Следующая статья является частью биографии сэра Исаака Ньютона , английского математика и ученого, автора Principia . Она описывает годы после рождения Ньютона в 1643 году, его образование, а также его ранние научные вклады до написания его главного труда Principia Mathematica в 1685 году.
Сэр Исаак Ньютон известен многими научными открытиями. Эти открытия включают законы движения, теорию гравитации и базовые исчисления. Хотя Ньютон был в основном известен своими открытиями в математике и физике, он также приложил много усилий и исследований в области химии, библейской истории и оптики. Одним из самых известных произведений Ньютона были « Начала» , где он описал некоторые из своих основных открытий времени, физики, математики и исчисления. Хотя его теории вскоре стали универсальными, он столкнулся с большим противодействием своим ранним теориям. В частности, его теория гравитации подверглась критике со стороны ведущих ученых, таких как Христиан Гюйгенс и Лейбниц. После нескольких лет дебатов концепция гравитации Ньютона стала общепризнанной, поскольку он стал доминирующей фигурой на европейском континенте. [1]
Исаак Ньютон родился 25 декабря 1642 года по старому стилю (4 января 1643 года по григорианскому календарю , который используется сейчас) [2] в поместье Вулсторп в Вулсторп-бай-Колстерворте , деревушке в графстве Линкольншир . (Во время рождения Ньютона Англия не приняла григорианский календарь, поэтому его дата рождения была записана как 25 декабря по юлианскому календарю .)
Ньютон родился через три месяца после смерти своего отца, преуспевающего фермера, которого также звали Исаак Ньютон. Его отца описывали как «богатого и необразованного человека». Родившийся преждевременно , молодой Исаак был маленьким ребенком; его мать Ханна Эйскоу, как сообщается, сказала, что он мог бы поместиться в кварту . Когда Ньютону было три года, его мать снова вышла замуж и переехала жить к своему новому мужу, преподобному Барнабасу Смиту, оставив сына на попечение его бабушки по материнской линии, Марджери Эйскоу. Молодой Исаак не любил своего отчима и питал некоторую враждебность к своей матери за то, что она вышла за него замуж, о чем свидетельствует эта запись в списке грехов, совершенных до 19 лет: «Угрожал моему отцу и матери сжечь их и дом над ними». [3] Позже его мать вернулась после смерти мужа.
С 12 до 16 лет Ньютон жил с Уильямом Кларком , аптекарем , в Грэнтеме , где он приобрел интерес к химии. Живя с семьей Кларков, Ньютон получил образование в бесплатной гимназии (где его подпись все еще можно увидеть на подоконнике библиотеки). Он проводил большую часть своего времени, занимаясь самостоятельными занятиями, и плохо учился в школе. [4] [ нужен лучший источник ] Ньютон также был очарован механическими устройствами и рисованием. Он не только анализировал чертежи и машины, он фактически сам их конструировал. От ветряных мельниц до часов, Ньютон строил модели многих предметов, которые окружали его в повседневной жизни. [5] Его исключили из школы, и к октябрю 1659 года он оказался в Вулсторпе-бай-Колстерворте, где его мать, овдовевшая к тому времени во второй раз, пыталась сделать из него фермера, что он ненавидел. [6] Генри Стоукс, учитель в Королевской школе, убедил свою мать отправить его обратно в школу, чтобы он мог завершить свое образование. Дядя Ньютона также оказал влияние, убедив его мать отправить его обратно в школу, поскольку он мог видеть природные способности Исаака. Он сделал это в возрасте восемнадцати лет, получив превосходный выпускной балл.
Детство Ньютона пришлось на самые неспокойные времена в Англии, когда в 1642 году началась Гражданская война. Хотя последствия проблем страны, возможно, и не затронули Ньютона напрямую, школы и университеты Англии, безусловно, были затронуты. Было ли это к лучшему или к худшему, еще предстоит определить, но Ньютон, безусловно, получил уникальное образование из-за дисбаланса страны. [7]
Рукописные свидетельства показывают, что самое раннее известное сочинение Ньютона, латинский разговорник, а также первое письмо, написанное его рукой, которое до сих пор не найдено и адресованное «любящему другу», были скопированы с неопубликованной версии работы по латинской педагогике Уильяма Уокера, школьного учителя и ректора, чье знакомство с Ньютоном задокументировано с 1665 года. Это предполагает раннее влияние школьного учителя на натурфилософа, когда он был еще школьником. [8]
В июне 1661 года он был принят в Тринити-колледж в Кембридже в качестве сизара — своего рода работа-учеба. [9] В то время преподавание в колледже основывалось на учениях Аристотеля , которых Ньютон дополнял современными философами, такими как Декарт , и астрономами, такими как Коперник , Галилей и Кеплер . В 1665 году он открыл обобщенную биномиальную теорему и начал разрабатывать математическую теорию, которая позже стала исчислением бесконечно малых . Вскоре после того, как Ньютон получил свою степень в августе 1665 года, университет закрылся в качестве меры предосторожности против Великой чумы в Лондоне . Хотя он был ничем не примечательным студентом Кембриджа, [10] частные исследования Ньютона у него дома в Вулсторпе в течение следующих двух лет привели к развитию его теорий по исчислению, оптике и закону тяготения. В 1667 году он вернулся в Кембридж в качестве члена Тринити. [11]
Ньютон заявил, что когда он купил книгу по астрологии на ярмарке в Стаурбридже , недалеко от Кембриджа, он не смог, из-за своего незнания тригонометрии , понять фигуру небес, нарисованную в книге. Поэтому он купил английское издание « Начал » Евклида , включавшее указатель положений, и, обратившись к двум или трем, которые, по его мнению, могли быть полезны, нашел их настолько очевидными, что отбросил ее «как пустяковую книгу» и занялся изучением геометрии Рене Декарта . Сообщается, что на экзамене на стипендию в Тринити, куда он был избран 28 апреля 1664 года, его экзаменовал по Евклиду Исаак Барроу , который был разочарован незнанием Ньютоном предмета. Ньютон был убежден перечитать «Начала » еще раз с вниманием и составил более благоприятное мнение о заслугах Евклида. [12]
Изучение Ньютоном геометрии Декарта , похоже, пробудило в нем любовь к предмету и познакомило его с высшей математикой. В небольшой книге для общего пользования , датированной январем 1664 года, есть несколько статей об угловых сечениях, о возведении в квадрат кривых и «кривых линиях, которые могут быть возведены в квадрат», несколько вычислений о музыкальных нотах , геометрические предложения Франсуа Виэта и Франса ван Скутена , аннотации из «Арифметики бесконечностей » Джона Уоллиса , а также наблюдения о рефракции , о шлифовке «сферических оптических стекол», об ошибках линз и методе их исправления, а также об извлечении всех видов корней , особенно тех, которые «в затронутых степенях». В этой же книге следующая запись, сделанная самим Ньютоном много лет спустя, дает дальнейшее описание характера его работы в период, когда он был студентом:
4 июля 1699 г. Просматривая отчет о моих расходах в Кембридже за 1663 и 1664 годы, я обнаружил, что в 1664 году, незадолго до Рождества, будучи тогда старшим софистом, я купил «Miscellanies» Скутена и «Geometry » Карта (прочитав эту «Geometry» и «Clavis» Отреда более чем за полгода до этого), а также одолжил работы Уоллиса и, как следствие, сделал эти примечания из Скутена и Уоллиса зимой между 1664 и 1665 годами. В это время я открыл метод бесконечных рядов; а летом 1665 года, будучи вынужден покинуть Кембридж из-за чумы, я вычислил площадь гиперболы в Бутби , в Линкольншире, с точностью до двухсот пятидесяти цифр тем же методом.
То, что Ньютон, должно быть, рано начал проводить тщательные наблюдения за природными явлениями, подтверждается следующими замечаниями о гало, которые появляются в его «Оптике» , книга II, часть IV, наблюдения 13:
Подобные Короны иногда появляются вокруг Луны; в начале 1664 года, 19 февраля, ночью, я видел две такие Короны около нее. Диаметр первой или самой внутренней был около трех градусов, а второй около пяти с половиной градусов. Далее около Луны был Круг белого цвета, а затем внутренняя Корона, которая была голубовато-зеленой внутри рядом с белым, и желтой и красной снаружи, и затем эти Цвета были синими и зелеными внутри Внешней Короны и красными снаружи ее. В то же время появилось Гало примерно в 22 градусах 35' от центра Луны. Оно было эллиптическое, и его длинный Диаметр был перпендикулярен Горизонту, огибая самую дальнюю от Луны точку.
Он сформулировал три закона движения:
В январе 1665 года Ньютон получил степень бакалавра искусств . Лицами, назначенными (совместно с прокторами Джоном Слейдом из Кэтрин-холла, Кембридж , и Бенджамином Пуллином из Тринити-колледжа, наставником Ньютона) для проверки вопросов [ необходимо разъяснение ], были Джон Эчард из Кэтрин-холла и Томас Гиппс из Тринити-университета. [ необходимо разъяснение ] По странной случайности [ по мнению кого? ] , у нас нет информации о соответствующих заслугах кандидатов на получение степени в этом году, поскольку «ordo senioritis» бакалавров искусств на этот год опущен в «Книге благодати».
Предполагается [ кем? ] , что метод флюксий (его термин для вариационного исчисления ) впервые пришел в голову Ньютону в 1665 году. Существует несколько статей, написанных рукой Ньютона, с датами 1665 [13] [ нужен лучший источник ] и 1666 годами, в которых описывается этот метод, в некоторых из которых для обозначения флюксий (т. е. производных) используются точечные или штриховые буквы, а в некоторых метод объясняется без использования точечных букв.
В 1665 и 1666 годах Тринити-колледж был распущен из-за Великой чумы в Лондоне . В каждом случае было решено, как показывают записи в «Книге заключения» колледжа от 7 августа 1665 года и 22 июня 1666 года, подписанные главой колледжа доктором Пирсоном, что всем стипендиатам и ученым, уволенным из-за чумы, будет предоставлен один месяц общих мест. [ необходимо разъяснение ]
Ньютон, должно быть, покинул колледж до августа 1665 года [ по мнению кого? ] , поскольку его имя не появляется в списке тех, кто получил дополнительные общие места в этом случае, и он сам сообщает нам в отрывке из своей уже цитируемой записной книжки, что он был «вынужден покинуть Кембридж из-за чумы» летом того года. Он был избран членом своего колледжа 5 октября 1667 года. Было девять вакансий, одна из которых была вызвана смертью Авраама Коули предыдущим летом, и все девять успешных кандидатов имели одинаковый академический статус. Через несколько недель после своего избрания в стипендию Ньютон отправился в Линкольншир и не возвращался в Кембридж до следующего февраля. В марте 1668 года он получил степень магистра .
В период с 1666 по 1669 годы исследования Ньютона были весьма разнообразны. Он покупал призмы и линзы два или три раза, а также химикаты и печь , по-видимому, для химических экспериментов [ нужна ссылка ] ; но он также использовал часть своего времени для теории флюксий и других разделов чистой математики. Он написал статью De Analysi per Aequationes Numero Terminorum Infinitas , которую он передал, вероятно, в июне 1669 года, в руки Исаака Барроу (тогда профессора математики в Лукасе ), в то же время разрешив ему сообщить ее содержание их общему другу Джону Коллинзу (1624–1683), математику выдающегося уровня. Барроу сделал это 31 июля 1669 года, но сохранил имя автора в тайне и просто сказал Коллинзу, что он его друг, живущий в Кембридже, у которого был мощный гений в таких вопросах. [ по мнению кого? ] В последующем письме от 20 августа Барроу выразил свою радость по поводу благоприятного мнения, которое Коллинз составил о статье, и добавил: «Имя автора — Ньютон, член нашего колледжа, молодой человек, который учится всего второй год с тех пор, как получил степень магистра искусств, и который, обладая непревзойденным гением ( experience quo est acumen ), добился очень больших успехов в этой области математики». [ необходима цитата ] Вскоре после этого Барроу оставил свою кафедру и сыграл важную роль в избрании Ньютона своим преемником.
Ньютон был избран профессором Лукаса 29 октября 1670 года. Его обязанностью как профессора [ по мнению кого? ] было читать лекции по крайней мере один раз в неделю во время семестра по какой-либо части геометрии , арифметики , астрономии , географии , оптике , статике или какому-либо другому математическому предмету, а также в течение двух часов в неделю предоставлять аудиторию любому студенту, который мог прийти, чтобы проконсультироваться с профессором по любым трудностям, с которыми он столкнулся. Предметом, который Ньютон выбрал для своих лекций, была оптика. Эти лекции мало способствовали укреплению его репутации, поскольку их посещало удивительно мало людей; часто Ньютону приходилось читать лекции у стен класса. [ по мнению кого? ] Отчет об их содержании был представлен Королевскому обществу весной 1672 года. [ нужна цитата ]
В 1684 году Эдмунд Галлей посетил дом Ньютона. Во время своего визита Галлей отметил замечательные разработки Ньютона в отношении пути объектов в космосе, таких как звезды и планеты. Ньютон был убежден сделать шаг вперед и представить свои открытия широкой публике, которые вскоре стали достоянием общественности. Публикация «Математические начала натуральной философии» представила три закона, благодаря которым Ньютон стал знаменит: закон инерции, сумма сил равна массе, умноженной на ускорение, и каждое действие имеет равную и противоположную реакцию.
До Ньютона было несколько других философов, которые предлагали идеи для описания движения небесных тел. Кеплер и Галилео Галилей часто изучали, как падают объекты, чтобы понять движение планет. Однако, воплощая свои теории в законы, именно Ньютон добился наибольшего успеха. Учащиеся изучают эти концепции в начальной школе, поскольку они применимы ко всем мыслимым аспектам жизни. [14]
В 1688 году Ньютон был избран в парламент Кембриджского университета, где он оставался в течение двух лет. Во время своего пребывания в Кембридже он смог познакомиться с несколькими известными людьми, такими как Джон Локк и Николя Фатио де Дюйер. Ньютон смог сформировать пожизненные связи с этими двумя фигурами в течение двух лет. Христиан Гюйгенс также появился на сцене, поскольку у него и Ньютона были разногласия в прошлом по поводу гравитации. Эти две фигуры имели несколько продолжительных споров по поводу своих дебатов и смогли достичь согласия. Вскоре после этого Ньютон вступил в период жизни, когда письмо стало его приоритетом. Он начал с редактирования своей книги Principia . Несмотря на внесенные им изменения, новая версия Principia была заброшена к 1693 году из-за психического состояния Ньютона. Он заявил, что у него был психический срыв, который уничтожил изменения, внесенные им в его знаменитое произведение. У Ньютона был другой роман, над которым он работал в тот же период времени, под названием Praxis. Этот текст состоит из пяти черновиков литературы, написанной Ньютоном, которая связана с химией. В течение этого периода Ньютон изучал несколько областей работы, включая религию, исчисление и химию. [15]
По словам Альфреда Руперта Холла, первый практически применимый рефлекторный телескоп был построен Ньютоном в 1668 году. [18] Позднее такой прототип его конструкции стал называться ньютоновским телескопом или рефлектором Ньютона .
21 декабря 1671 года он был предложен в качестве кандидата на вступление в Королевское общество доктором Сетом Уордом , епископом Солсберийским , а 11 января 1672 года он был избран членом Общества. На собрании, на котором был избран Ньютон, он прочитал описание телескопа-рефлектора , который он изобрел, и «было приказано, чтобы секретарь написал письмо мистеру Ньютону, чтобы известить его о его избрании в Общество, поблагодарить его за сообщение о его телескопе и заверить его, что Общество позаботится о том, чтобы все было сделано правильно относительно этого изобретения». [ необходима цитата ]
В своем ответе секретарю от 18 января 1672 года Ньютон пишет: «Я желаю, чтобы в вашем следующем письме вы сообщили мне, в какое время общество будет продолжать свои еженедельные встречи; потому что, если они будут продолжаться в течение какого-либо времени, я намереваюсь рассмотреть и изучить отчет о философском открытии, которое побудило меня создать упомянутый телескоп, и которое, я не сомневаюсь, окажется гораздо более полезным, чем сообщение об этом инструменте, являющемся, по моему мнению, самым странным, если не самым значительным открытием, которое было сделано до сих пор в отношении действий природы». [ необходима цитата ]
Это обещание было выполнено в сообщении, которое Ньютон адресовал Генри Ольденбургу , секретарю Королевского общества, 6 февраля 1672 года, и которое было прочитано перед обществом два дня спустя. Полностью оно напечатано в № 80 Philosophical Transactions .
