Жизнь и творчество Ньютона

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Биография…………………………………………………………………………4Исаак Ньютон и его эпоха………………………………………………………..5

Научное творчество Ньютона. Работы в области физики……………………..7

Работы в области математики……………………………………………….......8

Алхимические изыскания………………………………………………………..9

Исаак Ньютон и “английское  экономическое чудо”………………………….10

Заключение………………………………………………………………………12

Список литературы……………………………………………………………...13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Говоря об успехах науки, нередко вспоминают изречение о  том, что своими достижениями она обязана тому, что кто-то смог “сделать столь много и видеть столь далеко, потому что стоял на плечах гигантов” принадлежат выдающемуся ученому-энциклопедисту Исааку Ньютону. Самого Ньютона по праву можно назвать одним из гигантов, заложивших фундамент здания классической науки. Действительно, вклад Ньютона в науку настолько велик, что его имя наряду с именами Аристотеля, Платона, Ломоносова, Лавуазье, Менделеева, Максвелла, Эйнштейна и других ученых навсегда останется в истории человечества. 

Рассмотрим, чем современная  цивилизация обязана этому величайшему  ученому и мыслителю XVII–XVIII веков. 

Сэр Исаа́к Ньюто́н (англ. Sir Isaac Newton, 25 декабря 1642 — 20 марта 1727 по юлианскому календарю, действовавшему в Англии до 1752 года; или 4 января 1643 — 31 марта 1727 по григорианскому календарю) — английский физик, математик и астроном, один из создателей классической физики. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии», в котором он изложил закон всемирного тяготения и три закона механики, ставшие основой классической механики. Разработал дифференциальное и интегральное исчисление, теорию цвета и многие другие математические и физические теории.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Биография

 

 

“Ньютон… происходил из нового класса средней сельской буржуазии, уже давшей Кромвеля и парламентских  чиновников. Родился он вскоре после  смерти своего отца, мелкого фермера  из Линкольншира, с достаточно хорошими связями, чтобы его сын мог  попасть в Кембридж, где за время  своей учебы он ничем особенно не отличался. В 1663 году Ньютон познакомился с просвещенным и много путешествовавшим новым профессором математики в  колледже Св. Луки Исааком Барроу (1630–1677), который оценил его способности  и в 1669 году добился назначения Ньютона, которому было в то время 26 лет, на свою кафедру, хотя до этого времени тот  еще ничего не опубликовал и не привлек к себе особого внимания. Ньютон оставался в Кембридже  до тех пор, пока в 1696 году, в зените своей славы, не был назначен смотрителем, а позднее – директором Королевского монетного двора с жалованием 400 ф. ст. в год – пост, который, по мнению многих, ему очень повезло  получить и обязанности, по которым  он выполнял добросовестно. 

В Кембридже Ньютон работал  над оптикой, многими другими  отраслями физики, библейской хронологией  и теологией… Он, по-видимому, не оказал сколько-нибудь серьезного влияния  на университет и так и не создал своей школы”[1, с.264, 265]. 

 Почему именно Ньютон стал одним из создателей классической физики? В.С. Кирсанов, один из известных отечественных ньютоноведов, пишет: “Даже простое перечисление некоторых биографических фактов поражает обилием возникающих при этом вопросов: как юноша, почти не имевший никаких определенных склонностей к точным наукам, более того, поступивший в университет почти полным невеждой в математике, а к окончанию университета не удосужившийся прочесть Евклида, смог через несколько лет сделать эпохальное открытие – изобрести новый анализ? Почему Ньютон, сын чрезвычайно богатых родителей, был вынужден мириться с положением “сабсайзера” (“бедного студента”), социального парии в кембриджском обществе? Каким образом Барроу (который, кстати, никогда не был учителем Ньютона), встретившись с ним впервые на аттестационном экзамене (где Ньютон, по его собственным словам, отвечал наихудшим образом), мог рекомендовать оставить этого молодого человека в Тринити-колледже? Почему, придя к закону обратных квадратов в 1666 году, Ньютон двадцать лет задерживал публикацию закона всемирного тяготения? Почему доказательства в “Началах” изложены синтетико-геометрическим методом, а не с помощью нового анализа, что значительно облегчило бы и понимание книги, и ее практическое использование в дальнейшем? На все эти вопросы, которые составляют лишь малую толику стоящих перед ньютоноведением проблем, ответить непросто”[3, с.17]. 

Но это только те вопросы, которые касаются лично Ньютона. Если же рассматривать личность Ньютона, учитывая его эпоху, в нашем знании о нем появляется еще больше “белых пятен”. 

Как же деятельность Ньютона  связана с политической, экономической  и научной ситуацией в Англии того времени?  

 

 

 

Исаак Ньютон и его эпоха

 

 

Принято считать, что для  того, чтобы ученый мог реализоваться, ему необходимо родиться “в нужное время в нужном месте”, то есть нужны  благоприятные обстоятельства. Что  же представляли собой Европа и Англия второй половины XVII – первой трети XVIII столетий? Краткая характеристика этого периода дана в учебнике “Россия и мир”: “Изменения в  социально-экономических отношениях, произошедшие в XVII в., позволили Европе резко вырваться вперед и в  конце концов подчинить своему влиянию  почти весь мир. Это стало возможно благодаря переходу к капитализму. Наиболее быстро он развивался в странах, где утвердилась протестантская этика. Среди них – “образцовая  капиталистическая страна” XVII в. Голландия, Англия, частично Франция. Эти страны, имевшие удобный выход к Атлантике, активно участвовали в мировой  торговле, все прочнее утверждаясь  на новых морских путях. 

Предпосылками развития капитализма  являлись также усиление товарности сельского хозяйства, накопление капиталов, ослабление цеховых связей и традиций, наличие единых национальных рынков, свободных рабочих рук, политическая централизация стран” [4, с. 186-188]. 

Как же все описанные события  затронули Исаака Ньютона, их современника? Вот что пишет об этом В.С. Кирсанов: “Ньютон родился в год смерти Галилея. Его творчество представляет собой кульминацию научной революции XVII века, а его жизнь охватывает целую эпоху, вмещающую множество  событий и, в первую очередь, английскую буржуазную революцию 1640–1660-х годов. Эпоха была чрезвычайно бурной: рушились старые монархии, возникали новые  государства, но жизнь Ньютона, напротив, оставалась внешне предельно размеренной  и безмятежной – он пережил  шестерых королей, гражданскую войну, протекторат Кромвеля, реставрацию  Стюартов и смену династий, но все  это мало отражалось на его судьбе” [3, с.16]. 

Однако трудно согласиться  с тем, что политические и экономические  события, особенно главные из них: буржуазная революция 1640–1660 годов, промышленная революция конца XVI– начала XVII века (первая), промышленная революция середины XVII века (вторая) и, наконец, научная революция второй половины XVII века (одним из творцов и участников которой был Ньютон),– не оказали видимого влияния на жизнь и творчество ученого. Этого не могло быть даже в силу того, что, как отмечает Дж. Бернал, хотя наука продолжала развиваться в соответствии со своей внутренней логикой, ситуация в период перед и во время промышленной революции середины XVII в. существенно изменила отношение к ней. 

Рассмотрим, каким образом  потребности промышленности и торговли способствовали пониманию полезности науки, приводили к ускорению  ее развития. 

Столетие, в конце которого Ньютон появился на свет,– 1540–1650 годы – существенно изменило положение Англии в мире: наряду с Голландией она начала превращаться в одну из ведущих промышленных стран, крупнейшую морскую колониальную державу. В процессе войн с Испанией за морской господство Англия значительно увеличила число своих колоний в Азии и Африке. В 1600 г. для эксплуатации богатств Индии была создана Ост-Индская компания, а в 1649 г. оформлено Британское содружество наций. Англия становилась одной из двух стран, где концентрировалась большая часть мировой торговли и мануфактурной промышленности.

В этих условиях быстрые  изменения претерпевала экономика  Англии. Хотя господствующее положение  в ней по-прежнему занимало сельское хозяйство, а в промышленности преобладала  выделка шерстяных тканей, революционизирующие  изменения происходили, например, в  металлургии железа. Так, к концу XVI в. произошел переход от кричных  горнов к доменным печам, в результате чего “железо стали лить тоннами, вместо того, чтобы выдавать его  по центнеру” [2, с.226].

Острый недостаток древесины, необходимой для плавки железа, сначала  привел в Англии к острому кризису, но затем он же способствовал дальнейшему  техническому прогрессу английской промышленности. “Частично лес можно  было импортировать, однако под рукой  имелась и другая возможность, а  именно – использование каменного  угля, который еще с древнеримских  времен добывался открытым способом в Нортумберлэнде и Шотландии, а  в средние века уже нашел для  себя незначительный рынок в Лондоне… ”[2,с.226].  

Практические проблемы промышленности и торговли стали по существу тем  фактором, под влиянием которого во второй половине XVII столетия определились основные области развития науки. Так, образовавшиеся в этот период первые хорошо организованные научные общества: Лондонское королевское общество и  Французская королевская академия,–  ставили перед собой задачу сосредоточить  свое внимание на главных технических  проблемах того времени – накаливания, гидравлики, артиллерийского дела и  мореплавания. 

Потребности мореплавания являются замечательным примером, показывающим стимулирующее влияние запросов практики на развитие двух ведущих  научных дисциплин того времени  – астрономии и механики. 

Таким образом, к середине XVII века сложились все необходимые  предпосылки для появления выдающихся работ Ньютона: с одной стороны, его предшественниками, “гигантами, на плечах которых он стоял”, были проведены  необходимые предварительные расчеты  и наблюдения, и выдвинута качественная картина мира, с другой, – существовала настоятельная практическая потребность  в подобных исследованиях для  нужд торговли и мореплавания.

 

 

 

Научное творчество Ньютона. Работы в области физики

 

Научное наследство И. Ньютона  очень многогранно: великий ученый внес вклад в механику, оптику, астрономию, математику. Однако славу создателя  новой научной картины мира, работы которого обусловили научную революцию XVII столетия и привели к смене  парадигмы научного мышления, ему  принес изданный в 1687 г. огромный труд “Математические начала натуральной  философии” (“Начала”). 

“В этой работе Ньютон обобщил  результаты исследований своих предшественников в области механики и свои собственные. 

“Начала” содержат основные понятия и аксиоматику классической механики, в частности понятия  “масса” (которому Ньютон придавал большое  значение как основному в механических процессах), количество движения, сила, ускорение, центростремительная сила и три закона движения (законы Ньютона) – закон инерции (“всякое тело продолжает удерживаться в своем  состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и  поскольку оно не принуждается приложенной  силой изменить это движение”), закон  пропорциональности силы ускорению  и закон действия и противодействия. Из этих законов Ньютон выводит стройную систему следствий. Он дополняет  их знаменитым законом всемирного тяготения, исходя из которого объясняет движение небесных тел (планет, их спутников, комет) и создает теорию тяготения. Так, Ньютон доказал, что сила тяжести, наблюдающаяся  на Земле, – это та же сила, которая  удерживает Луну на постоянной орбите при ее движении вокруг Земли, и та же сила, которая удерживает Землю  на эллиптической орбите при ее вращении вокруг Солнца, что эта сила удерживает на эллиптических орбитах и все  остальные небесные тела, что она  пропорциональна массам тяготеющих тел и обратно пропорциональна  квадрату расстояния между ними. Ньютон показал, что из закона всемирного тяготения  вытекают три закона Кеплера; развил теорию фигуры Земли, отметив, что она  должна быть сжата у полюсов, теорию приливов и отливов; рассмотрел проблему создания искусственного спутника Земли и т.д.” [1, с.685]. Считая пространство и время абсолютными, Ньютон выдвинул идею дальнодействия или действия на расстоянии – мгновенной передачи действия от одного тела к другому на расстояние через пустое пространство без помощи материи. В “Началах” Ньютон выдвинул идею божественного происхождения мира – “первотолчка”. 

Таким образом, в своем  основном труде – “Началах”  – Ньютон создал физическую картину  мира – ньютоновскую теорию пространства и времени, которая длительное время  господствовала в науке. 

Ньютоновская схема мира господствовала до начала XX века. Впервые  ее ограниченность обнаружили Майкл  Фарадей и Дж. Максвелл, показав, что эта схема неприменима  к электромагнитным явлениям, а теория относительности А.Эйнштейна, окончательно доказала ограниченность классической физики Ньютона – физики малых  скоростей и макроскопических масштабов. Однако теория относительности не отбросила  совсем закономерностей, установленных  Ньютоном, а лишь уточнила и дополнила  их для случая движения со скоростями, соизмеримыми со скоростью света  в вакууме. “Ныне место ньютоновской схемы дальнодействующих сил,–  писал А.Эйнштейн,– заняла теория поля, испытали изменения и его  законы, но все, что было создано  после Ньютона, является дальнейшим органическим развитием его идей и методов”. 

Необходимо отметить вклад Ньютона в оптику. В 1666 г. при помощи стеклянной трехгранной призмы он разложил белый цвет на семь цветов (в спектр), тем самым доказав его сложность (явление дисперсии), открыл хроматическую аберрацию. Пытаясь избежать аберрации в телескопах, в 1668 и в 1671 гг. сконструировал телескоп-рефлектор оригинальной системы – зеркальный (отражательный), где вместо линзы использовал вогнутое сферическое зеркало (телескоп Ньютона). Исследовал интерференцию и дифракцию света, изучая цвета тонких пластинок, открыл так называемые кольца Ньютона, установил закономерности в их размещении, высказал мысль о периодичности светового процесса. Пытался объяснить двойное лучепреломление и близко подошел к открытию явления поляризации. Свет считал потоком корпускул – корпускулярная теория света Ньютона (однако на разных этапах рассматривал возможность существования и волновых свойств света, в частности в 1675 г. предпринял попытку создать компромиссную корпускулярно-волновую теорию света). Свои оптические исследования изложил в “Оптике” (1704). 

 

 

 

Работы в области математики  

 

Как уже отмечалось, в  “Началах” Ньютон впервые (независимо от Г. Лейбница) дал общую схему  строгого математического подхода  к решению конкретных задач небесной и земной механики. Это потребовало  от него разработки принципиально новых  математических методов: дифференциального  и интегрального исчисления, в  основу которого он положил понятия  флюксии (производной) и флюенты (интеграла). 

Научное наследство Ньютона  включает целый ряд математических сочинений: “Анализ при помощи уравнений  с бесконечным числом членов” (1669), “Рассуждение о квадратуре кривых” (начало 1670-х гг.), “Всеобщая арифметика” (опубл. 1707) и др. Наиболее полное изложение  дифференциального и интегрального  исчисления содержится в трактате “Метод флюксий и бесконечных рядов” (1670–1671), где Ньютон сформулировал  две основные взаимно обратные задачи анализа: