|
английский математик, физик, алхимик, астроном и историк, заложивший основы математического анализа, рациональной механики и всего математического естествознания, а также внесший фундаментальный вклад в развитие физической оптики.
Исаак (по-английски его имя произносится как Айзек) родился в местечке Вулсторп в Линкольншире (в 75 км от Кембриджа) на Рождество 25 декабря 1642 (4 января 1643 по новому стилю) уже после смерти отца, небогатого фермера. Детство Ньютона прошло в условиях материального достатка, но было лишено семейной теплоты. Мать вскоре вышла вторично замуж – за немолодого уже священника из соседнего местечка – и переехала к нему, оставив сына с бабушкой в Вулсторпе.
В течение следующих лет отчим практически не общался с пасынком. Примечательно, что спустя почти десять лет после смерти отчима девятнадцатилетний Ньютон включил в подготовленный им к исповеди ко дню св. Троицы длинный перечень своих грехов и детские угрозы отчиму и матери сжечь их дом. Душевным надломом в детстве некоторые современные исследователи объясняют болезненную нелюдимость и желчность Ньютона, проявившиеся впоследствии в отношениях с окружающими.
Ньютон получил начальное образование в окрестных деревенских школах (в т.ч. в г. Грантем), а затем в Грамматической школе, где изучал преимущественно латынь и Библию. Вследствие обнаружившихся способностей сына мать отказалась от намерения сделать сына фермером. В 1661 Ньютон поступил в колледж св. Троицы (Тринити-колледж) Кембриджского университета и через три года получил – благодаря таинственно сопутствовавшему ему на протяжении всей жизни благоволению судьбы – одну из 62 стипендий, дававших право на последующее принятие в члены (Fellows) колледжа.
Ранний период поразительной творческой активности Ньютона приходится на пору его студенчества в страшные чумные 1665 и 1666, занятия в Кембридже частично приостанавливались. Значительную часть этого времени Ньютон провел в деревне.
К этим годам относится зарождение у Ньютона, не имевшего до поступления в университет практически никакой математической подготовки, фундаментальных идей, легших в основу большинства его последующих великих открытий, – от элементов теории рядов (включая бином Ньютона) и математического анализа до новых подходов в физической оптике и динамике, включая вычисление центробежной силы и возникновение, по крайней мере, догадки о законе всемирного тяготения.
В 1665 – он окончил (1665) со степенью бакалавра наук Тринити-колледж Кембриджского ун-та; в 1667 стал бакалавром и младшим членом колледжа, а на следующий год – магистром и старшим членом Тринити-колледжа. Наконец, осенью 1669 он получил ( и занимал до 1701) одну из восьми привилегированных королевских кафедр Кембриджа – Лукасовскую кафедру математики, унаследованную им от оставившего ее Исаака (Айзека) Барроу, сыгравшего значительную роль в формировании Ньютона как мыслителя.
Согласно уставу колледжа его члены должны были принимать священство. Это ожидало и Ньютона. Но к этому времени он впал в страшнейшую для правоверного христианина ересь арианства: член колледжа Святой и Нераздельной Троицы усомнился в фундаментальном догмате учения о троичности Бога. Перед Ньютоном возникла мрачная перспектива покинуть Кембридж. Даже король не мог освободить члена Тринити-колледжа от посвящения в сан. Но в его власти было допустить исключение для профессора, занимавшего королевскую кафедру, и такое исключение для Лукасовской кафедры (формально не для Ньютона) было узаконено в 1675. Так последнее препятствие на служебном поприще Ньютона в университете было чудесным образом устранено. Он приобрел твердое положение, не будучи обременен почти никакими обязанностями. Излишне сложные лекции Ньютона не пользовались у студентов успехом, и в последующие годы профессор не обнаруживал порой слушателей в аудитории.
К концу 1660-х – началу 1670-х относится изготовление Ньютоном математического аппарата (телескопа-рефлектора) для описания движения («метод флюксий»), впоследствии ставшего основанием математического анализа, за что он был удостоен избрания в Лондонское королевское общество (1672). Ранее, в 1699, Ньютон стал иностранным членом Парижской АН.
В том же году он представил Обществу свои исследования по новой теории света и цветов, в которых он сформулировал основные идеи корпускулярной оптики, экспериментально доказал гетерогенность белого цвета, решил основные задачи, связанные с центробежными и центростремительными силами, возникающими при круговых движениям. Эти понятия были использованы при решении проблем небесной механики (эллиптическое движение планет возникает под действием силы, убывающей обратно пропорционально квадрату расстояния между ними и центром Солнечной системы). Ньютону принадлежат обоснованные тончайшими экспериментами представления о монохроматических световых лучах и периодичности их свойств, лежащие в основе физической оптики.
Исследования Ньютона вызвали острую полемику с Робертом Гуком (развившийся с возрастом патологический страх Ньютона перед публичными дискуссиями привел, в частности, к тому, что он опубликовал подготовленную в те годы (уже к 1670) Оптику лишь через 30 лет, дождавшись смерти Гука - в 1704. В ней Ньютон объяснил цветовые явления в твердых телах, установил явление хроматической аберрации и его роль в телескопических наблюдениях, описал явление интерференции, сформулировал «закон рефракции», которому подчинены явления преломления светового луча в прозрачных средах.
В те же годы Ньютон разрабатывал основы математического анализа, о чем стало широко известно из переписки европейских ученых, хотя сам Ньютон не опубликовал тогда по этому поводу ни одной строчки: первая публикация Ньютона об основах анализа была напечатана лишь в 1704, а более полное руководство – посмертно (1736).
Десятью годами позже Ньютона к общим идеям математического анализа пришел также Г.В.Лейбниц, начавший уже с 1684 печатать свои работы в этой области. Надо отметить, что общепринятая впоследствии система обозначений Лейбница была практичнее «метода флюксий» Ньютона, получив широкое распространение в континентальной Западной Европе уже в 1690-х.
Однако, как это окончательно выяснилось только в 20 в., центр тяжести интересов Ньютона лежал в 1670–1680-х годах в алхимии. Он активно интересовался трансмутацией металлов и золотом с самого начала 1670-х. В рукописях этого периода он отмечал, что механика должна быть дополнена «более глубокой натурфилософией», исследующей действующие начала природы помимо движущихся частиц материи. В кон. 1670-х гг. Ньютон работал над алхимическими трактатами «Разделение элементов» и «Ключ» (в последнем рассматривалась связь между движениями звезд и разложением металлов, включая золото). Эти трактаты не были опубликованы. В это время Ньютон пришел к выводу о недостаточности механических принципов для построения исчерпывающей картины природы; в письме к Р. Бойлю (1679) Ньютон высказывал сомнения в существовании эфира, игравшего столь существенную роль в механистическом мировоззрении.
Внешне однообразная жизнь Ньютона в Кембридже была покрыта налетом таинственности. Едва ли не единственным серьезным нарушением ее ритма были два с половиной года, посвященные в середине 1680-х написанию Математических начал натуральной философии (1687), положивших начало не только рациональной механике, но и всему математическому естествознанию. Эта книга составила целую эпоху, связанную с господством механистической картины мира. В этот короткий период Ньютон проявил сверхчеловеческую активность, сосредоточив на создании Начал весь творческий потенциал дарованного ему гения. Начала содержали законы динамики, закон всемирного тяготения с эффективными приложениями к движению небесных тел, истоки учения о движении и сопротивлении жидкостей и газов, включая акустику. Это сочинение остается на протяжении свыше трех веков наиболее замечательным творением человеческого гения.
История создания Начал примечательна. В 1660-х о проблеме всемирного тяготения размышлял и Гук. В 1674 он опубликовал свои прозорливые представления об устройстве Солнечной системы, движение планет в которой складывается из равномерного прямолинейного движения и движения под действием всеобщего взаимного притяжения между телами. Вскоре Гук стал секретарем Королевского общества и поздней осенью 1679, предав забвению прежние распри, пригласил Ньютона высказаться о законах движения тел и, в частности, о представлении, что «небесные движения планет складываются из прямого движения по касательной и движения вследствие притяжения к центральному телу». Через три дня Ньютон подтвердил Гуку получение его письма, но уклонился под надуманными предлогами от обстоятельного ответа. Впрочем, Ньютон допустил опрометчивое высказывание, отметив, что тела отклоняются при падении на Землю к востоку и двигаются по сходящейся к ее центру спирали. Торжествующий Гук почтительно указал Ньютону на то, что тела падают вовсе не по спирали, а по некоей эллипсоидальной кривой.
|