«Философским открытием» Ньютона было осознание того, что белый свет состоит из спектра цветов. Он понял, что объекты окрашены только потому, что они поглощают некоторые из этих цветов больше, чем другие. [ необходима цитата ]
После того, как он объяснил это Обществу, он продолжил: «Когда я понял это, я оставил свои вышеупомянутые стеклянные работы; ибо я увидел, что совершенство телескопов было до сих пор ограничено, не столько из-за отсутствия стекол, действительно сформированных в соответствии с предписаниями авторов оптики (которые все люди до сих пор воображали), сколько потому, что сам свет является гетерогенной смесью по-разному преломляемых лучей. Так что стекло было настолько точно сформировано, чтобы собирать какой-либо один вид лучей в одну точку, оно не могло собирать те же самые лучи в ту же точку, которые имеют одинаковое падение на ту же среду, склонны испытывать различное преломление . Более того, я удивлялся, что, видя, что разница в преломляемости была столь велика, как я ее обнаружил, телескопы должны были достичь того совершенства, которого они достигли сейчас». Эта «разница в преломляемости» теперь известна как дисперсия . [ необходима цитата ]
Затем он указывает, почему «объектив любого телескопа не может собрать все лучи, исходящие из одной точки объекта, чтобы заставить их собраться в его фокусе в меньшем пространстве, чем в круглом пространстве, диаметр которого составляет 50-ю часть диаметра его апертуры: что представляет собой нерегулярность в несколько сотен раз большую, чем та, которую могла бы вызвать круглая линза такого малого сечения, как объективы длинных телескопов, из-за несоответствия своей формы, если бы свет был равномерным». [ необходима цитата ] Он добавляет: «Это заставило меня принять во внимание отражения и найти их регулярными, так что угол отражения всех видов лучей был равен их углу падения; я понял, что с их помощью оптические приборы могут быть доведены до любой мыслимой степени совершенства, при условии, что будет найдено отражающее вещество, которое будет полироваться так же тонко, как стекло, и отражать столько же света, сколько пропускает стекло, и будет также достигнуто искусство сообщения ему параболической фигуры. Но это казалось очень большими трудностями, и я почти счел их непреодолимыми, когда я далее рассмотрел, что каждая неровность в отражающей поверхности заставляет лучи отклоняться от своего должного курса в 5 или 6 раз больше, чем такие же неровности в преломляющей; так что здесь потребовалось бы гораздо большее любопытство, чем при изготовлении стекол для преломления. [ необходима цитата ]
«Посреди этих мыслей я был вынужден покинуть Кембридж из-за надвигающейся чумы, и прошло более двух лет, прежде чем я двинулся дальше. Но затем, задумавшись о нежном способе полировки, подходящем для металла, посредством которого, как я представлял, фигура также будет исправлена до последней детали; я начал пробовать, что можно было бы изменить в этом роде, и постепенно усовершенствовал инструмент (в основных его частях, подобных тому, который я послал в Лондон), с помощью которого я мог различать 4 сопутствующих элемента Юпитера и показывал их в разное время двум другим моим знакомым. Я также мог различать луноподобную фазу Венеры , но не очень отчетливо, и не без некоторой аккуратности в обращении с инструментом.
«С того времени я был прерван до прошлой осени, когда я сделал другой. И поскольку тот был значительно лучше первого (особенно для дневных объектов), то я не сомневаюсь, что они будут доведены до гораздо большего совершенства их усилиями, которые, как вы мне сообщили, заботятся об этом в Лондоне». [ необходима цитата ]
Заметив, что микроскопы, похоже, столь же поддаются усовершенствованию, как и телескопы, он добавляет:
Теперь я перейду к ознакомлению вас с другой, более заметной деформацией в его лучах, которые находятся в промежуточных степенях преломляемости. И эта аналогия искажает цвета и преломляемость очень точна и строга; лучи всегда или точно согласуются в обоих, или пропорционально не согласуются в обоих.
Далее, после некоторых замечаний по поводу сложных цветов, он говорит:
Я мог бы добавить еще примеры такого рода, но я заключу с этим общим, что цвета всех естественных тел не имеют иного происхождения, кроме того, что они по-разному способны отражать один вид света в большем количестве, чем другой. И это я экспериментировал в темной комнате, освещая эти тела несмешанным светом разных цветов. Ибо таким образом любой может казаться любого цвета. У них нет соответствующего цвета, но они всегда кажутся цветом света, падающего на них, но все же с той разницей, что они наиболее живы и ярки в свете своего дневного цвета. Сурик кажется из него любым цветом безразлично, с которым он иллюстрируется, но все же наиболее светлым в красном, и так же Бис безразлично кажется любым цветом, с которым он иллюстрируется, но все же наиболее светлым в синем.
И там поместите прозрачную и бесцветную призму, чтобы преломлять входящий свет к дальней части комнаты, которая, как я сказал, таким образом будет рассеяна в продолговатом цветном изображении. Затем поместите линзу радиусом около трех футов (предположим, широкое объективное стекло трехфутового телескопа) на расстоянии около четырех или пяти футов оттуда, через которую все эти цвета могут быть одновременно переданы и собраны ее преломлением на дальнейшем расстоянии около десяти или двенадцати футов. Если на этом расстоянии вы перехватите этот свет листом белой бумаги, вы увидите, как цвета снова превращаются в белизну, смешавшись.
Но необходимо, чтобы призма и линза были установлены устойчиво, и чтобы бумага, на которую отбрасываются цвета, двигалась взад и вперед; ибо при таком движении вы не только обнаружите, на каком расстоянии белизна почти совершенна, но также увидите, как цвета постепенно собираются и исчезают в белизне, а затем, пересекаясь друг с другом в том месте, где они составляют белизну, снова рассеиваются и разделяются и в перевернутом порядке сохраняют те же цвета, которые у них были до того, как они вошли в композицию. Вы также можете видеть, что если какой-либо из цветов в линзе будет перехвачен, белизна изменится на другие цвета. И поэтому, чтобы композиция белизны была совершенной, нужно позаботиться о том, чтобы ни один из цветов не упал рядом с линзой.
Он завершает свое сообщение словами:
Я полагаю, что этого достаточно для введения в эксперименты такого рода: если кто-либо из Общества Р. проявит любопытство и захочет их провести, я был бы очень рад узнать, насколько успешно; если же что-то покажется мне несовершенным или будет препятствовать этой связи, у меня будет возможность дать дальнейшие указания по этому поводу или признать свои ошибки, если я их совершил.
Публикация этих открытий привела к серии споров, которые длились несколько лет, в которых Ньютону пришлось бороться с выдающимся английским физиком Робертом Гуком , Энтони Лукасом (профессором математики в Льежском университете ), Франциском Лином (врачом в Льеже ) и многими другими. Некоторые из его оппонентов отрицали истинность его экспериментов, отказываясь верить в существование спектра. Другие критиковали эксперименты, утверждая, что длина спектра никогда не превышала ширину более чем в три с половиной раза [ необходимо разъяснение ] , тогда как Ньютон обнаружил, что она превышала ширину в пять раз. Похоже, что Ньютон совершил ошибку, предположив, что все призмы дадут спектр одинаковой длины; возражения его оппонентов заставили его тщательно измерить длины спектров, образованных призмами с разными углами и разными показателями преломления , но это не привело его к открытию различных рассеивающих способностей различных преломляющих веществ. [ необходима цитата ]
Ньютон вел дискуссию с возражающими с большой вежливостью и терпением, но боль, которую эти долгие дискуссии причиняли его чувствительному уму, можно оценить по его письму от 18 ноября 1676 года Ольденбургу : «Я обещал послать вам ответ г-ну Лукасу в этот следующий вторник, но я обнаружил, что едва ли закончу то, что задумал, чтобы к тому времени снять с него копию, и поэтому я прошу вашего терпения еще на неделю. Я вижу, что сделал себя рабом философии, но если я освобожусь от дел г-на Лукаса, я решительно распрощаюсь с ними навсегда, за исключением того, что я делаю для своего личного удовлетворения, или позволю им выйти после меня; ибо я вижу, что человек должен либо решить не выдвигать ничего нового, либо стать рабом, чтобы защищать его».
К счастью [ по мнению кого? ] , эти споры не охладили пыл Ньютона так, как он боялся. Позднее он опубликовал много статей в Philosophical Transactions по различным аспектам оптики, и, хотя некоторые из его взглядов ошибочны и теперь почти повсеместно отвергаются, его исследования привели к открытиям, имеющим непреходящую ценность. Ему удалось объяснить цвет тонких и толстых пластин ( дифракцию ) и преломление [ требуется разъяснение ] света, и он писал о двойном преломлении, поляризации света и бинокулярном зрении . Он также изобрел отражающий квадрант для наблюдения углов между Луной и неподвижными звездами — тот же, что и исторически важный навигационный инструмент, более известный как квадрант Хэдли . Это открытие было сообщено им Эдмунду Галлею в 1700 году, но не было опубликовано и передано Королевскому обществу до смерти Ньютона, когда его описание было найдено среди его бумаг.
В марте 1673 года Ньютон принял заметное участие в диспуте в университете. Место публичного оратора стало вакантным, и между главами колледжей и членами Сената возник спор о способе избрания на эту должность. Главы колледжей заявили о праве выдвинуть двух человек, один из которых должен был быть избран сенатом. Сенат настаивал, что правильным способом были бы открытые выборы. Джордж Вильерс, 2-й герцог Бекингемский , который был канцлером университета, попытался достичь компромисса, который, как он говорит, «я надеюсь, может на данный момент удовлетворить обе стороны. Я предлагаю, чтобы на этот раз руководители выдвигали кандидатуры, а орган подчинялся, однако вмешавшись (если они сочтут нужным) в протест относительно их просьбы о том, что эти выборы не могут в дальнейшем считаться решающим прецедентом в ущерб их притязаниям», [ нужна цитата ] и, «поскольку я понимаю, что весь университет в основном склоняется к доктору Генри Пейману из колледжа Святого Иоанна и мистеру Крейвену из Тринити-колледжа, я рекомендую их обоих для выдвижения». [ нужна цитата ] Руководители, однако, выдвинули докторов Пейман и Ральфа Сандерсона (из колледжа Святого Иоанна); на следующий день 121 член сената зарегистрировал свои голоса за Крейвена и девяносто восемь за Пейман. Утром в день выборов протест, в котором фигурировало имя Ньютона, был зачитан и внесен в палату регентов. Однако вице-канцлер принял Памана в то же утро, и так закончилось первое состязание ненаучного характера, в котором принял участие Ньютон. [ необходима цитата ]
8 марта 1673 года Ньютон написал Ольденбургу, секретарю Королевского общества:
«Сэр, я желаю, чтобы вы добились того, чтобы меня исключили из числа членов Королевского общества: хотя я и уважаю это общество, но поскольку я не смогу принести ему никакой пользы и (из-за расстояния) не смогу воспользоваться преимуществами его собраний, я хочу выйти из его состава».
