Исаак Ньютон, живший с 25 декабря 1642 года по 20 марта 1727 года, был английским ученым, математиком и «естественным философом». В свое время он играл жизненно важную роль в научной революции, помогая продвигать области физики, астрономии, математики и естественных наук. Исходя из этого, он создал наследие, которое будет доминировать в науке в течение следующих трех веков.
Фактически, термин «ньютоновский» стал использоваться последующими поколениями для описания тел знаний, которые обязаны своим существованием его теориям. И благодаря своему обширному вкладу сэр Исаак Ньютон считается одним из самых влиятельных ученых в истории науки. Но что именно он обнаружил?
Три закона движения Ньютона:
Для начала, его магнум опус - Философия Naturalis Principia Mathematica («Математические основы естественной философии»), которая была впервые опубликована в 1687 году - заложила основы классической механики. В нем он сформулировал свои три закона движения, которые были выведены из законов движения планет Иоганна Кеплера и его собственного математического описания гравитации.
Первый закон, известный как «закон инерции», гласит: «Объект в покое останется в покое, если на него не действует несбалансированная сила. Движущийся объект продолжает движение с той же скоростью и в том же направлении, если на него не действует неуравновешенная сила ». Второй закон гласит, что ускорение возникает, когда сила действует на массу, следовательно, чем больше масса объекта, тем больше сила, необходимая для его ускорения. Третий и последний закон гласит, что «на каждое действие существует равная, но противоположная реакция».
Универсальная гравитация:
Он также сформулировал свой закон Всеобщей гравитации в Principia, в котором говорится, что каждая точечная масса притягивает каждую другую точечную массу силой, направленной вдоль линии, пересекающей обе точки. Согласно его расчетам, эта сила пропорциональна произведению двух масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула для этой теории может быть выражена как:
Ньютон продолжал использовать эти принципы для объяснения траекторий комет, приливов, прецессии равноденствий и других астрофизических явлений. Это фактически устранило последние сомнения в обоснованности гелиоцентрической модели космоса, которая утверждала, что Солнце (а не Земля) было в центре планетной системы. Его работа также продемонстрировала, что движение объектов на Земле и небесных тел может быть описано теми же принципами.
Хотя вдохновение Ньютона в его теориях о гравитации часто объясняется «инцидентом с Яблоком» - то есть, когда он наблюдал, как яблоко упало с дерева, - современные источники считают эту историю апокрифической, утверждающей, что со временем он пришел к своим выводам. Однако сам Ньютон описал этот инцидент, и современники его отстаивали это утверждение.
Форма Земли:
Дополнительные вклады включают его предсказание, что Земля, вероятно, была сформирована как «сплюснутый сфероид» - то есть сфера, которая испытала уплощение на полюсах. Впоследствии эта теория была подтверждена измерениями Мопертюи, Ла Кондамина и других. Это, в свою очередь, помогло убедить большинство ученых континентальной Европы в превосходстве ньютоновской механики над ранней системой Декарта.
С точки зрения математики он участвовал в изучении степенных рядов, обобщил теорему бинома на нецелые показатели, разработал метод Ньютона для аппроксимации корней функции и классифицировал большинство кубических плоских кривых. Он также делит кредит с Готфридом Лейбницем на развитие исчисления.
Эти открытия стали огромным шагом вперед в области математики, физики и астрономии, позволив сделать расчеты, которые более точно моделировали поведение Вселенной, чем когда-либо прежде.
Оптика:
В 1666 году Ньютон начал вносить свой вклад в области оптики, сначала наблюдая, что цвет является свойством света, измеряя его через призму. С 1670 по 1672 год он читал лекции в Университете Кембриджа по оптике и исследовал преломление света, демонстрируя, что многоцветный спектр, создаваемый призмой, может быть преобразован в белый свет с помощью линзы и второй призмы.
В результате своих исследований он пришел к выводу, что цвет - это результат взаимодействия объектов с уже окрашенным светом, а не сами объекты, создающие цвет, что известно как теория цвета Ньютона.
Кроме того, он пришел к выводу, что объектив любого преломляющего телескопа будет страдать от рассеивания света на цвета (хроматическая аберрация). В качестве доказательства концепции он построил телескоп, используя зеркало в качестве цели, чтобы обойти эту проблему. Это был первый из известных функциональных отражающих телескопов, конструкция которого теперь известна как ньютоновский телескоп.
Другие достижения:
Он также сформулировал эмпирический закон охлаждения, изучил скорость звука и ввел понятие ньютоновской жидкости. Этот термин используется для описания любой жидкости, в которой вязкие напряжения, возникающие в результате ее течения, в каждой точке линейно пропорциональны скорости изменения ее деформации с течением времени.
Помимо работы по математике, оптике и физике, он также посвятил значительное количество времени изучению библейской хронологии и алхимии, но большая часть его работ в этих областях оставалась неопубликованной вплоть до его смерти.
Так что же открыл Исаак Ньютон? Теории, которые доминировали бы в областях науки, астрономии, физики и мира природы на протяжении веков. Его идеи продолжат оказывать влияние на таких светил, как Джозеф-Луи Лагранж и Альберт Эйнштейн, последние из которых являются единственными учеными, которые, как полагают, оставили сравнимое наследие.
Мы написали много интересных статей о сэре Исааке Ньютоне здесь, в журнале Space. Вот кто такой сэр Исаак Ньютон? Что изобрел Исаак Ньютон? Кто открыл гравитацию? Что такое абсолютное пространство? Что такое гравитационная постоянная?
В Интернете есть другие ресурсы, если вы хотите узнать больше об Исааке Ньютоне. Этот британский сайт имеет отличную информацию о его открытиях. Вы также можете проверить сайт PBS.
Вы также можете проверить Astronomy Cast. Эпизод 44 Теория относительности Эйнштейна особенно интересна.
Источники:
- НАСА - Ньютон
- Википедия - Исаак Ньютон
- INI - Жизнь Исаака Ньютона
