Сър Исак Нютон – факторът в научната революция

Публикувано на 5 май 2017  от MaraE

Исак Нютон

Знаменитият английски физик, алхимик, астроном и богослов Исак Нютон е наричан „най-великият и най-влиятелен учен, живял някога“. Животът му е немонотонен, интересен, както и подобава на личността му. Приносът му в развитието на различни области на физиката и математиката е безспорен в световната научна революция. Наред с всичко останало, част от откритията му са Законите за движение и Закона за всемирното привличане, чрез които поставя основите на класическата механика, пръв доказвайки, че движението на небесните тела и на предметите на Земята се подчинява на общи закони. Така ce oтчитaт тpaeĸтopиитe нa ĸoмeтитe, пpиливитe и oтливитe, пpoцecитe нa paвнoдeнcтвиятa и дpyги явлeния в природата. Исак Нютон също разглежда природата на светлината. Той конструира първия действащ рефлекторен телескоп и доказва своята теория за цветовете, основана на наблюденията върху разлагането на бялата светлина през стъклена призма. Нютон фopмyлиpa eмпиpичния зaĸoн зa oxлaждaнeтo и въвeждa пoнятиeтo нютoнoв флyид. Сред другите му изследвания и трудове са тези относно скоростта на звука, произхода на звездите, хронологията на Библията и същността на Светата троица. Нютон е бил силно религиозен, но се е придържал към неортодоксални християнски възгледи и поради това е отказвал да стане свещеник, както и да получи последно причастие. Ученият поставя началото на математическия анализ, който е в основата на развитието на науката и до днес. Описва разлагането на бином, повдигнат на степен, създава метод за намиране на корените на функция и допринася за изследванията на степенните редове.

Кратка биография
Исак Нютон е роден през 1642 г. В Улсторп при Колстъруърт, село в английското графство Линкълншир. В регистрите раждането му е записано на 25 декември (Коледа), но датата е оспорвана, тъй като по това време все още не е бил въведен Грегорианският календар. В някои източници за негова рождена дата се посочва 4 януари.

Като ученик в Кралското училище в Грантъм Нютон показва необикновени способности, особено в конструирането на различни механизми. През 1659 г.  той е отстранен от училището и се връща в родното си селце. Тъй като баща му умира още преди раждането му, майката на Исак Нютон възлага надежди той да поеме контрола над семейната ферма. Но момчето никак не е обичало земеделската работа. В края на краищата, братът на майка му и учителят на Нютон от Грантъм Хенри Строукс успяват да я убедят, че той трябва да продължи образованието си. Строукс дори поема част от разходите по престоя на младежа в Грантъм, където той довършва своето обучение, подготвяйки се за Кеймбридж.

През юни 1661 година Исак Нютон е приет в Тринити Колидж в Кеймбриджкия университет. За да покрие част от разходите за обучението си междувременно работи. По това време там в Кембридж се изучава предимно Аристотел, но Нютон е изразявал предпочитанията си към по-новаторски философи (Декарт) и астрономи като Галилей и Коперник. През август 1665 г. той се дипломира, но университетът бива затворен заради разразилата се чумна епидемия.

През 1667 г. Исак Нютон се завръща в Тринити Колидж като преподавател, а две години по-късно публикува и първите си изследвания върху своя метод на флуксиите, станал основа за математическия анализ. На 25 години той придобива професорски пост. През следващите няколко години Нютон чете лекции по оптика. В този период, през 1671 г. друг учен, Айзък Бароу,  демонстрира пред Кралското научно дружество направения от Нютон рефлекторен телескоп, след което Исак Нютон е избран за член на дружеството.

През 1679 г. Нютон се занимава с гравитацията и влияние й върху орбитите на планетите, като се консултира по темата с Робърт Хук и Джон Фламстед, а през 1684 г. той публикува резултатите от работата си в „De Motu Corporum“. Малко  след това Нютон издава и най-известния си труд „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“, в който обобщава Законите за движение – основа на класическата механика. С това Нютон получава международно признание и широк кръг от почитатели.

Интересен момент от живота на Исак Нютон е заемането му на поста Управител на Кралския монетен двор в Лондон. Това се случва през 1696 г., благодарение на препоръка от тогавашния канцлер на хазната. Три години по-късно Нютон става Магистър на Монетния двор и остава на тази позиция до края на живота си. На новата си длъжност той активно и съвестно се захваща със задълженията си. Участва и в голямата подмяна на монетите в обращение в страната, при която се установява, че 20% от монетите са фалшиви. Според тогавашното законодателство фалшифицирането на пари се определя като престъпление, равно на държавна измяна и е наказуемо със смърт. Нютон преследва фалшификаторите, като лично събира доказателства, обикаляйки дегизиран из кръчмите. Кралят му предоставя правомощия на обвинител и той води множество разпити на свидетели и заподозрени. Благодарение на усилията му много от тях биват осъдени. Друг успех на тази му длъжност е преминаването на британския паунд към златен стандарт през 1717 г. – изключително важна реформа с пряко влияние върху икономиката на Кралство Великобритания за десетилетия напред. Заради своите заслуги като магистър на Монетния двор, през 1705 г. Нютон е удостоен с благородническа титла (сър) от кралица Ана.

Сър Исак Нютон си отива от този свят в нощта на 20 срещу 21 март 1727 г. Погребан с почести в Уестминстерското абатство, английския национален пантеон, гробът му е до този на друг велик англичанин — композитора Хенри Пърсел. Думите върху паметника на гроба на Нютон завършват така:
„Нека смъртните се радват, че е съществувало такова украшение на човешкия род“. На статуята на Нютон в Кеймбридж ен издълбан стих от Лукреций: „С разума си той превъзхождаше човешкия род“. А в родната му къща е поместено двустишието на английския поет Александр Поп: „Природата и нейните закони били покрити с мрак. И рече бог: да бъде Нютон — и настана светлина“.

След смъртта на Нютон става ясно, че в тялото му има значителни количества живак. Това вероятно се дължи на неговите занимания с алхимия и донякъде обяснява ексцентричните му прояви малко преди кончината му. Нютон остава неженен до края на живота си. Поради липсата на завещание от негова страна, движимото му имущество му е разделено по равно между неговите осем племенници, а имението му в Улсторп получава неговият старши наследник Джон Нютон.

Научната му дейност и постижения

Механика
През 1684 г. Исак Нютон публикува научната си статия „De Motu Corporum“ („Движението на телата в орбита“), която съдържа в първоначална форма Законите за движение. В публикацията си той теоретично обосновава Закона на Кеплер, според който планетите в Слънчевата система се движат по елиптични орбити. Също така, според него действащата върху тях центростремителната сила е пропорционална на разстоянието им до Слънцето.

Принципите на механиката са доразвити във „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“ („Математически начала на натурофилософията“), публикувана на 05.07.1687 г. с моралната и финансова подкрепа на Едмънд Халей. В този свой труд Нютон формулира трите фундаментални Закона за движение, които стоят в основата на класическата механика и се използват без промяна в следващите два века. Те са следните:
1. Първи закон на Нютон: телата остават в покой или запазват праволинейното си движение с постоянна скорост, ако върху тях не въздейства някаква външна сила.
2. Втори закон на Нютон: сила, приложена върху тяло, е равна на степента на изменение във времето на неговия импулс. Или, ускорението на дадено тяло е правопропорционално на силата, действаща върху него, и обратнопропорционално на неговата маса.
3. Трети закон на Нютон: на всяко въздействие съответства равно по сила и противоположно по посока противодействие.

Исак Нютон формулира и Закона за всеобщото привличане, а именно: „Всяка материална точка привлича всяка друга материална точка със сила, насочена по правата, пресичаща двете точки. Тази сила е пропорционална на произведението от двете маси и обратнопропорционална на квадрата на разстоянието между материалните точки; или: всички тела във Вселената се привличат със сила, която е правопропорционална на произведението от масите на телата, и обратнопропорционална на квадрата от разстоянието между тях“,  използвайки за него латинската дума „gravitas“ („тегло“), откъдето идва и българската дума  „гравитация“. Той определя аналитично и скоростта на звука във въздуха, изхождайки от Закона на Бойл-Мариот, който гласи: „Ако определено количество идеален газ се държи при фиксирана температура, обемът и налягането му ще бъдат обратнопропорционални“.

Математика
Огромният принос на Исак Нютон спрямо математиката е разработването на метода на флуксиите, който по-късно се доразвива в математически анализ. Първата му публикация по темата е „De Analysi per Aequationes Numero Terminorum Infinitas“, публикувана през 1669 г. („Върху анализа с безкрайни редове“). Писана още през 1666 г. , тя е изпратена от Айзък Бароу на математика Джон Колинс през юни 1669 г., 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, но всеки от тях е използвал различни означения. Макар че хронологично Нютон разработва метода си първи, той не публикува почти нищо до 1693 г. , като в пълен обем работите му в тази област виждат бял свят едва през 1704 г. Този навик на Нютон да не публикува дълго време не е работел в негова полза, тъй като Лайбниц започва да публикува още през 1684 г., поради което означенията на Лайбниц стават общоприети в Континентална Европа, а след 1820 г. и във Великобритания.

През 1699 г. някои членове на Кралското научно дружество обвиняват Лайбниц в плагиатство. След 1711 г. спорът между Нютон и Лайбниц се разгаря с пълна сила – скандал, предизвикал разрив между британските и континенталните математици, който значително възпрепятства развитието на британската математика в продължение на век. Повечето съвременни изследователи смятат, че просто двамата учени са развивали метода независимо един от друг.

Преди това, през 1665 г. Исак Нютон доказва обобщената биномна теорема,  валидна за произволна степен. Той извежда метода на Нютон, изследва кубичните повърхнини и допринася за развитието на теорията на крайните разлики, пръв използвайки дробни индекси и координатна геометрия, за да получи решения на диофрантовите уравнения. Нютон открива и нова формула за изчисляване на числото Пи.

Оптика
Преди да започне да преподава оптика в университета, Исак Нютон изследва пречупването на светлината посредством демонстрация как през стъклена призма бялата светлина се разлага на отделни цветове, които с леща и втора призма могат отново да съставят бяла светлина. Отделяйки цветен лъч и насочвайки го към различни предмети, той показва, че отделните цветове могат да се отразяват, пречупват и разсейват, но винаги остават със същия си цвят. Изводът му е, че цветът – това е резултат на това как предметите взаимодействат с вече оцветената светлина, а не се поражда от самите предмети. На тази база Нютон изгражда цялостна теория за цветовете.

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 телескоп с отражателна оптика, за да избегне този дефект. Полирайки сам огледалата си, той използва пръстените от интерференцията на светлината (т. нар. Нютонови пръстени) за окачествяване. Така създава рефлекторен 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.

След като през 1671 г. Исак Нютон демонстрира рефлекторния телескоп пред Кралското научно дружество, предизвиканият интерес го окуражава да публикува своите бележки „On Colour “ („За цвета“), а  през 1704 г. в труда си „Opticks“ („Оптика“) включва и идеята за корпускулярната природа на светлината. Работите му са сериозно критикувани от Робърт Хук, след което Нютон, силно обиден, се оттегля от публичен спор, а двамата остават врагове до самата смърт на Хук.

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

Алхимия
По времето, когато е живял и работел иска Нютон, заниманията с алхимия са били забранени, като обвинените подлежат на публично наказание, включително обесване. Интересът на Нютон към алхимията произтича от връзката му с Хенри Мор и е свързан главно с опити за откриване на Философския камък и еликсира на безсмъртието. Приживе той не е публикувал свои трудове в тази област, данни за работата му се появяват чак през 20 век при публична разпродажба на негови документи, значителна част от които закупува Джон Кейнс и ги завещава на Кингс Колидж в Кембридж.

