Исаак Ньютон

Исаак Ньютон (1642–1727) был тихим, молчаливым человеком, который терпеть не мог споров, особенно научных, и поэтому всячески избегал публикаций. Он создал язык классической науки, также благодаря его влиянию русский царь основал в Петербурге Императорскую академию наук и художеств. Н

Исаак Ньютон
Исаак Ньютон

С детства Ньютон мастерил сложные механические игрушки и модели, занимался химией и алхимией, увлекался латынью, чтением, лекарственными травами, медицинскими снадобьями, рисованием, богословием. Познакомившись в юности с научно-популярными книгами Джона Уилкинса «Математическая магия» и «Открытие нового мира на Луне», Ньютон решил посвятить себя научному познанию как одной из форм служения Богу. И хотя основным своим делом сам Ньютон считал написание богословских трудов, заметного вклада в развитие религиозного мировоззрения он не внес.

В 1680 г. Ньютон лично провел наблюдения яркой кометы и первым в астрономии построил и начертил ее орбиту, которая оказалась параболой, что подтвердило разрабатываемую им теорию тяготения. Результаты своего открытия ученый публиковать не стал. Эта рукопись и другие труды ученого увидели свет лишь в 1687 г., когда по настоянию Эдмонда Галлея (1656–1742) Ньютон опубликовал тиражом около трехсот экземпляров одну из величайших книг о природе «Математические начала натуральной философии». Вселенная, заполненная телами, которым присуща сила тяготения, согласно Ньютону, должна быть бесконечной. В этом случае материя «никогда не сбилась бы в одну массу, а одна часть образовала бы одну массу, другая — другую, так что образовалось бы бесконечное число больших масс, рассеянных на больших расстояниях одна от другой по всему этому бесконечному пространству. Именно так могли бы образоваться Солнце и другие звезды».

Яблоня у стен Тринити-колледжа
Яблоня у стен Тринити-колледжа — родственница яблони в родовом гнезде семьи Ньютон, под которой, по легенде, сидел Исаак, когда на него упало яблоко

Во второй половине 1690-х гг. Ньютон наладил работу Монетного двора, что способствовало успешному проведению денежной реформы в стране. Благодаря этому успеху он получил должность директора Монетного двора. В 1703 г. ученого избирают президентом Лондонского королевского общества, в 1704 г. выходит его вторая книга — «Оптика» (на английском языке), посвященная геометрической оптике, описанию состава белого света, опытам с цветами тонких пленок и явлениям дифракции (огибания светом препятствий). В 1689–1690 и 1701–1702 гг. Ньютон — член парламента от Кембриджского университета, в апреле 1705 г. королева Анна посвятила Ньютона в рыцари, а в 1726 г., в конце жизненного пути ученого, увидело свет третье издание его «Начал».

2 марта 1727 г. Ньютон председательствовал на заседании Общества. Вернувшись в загородный дом, он почувствовал острые приступы мочекаменной болезни и слег. В ночь на 31 марта он скончался.

Дом, где родился и вырос Исаак Ньютон. Вулсторп, графство Линкольншир
Дом, где родился и вырос Исаак Ньютон. Вулсторп, графство Линкольншир

Исаак Ньютон похоронен в Вестминстерском аббатстве. Над его могилой высится памятник с эпитафией: «Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, который беспримерной силой своего ума и могуществом математики впервые объяснил движение и формы планет, пути комет и приливы океанов. Он исследовал различие световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства цветов… 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».

За свою жизнь Ньютон сделал множество научных открытий. В 1665–1666 гг. в пяти коротких «мемуарах» он изложил разработанный им метод флюксий и квадратур (дифференциальное и интегральное исчисления). В этих научных записках ученый рассмотрел несколько математических задач, важных для механики и оптики. С помощью своего метода Ньютон мог быстро находить касательные, площади и объемы любых сложных фигур, что было актуальным для торговли и строительства. В 1668 г. ученый построил первый отражательный телескоп, а 6 февраля 1672 г. представил Лондонскому королевскому обществу естественных наук доклад «Новая теория света и цветов». В течение 30 лет (с 1666 по 1696 г.) Исаак Ньютон занимался химическими опытами и металлургией. В мемуаре «О природе кислот» изложена его гипотеза о том, что для разрушения атомов золота надо найти способ разделения атомных ядер — «первых соединений»

Телескоп, сконструированный Ньютоном в 1671 г. и подаренный Королев скому обществу
Телескоп, сконструированный Ньютоном в 1671 г. и подаренный Королев скому обществу

«Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона

В августе 1684 г. Эдмунд Галлей был в Кембридже и посетил Ньютона. Оказалось, что у того есть решение многих задач, интересовавших Галлея, и связанных с движением небесных тел. К тому же у Ньютона была уже почти готова книга — величайшая из книг о природе, сравнимая по своей культурно-исторической значимости, может быть, только с Библией, — труд под названием «Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiae naturalis principia mathematica).

Страница из запис ных книжек Исаака Ньютона. Из архива Кембриджского университета
Страница из запис ных книжек Исаака Ньютона. Из архива Кембриджского университета

Двумя годами раньше, в 1682 г., когда прохождение кометы Галлея вызвало небывалый подъем интереса к изучению вопросов небесной механики, Галлей уже пытался уговорить Исаака Ньютона издать собранные к тому моменту материалы исследований, но великий ученый неохотно отвлекался от науки ради других хлопот, в результате книга в 1682 г. издана не была. Учтя этот опыт, в 1684 г. Галлей не только умолил Ньютона напечатать рукопись, но и взял на себя все расходы по ее изданию, в результате первый тираж «Начал» увидел свет в 1687 г. и довольно быстро по тем временам был распродан, став библиографической редкостью.

В «Началах», которые были написаны в стиле Евклида, Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения и три закона движения, ставшие основой классической механики и названные впоследствии его именем. В работе Ньютон использовал только геометрические методы и тем самым сделал свой труд доступным современникам (а также уменьшил число потенциальных критиков), ведь большинство ученых того времени еще не знали новых на тот момент методов дифференциального и интегрального счисления, которые использовал Ньютон.

Рисунок Ньютона из «Начал»
Знаменитая иллюстрация, на которой показано, что артиллерийский снаряд (или другой объект), если ему придать достаточное ускорение, станет вращаться вокруг Земли. В данном случае он запускается с высокой горы, сопротивление воздуха при этом игнорируется. Рисунок Ньютона из «Начал»

Книга состояла из введения и трех разделов. Первый раздел был посвящен определению базовых понятий — массы, силы, инерции, количества движения и др. На основе этих понятий формулировались три закона ньютоновской механики (законы Ньютона), рассматривались колебательные движения тел. Второй раздел был посвящен гидромеханике, то есть движению тел на Земле с учетом сопротивления среды. В третьем, астрономическом разделе Ньютон вывел закон всемирного тяготения и его следствия. Этот раздел был посвящен системе мира, в основном, небесной механике и теории приливов.

Ньютон ждал реакции на «Начала». Рецензии друзей, философа Джона Локка и Галлея, были доброжелательными. Лейбниц и Гюйгенс, напротив, полностью отвергли взаимодействие на расстоянии и взаимное тяготение частиц, придерживаясь вихрей Декарта. Это противостояние подогревалось спором Ньютона с Лейбницем о том, кому из них принадлежит приоритет открытия методов нового (дифференциального) исчисления. Роберт Гук выступил в Королевском обществе с претензиями, что все идеи «Начал» он давно предлагал, а те, которые не предлагал, ошибочны. Просто у него не было времени изложить свою систему на бумаге. Ньютон был раздосадован.

Исаак Ньютон исследует свойства света при помощи призмы. Гравюра XIX в.
Исаак Ньютон исследует свойства света при помощи призмы. Гравюра XIX в.

Действительно, Гук иногда высказывал сходные идеи, но путано и бездоказательно. Он мог бы стать единомышленником и коллегой Ньютона, но оказался крайне недоброжелательным критиком. Самолюбие и обидчивость не позволили Ньютону забыть резкость высказываний Гука до конца жизни. Критики также указывали на то, что теория движения планет на основе закона тяготения Ньютона имеет недостаточную точность, особенно для Луны и Марса. Лишь опыты по измерению гравитационной постоянной британского ученого Генри Кавендиша (1731–1810) в 1798 г. полностью подтвердили теорию Ньютона.

Ньютон показал, что из законов Кеплера и трех законов динамики следует существование силы тяготения между Солнцем и планетами, а сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния между планетой и Солнцем. Ньютон доказал в своей работе, что тяготение Луны вызывает приливы океанов на Земле, тяготение Земли и Солнца есть причина сложного движения Луны, а тяготение Солнца порождает прецессию земной оси и многообразие кометных орбит. Ученый пришел к выводу, что «тяготение ко всей планете происходит и слагается из тяготения к отдельным частям ее», тогда любая частица имеет силу притяжения, а сила тяготения между двумя частицами пропорциональна произведению масс этих частиц. «Сила тяжести иного рода, нежели сила магнитная, ибо магнитное притяжение не пропорционально притягиваемой массе». Кроме того, «Вселенная Ньютона» была бесконечной.