Ісаак Ньютон — англійський фізик, математик, астроном, механік, філософ і теолог, один із найвидатніших учених в історії людства. Він заклав основи класичної механіки, сформулював закон всесвітнього тяжіння, створив математичний аналіз незалежно від Лейбніца та здійснив революцію в оптиці. Праці Ньютона стали фундаментом сучасної фізики та математики, а його книга «Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica» вважається однією з найважливіших наукових праць усіх часів.

Загальна характеристика

Повне ім’я:
Isaac Newton

Дата народження:
4 січня 1643 року
(25 грудня 1642 року за юліанським календарем)

Місце народження:
Вулсторп, Лінкольншир, Англія

Дата смерті:
31 березня 1727 року

Місце смерті:
Лондон, Англія

Громадянство:
Королівство Англія

Основні галузі:

  • фізика;
  • математика;
  • астрономія;
  • механіка;
  • оптика;
  • алхімія;
  • теологія.

Дитинство та родина

Ньютон народився передчасно через кілька місяців після смерті батька, який також мав ім’я Ісаак Ньютон. Дитина була дуже слабкою, і родичі не очікували, що він виживе.

Його мати:
Hannah Ayscough Newton

Коли Ісааку було три роки, мати вдруге вийшла заміж і залишила його на виховання бабусі. Це сильно вплинуло на психологічний стан майбутнього вченого.

У дитинстві Ньютон:

  • захоплювався механізмами;
  • будував моделі млинів;
  • створював сонячні годинники;
  • цікавився природними явищами.

Освіта

Ньютон навчався у:
The King’s School у Грантемі.

У 1661 році вступив до:
University of Cambridge

Навчався у:
Trinity College.

В університеті вивчав:

  • логіку;
  • математику;
  • філософію;
  • астрономію.

На Ньютона вплинули праці:

  • René Descartes;
  • Galileo Galilei;
  • Johannes Kepler;
  • Pierre de Fermat.

Роки великої чуми

У 1665–1666 роках через епідемію чуми університет був закритий, і Ньютон повернувся до Вулсторпа.

Саме в цей період він:

  • розробив основи математичного аналізу;
  • сформулював ідеї закону тяжіння;
  • почав дослідження світла;
  • створив основи диференціального числення.

Цей період називають:
«annus mirabilis» — роком чудес Ньютона.

Математичний аналіз

Ньютон незалежно від:
Gottfried Wilhelm Leibniz

створив диференціальне та інтегральне числення.

Він називав змінні:
«флюентами»,
а похідні:
«флюксіями».

Основна ідея похідної:

dy/dx

Похідна швидкості:

v = dx/dt

Похідна прискорення:

a = dv/dt

Інтеграл:

∫f(x)dx

Ньютон також сформулював:
біном Ньютона.

Формула:

(a+b)^n = Σ(k=0→n) C(n,k)a^(n−k)b^k

Закони механіки

Ньютон створив класичну механіку.

Перший закон Ньютона

Тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, якщо на нього не діють сили.

Це закон інерції.

Другий закон Ньютона

Основний закон динаміки:

F = ma

де:

  • F — сила;
  • m — маса;
  • a — прискорення.

У загальному вигляді:

F = dp/dt

де:

  • p — імпульс.

Імпульс:

p = mv

Третій закон Ньютона

Для кожної дії існує рівна та протилежна протидія.

Формула:

F₁₂ = −F₂₁

Закон всесвітнього тяжіння

Ньютон сформулював універсальний закон гравітації.

Формула:

F = G(m₁m₂/r²)

де:

  • F — сила тяжіння;
  • G — гравітаційна стала;
  • m₁ і m₂ — маси тіл;
  • r — відстань між тілами.

Цей закон пояснив:

  • рух планет;
  • припливи;
  • орбіти комет;
  • падіння тіл на Землю.

Легенда про яблуко

За легендою, ідея гравітації виникла після спостереження падіння яблука з дерева.

Історично це не було миттєвим відкриттям, але сам Ньютон дійсно згадував цей випадок як джерело натхнення.

Праця «Principia»

У 1687 році Ньютон опублікував:

Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica

У книзі були викладені:

  • закони механіки;
  • закон тяжіння;
  • математичний опис руху.

Праця стала основою класичної фізики.

Оптика

Ньютон провів численні експерименти зі світлом.

Він довів:
біле світло складається з кольорів спектра.

Дослід із призмою показав:

  • червоний;
  • помаранчевий;
  • жовтий;
  • зелений;
  • блакитний;
  • синій;
  • фіолетовий кольори.

Теорія кольору

Ньютон стверджував:
колір є властивістю світла, а не середовища.

Корпускулярна теорія світла

Ньютон вважав, що світло складається з частинок.

Ця теорія домінувала до розвитку хвильової теорії.

Відбивний телескоп

Ньютон створив перший практичний дзеркальний телескоп.

Його конструкція:
Newtonian telescope.

Використання дзеркала дозволило:

  • зменшити хроматичну аберацію;
  • покращити якість зображення.

Королівське товариство

Ньютон став членом:

Royal Society

У 1703 році став його президентом.

Конфлікт із Лейбніцем

Між Ньютоном і Лейбніцем виникла суперечка щодо пріоритету створення математичного аналізу.

Обидва вчені:

  • незалежно створили числення;
  • використовували різні позначення.

Сучасна математика переважно використовує систему Лейбніца.

Монетний двір

Ньютон працював у:
Royal Mint.

Він:

  • боровся з фальшуванням грошей;
  • реформував монетну систему Англії.

Лицарське звання

У 1705 році Ньютон отримав титул:
Sir Isaac Newton.

Його посвятила в лицарі:
Anne, Queen of Great Britain

Алхімія

Ньютон багато років займався алхімією.

Він досліджував:

  • трансмутацію металів;
  • «філософський камінь»;
  • природу матерії.

Після смерті було знайдено тисячі сторінок алхімічних записів.

Теологія

Ньютон написав багато богословських праць.

Він:

  • досліджував Біблію;
  • вивчав пророцтва;
  • аналізував хронологію стародавнього світу.

Його релігійні погляди відрізнялися від офіційного англіканства.

Особистість

Ньютон був:

  • замкненим;
  • надзвичайно працьовитим;
  • схильним до самотності.

Він ніколи не був одружений і не мав дітей.

Смерть

Ньютон помер у 1727 році у віці 84 років.

Похований у:

Westminster Abbey

Це була велика честь для науковця.

Вплив на науку

Ньютон радикально змінив:

  • фізику;
  • математику;
  • астрономію.

Його механіка домінувала понад 200 років до появи:

  • теорії відносності;
  • квантової механіки.

Вплив на Ейнштейна

Albert Einstein високо оцінював Ньютона.

Теорія відносності уточнила механіку Ньютона, але не скасувала її для звичайних швидкостей і масштабів.

Основні праці

Найвідоміші роботи Ньютона:

  • «Principia Mathematica»;
  • «Opticks»;
  • «Method of Fluxions».

Внесок у математику

Ньютон зробив внесок у:

  • математичний аналіз;
  • чисельні методи;
  • біном Ньютона;
  • ряди;
  • інтерполяцію.

Метод Ньютона

Метод знаходження коренів:

x_(n+1) = x_n − f(x_n)/f'(x_n)

Цей алгоритм широко використовується в обчислювальній математиці.

Біном Ньютона

Формула:

(a+b)^n = Σ(k=0→n) C(n,k)a^(n−k)b^k

Ряд Ньютона

Ньютон розвивав:

  • степеневі ряди;
  • нескінченні ряди;
  • методи апроксимації.

Закони Кеплера і Ньютон

Ньютон математично пояснив закони:
Johannes Kepler

через закон тяжіння.

Наукова революція

Ньютон став центральною фігурою:
Scientific Revolution.

Його роботи об’єднали:

  • експеримент;
  • математику;
  • фізичну теорію.

Філософія природи

Ньютон вважав:
Всесвіт працює за математичними законами.

Ця ідея стала основою сучасної науки.

Спадщина

На честь Ньютона названо:

  • одиницю сили — ньютон;
  • кратери;
  • астероїди;
  • університетські будівлі;
  • наукові інститути.

Одиниця сили:

1 N = 1 kg·m/s²

Значення в історії

Ісаак Ньютон вважається одним із найвпливовіших учених усіх часів. Його відкриття заклали фундамент класичної науки та визначили розвиток фізики і математики на століття вперед. Його метод поєднання експерименту, математичного аналізу та логічного мислення став стандартом наукового дослідження в усьому світі.

Дещо інше: