Наука

Сър Исак Нютон – един от най-великите учени в историята на човечеството

378 години от рождението на сър Исак Нютон – един от най-великите учени в историята на човечеството

На 31 март 1727 г. на 84 годишна възраст умира сър Исак Нютон. За него не е пресилено да се каже, че е един от най-великите учени в историята на човечеството. Той е физик, математик, астроном и философ. Поставя основите на класическата механика, показва, че движението на небесните тела и на предметите на Земята се подчинява на общи закони, демонстрирайки съответствието между законите на Кеплер за движението на планетите и собственият му закон за гравитацията и премахва последните съмнения към хелиоцентричната теория. Той  конструира първия действащ рефлекторен телескоп и изследва природата на светлината, скоростта на звука и произходът на звездите.

378 години от рождението на сър Исак Нютон – един от най-великите учени в историята на човечеството

Нютон е роден на 25 декември 1642 стар стил (4 януари 1643 нов стил) в Улсторп при Колстъруърт, селце близо до град Грантъм в английското графство Линкълншир. По това време в Англия все още не е въведен Григорианския календар и в регистрите раждането му е отнесено към 25 декември, Коледа.

Исак Нютон започва образованието си около 1655 година в Кралското училище в Грантъм, където показва необикновени способности, най-вече в конструирането на различни механизми.

През юни 1661 година Исак Нютон е приет в Тринити Колидж в Кеймбриджкия университет. По това време там се изучава главно Аристотел, но той предпочита по-съвременни философи като Рене Декарт и астрономи като Галилео Галилей, Николай Коперник и Йоханес Кеплер. Скоро след като се дипломира през август 1665 година, университетът е затворен като предпазна мярка против започналата чумна епидемия.

През 1667 година Исак Нютон се връща в Тринити Колидж в Кеймбридж като преподавател. През 1669 публикува първите си изследвания върху своя метод на флуксиите, станал основа за математическия анализ. През 1669 г. Айзък Бароу, първият Лукасов професор по математика, се оттегля от поста и препоръчва Нютон за свой заместник.

От 1670 до 1672 година Нютон чете лекции по оптика. През 1671 Айзък Бароу демонстрира направения от Нютон рефлекторен телескоп пред Кралското научно дружество, след което Нютон е избран за член на дружеството. Още преди това шотландският учен Джеймс Грегъри публикува подобна конструкция на телескоп, но Нютон пръв успява да осъществи идеята, като без чужда помощ прави действащ прототип с 40-кратно увеличение.

378 години от рождението на сър Исак Нютон – един от най-великите учени в историята на човечеството

През 1679 година Нютон се връща към работата си по гравитацията и нейното влияние върху орбитите на планетите, като се консултира по темата с Робърт Хук и Джон Фламстед. През 1684 година той публикува резултатите от работата си в „De Motu Corporum“. През 1687 година издава и най-известния си труд „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“, в който обобщава Законите за движение, които стават основа на класическата механика.

378 години от рождението на сър Исак Нютон – един от най-великите учени в историята на човечеството

С издаването на „Principia“ Нютон получава международно признание, като си създава кръг от почитатели. Сред тях е швейцарският математик Никола Фасио дьо Дюилие, с когото поддържа оживена връзка до 1693 година.

През 1703 година Нютон е избран за председател на Британското кралско научно дружество и за член-кореспондент на Френската академия на науките.

Исак Нютон умира през 1727 година в Лондон на 84-годишна възраст. Погребан е в Уестминстърското абатство.

За работата на Нютон се казва, че „видимо придвижва напред всеки клон на математиката, изучаван по това време“. Първата му публикация по темата е „De Analysi per Aequationes Numero Terminorum Infinitas“ (1669, „Върху анализа с безкрайни редове“). Писана през 1666 година, тя е изпратена от Айзък Бароу на математика Джон Колинс през юни 1669, а Нютон е описан от Бароу като „преподавател в нашия колеж, много млад… но с извънреден гений и плодовитост в тези неща“.

Исак Нютон и Готфрид Лайбниц развиват независимо един от друг теорията на математическия анализ, използвайки различни означения. Макар че хронологично Нютон разработва метода си първи, той не публикува почти нищо до 1693 година, като в пълен обем работите му в тази област са публикувани едва през 1704. В същото време Лайбниц започва да публикува през 1684 година. В крайна сметка означенията на Лайбниц стават общоприети в Континентална Европа, а след 1820 – и в Британската империя.

През 1684 година Исак Нютон публикува „De Motu Corporum“, която съдържа в начална форма Законите за движение. В нея той обосновава теоретично Закона на Кеплер, според който планетите в Слънчевата система се движат по елиптични орбити. Той смята също, че действащата върху тях центростремителната сила е пропорционална на разстоянието им до Слънцето.

Принципите на механиката са доразвити във „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“, публикувана на 5 юли 1687 година с моралната и финансова помощ на Едмънд Халей. В този труд Нютон формулира трите фундаментални Закона за движение, които са в основата на класическата механика и се използват без промени през следващите два века:

  • Първият закон на Нютон гласи, че телата остават в покой или запазват праволинейното си движение с постоянна скорост, ако върху тях не въздейства външна сила.
  • Вторият закон на Нютон гласи, че сила F, приложена върху тяло, е равна на степента на изменение във времето на неговия импулс p.
  • Третият закон на Нютон гласи, че на всяко въздействие съответства равно по сила и противоположно по посока противодействие.

Исак Нютон формулира и закона за всеобщото привличане, като използва за него латинската дума „gravitas“ („тегло“), от която идва и българската форма „гравитация“. В същата книга определя аналитично и скоростта на звука във въздуха, изхождайки от Закона на Бойл.

Още в средата на 1660-те години, преди да започне да преподава оптика, Нютон изследва пречупването на светлината, демонстрирайки, че със стъклена призма бялата светлина се разлага на отделни цветове, които с леща и втора призма могат отново да съставят бяла светлина. Като отделя оцветен лъч и го насочва към различни предмети, той показва, че отделните цветове могат да се отразяват, пречупват и разсейват, но винаги остават същия цвят. Изводът му е, че цветът е резултат на това как предметите взаимодействат с вече оцветената светлина, а не се поражда от самите тях. На тази основа той изгражда цялостна теория за цветовете, която е критикувана от по-късни теоретици, най-известен от които е Йохан Волфганг фон Гьоте.

От изследванията си върху пречупването на светлината Нютон прави извода, че всеки рефракторен телескоп ще има като недостатък дисперсията на светлината в цветове и изобретява рефлекторния телескоп с отражателна оптика, за да избегне този проблем. Полирайки сам огледалата му, той използва пръстените от интерференция на светлината (Нютонови пръстени) за окачествяване. Така създава телескоп, по-добър от съществуващите тогава рефракторни модели, главно заради по-големия диаметър на огледалото. Много по-късно, с откриването на стъкла с различни рефрактивни свойства, става възможно изработването на ахроматични лещи, решаващи проблема с дисперсията при рефракторните телескопи.

Исак Нютон демонстрира рефлекторния телескоп пред Кралското научно дружество през 1671 година. Предизвиканият интерес го окуражава да публикува своите бележки „За цвета“ („On Colour“), които по-късно доразвива в „Оптика“ („Opticks“, 1704), която включва и идеята за корпускулярната природа на светлината. Работите му са сериозно критикувани от Робърт Хук, след което Нютон е много обиден и се оттегля от публичен спор, а двама остават врагове до смъртта на Хук.

Според теорията на Нютон светлината е съставена от частици, но той е принуден да им придаде вълнови свойства, за да обясни дифракцията. В началото на 19 век Томас Юнг и Огюстен Френел разглеждат светлината като чисто вълново явление и теорията на Нютон е отхвърлена. Съвременната теория за фотоните отново обединява свойствата на частица и вълна, макар и по начин, различен от теорията на Нютон.

Може да подкрепите MediaBricks.bg чрез платформата Patreon Become a Patron!