В своята „Hypothesis of Light“(„Хипотеза за светлината“ ) от 1675 г. Нютон обяснява, че светлината е съставена от съвсем малки частици, а обикновената материя – от по-големи. Според него съществува световен етер, който предава взаимодействията между частиците на телата и светлината, като могат да бъдат преобразувани едно в друго по алхимичен път. Телата пък дължат активността си на частиците светлина, влизащи в състава им. Според някои тълкувания, това е първото формулиране на идеята за взаимозаменяемост на ебнергия и маса. Нютон дори успява да направи прост фрикционен електростатичен генератор, използвайки за целта стъклена сфера.

Интересувайки се и от окултизъм, в своята окултна теория той заменя етера с окултни сили, позовавайки се на херметичните идеи за привличане и отблъскване между частиците. Интересното е, че ако ученият не бе разработвал окултната идея за взаимодействие от разстояние, то той вероятно не би разработил и теорията на гравитацията. Джон Кейнс, който притежава много от алхимичните трудове на Нютон, казва следното: „Нютон не е първият човек от века на Просвещението, той е последният от магьосниците“.

Макар че интересът на Нютон към алхимията определено оказва влияние върху научната му дейност, с времето той постепенно изоставя алхимичните си занимания.

Теология
Въпреки че Исак Нютон става известен повече като физик със своите Закони за движение и за всеобщото привличане, самият той предупреждава, че от тях не следва Вселената да се разглежда като прост механизъм. Той подчертава:„Гравитацията обяснява движенията на планетите, но тя не може да обясни кой е задвижил планетите. Господ управлява всички неща и знае всичко, което е или може да бъде направено.“ Нютон отделя голяма част от времето си върху  изследвания на Библията и на отделните текстовете на Отците на Църквата. Той  смело заявява своите възгледи: „Аз имам фундаментална вяра в Библията, като Божие слово, записано от вдъхновените. Аз изучавам Библията всеки ден.“

През последното десетилетие на 17-и век Нютон пише редица религиозни трактати с интерпретация на библейски текстове, като повечето са публикувани след смъртта му. В резултат на проучванията си, той се спира на една от широко приетите дати на разпъването на Иисус Христос – 3 април. Разглеждайки пророчествата на Даниил и Откровението като едно цяло, той пише книгата „Observations Upon the Prophecies of Daniel and the Apocalypse of St. John“ („Наблюдения върху пророчествата на Даниил и Откровението на Йоан“), която е публикувана през 1733 г., шест години след смъртта му. Нютон изтъква, че в книгата си „Даниил“ се намира ключът за всички други пророчества и, също така, че „отхвърлянето на пророчествата му би означавало отхвърляне на християнската религия“. Най-вероятно религиозните идеи на Нютон са повлияни от вярата на Хенри Мор в безкрайността на Вселената, както и от отхвърлянето на Декартовия дуализъм. В ръкопис, който изпраща на Джон Лок, но по-късно се отказва да публикува, Нютон оспорва съществуването на Светата Троица, смятайки, че тя е въведена през 4-ти век чрез фалшификация на библейски текстове.

Facebook Twitter Email

Прочети още за:

  • Не всички, които са на върха са стигнали дотам лесно. Доста от известните хора, останали в историята, са се сблъсквали с много пречки, които са ги карали да бачкат здраво и да покажат повече решителност от останалите ...

  • Близо две десетилетия преди 1989 г., зората на т. нар, демокрация в България, българският учен проф. д-р Георги Лозанов създава сугестопедията, базирана на сугестологията - метод на обучение, идващ от наука, пост ...

  • Когато се заговори какво българите са допринесли на света, не за първи път се чудим защо се потулват безспорни факти за постиженията на нашите сънародници - открития, съществени за световния прогрес и това не е п ...

  • “Ако мога да обобщя идеята на „Плейбой” в една дума тя е анти-пуританщина. Не само относно секса, но и изцяло в разбиранията за игра и удоволствие.” Историята на големия „плейбой” – Хю Хефнър започва, когато в ...

  • Христо Ботев е роден в Калофер на 6 януари 1848 година. Син е в семейството на Ботьо Петков и Иванка Ботева. Има брат Кирил Ботев. От 1854 до 1858 година Христо Ботев учи в Карлово, където баща му е учител. По-късно ...

Leave a Reply