Ольденбург ответил на это предложением обратиться в Общество с просьбой освободить Ньютона от еженедельных платежей, как в письме Ньютона к Ольденбургу от 23 июня 1673 года, он говорит: «За ваше предложение о моих ежеквартальных платежах я благодарю вас, но я не хотел бы, чтобы вы беспокоились об их освобождении, если вы этого еще не сделали». [ необходима цитата ] Похоже, что ничего больше не было сделано в этом вопросе до 28 января 1675 года, когда Ольденбург сообщил Обществу, что «г-н Ньютон сейчас находится в таких обстоятельствах, что он желает быть освобожденным от еженедельных платежей». После этого «совет согласился, что он будет освобожден от этого, как и несколько других». [ необходима цитата ]
18 февраля 1675 года Ньютон был официально принят в Общество. Наиболее вероятной причиной, по которой Ньютон хотел освободиться от этих платежей, было то, что, поскольку он не был в духовном сане, его стипендия в Тринити-колледже истекала осенью 1675 года, что привело бы к сокращению его доходов. Но в апреле 1675 года он получил патент от Короны, позволяющий ему как профессору Лукаса сохранить свою стипендию без необходимости принимать духовный сан. Это, должно быть, облегчило финансовые проблемы Ньютона, поскольку в ноябре 1676 года он пожертвовал 40 фунтов стерлингов на строительство новой библиотеки Тринити-колледжа. [ необходима цитата ]
Предполагается [ кем? ] , что именно в Вулсторпе летом 1666 года мысли Ньютона были направлены на тему гравитации. Говорят [ кем? ], что они были вдохновлены тем, что Ньютон увидел яблоко, упавшее с дерева на ферме своей матери, версия, для которой есть разумные исторические свидетельства. В одной из версий истории яблоко, как предполагается, упало на голову Ньютона; эта версия, по-видимому, была придумана Исааком Д'Израэли . Вольтер является авторитетом для первой версии истории. Он получил свою информацию от любимой племянницы Ньютона Кэтрин Бартон , которая вышла замуж за Джона Кондуитта , члена Королевского общества и одного из близких друзей Ньютона. Сколько правды в том, что является правдоподобной и любимой историей, никогда не узнаем, но она, несомненно, [ по мнению кого? ] эта традиция помечала дерево как то, с которого упало яблоко, вплоть до 1866 года, когда из-за гниения дерево было срублено, а его древесина тщательно сохранена.
Иоганн Кеплер доказал с помощью сложной серии измерений, что
Тот факт, что тяжелые тела всегда имеют тенденцию падать на Землю, независимо от того, на какой высоте они находятся над поверхностью Земли, по-видимому, привел Ньютона к предположению [ по чьему мнению? ] , что та же тенденция падать на Землю могла быть причиной того, что Луна удерживалась на своей орбите вокруг Земли.
Ньютон, вычисляя по законам Кеплера и предполагая, что орбиты планет являются окружностями с Солнцем в центре, уже доказал [ согласно кому? ] , что сила Солнца, действующая на различные планеты, должна изменяться обратно пропорционально квадрату расстояния планет от Солнца. Поэтому он [ согласно кому? ] задался вопросом, будет ли сила на этом расстоянии иметь точную величину, необходимую для удержания Луны на ее орбите, если притяжение Земли распространяется на Луну. Он обнаружил, что Луна при своем движении по орбите отклоняется от касательной в каждую минуту на расстояние в 13 футов (3,96 м). Но, наблюдая расстояние, которое тело пролетит за одну секунду на поверхности Земли, и вычисляя его на основе предположения об убывающей обратно пропорционально квадрату расстояния силе, он обнаружил, что притяжение Земли на расстоянии Луны протянет тело на 15 футов (4,57 метра) за одну минуту. Ньютон считал расхождение результатов доказательством неточности своей догадки и «отложил в то время все дальнейшие мысли по этому вопросу». (См. Newton's cannonball .)
В ноябре 1679 года Роберт Гук (после своего назначения на должность управляющего корреспонденцией Королевского общества) начал обмен письмами с Ньютоном [ требуется ссылка ] : он хотел услышать от членов об их исследованиях или об их взглядах на исследования других. [19] Позднее переписка привела к спорам. Гук и Ньютон не согласились относительно формы траектории тела, падающего с высоты, принимая во внимание движение Земли вокруг своей оси. Позднее Ньютон признал, что обмены 1679–1680 годов вновь пробудили его дремлющий интерес к астрономии. [20] Это заставило Ньютона вернуться [ согласно кому? ] к его прежним предположениям о Луне. Оценка, которую Ньютон использовал для радиуса Земли, которая была принята географами и мореплавателями, была основана на очень грубой оценке, что длина градуса широты земной поверхности, измеренная вдоль меридиана, составляла 60 морских миль. [ согласно кому? ] На заседании Королевского общества 11 января 1672 года секретарь Ольденбург зачитал письмо из Парижа, описывающее процедуру, которой следовал Жан Пикар при измерении градуса, и в частности указывающее точную длину, которую он вычислил. Вероятно, Ньютон познакомился с этим измерением Пикара, и поэтому он был вынужден использовать его, когда его мысли были перенаправлены на предмет. Эта оценка величины Земли, дающая 691 милю (1112 км) на 10°, заставила два результата, расхождение между которыми Ньютон считал опровержением своей догадки, согласоваться настолько точно, что теперь он считал свою догадку полностью установленной.
В январе 1684 года сэр Кристофер Рен , Галлей и Гук были вынуждены обсудить закон тяготения, и хотя они, вероятно, все согласились [ по мнению кого? ] с истинностью закона обратных квадратов, тем не менее эта истина не считалась установленной. Кажется [ по мнению кого? ] , что Гук заявил, что имеет решение задачи о пути тела, движущегося вокруг центра силы, притягивающей обратно пропорционально квадрату расстояния, но Галлей заявил после задержки в несколько месяцев, что Гук «не был так хорош, как свое слово», показав свое решение Рену, и отправился в Кембридж в августе 1684 года, чтобы проконсультироваться с Ньютоном по этому вопросу. Не упоминая о высказанных им предположениях, он спросил Ньютона, какой будет кривая, описываемая планетой вокруг Солнца, если предположить, что сила Солнца уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Ньютон ответил быстро: «эллипс», и когда Галлей спросил его о причине такого ответа, он ответил: «Почему, я вычислил его». Однако он не мог приложить руку к своему расчету, но пообещал отправить его Галлею. После того, как последний покинул Кембридж, Ньютон принялся за работу по воспроизведению расчета. Совершив ошибку и получив другой результат, он исправил свою работу и получил свой прежний результат.
В следующем ноябре Ньютон выполнил свое обещание Галлею, послав ему через мистера Пэджета, члена Тринити-колледжа и математического магистра больницы Христа , копию своей демонстрации; и вскоре после этого Галлей снова посетил Кембридж, чтобы посоветоваться с Ньютоном по поводу проблемы. По возвращении в Лондон 10 декабря 1684 года он сообщил Королевскому обществу, «что он недавно видел мистера Ньютона в Кембридже, который показал ему любопытный трактат De Motu », [ нужна цитата ] который по желанию Галлея он обещал отправить в Общество для внесения в их реестр. «Г-ну Галлею было предложено напомнить мистеру Ньютону о его обещании закрепить это изобретение за собой, пока он не будет на досуге, чтобы опубликовать его», [ нужна цитата ] и Пэджету было предложено присоединиться к Галлею, чтобы убедить Ньютона сделать это. К середине февраля Ньютон отправил свою статью Астону, одному из секретарей Общества, и в письме Астону от 23 февраля 1685 года Ньютон поблагодарил его за то, что он «занес в реестр свои представления о движении». Этот трактат De Motu был отправной точкой Principia , [ согласно кому? ] и был задуман [ согласно кому? ] как краткий отчет о том, что эта работа должна была охватить. Он занимает двадцать четыре страницы в октаво и состоит из четырех теорем и семи задач, некоторые из которых идентичны некоторым из важнейших положений второго и третьего разделов первой книги Principia .
Как и многие гении в истории, Ньютон плохо учился в школе, прогуливал уроки и был одним из последних в классе.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )