Одинокий и гениальный

Первое время Ньютон был субсайзером - а проще говоря, оплачивал учебу работой по хозяйству. Весной 1664 года он был зачислен в Тринити-колледж стипендиатом. Это открыло ему доступ к огромной библиотеке Кембриджа. Молодой человек жадно глотал труды Архимеда, Аристотеля, Платона, Коперника, Кеплера, Галилея и Декарта - тех самых гигантов, на плечах которых, по его собственным словам, он стоял в дальнейшем.

Про его отношения с однокурсниками сохранилось мало сведений. Можно предположить, что замкнутый Ньютон, попавший в цитадель столь обожаемой им науки, избегал разгульной студенческой жизни. Известно, что однажды он поменял комнату из-за «буйства» соседа и поселился рядом с тихим Джоном Уилкинсом.

Увлекшись оптикой, Ньютон посвящал немало времени наблюдению атмосферных явлений - в частности, гало (кольцо вокруг Солнца, подробнее см. «МФ» №11(63), 2008).

Исааку хватило года, чтобы набраться базовых знаний в математике, физике и оптике. В июле 1665 года Лондон поразила страшная эпидемия чумы. Количество жертв было так велико, что руководство университета распустило студентов по домам (на протяжении двух следующих лет Кембридж закрывался и открывался несколько раз).

Ньютон взял «творческий отпуск» и вернулся в родной Вулсторп. Спокойствие деревенской жизни благоприятно сказывалось на Исааке. Шумные студенты не отвлекали его от книг, поэтому уже в январе 1665 года он защитился на бакалавра, а в 1668 стал магистром.

Это покажется странным, но Ньютон сделал основные открытия, еще будучи учеником Кембриджа. Он не кричал «Эврика!» на каждом углу и не стремился популяризовать свои достижения, так что мировую известность Исаак получил лишь в зрелом возрасте.

К 23 годам молодой человек освоил методы дифференциального и интегрального исчисления, вывел формулу бинома Ньютона, сформулировал основную теорему анализа (позже названную «формулой Ньютона-Лейбница), открыл закон всемирного тяготения и доказал, что белый цвет - смесь цветов.

Все это делалось с помощью кратких заметок в дневниках. Судя по ним, мысли Ньютона свободно перескакивали от оптики к математике и наоборот. Деревенская тишина предоставляла ему неограниченное количество времени для размышлений. Сам он объяснял успех тем, что размышлял постоянно.

В 1669 году чума отступила. Кембридж вновь ожил, и Ньютона назначили профессором математики. В то время под математическими науками подразумевались также геометрия, астрономия, география и оптика, однако лекции Ньютона считались скучными и не пользовались спросом у студентов - зачастую ему приходилось выступать перед пустыми скамьями.

Сэр Исаак Ньютон (Isaac Newton, 25 декабря 1642 – 20 марта 1727) – наиболее известный во всём мире английский математик, физик и астроном. Его считают основателем и родоначальником классической физики, поскольку в одном из своих трудов – «Математические начала натуральной философии» – Ньютон изложил три закона механики и доказал закон всемирного тяготения, что помогло классической механике продвинуться далеко вперед.

Детство

Исаак Ньютон родился 25 декабря в небольшом городишке Вулсторп, находившемся на территории графства Линкольншир. Его отец был средним, но весьма преуспевающим фермером, который не дожил до рождения собственного сына и скончался за пару месяцев до этого события от тяжелой формы чахотки.

Именно в честь отца ребенок был назван Исааком Ньютоном. Так решила мать, которая еще долго оплакивала погибшего супруга и надеялась, что её сын не повторит его трагическую судьбу.

Несмотря на то, что Исаак родился в положенный ему срок, мальчик был очень болезненным и слабым. По некоторым записям, именно из-за этого его не решались крестить, однако когда ребенок немного подрос и окреп, крещение всё-таки состоялось.

Существовало две версии о происхождении Ньютона. Ранее библиографы были уверены, что его предками были дворяне, жившие на территории Англии в те далекие времена.

Тем не менее, теория была опровергнута позже, когда в одном из местных поселений нашли рукописи, из которых был сделан следующий вывод: Ньютон не обладал абсолютно никакими аристократическими корнями, скорее наоборот – происходил из беднейшей части крестьян.

В рукописях говорилось, что его предки работали на богатых землевладельцев и позже, накопив достаточное количество средств, выкупили небольшой участок земли, став йоменами (полноправными землевладельцами). Поэтому к моменту появления на свет отца Ньютона положение его предков было немного лучше, чем до этого.

Зимой 1646 года мать Ньютона – Анна Эйскоу – выходит замуж второй раз за вдовца, и на свет появляется еще три ребенка. Поскольку отчим мало общается с Исааком и практически не замечает его, уже через месяц подобное отношение к ребенку уже можно различить и в его матери.

Она также становится холодна к собственному сыну, из-за чего итак угрюмый и закрытый мальчик становится еще более отчужденным, причем не только в семье, но и с окружающими его одноклассниками и друзьями.

В 1653 году отчим Исаака умирает, оставляя всё своё состояние новообретенной семье и детям. Казалось бы, теперь мать должна начинать уделять ребенку намного больше времени, но этого не случается. Скорее наоборот, теперь в её руках находится всё хозяйство мужа, а также дети, за которыми требуется уход. И несмотря на то, что часть состояния всё-таки переходит к Ньютону, внимания он, как и прежде, не получает.

Юность

В 1655 году Исаак Ньютон идет в школу Грэнтема, располагавшуюся недалеко от его дома. Так как отношения с матерью в этот период у него практически отсутствуют, он сближается с местным аптекарем Кларком и переезжает к нему. Но спокойно обучаться и мастерить в свободное от учебы время разные механизмы (к слову, это была единственная страсть Исаака) ему не дают. Через полгода мать насильно забирает его из школы, возвращает в поместье и пытается передать ему часть собственных обязанностей по управлению хозяйством.

Она считала, что так сможет не только обеспечить сыну достойное будущее, но и значительно облегчить собственную жизнь. Но попытка оказалась провальной – управление не было интересно юноше. В поместье он лишь читал, изобретал новые механизмы и пытался сочинять стихотворения, всем своим видом показывая, что вмешиваться в хозяйство не собирается. Поняв, что ждать помощи от сына не придется, мать разрешает ему продолжить обучение.

В 1661 году, окончив обучение в школе Грэнтема, Ньютон пребывает на поступление в Кэмбридж и успешно проходит вступительные экзамены, после чего зачисляется в Тринити-колледж в качестве «сайзера» (учащегося, который не платит за своё обучение, а отрабатывает его путем оказания услуг самому учебному заведению или его более богатым студентам).

Об университетском обучении Исаака известно достаточно мало, поэтому восстановить этот период его жизни ученым было крайне сложно. Известно лишь то, что неустойчивая политическая ситуация негативно отражалась на университете: преподавателей увольняли, студенческие выплаты задерживали, а учебный процесс частично отсутствовал.

Начало научной деятельности

Вплоть до 1664 года Ньютон, согласно его же собственным записям в рабочих тетрадях и личном дневнике, не видит никакой пользы и перспективы в своем университетском образовании. Однако именно 1664-й становится для него переломным. Сначала Исаак составляет список проблем окружающего мира, состоящий из 45 пунктов (к слову, подобные списки в дальнейшем не раз будут появляться на страницах его рукописей).

Далее он знакомится с новым учителем математики (и в последующем лучшим другом) Исааком Барроу, благодаря которому проникается особой любовью к математической науке. В это же время он совершает своё первое открытие – создает биномиальное разложение для произвольного рационального показателя, с помощью которого доказывает существование разложения функции в бесконечный ряд.

В 1686 году Ньютон создал теорию о всемирном тяготении, которая позже, благодаря Вольтеру, приобрела некий таинственный и слегка юмористический характер. Исаак находился в дружественных отношениях с Вольтером и делился с ним практически всеми теориями. Однажды они сидели после обеда в парке под деревом, разговаривая о сущности мироздания. И в этот самый момент Ньютон вдруг признается приятелю, что теория всемирного тяготения пришла к нему как раз в такой же момент – во время отдыха.

«Послеобеденная погода была настолько тепла и хороша, что мне непременно захотелось выйти на свежий воздух, под яблони. И в тот момент, когда я сидел, полностью погруженный в свои мысли, с одной из веток упало большое яблоко. И я задумался над тем, почему все предметы падают вертикально вниз?» .

Дальнейшая научная деятельность Исаака Ньютона была более чем просто плодотворной. Он находился в постоянной переписке со многими известными учеными, математиками, астрономами, биологами и физиками. Его перу принадлежат такие труды, как «Новая теория света и цветов» (1672), «Движение тел по орбите» (1684), «Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света» (1704), «Перечисление линий третьего порядка» (1707), «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов» (1711), «Метод разностей» (1711) и многие другие.

Имя Ньютона знакомо каждому выпускнику средней школы. К сожалению, знакомство с его трудами ограничиваются физикой. А кем на самом деле был этот выдающий учёный - физиком или математиком, астрономом или алхимиком? Каков его вклад в сокровищницу человеческих знаний?

Детство и юность Ньютона

Родиной ученого была Англия, деревушка в графстве Линкольншир. Он появился на свет в 1642 году в семье небогатого фермера-овцевода.

Из-за слабого здоровья и замкнутого характера мальчик избегал общения со сверстниками и не блистал успехами в школе. Конфликт с одноклассниками изменил его отношение к учёбе. Он решил завоевать авторитет среди ребят и учителей отличными знаниями. Его успехи в учёбе стали столь блестящими, что по совету учителей он продолжает обучение в колледже при Кембриджском университете. В те времена это было самое престижное учебное заведение не только в Англии, но и в Европе.

В университетских стенах

Более трёх десятилетий не порывалась связь Ньютона с университетом. Первые четыре года за право бесплатной учебы он прислуживал богатым студентам. Наконец, в 1664 году сам получил студенческий билет. А уже через год получает степень бакалавра изящных искусств.

Его студенческие годы были заполнены подготовкой к последующим научным открытиям. Конспекты лекций полны его собственными замечаниями и фамилиями известнейших физиков и математиков. Ньютон изготавливает научные инструменты, увлеченно изучает астрономию, различные разделы физики и математики, теорию музыки. Двадцатитрёхлетний студент составляет список из 45 нерешённых научных проблем, и начинает работать над их решением. Идея, запавшая ему в голову, будоражила пытливый ум молодого человека до тех пор, пока решение не становилось окончательно ясным.

Его пребывание в университетских стенах прервала эпидемия чумы, разразившаяся в Англии и затронувшая студенческий городок. Юноша на два года покидает университет и уезжает в свою деревушку.

Научная деятельность в «чумные годы»

В тиши и уединении родного поместья Ньютон делает значительную часть своих открытий. У него уже были обширные познания по самым различным областям науки, включая математику. Именно любовь учёного к этому предмету обусловила его открытия в математической науке. Самые значительные из них:

• доказательство противоположности операций интегрирования и дифференцирования;
• метод поиска корней квадратных уравнений;
• вывод формулы бинома Ньютона - формулы разложения произвольной натуральной степени двучлена (а+b) n в многочлен и другие.

Молодой учёный обобщает результаты наблюдений за перемещением небесных светил и устанавливает на этой основе закон всемирного тяготения. Легенда о яблоке, упавшем на голову Ньютона, далека от истины. Это позволило объяснить целую цепочку природных явлений, вычислить массы и плотности планет.

Возвращение в Кембридж

Когда вынужденное отлучение от университета закончилось, Ньютон возвращается в Кембридж. Он получает степень магистра и должность профессора математики в колледже. В этот период учёного очень привлекает оптика. Он конструирует и создает телескоп- рефлектор, получивший очень широкую популярность. Телескоп, созданный Ньютоном, позволял более точно определять время по небесным светилам, что сразу оценили штурманы, занимающиеся навигацией морских судов. Благодаря этому изобретению он становится почетным членом Королевского научного общества.

Ньютон спорит со своими великими современниками о природе света. Публикует работу «Математические начала натуральной философии», где:

• вводит понятие массы, количества движения, и т. д.;
• формулирует 3 закона механики, ставшие основой классической физики (законы Ньютона);
• ссылаясь на опыты с призмой, доказывает сложный состав белого света;
• описывает орбиты небесных тел;
• вносит значительный вклад в обоснование гелиоцентрической системы.Параллельно исследованиями в области физики и математики Ньютон много сил отдает занятием алхимией. В биографии Ньютона есть страницы, описывающие его работу в качестве директора королевского монетного двора и члена британской палаты лордов.

