Ранняя жизнь Исаака Ньютона - Early life of Isaac Newton

Следующая статья является частью биографии сэра Исаака Ньютона , английского математика и ученого, автора Принципов . На нем изображены годы после рождения Ньютона в 1642 году, его образование, а также его ранний научный вклад до написания его основной работы , Principia Mathematica , в 1685 году.

Рождение и образование

Жизнь Исаака Ньютона
Ранние годы Средние годы Более поздняя жизнь Написание принципов Религиозные взгляды Оккультные исследования
v т е

Исаак Ньютон родился на Рождество , 25 декабря 1642 года по старому стилю (4 января 1643 года по григорианскому календарю , который используется сейчас) в поместье Вулсторп в Вулсторп-бай-Колстеруорте , деревушке в графстве Линкольншир . (На момент рождения Ньютона Англия не приняла григорианский календарь, и 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 «дикого и экстравагантного человека». Рожденный преждевременно , молодой Исаак был маленьким ребенком; его мать Ханна Эйскоу, как сообщается, сказала, что он мог бы поместиться в квартовую кружку. Когда Ньютону было три года, его мать снова вышла замуж и переехала жить к своему новому мужу, преподобному Барнабусу 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: «Угрожая моим отцу и матери сжечь их и дом над ними. " Позже его мать вернулась после смерти мужа.

В возрасте от 12 до 17 лет, Ньютон жил с Уильямом Кларком , аптекой , в Grantham , где он приобрел его интерес к химии. Живя с семьей Кларк, Ньютон получил образование в Королевской школе в Грэнтэме (где его подпись все еще можно увидеть на подоконнике библиотеки). Он тратил большую часть своего времени на самостоятельные занятия и плохо учился в школе. Его отстранили от школы, и к октябрю 1659 года его можно было найти в Вулсторп-бай-Колстерворте, где его мать, к тому времени овдовевшая во второй раз, попыталась сделать из него фермера. Он ненавидел сельское хозяйство. Генри Стоукс, учитель Королевской школы, убедил свою мать отправить его обратно в школу, чтобы он мог завершить свое образование. Он сделал это в возрасте восемнадцати лет, получив замечательный итоговый отчет.

Рукописные свидетельства показывают, что самое раннее известное произведение Ньютона, латинский разговорник, а также первая найденная в его руке буква, адресованная «любящему другу», были скопированы из неопубликованной версии работы по латинской педагогике. Уильям Уокер, школьный учитель и ректор, чье знакомство с Ньютоном задокументировано с 1665 года. Это предполагает раннее влияние школьного учителя на натурфилософа, когда он был еще школьником.

В июне 1661 года он был принят в Тринити-колледж в Кембридже на должность сизара - своего рода работу-учебу. В то время учения колледжа основывались на учениях Аристотеля , которого Ньютон дополнил 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 степень в августе 1665 года, университет закрылся в качестве меры предосторожности против Великой лондонской чумы . Хотя он и не был примечателен как студент Кембриджа, частные занятия Ньютона в его доме 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 как член Тринити.

Ньютон заявил, что, когда он купил книгу по астрологии на ярмарке в Стоурбридже , недалеко от Кембриджа, он был не в состоянии из-за своего незнания тригонометрии , чтобы понять фигуру неба, изображенную в книге. Поэтому он купил английское издание « Элементов Евклида», которое включало указатель предложений, и, обратившись к двум или трем, которые, по его мнению, могли быть полезными, нашел их настолько очевидными, что отклонил их «как пустую книгу» и применил сам к изучению Рене Декарта " Геометрия . Сообщается, что на экзамене на стипендию в Тринити, на который он был избран 28 апреля 1664 года, он был исследован в Евклиде доктором Исааком Барроу , который был разочарован незнанием Ньютоном этого предмета. Ньютона убедили внимательно прочитать « Элементы» , и он сформировал более благоприятное мнение о достоинствах Евклида.

