Исаак ньютон идеи. Что открыл Исаак Ньютон? Личная жизнь Исаака Ньютона

Исаак Ньютон родился в семье фермера в деревне Вилсторп графства Линкольншир на востоке Англии, у берегов Северного моря. Успешно окончив школу в городе Грэнтеме, юноша поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета. Среди знаменитых выпускников колледжа – философ Фрэнсис Бэкон, лорд Байрон, писатель Владимир Набоков, короли Англии Эдуард VII и Георг VI, принц Уэльский Чарльз. Интересно, что Ньютон стал бакалавром в 1664 году, уже сделав свое первое открытие. С началом эпидемии чумы молодой ученый уехал домой, но в 1667 году вернулся в Кембридж, а в 1668 году стал магистром Тринити-колледжа. На следующий год 26-летний Ньютон стал профессором математики и оптики, сменив на этом посту своего учителя Барроу, который был назначен королевским капелланом. В 1696 году король Вильгельм III Оранский назначил Ньютона смотрителем Монетного двора, а через три года – управляющим. На этом посту ученый активно боролся с фальшивомонетчиками и провел несколько реформ, которые через десятилетия привели к росту благосостояния страны. В 1714 году Ньютон написал статью «Наблюдения относительно ценности золота и серебра», тем самым обобщив свой опыт финансового регулирования на государственном посту.
Факт
Исаак Ньютон никогда не был женат.

14 главных открытий Исаака Ньютона

1. Бином Ньютона. Первое математическое открытие Ньютон сделал в 21 год. Будучи студентом, он вывел формулу бинома. Бином Ньютона – формула разложения в многочлен произвольной натуральной степени двучлена (а +b) в степени n. Каждый сегодня знает формулу квадрата суммы а+в, но чтобы не совершить ошибку с определением коэффициентов при увеличении показателя степени, применяется формула бинома Ньютона. Через это открытие ученый пришел к своему другому важному открытию – разложению функции в бесконечный ряд, названному позднее формулой Ньютона-Лейбница.
2. Алгебраическая кривая 3-го порядка. Ньютон доказал, что для любой кубики (алгебраической кривой) можно подобрать систему координат, в которой она будет иметь один из указанных им видов, а также поделил кривые на классы, роды и типы.
3. Дифференциальное и интегральное исчисление. Основным аналитическим достижением Ньютона было разложение всевозможных функций в степенные ряды. Кроме того, он создал таблицу первообразных (интегралов), она вошла почти в неизмененном виде во все современные учебники математического анализа. Изобретение позволяло ученому, по его словам, сравнивать площади любых фигур «за половину четверти часа».
4. Метод Ньютона. Алгоритм Ньютона (также известный как метод касательных) – это итерационный численный метод нахождения корня (нуля) заданной функции.

5. Теория цвета. В 22 года, по выражению самого ученого, он «получил теорию цветов». Именно Ньютон впервые непрерывный спектр разбил на семь цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Природа цвета и опыты с разложением белого цвета на 7 составляющих цветов, описанные в «Оптике» Ньютона, легли в основу развития современной оптики.

6. Закон всемирного тяготения. В 1686 году Ньютон открыл закон всемирного тяготения. Идея силы тяготения высказывалась и раньше (например, Эпикуром и Декартом), но до Ньютона никто не сумел математически связать закон тяготения (силу, пропорциональную квадрату расстояния) и законы движения планет (то есть законы Кеплера). Ньютон первым догадался, что гравитация действует между двумя любыми телами во Вселенной, что движением падающего яблока и вращением Луны вокруг Земли управляет одна и та же сила. Тем самым открытие Ньютона легло в основу еще одной науки – небесной механики.

7. Первый закон Ньютона: Закон инерции. Первый из трех законов, лежащих в основе классической механики. Инерция – свойство тела сохранять свою скорость движения неизменной по величине и направлению, когда на него не действуют никакие силы.

8. Второй закон Ньютона: Дифференциальный закон движения. Закон описывает взаимосвязь между приложенной к телу (материальной точке) силы и следующей за этим ускорением.

9. Третий закон Ньютона. Закон описывает, как взаимодействуют две материальные точки, и утверждает, что сила действия противоположна по направлению силе взаимодействия. Кроме того, сила всегда есть результат взаимодействия тел. И как бы тела ни взаимодействовали друг с другом посредством сил, они не могут изменить свой суммарный импульс: отсюда следует Закон сохранения импульса. Динамика, основанная на законах Ньютона, называется классической динамикой и описывает движения объектов со скоростями от долей миллиметров в секунду до километров в секунду.

10. Телескоп-рефлектор. Оптический телескоп, где в качестве светособирательного элемента используется зеркало, несмотря на небольшие размеры, давал 40-кратное увеличение высокого качества. Благодаря своему изобретению 1668 года Ньютон обрел славу и стал членом Королевского общества. Позднее усовершенствованные рефлекторы стали основными инструментами астрономов, с их помощью, в частности, была открыта планета Уран.
11. Масса. Масса как научный термин была введена Ньютоном как мера количества вещества: до этого естествоиспытатели оперировали с понятием веса.
12. Маятник Ньютона. Механическая система из нескольких шариков, подвешенных на нитях в одной плоскости, колеблющихся в этой плоскости и ударяющихся друг с другом, придумана для демонстрации преобразования энергии различных видов друг в друга: кинетической в потенциальную или наоборот. Изобретение вошло в историю как «Колыбель Ньютона».
13. Интерполяционные формулы. Формулы вычислительной математики используются для нахождения промежуточных значений величины по имеющемуся дискретному (прерывистому) набору известных значений.
14. «Универсальная арифметика». В 1707 году Ньютон опубликовал монографию, посвященную алгебре, и таким образом внес большой вклад в развитие этого раздела математики. Среди открытий труда Ньютона: одна из первых формулировок основной теоремы алгебры и обобщение теоремы Декарта.

Одно из самых известных философских изречений Ньютона:

В философии не может быть государя, кроме истины… Мы должны поставить памятники из золота Кеплеру, Галилею, Декарту и на каждом написать: «Платон – друг, Аристотель – друг, но главный друг – истина».

Деятельность Исаака Ньютона была комплексной - он работал одновременно в нескольких областях знания. Важным этапом деятельности Ньютона стали его математические , которые позволили улучшить систему расчета в рамках других . Важным открытием Ньютона стала основная теорема анализа. Она позволила доказать, что дифференциальное исчисление обратно интегральному и наоборот. Важную роль в развитии алгебры сыграло и открытие Ньютоном возможности биномиального разложения чисел. Также важную практическую роль сыграл метод Ньютона по извлечению корней из уравнений, который значительно упростил подобные вычисления.

Ньютоновская механика

Наиболее значительные открытия Ньютон сделал . Фактически от создал такой раздел физики, как механика. Им были сформированы 3 аксиомы механики, названные законами Ньютона. Первый закон, иначе называемый законом , гласит, что любое тело будет находиться в состоянии покоя или движения, пока к нему не будут приложены какие-либо силы. Второй закон Ньютона освещает проблему дифференциального движения и говорит о том, что ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей приложенных к телу сил и обратно пропорционально массе тела. Третий закон описывает взаимодействие тел между собой. Ньютон формулировал его как тот факт, что для действия существует равное противодействие.

Законы Ньютона стали основой классической механики.

Но самым известным открытием Ньютона стал закон всемирного тяготения. Также он смог доказать, что силы гравитации распространяются не только на земные, но и на небесные тела. Эти законы были описаны в 1687 году после издания Ньютона, посвященной использованию математических методов в физике.

Закон тяготения Ньютона стал первой из возникших впоследствии многочисленных теорий гравитации.

Оптика

Ньютон немало времени посвятил такому разделу физики, как оптика. Он открыл такой важный феномен, как спектральное разложение цветов - с помощью линзы он научился преломлять белый свет на другие цвета. Благодаря Ньютону знания в оптике были систематизированы. Он создал важнейшее устройство - зеркальный телескоп, который повысил качество наблюдений за небом.

Следует отметить, что после открытий Ньютона оптика начала развиваться очень быстро. Он сумел обобщить такие открытия своих предшественников, как дифракция, двойное преломление луча и определение скорости света.

Известный каждому школьнику великий английский ученый появился на свет 24 декабря 1642 года по старому стилю или 4 января 1643 года по ныне действующему биография которого берет свое начало в местечке Вулсторп, графство Линкольншир, родился настолько слабым, что его долгое время не решались крестить. Однако мальчик выжил и, несмотря на слабое здоровье в детские годы, сумел дожить до преклонных лет.

