Научные открытия Исаака Ньютона

4 января 1643 года в деревушке Вулсторп в доме недавно скончавшегося фермера Ньютона родился мальчик. Ему дали имя отца – Исаак. Он пришел в мир в тот год, когда во Флоренции предали земле прах Галилея.

Ньютон прожил 85 лет и отличался хорошим здоровьем.

Главные годы жизни Ньютона прошли в стенах колледжа Святой Троицы Кембриджского университета. Он любил одиночество, его голос слышали редко. Он терпеть не мог споров, особенно научных. А размышлять и писать он любил. В своем уединение этот тихий, молчаливый человек совершил переворот в отношениях человека и природы, в нашем миропонимании. Он создал язык классической науки, на котором она думает и говорит уже три века. Гений науки был достойным сыном своего времени. Отстаивая права Кембриджского университета, он один посмел сказать Якову II, что закон выше короля. Новые деньги, отчеканенные Ньютоном в невероятно короткие сроки, способствовали процветанию британской экономики в течение всего XVIII столетия. Старый Исаак Ньютон принимал на Монетном дворе Петра I. Незадолго до смерти сэр Исаак получил известие, что русский царь основал-таки в Петербурге Императорскую Академию наук и художеств. Это тоже можно считать наследием Ньютона.

Читать, писать и считать Ньютон выучился в сельских школах Вулсторпа. Когда Исааку исполнилось 12 лет, дядя Уильям отправил его учиться в бесплатную Королевскую школу в Грантеме. Здесь он изучал латинский язык, закон Божий и начала математики. После школьных занятий Исаак предпочитал проводить время дома. Он мастерил сложные механические игрушки, модели водяных мельниц, самокаты, водяные и солнечные часы. Ньютон увлекался также воздушными змеями, запуская их ночью с бумажными цветными фонарями, а в городе распространялись слухи, что опять появилась комета. В доме аптекаря, где жил Исаак, он получил элементарные сведения по химии и увлекся алхимией. Он проводил много времени в библиотеке, выписывал из книг сведения о правилах рисования пером и красками, о химических опытах, о лекарственных травах и медицинских снадобьях. Все книги были на латинском языке.

Осенью 1660 года директор школы Стокс поселил Ньютона у себя и занялся его подготовкой к Кембриджскому университету. Исаак занимался латынью, учил древнегреческий и французский языки, штудировал текст Библии. Учитель Стокс и дядя Уильям были уверены, что их любимец станет знаменитым богословом. В Грантеме Исаак прочитал книги Джона Уилкинса «Математическая магия» и «Открытие нового мира на Луне». Он узнал о механических машинах, линзах, вечном двигателе для путешествия на Луну, системе мира Коперника и законах Кеплера. Эти две научно-популярные книги разбудили гений Ньютона. Он страстно желал посвятить себя научному познанию как одной из форм служения Богу.

В мае 1661 году Ньютон прибыл в Кембридж, когда прием в университет был уже закончен. Однако, прочитав рекомендательное письмо дяди Уильяма, директор Тринити-колледжа допустил Исаака к экзамену по латыни. Экзамен был сдан, и 18-летнего Ньютона зачислили в студенты колледжа.

Исаак был прилежным студентом: деньги тратил не на пирушки и развлечения, а на инструменты и книги. В 1663 году он приобрел книгу по индивидуальной астрономии. Но она требовала знаний по геометрии и тригонометрии. Тогда Ньютон купил и изучил учебник по евклидовой геометрии. В том же году он увлекся оптическими опытами и прочитал трактат Иоганна Кеплера «Диоптрика». В марте 1664 года в колледже начал читать лекции по математике профессор Исаак Барроу, который сыграл очень важную роль в жизни Ньютона. Лекции Барроу помогли Ньютону разобраться в трудах французского мыслителя Рене Декарта. Он изучил «Геометрию», «Трактат о свете» и «Начала философии» Рене Декарта.

В январе 1665 года Ньютон получил степень бакалавра. К тому времени он имел свою программу исследований в богословии, математике и натуральной философии-физике.

В 1664 году в Англии началась эпидемия чумы. Спасаясь от заразы, жители городов убегали в деревни. В августе 1665 года Тринити-колледж был распущен до лучших времён. Ньютон уехал в Вулсторп, взяв с собой набор лекарственных трав, блокноты, книги, инструменты, призмы, линзы и зеркала. Он пробыл в Вулсторпе до марта 1667 года. За два чумных года Ньютон сделал три своих главных открытия: метод флюксий и квадратур (дифференциальное и интегральное исчисления), объяснение природы света и закон всемирного тяготения. Об удивительном творческом подъёме тех лет он позже вспоминал как о лучшей поре своей жизни. С помощью своего исчисления Ньютон мог быстро находить касательные, площади и объёмы любых сложных фигур, что было актуально для торговли и строительства. Но главное применение его открытий было впереди.

Однажды, закончив опыты, вулсторпский затворник вышел в сад. Был тихий августовский вечер. Стук упавшего яблока опять вернул его к давним размышлениям о законах падения: «Почему яблоко всегда падает отвесно… почему не в сторону, а всегда к центру Земли? Должна существовать притягательная сила в материи, сосредоточенная в центре Земли. Если материя так тянет другую материю, то должна существовать пропорциональность её количеству. Поэтому яблоко притягивает Землю так же, как Земля яблоко. Должна, следовательно, существовать сила, та, которую мы называем тяжестью, простирающаяся по всей Вселенной».

Ньютон вернулся в Кембридж в апреле 1667 года. В октябре того же года его избрали младшим членом колледжа, и он получил небольшую стипендию. В 1668 году Ньютон построил первый отражательный телескоп. Через год он получил должность профессора и кафедру в Тринити-колледже. В его обязанности входило чтение лекций по греческому языку, математике и натуральной философии, которую он читал как курс физики. На его лекции мало кто ходил: они были сложными по содержанию и непривычными по манере изложения. Ньютон не любил пространных рассуждений и примеров. Лишь со временем его лекции стали нормой преподавания науки.

6 февраля 1672 года Ньютон представил Лондонскому королевскому обществу естественных наук доклад «Новая теория света и цветов». Этот мемуар и был переработкой его «Лекций по оптике».

В библиотеке Ньютона было около 100 книг по химии алхимии. В течение 30 лет (с 1666 по 1696 годы) он занимался химическими опытами и металлургией, часто использовал ртуть и к 30 годам стал совсем седым. Сохранился только один химический мемуар Ньютона – «О природе кислот».

В 1680 году Ньютон вернулся к задачам механики и к проблеме тяготения. В тот год появилась яркая комета. Ньютон уже знал, что небесные тела вблизи Солнца должны двигаться по эллипсам, параболам или гиперболам. Лишь обладая такой гипотезой, можно было построить по нескольким наблюдениям пространственный путь кометы, так как наблюдают ведь только направление на комету, но не расстояние до неё. Ньютон лично провёл наблюдения и первым в астрономии построил и начертил орбиту кометы. Путь кометы 1680 года оказался параболой, что подтвердило теорию тяготения Ньютона. В 1687 году вышла книга Ньютона «Математические начала натуральной философии» - величайшая из книг о природе, сравнимая по своей культурно-исторической значимости, может быть, только с Библией.

«Начала» написаны в стиле Евклида, и главная их цель – доказать, что закон всемирного тяготения следует из наблюдаемого движения планет, Луны и земных тел, которое анализируется с помощью ньютоновских принципов динамики.

В 1694 году Чарлз Монтегю, друг Ньютона, был назначен канцлером казначейства (пост, равный по статусу министерскому) и пригласил Ньютона на должность смотрителя Монетного двора с 600 фунтами годового жалованья. Монтегю рассчитывал на его познания в металлургии и механике в связи с подготовкой финансовой реформы. Ньютон принял предложение и перебрался в Лондон. Он быстро разобрался в работе Монетного двора и организовал её так, что скорость чеканки увеличилась в восемь раз. Ньютон столкнулся с политическими дрязгами, забастовками служащих Монетного двора. На него писали доносы, ему предлагали взятки. Однако в эпоху всеобщей коррупции он строго и честно выполнял свои обязанности. Перечеканка закончилась в 1699 году, и денежная реформа за неделю была совершена в Лондоне. Благодаря этому успеху Ньютон получил должность главного директора Монетного двора.

В 1703 году Ньютона избрали президентом Лондонского королевского общества. Он отметил своё избрание тем, что подарил Обществу новый прибор – солнечную печь. Она состояла из системы линз и, фокусируя солнечные лучи, могла плавить металлы. Но был и другой подарок. В 1704 году опубликована вторая книга – «Оптика». В отличие от «Начал», написанных на латыни, «Оптика» написана по-английски. Ньютон хотел, чтобы его книга была доступна как можно большему кругу читателей.

«Оптика» состоит из трёх разделов. Первый раздел посвящён геометрической оптике и описанию состава белого света. Во втором рассматриваются опыты с цветами тонких плёнок, в третьем описаны явления дифракции (огибания светом препятствий).

В апреле 1705 года королева Анна посвятила Ньютона в рыцари.

В 1722 году у Ньютона начались старческие болезни, но он продолжал находиться на посту президента Общества и руководить Монетным двором. Он готовил текст «Начал» к новому изданию и пробовал опять заняться движением «строптивой» Луны, в котором оставалось много неувязок с теорией. В 1726 году он выпустил третье издание «Начал».

В ночь на 31 марта 1727 года на 85-м году жизни Ньютон тихо скончался.

Исаак Ньютон был торжественно похоронен в Вестминстерском аббатстве. На могильной плите высечены знаменательные слова: Здесь покоится Сэр Исаак Ньютон, который почти божественной силой своего ума впервые объяснил помощью своего математического метода движение и формы планет, пути комет, приливы и отливы океана. Он первый исследовал разнообразие световых лучей и проистекающие отсюда особенности цветов, которых до того времени никто даже не подозревал. Прилежный, проницательный и верный истолкователь природы, древностей и Священного Писания. Он прославил – в своем учении всемогущего Творца. Требуемую Евангелием простоту он доказал своей жизнью. Пусть смертные радуются, что в их среде жило такое украшение человеческого рода.