Исаак Ньютон. НЬЮТОН (Newton) Исаак (1643-1727) - английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики, член (1672) и президент. - презентация

1 Исаак Ньютон

2 НЬЮТОН (Newton) Исаак ( ) - английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики, член (1672) и президент (с 1703) Лондонского королевского общества. Фундаментальные труды "Математические начала натуральной философии" (1687) и "Оптика" (1704). Разработал (независимо от Г. Лейбница) дифференциальное и интегральное исчисления. Открыл дисперсию света, хроматическую аберрацию, исследовал интерференцию и дифракцию, развивал корпускулярную теорию света, высказал гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления. Построил зеркальный телескоп. Сформулировал основные законы классической механики. Открыл закон всемирного тяготения, дал теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики. Пространство и время считал абсолютными. Работы Ньютона намного опередили общий научный уровень его времени, были малопонятны современникам. Был директором Монетного двора, наладил монетное дело в Англии. Известный алхимик, Ньютон занимался хронологией древних царств. Теологические труды посвятил толкованию библейских пророчеств (большей частью не опубликованы). Исаак Ньютон. С портрета Джеймса Торнхилла, ок гг

3 Исаак Ньютон сын мелкого, но зажиточного фермера появился на свет вьюжной зимой 1643 года в ночь после Рождества (25 декабря 1642 года по юлианскому календарю, использовавшемуся в Англии в то время; по григорианскому стилю - 3 января) в небольшом английском селении Вулсторп (Woolsthorpe-by- Colsterworth, Линкольншир, Англия), примерно в 200 километрах к северу от Лондона, в год смерти Галилея и в канун гражданской войны. Отец Ньютона умер за два месяца до рождения сына. Мальчик родился болезненным, до срока, поразительно маленьким и хилым. Утверждали даже, будто он был так мал, что умещался в овчинной рукавице, из которой однажды выпал и сильно ударился головой о пол. Ньютон и сам потом рассказывал: «По словам матери, я родился таким маленьким, что меня можно было бы выкупать в большой пивной кружке». Факт рождения под Рождество Ньютон считал особым знаком судьбы. Мать, овдовев, повторно вышла замуж за священника и переехала к нему в соседний город, оставив двухлетнего Исаака с бабушкой. Варнава Смит, священник, считал, что мальчик не жилец на этом свете. К счастью, он ошибся: за 84 года, что Ньютон пробыл в подлунном мире, он почти никогда не болел, к старости потерял лишь один зуб, читал без очков, словно ему был известен секрет, как победить время. Исаак Ньютон сын мелкого, но зажиточного фермера появился на свет вьюжной зимой 1643 года в ночь после Рождества (25 декабря 1642 года по юлианскому календарю, использовавшемуся в Англии в то время; по григорианскому стилю - 3 января) в небольшом английском селении Вулсторп (Woolsthorpe-by- Colsterworth, Линкольншир, Англия), примерно в 200 километрах к северу от Лондона, в год смерти Галилея и в канун гражданской войны. Отец Ньютона умер за два месяца до рождения сына. Мальчик родился болезненным, до срока, поразительно маленьким и хилым. Утверждали даже, будто он был так мал, что умещался в овчинной рукавице, из которой однажды выпал и сильно ударился головой о пол. Ньютон и сам потом рассказывал: «По словам матери, я родился таким маленьким, что меня можно было бы выкупать в большой пивной кружке». Факт рождения под Рождество Ньютон считал особым знаком судьбы. Мать, овдовев, повторно вышла замуж за священника и переехала к нему в соседний город, оставив двухлетнего Исаака с бабушкой. Варнава Смит, священник, считал, что мальчик не жилец на этом свете. К счастью, он ошибся: за 84 года, что Ньютон пробыл в подлунном мире, он почти никогда не болел, к старости потерял лишь один зуб, читал без очков, словно ему был известен секрет, как победить время.ЛинкольнширАнглияГалилеягражданской войныЛинкольнширАнглияГалилеягражданской войны Покровителем мальчика стал его дядя по матери, Вильям Эйскоу. Покровителем мальчика стал его дядя по матери, Вильям Эйскоу. Он был великим домоседом. За всю жизнь не отъезжал от родного дома дальше, чем на 200 Он был великим домоседом. За всю жизнь не отъезжал от родного дома дальше, чем на Небольшой двухэтажный домик, сохранившийся до наших дней, расположился в уютной долине, где бьют чистые ключи. Из окон открывается живописный вид в сад. Вероятно, именно в этом саду упало знаменитое яблоко, "подсказавшее" Ньютону закон всемирного тяготения.

4 километров, никогда не пересекал Ла-Манш и ни на один день не оставлял Англию. В свое первое путешествие он пустился, когда родные послали его учиться в Королевскую школу в Грантем, маленький городок в 10 километрах от родной деревушки, а поселился он на квартире у аптекаря Кларка. Общение с аптекарем впервые возбудило в нем влечение к химическим опытам; что касается школьных предметов, то они не давались ему. По признанию самого Ньютона, он был крайне невнимательным и ленивым и считался в классе последним учеником. В огромной комнате с печкой посередине на длинных скамейках, поставленных в ряд, сидели ученики всех возрастов и вместе изучали латынь, Закон Божий, математику - как тут преуспеть в учебе. километров, никогда не пересекал Ла-Манш и ни на один день не оставлял Англию. В свое первое путешествие он пустился, когда родные послали его учиться в Королевскую школу в Грантем, маленький городок в 10 километрах от родной деревушки, а поселился он на квартире у аптекаря Кларка. Общение с аптекарем впервые возбудило в нем влечение к химическим опытам; что касается школьных предметов, то они не давались ему. По признанию самого Ньютона, он был крайне невнимательным и ленивым и считался в классе последним учеником. В огромной комнате с печкой посередине на длинных скамейках, поставленных в ряд, сидели ученики всех возрастов и вместе изучали латынь, Закон Божий, математику - как тут преуспеть в учебе. Но однажды с ним случилось происшествие, которое заставило его изменить свое отношение к учебе. Один из школьников, учившийся гораздо лучше Ньютона и превосходивший его силой, нанес ему удар кулаком в живот. Самолюбивый Ньютон, слабо развитый физически, не сумел отколотить обидчика. "Чем бы отомстить?" -думал он и решил: нужно опередить своего обидчика в учебе. Мальчик стал усиленно заниматься по всем предметам и вскоре сделался первым учеником. И все-таки особую зависть его товарищей вызывал вовсе не быстрый взлет Ньютона в учебе, а те игрушки, которые он мастерил. Миниатюрная ветряная мельница, водяные часы, самокат, катапульты, педальная повозка. А по вечерам он запускал своих удивительных воздушных змеев. К их хвостам были прикреплены зажженные лампадки, которые горели ровно даже при сильном ветре. Мальчишки всего города собирались посмотреть, как змеи, усеянные огоньками, безмолвно парили на фоне звездного неба. Но однажды с ним случилось происшествие, которое заставило его изменить свое отношение к учебе. Один из школьников, учившийся гораздо лучше Ньютона и превосходивший его силой, нанес ему удар кулаком в живот. Самолюбивый Ньютон, слабо развитый физически, не сумел отколотить обидчика. "Чем бы отомстить?" -думал он и решил: нужно опередить своего обидчика в учебе. Мальчик стал усиленно заниматься по всем предметам и вскоре сделался первым учеником. И все-таки особую зависть его товарищей вызывал вовсе не быстрый взлет Ньютона в учебе, а те игрушки, которые он мастерил. Миниатюрная ветряная мельница, водяные часы, самокат, катапульты, педальная повозка. А по вечерам он запускал своих удивительных воздушных змеев. К их хвостам были прикреплены зажженные лампадки, которые горели ровно даже при сильном ветре. Мальчишки всего города собирались посмотреть, как змеи, усеянные огоньками, безмолвно парили на фоне звездного неба. Тринити- колледж, часовая башня

5 К грэнтэмскому периоду относится, по-видимому, единственное романтическое увлечение Ньютона. В доме аптекаря он подружился с маленькой мисс Сторей, воспитанницей аптекаря. Позднее дружба переросла в любовь, и уже намечался брак. Но впоследствии, когда вполне определилась университетская карьера Ньютона, ему пришлось отказаться от намерения жениться: по средневековой традиции члены колледжа должны были быть холостыми. Но до конца жизни Ньютон поддерживал дружеские отношения с участницей своих детских игр, помогал ей и посещал ее при наездах в родные места. К грэнтэмскому периоду относится, по-видимому, единственное романтическое увлечение Ньютона. В доме аптекаря он подружился с маленькой мисс Сторей, воспитанницей аптекаря. Позднее дружба переросла в любовь, и уже намечался брак. Но впоследствии, когда вполне определилась университетская карьера Ньютона, ему пришлось отказаться от намерения жениться: по средневековой традиции члены колледжа должны были быть холостыми. Но до конца жизни Ньютон поддерживал дружеские отношения с участницей своих детских игр, помогал ей и посещал ее при наездах в родные места. Когда Ньютону минуло пятнадцать лет, к тому времени вторично овдовевшая мать решила вызвать сына к себе на ферму, где обстоятельства требовали его присутствия. Чтобы приучить Ньютона к хозяйству, мать каждую субботу посылала его на рынок в Грэнтэм со старым служителем. Там они должны были продавать продукты фермы и покупать нужные для семьи товары. Ньютон, полагаясь во всем на верного слугу, предоставлял ему право хлопотать о продаже и покупке, сам же уходил на чердак и читал там книги или же, не доезжая до рынка, усаживался под деревом, читал или просто мечтал, пока старик не возвращался из города. Как-то его дядя увидел Ньютона у изгороди с книгой в руках. Оказалось, что мальчик с увлечением решал математические задачи. Пораженный этим, дядя решил уговорить мать Ньютона не противиться желанию сына продолжать образование. Мать сама скоро убедилась, что ее сын не рожден фермером, и отослала его опять в школу. После окончания ее восемнадцатилетний Ньютон прибыл в Кембридж для поступления в один из лучших в то время университетов. Когда Ньютону минуло пятнадцать лет, к тому времени вторично овдовевшая мать решила вызвать сына к себе на ферму, где обстоятельства требовали его присутствия. Чтобы приучить Ньютона к хозяйству, мать каждую субботу посылала его на рынок в Грэнтэм со старым служителем. Там они должны были продавать продукты фермы и покупать нужные для семьи товары. Ньютон, полагаясь во всем на верного слугу, предоставлял ему право хлопотать о продаже и покупке, сам же уходил на чердак и читал там книги или же, не доезжая до рынка, усаживался под деревом, читал или просто мечтал, пока старик не возвращался из города. Как-то его дядя увидел Ньютона у изгороди с книгой в руках. Оказалось, что мальчик с увлечением решал математические задачи. Пораженный этим, дядя решил уговорить мать Ньютона не противиться желанию сына продолжать образование. Мать сама скоро убедилась, что ее сын не рожден фермером, и отослала его опять в школу. После окончания ее восемнадцатилетний Ньютон прибыл в Кембридж для поступления в один из лучших в то время университетов.

6 В его жизни не было никаких особых приключений, невероятных событий. Главное приключение происходило не на глазах у всех, но в глубинах разума и сердца будущего гениального ученого. По окончании школы (1661) он поступил в Тринити- колледж (Колледж святой Троицы) Кембриджского университета, Тринити-колледж, часовая башня 1661Тринити- колледж1661Тринити- колледж одного из лучших университетов Европы. Поначалу он субсайзер. Так называли бедных студентов, которые не могли платить за обучение. Они слушали лекции и, кроме этого, прислуживали богатым студентам старших курсов будили их, чистили башмаки, причесывали, растапливали камин, выполняли другие поручения. Уже тогда сложился его могучий характер научная дотошность, стремление дойти до сути, нетерпимость к обману и угнетению, равнодушие к публичной славе. В Кембридже Ньютон пишет свою первую известную научную работу она посвящена теории всеобщего универсального языка. У юноши прекрасные учителя, они учат его никогда не останавливаться на констатации уже известных фактов, а всегда стремиться идти дальше. В 1665 году он стал бакалавром изящных искусств. Профессор Барроу, известный математик, заведующий кафедрой в Кембридже, выступая перед студентами, публично объявил Ньютона «мужем славным и выдающихся знаний».

7 Научной опорой и вдохновителями творчества Ньютона в наибольшей степени были физики: Галилей, Декарт и Кеплер. Ньютон завершил их труды, объединив в универсальную систему мира. Меньшее, но существенное влияние оказали другие математики и физики: Евклид, Ферма, Гюйгенс, Валлис и его непосредственный учитель Барроу.ГалилейДекартКеплерЕвклидФермаГюйгенс ВаллисБарроу Похоже на то, что значительную часть своих математических открытий Ньютон сделал ещё студентом, в «чумные годы». Исаак Барроу. Статуя в Тринити-колледже. Он уже стоит на пороге чуда. Через несколько месяцев из-за опасности эпидемии чумы в Кембридже Ньютон уедет домой, в родной Вулсторп. Два года ( ), которые он проведет там, обессмертят его имя. За этот короткий период ученый сделает почти все свои величайшие открытия закон всемирного тяготения, законы классической механики, основы дифференциального и интегрального исчисления, явление дисперсии света... В 23 года он уже свободно владел методами дифференциального и интегрального исчислений, включая разложение функций в ряды и то, что впоследствии было названо формулой Ньютона- Лейбница. Кроме того, Ньютон в эти годы доказал, что белый цвет есть смесь цветов, вывел формулу «бинома Ньютона» для произвольного рационального показателя (включая отрицательные), и др дифференциального и интегрального исчисленийформулой Ньютона- Лейбницабинома Ньютона

8 Давно уже засохла та яблоня, с которой упало самое известное в мире яблоко, а открытия, сделанные Ньютоном, по сей день объясняют систему мира, в котором мы живем. Можно было бы предположить, что благодаря сделанным открытиям Ньютон сразу стал знаменитым. Но этого не случилось. Он уже знает, какие силы держат на небе Луну, но мир узнает об этом только через 20 лет. Все эти эпохальные открытия были опубликованы на лет позже, чем были сделаны. Ньютон не гнался за славой. Стремление открыть истину было у него главной целью: в характере ученого есть одна странность он не любит публиковать свои работы. Он очень нетороплив и обстоятелен и не желает сообщать миру что-либо не установленное окончательно, непроверенное. «Гипотез не измышляю» любимое его выражение, почти девиз : эпидемия чумы отступает, и Ньютон возвращается в Кембридж. Избран членом Тринити-колледжа, а в 1668 году становится магистром.1668 году Работы Ньютона намного опережали общий научный уровень его времени, современники их мало понимали. Он потом не раз вступал в ожесточенные дискуссии с великими мира сего, коллегами, учеными, отстаивая свои открытия. Спорил, доказывал, убеждал. Интересно, с каким чувством раздражения, досады или глубокого понимания писал он эти слова: «Я убедился, что либо не следует сообщать ничего нового, либо придется тратить все силы на его защиту»?

9 Каким он был Исаак Ньютон? Вероятно, где-нибудь в гостях или среди других людей вы бы не обратили внимания на этого молчаливого, скромного, неостроумного человека ниже среднего роста, с самой заурядной внешностью. Говорят, он был плохим собеседником и мог в разговоре вдруг замолчать и задуматься. И тогда взгляд его быстрых, живых глаз словно застывал. У него до конца жизни были густые волосы. Белокурый от рождения, он очень рано, как-то вмиг почти полностью поседел. Ньютон был чрезвычайно приветлив и внимателен к людям, без малейших признаков чванства. И в других не любил высокомерно- авторитетного тона и особенно не терпел насмешек над чужими убеждениями. Он всегда был скромен в оценке своих открытий и достижений и, с благодарностью вспоминая своих учителей, говорил: «Если я видел дальше других, то потому лишь, что стоял на плечах гигантов». Мы знаем, что Ньютон был обласкан судьбой. Он преподавал, был профессором математики в Кембридже, руководил кафедрой, его дважды избирали членом парламента. Он стоял во главе английского Королевского общества и монаршим указом был возведен в рыцарское достоинство. А после успешной организации и проведения перечеканки английских монет получил высокооплачиваемый пост директора Монетного двора, который и занимал до конца дней своих ни много ни мало 27 лет. Мы не знаем другого чем занимался мыслитель большую часть своей жизни, когда все великие открытия уже были сделаны? Что двигало им? Что вдохновляло?

10

11 Странная судьба была у трудов Ньютона. Научные работы были напечатаны очень поздно. А половина и вовсе не опубликована. До сих пор. Эти рукописи разбросаны по миру, хранятся в частных коллекциях. Они посвящены не физике, математике и астрономии, а теологии, богословию, исследованию Священного писания. Так, например, в одной из подобных работ, объемом в четыре с половиной тысячи страниц, можно найти пророчество Ньютона о конце света. Ученый опирался на свои 50-летние исследования Библии в попытке расшифровать ее секретный код. Знаменитый физик и математик считал, что ему это удалось. Ньютон был убежден, что можно проникнуть в тайны божественного замысла, найти ключи хотя бы к некоторым из них. Он пытался понять природу через Священное писание и в нем найти отражение законов природы, движения небесных сфер и планет. «Гипотез не измышляю», повторял ученый и всю жизнь искал аргументы, доказательства, формулу божественного творения. Для этого он изучал не только Библию, но и каббалу, древнееврейскую философию, трактаты розенкрейцеров. Его кабинет напоминал лабораторию средневековых алхимиков. Он тоже стремился найти, нет, не золото, но философский камень ключ к секретам и тайнам Вселенной и человека.

12 Ньютон был глубоко верующим христианином, занимавшимся не только наукой, но и теологией. Для него одно было неотделимо от другого. Христианство его было в значительной степени субъективно, как было субъективно христианство его великого современника Мильтона, тоже глубоко верующего христианина и философа-материалиста, считавшего души человека, дьяволов и ангелов материальными. Ньютон был если не одинок в своем понимании христианства, то принадлежал к ничтожной кучке людей, с ним согласных. Он принимал единого бога и считал Христа только человеком. Но в то же время он принимал Библию как истинный факт, который руководил его жизнью, и много сил потратил на то, чтобы точно определить время создания и конца того временного мира, в котором он жил, для понимания которого он открыл законы всемирного тяготения.

13 Законы мира, которые он открыл, для него были законами временного, имеющего конец мира. К Апокалипсису он относился как к истине, указывающей ближайшее будущее. Свое пустое пространство он рассматривал как атрибут Бога и в нем допускал "как бы мгновенное" действие сил тяготения на расстоянии, что казалось для науки его времени невозможным и кажется таким и теперь. В действительности он ввел в науку теологическую мысль, допуская "чудо", постоянно существующее и непрерывно действующее, проявление - атрибут единого Бога. В среде, где он жил, было мало людей, которые могли так серьезно верить, как Ньютон. Вдумываясь в биографию Ньютона и в его работу над Апокалипсисом, нельзя признать правильным обвинение его Лейбницем в безбожии в печатном памфлете на французском языке, с которым он обратился к одному из членов английской королевской семьи. Ньютон отвечал на это обвинение не сам, а ответ был дан тоже в виде памфлета, с его согласия, одним из его друзей Кларком, так же, как и он, теологом. Книга эта до сих пор интересна как исторический памятник. Но надо отметить, что Ньютон не мог примириться с действием всемирного тяготения на расстоянии "как бы мгновенно", как это он принял для своих законов. В течение больше чем двухсот пятидесяти лет блестящее, первое в то время в истории науки, подтверждение природных законов такого масштаба - и с такой точностью - и дальнейшее их развитие заставляют считаться с фактом. Сохранились указания, однако, что Ньютон искал объяснения мгновенного действия тяготения в развитии идей Фотье дю Дюийе ( ), швейцарского ученого, объясняющего тяготение давлением мелких двигающихся частиц, заполняющих Космос.

14 Надо отметить, что к середине XVII века телескопы были не только известны, но и весьма распространены в Европе. Однако конструкция зрительной трубы, впервые использованной (как традиционно считается) Галилеем в 1610 г. и улучшенной Кеплером в 1611 г., была несовершенной. В частности, на качество изображения сильно влияла хроматическая аберрация: свет разных цветов, по-разному преломляясь в линзах телескопа, создавал цветные ореолы вокруг наблюдаемых объектов. хроматическая аберрация Собственно, причину этих ореолов и удалось понять Ньютону. В результате ставших классическими опытов с призмами ученый пришел к выводу: разные цвета имеют разную степень преломляемости. (Ньютон был не только гениальным теоретиком, но и талантливым экспериментатором, - эти два дара редко сочетаются в одном человеке).редко сочетаются В 1669 году Ньютон избирается профессором математики, преемником Барроу. Барроу пересылает в Лондон сочинение Ньютона «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов», содержавшее сжатое изложение некоторых наиболее важных его открытий в анализе. «Анализ» получил некоторую известность в Англии и за её пределами. Ньютон готовит полный вариант этой работы, но найти издателя так и не удаётся. Она была опубликована лишь в 1711 году.1669 году Барроу1711 году Шумный успех двадцатидевятилетнего профессора математики из Кембриджа никак не был связан с его теоретическими результатами. Просто он... изобрел телескоп.

15 К сожалению, Ньютон не заметил, что эта степень - своя у каждого материала, и сделал ошибочный вывод - хроматическая аберрация в линзах неустранима. Итог этой ошибки, однако, оказался весьма полезным для науки. Ведь из-за нее Ньютону пришлось придумать новую схему не преломляющего, а отражательного телескопа - рефлектора (схема, предложенная до него Грегори, была неосуществима из-за сложной, несферической формы отражающих поверхностей), изобрести способ полировки металлических поверхностей, найти подходящий сплав для зеркал... В итоге рефлектор был построен в 1668 г. и вызвал волну энтузиазма среди просвещенных европейцев : демонстрация рефлектора в Лондоне вызывает всеобщие восторженные отзывы. Ньютон становится знаменит и избирается членом Королевского общества (британской Академии наук). Позже усовершенствованные рефлекторы такой конструкции стали основными инструментами астрономов, с их помощью были открыты иные галактики, красное смещение и др.Королевского общества Разгорается полемика по поводу природы света с Гуком, Гюйгенсом и другими. Ньютон даёт зарок на будущее: не ввязываться в научные споры. В письмах он жалуется, что поставлен перед выбором: либо не публиковать свои открытия, либо тратить всё время и все силы на отражение недружелюбной дилетантской критики. Судя по всему, он выбрал первый вариант.ГукомГюйгенсом : Ньютон получает письмо Гука с формулировкой закона всемирного тяготения, послужившее, по признанию первого, поводом его работ по определению планетных движений (правда, потом отложенных на некоторое время), составивших предмет «Начал». Впоследствии Ньютон по каким-то причинам, быть может, подозревая Гука в незаконном заимствовании каких-то более ранних результатов самого Ньютона, не желает признавать здесь никаких заслуг Гука, но потом соглашается это сделать, хотя и довольно неохотно и не полностью [3]. [3]

16 : после долгих уговоров Ньютон соглашается опубликовать свои главные достижения. Работа над «Математическими началами натуральной философии» (весь трёхтомник издан в 1687 году). Приходят всемирная слава и ожесточённая критика картезианцев: закон всемирного тяготения вводит дальнодействие, несовместимое с принципами Декарта.1686Математическими началами натуральной философии1687 году картезианцевДекарта В 1689 году Ньютон был в первый раз избран в парламент от Кембриджского университета и заседал там немногим более года. Второе избрание состоялось в годах.1689 году : Королевским указом Ньютон назначен смотрителем Монетного двора (с 1699 года директор). Он энергично проводит денежную реформу, восстанавливая доверие к основательно запущенной его предшественниками монетной системе Великобритании.1699 года : начало открытого приоритетного спора с Лейбницем, в который были вовлечены даже царствующие особы. Эта нелепая распря двух гениев дорого обошлась науке английская математическая школа вскоре увяла на целый век, а европейская проигнорировала многие выдающиеся идеи Ньютона, переоткрыв их много позднее. На континенте Ньютона обвиняли в краже результатов Гука, Лейбница и астронома Флемстида, а также в ереси. Конфликт не погасила даже смерть Лейбница (1716).Лейбницем Флемстидаереси1716

17 В 1703 году Ньютон был избран президентом Королевского общества и управлял им до конца жизни более двадцати лет.1703 годуКоролевского общества : королева Анна возводит Ньютона в рыцарское достоинство. Отныне он сэр Исаак Ньютон. Впервые в английской истории звание рыцаря присвоено за научные заслуги.Анна Последние двадцать лет своей жизни Ньютон проводит в доме родственников, продолжая заниматься научной работой и, как всегда, афишируя далеко не все свои открытия. Закон всемирного тяготения постигла та же участь. Общество узнало о нем благодаря Вольтеру, которому племянница ученого рассказала об удивительном открытии своего дяди. Вернувшись во Францию, потрясенный Вольтер описал открытие и сделал знаменитый эпизод с яблоком достоянием общественности. На протяжении всей жизни Ньютон остается глубоко верующим человеком. Он убежден, что задача любой науки – лучшее познание Бога. Даже силой тяжести, по мнению Ньютона, управляет Христос. Именно свои богословские труды (о Святой Троице, толкование книги пророка Даниила) ученый считает наиболее удачными и важными, хотя они и теряются на фоне его революционных научных открытий. Последние годы жизни Ньютон посвятил написанию «Хронологии древних царств», которой занимался около 40 лет, и подготовкой третьего издания «Начал». Незадолго до смерти, словно оглядывая свою жизнь, такую спокойную внешне и такую неистово бурную внутренне, Исаак Ньютон сказал: «Я смотрю на себя как на ребенка, который, играя на морском берегу, нашел несколько камешков поглаже и раковин попестрее, чем удавалось другим, в то время как неизмеримый океан истины расстилается передо мной неисследованным».

18 В 1725 году здоровье Ньютона начало заметно ухудшаться (каменная болезнь), и он переселился в Кенсингтон неподалёку от Лондона, где и скончался ночью, во сне, 20 (31) марта 1727 года. Шесть пэров Англии несли на плечах гроб ученого к Вестминстерскому аббатству в Лондоне, где захоронены величайшие люди страны.1725 году1727 года Эта эпитафия краткий итог жизни великого искателя истины: «Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин, который почти божественным разумом первым доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливы океанов. Он исследовал различия световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал. Прилежный, мудрый и верный истолкователь природы, древности и Святого писания, он утверждал своей философией величие всемогущего Бога, а нравом выражал евангельскую простоту. Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого». Могила Ньютона в Вестминстерском аббатстве Таковы слова эпитафии на надгробии Исаака Ньютона, одного из величайших ученых в истории. Это имя известно, пожалуй, каждому образованному человеку и ассоциируется с механикой: законами движения Ньютона, законом всемирного тяготения.Исаака Ньютона

19 Математика Первые математические открытия Ньютон сделал ещё в студенческие годы: классификация алгебраических кривых 3-го порядка (кривые 2-го порядка исследовал Ферма) и биномиальное разложение произвольной (не обязательно целой) степени, с которого начинается ньютоновская теория бесконечных рядов нового и мощнейшего инструмента анализа. Разложение в ряд Ньютон считал основным и общим методом анализа функций, и в этом деле достиг вершин мастерства. Он использовал ряды для вычисления таблиц, решения уравнений (в том числе дифференциальных), исследования поведения функций. Ньютон сумел получить разложение для всех стандартных на тот момент функций. биномиальное разложение Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисление одновременно с Г. Лейбницем (немного раньше) и независимо от него.дифференциальное и интегральное исчислениеГ. Лейбницем До Ньютона действия с бесконечно малыми не были увязаны в единую теорию и носили характер разрозненных остроумных приёмов (см. Метод неделимых). Создание математического анализа сводит решение соответствующих задач, в значительной степени, до технического уровня. Появился комплекс понятий, операций и символов, ставший отправной базой дальнейшего развития математики. Следующий, XVIII век, стал веком бурного и чрезвычайно успешного развития аналитических методов.бесконечно малымиМетод неделимыхXVIII век По-видимому, Ньютон пришёл к идее анализа через разностные методы, которыми много и глубоко занимался. Правда, в своих «Началах» Ньютон почти не использовал бесконечно малых, придерживаясь античных (геометрических) приёмов доказательства, но в других трудах применял их свободно.разностные методы

20 Отправной точкой для дифференциального и интегрального исчисления были работы Кавальери и особенно Ферма, который уже умел (для алгебраических кривых) проводить касательные, находить экстремумы, точки перегиба и кривизну кривой, вычислять площадь её сегмента. Из других предшественников сам Ньютон называл Валлиса, Барроу и шотландского учёного Джеймса Грегори. Понятия функции ещё не было, все кривые он трактовал кинематически как траектории движущейся точки. КавальериФерма касательныеэкстремумыточки перегибакривизну кривойВаллисаБарроуДжеймса Грегорифункции Уже будучи студентом, Ньютон понял, что дифференцирование и интегрирование взаимно обратные операции. Эта основная теорема анализа уже более или менее ясно вырисовывалась в работах Торричелли, Грегори и Барроу, однако лишь Ньютон понял, что на этой основе можно получить не только отдельные открытия, но мощное системное исчисление, подобное алгебре, с чёткими правилами и гигантскими возможностями.основная теорема анализаТорричеллиГрегориБарроу Ньютон почти 30 лет не заботился о публикации своего варианта анализа, хотя в письмах (в частности, к Лейбницу) охотно делится многим из достигнутого. Тем временем вариант Лейбница широко и открыто распространяется по Европе с 1676 года. Лишь в 1693 году появляется первое изложение варианта Ньютона в виде приложения к «Трактату по алгебре» Валлиса. Приходится признать, что терминология и символика Ньютона по сравнению с лейбницевской довольно неуклюжи: флюксия (производная), флюэнта (первообразная), момент величины (дифференциал) и т. п. Сохранились в математике только ньютоновское обозначение «o» для бесконечно малой dt (впрочем, эту букву в том же смысле использовал ранее Грегори), да ещё точка над буквой как символ производной по времени.1676 года1693 годуВаллисапроизводнаяпервообразнаядифференциал

21 Достаточно полное изложение принципов анализа Ньютон опубликовал только в работе «О квадратуре кривых» (1704), приложении к его монографии «Оптика». Почти весь изложенный материал был готов ещё в е годы, но лишь теперь Грегори и Галлей уговорили Ньютона издать работу, которая, с опозданием на 40 лет, стала первым печатным трудом Ньютона по анализу. Здесь у Ньютона появляются производные высших порядков, найдены значения интегралов разнообразных рациональных и иррациональных функций, приведены примеры решения дифференциальных уравнений 1-го порядка.1704 Галлейинтеграловдифференциальных уравнений В 1707 году выходит книга «Универсальная арифметика». В ней приведены разнообразные численные методы. Ньютон всегда уделял большое внимание приближённому решению уравнений. Знаменитый метод Ньютона позволял находить корни уравнений с немыслимой ранее скоростью и точностью (опубликован в «Алгебре» Валлиса, 1685). Современный вид итерационному методу Ньютона придал Джозеф Рафсон (1690).1707 годуметод Ньютона В 1711 году наконец напечатан, спустя 40 лет, «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов». В этом труде Ньютон с одинаковой лёгкостью исследует как алгебраические, так и «механические» кривые (циклоиду, квадратрису). Появляются частные производные, но почему-то нет правила дифференцирования дроби и сложной функции, хотя Ньютону они были известны; впрочем, Лейбниц на тот момент их уже опубликовал.1711 годуциклоидуквадратрису частные производные В этом же году выходит «Метод разностей», где Ньютон предложил интерполяционную формулу для проведении через (n + 1) данные точки с равноотстоящими или неравноотстоящими абсциссами многочлена n-го порядка. Это разностный аналог формулы Тейлораинтерполяционную формулу формулы Тейлора

22 В 1736 году посмертно издаётся итоговый труд «Метод флюксий и бесконечных рядов», существенно продвинутый по сравнению с «Анализом с помощью уравнений». Приводятся многочисленные примеры отыскания экстремумов, касательных и нормалей, вычисления радиусов и центров кривизны в декартовых и полярных координатах, отыскания точек перегиба и т. п. В этом же сочинении произведены квадратуры и спрямления разнообразных кривых.1736 годуэкстремумовнормалейрадиусовцентров кривизныточек перегибаквадратуры спрямления Надо отметить, что Ньютон не только достаточно полно разработал анализ, но и сделал попытку строго обосновать его принципы. Если Лейбниц склонялся к идее актуальных бесконечно малых, то Ньютон предложил (в «Началах») общую теорию предельных переходов, которую несколько витиевато назвал «метод первых и последних отношений». Используется именно современный термин «предел» (limes), хотя внятное описание сущности этого термина отсутствует, подразумевая интуитивное понимание. Теория пределов изложена в 11 леммах книги I «Начал»; одна лемма есть также в книге II. Арифметика пределов отсутствует, нет доказательства единственности предела, не выявлена его связь с бесконечно малыми. Однако Ньютон справедливо указывает на бо́льшую строгость такого подхода по сравнению с «грубым» методом неделимых.методом неделимых Тем не менее в книге II, введя моменты (дифференциалы), Ньютон вновь запутывает дело, фактически рассматривая их как актуальные бесконечно малые. Примечательно, что теорией чисел Ньютон совершенно не интересовался. По всей видимости, физика ему была гораздо ближе математики.

23 Механика Страница «Начал» Ньютона с аксиомами механики Заслугой Ньютона является решение двух фундаментальных задач. Создание для механики аксиоматической основы, которая фактически перевела эту науку в разряд строгих математических теорий. Создание динамики, связывающей поведение тела с характеристиками внешних воздействий на него (сил).динамикисил АксиоматикаАксиоматика Ньютона состояла из трёх законов, которые сам он сформулировал в следующем виде.законов Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. Изменение количества движения пропорционально приложенной силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.количества движения Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе, взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны.

24 Первый закон (закон инерции), в менее чёткой форме, опубликовал ещё Галилей. Надо отметить, что Галилей допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности (видимо, из астрономических соображений). Галилей также сформулировал важнейший принцип относительности, который Ньютон не включил в свою аксиоматику, потому что для механических процессов этот принцип является прямым следствием уравнений динамики. Кроме того, Ньютон считал пространство и время абсолютными понятиями, едиными для всей Вселенной, и явно указал на это в своих «Началах».закон инерцииГалилейпринцип относительности«Началах» Ньютон также дал строгие определения таких физических понятий, как количество движения (не вполне ясно использованное у Декарта) и сила. Он ввёл в физику понятие массы как меры инерции и, одновременно, гравитационных свойств (ранее физики пользовались понятием вес).Декарта массывес Завершили математизацию механики Эйлер и Лагранж.ЭйлерЛагранж Теория тяготения Закон тяготения Ньютона Сама идея всеобщей силы тяготения неоднократно высказывалась и до Ньютона. Ранее о ней размышляли Эпикур, Кеплер, Декарт, Гюйгенс, Гук и другие. Кеплер полагал, что тяготение обратно пропорционально расстоянию до Солнца и распространяется только в. ЭпикурКеплерДекартГюйгенсГук плоскости эклиптики; Декарт считал его результатом вихрей в эфире. Были, впрочем, догадки с правильной формулой (Буллиальд, Рен, Гук), и даже кинематически обоснованные (с помощью соотнесения формулы центробежной силы Гюйгенса и третьего закона Кеплера для круговых орбит) [4]. Но до Ньютона никто не сумел ясно и математически доказательно связать закон тяготения (силу, обратно пропорциональную квадрату расстояния) и законы движения планет (законы Кеплера). Только с трудов Ньютона начинается наука динамика.Гюйгенсатретьего закона Кеплера[4]законы Кеплерадинамика

25 Важно отметить, что Ньютон опубликовал не просто предполагаемую формулу закона всемирного тяготения, но фактически предложил целостную математическую модель в контексте хорошо разработанного, полного, явно сформулированного и систематически изложенного подхода к механике:закона всемирного тяготенияматематическую модель закон тяготения; закон движения (2-й закон Ньютона);закон Ньютона система методов для математического исследования (математический анализ).математический анализ В совокупности эта триада достаточна для полного исследования самых сложных движений небесных тел, тем самым создавая основы небесной механики. До Эйнштейна никаких принципиальных поправок к указанной модели не понадобилось, хотя математический аппарат оказалось необходимым значительно развить.небесной механикиЭйнштейна Ньютоновская теория тяготения вызвала многолетние дебаты и критику концепции дальнодействия.критику дальнодействия Важным аргументом в пользу ньютоновской модели послужил строгий вывод на её основе эмпирических законов Кеплера. Следующим шагом стала теория движения комет и Луны, изложенная в «Началах». Позже с помощью ньютоновского тяготения были с высокой точностью объяснены все наблюдаемые движения небесных тел; в этом большая заслуга Эйлера, Клеро и Лапласа, которые разработали для этого теорию возмущений. Фундамент этой теории был заложен ещё Ньютоном, который провёл анализ движения Луны, используя свой обычный метод разложения в ряд; на этом пути он открыл причины известных тогда аномалий (неравенств) в движении Луны.законов КеплеракометЭйлераКлероЛапласатеорию возмущений

26 Первые наблюдаемые поправки к теории Ньютона в астрономии (объяснённые ОТО) были обнаружены лишь более чем через 200 лет (смещение перигелия Меркурия). Впрочем, и они очень малы в пределах Солнечной системы.ОТОперигелияМеркурия Ньютон также открыл причину приливов: притяжение Луны (даже Галилей считал приливы центробежным эффектом). Более того, обработав многолетние данные о высоте приливов, он с хорошей точностью вычислил массу Луны.приливовГалилейцентробежным Ещё одним следствием тяготения оказалась прецессия земной оси. Ньютон выяснил, что из-за сплюснутости Земли у полюсов земная ось совершает под действием притяжения Луны и Солнца постоянное медленное смещение с периодом лет. Тем самым древняя проблема «предварения равноденствий» (впервые отмеченная Гиппархом) нашла научное объяснение.прецессия«предварения равноденствий»Гиппархом

27 Оптика и теория света Ньютону принадлежат фундаментальные открытия в оптике. Он построил первый зеркальный телескоп (рефлектор), в котором, в отличие от чисто линзовых телескопов, отсутствовала хроматическая аберрация. Он также открыл дисперсию света, показал, что белый свет раскладывается на цвета радуги вследствие различного преломления лучей разных цветов при прохождении через призму, и заложил основы правильной теории цветов.оптикетелескопрефлекторхроматическая аберрациядисперсию света В этот период было множество спекулятивных теорий света и цветности; в основном боролись точка зрения Аристотеля («разные цвета есть смешение света и тьмы в разных пропорциях») и Декарта («разные цвета создаются при вращении световых частиц с разной скоростью»). Гук в своей «Микрографии» (1665) предлагал вариант аристотелевских взглядов. Многие полагали, что цвет есть атрибут не света, а освещённого предмета. Всеобщий разлад усугубил каскад открытий XVII века: дифракция (1665, Гримальди), интерференция (1665, Гук), двойное лучепреломление (1670, Эразм Бартолин (Rasmus Bartholin), изучено Гюйгенсом), оценка скорости света (1675, Рёмер). Теории света, совместимой со всеми этими фактами, не существовало.АристотелядифракцияГримальди интерференциядвойное лучепреломлениеРёмер

28 Эксперимент Исаака Ньютона. В 1672 году Исаак Ньютон проделал простой эксперимент, который описан во всех школьных учебниках. Затворив ставни, он проделал в них небольшое отверстие, сквозь которое проходил солнечный луч. На пути луча была поставлена призма, а за призмой экран. На экране Ньютон наблюдал «радугу»: белый солнечный луч, пройдя через призму, превратился в несколько цветных лучей от фиолетового до красного. Это явление называется дисперсией света. Сэр Исаак был не первым, наблюдавшим это явление. Уже в начале нашей эры было известно, что большие монокристаллы природного происхождения обладают свойством разлагать свет на цвета. Первые исследования дисперсии света в опытах со стеклянной треугольной призмой еще до Ньютона выполнили англичанин Хариот и чешский естествоиспытатель Марци. Однако до Ньютона подобные наблюдения не подвергались серьезному анализу, а делавшиеся на их основе выводы не перепроверялись дополнительными экспериментами. И Хариот, и Марци оставались последователями Аристотеля, который утверждал, что различие в цвете определяется различием в количестве темноты, «примешиваемой» к белому свету. Фиолетовый цвет, по Аристотелю, возникает при наибольшем добавлении темноты к свету, а красный при наименьшем. Ньютон же проделал дополнительные опыты со скрещенными призмами, когда свет, пропущенный через одну призму, проходит затем через другую. На основании совокупности проделанных опытов он сделал вывод о том, что «никакого цвета не возникает из белизны и черноты, смешанных вместе, кроме промежуточных темных; количество света не меняет вида цвета». Он показал, что белый свет нужно рассматривать как составной. Основными же являются цвета от фиолетового до красного. Этот эксперимент Ньютона служит замечательным примером того, как разные люди, наблюдая одно и то же явление, интерпретируют его по-разному и только те, кто подвергает сомнению свою интерпретацию и ставит дополнительные опыты, приходят к правильным выводам.

29 Превращение белого в цветное В 1676 году сэр Исаак Ньютон с помощью трёхгранной призмы разложил белый солнечный свет на цветовой спектр. Ньютон показал, что белый свет состоит из разных цветов: По мере развития волновой теории света стало ясно, что каждому определенному цвету соответствует определенная частота световой волны. Каждый цвет спектра характеризуется своей длиной волны, т. е. он может быть совершенно точно задан длиной волны или частотой колебаний: Световые волны сами по себе не имеют цвета. Цвет возникает лишь в нашем воображении при восприятии этих волн человеческим глазом и мозгом. В общем спектре всех известных электромагнитных излучений видимое излучение составляет лишь очень небольшой процент.

30 Видимое электромагнитное излучение (видимый свет): Цвет предметов возникает в нашем сознании в процессе отражения и поглощения поверхностями этих предметов тех или иных волн. Если бы человеческий глаз смог различать, например, рентгеновское или гамма-излучение, то окружающий нас мир здорово бы изменился. Предметы сами по себе не имеют никакого цвета, цвет создается при их освещении. Это хорошо видно, если сравнить окружающие цвета в солнечную погоду и в пасмурную: при недостатке света все предметы поблекнут, подернутся серым туманом. Еще ярче потерю цвета можно наблюдать ночью - все предметы серо-черные. Если предмет при освещении поглощает все падающие на него лучи - он будет абсолютно черным. Если же предмет отражает все падающие на него лучи - он будет абсолютно белым. В нашем мире нет ничего абсолютного, а потому нет и абсолютно черных и белых предметов. Каждый предмет имеет тот или иной оттенок, цвет, в зависимости от отражения и поглощения той или иной длины волны. Если предмет отражает от себя только электромагнитные лучи, соответствующие длиной волны красному участку видимого излучения, а все остальные поглощает, то наш глаз уловит именно эти отраженные "красные" лучи, а мозг обработает эти данные и выдаст в сознание: этот предмет - красный. При сложении всех чистых (!) цветов создается впечатление белого цвета, а при разложении белого луча через призму мы видим все цвета радуги. Такова простая схема "появления" цвета с точки зрения физики и физиологии.

31 В своём выступлении перед Королевским обществом Ньютон опроверг как Аристотеля, так и Декарта, и убедительно доказал, что белый свет не первичен, а состоит из цветных компонентов с разными углами преломления. Эти-то составляющие и первичны никакими ухищрениями Ньютон не смог изменить их цвет. Тем самым субъективное ощущение цвета получало прочную объективную базу показатель преломления. Ньютон создал математическую теорию открытых Гуком интерференционных колец, которые с тех пор получили название «кольца Ньютона». Гукомкольца Ньютона Титульный лист «Оптики» Ньютона В 1689 г. Ньютон прекратил исследования в области оптики по распространённой легенде, поклялся ничего не печатать в этой области при жизни Гука, который постоянно донимал Ньютона болезненно воспринимаемой последним критикой. Во всяком случае, в 1704 году, на следующий год после смерти Гука, выходит в свет монография «Оптика». При жизни автора «Оптика», как и «Начала», выдержала три издания и множество переводов.Гука1704 году Дисперсия света (опыт Ньютона)

32 Книга первая монографии содержала принципы геометрической оптики, учение о дисперсии света и составе белого цвета с различными приложениями.геометрической оптики дисперсии света Книга вторая: интерференция света в тонких пластинках.интерференция Книга третья: дифракция и поляризация света. Поляризацию при двойном лучепреломлении Ньютон объяснил ближе к истине, чем Гюйгенс (сторонник волновой природы света), хотя объяснение самого явления неудачное, в духе эмиссионной теории света.дифракцияполяризация светадвойном лучепреломленииГюйгенс Ньютона часто считают сторонником корпускулярной теории света; на самом деле он, по своему обыкновению, «гипотез не измышлял»[5] и охотно допускал, что свет может быть связан и с волнами в эфире. В своей монографии Ньютон детально описывал математическую модель световых явлений, оставляя в стороне вопрос о физическом носителе света.[5]

33 Колыбель Ньютона механическая модель, созданная Исааком Ньютоном для демонстрации преобразования энергии различных видов друг в друга: кинетической в потенциальную и наоборот. В отсутствие противодействующих сил (трения) модель могла бы действовать вечно, но в реальности это недостижимо.модельИсааком Ньютономэнергиикинетическойпотенциальнуюсилтрения Другие работы по физике Ньютону принадлежит первый вывод скорости звука в газе, основанный на законезаконе Бойля-МариоттаБойля-Мариотта. Он предсказал сплюснутость Земли у полюсов, примерно 1:230. При этом Ньютон использовал для описания Земли модель однородной жидкости, применил закон всемирного тяготения и учёл центробежную силу. Одновременно аналогичные расчёты выполнил Гюйгенс, который не верил в дальнодействующую силу тяготения[6] и подошёл к проблеме чисто кинематически. Соответственно Гюйгенс предсказал более чем вдвое меньшее сжатие, чем Ньютон, 1:576. Более того, Кассини и другие картезианцы доказывали, что Земля не сжата, а выпукла у полюсов наподобие лимона. Впоследствии, хотя и не сразу (первые измерения были неточны), прямые измерения (Клеро, 1743) подтвердили правоту Ньютона; реальное сжатие равно 1:298. Причина отличия этого значения от предложенного Ньютоном в сторону Гюйгенсовского состоит в том, что модель однородной жидкости всё же не вполне точна (плотность заметно возрастает с глубиной). Более точная теория, явно учитывающая зависимость плотности от глубины, была разработана только в XIX веке.Гюйгенс[6]КассиниКлеро1743

34 Другие сферы деятельности Параллельно с изысканиями, закладывавшими фундамент нынешней научной (физической и математической) традиции, Ньютон много времени отдавал алхимии, а также богословию. Никаких трудов по алхимии он не издавал, и единственным известным результатом этого многолетнего увлечения стало серьёзное отравление Ньютона в 1691 году.алхимиибогословию1691 году Парадоксально, что Ньютон, много лет трудившийся в Колледже святой Троицы, сам, видимо, в Троицу не верил. Исследователи его богословских работ, такие как Л. Мор, считают, что религиозные взгляды Ньютона были близки к арианству.[7]. См. статью Ньютона «Историческое прослеживание двух заметных искажений Священного Писания». Троицуарианству[7]Историческое прослеживание двух заметных искажений Священного Писания Ньютон предложил свой вариант библейской хронологии, оставив после себя значительное количество рукописей по данным вопросам. Кроме того, он написал комментарий на Апокалипсис. Теологические рукописи Ньютона ныне хранятся в Иерусалиме, в Национальной Библиотеке.хронологииАпокалипсисИерусалиме Закон Всемирного тяготения Другие работы по физике Ньютону принадлежит первый вывод скорости звука в газе, основанный на законе Бойля-Мариотта.законе Бойля-Мариотта Он предсказал сплюснутость Земли у полюсов, примерно 1:230. При этом Ньютон использовал для описания Земли модель однородной жидкости, применил закон всемирного тяготения и учёл центробежную силу. Одновременно аналогичные расчёты выполнил Гюйгенс, который не верил в дальнодействующую силу тяготения[6] и подошёл к проблеме чисто кинематически. Соответственно Гюйгенс предсказал более чем вдвое меньшее сжатие, чем Ньютон, 1:576. Более того, Кассини и другие картезианцы доказывали, что Земля не сжата, а выпукла у полюсов наподобие лимона. Впоследствии, хотя и не сразу (первые измерения были неточны), прямые измерения (Клеро, 1743) подтвердили правоту Ньютона; реальное сжатие равно 1:298. Причина отличия этого значения от предложенного Ньютоном в сторону Гюйгенсовского состоит в том, что модель однородной жидкости всё же не вполне точна (плотность заметно возрастает с глубиной). Более точная теория, явно учитывающая зависимость плотности от глубины, была разработана только в XIX веке.Гюйгенс[6]КассиниКлеро1743

35 Закон Всемирного тяготения Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Силы тяготения или иначе гравитационные силы, действующие между двумя телами: - дальнодействующие; - для них не существует преград; - направлены вдоль прямой, соединяющей тела; - равны по величине; - противоположны по направлению. Великий закон Всемирного тяготения был открыт Исааком Ньютоном. Ученому было всего 23 года !

36 Гравитационная постоянная Физический смысл гравитационной постоянной: гравитационная постоянная численно равна модулю силы тяготения, действующей между двумя точечными телами массой по 1 кг каждое, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга Условия применимости закона всемирного тяготения 1. если размеры тел много меньше, чем расстояния между ними; 2. если оба тела шары и они однородны ; 3. если одно тело большой шар, а другое находится вблизи него ( планета Земля и тела у ее поверхности). Гравитационное взаимодействие ощутимо проявляется при взаимодействии тел большой массы.

37 Сэру Исааку Ньютону было всего лишь 23 года, когда он открыл закон всемирного тяготения. Притяжение электрона к протону в атоме водорода - 0, Н. Тяготение между Землей и Луной Н. Тяготение между Солнцем и Землей - » Н. Если изменить постоянную тяготения, скажем увеличить ее на 10 процентов, что произойдет? Сократится радиус земной орбиты, увеличится количество тепла, поступающего на Землю от Солнца. Температура Земли, как показывают расчеты физиков, подскочит на 100 градусов. Резко изменится и климат, изменится угрожающе. В подобных условиях существование на Земле высокоорганизованной органической материи стало бы по-видимому, невозможным. Земля отстоит от Солнца на 150 миллионов километров. Случайность? Вовсе нет. Именно здесь центробежная сила (вращение Земли вокруг Солнца) уравновешивается силой притяжения. Вот так ход планетам диктует постоянная тяготения, входящая в данный нам Ньютоном закон. При увеличении всех размеров животных или человека их объем возрастает в кубе (если ваш рост увеличить вдвое, вы станете в восемь раз тяжелее), однако площадь поперечного сечения их костей, а следовательно их прочность - только в квадрате. Поэтому стройный красавец олень, увеличенный до размеров слона был бы смят, буквально раздавлен собственным весом. Кости ног оленя просто не выдержали бы такой тяжести. Великаны слоны потому и могут существовать, что кости у них толще и массивнее. Это было крупное открытие Галилея. Отсюда следовало, что животные и растения на Земле имеют наиболее выгодные размеры. Любопытно, что после Галилея та же проблема занимала английского писателя Д. Свифта ( ). Первые две части "Путешествий Гулливера рассказывают о людях в 12 раз меньше нормального человеческого роста и о великанах 70 футов высотой (21 метр). Свифт проявляет бездну остроумия, но малую проницательность. Он и не подозревает, что будь лилипуты человеческими существами из плоти и крови, они бы обладали способностью прыгать, как блохи, на высоту, в несколько раз превышающую их собственную. А великаны Бробдингнега оказались бы настолько привязаны к земле, что вряд ли бы сумели просто находиться в вертикальном положении.

38 Как Ньютон открыл закон Всемирного тяготения Вот как это произошло. В 1665 году молодой Ньютон стал профессором математики в Кембриджском университете – своей альма-матер. Он был влюблен в работу, и способности его как преподавателя не вызывали сомнений. Однако нужно заметить, что это ни в коей мере не был человек не от мира сего.. Его работа в колледже не ограничивалась только аудиторными занятиями: он был деятельным членом Комиссии по составлению расписаний, заседал в управлении университетского отделения Ассоциации молодых христиан благородного происхождения, подвизался в Комитете содействия декану, в Комиссии по публикациям и прочих комиссиях, которые были необходимы для надлежащего управления колледжем в далеком XVII веке. Тщательные исторические изыскания показывают, что всего за пять лет Ньютон заседал в 379 комиссиях, которые занимались изучением 7924 проблем университетской жизни, из коих решена 31 проблема. Это было в 1680 году. Каждое мгновение сознательной жизни Ньютона было тщательно распланировано, а тут вдруг оказалось, что в этот вечер ему нечего делать, так как начало заседания комиссии было назначено только на полночь. Поэтому он решил немного пройтись. Эта коротенькая прогулка изменила мировую историю. Была осень. В садах многих добрых граждан, живших по соседству со скромным домиком Ньютона, деревья ломились под тяжестью спелых яблок. Ньютон увидел, как на землю упало очень аппетитное яблоко. Немедленной реакцией Ньютона на это событие – типичной для человеческой стороны великого гения – было перелезть через садовую изгородь и сунуть яблоко в карман. Отойдя на приличное расстояние от сада, он с наслаждением надкусил сочный плод. Вот тут его и осенило. Б ез обдумывания, без предварительных логических рассуждений в мозгу его блеснула мысль, что падение яблока и движение планет по своим орбитам должны подчиняться одному и тому же универсальному закону. Не успел он доесть яблоко и выбросить огрызок, как формулировка гипотезы о законе всемирного тяготения была уже готова. До полуночи оставалось три минуты, и Ньютон поспешил на заседание Комиссии по борьбе с курением опиума среди студентов неблагородного происхождения.

39 В последующие недели мысли Ньютона все снова и снова возвращались к этой гипотезе. Редкие свободные минуты между двумя заседаниями он посвящал планам ее проверки. Прошло несколько лет, и Ньютон понял, что для проверки его предположения нужно больше свободного времени, чем то, на которое он может рассчитывать. Он написал краткое письмо из 22 слов королю Карлу, в котором изложил свою гипотезу и указал на то, какие великие возможности она сулит, если подтвердится. Видел ли король это письмо – неизвестно, вполне возможно, что и не видел, так как он ведь был перегружен государственными проблемами и планами грядущих войн. Однако нет никакого сомнения в том, что письмо, пройдя по соответствующим каналам, побывало у всех начальников отделов, их заместителей и заместителей их заместителей, которые имели полную возможность высказать свои соображения и рекомендации. В конце концов письмо Ньютона достигло кабинета секретаря Плановой комиссии Его Величества по исследованиям и развитию. Секретарь сразу же осознал важность вопроса и вынес его на заседание комитета, который проголосовал за предоставление Ньютону возможности дать показания. Этому решению предшествовало краткое обсуждение идеи Ньютона на предмет выяснения, нет ли в его намерениях чего-нибудь антибританского, но запись этой дискуссии, заполнившая несколько томов in quarto, с полной ясностью показывает, что серьезного подозрения на него так и не упало.

40 Однажды в 1865 году точный распорядок дня Ньютона был нарушен. Пришло повергшее Ньютона в ужас и всю Британию в скорбь известие о гибели всего состава комиссии во время страшного столкновения почтовых дилижансов. У Ньютона, как это уже было однажды, образовалось ничем не занятое «окно», и он принял решение прогуляться. Во время этой прогулки ему пришла мысль о новом, совершенно революционном математическом подходе, с помощью которого можно решить задачу о притяжении вблизи большой сферы. Ньютон понял, что решение этой задачи позволит проверить его гипотезу с наибольшей точностью, и тут же, не прибегая ни к чернилам, ни к бумаге, в уме доказал, что гипотеза подтверждается. Легко можно себе представить, в какой восторг он пришел от столь блестящего открытия. Вот так правительство Его Величества "поддерживало и воодушевляло" Ньютона в эти напряженные годы работы над теорией. Мы не будем распространяться о попытках Ньютона опубликовать свое доказательство, о недоразумениях с редакцией «Журнала садоводов» и о том, как его статью отвергли журналы «Астроном-любитель» и «Физика для домашних хозяек». Достаточно сказать, что Ньютон основал свой собственный журнал, чтобы иметь возможность напечатать без сокращений и искажений сообщение о своем открытии

41 Ньютон и яблоко История о том, что однажды, гуляя в салу, Ньютон увидел, как с ветки упало яблоко, и это подтолкнуло его к открытию закона всемирного тяготения, стала уже легендой. Неудивительно, что многие историки науки и учёные пытались установить, соответствует ли она истине. Ведь без закона всемирного тяготения не было бы знаменитой книги Ньютона "Начала". Вот что рассказывает в "Воспоминаниях о жизни Исаака Ньютона" его друг Уильям Стекли, посетивший Ньютона 15 апреля 1725 г. в Лондоне: "Так как стояла жара, мы пили послеобеденный чай в саду, в тени раскидистых яблонь. Были только мы вдвоём. Между прочим Ньютон сказал мне, что в такой же точно обстановке ему впервые пришла в голову мысль о тяготении. Она была вызвана падением яблока, когда он сидел, погрузившись в думы...". Ньютон никогда не торопился печатать свои работы. Когда его как -то попросили опубликовать в "Трудах Королевского общества" некоторые математические изыскания, он дал согласие при условии, что в печати не будет упомянуто имя автора. - Право не знаю, зачем мне известность, - объявил он свое решение. - Это может только увеличить круг моих знакомых, а я, наоборот, стараюсь избегать этого.

42 Движение комет Настанет день, когда явится человек, который покажет, в каких частях неба блуждают кометы, почему они так отличаются от планет, и откроет их природу Сенека Младший. Изыскания о природе. 63 г. Комета 1680 г. вернула Исаака Ньютона к работе над законом тяготения. Год назад он доказал, что если некоему пробному телу придавать в поле тяготения Солнца разные начальные скорости в различных направлениях, то орбита, по которой будет дальше двигаться тело, окажется одной из четырёх форм: окружностью, эллипсом, параболой или гиперболой. Эти кривые называются коническими сечениями, потому что, рассекая конус плоскостью под разными углами, мы всегда получим одну из названных кривых. При этом если рассечь конус наобум, наверняка выйдет либо замкнутая фигура эллипс, либо разомкнутая кривая гипербола. Для того же чтобы получилась окружность или парабола, нужно плоскость сечения ориентировать определённым образом. Можно сказать, что окружность это идеально круглый эллипс, а парабола эллипс, вытянутый в бесконечность. Окружность и парабола как орбиты в чистом виде не встречаются, их используют в расчётах как приближения. Итак, есть эллипсы по ним движутся планеты, их спутники, может, ещё что-то. Есть гиперболы дороги случайных встреч, орбиты «одноразового использования»: прилетело что-нибудь откуда-то из межзвёздья к Солнцу, обернулось и улетело обратно. Какие же пути выбирают кометы? Со времён Тихо Браге это оставалось загадкой.ё И вот в ноябре 1680 г. комета приходит как по заказу. Профессор Кембриджского университета Ньютон организует толковых студентов на утренние наблюдения. Сам по точкам вычерчивает её пространственный путь. 12 ноября комета пересекает орбиту Земли; 19 ноября летит почти прямо на Солнце и вскоре скрывается в солнечных лучах. Теперь её ищут в лучах зари и вечером, и утром куда пойдёт дальше? 12 декабря комета вновь засияла на утреннем небе и летит, словно отброшенная назад на 180°.

43 С древнейших времён до наших дней замечено и описано уже около 2000 комет. За 300 лет после Ньютона вычислены орбиты более 700 из них. Общие результаты таковы. Большинство комет движется по эллипсам, умеренно или сильно вытянутым. Самым коротким маршрутом ходит комета Энке от орбиты Меркурия до Юпитера и обратно за 3,3 года. Самая далёкая из тех, что наблюдались дважды, комета, открытая в 1788 г. Ка­ролиной Гершель и вернувшаяся через 154 года с расстояния 57 а. е. В 1914 г. на побитие рекорда дальности пошла комета Делавана. Она удалится на а. е. и «финиширует» через 24 млн. лет. Хотя законы, управляющие движением планет и комет, одни и те же, их поведение и области обитания сильно различаются.

44 Орбиты планет эллипсы, близкие к окружностям. Орбиты комет вытянутые эллипсы, почти параболы. Планеты движутся в плоскости тонкого диска в одном направлении. Пути комет это настоящий клубок орбит, ориентированных в пространстве без порядка. Кометы ходят по ним одни против, другие по часовой стрелке (обратное движение). Заметим, что две столь же несхожие звёздные «народности» населяют Галактику. Одни звёзды (и Солнце в их числе) живут в галактическом диске. Другие, более древние, с несколько иным химическим составом, образуют клубок вокруг центра Галактики и снуют вглубь-наружу, туда- обратно по вытянутым эллипсам. Странное сходство, заслуживающее размышления на досуге… Движение планет устойчиво, они не меняют заметно своих орбит. Кометы, регулярно пересекая дороги больших планет, меняют орбиты. Обычно изменения незначительны, как у кометы Галлея, но если странница пролетит мимо гиганта ближе чем в полумиллиарде километров, величина и направление её орбиты могут измениться до неузнаваемости.

45 Апокалипсис по Ньютону Человечеству отпущен срок 1260 лет после образования Священной Римской империи Карлом Великим в 800 году. Согласно предсказанию, сделанному Исааком Ньютоном, конец света должен произойти в 2060 году. Документ, содержащий столь мрачный прогноз, могут увидеть посетители выставки «Секреты Ньютона», которая открылась в иерусалимском Институте еврейских древностей. Манускрипт, датированный 1704 годом, выставлен на обозрение впервые с 1969 года. Работа на эту тему ученого, жившего в конце XVII – начале XVIII века, занимает в общей сложности 4,5 тыс. страниц. «На основе сведений из этой книги он предсказал возрождение еврейского государства с помощью дружественной страны, которой оказались США». Рукописная работа с расчетами Ньютона была обнаружена исследователями в библиотеке города Иерусалима, куда труд ученого попал после того, как в 1930-е годы бумаги сэра Исаака, не разобранные со времени его смерти в 1727 году, были проданы на аукционе Sothebys. Большая часть собрания, сначала оказавшись в руках египетского исследователя и коллекционера Абрахама Яхуды, впоследствии попала в Еврейскую национальную библиотеку. Но главной работой своей жизни великий ученый считал не фундаментальный труд «Математические основы натуральной философии», принесший ему всемирную славу, а свои библейские изыскания: толкования книги ветхозаветного пророка Даниила, особенно почитаемого христианами за предсказания срока прихода в мир Мессии и его появления в иерусалимском храме, на которые, по свидетельству Нового Завета, ссылался Иисус Христос.

46 Известно также, что большое внимание в своих занятиях «теокриптографией» Ньютон уделял также Апокалипсису. По его убеждению, Библия представляет собой не что иное, как умело зашифрованный трактат, содержащий исчерпывающую информацию о законах, по которым устроена Вселенная. Великий ученый считал, что Книга пророка Даниила охватывает дописьменную историю мира и что божественное предназначение ученого состоит в ее расшифровке. В результате кропотливых штудий ньютоновских рукописных работ, хранящихся в Иерусалимской библиотеке манускриптов, исследователи вывели наиболее часто встречающуюся в них дату апокалипсиса – 2060 год от рождества Христова. Эта дата содержится и в письме неизвестному адресату, выставленному ныне в музее. В нем сэр Исаак пишет, что человечеству отпущен срок 1260 лет после образования Священной Римской империи Карлом Великим в 800 году. По мнению Ньютона, черной дате будут предшествовать разрушительные войны и глобальные эпидемии. Потом на землю должен спуститься Мессия, которой будет в одиночку управлять планетой в течение тысячелетия. Это окончание письма Исаака Ньютона, где он предсказывает апокалипсис в 2060 году

47

48 Загадка жизни Исаака Ньютона К концу своей жизни Исаак Ньютон остался в одиночестве. У него не было даже учеников, которым он мог бы передать свой архив и дневниковые записи с научными рассуждениями и доказательствами. Менее чем за полгода до кончины своей сложной и противоречивой жизни он, никому не адресуя, пишет письмо-послание, о котором в ученом мире почти никому не известно. Вот оно: "Письмо к Тому, Кто сможет сделать То, Чего не сумел сделать Я. Я, великий физик и ученый муж Ньютон Исаак, раскаявшийся во всем, что было сделано и не сделано мною, и признавший свою несостоятельность в вопросах физики, передаю сей труд в руки Того, Кто сможет сделать То, Чего не сделал Я, осознает полученные мною знания и сохранит переданные мне реликвии властвующей над всеми и вся Природы... Я прошу Тебя, о Добрый Друг моих изысканий, передать То, Что Ты здесь найдешь, людям... На сем остаюсь раб Твоей Воли и поступков, "учитель физики и лжи", Исаак Ньютон ! " В начале декабря 1726 года, во время одного из таких разговоров, перешедшего в конце концов в явный конфликт из-за того, что слушавшие Ньютона совершенно не верили его "космическим бредням", он решительно заявил, что оставит свой архив кому угодно, но только не своим бывшим сотрудникам. Те, естественно, не придали его угрозе серьезного значения, так как правила "Приора Сиона" строго-настрого запрещали разглашение его тайны посторонним лицам. А Исаак, вернувшись домой, пишет уже упоминавшееся послание. Но вот в марте 1727 года, когда ученый скончался и члены общества и ложи пришли отдать ему последний долг, они, к великому своему удивлению, ни архива, ни дневников не нашли. Начался переполох. Взбешенные члены "Приора Сиона" обшарили весь дом, но безрезультатно. Лишь разрушив большую часть жилища, уже полуобезумевшие пятеро членов ложи обнаружили искомое в тщательно спрятанном сундуке, но послания ученого они не заметили...

49 На статуе, воздвигнутой Ньютону в 1755 г. в Тринити- колледже, высечены стихи из Лукреция:Лукреция Qui genus humanum ingenio superavit (Разумом он превосходил род человеческий) Сам Ньютон оценивал свои достижения более скромно: Не знаю, как меня воспринимает мир, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на морском берегу, который развлекается тем, что время от времени отыскивает камешек более пёстрый, чем другие, или красивую ракушку, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным. По словам А. Эйнштейна, «Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, которые определяют временной ход широкого класса процессов вА. Эйнштейна природе с высокой степенью полноты и точности» и «… оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на всё мировоззрение в целом». В честь Ньютона названы: кратерыкратеры на Луне и на Марсе;ЛунеМарсе единица силыединица силы в системе СИ.системе СИ Статуя сэра Исаака Ньютона над входом в Тринити-колледж, Кембридж По словам А. Эйнштейна, «Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, которые определяют временной ход широкого класса процессов в природе с высокой степенью полноты и точности» и «… оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на всё мировоззрение в целом».

50