Изучение Ньютоном геометрии Декарта, кажется, вдохновило его на любовь к этому предмету и познакомило его с высшей математикой. В небольшой банальной книге , датированной январем 1664 года, есть несколько статей об угловых сечениях , квадратуре кривых и «кривых линий, которые могут быть возведены в квадрат», несколько расчетов музыкальных нот , геометрические предложения Франсуа Виэте и Франса ван Шутена , аннотации. из « Арифметики бесконечностей» Джона Уоллиса вместе с наблюдениями за преломлением , шлифованием «сферических оптических очков», ошибками линз и методами их исправления, а также извлечением всех видов корней , особенно тех, которые «в пораженных державах». В этой же книге следующая запись, сделанная самим Ньютоном много лет спустя, дает дальнейший отчет о характере его работы в период, когда он был студентом:

4 июля, 1699. Консультируясь счет моих расходов в Кембридже, в годы 1663 и 1664, я считаю , что в 1664 году незадолго до Рождества, я будучи тогда старший Sophister, купил Schooten в Miscellanies и Картес Геометрия (начитавшись эту Геометрию и Клавис Отреда очистили более полугода назад), и заимствовал работы Уоллиса, и, как следствие, сделал эти аннотации из Скутена и Уоллиса зимой между 1664 и 1665 годами. В это время я нашел метод бесконечных рядов. ; и летом 1665 года, будучи изгнанным из Кембриджа из-за чумы, я вычислил площадь Гиперболы в Бутби , в Линкольншире, с точностью до двух и пятидесяти цифр тем же методом.

То, что Ньютон, должно быть, рано начал проводить тщательные наблюдения за природными явлениями, показывают следующие замечания о гало, которые появляются в его книге II « Оптика» . часть iv. набл. 13:

Подобные короны иногда появляются вокруг луны; ибо в начале 1664 года, 19 февраля, ночью я увидел вокруг нее две таких Короны. Диаметр первого или самого внутреннего составлял около трех градусов, а второй - около пяти с половиной градусов. Затем вокруг Луны был Белый Круг, а затем около этого Внутренняя Корона, которая была синевато-зеленой внутри следующей белой, и желтой и красной снаружи, а затем около этих Цветов были синим и зеленым внутри. внешней короны и красный цвет снаружи. В то же время, примерно в 22 градусах 35 футов от центра Луны, появился ореол. Он был эллиптическим, и его длинный диаметр был перпендикулярен горизонту, граничащий ниже, дальше всего от луны.

Он сформулировал три закона движения:

• Каждый объект в состоянии равномерного движения имеет тенденцию оставаться в этом состоянии движения, если к нему не приложена внешняя сила.
• Связь между массой объекта m , его ускорением a и приложенной силой F составляет F = ma . Ускорение и сила являются векторами (на что иногда указывает их символы, отображаемые наклонным полужирным шрифтом); в этом законе направление вектора силы совпадает с направлением вектора ускорения.
• На каждое действие есть равная и противоположная реакция.

Академическая карьера

В январе 1665 года Ньютон получил степень бакалавра искусств . Лицами, назначенными (вместе с прокторами Джоном Слэйдом из Кэтрин Холл, Кембридж , и Бенджамином Пуллейном из Тринити-колледжа, наставником Ньютона) для допроса, были Джон Ичард из Кэтрин Холл и Томас Гиппс из Тринити-университета. Любопытно, что у нас нет информации о соответствующих заслугах кандидатов на ученую степень в этом году, поскольку «ordo Senioritis» бакалавров искусств за год опущен в «Книге благодати».

Предполагается, что именно в 1665 году метод fluxións (его термин для обозначения вариационного исчисления ) впервые пришел в голову Ньютону. Есть несколько документов, написанных почерком Ньютона с датами 1665 и 1666 годов, в которых описан метод, в некоторых из которых пунктирные или пунктирные буквы используются для обозначения флюксий (т. Е. Производных), а в некоторых из них метод объясняется без использования пунктирные буквы.

И в 1665, и в 1666 году Тринити-колледж был уволен из-за Великой чумы в Лондоне . В каждом случае было согласовано, как показано в записях в «Заключительной книге» колледжа от 7 августа 1665 г. и 22 июня 1666 г. и подписано директором колледжа доктором Пирсоном, что все стипендиаты и ученые, которые были уволенным из-за эпидемии будет разрешено выплачивать один месяц в качестве общинного пособия.

Ньютон, должно быть, покинул колледж до августа 1665 года, так как его имя не фигурирует в списке тех, кто получил дополнительные льготы в этом случае, и он сам говорит нам в отрывке из своей уже цитированной книги, что он был «вынужден покинуть Кембридж из-за чума »летом того же года. Он был избран членом своего колледжа 5 октября 1667 года. Было девять вакансий, одна из которых была вызвана смертью Авраама Коули прошлым летом, и все девять успешных кандидатов имели одинаковую академическую успеваемость. Через несколько недель после избрания в стипендию Ньютон уехал в Линкольншир и не возвращался в Кембридж до февраля следующего года. В марте 1668 года он принял его MA степени.

В период с 1666 по 1669 годы исследования Ньютона были очень разнообразными. Два или три раза он покупал призмы и линзы, а также химикаты и печь , очевидно, для химических экспериментов; но он также потратил часть своего времени на теорию потоков и другие разделы чистой математики. Он написал статью De Analysi per Aequationes Numero Terminorum Infinitas , которую, вероятно, в июне 1669 года передал в руки Исаака Барроу (тогдашнего люкасовского профессора математики ), в то же время позволив ему передать ее содержание их общему другу. Джон Коллинз (1624–1683), математик среднего уровня. Бэрроу сделал это 31 июля 1669 года, но держал имя автора в секрете и просто сказал Коллинзу, что он был другом, остановившимся в Кембридже и обладавшим могущественным гением в подобных делах. В последующем письме от 20 августа Барроу выразил удовлетворение, услышав положительное мнение, которое Коллинз сформировал о статье, и добавил: «Автора зовут Ньютон, сотрудник нашего колледжа, и молодой человек, которому всего лишь один год. на втором курсе с тех пор, как он получил степень магистра гуманитарных наук, и который с беспрецедентным гением ( исследуйте de est acumen ) добился очень больших успехов в этой области математики ". Вскоре после этого Барроу подал в отставку и сыграл важную роль в обеспечении избрания Ньютона его преемником.

Ньютон был избран профессором Лукаса 29 октября 1670 года. Его обязанностью как профессора было читать лекции по крайней мере один раз в неделю во время семестра по некоторой части геометрии , арифметики , астрономии , географии , оптики , статики или некоторого другого математического предмета, а также в течение двух часов в неделю, чтобы дать аудиенцию любому студенту, который может прийти, чтобы проконсультироваться с профессором о любых трудностях, с которыми он столкнулся. Темой, которую Ньютон выбрал для своих лекций, была оптика. Эти лекции мало что сделали для расширения его репутации, так как на них было мало посетителей; часто оставляя Ньютона читать лекции у стен классной комнаты. Отчет об их содержании был представлен Королевскому обществу весной 1672 года.

Состав белого света

По словам Альфреда Руперта Холла, первый практический телескоп-рефлектор был построен Ньютоном в 1668 году. Позднее такой прототип конструкции стал называться ньютоновским телескопом или рефлектором Ньютона .

21 декабря 1671 года он был предложен кандидатом в члены Королевского общества доктором Сетом Уордом , епископом Солсберийского , а 11 января 1672 года он был избран членом Общества. На собрании, на котором был избран Ньютон, он зачитал описание изобретенного им телескопа-рефлектора , и «было приказано, чтобы секретарь написал письмо мистеру Ньютону, чтобы известить его о своем избрании в Общество. и поблагодарить его за передачу его телескопа и заверить его, что Общество позаботится о том, чтобы с ним было сделано все правильно в отношении этого изобретения ».

В своем ответе секретарю 18 января 1672 года Ньютон пишет: «Я хочу, чтобы в своем следующем письме вы сообщили мне, в какое время общество будет продолжать свои еженедельные собрания; потому что, если они будут продолжать их в течение какого-либо времени, я предполагаю, что они будут рассмотреть и изучить отчет о философском открытии, которое побудило меня к созданию указанного телескопа, и в котором я не сомневаюсь, но оно окажется гораздо более благодарным, чем сообщение об этом инструменте, которое, по моему мнению, является самым странным, если не самым странным. наиболее значимое открытие, которое до сих пор было сделано в действиях природы ».

Это обещание было исполнено в сообщении, которое Ньютон адресовал Генри Ольденбургу , секретарю Королевского общества, 6 февраля 1672 года, и которое было зачитано перед обществом через два дня после этого. Все это напечатано в № 80 « Философских трудов» .

«Философским открытием» Ньютона было осознание того, что белый свет состоит из спектра цветов. Он понял, что предметы окрашены только потому, что они поглощают одни из этих цветов больше, чем другие.

После того, как он объяснил это Обществу, он продолжил: «Когда я понял это, я остановил свой вышеупомянутый стекольный завод, потому что я увидел, что совершенство телескопов до сих пор было ограничено, не столько из-за отсутствия очков, действительно рассчитанных в соответствии с предписаниями. авторов оптики (которую все люди до сих пор представляли), поскольку этот свет сам по себе представляет собой неоднородную смесь лучей, преломляемых по-разному. те, которые также попадают в одну и ту же точку, которая имеет одинаковое падение на одну и ту же среду, склонны к другому преломлению . Более того, я подумал, что, видя различие в преломляемости, было так велико, как я обнаружил, телескопы должны достичь этого совершенства. они сейчас на. " Эта «разница в преломляемости» теперь известна как дисперсия .

Затем он указывает, почему «объектив любого телескопа не может собрать все лучи, исходящие из одной точки объекта, чтобы заставить их собираться в его фокусе в меньшем пространстве, чем в круглом пространстве, диаметр которого составляет 50-ю часть. диаметр его апертуры: это неровность в несколько сотен раз больше, чем у круглой линзы, с таким маленьким сечением, как линзы длинных телескопов, которые из-за непригодности своей формы были бы легкими однородными. " 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 инструменты могут быть доведены до любой степени. совершенства, которое можно вообразить, при условии, что будет найдено отражающее вещество, которое будет полировать так же тонко, как стекло, и отражать столько света, сколько пропускает стекло, а также достигнуть искусства передачи ему параболической фигуры. Но это казалось очень большими трудностями , и я почти счел их непреодолимыми, когда я далее подумал, что каждая неровность на отражающей поверхности заставляет лучи отклоняться в 5 или 6 раз больше от их должного курса, чем подобные неровности в преломляющей поверхности; так что гораздо больше Здесь потребуется любопытство, чем при вычислении очков для преломления.

«Среди этих мыслей я был вынужден покинуть Кембридж из-за чумы, и прошло более двух лет, прежде чем я продолжил. также будет исправлено до последнего; я начал пробовать, что могло бы быть затронуто в этом виде, и постепенно усовершенствовал инструмент (в основных его частях, как тот, который я послал в Лондон), с помощью которого я мог бы различать Юпитер «S 4 сопутствует , и показал им различные времена для двух других моих знакомых. Я также мог различить Луны фазы -like Венеры , но не очень отчетливо, и без какой - либо любезности в утилизации прибора.

"С того времени меня прервали до этой прошлой осени, когда я сделал другой. И поскольку это было разумно лучше, чем первое (особенно для дневных объектов), я не сомневаюсь, что они все равно будут доведены до гораздо большего совершенства с помощью их усилия, которые, как вы мне сообщаете, заботятся об этом в Лондоне ".

Теория цвета Ньютона

После замечания о том, что микроскопы кажутся такими же способными к усовершенствованию, как и телескопы, он добавляет:

Теперь я перейду к ознакомлению вас с другой, более заметной деформацией его лучей, находившихся в промежуточных степенях преломляемости. И эта аналогия скручивает цвета, и преломляемость очень точная и строгая; лучи всегда либо точно совпадают в обоих, либо пропорционально расходятся в обоих.

Далее, после некоторых замечаний по поводу сложных цветов, он говорит:

Я мог бы добавить больше примеров подобной природы, но сделаю вывод на этом общем, что цвета полностью естественных тел не имеют другого происхождения, кроме этого, что они по-разному подходят для отражения одного вида света в большем количестве, чем другого. И я экспериментировал с этим в темной комнате, освещая эти тела несмешанным светом разных цветов. Ибо с помощью этого средства можно заставить любого выглядеть любого цвета. У них нет подходящего цвета, но они всегда выглядят цвета падающего на них света, но с той разницей, что они наиболее живы и живы в свете своего дневного цвета. Minium проявляется в любом цвете безразлично, как это проиллюстрировано, но все же наиболее ярким в красном, и поэтому Bise безразлично проявляется в любом цвете, которым он проиллюстрирован, но все же наиболее ярким в синем.

И там поместите прозрачную и бесцветную призму, чтобы преломлять входящий свет в сторону дальней части комнаты, которая, как я сказал, тем самым будет рассеиваться в продолговатом цветном изображении. Затем поместите линзу радиусом около трех футов (предположим, широкое стекло трехфутового телескопа) на расстоянии около четырех или пяти футов оттуда, через которую все эти цвета могут одновременно передаваться, и своим преломлением собираться на расстоянии примерно десяти или двенадцати футов. Если на таком расстоянии вы перехватите этот свет листом белой бумаги, вы увидите, как цвета снова превращаются в белизну, смешиваясь.

Но необходимо, чтобы призма и линза были размещены устойчиво, а бумага, на которой нанесены краски, перемещалась взад и вперед; ибо таким движением вы не только обнаружите, на каком расстоянии белизна почти идеальна, но также увидите, как цвета постепенно сходятся и превращаются в белизну, а затем, пересекшись друг с другом в том месте, где они составляют белизну, снова становятся рассеиваются и разъединяются и в перевернутом порядке сохраняют те же цвета, которые были у них до того, как они вошли в композицию. Вы также можете увидеть, что, если какой-либо из цветов на линзе будет перехвачен, белизна изменится на другие цвета. И поэтому, чтобы композиция белизны была идеальной, необходимо следить за тем, чтобы ни один из цветов не попадал на линзу.

Он завершает свое общение словами:

Этого, как я понимаю, достаточно для введения в эксперименты такого рода: если кто-то из Общества Р. проявит такое любопытство, чтобы начать судебное преследование, я был бы очень рад узнать, с каким успехом: если что-то кажется дефектным. , или чтобы помешать этим отношениям, у меня может быть возможность дать дальнейшие указания по этому поводу или признать свои ошибки, если я их совершил.

Споры

Публикация этих открытий вызвала ряд споров, которые длились несколько лет, в которых Ньютону пришлось столкнуться с выдающимся английским физиком Робертом Гуком , Энтони Лукасом (профессором математики Льежского университета ), Франциском Линусом (врачом из Льежа). ), и многие другие. Некоторые из его оппонентов отрицали истинность его экспериментов, отказываясь верить в существование спектра. Другие раскритиковали эксперименты, заявив, что длина спектра никогда не превышала ширину более чем в три с половиной раза, в то время как Ньютон обнаружил, что она в пять раз больше. 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 к открытию различной дисперсионной способности различных преломляющих веществ.

Ньютон вел беседу с возражающими с большой вежливостью и терпением, но боль, которую эти долгие дискуссии причинили его чувствительному уму, можно оценить по его письму от 18 ноября 1676 г. в Ольденбург : «Я обещал послать вам ответ мистеру. Лукас в следующий вторник, но я обнаружил, что едва ли закончу то, что задумал, чтобы сделать копию к тому времени, и поэтому прошу вашего терпения еще на неделю. Я вижу, что сделал себя рабом философии, но если я освобожусь от дел мистера Лукаса, я решительно попрощаюсь с ними навеки, за исключением того, что я делаю для личного удовлетворения, или уйду, чтобы выступить за мной; ибо я вижу, что человек должен либо принять решение не выпускать ничего нового, либо стать рабом, чтобы защитить его ".

К счастью, эти споры не так сильно ослабили пыл Ньютона, как он боялся. Позже он опубликовал множество 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, которые имеют непреходящую ценность. Ему удалось объяснить цвет тонких и толстых пластин ( дифракцию ) и изгиб света, и он писал о двойном лучепреломлении, поляризации света и бинокулярном зрении . Он также изобрел отражающий квадрант для наблюдения углов между луной и неподвижными звездами - такой же во всех важных аспектах, как исторически важный навигационный инструмент, более известный как квадрант Хэдли . Это открытие было передано им Эдмунду Галлею в 1700 году, но не было опубликовано или передано Королевскому обществу до тех пор, пока после смерти Ньютона не было найдено его описание среди его статей.

Конфликт из-за выборов оратора

В марте 1673 года Ньютон принял видное участие в университетском диспуте. Публичное ораторство стало вакантным, и возник спор между главами колледжей и членами Сената относительно способа избрания на эту должность. Главы претендовали на право назначить двух человек, одно из которых должно было быть избрано сенатом. Сенат настаивал на том, что правильным режимом были открытые выборы. Джордж Вильерс, 2-й герцог Бекингемский , который был ректором университета, попытался достичь компромисса, который, по его словам, «я надеюсь, что в настоящее время может удовлетворить обе стороны. подчиняются, но при этом вставляют (если они сочтут нужным) протест относительно их заявления о том, что эти выборы в будущем не могут считаться решающим прецедентом в ущерб их притязаниям ", и," поскольку я понимаю, что весь университет в основном уважает доктора Генри Памана из Колледжа Святого Иоанна и мистера Крейвена из Тринити-колледжа, я рекомендую их обоих быть номинированными ". Главы, однако, назначили докторов Памана и Ральфа Сандерсона (из Св. Иоанна); на следующий день 121 член сената записал свои голоса за Крейвена и девяносто восемь за Памана. Утром в день выборов в Риджент-хаусе был зачитан протест, в котором фигурировало имя Ньютона. Но вице-канцлер принял Памана в то же утро, и таким образом закончился первый конкурс ненаучного характера, в котором принял участие Ньютон.

Бедность Ньютона

8 марта 1673 года Ньютон написал Ольденбургу, секретарю Королевского общества:

«Сэр, я хочу, чтобы вы добились того, чтобы меня исключили из членства в Королевском обществе: хотя я и почитаю это тело, но, поскольку я вижу, я не принесу им никакой пользы и (из-за такого расстояния) не смогу приобщиться к ним. Я хочу отказаться от преимуществ их сборок ».

Ольденбург ответил на это предложением обратиться в Общество с просьбой освободить Ньютона от еженедельных выплат, поскольку в письме Ньютона в Ольденбург от 23 июня 1673 г. он говорит: «Благодарю вас за ваше предложение о моих ежеквартальных выплатах, но Я бы не стал заставлять вас извиняться, если вы еще этого не сделали ". Похоже, что ничего больше не было сделано 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 выплат». После этого «совет согласился отказаться от него, как и от некоторых других».

18 февраля 1675 г. Ньютон был официально принят в Общество. Наиболее вероятная причина, по которой Ньютон хотел освободиться от этих выплат, состоит в том, что, поскольку он не состоял в священном сане, его стипендия в Тринити-колледже прекратилась осенью 1675 года, что привело к сокращению его дохода. Но в апреле 1675 года он получил от короны патент, позволяющий ему, как профессору Лукаса, сохранять свое членство без необходимости принимать священные саны. Это должно было облегчить финансовые проблемы Ньютона, поскольку в ноябре 1676 года он пожертвовал 40 фунтов стерлингов на строительство новой библиотеки Тринити-колледжа.

Универсальный закон всемирного тяготения

Предполагается, что именно в Вулсторпе летом 1666 года мысли Ньютона были обращены на предмет гравитации. Говорят, что они были вдохновлены тем, что Ньютон увидел яблоко, упавшее с дерева на ферме его матери, версия, для которой есть разумные исторические свидетельства. В одной из версий истории предполагается, что яблоко упало на голову Ньютона; эта версия, похоже, была изобретена Исааком Д'Израэли . Вольтер является авторитетом для прежней версии этой истории. Он получил 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 правдоподобной и любимой истории, никогда не может быть известно, но несомненно, что традиция отмечала дерево как то, с которого упало яблоко, до 1866 года, когда из-за гниения дерево было срублено и его древесина бережно сохранена.

Иоганн Кеплер с помощью тщательно продуманной серии измерений доказал, что

• каждая планета вращается по эллиптической орбите вокруг Солнца, центр которого занимает один из фокусов эллипса,
• что радиус-вектор каждой планеты, проведенной от Солнца, выметает равные области в равное время,
• и что квадраты периодических времен планет находятся в той же пропорции, что и кубы их средних расстояний от Солнца.

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, что та же самая тенденция падать на Землю могла быть причиной что Луна удерживалась на своей орбите вокруг Земли.

Ньютон, вычисляя по законам Кеплера и предполагая, что орбиты планет представляют собой круги с Солнцем в центре, уже доказал, что сила Солнца, действующая на разные планеты, должна изменяться как обратный квадрат расстояний между ними. планеты от Солнца. Поэтому его побудили спросить, распространится ли притяжение Земли на Луну, будет ли сила на таком расстоянии точной величины, необходимой для удержания Луны на ее орбите. Он обнаружил, что Луна из-за своего движения по орбите каждую минуту отклонялась от касательной на расстояние 13 футов (3,96 м). Но, наблюдая расстояние, на которое тело могло бы упасть за одну секунду на поверхность Земли, и вычисляя исходя из этого в предположении уменьшения силы пропорционально обратному квадрату расстояния, он обнаружил, что притяжение Земли в точке Расстояние до Луны могло бы провести тело через 15 футов (4,57 метра) за одну минуту. Ньютон расценил расхождение между результатами как доказательство ошибочности своей гипотезы и «отложил на тот момент любые дальнейшие размышления по этому поводу». (См . Пушечное ядро ​​Ньютона .)

В ноябре 1679 года Роберт Гук (после его назначения руководить корреспонденцией Королевского общества) начал обмен письмами с Ньютоном: он хотел услышать от членов об их исследованиях или их взглядах на исследования других. Переписка позже вызвала споры. Гук и Ньютон разошлись во мнениях относительно формы траектории тела, падающего с высоты, принимая во внимание движение Земли вокруг своей оси. Позднее Ньютон признал, что обмен мнениями 1679-80 гг. Пробудил его дремлющий интерес к астрономии. Это заставило Ньютона вернуться к своим прежним догадкам о Луне. Оценка, которую Ньютон использовал для радиуса Земли, которая была принята географами и мореплавателями, была основана на очень грубой оценке, согласно которой длина градуса земной поверхности, измеренная по меридиану, составляла 60 морских миль. На заседании Королевского общества 11 января 1672 года секретарь Ольденбург зачитал письмо из Парижа, в котором описывалась процедура, которой придерживался Жан Пикар при измерении степени, и конкретно указывалась точная длина, которую он рассчитал. Вероятно, что Ньютон познакомился с этим измерением Пикарда, 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 °, привела к тому, что два результата, несоответствие между которыми Ньютон считал опровержением своей гипотезы, совпали настолько точно, что теперь он считал свою гипотезу полностью установленной. .

В январе 1684 года сэр Кристофер Рен , Галлей и Гук были привлечены к обсуждению закона всемирного тяготения, и хотя они, вероятно, все согласились с истинностью закона обратных квадратов, тем не менее, эта истина не считалась установленной. Похоже, что Гук утверждал, что нашел решение проблемы траектории тела, движущегося вокруг центра силы, притягивающего как обратный квадрат расстояния, но Галлей после задержки в несколько месяцев заявил, что Гук «не был так хорош. как его слово "в демонстрации своего решения Рену и отправился в Кембридж в августе 1684 года, чтобы проконсультироваться с Ньютоном по этому поводу. Не упоминая о сделанных предположениях, он спросил Ньютона, какой была бы кривая, описываемая планетой вокруг Солнца, исходя из предположения, что сила Солнца уменьшается как квадрат расстояния. Ньютон сразу ответил: «эллипс», и на вопрос Галлея о причине его ответа он ответил: «Ну, я вычислил это». Однако он не мог приложить руку к своему расчету, но пообещал отправить его Галлею. После того, как последний покинул Кембридж, Ньютон принялся за воспроизведение расчета. Сделав ошибку и получив другой результат, он исправил свою работу и получил прежний результат.

В ноябре следующего года Ньютон выполнил свое обещание, данное Галлею, отправив ему рукой мистера Пэджета, сотрудника Тринити-колледжа и математика Госпиталя Христа , копию своей демонстрации; и очень скоро после этого Галлей снова посетил Кембридж, чтобы обсудить с Ньютоном эту проблему. По возвращении в Лондон 10 декабря 1684 года он сообщил Королевскому обществу, что «недавно видел в Кембридже мистера Ньютона, который показал ему любопытный трактат Де Моту », который по желанию Галлея он обещал отправить в Общество быть внесенными в их реестр. «Г-н Галлей хотел напомнить г-ну Ньютону о его обещании передать это изобретение себе, пока он не сможет свободно опубликовать его», 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 к Астону от 23 февраля 1685 года Ньютон поблагодарил его за «внесение в реестр своих представлений о движении». Этот трактат Де Моту был отправной точкой « Начала» и должен был стать кратким описанием того, 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 наиболее важных положений второго и третьего разделов первой книги « Принципов» .

Смотрите также

Примечания

использованная литература

• Вестфол, Ричард С. (1994). Жизнь Исаака Ньютона . Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-47737-9.