Детство

Отец Исаака умер еще до его рождения. Мать, Анна Эйскоу, рано овдовев, вышла замуж еще раз, родив еще троих детей от нового мужа. Она мало уделяла внимания старшему сыну. Ньютон, биография которого в детские годы внешне вроде бы была благополучна, очень страдал от одиночества и отсутствия внимания со стороны матери.

О мальчике больше заботился его дядя, брат Анны Эйскоу. В детстве Исаак был замкнутым молчаливым ребенком, со склонностью мастерить разные технические поделки, такие, например, как и солнечные часы.

Школьные годы

В 1955 году в возрасте 12-ти лет Исаак Ньютон был отдан в школу. Незадолго до этого

умирает его отчим, и мать наследует его состояние, тут же переоформляя его на старшего сына. Школа находилась в Грэнтеме, и Ньютон жил у местного аптекаря Кларка. Во время учебы раскрылись его незаурядные способности, но мать через четыре года вернула 16-летнего юношу домой с целью возложить на него обязанности по управлению фермой.

Но сельское хозяйство - это было не его дело. Чтение книг, стихосложение, конструирование сложных механизмов - в этом был весь Ньютон. Биография его именно в этот момент определила свое направление в сторону науки. Школьный учитель Стокс, дядя Уильям и член Тринити-колледжа при Кембриджском университете Хэмфри Бабингтон объединенными усилиями добились продолжения обучения Исаака Ньютона.

Университеты

В Кембридже краткая биография Ньютона выглядит следующим образом:

• 1661 год - поступление в Тринити-колледж при университете на бесплатное обучение в качестве студента-«сайзера».
• 1664 год - успешная сдача экзаменов и перевод на следующую ступень обучения в качестве студента-«школяра», что дало ему право на получение стипендии и возможность продолжать обучение дальше.

В это же время Ньютон, биография которого зафиксировала творческий подъем и начало самостоятельной знакомится с Исааком Барроу, новым преподавателем-математиком, оказавшим сильное влияние на увлечение

В общей сложности Тринити-колледжу был отдан большой отрезок жизни (30 лет) и математика, но именно тут он совершил свои первые открытия (биномиальное разложение для произвольного рационального показателя и разложение функции в бесконечный ряд) и создал, опираясь на учения Галилея, Декарта и Кеплера, универсальную систему мира.

Годы великих достижений и славы

С началом эпидемии чумы в 1665 году занятия в колледже прекратились, и Ньютон уехал в свое поместье в Вулсторп, где и были совершенны самые существенные открытия - оптические эксперименты с цветами спектра,

В 1667 году ученый возвращается в Тринити-колледж, где продолжает свои изыскания в области физики, математики, оптики. Созданный им телескоп вызвал восторженные отзывы в Королевском обществе.

В 1705 году Ньютон, фото которого сегодня можно найти в каждом учебнике, первым был удостоен звания рыцаря именно за научные достижения. Количество открытий в разных сферах науки очень велико. Монументальные труды по математике, основам механики, в области астрономии, оптики, физики перевернули представления ученых о мире.

Скорее всего, про Ньютона вы знаете историю, связанную с падением яблока ему на голову. На самом деле он достиг в науке куда большего. На его могиле в Вестминстере написано, что он был величайшим человеком из всех, которые когда-либо жили на планете. Если вам кажется, что это слишком смелое заявление, вам стоит просто познакомиться с достижениями Ньютона поближе. Он был настоящим гением - знатоком астрономии, химии, математики, физики, теологии. Его бесконечное любопытство помогало ему решать проблемы самого разного масштаба. Его находки, теории, законы сделали ученого настоящей легендой. Давайте познакомимся с самыми значимыми его достижениями - в этом поможет топ-10.

Космическая пушка

Удивительно, что главной легендой о Ньютоне стала история с яблоком - ведь она довольно скучная! На самом деле представления Ньютона о гравитации были куда увлекательнее. Описывая закон гравитации, Ньютон представлял гору такой величины, что вершина ее достигала космоса, и там располагал огромную пушку. Нет, он вовсе не планировал бороться с пришельцами. Космическая пушка - это умозрительный эксперимент, описывающий, как запустить объект на орбиту. Если использовать слишком мало или слишком много пороха, ядро просто упадет на Землю или улетит в космос. Если же рассчитать все правильно, ядро будет летать вокруг планеты по орбите. Опубликованные в 1687 работы Ньютона рассказывали о том, что все частицы испытывают воздействие гравитации, и что сама гравитация подвержена влиянию массы и расстояния. Эйнштейн позднее дополнил эти представления, но именно Ньютон заложил серьезную основу для современных представлений о гравитации.