Заслуги Исаака Ньютона перед мировой наукой огромны. Но это научное наследие создавалось им не на пустом месте. Учёный пользовался обширным арсеналом знаний своих предшественников. Они были переосмыслены им, проверены наблюдениями и изящными экспериментами.

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Один из первых ученых, по праву признанный гением, Исаак Ньютон сделал основополагающие открытия в математике и установил фундаментальные законы в области астрономии и физики. В честь великого ученого назван ньютон - единица силы в Международной системе единиц.

Исаак Ньютон (1642-1727) родился в Восточной Англии в семье мелкого фермера, умершего незадолго до рождения сына. Воспитанием будущего ученого занималась бабушка. Он учился в местной школе, а потом поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета. В 1665 г. Ньютон получил степень бакалавра, но был вынужден остаться в деревне из-за эпидемии чумы, тогда свирепствовавшей в Лондоне. Он сосредоточился на математике и разработал принципы производных, которые привели к возникновению дифференциального исчисления. В 1667 г. Ньютон стал преподавателем Тринити-колледжа и в 1669 г. получил должность профессора математики. Затем он заинтересовался движением тел, задумавшись над тем, что заставляет их начинать и прекращать двигаться. В результате возникли три закона Ньютона о движении тел. Действие этих законов можно наблюдать, играя в бильярд.

Следующей наукой, в которую Ньютон внес огромный вклад, стала астрономия. Согласно распространенной легенде, ученый сидел в саду и увидел падающее яблоко. Почему оно упало? Ньютон сделал вывод, что яблоко притянула к Земле сила, которую мы теперь называем силой тяжести. Кроме того, он понял, что каждое тело ведет себя так, словно его масса сконцентрирована в одном месте (ныне называемом центром тяжести). Используя открытые им законы движения, Ньютон сделал вывод, что сила тяготения действует на все тела во Вселенной; именно она заставляет Луну вращаться вокруг Земли, а Землю - вокруг Солнца. Он вывел формулу универсального закона всемирного тяготения, согласно которому сила притяжения между двумя телами - двумя бильярдными шарами и даже двумя звездами - равна произведению их масс и обратно пропорциональна расстоянию между ними.

Английский ученый Роберт Гук в 1678 г. также вывел закон тяготения и опубликовал свою идею несколько лет спустя. Это привело к большой ссоре между великими учеными.

«Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона - одна из важнейших научных книг всех времен. Она излагает основополагающие теории в области астрономии, математики и физики.

В разделе физики, который теперь называется оптикой, главные труды Ньютона были посвящены природе света. Пропустив узкий луч солнечного света сквозь стеклянную призму, Ньютон разложил свет на многоцветный спектр, последовательность цветов которого была такой же, как в спектре радуги. Он доказал, что дневной свет состоит из ряда цветов. (Сегодня мы сказали бы, что этот свет состоит из множества волн разной длины.) Телескопы того времени давали изображения, окруженные цветовым спектром, потому что линзы низкого качества в разных местах фокусировали разные цвета. Ученый решил эту проблему, использовав вместо линз зеркала, и в 1668 г. построил один из первых телескопов-рефлекторов, зеркала для которого изготовил собственноручно.

Ньютон был убежден, что свет представляет собой «поток» крошечных частиц («корпускул»). Вскоре эту теорию подвергли сомнению Христиан Гюйгенс и другие ученые, считавшие, что свет распространяется в виде волн. Спор продолжался вплоть до XX в., когда физики наконец пришли к выводу, что свет обладает свойствами как частицы, так и волны; но для этого понадобилось создать квантовую теорию.

В 1703 г. Ньютон был избран президентом Лондонского королевского общества, а два года спустя был возведен в дворянское достоинство и осыпан почестями. Последние годы жизни он занимался подготовкой переизданий «Начал» и «Оптики». Исаак Ньютон был похоронен в Вестминстерском аббатстве.

Согласно легенде, Ньютон сформулировал свой закон всемирного тяготения, сидя в саду и наблюдая за падением яблока.