Ранняя жизнь Исаака Ньютона

Сэр Исаак Ньютон в 46 лет на портрете Годфри Кнеллера 1689 года.

Следующая статья является частью биографии сэра Исаака Ньютона , английского математика и учёного, автора « Начал» . На нем изображены годы после рождения Ньютона в 1642 году, его образование, а также его ранние научные достижения до написания его основного труда, Principia Mathematica , в 1685 году.

Обзор жизни Ньютона

Сэр Исаак Ньютон известен многими научными открытиями. Эти открытия включают законы движения, теорию гравитации и основы исчисления. Хотя Ньютон был известен преимущественно своими открытиями в области математики и физики, он также вложил много усилий и исследований в области химии, библейской истории и оптики. Одним из самых известных сочинений Ньютона были « Начала» , в которых он описал некоторые из своих основных открытий времени, физики, математики и исчисления. Хотя его теории вскоре стали универсальными, он столкнулся с серьезным сопротивлением своим ранним теориям. В частности, его теория гравитации подверглась критике со стороны ведущих ученых, таких как Христиан Гюйгенс и Лейбниц. После нескольких лет дебатов концепция гравитации Ньютона стала общепринятой, поскольку он стал доминирующей фигурой на европейском континенте.

Рождение и образование

Исаак Ньютон родился 25 декабря 1642 года по старому стилю (4 января 1643 года по григорианскому календарю ). ныне используемому в поместье Вулсторп в Вулсторп-бай-Колстерворт , деревушке в графстве Линкольншир . (На момент рождения Ньютона Англия не приняла григорианский календарь, поэтому дата его рождения была записана как 25 декабря по юлианскому календарю .)

Ньютон родился через два месяца после смерти своего отца, преуспевающего фермера, которого также звали Исаак Ньютон. Его отца описывали как «богатого и необразованного человека». Родившийся преждевременно , юный Исаак был маленьким ребенком; его мать Ханна Эйскоу, как сообщается, сказала, что он мог бы поместиться в литровую кружку. Когда Ньютону было три года, его мать снова вышла замуж и переехала жить к своему новому мужу, преподобному Барнабасу Смиту, оставив сына на попечение его бабушки по материнской линии, Марджери Эйскоу. Юный Исаак не любил своего отчима и питал некоторую враждебность к матери за то, что она вышла за него замуж, о чем свидетельствует следующая запись в списке грехов, совершенных до 19-летнего возраста: «Угрожал отцу и матери сжечь их и дом над ними. " Позже его мать вернулась после смерти мужа.

С 12 до 16 лет Ньютон жил у Уильяма Кларка , аптекаря , в Грэнтэме , где у него появился интерес к химии. Живя с семьей Кларков, Ньютон получил образование в бесплатной гимназии (где его подпись до сих пор можно увидеть на подоконнике библиотеки). Большую часть времени он проводил в самостоятельных занятиях и плохо учился в школе. Ньютона также увлекали механические устройства и рисование. Он не только анализировал чертежи и машины, но и конструировал их сам. От ветряных мельниц до часов — Ньютон конструировал модели многих предметов, окружавших его в повседневной жизни. Его отстранили от школы, и к октябрю 1659 года его нашли в Вулсторпе-бай-Колстерворте, где его мать, уже во второй раз овдовевшая, попыталась сделать из него фермера, что он ненавидел. Генри Стоукс, учитель Королевской школы, убедил свою мать отправить его обратно в школу, чтобы он мог завершить свое образование. Дядя Ньютона также оказал влияние на то, чтобы убедить его мать отправить его обратно в школу, поскольку он видел природные способности Исаака. Он сделал это в восемнадцать лет, составив замечательный итоговый отчет.

Исаак Ньютон в 12 лет на воображаемом портрете XIX века, показывающем, как он, вероятно, выглядел бы к тому времени, когда поступил в Королевскую школу в Грэнтэме.

Ньютон прожил свое детство в самые неспокойные времена в Англии, когда в 1642 году началась Гражданская война. Хотя последствия проблем в стране, возможно, и не повлияли напрямую на Ньютона, школы и университеты в Англии, безусловно, пострадали. К лучшему или к худшему это предстояло определить, но Ньютон, несомненно, получил уникальное образование из-за неуравновешенности страны.

Рукописи показывают, что самые ранние известные сочинения Ньютона, латинский разговорник, а также первое найденное письмо в его руке, адресованное «любящему другу», были скопированы из неопубликованной версии работы по латинской педагогике Уильям Уокер, школьный учитель и ректор, чье знакомство с Ньютоном задокументировано с 1665 года. Это предполагает раннее влияние школьного учителя на натурфилософа, когда он был еще школьником.

В июне 1661 года он был принят в Тринити-колледж в Кембридже в качестве сизара — своего рода работа-учеба. В то время учение колледжа было основано на учении Аристотеля , которого Ньютон дополнил современными философами, такими как Декарт , и астрономами, такими как Коперник , Галилей и Кеплер . В 1665 году он открыл обобщенную биномиальную теорему и начал разрабатывать математическую теорию, которая позже стала исчислением бесконечно малых . Вскоре после того, как Ньютон получил степень в августе 1665 года, университет закрылся в качестве меры предосторожности против Великой лондонской чумы . Хотя он ничем не отличался как студент Кембриджа, Частные занятия Ньютона в его доме в Вулсторпе в течение следующих двух лет привели к развитию его теорий исчисления, оптики и закона гравитации. В 1667 году он вернулся в Кембридж в качестве члена Тринити.

Ньютон заявил, что, когда он купил книгу по астрологии на ярмарке в Стоурбридже , недалеко от Кембриджа, он не смог из-за своего незнания тригонометрии понять изображение небес, нарисованное в книге. Поэтому он купил английское издание « » Евклида Начал , которое включало в себя указатель положений, и, обратившись к двум или трем, которые, по его мнению, могли быть полезны, нашел их настолько очевидными, что отклонил их «как пустяковую книгу» и применил сам занялся изучением Рене Декарта » « Геометрии . Сообщается, что на экзамене на стипендию в Тринити, куда он был избран 28 апреля 1664 года, его экзаменовал по Евклиду Исаак Барроу , который был разочарован незнанием Ньютоном предмета. Ньютона убедили еще раз внимательно прочитать « Начала» , и у него сложилось более благоприятное мнение о достоинствах Евклида.

Изучение Ньютоном геометрии Декарта , по-видимому, пробудило в нем любовь к этому предмету и познакомило его с высшей математикой. В небольшой банальной книге , датированной январем 1664 года, есть несколько статей об угловых сечениях, возведении в квадрат кривых и «кривых линиях, которые можно возвести в квадрат», несколько расчетов по музыкальным нотам , геометрические положения Франсуа Вьета и Франса ван Скутена , аннотации из » Джона Уоллиса « Арифметики бесконечностей вместе с наблюдениями о преломлении , шлифовке «сферических оптических очков», погрешностях линз и методе их исправления, а также извлечении всех видов корней , особенно тех, которые «в затронутых полномочиях». В этой же книге следующая запись, сделанная самим Ньютоном много лет спустя, дает дальнейшее описание характера его работы в период, когда он был студентом:

4 июля 1699 года. Проверяя отчет о моих расходах в Кембридже за 1663 и 1664 годы, я обнаруживаю, что в 1664 году, незадолго до Рождества, я, будучи тогда старшим софистом, купил « Сборники » Скутена и » Картеса «Геометрию (прочитав эту «Геометрию» и «Клавис» Оттреда, очищенные более чем за полгода до этого), и позаимствовал работы Уоллиса и, как следствие, сделал эти аннотации из Скутена и Уоллиса зимой между 1664 и 1665 годами. В это время я нашел метод бесконечных рядов. ; а летом 1665 года, будучи вынужденным покинуть Кембридж из-за чумы, я вычислил площадь Гиперболы в Бутби , в Линкольншире, до пятидесяти двух цифр, используя тот же метод.

То, что Ньютон, должно быть, рано начал проводить тщательные наблюдения за природными явлениями, показано следующими замечаниями о гало, которые появляются в его «Оптике» , книга II. часть четвертая. обс. 13:

Подобные Короны иногда появляются около Луны; ибо в начале 1664 года, 19 февраля, ночью, я увидел около нее две такие Короны. Диаметр первого, или самого внутреннего, был около трёх градусов, а второго — около пяти с половиной градусов. Рядом с луной был белый круг, а рядом с ним внутренняя корона, которая была голубовато-зеленой внутри, рядом с белой и желтой и красной снаружи, а рядом с этими цветами были синий и зеленый внутри. внешней короны и красный цвет снаружи. В то же время появилось гало примерно в 22 градусах 35 футов от центра Луны. Оно было эллиптическим, и его длинный диаметр был перпендикулярен горизонту, приближаясь внизу к самой дальней от Луны.

Он сформулировал три закона движения:

• Каждый объект, находящийся в состоянии равномерного движения, имеет тенденцию оставаться в этом состоянии движения, если к нему не приложена внешняя сила.
• Связь между массой объекта m , его ускорением a и приложенной силой F равна F = ma . Ускорение и сила являются векторами (на что иногда указывает их символы, выделенные наклонным жирным шрифтом); в этом законе направление вектора силы совпадает с направлением вектора ускорения.
• На каждое действие есть равное и противоположное противодействие.

Академическая карьера

В январе 1665 года Ньютон получил степень бакалавра искусств . Лица, назначенные (совместно с прокторами, Джоном Слейдом из Кэтрин Холл, Кембридж , и Бенджамином Пуллином из Тринити-колледжа, наставником Ньютона) для допроса допрашивающих. были Джон Эчард из Кэтрин Холл и Томас Гиппс из Университета Тринити. Это любопытная случайность что у нас нет информации о соответствующих заслугах кандидатов на получение ученой степени в этом году, поскольку «ordo Senioritis» бакалавров гуманитарных наук за этот год опущен в «Книге благодати».

Предполагается, что что именно в 1665 году метод флюксий (его термин для вариационного исчисления Ньютону впервые пришел в голову ). Есть несколько бумаг, написанных рукой Ньютона и датированных 1665 годом. и 1666, в которых описан метод, в некоторых из которых пунктирные или пунктирные буквы используются для обозначения флюксий (т.е. производных), а в некоторых из которых метод объясняется без использования пунктирных букв.

И в 1665, и в 1666 году Тринити-колледж был распущен из-за Великой чумы в Лондоне . В каждом случае было согласовано, как показано в записях в «Книге заключений» колледжа от 7 августа 1665 г. и 22 июня 1666 г. и подписанных главой колледжа доктором Пирсоном, что все стипендиаты и ученые, которые были уволенным из-за эпидемии, будет предоставлен один месяц общего пользования.

Ньютон, должно быть, покинул колледж до августа 1665 года. , поскольку его имя не фигурирует в списке тех, кто получил по этому случаю дополнительные права, и он сам говорит нам в уже цитировавшейся выдержке из своей банальной книги, что летом того же года он был «вынужден покинуть Кембридж из-за чумы». год. Он был избран членом своего колледжа 5 октября 1667 года. Было девять вакансий, одна из которых возникла из-за смерти Авраама Коули прошлым летом, и все девять успешных кандидатов имели одинаковую академическую успеваемость. Через несколько недель после своего избрания в стипендию Ньютон уехал в Линкольншир и вернулся в Кембридж только в феврале следующего года. В марте 1668 года он получил степень магистра .

В период с 1666 по 1669 год исследования Ньютона были очень разнообразными. он покупал призмы Два-три раза и линзы, а также химикаты и печь , видимо, для химических экспериментов. ; но он также посвятил часть своего времени теории флюксий и другим разделам чистой математики. Он написал статью De Analysi per Aequationes Numero Terminorum Infinitas , которую передал, вероятно, в июне 1669 года, в руки Исааку Барроу (тогдашнему профессору математики Лукаса ), в то же время позволив ему сообщить ее содержание их общему другу. Джон Коллинз (1624–1683), математик высокого уровня. Барроу сделал это 31 июля 1669 года, но сохранил имя автора в секрете и просто сказал Коллинзу, что он был другом, проживающим в Кембридже, и обладал мощным гением в таких вопросах. В последующем письме от 20 августа Барроу выразил удовлетворение по поводу положительного мнения, сложившегося о статье Коллинза, и добавил: «Имя автора — Ньютон, сотрудник нашего колледжа, молодой человек, только на втором году обучения с тех пор, как он получил степень магистра искусств, и который, обладая беспримерным гением ( исследуй quo est acumen ), добился очень больших успехов в этой области математики». Вскоре после этого Барроу оставил свой пост и сыграл важную роль в избрании Ньютона своим преемником.

Ньютон был избран профессором Лукаса 29 октября 1670 года. Это был его долг как профессора. читать лекции по крайней мере один раз в неделю во время семестра по какой-либо части геометрии , арифметики , астрономии , географии , оптики , статики или какого-либо другого математического предмета, а также в течение двух часов в неделю, чтобы предоставить аудиторию любому студенту, который может прийти консультироваться с профессором по поводу возникших у него трудностей. Предметом, который Ньютон выбрал для своих лекций, была оптика. Эти лекции мало что сделали для расширения его репутации, поскольку их посещали крайне редко; часто оставляя Ньютона читать лекции у стен класса. Отчет об их содержании был представлен Королевскому обществу весной 1672 года.

В 1684 году Эдмунд Галлей посетил дом Ньютона. Во время своего визита Галлей отметил выдающиеся достижения Ньютона в отношении траекторий таких объектов в космосе, как звезды и планеты. Ньютона убедили сделать шаг вперед и представить свои открытия широкой публике, которые вскоре стали достоянием общественности. В публикации «Математические начала естественной философии» были представлены три закона, которыми прославился Ньютон: закон инерции, сумма сил равна массе, умноженной на ускорение, и каждое действие имеет равное и противоположное противодействие.

До Ньютона было несколько других философов, которые предлагали идеи для описания движения небесных тел. Кеплер и Галилео Галилей часто изучали падение объектов, чтобы понять движение планет. Однако, воплотив свои теории в законы, именно Ньютон добился наибольшего успеха. Учащиеся изучают эти концепции в начальной школе, и они применимы ко всем мыслимым аспектам жизни.

В 1688 году Ньютон был избран в парламент конвента Кембриджского университета, где оставался в его составе в течение двух лет. Во время своего пребывания в Кембридже он смог познакомиться с несколькими известными людьми, такими как Джон Локк и Николя Фатио де Дюйе. Ньютону удалось за два года установить с этими двумя личностями пожизненные связи. Христиан Гюйгенс также появился на сцене, поскольку у них с Ньютоном в прошлом были разногласия по поводу гравитации. У двух фигур было несколько расширенных аргументов по поводу своих дебатов, и они смогли прийти к согласию. Вскоре после этого Ньютон вступил в период жизни, когда писательство стало его приоритетом. Он начал с редактирования своей книги «Начала» . Несмотря на внесенные им изменения, к 1693 году от новой версии «Начал» отказались из-за психического состояния Ньютона. Он заявил, что у него психическое расстройство, которое уничтожило корректировки, которые он внес в свои знаменитые произведения. У Ньютона был другой роман, над которым он работал в тот же период, под названием «Праксис». Этот текст состоит из пяти черновиков литературы Ньютона по химии. В этот период Ньютон изучил несколько областей работы, включая религию, исчисление и химию.

Точная копия второго телескопа-рефлектора, подаренного Ньютоном Королевскому обществу в 1672 году (первый, который он сделал в 1668 году, был одолжен изготовителю инструментов, но дальнейших записей о том, что с ним произошло, нет). Его описывают как лучший из инструментов, созданных Ньютоном.

По словам Альфреда Руперта Холла, первый практический телескоп-рефлектор был построен Ньютоном в 1668 году. Позднее такой прототип по своей конструкции стали называть ньютоновским телескопом или рефлектором Ньютона .

21 декабря 1671 года он был предложен кандидатом для приема в Королевское общество доктором Сетом Уордом , епископом Солсбери , а 11 января 1672 года он был избран членом Общества. На собрании, на котором был избран Ньютон, он прочитал описание изобретенного им телескопа-рефлектора , и «было приказано, чтобы секретарь написал письмо г-ну Ньютону, чтобы известить его о его избрании в Общество. и поблагодарить его за сообщение о его телескопе и заверить его, что Общество позаботится о том, чтобы с ним все было в порядке в отношении этого изобретения».

В своем ответе секретарю от 18 января 1672 года Ньютон пишет: «Я желаю, чтобы в своем следующем письме вы сообщили мне, в какое время общество продолжит свои еженедельные собрания; рассмотреть и изучить отчет о философском открытии, которое побудило меня к созданию упомянутого телескопа и которое, я не сомневаюсь, окажется гораздо более благодарным, чем сообщение об этом инструменте, которое, по моему мнению, является самым странным, если не самым самое значительное открытие, которое до сих пор было сделано в отношении действий природы».

Это обещание было выполнено в сообщении, которое Ньютон адресовал Генри Ольденбургу , секретарю Королевского общества, 6 февраля 1672 года и которое было зачитано перед обществом два дня спустя. Все это напечатано в № 80 «Философских трудов» .

«Философским открытием» Ньютона было осознание того, что белый свет состоит из спектра цветов. Он понял, что предметы окрашены только потому, что некоторые из этих цветов они поглощают больше, чем другие.

После того, как он объяснил это Обществу, он продолжил: «Когда я понял это, я прекратил свои вышеупомянутые стекольные работы; ибо я видел, что совершенство телескопов до сих пор было ограничено, не столько из-за отсутствия очков, действительно изготовленных в соответствии с предписаниями. Авторов оптики (что до сих пор представляли себе все люди), поскольку этот свет сам по себе представляет собой гетерогенную смесь различных преломляющихся лучей, поэтому стекло было настолько точно устроено, что собирало какой-либо один вид лучей в одну точку, и оно не могло собирать. те, которые направлены в одну и ту же точку и одинаково падают на одну и ту же среду, склонны испытывать различное преломление . Более того, я задавался вопросом, что, поскольку разница в преломляемости настолько велика, как я ее обнаружил, телескопы могут достичь такого совершенства. они сейчас здесь». Эта «разница в преломляемости» теперь известна как дисперсия .

Затем он указывает, почему «объектив любого телескопа не может собрать все лучи, исходящие из одной точки предмета, чтобы собрать их в фокусе в меньшем пространстве, чем в круглом пространстве, диаметр которого составляет 50-ю часть диаметр его апертуры: а это неравномерность в несколько сотен раз больше, чем неравномерность круглой линзы такого маленького сечения, как у объективов длинных телескопов, из-за несоответствия ее формы, если бы свет был однородным. " Он добавляет: «Это заставило меня принять во внимание отражения и найти их регулярными, так что угол отражения всех видов лучей был равен углу их падения; я понял, что с их помощью оптические инструменты можно привести в любую степень совершенства, которое можно было бы вообразить, при условии, что будет найдено отражающее вещество, которое будет полироваться так же тонко, как стекло, и отражать столько света, сколько пропускает стекло, а также будет достигнуто искусство сообщения ему параболической фигуры. Но это казалось очень большими трудностями. и я почти подумал, что они непреодолимы, когда я далее рассмотрел, что каждая неровность отражающей поверхности заставляет лучи отклоняться в 5 или 6 раз больше от их должного курса, чем аналогичные неровности в преломляющей поверхности, так что это гораздо больше; Здесь было бы необходимо любопытство, чем при изготовлении очков для рефракции.

«Посреди этих мыслей я был вынужден покинуть Кембридж из-за наступившей чумы, и прошло более двух лет, прежде чем я двинулся дальше. Я также был бы исправлен до последнего; я начал пробовать, на что можно повлиять в этом роде, и постепенно усовершенствовал инструмент (в основных его частях подобный тому, который я отправил в Лондон), с помощью которого я мог различать Юпитер. но не очень отчетливо и без луноподобную Я также смог различить фазу Венеры , некоторой вежливости в обращении с инструментом.

«С того времени я был прерван до прошлой осени, когда я сделал другой. И поскольку он был заметно лучше первого (особенно для дневных предметов), то я не сомневаюсь, но они будут еще доведены до гораздо большего совершенства путем их усилия, которые, как вы мне сообщили, позаботятся об этом в Лондоне».

Теория цвета Ньютона

После замечания о том, что микроскопы , похоже, можно совершенствовать так же, как и телескопы, он добавляет:

Теперь я перейду к ознакомлению вас с еще одним, более заметным искажением его Лучей, находящихся в промежуточных степенях преломляемости. И эта аналогия искажает цвета, и преломляемость очень точна и строга; лучи всегда либо точно согласуются в обоих случаях, либо пропорционально расходятся в обоих.

Далее, после некоторых замечаний по поводу сложных цветов, он говорит:

Я мог бы добавить еще примеры такого рода, но я закончу одним общим, что цвета естественных тел не имеют другого происхождения, кроме того, что они по-разному способны отражать один вид света в большем количестве, чем другой. И это я экспериментировал в темной комнате, освещая эти тела несмешанным светом различных цветов. Ибо таким образом любого можно заставить казаться любого цвета. Они не имеют подходящего цвета, но всегда кажутся цвета падающего на них света, но с той разницей, что они наиболее живы и ярки в свете своего дневного цвета. Миниум безразлично проявляется в любом цвете, которым он иллюстрирован, но наиболее светящимся, однако, в красном, и поэтому Бизе безразлично проявляется в любом цвете, которым он изображен, но наиболее ярким в то же время является в синем.

И там поместите ясную и бесцветную призму, чтобы преломить входящий свет в дальнюю часть комнаты, который, как я сказал, тем самым рассеется в продолговатое цветное изображение. Затем поместите линзу радиусом около трех футов (предположим, широкий объектив трехфутового телескопа) на расстоянии примерно четырех или пяти футов от нее, через которую все эти цвета могут быть переданы одновременно, и сделайте за счет своего преломления собраться на расстоянии примерно десяти или двенадцати футов. Если на этом расстоянии вы перехватите этот свет листом белой бумаги, вы увидите, как цвета снова превращаются в белизну, смешиваясь.

Но необходимо, чтобы призма и линза были установлены устойчиво, а бумага, на которую отлиты цвета, перемещалась взад и вперед; ибо при таком движении вы не только обнаружите, на каком расстоянии белизна почти совершенна, но и увидите, как цвета постепенно сходятся и исчезают в белизне, а потом, пересекшись друг с другом в том месте, где они составляют белизну, снова становятся рассеялись и разорвались и в перевернутом порядке сохранили те же цвета, которые они имели до того, как вошли в композицию. Вы также можете увидеть, что если какой-либо из цветов линзы будет перехвачен, белизна изменится на другие цвета. И поэтому, чтобы состав белизны был совершенным, нужно следить, чтобы ни один из цветов не попадал за линзу.

Свое общение он завершает словами:

Этого, я полагаю, достаточно для введения в эксперименты такого рода: если кто-нибудь из Общества Р. проявит такое любопытство, чтобы привлечь к ответственности, я был бы очень рад узнать, с каким успехом: если что-то покажется дефектным или чтобы помешать этому отношению, у меня может быть возможность дать дальнейшие указания по этому поводу или признать свои ошибки, если я их совершил.

Споры

Публикация этих открытий привела к серии споров, продолжавшихся несколько лет, в которых Ньютону пришлось бороться с выдающимися английскими физиками Робертом Гуком , Энтони Лукасом (профессором математики Льежского университета ), Франциском Линусом (врачом из Льежа). ) и многие другие. Некоторые из его оппонентов отрицали истинность его экспериментов, отказываясь верить в существование спектра. Другие раскритиковали эксперименты, заявив, что длина спектра никогда не превышала ширину более чем в три с половиной раза. , тогда как Ньютон обнаружил, что она в пять раз шире. Похоже, что Ньютон допустил ошибку, полагая, что все призмы будут давать спектр одинаковой длины; возражения его оппонентов побудили его тщательно измерить длины спектров, образованных призмами с разными углами и разными показателями преломления , но это не привело его к открытию различной дисперсионной способности разных преломляющих веществ.

Ньютон вел дискуссию с возражателями с большой учтивостью и терпением, но боль, которую эти долгие дискуссии причинили его чувствительному уму, можно оценить по его письму от 18 ноября 1676 года в Ольденбург : «Я обещал послать вам ответ г-ну Ньютону. Лукаса, в следующий вторник, но я обнаружил, что едва успею закончить то, что задумал, чтобы к тому времени получить копию, и поэтому прошу вас подождать еще неделю: я вижу, что сделал себя рабом философии, но. если я освобожусь от бизнеса мистера Лукаса, я решительно распрощаюсь с ним навечно, за исключением того, что делаю для личного удовлетворения, или уйду, чтобы следовать за мной, поскольку я вижу, что человек должен либо решить не выпускать ничего нового, либо; стать рабом, чтобы защитить его».

Это было удачно что эти споры не охладили пыл Ньютона настолько, насколько он опасался. Позже он опубликовал в журнале Philosophical Transactions множество статей по различным аспектам оптики, и, хотя некоторые из его взглядов ошибочны и теперь почти повсеместно отвергаются, его исследования привели к открытиям, имеющим непреходящую ценность. Ему удалось объяснить цвет тонких и толстых пластинок ( дифракция ), а также изгиб света, и он писал о двойном лучепреломлении, поляризации света и бинокулярном зрении . Он также изобрел отражающий квадрант для наблюдения за углами между Луной и неподвижными звездами — такой же во всех основных аспектах, как и исторически важный навигационный инструмент, более известный как квадрант Хэдли . Об этом открытии он сообщил Эдмунду Галлею в 1700 году, но не был опубликован или передан Королевскому обществу до тех пор, пока после смерти Ньютона его описание не было найдено среди его бумаг.

выборов

В марте 1673 г. Ньютон принял видное участие в диспуте в университете. Должность публичного оратора стала вакантной, и между главами коллегий и членами Сената возник спор по поводу способа избрания на эту должность. Руководители претендовали на право выдвинуть двух человек, одного из которых должен был избрать сенат. Сенат настаивал на том, что правильным способом будут открытые выборы. Джордж Вильерс, 2-й герцог Бекингемский , который был канцлером университета, пытался достичь компромисса, который, по его словам, «я надеюсь, что в настоящее время может удовлетворить обе стороны. Я предлагаю, чтобы главы на этот раз выдвинули кандидатуры, а тело подчиниться, однако внося (если они считают это целесообразным) протест относительно их заявления о том, что эти выборы не могут в дальнейшем считаться решающим прецедентом в ущерб их требованию", и «хотя я понимаю, что весь университет в первую очередь уважает доктора Генри Пеймана из колледжа Святого Иоанна и мистера Крейвена из Тринити-колледжа, я настоятельно рекомендую выдвинуть их обоих». Руководители, однако, номинировали докторов Пеймана и Ральфа Сандерсона (из Сент-Джонса); На следующий день 121 член сената записал свои голоса за Крейвена и девяносто восемь за Пеймана. Утром в день выборов протест, в котором фигурировало имя Ньютона, был зачитан и внесен в Риджент-хаус. Но в то же утро вице-канцлер принял Памана, и так завершился первый конкурс ненаучного характера, в котором принял участие Ньютон.

Бедность Ньютона

8 марта 1673 года Ньютон писал Ольденбургу, секретарю Королевского общества:

«Сэр, я желаю, чтобы вы добились того, чтобы меня исключили из членства в Королевском обществе: ибо, хотя я и уважаю это тело, но, поскольку я вижу, я не принесу им никакой пользы и (из-за такого расстояния) не могу участвовать преимущества их собраний я желаю удалить».

Ольденбург ответил на это предложением обратиться в Общество с просьбой извинить Ньютона за еженедельные выплаты, как в письме Ньютона к Ольденбургу от 23 июня 1673 года он говорит: «За ваше предложение о моих ежеквартальных платежах я благодарю вас, но Я бы не хотел, чтобы вы утруждали себя их оправданием, если вы этого еще не сделали». Судя по всему, ничего дальнейшего по этому вопросу не было сделано до 28 января 1675 года, когда Ольденбург сообщил Обществу, что «мистер Ньютон сейчас находится в таких обстоятельствах, что он желает, чтобы его освободили от еженедельных выплат». После этого «совет решил обойтись без него, как и с некоторыми другими».

18 февраля 1675 года Ньютон был официально принят в Общество. Наиболее вероятная причина, по которой Ньютон хотел освободиться от этих выплат, заключается в том, что, поскольку он не был в священном сане, его стипендия в Тринити-колледже истечет осенью 1675 года, что приведет к снижению его дохода. Но в апреле 1675 года он получил патент от короны, позволяющий ему как профессору Лукаса сохранять членство без необходимости принимать священный сан. Это, должно быть, облегчило финансовые заботы Ньютона, поскольку в ноябре 1676 года он пожертвовал 40 фунтов стерлингов на строительство новой библиотеки Тринити-колледжа.

Универсальный закон гравитации

Основная статья: Закон всемирного тяготения Ньютона

Предполагается, что что именно в Вулсторпе летом 1666 года мысли Ньютона были обращены к теме гравитации. Говорят, быть вдохновленным тем, как Ньютон увидел, как яблоко упало с дерева на ферме его матери, версия, для которой есть разумные исторические свидетельства. По одной из версий, яблоко упало на голову Ньютона; эта версия, по-видимому, была изобретена Исааком Д'Израэли . Вольтер является авторитетом для первой версии истории. Он получил информацию от любимой племянницы Ньютона Кэтрин Бартон , которая вышла замуж за Джона Кондуитта , члена Королевского общества и одного из близких друзей Ньютона. Никогда нельзя узнать, сколько правды в правдоподобной и любимой истории, но это несомненно. эта традиция отмечала дерево как то, с которого упало яблоко, до 1866 года, когда из-за гниения дерево было срублено, а его древесина тщательно сохранена.

Иоганн Кеплер с помощью тщательно продуманной серии измерений доказал, что

• каждая планета вращается по эллиптической орбите вокруг Солнца, центр которой занимает один из фокусов эллипса,
• что радиус-вектор каждой планеты, проведенный от Солнца, за одинаковое время охватывает равные площади,
• и что квадраты периодических периодов планет находятся в той же пропорции, что и кубы их средних расстояний от Солнца.

Тот факт, что тяжелые тела всегда имеют тенденцию падать на Землю, независимо от того, на какой высоте они расположены над земной поверхностью, по-видимому, привел Ньютона к предположению что та же самая тенденция падения на Землю могла быть причиной того, что Луна удержалась на своей орбите вокруг Земли.

Ньютон, вычислив на основании законов Кеплера и предположив, что орбиты планет представляют собой круги с Солнцем в центре, уже доказал что сила Солнца, действующая на разные планеты, должна различаться пропорционально обратному квадрату расстояний планет от Солнца. Поэтому его привели чтобы выяснить, будет ли сила притяжения Земли на этом расстоянии иметь точную величину, необходимую для удержания Луны на ее орбите, если бы притяжение Земли распространялось на Луну. Он обнаружил, что Луна при движении по своей орбите каждую минуту отклонялась от касательной на расстояние 13 футов (3,96 м). Но, наблюдая расстояние, на которое тело упадет за одну секунду на поверхность Земли, и вычислив исходя из этого, исходя из предположения, что сила убывает в отношении обратного квадрата расстояния, он нашел, что притяжение Земли в точке Расстояние до Луны протянет тело на 15 футов (4,57 метра) за одну минуту. Ньютон расценил расхождение между результатами как доказательство неточности своей гипотезы и «отложил в то время любые дальнейшие мысли по этому поводу». (См. пушечное ядро ​​Ньютона .)

В ноябре 1679 года Роберт Гук (после его назначения руководителем переписки Королевского общества) начал обмен письмами с Ньютоном. : он хотел услышать от участников об их исследованиях или их взглядах на исследования других. Позже переписка привела к разногласиям. Гук и Ньютон разошлись во мнениях относительно формы траектории падения тела с высоты, принимая во внимание движение Земли вокруг своей оси. Позже Ньютон признал, что переговоры 1679–1680 годов пробудили в нем дремлющий интерес к астрономии. Это заставило Ньютона вернуться к своим прежним предположениям о Луне. Оценка радиуса Земли, которую Ньютон использовал для определения радиуса Земли, принятая географами и мореплавателями, была основана на очень грубой оценке, согласно которой длина градуса широты земной поверхности, измеренная вдоль меридиана, составляла 60 морских миль. На заседании Королевского общества 11 января 1672 года секретарь Ольденбург зачитал письмо из Парижа, в котором описывалась процедура, которой следовал Жан Пикард при измерении градуса, и конкретно указывалась точная длина, которую он вычислил. Вполне вероятно, что Ньютон был знаком с этим измерением Пикара и поэтому был вынужден использовать его, когда его мысли были перенаправлены на эту тему. Эта оценка величины Земли, дающая 691 милю (1112 км) в 10°, привела к тому, что два результата, расхождение между которыми Ньютон считал опровержением своей гипотезы, совпали настолько точно, что теперь он считал свою гипотезу полностью установленной. .

В январе 1684 года сэр Кристофер Рен , Галлей и Гук обсуждали закон тяготения, и хотя они, вероятно, все согласились на истинности закона обратных квадратов, однако эта истина не считалась установленной. Похоже что Гук утверждал, что нашел решение проблемы о траектории тела, движущегося вокруг центра силы, притягивающего обратное квадрату расстояния, но Галлей заявил после задержки в несколько месяцев, что Гук «был не так хорош, как его «слово», показав свое решение Рену, и в августе 1684 года отправился в Кембридж, чтобы проконсультироваться по этому вопросу с Ньютоном. Не упоминая высказанные предположения, он спросил Ньютона, какой будет кривая, описываемая планетой, вращающейся вокруг Солнца, если предположить, что сила Солнца уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Ньютон сразу же ответил: «Эллипс», а на вопрос Галлея о причине его ответа он ответил: «Да ведь я это рассчитал». Однако он не смог приложить руку к своему расчету и пообещал послать его Галлею. После того как последний покинул Кембридж, Ньютон приступил к воспроизведению расчета. Допустив ошибку и получив другой результат, он исправил свою работу и получил прежний результат.

В ноябре следующего года Ньютон выполнил свое обещание, данное Галлею, отправив ему через г-на Пэджета, сотрудника Тринити-колледжа и преподавателя математики в больнице Христа , копию своей демонстрации; и очень скоро после этого Галлей снова посетил Кембридж, чтобы обсудить эту проблему с Ньютоном. По возвращении в Лондон 10 декабря 1684 года он сообщил Королевскому обществу, «что недавно видел в Кембридже г-на Ньютона, который показал ему любопытный трактат Де Моту ». который по желанию Галлея он обещал отправить в Общество для внесения в его реестр. «Г-ну Галлею хотелось напомнить г-ну Ньютону о его обещании сохранить это изобретение за собой до тех пор, пока у него не будет свободного времени, чтобы опубликовать его», и Пэджету хотелось присоединиться к Галлею и убедить Ньютона сделать это. К середине февраля Ньютон отправил свою статью Астону, одному из секретарей Общества, и в письме Астону от 23 февраля 1685 года Ньютон поблагодарил его за «внесение в реестр своих представлений о движении». Этот трактат Де Моту стал отправной точкой « Начал» . и имелось в виду это краткий отчет о том, что должна была охватить эта работа. Он занимает двадцать четыре страницы октаво и состоит из четырех теорем и семи задач, некоторые из которых идентичны некоторым наиболее важным положениям второго и третьего разделов первой книги « Начал» .

См. также

• Исмаэль Буллиалдус
• Де Моту (эссе в Беркли)
• Элементы философии Ньютона
• Алгоритм Гаусса – Ньютона
• История исчисления
• Список независимых открытий
• Пушечное ядро ​​Ньютона
• диск Ньютона
• Ньютон фрактал
• Неравенства Ньютона
• Законы движения Ньютона
• Обозначения Ньютона
• Многоугольник Ньютона
• Полином Ньютона
• Религиозные взгляды Ньютона
• серия Ньютона
• Теорема Ньютона о вращающихся орбитах
• Ньютон (единица измерения)
• Формулы Ньютона–Котеса
• Уравнения Ньютона–Эйлера
• Ньютонианство
• Научная революция

Ссылки

• Вестфолл, Ричард С. (1994). Жизнь Исаака Ньютона . Издательство Кембриджского университета . ISBN  0-521-47737-9 .
• Хейзен, Робер М. (2021). Сэр Исаак Ньютон: молодость, образование и работа. Великие курсы ежедневно.