Історія фізики

доктор фіз.-мат. наук, професор

Макара Володимир Арсенійович

Ньютон

Ісааак Нь юта ноа( нгл. Sir Isaac Newton (сер Айзек Ньютон), 4 січня 1643, Вулсторп - 31 березня 1727) - англійський учений, який заклав основи сучасного природознавства, творець класичної фізики та один із засновників числення нескінченно малих.

У книзі «Математичні начала натуральної філософії» Ньютон сформулював

закони руху, відомі як закони Ньютона й закон всесвітнього тяжіння, які стали основою наукового світогляду впродовж трьох наступних століть і мали великий впив не тільки на фізику, а й на філософію. Використовуючи свою теорію Ньютон зумів пояснити закони Кеплера, що описують рух планет навколо Сонця, чим заперечив останні сумніви щодо геліоцентричної системи світобудови.

і розвинув теорію кольору на основі спостережень розщеплення білого світла в спектр в оптичній призмі.

Рис. 1. Дослід Ньютона з сонячним спектром.

Рис. 2. Метод схрещених призм Ньютона.

Ньютон сформулював емпіричний закон теплообміну й побудував теорію швидкості звуку. У математиці Ньютон паралельно з Готфрідом Лейбніцом розвинув числення нескінченно малих, працював з рядами, узагальнив біном Ньютона та запропоновував метод Ньютона розв'язування нелінійних рівнянь.

Ньютон був ревним християнином, хоча мав деякі неортодоксальні погляди щодо природи Трійці. Чимало часу Ньютон присвятив алхімії та біблійній хронології, хоча більшість його робіт у цих галузях залишилися неопублікованими за життя.

Ньютон закінчив Кембриджський університет і був у ньому професором математики. Він був президентом Королівського наукового товариства і членом парламенту. Він служив уряду Англії як доглядач, а з 1699 року директор Королівського монетного двору.

Перший дослід

У містечку Грентем, де жив Ньютон, діти затіяли змагання зі стрибків у довжину. Помітивши, що стрибати краще за вітром, ніж проти нього, Ісаак стрибнув далі від усіх суперників. Пізніше він зайнявся дослідами: записав, на скільки футів вдається стрибнути за вітром, на скільки — проти нього і як далеко він може стрибнути у безвітряний день. Так він отримав уявлення про силу вітру, виражену в футах. Ставши знаменитим ученим, він вважав ці стрибки своїми першими експериментами.

Ньютон сформулював основні закони класичної механіки, відкрив закон всесвітнього тяжіння, дисперсію світла, розвив корпускулярну

Узагальнивши результати досліджень в області механіки своїх попередників і своїх власних, Ньютон написав фундаментальну працю «Математичні начала натуральної філософії» («Начала», видану 1687 року. Вона містила

основні поняття й аксіоматику класичної механіки, зокрема

поняття маса (якому Ньютон надавав великого значення як основному в механічних процесах), кількість руху, сила, прискорення, доцентрова

сила і три закони руху (закони Ньютона): закон інерції, закон пропорційності сили прискоренню і закон дії та протидії. Тут же даний його закон

динамічного пояснення явищ і остаточно затвердило перемогу вчення Коперніка. Він показав, що з закону всесвітнього тяжіння випливають три закони Кеплера. Ньютон пояснив особливості руху Місяця, явище прецесії; розвинув теорію форми Земної кулі, відзначивши, що вона повинна бути стиснута на полюсах, теорію припливів і відпливів; розглянув проблему створення штучного супутника Землі тощо.

Аксіоми або закони руху

Закон I

Всяке тіло продовжує утримуватися в своєму стані покою або рівномірного і прямолінійного руху, поки і оскільки воно не примушується прикладеними силами змінити цей стан.

Закон II

Зміна кількості руху пропорційна прикладеній рушійній силі і відбувається за напрямком тієї прямої, по якій ця сила діє.

Закон III

Дії завжди є рівна і протилежна протидія, інакше взаємодії двох тіл друг на друга між собою рівні і направлені в протилежні боки.

Ньютон створив фізичну картину світу, що тривалий час панувала в

науці (ньютонівська теорія простору і часу). Простір і час він вважав абсолютними, постулюючи це у своїх «Началах». З таким розумінням

простору і часу тісно пов'язана його ідея дальнодії — миттєвої передачі дії від одного тіла до іншого на відстань через порожній простір без допомоги матерії. Ньютонівська теорія дальнодії та його схема світу панували до початку 20 ст. Вперше її обмеженість виявили Майкл Фарадей і Джеймс Клерк Максвелл, показавши незастосовність її до електромагнітних явищ, а теорія відносності, що виникла на початку 20 ст., остаточно довела обмеженість класичної фізики Ньютона — фізики малих швидкостей і макроскопічних масштабів. Але спеціальна теорія відносності не відкинула зовсім закономірностей, установлених класичною механікою Ньютона, а лише уточнила і доповнила її для випадку руху зі швидкостями, порівнянними зі швидкістю світла. «Нині місце ньютонівської схеми дальнодіючих сил, — писав Альберт Ейнштейн, — зайняла теорія поля, зазнали зміни і його закони, але все, що було створено після Ньютона є подальшим органічним розвитком його ідей та методів».

Ньютон встановив закон опору й основний закон внутрішнього тертя в рідинах і газах, дав формулу для швидкості поширення звукових хвиль.

Великий внесок зробив Ньютон в оптику. В 1666 році за допомогою тригранної скляної призми він розклав біле світло на 7 кольорів (у спектр),

відкрив так звані кільця Ньютона, встановив закономірності в їхньому розміщенні, висловив думку про періодичність світлового процесу. Він намагався пояснити подвійне променезаломлення і близько підійшов до відкриття явища поляризації. Ньютон вважав світло потоком корпускул

— корпускулярна теорія світла (але на різних етапах розглядав можливість існування і хвильових властивостей світла, зокрема 1675 року намагався створити компромісну корпускулярно-хвильову теорію світла). Свої оптичні дослідження він виклав у «Оптиці» (1704).

Наукова творчість Ньютона зіграла винятково важливу роль в історії розвитку фізики. За словами Альберта Ейнштейна «Ньютон був першим, хто спробував сформулювати елементарні закони, що визначають часовий хід широкого класу процесів у природі з високим ступенем повноти і точності» і «… зробив своїми працями глибокий і сильний вплив на весь світогляд в цілому».

Вшанування

•На честь Ісаака Ньютона названо одиницю сили в Міжнародній системі одиниць — Ньютон.

•Ньютон був першим в Англії, кого висвятили в лицарі за наукові заслуги.

•З 1699 року Ньютон був іноземним членом Французької академії наук.

Для світу Ісаак Ньютон став еталоном наукових заслуг. Ньютоном хімії називали пізніше Генрі Кавендіша, Ньютоном електродинаміки

— Анре Ампера, Ньютоном 20 століття — Альберта Ейнштейна.

Твори

•Математичні начала натуральної філософії («Начала») (1687);

•Оптика (1704).

стали рівняння Ейлера-Бернуллі, які згодом знайшли застосування в інженерній науці, зокрема при проектуванні мостів.