Двери для кошек

Когда ученый не был занят работой над вопросами Вселенной, он занимался другими проблемами - к примеру, придумывал, как заставить котов перестать царапать двери. У Ньютона никогда не было жены, друзей тоже было немного, но питомцы имелись. В разных источниках есть различные данные на этот счет. Некоторые считают, что он очень любил животных, а какие-то, напротив, содержат странные истории про собаку по кличке Даймонд. Так или иначе, есть история о том, как в Кембриджском университете Ньютону постоянно мешали коты, которые скреблись в дверь. В результате он вызвал плотника и приказал ему сделать две дыры в двери: большую для крупной кошки и маленькую для котят. Конечно, котята просто ходили за кошкой, так что маленькая дыра оказалась бесполезной. Может, этого и не было, но дверь в Кембридже сохранилась по сей день. Если предположить, что эти отверстия сделали не по приказу Ньютона, выходит, что по университету когда-то бродил человек со странным хобби просверливания дырок.

Три закона движения

Может, истории про животных и не слишком правдивы, зато совершенно точно, что в физике открытия совершены именно Ньютоном. Он не просто описал гравитацию, но и вывел три закона движения. Согласно первому, объект остается в покое, если на него не воздействует посторонняя сила. Второй гласит, что движение объекта меняется в зависимости от воздействия силы. Третий сообщает, что для всякого действия существует противодействие. На основе этих простых законов появились более сложные современные формулировки, которые являются фундаментальной концепцией. До Ньютона описать процесс настолько четко не удавалось никому, хотя вопросом занимались и греческие мыслители, и видные французские философы.

Философский камень

Жажда знаний Ньютона привела его не только к научным открытиям, но и к оригинальным алхимическим изысканиям. К примеру, он искал знаменитый философский камень. Его описывают как камень или раствор, способный вызывать превращения разных веществ в золото, лечить заболевания и даже преображать корову без головы в рой пчел! Во времена Ньютона научная революция лишь только зарождалась, так что алхимия сохраняла свое место среди наук. Он хотел открыть безграничную власть над природой и всячески экспериментировал, пытаясь создать философский камень. Впрочем, все попытки оказались бесплодными.

Арифметика

Ньютон быстро обнаружил, что существующая в его времена алгебра просто не удовлетворяет потребности ученых. К примеру, в те времена математики могли подсчитать скорость корабля, но его ускорение им было неизвестно. Когда Ньютон 18 месяцев провел в уединении во время эпидемии чумы, он преобразил систему исчисления и создал удивительно удобный инструмент, по сей день используемый физиками, экономистами и другими специалистами.

Преломление света

В 1704 Ньютон написал книгу о преломлении света, рассказывающую невероятную для тех времен информацию о природе света и цвета. До ученого никто не знал, почему радуга такая разноцветная. Люди думали, что вода каким-то образом окрашивает солнечные лучи. С помощью лампы и призмы Ньютон продемонстрировал преломление света и объяснил принцип появления радуги!

Зеркальный телескоп

Во времена Ньютона использовались только телескопы со стеклянными линзами, увеличивающими изображение. Ученый первым предложил использовать в телескопах систему отражающих зеркал. Таким образом изображение получается более четким, кроме того, телескоп может быть меньшего размера. Ньютон лично создал прототип телескопа и представил его научному сообществу. В большинстве современных обсерваторий используются модели, разработанные тогда Ньютоном.

Идеальная монета

Изобретатель действительно был занят множеством тем сразу - к примеру, он хотел победить фальшивомонетчиков. В 17 веке английская система переживала кризис. Монеты были серебряными, причем серебро стоило иногда больше, чем обозначал номинал сделанной из него монеты. В результате люди расплавляли монеты для продажи во Франции. В ходу были монетки разного размера и настолько разного вида, что иногда трудно было даже понять, действительно ли это британские деньги - все это тоже облегчало работу фальшивомонетчикам. Ньютон создал качественные монеты единого размера, которые было бы трудно подделать. В результате проблема фальшивомонетчиков пошла на спад. Замечали когда-нибудь насечки по краям монет? Их предложил именно Ньютон!

Охлаждение

Ньютону было интересно, каким образом происходит остывание. Он провел множество экспериментов с раскаленными докрасна шарами. Он заметил, что скорость потери тепла была пропорциональна разнице температур между атмосферой и предметом. Так он разработал закон охлаждения. Его работа стала основой для многих последующих открытий, включая принцип работы ядерного реактора и правила безопасности путешествий в космос.

Апокалипсис

Люди всегда боялись апокалипсиса, но не в правилах Ньютона было принять страшную историю на веру, не задумываясь о ней. Когда в начале восемнадцатого века в обществе начали нагнетать истерию по поводу конца света, ученый засел за книги и решил изучить вопрос детально. Он отлично разбирался в теологии, так что вполне смог расшифровать библейские стихи. Он был уверен, что в Библии скрывается древняя мудрость, которую может распознать ученый человек. В результате Ньютон пришел к выводу, что конец света не наступит раньше 2060 года. Такая информация позволила несколько снизить уровень паники в обществе. Своим исследованием Ньютон поставил на место людей, распространяющих страшные слухи, и позволил всем убедиться, что опасаться, в общем-то, нечего.

Исаака Ньютона называют одним из создателей классической физики. Его открытия объясняют многие явления, причину которых до него не удалось разгадать никому.

Принципы классической механики формировались в течение длительного времени. Многие века учёные пытались создать законы движения материальных тел. И только Ньютон обобщил все накопленные к тому времени знания о движении физических тел с точки зрения классической механики. В 1867 г. им была опубликована работа «Математические начала натуральной философии». В этой работе Ньютон систематизировал все знания о движении и силе, подготовленные до него Галилеем, Гюгенсом и другими учёными, а также знания, известные ему самому. На основе всех этих знаний им были открыты известные законы механики и закон всемирного тяготения. В этих законах устанавливаются количественные зависимости между характером движения тел и силами, действующими на них.

Закон всемирного тяготения

Существует легенда, что к открытию закона тяготения Ньютона подтолкнуло наблюдение падающего с дерева яблока. По крайне мере, об этом упоминает Уильям Стьюкли, биограф Ньютона. Говорят, что ещё в молодости Ньютон задумывался над тем, почему яблоко падает вниз, а не в сторону. Но решить эту задачу ему удалось намного позже. Ньютон установил, что движение всех предметов подчиняется общему закону всемирного тяготения, который действует между всеми телами.

«Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними».

Яблоко падает на землю под воздействием силы, с которой Земля воздействует на него силой своего гравитационного притяжения. А какое ускорение оно получает, Ньютон объяснил с помощью трёх своих законов.

Первый закон Ньютона

Сам великий Ньютон сформулировал этот закон так: «Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние».

То есть, если тело неподвижно, то оно так и останется в таком состоянии до тех пор, пока на него не начнёт действовать какая-то внешняя сила. И, соответственно, если тело движется равномерно и прямолинейно, то оно будет продолжать своё движение до момента начала воздействия внешней силы.

Первый закон Ньютона называют ещё Законом инерции. Инерция – это сохранение телом скорости движения, когда на него не оказывают действие никакие силы.

Второй закон Ньютона

Если первый закон Ньютона описывает, как ведёт себя тело, если на него не действуют силы, то второй закон помогает понять, что происходит с телом, когда сила начинает действовать.

Величина силы, действующей на тело, равна произведению массы тела на ускорение, которое получает тело, когда на него начинает действовать сила.

В математическом виде этот закон выгляди так:

Где F – сила, действующая на тело;

m – масса тела;

a – ускорение, которое получает тело под воздействием приложенной силы.

Из этого уравнения видно, что чем больше величина силы, воздействующей на тело, тем большее ускорение оно получит. И чем больше масса тела, на которое воздействует эта сила, тем меньше ускорит своё движение тело.

Третий закон Ньютона

Закон гласит, что если тело А воздействует на тело В с какой-то силой, то и тело В воздействует с такой же силой на тело А. Иными словами сила действия равна силе противодействия.

Например, ядро, вылетающее из пушки, действует на пушку с силой, равной силе, с какой пушка выталкивает ядро. В результате действия этой силы после выстрела пушка откатывается назад.

Из своих общих законов движения Ньютон вывел множество следствий, которые позволили сделать теоретическую механику практически совершенной. Открытый им закон всемирного тяготения связал все планеты, находящиеся на огромном расстоянии друг от друга, в единую систему и положил начало небесной механике, которая изучает движение планет.

С момента создания Ньютоном его законов прошло много времени. Но все эти законы актуальны до сих пор.