Реферат: Исаак Ньютон

(1642-1727)

Многиесчитают Ньютона величайшим ученым в истории человечества. Действительно, онвнес науку столько нового, сколько внесли Евклид и Архимед, вместе взятые. ИлиГильберт и Архимед " тоже вместе взятые. Но Ньютон придумал все это один" и в считанные годы! Впрочем, сам Ньютон не считал себя одиночкой внауке. Вот его слова: «Если я видел дальше, чем другие, то потому, чтостоял на плечах гигантов». Но, конечно, не только поэтому! Ньютон сам былгигантом; его фигура заметно возвышается над плечами Декарта, Кеплера иГалилея. Ведь Ньютон изобрел первую систему аксиом математической физики: эторавносильно достижениям Евклида в геометрии. Он создал также математический анализгладких функций: это сравнимо с изобретением планиметрии или алгебры. Для такихуспехов мало быть гением; надо еще вовремя родиться. Ньютон родился подРождество 1642 года " в самом начале Английской революции. Как только оназакончилась, 18летний Исаак поступил в Тринити колледж знаменитогоКембриджского университета. Здесь он узнал, что в математике и физике тожепроисходит революция. Ньютон включился в нее " и вскоре стал главою партиипобедителей.

Научнуюреволюцию начал Декарт. Он показал, как задать любую точку на плоскости или впространстве набором чисел. После этого любое движение физического тела можноописать набором числовых функций. Оставалось придумать исчисление этих функций" наподобие арифметики чисел или того исчисления плоских фигур, котороеразвил Пифагор. Декарт научился свободно работать с многочленами от одной илидвух переменных; в итоге ему покорились все плоские кривые, заданныемногочленами. Но многие важные кривые (например, синусоиду или экспоненту)нельзя задать с помощью многочленов. Как их исчислять" Ньютон первыйпонял, как это можно сделать. Любую функцию с гладким графиком нужнопредставить в виде степенного ряда " то есть, бесконечно длинногомногочлена с числовыми коэффициентами! Например, синус и логарифм разлагаютсятак:

sin(x) = x " x/6 + x/120 " log(1+x) = x " x/2 + x/3"…

Спомощью степенных рядов нетрудно вычислить производную или интеграл от любойфункции. (Ньютон называл эти операции нахождением флюксии по флюенте, илиобратно). Владея этими двумя действиями в мире функций, можно решить любоедифференциальное уравнение " а значит, понять любой процесс в физическоммире. Каждый шаг Ньютона на этом пути порождал новую теорему или обнаруживалновый закон природы, сразу попадающий в учебники. Например, операциидифференцирования и интегрирования функций оказались взаимно обратными. Сейчасэтот факт называют теоремой Ньютона Лейбница( немецкий ученый открыл еенезависимо от англичанина), и постоянно используют при составлении таблицинтегралов. Без этой теоремы жизнь студентов первокурсников была бы намноготяжелее! Другой пример: законы Кеплера, описывающие движение планет вокругСолнца. Ньютон попытался вывести из них свойства сил, которые связывают планетыс Солнцем. Так получился закон всемирного тяготения: сила притяжения междутелами прямо пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадратурасстояния между телами. Одновременно получился третий закон Ньютона (равенстводействующей и противодействующей сил), а также правило векторного сложения сил,действующих на одно тело. Второй закон Ньютона (прямая пропорция междуускорением тела и силой, действующей на него) был найден Ньютоном в ходе опытовс телами, скользящими по наклонной плоскости. Только первый закон Ньютона(принцип инерции) не был его изобретением: этот факт открыл еще Галилей, апрежде его угадали средневековые богословы (например, Жан Буридан из Сорбонны).

Интересно,что открытие всех этих законов заняло у Ньютона всего полтора года. В 1665 годуон уехал из Кембриджа в деревню, спасаясь от эпидемии чумы. Осенью 1667 годаИсаак Ньютон вернулся в Тринити колледж с готовой математической теориейдвижения любых тел во Вселенной. Через два года учитель Ньютона " ИсаакБарроу " уступил своему питомцу кафедру математики, а сам занялсябогословием. Так 27летний профессор стал «королем математиков ифизиков». Королевская должность оказалась тяжкой и хлопотной. Не так ужтрудно сделать открытие, если ты гений. Куда труднее убедить окружающих в своейправоте " особенно если ты не силен в ораторском искусстве (так было сНьютоном), и если в ученом мире действует закон: «Ничего на словах».«Nullis in verba» " таков был девиз английского КоролевскогоОбщества, первой академии наук в Европе. К счастью, руки Ньютона работали не хуже,чем его голова. Для проверки своих теорий астрономическими наблюдениями онизобрел первый зеркальный телескоп и сам построил его. Чтобы проверитьпредсказание о сплюснутости земного шара у полюсов и его расширении возлеэкватора, понадобилось сравнить ход маятниковых часов в Европе и в ЮжнойАмерике. Это сделали французские астрономы " а часы с маятником изобрелХристиан Гюйгенс, президент Парижской академии наук, глубоко чтимый Ньютоном.Превращение фонтана открытий в строгую и всеобъемлющую книгу заняло у Ньютона20 лет. Только в 1687 году вышел из печати его главный труд:«Математические принципы философии природы». Это был первый учебникновой физики. Многие читатели жаловались, что книга написана тяжело: Ньютонубрал те «лесенки», по которым он сам поднялся к своим открытиям.Другие утверждали, что многие теоремы Ньютона был открыты раньше другимиучеными. Сам Ньютон не умел спорить и ненавидел это занятие (а также всех, ктопытался втянуть его в ученый спор). Он и смолоду не был общителен " апосле 40 лет стал настоящим отшельником. Только постоянные размышления о наукев любой обстановке (вплоть до заседаний парламента) позволяли Ньютону сохранитьвкус к жизни.

Итак,создана новая математика (исчисление флюксий и флюент) и новая физика(исчисление сил и движений), Что делать дальше" Ньютон решил разобраться всвойствах света " самой неуловимой вещи в природе. В 1704 году вышла изпечати «Оптика» Ньютона; но полного решения главной проблемы в ней небыло. Из чего состоит свет: из волн (как считал Гюйгенс), или из частиц (как думалДемокрит)" Ньютону была ближе вторая точка зрения. Но доказать ее опытамиили расчетами он не мог, и был от этого в тихом бешенстве. Неужели надвигаетсястарость" Никто не мог подсказать Ньютону, что споры о природе светапродлятся еще 200 лет, и только новая революция в математике позволитобъединить свойства волны и частицы в одном объекте.

Последние40 лет своей долгой жизни Ньютон провел, размышляя о тех явлениях, которые неудается объяснить с помощью тяготения. Почему электрические заряды бывают двухсортов" Почему одинаковые заряды отталкиваются друг от друга" Связаноли взаимодействие зарядов со взаимодействием магнитов или с притяжениеммасс" Какая сущность передает все эти силы от тела к телу черезпустоту" Может ли свет быть такой сущностью" Ни одну из этих догадокНьютон не сумел облечь в строгую математическую форму. А высказывать гипотезы,не подкрепленные математикой, он считал ниже своего достоинства. Лишь услышав окакой-либо новой математической задаче, непосильной его современникам, Ньютонбрался за нее " и обычно решал за несколько дней или часов. Порою из такойработы вырастала новая наука. Так, задача о брахистохроне (кривойнаибыстрейшего спуска) породила вариационное исчисление. Классификация кривыхтретьего порядка положила начало алгебраической геометрии. Нелюдимый характерНьютона всю жизнь мешал ему сотрудничать с другими учеными. Так, Ньютон непридал должного значения закону сохранения импульса, который открыл его старшийколлега и почитатель " Джон Валлис. Лейбница Ньютон считал слабымматематиком и нечестным человеком: поэтому он не обратил внимания на угаданныйЛейбницем закон сохранения механической энергии. А ведь это были новые аксиомыфизики " дополнительные к тем закономерностям движений, которые выявилНьютон! Только в конце 18 века Лагранж и другие математики осознали рользаконов сохранения в физической науке; еще веком позже эти законы были связаныс математической теорией групп.

Кажется,лишь однажды резкий нрав Ньютона пошел на пользу ученому сообществу Англии. В1687 году самовластный король Яков 2 попытался ущемить привилегии Кембриджскогоуниверситета. Группа профессоров во главе с Ньютоном воспротивилась этому.Вскоре король лишился престола, а Ньютон был избран членом английскогопарламента. Там он просидел пять лет, не произнеся ни одной речи: политическиеспоры казались ему чепухой, по сравнению с научной работой. Однако позднееНьютон принял от умного и тактичного короля Вильяма 3 пост директора Монетногодвора " и (к удивлению многих) проявил себя в этой роли инициативным иудачливым администратором, грозой фальшивомонетчиков. Одновременно Ньютон сталпрезидентом Королевского Общества. Но этот высший пост в английской науке онсогласился занять только после смерти своего научного недруга и критика "Роберта Гука, замечательного экспериментатора. Увы: на всякого мудреца довольнои простоты! К счастью, смерть престарелого Ньютона заставила англичан забыть оскверном характере их прославленного соотечественника. Ньютон был похоронен вВестминстерском аббатстве с почти королевским почестями. Надпись на его могилегласит: «Порадуйтесь, что на Земле жило такое украшение родачеловеческого!» Пожалуй, это главная часть правды об Исааке Ньютоне.

Список литературы

Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.sch57.msk.ru/