тяжіння. Подиву гідне те, що людина опинилася здатний зрозуміти тяжіння і передбачати шляхи небесних тіл. Це здивування висловили багато найбільших учених різних країн світу.

Д. Гершель вважав, що «з Ньютона починається ера повної зрілості людського розуму». П. Лаплас підкреслював «перевагу« Начал »над іншими творами». Ж. Лагранж називав «Начала» «найбільшим твором людського розуму». М. Бертран вважав, що Ньютон варто «поруч з Архімедом і вище всіх інших».

А. Ейнштейн стверджував, що «тільки Ньютону вдалося знайти основу для логічного і математичного обґрунтування явищ, які підтверджуються досвідом». На думку С. І. Вавилова, «в історії природознавства не було події більш великого, ніж поява« Начал »Ньютона». Ньютон- «прикраса роду людського». Такі слова викарбувані на одному з пам'ятників великому вченому. Його друг Галлей в своїй оді стверджував, що «не може смертний ближче стати до богів».

Слава, пошана, визнання прийшли до Ньютону ще за життя. Сам же він скромно говорив: «Я не знаю, яким мене вважає світло, але самому собі я здаюся дитиною, який грає на березі моря і радіє, коли знайде гладкий камінчик або красиву раковину не зовсім звичайного вигляду, в той час як величезний океан лежить переді мною недослідженим ».

Список літератури