Ранние годы

Исаак Ньютон, сын мелкого, но зажиточного фермера, родился в деревне Вулсторп (англ. Woolsthorpe, графство Линкольншир), в канун гражданской войны. Отец Ньютона не дожил до рождения сына. Мальчик родился преждевременно, был болезненным, поэтому его долго не решались крестить. И всё же он выжил, был крещён (1 января), и назван Исааком в честь покойного отца. Факт рождения под Рождество Ньютон считал особым знаком судьбы. Несмотря на слабое здоровье в младенчестве, он прожил 84 года.

Ньютон искренне считал, что его род восходит к шотландским дворянам XV века, однако историки обнаружили, что в 1524 году его предки были бедными крестьянами. К концу XVI века семья разбогатела и перешла в разряд йоменов (землевладельцев). Отец Ньютона оставил в наследство крупную по тем временам сумму в 500 фунтов стерлингов и несколько сот акров плодородной земли, занятой полями и лесами.

В январе 1646 года мать Ньютона, Анна Эйскоу (англ. Hannah Ayscough) вновь вышла замуж. От нового мужа, 63-летнего вдовца, у неё было трое детей, и она стала уделять мало внимания Исааку. Покровителем мальчика стал его дядя по матери, Уильям Эйскоу. В детстве Ньютон, по отзывам современников, был молчалив, замкнут и обособлен, любил читать и мастерить технические игрушки: солнечные и водяные часы, мельницу и т. п. Всю жизнь он чувствовал себя одиноким.

Отчим умер в 1653 году, часть его наследства перешла к матери Ньютона и была сразу же оформлена ею на Исаака. Мать вернулась домой, однако основное внимание уделяла троим младшим детям и обширному хозяйству; Исаак по-прежнему был предоставлен сам себе.

В 1655 году 12-летнего Ньютона отдали учиться в расположенную неподалёку школу в Грэнтеме, где он жил в доме аптекаря Кларка. Вскоре мальчик показал незаурядные способности, однако в 1659 году мать Анна вернула его в поместье и попыталась возложить на 16-летнего сына часть дел по управлению хозяйством. Попытка не имела успеха - Исаак предпочитал всем другим занятиям чтение книг, стихосложение и особенно конструирование различных механизмов. В это время к Анне обратился Стокс, школьный учитель Ньютона, и начал уговаривать её продолжить обучение необычайно одарённого сына; к этой просьбе присоединились дядя Уильям и грэнтемский знакомый Исаака (родственник аптекаря Кларка) Хэмфри Бабингтон, член Кембриджского Тринити-колледжа. Объединёнными усилиями они, в конце концов, добились своего. В 1661 году Ньютон успешно окончил школу и отправился продолжать образование в Кембриджский университет.

Тринити-колледж (1661-1664)

В июне 1661 года 18-летний Ньютон приехал в Кембридж. Согласно уставу, ему устроили экзамен на знание латинского языка, после чего сообщили, что он принят в Тринити-колледж (Колледж святой Троицы) Кембриджского университета. С этим учебным заведением связаны более 30 лет жизни Ньютона.

Колледж, как и весь университет, переживал трудное время. Только что (1660) в Англии была восстановлена монархия, король Карл II часто задерживал положенные университету выплаты, уволил значительную часть преподавательского состава, назначенную в годы революции. Всего в Тринити-колледже проживало 400 человек, включая студентов, слуг и 20 нищих, которым по уставу колледж обязан был выдавать подаяние. Учебный процесс находился в плачевном состоянии.

Ньютона зачислили в разряд студентов-«сайзеров» (англ. sizar), с которых не брали платы за обучение (вероятно, по рекомендации Бабингтона). Документальных свидетельств и воспоминаний об этом периоде его жизни сохранилось очень мало. В эти годы окончательно сложился характер Ньютона - стремление дойти до сути, нетерпимость к обману, клевете и угнетению, равнодушие к публичной славе. У него по-прежнему не было друзей.

В апреле 1664 года Ньютон, сдав экзамены, перешёл в более высокую студенческую категорию «школяров» (scholars), что дало ему право на стипендию и продолжение обучения в колледже.

Несмотря на открытия Галилея, естествознание и философию в Кембридже по-прежнему преподавали по Аристотелю. Однако в сохранившихся тетрадях Ньютона уже упоминаются Галилей, Коперник, картезианство, Кеплер и атомистическая теория Гассенди. Судя по этим тетрадям, он продолжал мастерить (в основном, научные инструменты), увлечённо занимался оптикой, астрономией, математикой, фонетикой, теорией музыки. Согласно воспоминаниям соседа по комнате, Ньютон беззаветно предавался учению, забывая про еду и сон; вероятно, несмотря на все трудности, это был именно тот образ жизни, которого он сам желал.

1664 год в жизни Ньютона был богат и другими событиями. Ньютон пережил творческий подъём, начал самостоятельную научную деятельность и составил масштабный список (из 45 пунктов) нерешённых проблем в природе и человеческой жизни (Вопросник, лат. Questiones quaedam philosophicae). В дальнейшем подобные списки не раз появляются в его рабочих тетрадях. В марте этого же года на недавно основанной (1663) кафедре математики колледжа начались лекции нового преподавателя, 34-летнего Исаака Барроу, крупного математика, будущего друга и учителя Ньютона. Интерес Ньютона к математике резко возрос. Он сделал первое значительное математическое открытие: биномиальное разложение для произвольного рационального показателя (включая отрицательные), а через неё пришел к своему главному математическому методу - разложению функции в бесконечный ряд. Наконец, в самом конце года Ньютон стал бакалавром.

Научной опорой и вдохновителями творчества Ньютона в наибольшей степени были физики: Галилей, Декарт и Кеплер. Ньютон завершил их труды, объединив в универсальную систему мира. Меньшее, но существенное влияние оказали другие математики и физики: Евклид, Ферма, Гюйгенс, Валлис и его непосредственный учитель Барроу. В студенческой записной книжке Ньютона есть программная фраза:

«Чумные годы» (1665-1667)

В канун Рождества 1664 года на лондонских домах стали появляться красные кресты - первые метки Великой эпидемии чумы. К лету смертоносная эпидемия значительно расширилась. 8 августа 1665 года занятия в Тринити-колледже были прекращены и персонал распущен до окончания эпидемии. Ньютон уехал домой в Вулсторп, захватив с собой основные книги, тетради и инструменты.

Это были бедственные годы для Англии - опустошительная чума (только в Лондоне погибла пятая часть населения), разорительная война с Голландией, Великий лондонский пожар. Но существенную часть своих научных открытий Ньютон сделал в уединении «чумных лет». Из сохранившихся заметок видно, что 23-летний Ньютон уже свободно владел базовыми методами дифференциального и интегрального исчислений, включая разложение функций в ряды и то, что впоследствии было названо формулой Ньютона-Лейбница. Проведя ряд остроумных оптических экспериментов, он доказал, что белый цвет есть смесь цветов спектра. Позже Ньютон вспоминал об этих годах:

Но самым значительным его открытием в эти годы стал закон всемирного тяготения. Позднее, в 1686 году, Ньютон писал Галлею:

Неточность, упомянутая Ньютоном, вызвана тем, что размеры Земли и величину ускорения свободного падения Ньютон взял из «Механики» Галилея, где они приведены со значительной погрешностью. Позднее Ньютон получил более точные данные Пикара и окончательно убедился в истинности своей теории.

Общеизвестна легенда о том, что закон тяготения Ньютон открыл, наблюдая падение яблока с ветки дерева. Впервые «яблоко Ньютона» мельком упомянул биограф Ньютона Уильям Стьюкли (книга «Воспоминания о жизни Ньютона», 1752 год):

Популярной легенда стала благодаря Вольтеру. В действительности, как видно по рабочим тетрадям Ньютона, его теория всеобщего тяготения развивалась постепенно. Другой биограф, Генри Пембертон, приводит рассуждения Ньютона (без упоминания яблока) более подробно: «сравнивая периоды нескольких планет и их расстояния до Солнца, он обнаружил, что… эта сила должна снижаться в квадратичной пропорциональности с увеличением расстояния». Другими словами, Ньютон обнаружил, что из третьего закона Кеплера, связывающего периоды обращения планет с расстоянием до Солнца, следует именно «формула обратных квадратов» для закона тяготения (в приближении круговых орбит). Окончательную формулировку закона тяготения, вошедшую в учебники, Ньютон выписал позднее, после того, как ему стали ясны законы механики.

Эти открытия, а также многие из позднейших, были опубликованы на 20-40 лет позже, чем были сделаны. Ньютон не гнался за славой. В 1670 году он писал Джону Коллинзу: «Я не вижу ничего желательного в славе, даже если бы я был способен заслужить её. Это, возможно, увеличило бы число моих знакомых, но это как раз то, чего я больше всего стараюсь избегать». Свой первый научный труд (октябрь 1666), излагавший основы анализа, он не стал публиковать; его нашли лишь спустя 300 лет.

Начало научной известности (1667-1684)

В марте-июне 1666 года Ньютон посетил Кембридж. Однако летом новая волна чумы вынудила его вновь уехать домой. Наконец, в начале 1667 года эпидемия утихла, и в апреле Ньютон возвратился в Кембридж. 1 октября он был избран членом Тринити-колледжа, а в 1668 году стал магистром. Ему выделили просторную отдельную комнату для жилья, назначили оклад (2 фунта в год) и передали группу студентов, с которыми он несколько часов в неделю добросовестно занимался стандартными учебными предметами. Впрочем, ни тогда, ни позже Ньютон не прославился как преподаватель, его лекции посещались плохо.

Упрочив своё положение, Ньютон совершил путешествие в Лондон, где незадолго до того, в 1660 году, было создано Лондонское королевское общество - авторитетная организация видных научных деятелей, одна из первых Академий наук. Печатным органом Королевского общества был журнал «Философские труды» (англ. Philosophical Transactions).

В 1669 году в Европе стали появляться математические работы, использующие разложения в бесконечные ряды. Хотя по глубине эти открытия не шли ни в какое сравнение с ньютоновскими, Барроу настоял на том, чтобы его ученик зафиксировал свой приоритет в этом вопросе. Ньютон написал краткий, но достаточно полный конспект этой части своих открытий, который назвал «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов». Барроу переслал этот трактат в Лондон. Ньютон просил Барроу не раскрывать имя автора работы (но тот всё же проговорился). «Анализ» распространился среди специалистов и получил некоторую известность в Англии и за её пределами.

В этом же году Барроу принял приглашение короля стать придворным капелланом и оставил преподавание. 29 октября 1669 года 26-летний Ньютон был избран его преемником, профессором математики и оптики Тринити-колледжа, с высоким окладом 100 фунтов в год. Барроу оставил Ньютону обширную алхимическую лабораторию; в этот период Ньютон всерьёз увлёкся алхимией, провел массу химических опытов.

Одновременно Ньютон продолжил эксперименты по оптике и теории цвета. Ньютон исследовал сферическую и хроматическую аберрации. Чтобы свести их к минимуму, он построил смешанный телескоп-рефлектор: линза и вогнутое сферическое зеркало, которое сделал и отполировал сам. Проект такого телескопа впервые предложил Джеймс Грегори (1663), однако этот замысел так и не был реализован. Первая конструкция Ньютона (1668) оказалась неудачной, но уже следующая, с более тщательно отполированным зеркалом, несмотря на небольшие размеры, давала 40-кратное увеличение превосходного качества.

Слухи о новом инструменте быстро дошли до Лондона, и Ньютона пригласили показать своё изобретение научной общественности. В конце 1671 - начале 1672 года прошла демонстрация рефлектора перед королём, а затем - в Королевском обществе. Аппарат вызвал всеобщие восторженные отзывы. Вероятно, сыграла роль и практическая важность изобретения: астрономические наблюдения служили для точного определения времени, что в свою очередь необходимо для навигации на море. Ньютон стал знаменит и в январе 1672 года был избран членом Королевского общества. Позднее усовершенствованные рефлекторы стали основными инструментами астрономов, с их помощью были открыты планета Уран, иные галактики, красное смещение.

Первое время Ньютон дорожил общением с коллегами из Королевского общества, где состояли, кроме Барроу, Джеймс Грегори, Джон Валлис, Роберт Гук, Роберт Бойль, Кристофер Рен и другие известные деятели английской науки. Однако вскоре начались утомительные конфликты, которых Ньютон очень не любил. В частности, разгорелась шумная полемика по поводу природы света. Началось она с того, что в феврале 1672 года Ньютон опубликовал в «Philosophical Transactions» подробное описание своих классических опытов с призмами и свою теорию цвета. Гук, который ранее опубликовал собственную теорию, заявил, что результаты Ньютона его не убедили; его поддержал Гюйгенс на том основании, что теория Ньютона «противоречит общепринятым воззрениям». Ньютон ответил на их критику только через полгода, но к этому времени число критиков значительно увеличилось.

Лавина некомпетентных нападок вызвала у Ньютона раздражение и депрессию. Он пожалел, что доверчиво обнародовал свои открытия перед собратьями по науке. Ньютон попросил секретаря Общества Ольденбурга больше не пересылать ему критических писем и дал зарок на будущее: не ввязываться в научные споры. В письмах он жалуется, что поставлен перед выбором: либо не публиковать свои открытия, либо тратить всё время и все силы на отражение недружелюбной дилетантской критики. В конце концов он выбрал первый вариант и сделал заявление о выходе из Королевского общества (8 марта 1673 года). Ольденбург не без труда уговорил его остаться. Однако научные контакты с Обществом теперь сведены к минимуму.

В 1673 году произошли два важных события. Первое: королевским указом в Тринити вернулся старый друг и покровитель Ньютона, Исаак Барроу, теперь в качестве руководителя («мастера»). Второе: математическими открытиями Ньютона заинтересовался Лейбниц, известный на тот момент как философ и изобретатель. Получив труд Ньютона 1669 года по бесконечным рядам и глубоко его изучив, он далее самостоятельно начинает развивать свою версию анализа. В 1676 году Ньютон и Лейбниц обменялись письмами, в которых Ньютон разъяснил ряд своих методов, ответил на вопросы Лейбница и намекнул на существование ещё более общих методов, пока не опубликованных (имелось в виду общее дифференциальное и интегральное исчисление). Секретарь Королевского общества Генри Ольденбург настойчиво просил Ньютона во славу Англии опубликовать свои математические открытия по анализу, но Ньютон ответил, что уже пять лет как занимается другой темой и не хочет отвлекаться. На очередное письмо Лейбница Ньютон не ответил. Первая краткая публикация по ньютоновскому варианту анализа появилась только в 1693 году, когда вариант Лейбница уже широко распространился по Европе.

Конец 1670-х годов был печален для Ньютона. В мае 1677 года неожиданно умер 47-летний Барроу. Зимой этого же года в доме Ньютона возник сильный пожар, и часть рукописного архива Ньютона сгорела. В сентябре 1677 года умер благоволивший Ньютону секретарь Королевского Общества Ольденбург, и новым секретарём стал Гук, относившийся к Ньютону неприязненно. В 1679 году тяжело заболела мать Анна; Ньютон, оставив все дела, приехал к ней, принимал активное участие в уходе за больной, но состояние матери быстро ухудшалось, и она умерла. Мать и Барроу были в числе немногих людей, скрашивавших одиночество Ньютона.

«Математические начала натуральной философии» (1684-1686)

История создания этого труда, наряду с «Началами» Евклида, одного из самых знаменитых в истории науки, началась в 1682 году, когда прохождение кометы Галлея вызвало подъём интереса к небесной механике. Эдмонд Галлей пытался уговорить Ньютона опубликовать его «общую теорию движения», о которой уже давно ходили слухи в учёном сообществе. Ньютон отказался. Он вообще неохотно отвлекался от своих исследований ради кропотливого дела издания научных трудов.

В августе 1684 года Галлей приехал в Кембридж и рассказал Ньютону, что они с Реном и Гуком обсуждали, как из формулы закона тяготения вывести эллиптичность орбиты планет, но не знали, как подступиться к решению. Ньютон сообщил, что у него уже есть такое доказательство, и в ноябре прислал Галлею готовую рукопись. Тот сразу оценил значение результата и метода, немедленно снова навестил Ньютона и на этот раз сумел уговорить его опубликовать свои открытия. 10 декабря 1684 года в протоколах Королевского общества появилась историческая запись:

Работа над книгой шла в 1684-1686 годах. По воспоминаниям Хэмфри Ньютона, родственника учёного и его помощника в эти годы, сначала Ньютон писал «Начала» в перерывах между алхимическими опытами, которым уделял основное внимание, затем постепенно увлёкся и с воодушевлением посвятил себя работе над главной книгой своей жизни.

Публикацию предполагалось осуществить на средства Королевского общества, но в начале 1686 года Общество издало не нашедший спроса трактат по истории рыб, и тем самым истощило свой бюджет. Тогда Галлей объявил, что он берёт расходы по изданию на себя. Общество с признательностью приняло это великодушное предложение и в качестве частичной компенсации бесплатно предоставила Галлею 50 экземпляров трактата по истории рыб.

Труд Ньютона - возможно, по аналогии с «Началами философии» Декарта (1644) - получил название «Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), то есть, на современном языке, «Математические основы физики».

28 апреля 1686 года первый том «Математических начал» был представлен Королевскому обществу. Все три тома, после некоторой авторской правки, вышли в 1687 году. Тираж (около 300 экземпляров) был распродан за 4 года - для того времени очень быстро.

Как физический, так и математический уровень труда Ньютона совершенно несопоставимы с работами его предшественников. В нём отсутствует аристотелева или декартова метафизика, с её туманными рассуждениями и неясно сформулированными, часто надуманными «первопричинами» природных явлений. Ньютон, например, не провозглашает, что в природе действует закон тяготения, он строго доказывает этот факт, исходя из наблюдаемой картины движения планет и их спутников. Метод Ньютона - создание модели явления, «не измышляя гипотез», а потом уже, если данных достаточно, поиск его причин. Такой подход, начало которому было положено Галилеем, означал конец старой физики. Качественное описание природы уступило место количественному - значительную часть книги занимают расчёты, чертежи и таблицы.

В своей книге Ньютон ясно определил базовые понятия механики, причём ввёл несколько новых, включая такие важнейшие физические величины, как масса, внешняя сила и количество движения. Сформулированы три закона механики. Приведен строгий вывод из закона тяготения всех трёх законов Кеплера. Отметим, что были описаны и неизвестные Кеплеру гиперболические и параболические орбиты небесных тел. Истинность гелиоцентрической системы Коперника Ньютон прямо не обсуждает, но подразумевает; он даже оценивает отклонение Солнца от центра масс Солнечной системы. Другими словами, Солнце в системе Ньютона, в отличие от кеплеровской, не покоится, а подчиняется общим законам движения. В общую систему включены и кометы, вид орбит которых вызывал тогда большие разногласия.

Слабым местом теории тяготения Ньютона, по мнению многих тогдашних учёных, было отсутствие объяснения природы этой силы. Ньютон изложил только математический аппарат, оставив открытыми вопросы о причине тяготения и его материальном носителе. Для научной общественности, воспитанной на философии Декарта, это был непривычный и вызывающий подход, и лишь триумфальный успех небесной механики в XVIII веке заставил физиков временно примириться с ньютоновской теорией. Физические основы тяготения прояснились только спустя более чем два века, с появлением Общей теории относительности.

Математический аппарат и общую структуру книги Ньютон построил максимально близкими к тогдашнему стандарту научной строгости - «Началам» Евклида. Математический анализ он сознательно почти нигде не использовал - применение новых, непривычных методов поставило бы под угрозу доверие к изложенным результатам. Эта осторожность, однако, обесценила ньютоновский метод изложения для следующих поколений читателей. Книга Ньютона была первой работой по новой физике и одновременно одним из последних серьёзных трудов, использующих старые методы математического исследования. Все последователи Ньютона уже использовали созданные им мощные методы математического анализа. Крупнейшими непосредственными продолжателями дела Ньютона стали Д’Аламбер, Эйлер, Лаплас, Клеро и Лагранж.

Административная деятельность (1687-1703)

1687 год ознаменовался не только выходом великой книги, но и конфликтом Ньютона с королём Яковом II. В феврале король, последовательно проводя свою линию на реставрацию католицизма в Англии, предписал Кембриджскому университету дать степень магистра католическому монаху Альбану Френсису. Руководство университета колебалось, не желая раздражать короля; вскоре делегацию учёных, в том числе Ньютона, вызвали для расправы к известному своей грубостью и жестокостью Лорду-верховному судье Джорджу Джеффрису (англ. George Jeffreys). Ньютон выступил против всякого компромисса, ущемляющего университетскую автономию, и убедил делегацию занять принципиальную позицию. В итоге вице-канцлера университета отстранили от должности, но желание короля так и не было исполнено. В одном из писем этих лет Ньютон изложил свои политические принципы:

В 1689 году, после свержения короля Якова II, Ньютон был в первый раз избран в парламент от Кембриджского университета и заседал там немногим более года. Второе избрание состоялось в 1701-1702 годах. Существует популярный анекдот о том, что он взял слово для выступления в палате общин только один раз, попросив закрыть окно во избежание сквозняка. На самом деле, Ньютон выполнял свои парламентские обязанности с той же добросовестностью, с какой он относился ко всем своим делам.

Около 1691 года Ньютон серьёзно заболел (скорее всего, отравился в ходе химических опытов, хотя имеются и другие версии - переутомление, потрясение после пожара, повлекшего потерю важных результатов, и возрастные недуги). Близкие опасались за его рассудок; несколько сохранившихся его писем этого периода действительно свидетельствуют о душевном расстройстве. Только в конце 1693 года здоровье Ньютона полностью восстановилось.

В 1679 году Ньютон познакомился в Тринити с 18-летним аристократом, любителем науки и алхимии, Чарльзом Монтегю (1661-1715). Вероятно, Ньютон произвёл на Монтегю сильнейшее впечатление, потому что в 1696 году, став лордом Галифаксом, президентом Королевского общества и канцлером Казначейства (то есть министром финансов Англии), Монтегю предложил королю назначить Ньютона смотрителем Монетного двора. Король дал своё согласие, и в 1696 году Ньютон занял эту должность, покинул Кембридж и переехал в Лондон. С 1699 года он стал управляющим («мастером») Монетного двора.

Для начала Ньютон досконально изучил технологию монетного производства, привёл в порядок документооборот, переделал учёт за последние 30 лет. Одновременно Ньютон энергично и квалифицированно содействовал проводимой Монтегю денежной реформе, восстановив доверие к основательно запущенной его предшественниками монетной системе Англии. В Англии этих лет имели хождение почти исключительно неполновесные, а в немалом количестве и фальшивые монеты. Широкое распространение получила обрезка краёв серебряных монет. Теперь же монету начали производить на специальных станках и по ободку их шла надпись, так что преступное стачивание металла стало невозможным. Старая, неполновесная серебряная монета за 2 года была полностью изъята из обращения и перечеканена, выпуск новых монет возрос, чтобы успевать за потребностью в них, качество их улучшилось. Ранее во время подобных реформ старые деньги население должно было менять по весу, после этого объём наличности уменьшался как у лиц (частных и юридических), так и во всей стране, но проценты и обязательства по кредитам оставались прежними, из-за чего в экономике начиналась стагнация. Ньютон же предложил обменивать деньги по номиналу, что предотвращало указанные проблемы, а неизбежный после такого дефицит средств восполнялся взятием кредитов у других стран (больше всего - у Нидерландов), инфляция резко снизилась, но внешний государственный долг вырос к середине века до беспрецедентных в истории Агнлии размеров. Но на протяжении этого времени происходил заметный экономический рост, из-за него выросли налоговые отчисления в казну (сравнявшиеся по размеру с французскими, несмотря на то, что Францию населяли в 2,5 раза больше людей), за счёт этого госдолг постепенно выплачивался.

Однако честный и компетентный человек во главе Монетного двора устраивал не всех. С первых же дней на Ньютона посыпались жалобы и доносы, постоянно появлялись комиссии по проверке. Как выяснилось, многие доносы поступали от фальшивомонетчиков, раздражённых ньютоновскими реформами. Ньютон, как правило, равнодушно относился к злословию, но никогда не прощал, если оно затрагивало его честь и репутацию. Он лично участвовал в десятках расследований, и более 100 фальшивомонетчиков были выслежены и осуждены; при отсутствии отягчающих обстоятельств их чаще всего высылали в североамериканские колонии, но несколько главарей были казнены. Число фальшивых монет в Англии значительно сократилось. Монтегю в своих мемуарах высоко оценил незаурядные способности администратора, проявленные Ньютоном и обеспечившие успех реформы. Таким образом, проведённые учёным реформы не только предотвратили экономический кризис, но и через десятилетия привели к значительному росту благосостояния страны.

В апреле 1698 года Монетный двор в ходе «Великого посольства» трижды посетил русский царь Пётр I; к сожалению, подробности его визита и общения с Ньютоном не сохранились. Известно, однако, что в 1700 году в России была проведена монетная реформа, сходная с английской. А в 1713 году первые шесть печатных экземпляров 2-го издания «Начал» Ньютон выслал царю Петру в Россию.

Символом научного триумфа Ньютона стали два события 1699 года: началось преподавание системы мира Ньютона в Кембридже (с 1704 года - и в Оксфорде), а Парижская академия наук, оплот его оппонентов-картезианцев, избрала его своим иностранным членом. Всё это время Ньютон ещё числился членом и профессором Тринити-колледжа, но в декабре 1701 года он официально ушёл в отставку со всех своих постов в Кембридже.

В 1703 году скончался президент Королевского общества лорд Джон Сомерс, за 5 лет своего президентства посетивший заседания Общества лишь дважды. В ноябре Ньютон был избран его преемником и управлял Обществом до конца жизни - более двадцати лет. В отличие от своих предшественников, он лично присутствовал на всех заседаниях и сделал всё для того, чтобы британское Королевское общество заняло почётное место в научном мире. Число членов Общества росло (среди них, кроме Галлея, можно выделить Дени Папена, Абрахама де Муавра, Роджера Котса, Брука Тейлора), проводились и обсуждались интересные эксперименты, качество журнальных статей значительно улучшилось, финансовые проблемы были смягчены. Общество обзавелось платными секретарями и собственной резиденцией (на Флит-стрит), расходы на переезд Ньютон оплатил из своего кармана. В эти годы Ньютона часто приглашали в качестве консультанта в различные правительственные комиссии, а принцесса Каролина, будущая королева Великобритании, часами вела с ним во дворце беседы на философские и религиозные темы.

Последние годы

В 1704 году вышла в свет (сначала на английском языке) монография «Оптика», определявшая развитие этой науки до начала XIX века. Она содержала приложение «О квадратуре кривых» - первое и довольно полное изложение ньютоновской версии математического анализа. Фактически это последний труд Ньютона по естественным наукам, хотя он прожил ещё более 20 лет. Каталог оставленной им библиотеки содержал книги в основном по истории и теологии, и именно этим занятиям Ньютон посвятил остаток жизни. Ньютон оставался управителем Монетного двора, поскольку этот пост, в отличие от должности смотрителя, не требовал от него особой активности. Дважды в неделю он ездил на Монетный двор, раз в неделю - на заседание Королевского общества. Ньютон так никогда и не совершил путешествия за пределы Англии.

В 1705 году королева Анна возвела Ньютона в рыцарское достоинство. Отныне он сэр Исаак Ньютон. Впервые в английской истории звание рыцаря было присвоено за научные заслуги; в следующий раз это произошло более чем век спустя (1819, в отношении Хемфри Дэви). Впрочем, часть биографов считает, что королева руководствовалась не научными, а политическими мотивами. Ньютон обзавёлся собственным гербом и не очень достоверной родословной.

В 1707 году вышел сборник математических работ Ньютона «Универсальная арифметика». Приведенные в ней численные методы ознаменовали рождение новой перспективной дисциплины - численного анализа.

В 1708 году начался открытый приоритетный спор с Лейбницем (см. ниже), в который были вовлечены даже царствующие особы. Эта распря двух гениев дорого обошлась науке - английская математическая школа вскоре увяла на целый век, а европейская - проигнорировала многие выдающиеся идеи Ньютона, переоткрыв их много позднее. Конфликт не погасила даже смерть Лейбница (1716).

Первое издание «Начал» Ньютона давно было раскуплено. Многолетний труд Ньютона по подготовке 2-го издания, уточнённого и дополненного, увенчался успехом в 1710 году, когда вышел первый том нового издания (последний, третий - в 1713 году). Начальный тираж (700 экземпляров) оказался явно недостаточным, в 1714 и 1723 годах была допечатка. При доработке второго тома Ньютону, в виде исключения, пришлось вернуться к физике, чтобы объяснить расхождение теории с опытными данными, и он сразу же совершил крупное открытие - гидродинамическое сжатие струи. Теперь теория хорошо согласовывалась с экспериментом. Ньютон добавил в конец книги «Поучение» с уничтожающей критикой «теории вихрей», с помощью которой его оппоненты-картезианцы пытались объяснить движение планет. На естественный вопрос «а как на самом деле?» в книге следует знаменитый и честный ответ: «Причину… свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю».

В апреле 1714 года Ньютон обобщил свой опыт финансового регулирования и передал в казначейство свою статью «Наблюдения относительно ценности золота и серебра». В статье содержались конкретные предложения по корректировке стоимости драгоценных металлов. Эти предложения были частично приняты, и это благоприятно сказалось на английской экономике.

Незадолго до смерти Ньютон стал одной из жертв финансовой аферы крупной торговой «Компании Южных морей», пользовавшейся поддержкой правительства. Он приобрёл на крупную сумму ценные бумаги компании, а также настоял на их приобретении Королевским обществом. 24 сентября 1720 года банк компании объявил себя банкротом. Племянница Кэтрин вспоминала в своих записках, что Ньютон потерял более 20000 фунтов, после чего заявил, что может рассчитать движение небесных тел, но не степень безумия толпы. Впрочем, многие биографы полагают, что Кэтрин имела в виду не реальную потерю, а неполучение ожидаемой прибыли. После банкротства компании Ньютон предложил Королевскому обществу компенсировать потери из своего кармана, но его предложение было отклонено.

Последние годы жизни Ньютон посвятил написанию «Хронологии древних царств», которой занимался около 40 лет, и подготовкой третьего издания «Начал». Третье издание вышло в 1726 году; в отличие от второго, изменения в нём были невелики - в основном результаты новых астрономических наблюдений, включая довольно полный справочник по кометам, наблюдавшимся с XIV века. Среди прочих была представлена рассчитанная орбита кометы Галлея, новое появление которой в указанное время (1758 год) наглядно подтвердило теоретические расчёты (к тому времени уже покойных) Ньютона и Галлея. Тираж книги для научного издания тех лет мог считаться огромным: 1250 экземпляров.

В 1725 году здоровье Ньютона начало заметно ухудшаться, и он переселился в Кенсингтон неподалёку от Лондона, где и скончался ночью, во сне, 20 (31) марта 1727 года. Письменного завещания он не оставил, но значительную часть своего крупного состояния он незадолго до смерти передал ближайшим родственникам. По указу короля похоронен в Вестминстерском аббатстве.

Личные качества

Черты характера

Составить психологический портрет Ньютона трудно, так как даже симпатизирующие ему люди нередко приписывают Ньютону различные качества. Приходится учитывать и культ Ньютона в Англии, заставлявший авторов воспоминаний наделять великого учёного всеми мыслимыми добродетелями, и реальные противоречия в его натуре. Кроме того, к концу жизни в характере Ньютона появились такие черты, как добродушие, снисходительность и общительность, ранее ему не свойственные.

Внешне Ньютон был невысок, крепкого телосложения, с волнистыми волосами. Он почти не болел, до старости сохранил густые волосы (уже с 40 лет совершенно седые) и все зубы, кроме одного. Никогда (по другим сведениям, почти никогда) не пользовался очками, хотя был немного близорук. Почти никогда не смеялся и не раздражался, нет упоминаний о его шутках или иных проявлениях чувства юмора. В денежных расчётах был аккуратен и бережлив, но не скуп. Никогда не был женат. Обычно находился в состоянии глубокой внутренней сосредоточенности, из-за чего нередко проявлял рассеянность: например, однажды, пригласив гостей, он пошёл в кладовую за вином, но тут его осенила какая-то научная идея, он помчался в кабинет и к гостям уже не вернулся. Был равнодушен к спорту, музыке, искусству, театру, путешествиям, хотя хорошо умел рисовать. Его помощник вспоминал: «Он не позволял себе никакого отдыха и передышки… считал потерянным всякий час, не посвященный занятиям [наукой]… Думаю, его немало печалила необходимость тратить время на еду и сон.» Со всем сказанным Ньютон сумел соединить житейскую практичность и здравомыслие, ярко проявившиеся в его успешном управлении Монетным двором и Королевским обществом.

Воспитанный в пуританских традициях, Ньютон установил для себя ряд жёстких принципов и самоограничений. И он не склонен был прощать другим то, что не простил бы себе; в этом корни многих его конфликтов (см. ниже). Тепло относился к родственникам и многим коллегам, но близких друзей не имел, не искал общества других людей, держался отстранённо. Вместе с тем Ньютон не был бессердечным и равнодушным к чужой судьбе. Когда после смерти своей сводной сестры Анны её дети остались без средств к существованию, Ньютон назначил несовершеннолетним детям пособие, а позже дочь Анны, Кэтрин, взял к себе на воспитание. Постоянно помогал и другим родственникам. «Будучи экономным и расчётливым, он вместе с тем очень свободно обращался с деньгами и был всегда готов помочь другу в нужде, не проявляя при этом навязчивости. Особенно благороден он по отношению к молодёжи.» Многие известные английские учёные - Стирлинг, Маклорен, астроном Джеймс Паунд и другие - с глубокой благодарностью вспоминали помощь, оказанную Ньютоном в начале их научной карьеры.

Конфликты

В истории науки Роберт Гук отмечен не только замечательными открытиями и изобретениями, но и постоянными приоритетными спорами. Своего первого покровителя, Роберта Бойля, он обвинил в том, что тот присвоил себе усовершенствования воздушного насоса, придуманные Гуком. С секретарём Общества Ольденбургом он рассорился, заявив, что с помощью Ольденбурга Гюйгенс украл у Гука идею часов со спиральной пружиной. Его друг и биограф Ричард Уоллер писал в предисловии к посмертному сборнику трудов Гука: «Характер его был меланхоличным, недоверчивым и ревнивым, что с годами становилось всё заметней». С. И. Вавилов пишет:

В 1675 году Ньютон прислал Обществу свой трактат с новыми исследованиями и рассуждениями о природе света. Гук на заседании заявил, что всё, что есть ценного в трактате, уже имеется в ранее опубликованной книге Гука «Микрография». В частных беседах он обвинял Ньютона в плагиате: «Я показал, что господин Ньютон использовал мои гипотезы об импульсах и волнах» (из дневника Гука). Гук оспаривал приоритет всех открытий Ньютона в области оптики, кроме тех, с которыми он был не согласен. Ольденбург тут же известил Ньютона об этих обвинениях, и тот расценил их как инсинуации. На этот раз конфликт удалось погасить, и учёные обменялись примирительными письмами (1676). Однако с этого момента и вплоть до смерти Гука (1703) Ньютон никаких работ по оптике не публиковал, хотя у него накопился огромный материал, систематизированный им в классической монографии «Оптика» (1704).

Когда Ньютон готовил к публикации свои «Начала», Гук потребовал, чтобы Ньютон в предисловии оговорил приоритет Гука относительно закона тяготения. Ньютон возразил, что Буллиальд, Кристофер Рен и сам Ньютон пришли к той же формуле независимо и раньше Гука. Разгорелся конфликт, немало отравивший жизнь обоим учёным. С. И. Вавилов пишет:

В дальнейшем отношения Ньютона с Гуком оставались напряжёнными. Например, когда Ньютон представил Обществу придуманную им новую конструкцию секстанта, Гук тут же заявил, что изобрёл такой прибор более 30 лет назад (хотя никогда секстантов не строил). Всё же Ньютон сознавал научную ценность открытий Гука и в своей «Оптике» несколько раз упомянул своего, уже покойного, оппонента.

Иногда Ньютона обвиняют в уничтожении единственного портрета Гука, некогда хранившегося в Королевском обществе. В действительности не существует ни единого свидетельства в пользу такого обвинения.

Джон Флемстид, выдающийся английский астроном, познакомился с Ньютоном в Кембридже (1670), когда Флемстид был ещё студентом, а Ньютон - магистром. Однако уже в 1673 году, почти одновременно с Ньютоном, Флемстид тоже стал знаменит - он опубликовал великолепные по качеству астрономические таблицы, за которые король удостоил его личной аудиенции и звания «Королевский астроном». Более того, король распорядился построить в Гринвиче вблизи Лондона обсерваторию и передать её в распоряжение Флемстида. Однако деньги на оснащение обсерватории король посчитал излишними тратами, и почти все доходы Флемстида уходили на постройку инструментов и хозяйственные нужды обсерватории.

Поначалу отношения Ньютона и Флемстида были добросердечными. Ньютон готовил второе издание «Начал» и крайне нуждался в точных наблюдениях Луны для построения и (как он надеялся) подтверждения своей теории её движения; в первом издании теория движения Луны и комет была неудовлетворительна. Это было важно и для утверждения ньютоновской теории тяготения, подвергавшейся на континенте резкой критике картезианцев. Флемстид охотно передавал ему запрошенные данные, и в 1694 году Ньютон с гордостью известил Флемстида, что сравнение расчётных и опытных данных показало их практическое совпадение. В некоторых письмах Флемстид настоятельно просил Ньютона в случае использования наблюдений оговорить его, Флемстида, приоритет; это в первую очередь относилось к Галлею, которого Флемстид не любил и подозревал в научной нечестности, но могло означать и недоверие к самому Ньютону. В письмах Флемстида начинает сквозить обида:

Начало открытому конфликту положило письмо Флемстида, в котором он с извинениями сообщал, что обнаружил в части предоставленных Ньютону данных ряд систематических ошибок. Это ставило под угрозу ньютоновскую теорию Луны и вынуждало переделать расчёты, причём доверие к остальным данным также было поколеблено. Ньютон, который терпеть не мог недобросовестности, был крайне раздражён и даже заподозрил, что ошибки был внесены Флемстидом сознательно.

В 1704 году Ньютон посетил Флемстида, который к этому времени получил новые, чрезвычайно точные данные наблюдений, и просил его передать эти данные; взамен Ньютон обещал помочь Флемстиду в издании его основного труда - Большого звёздного каталога. Флемстид, однако, стал тянуть время по двум причинам: каталог был ещё не вполне готов, а Ньютону он больше не доверял и боялся кражи своих бесценных наблюдений. Предоставленных ему для завершения труда опытных вычислителей Флемстид использовал для расчёта положений звёзд, в то время как Ньютона интересовали в первую очередь Луна, планеты и кометы. Наконец, в 1706 году печать книги началась, но Флемстид, страдавший от мучительной подагры и становившийся всё более подозрительным, потребовал, чтобы Ньютон не вскрывал запечатанный типографский экземпляр до окончания печати; Ньютон, которому данные были срочно нужны, пренебрёг этим запретом и выписал нужные величины. Напряжение росло. Флемстид устроил Ньютону скандал за попытку лично внести мелкие корректуры ошибок. Печать книги шла крайне медленно.

Из-за финансовых трудностей Флемстид не уплатил членский взнос и был исключён из Королевского общества; новый удар нанесла королева, которая, видимо, по ходатайству Ньютона, передала Обществу контрольные функции над обсерваторией. Ньютон предъявил Флемстиду ультиматум:

Ньютон также пригрозил, что дальнейшие задержки будут рассматриваться как неподчинение приказу Её Величества. В марте 1710 года Флемстид, после горячих жалоб на несправедливость и козни врагов, всё же передал завершающие листы своего каталога, и в начале 1712 года первый том, под названием «Небесная история», вышел в свет. В нём были все данные, нужные Ньютону, и год спустя переработанное издание «Начал», с гораздо более точной теорией Луны, также не замедлило появиться. Злопамятный Ньютон не включил в издание благодарности Флемстиду и вычеркнул все упоминания о нём, присутствовавшие в первом издании. В ответ Флемстид сжёг все не распроданные 300 экземпляров каталога в своём камине и стал готовить второе его издание, уже по собственному вкусу. В 1719 году он скончался, но усилиями жены и друзей это замечательное издание, гордость английской астрономии, было опубликовано в 1725 году.

Из сохранившихся документов историки науки выяснили, что дифференциальное и интегральное исчисление Ньютон открыл ещё в 1665-1666 годы, однако не публиковал его до 1704 года. Лейбниц разработал свой вариант анализа независимо (с 1675 года), хотя первоначальный толчок, вероятно, его мысль получила из слухов о том, что такое исчисление у Ньютона уже имеется, а также благодаря научным беседам в Англии и переписке с Ньютоном. В отличие от Ньютона, Лейбниц сразу опубликовал свою версию, и в дальнейшем, вместе с Якобом и Иоганном Бернулли, широко пропагандировал это эпохальное открытие по всей Европе. Большинство учёных на континенте не сомневались, что анализ открыл Лейбниц.

Вняв уговорам друзей, взывавших к его патриотизму, Ньютон во 2-й книге своих «Начал» (1687) сообщил:

После появления первой подробной публикации ньютонова анализа (математическое приложение к «Оптике», 1704) в журнале Лейбница «Acta eruditorum» появилась анонимная рецензия с оскорбительными намёками в адрес Ньютона. Рецензия ясно указывала, что автором нового исчисления является Лейбниц. Сам Лейбниц решительно отрицал, что рецензия составлена им, но историки сумели найти черновик, написанный его почерком. Ньютон проигнорировал статью Лейбница, но его ученики возмущённо ответили, после чего разгорелась общеевропейская приоритетная война, «наиболее постыдная склока во всей истории математики».

31 января 1713 года Королевское общество получило письмо от Лейбница, содержащее примирительную формулировку: он согласен, что Ньютон пришёл к анализу самостоятельно, «на общих принципах, подобных нашим». Рассерженный Ньютон потребовал создать международную комиссию для прояснения приоритета. Комиссии не понадобилось много времени: спустя полтора месяца, изучив переписку Ньютона с Ольденбургом и другие документы, она единогласно признала приоритет Ньютона, причём в формулировке, на этот раз оскорбительной в отношении Лейбница. Решение комиссии было напечатано в трудах Общества с приложением всех подтверждающих документов. В ответ с лета 1713 года Европу наводнили анонимные брошюры, которые отстаивали приоритет Лейбница и утверждали, что «Ньютон присваивает себе честь, принадлежащую другому». Брошюры также обвиняли Ньютона в краже результатов Гука и Флемстида. Друзья Ньютона, со своей стороны, обвинили в плагиате самого Лейбница; по их версии, во время пребывания в Лондоне (1676) Лейбниц в Королевском обществе ознакомился с неопубликованными работами и письмами Ньютона, после чего изложенные там идеи Лейбниц опубликовал и выдал за свои.

Война не ослабевала до декабря 1716 года, когда аббат Конти сообщил Ньютону: «Лейбниц умер - диспут окончен».

Научная деятельность

С работами Ньютона связана новая эпоха в физике и математике. Он завершил начатое Галилеем создание теоретической физики, основанной, с одной стороны, на опытных данных, а с другой - на количественно-математическом описании природы. В математике появляются мощные аналитические методы. В физике основным методом исследования природы становится построение адекватных математических моделей природных процессов и интенсивное исследование этих моделей с систематическим привлечением всей мощи нового математического аппарата. Последующие века доказали исключительную плодотворность такого подхода.

Философия и научный метод

Ньютон решительно отверг популярный в конце XVII века подход Декарта и его последователей-картезианцев, который предписывал при построении научной теории вначале «проницательностью ума» найти «первопричины» исследуемого явления. На практике этот подход часто приводил к выдвижению надуманных гипотез о «субстанциях» и «скрытых свойствах», не поддающихся опытной проверке. Ньютон считал, что в «натуральной философии» (то есть физике) допустимы только такие предположения («принципы», сейчас предпочитают название «законы природы»), которые прямо вытекают из надёжных экспериментов, обобщают их результаты; гипотезами же он называл предположения, недостаточно обоснованные опытами. «Всё…, что не выводится из явлений, должно называться гипотезою; гипотезам же метафизическим, физическим, механическим, скрытым свойствам не место в экспериментальной философии». Примерами принципов служат закон тяготения и 3 закона механики в «Началах»; слово «принципы» (Principia Mathematica, традиционно переводимое как «математические начала») содержится и в названии его главной книги.

В письме к Пардизу Ньютон сформулировал «золотое правило науки»:

Такой подход не только ставил вне науки умозрительные фантазии (например, рассуждения картезианцев о свойствах «тонких материй», будто бы объясняющих электромагнитные явления), но был более гибким и плодотворным, потому что допускал математическое моделирование явлений, для которых первопричины ещё не обнаружены. Это и произошло с тяготением и теорией света - их природа прояснилась гораздо позже, что не мешало успешному многовековому применению ньютоновских моделей.

Знаменитая фраза «гипотез не измышляю» (лат. Hypotheses non fingo), конечно, не означает, что Ньютон недооценивал важность нахождения «первопричин», если они однозначно подтверждаются на опыте. Полученные из эксперимента общие принципы и следствия из них должны также пройти опытную проверку, которая может привести к корректировке или даже смене принципов. «Вся трудность физики… состоит в том, чтобы по явлениям движения распознать силы природы, а затем по этим силам объяснить остальные явления».

Ньютон, так же как Галилей, полагал, что в основе всех процессов природы лежит механическое движение:

Свой научный метод Ньютон сформулировал в книге «Оптика»:

В 3-ю книгу «Начал» (начиная со 2-го издания) Ньютон поместил ряд методических правил, направленных против картезианцев; первый из них - вариант «бритвы Оккама»:

Механистические взгляды Ньютона оказались неверны - не все явления природы вытекают из механического движения. Однако его научный метод утвердился в науке. Современная физика успешно исследует и применяет явления, природа которых ещё не выяснена (например, элементарные частицы). Начиная с Ньютона, естествознание развивается, твёрдо уверенное в том, что мир познаваем, потому что природа устроена по простым математическим принципам. Эта уверенность стала философской базой для грандиозного прогресса науки и технологии.

Математика

Первые математические открытия Ньютон сделал ещё в студенческие годы: классификация алгебраических кривых 3-го порядка (кривые 2-го порядка исследовал Ферма) и биномиальное разложение произвольной (не обязательно целой) степени, с которого начинается ньютоновская теория бесконечных рядов - нового и мощнейшего инструмента анализа. Разложение в ряд Ньютон считал основным и общим методом анализа функций, и в этом деле достиг вершин мастерства. Он использовал ряды для вычисления таблиц, решения уравнений (в том числе дифференциальных), исследования поведения функций. Ньютон сумел получить разложение для всех стандартных на тот момент функций.

Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисление одновременно с Г. Лейбницем (немного раньше) и независимо от него. До Ньютона действия с бесконечно малыми не были увязаны в единую теорию и носили характер разрозненных остроумных приёмов (см. Метод неделимых). Создание системного математического анализа сводит решение соответствующих задач, в значительной степени, до технического уровня. Появился комплекс понятий, операций и символов, ставший отправной базой дальнейшего развития математики. Следующий, XVIII век, стал веком бурного и чрезвычайно успешного развития аналитических методов.

Возможно, Ньютон пришёл к идее анализа через разностные методы, которыми много и глубоко занимался. Правда, в своих «Началах» Ньютон почти не использовал бесконечно малых, придерживаясь античных (геометрических) приёмов доказательства, но в других трудах применял их свободно.

Отправной точкой для дифференциального и интегрального исчисления были работы Кавальери и особенно Ферма, который уже умел (для алгебраических кривых) проводить касательные, находить экстремумы, точки перегиба и кривизну кривой, вычислять площадь её сегмента. Из других предшественников сам Ньютон называл Валлиса, Барроу и шотландского учёного Джеймса Грегори. Понятия функции ещё не было, все кривые он трактовал кинематически как траектории движущейся точки.

Уже будучи студентом, Ньютон понял, что дифференцирование и интегрирование - взаимно обратные операции. Эта основная теорема анализа уже более или менее ясно вырисовывалась в работах Торричелли, Грегори и Барроу, однако лишь Ньютон понял, что на этой основе можно получить не только отдельные открытия, но мощное системное исчисление, подобное алгебре, с чёткими правилами и гигантскими возможностями.

Ньютон почти 30 лет не заботился о публикации своего варианта анализа, хотя в письмах (в частности, к Лейбницу) охотно делится многим из достигнутого. Тем временем вариант Лейбница широко и открыто распространяется по Европе с 1676 года. Лишь в 1693 году появляется первое изложение варианта Ньютона - в виде приложения к «Трактату по алгебре» Валлиса. Приходится признать, что терминология и символика Ньютона по сравнению с лейбницевской довольно неуклюжи: флюксия (производная), флюэнта (первообразная), момент величины (дифференциал) и т. п. Сохранились в математике только ньютоновское обозначение «o» для бесконечно малой dt (впрочем, эту букву в том же смысле использовал ранее Грегори), да ещё точка над буквой как символ производной по времени.

Достаточно полное изложение принципов анализа Ньютон опубликовал только в работе «О квадратуре кривых» (1704), приложенной к его монографии «Оптика». Почти весь изложенный материал был готов ещё в 1670-1680-е годы, но лишь теперь Грегори и Галлей уговорили Ньютона издать работу, которая, с опозданием на 40 лет, стала первым печатным трудом Ньютона по анализу. Здесь у Ньютона появляются производные высших порядков, найдены значения интегралов разнообразных рациональных и иррациональных функций, приведены примеры решения дифференциальных уравнений 1-го порядка.

В 1707 году вышла книга «Универсальная арифметика». В ней приведены разнообразные численные методы. Ньютон всегда уделял большое внимание приближённому решению уравнений. Знаменитый метод Ньютона позволял находить корни уравнений с немыслимой ранее скоростью и точностью (опубликован в «Алгебре» Валлиса, 1685). Современный вид итерационному методу Ньютона придал Джозеф Рафсон (1690).

В 1711 году наконец был напечатан, спустя 40 лет, «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов». В этом труде Ньютон с одинаковой лёгкостью исследует как алгебраические, так и «механические» кривые (циклоиду, квадратрису). Появляются частные производные. В этом же году выходит «Метод разностей», где Ньютон предложил интерполяционную формулу для проведении через (n + 1) данные точки с равноотстоящими или неравноотстоящими абсциссами многочлена n-го порядка. Это разностный аналог формулы Тейлора.

В 1736 году был посмертно издан итоговый труд «Метод флюксий и бесконечных рядов», существенно продвинутый по сравнению с «Анализом с помощью уравнений». В нём приводятся многочисленные примеры отыскания экстремумов, касательных и нормалей, вычисления радиусов и центров кривизны в декартовых и полярных координатах, отыскания точек перегиба и т. п. В этом же сочинении произведены квадратуры и спрямления разнообразных кривых.

Надо отметить, что Ньютон не только достаточно полно разработал анализ, но и сделал попытку строго обосновать его принципы. Если Лейбниц склонялся к идее актуальных бесконечно малых, то Ньютон предложил (в «Началах») общую теорию предельных переходов, которую несколько витиевато назвал «метод первых и последних отношений». Используется именно современный термин «предел» (лат. limes), хотя внятное описание сущности этого термина отсутствует, подразумевая интуитивное понимание. Теория пределов изложена в 11 леммах книги I «Начал»; одна лемма есть также в книге II. Арифметика пределов отсутствует, нет доказательства единственности предела, не выявлена его связь с бесконечно малыми. Однако Ньютон справедливо указывает на бо?льшую строгость такого подхода по сравнению с «грубым» методом неделимых. Тем не менее в книге II, введя «моменты» (дифференциалы), Ньютон вновь запутывает дело, фактически рассматривая их как актуальные бесконечно малые.

Примечательно, что теорией чисел Ньютон совершенно не интересовался. По всей видимости, физика ему была гораздо ближе математики.

Механика

Заслугой Ньютона является решение двух фундаментальных задач.

• Создание для механики аксиоматической основы, которая фактически перевела эту науку в разряд строгих математических теорий.
• Создание динамики, связывающей поведение тела с характеристиками внешних воздействий на него (сил).

Кроме того, Ньютон окончательно похоронил укоренившееся с античных времён представление, что законы движения земных и небесных тел совершенно различны. В его модели мира вся Вселенная подчинена единым законам, допускающим математическую формулировку.

Аксиоматика Ньютона состояла из трёх законов, которые сам он сформулировал в следующем виде.

Первый закон (закон инерции), в менее чёткой форме, опубликовал ещё Галилей. Надо отметить, что Галилей допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности (видимо, из астрономических соображений). Галилей также сформулировал важнейший принцип относительности, который Ньютон не включил в свою аксиоматику, потому что для механических процессов этот принцип является прямым следствием уравнений динамики (следствие V в «Началах»). Кроме того, Ньютон считал пространство и время абсолютными понятиями, едиными для всей Вселенной, и явно указал на это в своих «Началах».

Ньютон также дал строгие определения таких физических понятий, как количество движения (не вполне ясно использованное у Декарта) и сила. Он ввёл в физику понятие массы как меры инерции и, одновременно, гравитационных свойств. Ранее физики пользовались понятием вес, однако вес тела зависит не только от самого тела, но и от его окружения (например, от расстояния до центра Земли), поэтому понадобилась новая, инвариантная характеристика.

Завершили математизацию механики Эйлер и Лагранж.

Всемирное тяготение

Сама идея всеобщей силы тяготения неоднократно высказывалась и до Ньютона. Ранее о ней размышляли Эпикур, Гассенди, Кеплер, Борелли, Декарт, Роберваль, Гюйгенс и другие. Кеплер полагал, что тяготение обратно пропорционально расстоянию до Солнца и распространяется только в плоскости эклиптики; Декарт считал его результатом вихрей в эфире. Были, впрочем, догадки с правильной зависимостью от расстояния; Ньютон упоминает в «Началах» Буллиальда, Рена и Гука. Но до Ньютона никто не сумел ясно и математически доказательно связать закон тяготения (силу, обратно пропорциональную квадрату расстояния) и законы движения планет (законы Кеплера). Только с трудов Ньютона начинается наука динамика, в том числе в применении к движению небесных тел.

• закон тяготения;
• закон движения (второй закон Ньютона);
• система методов для математического исследования (математический анализ).

В совокупности эта триада достаточна для полного исследования самых сложных движений небесных тел, тем самым создавая основы небесной механики. До Эйнштейна никаких принципиальных поправок к указанной модели не понадобилось, хотя математический аппарат оказалось необходимым значительно развить.

Первым аргументом в пользу ньютоновской модели послужил строгий вывод на её основе эмпирических законов Кеплера. Следующим шагом стала теория движения комет и Луны, изложенная в «Началах». Позже с помощью ньютоновского тяготения были с высокой точностью объяснены все наблюдаемые движения небесных тел; в этом большая заслуга Эйлера, Клеро и Лапласа, которые разработали для этого теорию возмущений. Фундамент этой теории был заложен ещё Ньютоном, который провёл анализ движения Луны, используя свой обычный метод разложения в ряд; на этом пути он открыл причины известных тогда нерегулярностей (неравенств) в движении Луны.

Закон тяготения позволил решить не только проблемы небесной механики, но и ряд физических и астрофизических задач. Ньютон указал метод определения массы Солнца и планет. Он открыл причину приливов: притяжение Луны (даже Галилей считал приливы центробежным эффектом). Более того, обработав многолетние данные о высоте приливов, он с хорошей точностью вычислил массу Луны. Ещё одним следствием тяготения оказалась прецессия земной оси. Ньютон выяснил, что из-за сплюснутости Земли у полюсов земная ось совершает под действием притяжения Луны и Солнца постоянное медленное смещение с периодом 26000 лет. Тем самым древняя проблема «предварения равноденствий» (впервые отмеченная Гиппархом) нашла научное объяснение.

Ньютоновская теория тяготения вызвала многолетние дебаты и критику принятой в ней концепции дальнодействия. Однако выдающиеся успехи небесной механики в XVIII веке утвердили мнение об адекватности ньютоновской модели. Первые наблюдаемые отклонения от теории Ньютона в астрономии (смещение перигелия Меркурия) были обнаружены лишь через 200 лет. Вскоре эти отклонения объяснила общая теория относительности (ОТО); ньютоновская теория оказалась её приближённым вариантом. ОТО также наполнила теорию тяготения физическим содержанием, указав материальный носитель силы притяжения - метрику пространства-времени, и позволила избавиться от дальнодействия.

Оптика и теория света

Ньютону принадлежат фундаментальные открытия в древней науке оптике. Он построил первый зеркальный телескоп (рефлектор), в котором, в отличие от чисто линзовых телескопов, отсутствовала хроматическая аберрация. Он также детально исследовал дисперсию света, показал, что белый свет раскладывается на цвета радуги вследствие различного преломления лучей разных цветов при прохождении через призму, и заложил основы правильной теории цветов. Ньютон создал математическую теорию открытых Гуком интерференционных колец, которые с тех пор получили название «кольца Ньютона». В письме к Флемстиду он изложил подробную теорию астрономической рефракции. Но его главное достижение - создание основ физической (не только геометрической) оптики как науки и разработка её математической базы, превращение теории света из бессистемного набора фактов в науку с богатым качественным и количественным содержанием, экспериментально хорошо обоснованным. Оптические опыты Ньютона на десятилетия стали образцом глубокого физического исследования.

В этот период было множество спекулятивных теорий света и цветности; в основном боролись точка зрения Аристотеля («разные цвета есть смешение света и тьмы в разных пропорциях») и Декарта («разные цвета создаются при вращении световых частиц с разной скоростью»). Гук в своей «Микрографии» (1665) предлагал вариант аристотелевских взглядов. Многие полагали, что цвет есть атрибут не света, а освещённого предмета. Всеобщий разлад усугубил каскад открытий XVII века: дифракция (1665, Гримальди), интерференция (1665, Гук), двойное лучепреломление (1670, Эразм Бартолин (Rasmus Bartholin), изучено Гюйгенсом), оценка скорости света (1675, Рёмер). Теории света, совместимой со всеми этими фактами, не существовало.

В своём выступлении перед Королевским обществом Ньютон опроверг как Аристотеля, так и Декарта, и убедительно доказал, что белый свет не первичен, а состоит из цветных компонентов с разными углами преломления. Эти-то составляющие и первичны - никакими ухищрениями Ньютон не смог изменить их цвет. Тем самым субъективное ощущение цвета получало прочную объективную базу - показатель преломления.

В 1689 году Ньютон прекратил публикации в области оптики (хотя продолжал исследования) - по распространённой легенде, поклялся ничего не печатать в этой области при жизни Гука. Во всяком случае, в 1704 году, на следующий год после смерти Гука, выходит в свет (на английском языке) монография «Оптика». В предисловии к ней содержится явный намёк на конфликт с Гуком: «Не желая быть втянутым в диспуты по разным вопросам, я оттягивал это издание и задержал бы его и далее, если бы не настойчивость моих друзей». При жизни автора «Оптика», как и «Начала», выдержала три издания (1704, 1717, 1721) и множество переводов, в том числе три на латинском языке.

• Книга первая: принципы геометрической оптики, учение о дисперсии света и составе белого цвета с различными приложениями, включая теорию радуги.
• Книга вторая: интерференция света в тонких пластинках.
• Книга третья: дифракция и поляризация света.

Историки выделяют две группы тогдашних гипотез о природе света.

• Эмиссионная (корпускулярная): свет состоит из мелких частиц (корпускул), излучаемых светящимся телом. В пользу этого мнения говорила прямолинейность распространения света, на которой основана геометрическая оптика, однако дифракция и интерференция плохо укладывались в эту теорию.
• Волновая: свет представляет собой волну в невидимом мировом эфире. Оппонентов Ньютона (Гука, Гюйгенса) нередко называют сторонниками волновой теории, однако надо иметь в виду, что под волной они понимали не периодическое колебание, как в современной теории, а одиночный импульс; по этой причине их объяснения световых явлений были мало правдоподобны и не могли составить конкуренцию ньютоновским (Гюйгенс даже пытался опровергнуть дифракцию). Развитая волновая оптика появилась только в начале XIX века.

Ньютона часто считают сторонником корпускулярной теории света; на самом деле он, по своему обыкновению, «гипотез не измышлял» и охотно допускал, что свет может быть связан и с волнами в эфире. В трактате, представленном в Королевское общество в 1675 году, он пишет, что свет не может быть просто колебаниями эфира, так как тогда он, например, мог бы распространяться по изогнутой трубе, как это делает звук. Но, с другой стороны, он предлагает считать, что распространение света возбуждает колебания в эфире, что и порождает дифракцию и другие волновые эффекты. По существу, Ньютон, ясно сознавая достоинства и недостатки обоих подходов, выдвигает компромиссную, корпускулярно-волновую теорию света. В своих работах Ньютон детально описал математическую модель световых явлений, оставляя в стороне вопрос о физическом носителе света: «Учение моё о преломлении света и цветах состоит единственно в установлении некоторых свойств света без всяких гипотез о его происхождении». Волновая оптика, когда она появилась, не отвергла модели Ньютона, а вобрала их в себя и расширила на новой основе.

Несмотря на свою нелюбовь к гипотезам, Ньютон поместил в конце «Оптики» список нерешённых проблем и возможных ответов на них. Впрочем, в эти годы он уже мог себе такое позволить -- авторитет Ньютона после «Начал» стал непререкаемым, и докучать ему возражениями уже мало кто решался. Ряд гипотез оказались пророческими. В частности, Ньютон предсказал:

• отклонение света в поле тяготения;
• явление поляризации света;
• взаимопревращение света и вещества.

Другие работы по физике

Ньютону принадлежит первый вывод скорости звука в газе, основанный на законе Бойля-Мариотта. Он открыл закон вязкого трения и гидродинамическое сжатие струи. В «Началах» он высказал и аргументировал верное предположение, что комета имеет твёрдое ядро, испарение которого под влиянием солнечного тепла образует обширный хвост, всегда направленный в сторону, противоположную Солнцу.

Ньютон предсказал сплюснутость Земли у полюсов, оценив её примерно как 1:230. При этом Ньютон использовал для описания Земли модель однородной жидкости, применил закон всемирного тяготения и учёл центробежную силу. Одновременно аналогичные расчёты выполнил Гюйгенс, который не верил в дальнодействующую силу тяготения и подошёл к проблеме чисто кинематически. Соответственно Гюйгенс предсказал более чем вдвое меньшее сжатие, чем Ньютон, 1:576. Более того, Кассини и другие картезианцы доказывали, что Земля не сжата, а выпукла у полюсов наподобие лимона. Впоследствии, хотя и не сразу (первые измерения были неточны), прямые измерения (Клеро, 1743) подтвердили правоту Ньютона; реальное сжатие равно 1:298. Причина отличия этого значения от предложенного Ньютоном в сторону Гюйгенсовского состоит в том, что модель однородной жидкости всё же не вполне точна (плотность заметно возрастает с глубиной). Более точная теория, явно учитывающая зависимость плотности от глубины, была разработана только в XIX веке.

Ученики

Прямых учеников, строго говоря, у Ньютона не было. Однако целое поколение английских учёных выросло на его книгах и в общении с ним, поэтому сами считали себя учениками Ньютона. Среди них наиболее известны:

• Эдмунд Галлей
• Роджер Котс
• Колин Маклорен
• Абрахам де Муавр
• Джеймс Стирлинг
• Брук Тейлор

Другие сферы деятельности

Химия и алхимия

Параллельно с изысканиями, закладывавшими фундамент нынешней научной (физической и математической) традиции, Ньютон (как и многие его коллеги) много времени отдавал алхимии, а также богословию. Книги по алхимии составляли десятую часть его библиотеки. Никаких трудов по химии или алхимии он не публиковал, и единственным известным результатом этого многолетнего увлечения стало серьёзное отравление Ньютона в 1691 году. При эксгумации тела Ньютона в его организме было обнаружено опасное для здоровья содержание ртути.

Стьюкли вспоминает, что Ньютон написал трактат по химии, «объясняющий принципы этого таинственного искусства на основании экспериментальных и математических доказательств», но рукопись, к несчастью, сгорела при пожаре, и Ньютон не делал попыток её восстановить. Сохранившиеся письма и заметки наводят на мысль, что Ньютон размышлял над возможностью какого-то объединения законов физики и химии в единую систему мира; несколько гипотез на эту тему он поместил в конце «Оптики».

Б. Г. Кузнецов считает, что алхимические исследования Ньютона были попытками вскрыть атомистическую структуру вещества и других видов материи (например, света, теплоты, магнетизма):

Это предположение подтверждается высказыванием самого Ньютона: «Алхимия имеет дело не с металлами, как полагают невежды. Философия эта – не из тех, что служат тщеславию и обману, она служит скорее пользе и назиданию, притом главное здесь – познание Бога».

Богословие

Будучи глубоко верующим человеком, Ньютон рассматривал Библию (как и всё на свете) с рационалистических позиций. С этим подходом, видимо, связано и неприятие Ньютоном Троичности Бога. Большинство историков считает, что Ньютон, много лет трудившийся в Колледже святой Троицы, сам в Троицу не верил. Исследователи его богословских работ обнаружили, что религиозные взгляды Ньютона были близки к еретическому арианству (см. статью Ньютона «Историческое прослеживание двух заметных искажений Священного Писания»).

Степень близости взглядов Ньютона к различным ересям, осуждённым церковью, оценивают по-разному. Немецкий историк Физенмайер предположил, что Ньютон принимал Троицу, но ближе к восточному, православному её пониманию. Американский историк Стивен Снобелен, приведя ряд документальных свидетельств, решительно отверг эту точку зрения и отнёс Ньютона к социнианам.

Внешне, однако, Ньютон оставался лояльным государственной англиканской церкви. На то была веская причина: законодательный акт 1698 года «О подавлении богохульства и нечестия» (англ. The Act for the Suppression of Blasphemy and Profaneness) за отрицание любого из лиц Троицы предусматривал поражение в гражданских правах, а при повторении данного преступления - тюремное заключение. К примеру, друг Ньютона Уильям Уистон в 1710 году был лишен профессорского звания и изгнан из Кембриджского университета за свои утверждения о том, что вероисповеданием ранней Церкви было арианство. Однако в письмах единомышленникам (Локк, Галлей и др.) Ньютон был достаточно откровенен. Кроме антитринитаризма, в религиозном мировоззрении Ньютона усматриваются элементы деизма. Ньютон верил в материальное присутствие Бога в каждой точке Вселенной и называл пространство «чувствилищем Бога» (лат. sensorium Dei).

Ньютон опубликовал (частично) результаты своих теологических исследований в конце жизни, однако начались они гораздо раньше, не позднее 1673 года. Ньютон предложил свой вариант библейской хронологии, оставил работы по библейской герменевтике, написал комментарий на Апокалипсис. Он изучил древнееврейский язык, исследовал Библию по научной методике, привлекая для обоснования своей точки зрения астрономические расчёты, связанные с солнечными затмениями, лингвистический анализ и т. п. По его расчетам, конец света наступит не ранее 2060 года.

Теологические рукописи Ньютона ныне хранятся в Иерусалиме, в Национальной Библиотеке.

Оценки

Надпись на могиле Ньютона гласит:

На статуе, воздвигнутой Ньютону в 1755 г. в Тринити-колледже, высечены стихи из Лукреция:

Сам Ньютон оценивал свои достижения более скромно:

Лагранж говорил: «Ньютон был счастливейшим из смертных, ибо существует только одна Вселенная, и Ньютон открыл её законы».

Старорусское произношение фамилии Ньютона - «Невтон». Его вместе с Платоном почтительно упоминает М. В. Ломоносов в своих стихах:

По словам А. Эйнштейна, «Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, которые определяют временной ход широкого класса процессов в природе с высокой степенью полноты и точности» и «… оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на всё мировоззрение в целом».

В честь Ньютона названы:

• единица силы в системе СИ;
• множество научных законов, теорем и понятий, см. Список объектов, названных в честь Исаака Ньютона;
• кратеры на Луне и на Марсе.

• На рубеже 1942-1943 годов, в самые драматические дни Сталинградского сражения, в СССР широко отметили 300-летний юбилей Ньютона. Были выпущены сборник статей и биографическая книга С. И. Вавилова. В знак признательности советскому народу Королевское общество Великобритании подарило Академии наук СССР редчайший экземпляр первого издания ньютоновских «Математических начал» (1687) и черновик письма Ньютона Александру Меншикову, которым последнему сообщалось о избрании его членом Лондонского Королевского Общества.
• Существует распространённая легенда о том, что Ньютон проделал в своей двери два отверстия - одно побольше, другое поменьше, чтобы две его кошки, большая и маленькая, могли самостоятельно заходить в дом. В действительности Ньютон никогда не держал ни кошек, ни других домашних животных.
• Иногда Ньютону приписывают интерес к астрологии. Если он и был, то быстро сменился разочарованием.

Труды

• «Новая теория света и цветов», 1672 (сообщение Королевскому обществу)
• «Движение тел по орбите» (лат. De Motu Corporum in Gyrum), 1684
• «Математические начала натуральной философии» (лат. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), 1687
• «Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света» (англ. Opticks or a treatise of the reflections, refractions, inflections and colours of light), 1704
  • «О квадратуре кривых» (лат. Tractatus de quadratura curvarum), приложение к «Оптике»
  • «Перечисление линий третьего порядка» (лат. Enumeratio linearum tertii ordinis), приложение к «Оптике»
• «Универсальная арифметика» (лат. Arithmetica Universalis), 1707
• «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов» (лат. De analysi per aequationes numero terminorum infinitas), 1711
• «Метод разностей», 1711

Опубликованы посмертно

• «Лекции по оптике» (англ. Optical Lectures), 1728
• «Система мира» (лат. De mundi systemate), 1728
• «Хронология древних царств» (англ. The Chronology of Ancient Kingdoms), 1728
• «Замечания на книгу пророка Даниила и Апокалипсис св. Иоанна» (англ. Observations Upon the Prophecies of Daniel and the Apocalypse of St. John), 1733, написано около 1690 года
• «Метод флюксий» (лат. Methodus fluxionum, англ. Method of Fluxions), 1736, написан в 1671 году
• «Историческое прослеживание двух заметных искажений Священного Писания» (англ. An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture), 1754, написано в 1690 году

Канонические издания

Классическое полное издание трудов Ньютона в 5 томах на языке оригинала:

• Isaaci Newtoni. Opera quae existant omnia. - Commentariis illustravit Samuel Horsley. - Londini, 1779-1785.

Избранная переписка в 7 томах:

• Turnbull, H. W. (Ed.), The Correspondence of Sir Isaac Newton. - Cambridge: Cambr. Univ. Press, 1959-1977.

Переводы на русский язык

• Ньютон И. Замечания на книгу пророка Даниила и Апокалипсис св. Иоанна. - Петроград: Новое время, 1915.
• Ньютон И. Исправленная хронология древних царств. - М.: РИМИС, 2007. - 656 с. - ISBN 5-9650-0034-0

Имя Ньютона знакомо каждому выпускнику средней школы. К сожалению, знакомство с его трудами ограничиваются физикой. А кем на самом деле был этот выдающий учёный - физиком или математиком, астрономом или алхимиком? Каков его вклад в сокровищницу человеческих знаний?

Детство и юность Ньютона

Родиной ученого была Англия, деревушка в графстве Линкольншир. Он появился на свет в 1642 году в семье небогатого фермера-овцевода.

Из-за слабого здоровья и замкнутого характера мальчик избегал общения со сверстниками и не блистал успехами в школе. Конфликт с одноклассниками изменил его отношение к учёбе. Он решил завоевать авторитет среди ребят и учителей отличными знаниями. Его успехи в учёбе стали столь блестящими, что по совету учителей он продолжает обучение в колледже при Кембриджском университете. В те времена это было самое престижное учебное заведение не только в Англии, но и в Европе.

В университетских стенах

Более трёх десятилетий не порывалась связь Ньютона с университетом. Первые четыре года за право бесплатной учебы он прислуживал богатым студентам. Наконец, в 1664 году сам получил студенческий билет. А уже через год получает степень бакалавра изящных искусств.

Его студенческие годы были заполнены подготовкой к последующим научным открытиям. Конспекты лекций полны его собственными замечаниями и фамилиями известнейших физиков и математиков. Ньютон изготавливает научные инструменты, увлеченно изучает астрономию, различные разделы физики и математики, теорию музыки. Двадцатитрёхлетний студент составляет список из 45 нерешённых научных проблем, и начинает работать над их решением. Идея, запавшая ему в голову, будоражила пытливый ум молодого человека до тех пор, пока решение не становилось окончательно ясным.

Его пребывание в университетских стенах прервала эпидемия чумы, разразившаяся в Англии и затронувшая студенческий городок. Юноша на два года покидает университет и уезжает в свою деревушку.

Научная деятельность в «чумные годы»

В тиши и уединении родного поместья Ньютон делает значительную часть своих открытий. У него уже были обширные познания по самым различным областям науки, включая математику. Именно любовь учёного к этому предмету обусловила его открытия в математической науке. Самые значительные из них:

• доказательство противоположности операций интегрирования и дифференцирования;
• метод поиска корней квадратных уравнений;
• вывод формулы бинома Ньютона - формулы разложения произвольной натуральной степени двучлена (а+b) n в многочлен и другие.

Молодой учёный обобщает результаты наблюдений за перемещением небесных светил и устанавливает на этой основе закон всемирного тяготения. Легенда о яблоке, упавшем на голову Ньютона, далека от истины. Это позволило объяснить целую цепочку природных явлений, вычислить массы и плотности планет.

Возвращение в Кембридж

Когда вынужденное отлучение от университета закончилось, Ньютон возвращается в Кембридж. Он получает степень магистра и должность профессора математики в колледже. В этот период учёного очень привлекает оптика. Он конструирует и создает телескоп- рефлектор, получивший очень широкую популярность. Телескоп, созданный Ньютоном, позволял более точно определять время по небесным светилам, что сразу оценили штурманы, занимающиеся навигацией морских судов. Благодаря этому изобретению он становится почетным членом Королевского научного общества.

Ньютон спорит со своими великими современниками о природе света. Публикует работу «Математические начала натуральной философии», где:

• вводит понятие массы, количества движения, и т. д.;
• формулирует 3 закона механики, ставшие основой классической физики (законы Ньютона);
• ссылаясь на опыты с призмой, доказывает сложный состав белого света;
• описывает орбиты небесных тел;
• вносит значительный вклад в обоснование гелиоцентрической системы.Параллельно исследованиями в области физики и математики Ньютон много сил отдает занятием алхимией. В биографии Ньютона есть страницы, описывающие его работу в качестве директора королевского монетного двора и члена британской палаты лордов.

Заслуги Исаака Ньютона перед мировой наукой огромны. Но это научное наследие создавалось им не на пустом месте. Учёный пользовался обширным арсеналом знаний своих предшественников. Они были переосмыслены им, проверены наблюдениями и изящными экспериментами.

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Краткая биография английского физика, астронома и математика, Исаака Ньютона. Читайте о великих открытиях, принесших успех известному физику, в сегодняшней статье.

Исаак Ньютон: краткая биография и его открытия

Родился Исаак Ньютон 25 декабря (4 января по григорианскому календарю ) 1624 года в небольшой деревушке Вулсторп, графства Линкольншир, Королевская Англии перед гражданской войной. Отец мальчика был обычным фермером, старавшийся прокормить семью. Исаак родился раньше срока, в канун Рождества. В дальнейшем долго считал особенности своего появления на свет знамением успеха. Несмотря на болезненность и хилое здоровье, не покидавших его с детства, дожил до 84 лет.

В 3 года воспитанием Исаака занялась бабушка . Ребенком юный Ньютон был отстраненным, по большей мере мечтательным, чем активным и общительным. В 12 лет поступил в школу в Грантеме. Обучение давалось Ньютону хуже других школьников из-за слабого здоровья и особенностей характера, поэтому прикладывал вдвое больше усилий. Учителя подмечали серьезный интерес молодого человека в математике. В 17 поступил в Кембриджский университет на социальное обеспечение. Грубо говоря он не платил за учебу, но должен быть всячески «помогать» вышестоящим студентам. В 1665 году получает степень бакалавра изящных искусств – базового, проходного аттестата для дальнейшего обучения в те времена.

Покинуть стены родного учебного заведения довелось в 1664 году. В канун Рождества разразилась чума, ознаменовавшая период Великой эпидемии (с 1664 по 1667 года) – погибла 5 часть населения Англии. Ко всему прочему добавилась война с Голландией. Эти года Исаак Ньютон провел в родном городе, уединившись от остального мира. Тяжелый период обернулся для юного ученого настоящими открытиями.

• Формула Ньютона-Лейбница – первые наброски разложения функций дифференциального и интегрального исчислений в ряды (метод флюксий).
• Оптические эксперименты – разложение белого цвета на 7 спектральных цветов.
• Закон всемирного тяготения.

Из книги «Воспоминания о жизни Ньютона» автора Уильяма Стьюкли, 1752 год : «После обеда была теплая погода, и мы вышли в сад пить чай в тени яблонь. Ньютон показал мне, что мысль о гравитации пришла к нему под этим же деревом. Когда он находился в размышлениях, одно из яблок неожиданно упало с ветки. Ньютон подумал: «почему яблоки всегда падают перпендикулярно земле?».

В 1668 году Ньютон возвращается в Кембридж для получения степени магистра. Позже занял лукасовкую кафедру математики – профессор И. Барроу отдал место юному гению, чтобы Исааку хватало средств для жизни. Возглавление кафедры длилось до 1701 года. В 1672 году Исаака Ньютона приглашают к членству в Лондонском Королевском обществе.

В 1686 году были созданы и отосланы труды «Математического начала натуральной философии» — революционного открытия, положившего начало системе классической физики и давшего основу для исследований в области математики, астрономии, оптики.

В 1695 году получает должность смотрите при Монетном дворе , не покидая должности Кембриджского профессора. Это событие наконец поправило финансовое состояние ученого. В 1699 году становится директором и переезжает в Лондон, продолжая занимать должность до самой смерти. В 1703 году становится президентом Королевского общества, а через два года ему присваивают рыцарское звание . В 1725 году оставляет службу. Умер в 31 марта 1727 года в Лондоне, когда Англия была повторно охвачена чумой. Похоронен в Вестминстерском аббатстве.

Открытия Исаака Ньютона:

• Увеличительная линза зеркального телескопа (в 40 приближеннее);
• Простейшие формы движения материи;
• Учения о массе, силе, притяжении, пространстве;
• Классическая механика;
• Физические теории цвета;
• Гипотезы по отклонению света, поляризации, взаимопревращения света, вещества;

(Пока оценок нету)

Английский физик сэр Исаак Ньютон, краткая биография которого предоставлена здесь, прославился своими многочисленными открытиями в сфере физики, механики, математики, астрономии, философии.

Вдохновляясь трудами Галилео Галилея, Рене Декарта, Кеплера, Евклида и Валлиса, Ньютон сделал множество немаловажных открытий, законов и изобретений, на которые по сей день опирается современная наука.

Когда и где родился Исаак Ньютон

Дом Исаака Ньютона

Сэр Исаак Ньютон (Sir Isaac Newton, годы жизни 1643 — 1727) родился 24 декабря 1642 года (4 января 1643 года по новому стилю) в стране-государстве Англии, графство Линкольншир, в городе Вулсторп.

Роды у его матери начались преждевременно, и Исаак родился недоношенным. При рождении мальчик оказался настолько слаб физически, что его боялись даже крестить: все думали, что он погибнет, не прожив и пару лет.

Однако, такое «пророчество» не помешало ему дожить до старости и стать великим ученым.

Бытует мнение, что Ньютон по национальности был евреем, но это документально не подтверждено. Известно, что он принадлежал к английской аристократии.

Детство И. Ньютона

Своего отца, тоже Исаака по имени (Ньютона младшего назвали в честь папы - дань памяти), мальчик ни разу не видел - тот умер еще до его появления на свет.

В семье позже появилось еще трое детей, которых мать, Анна Эйскоу, родила от второго мужа. С их появлением судьбой Исаака мало кто интересовался: мальчик рос обделенным в любви, хотя семья и считалась благополучной.

Больше усилий в воспитании и опеке Ньютона прилагал его дядя Уильям по линии матери. Детство мальчика вряд ли можно назвать счастливым.

Уже в раннем возрасте у Исаака проявлялись таланты ученого: он много времени проводил за книгами, любил что-либо мастерить. Был замкнут и необщителен.

Где учился Ньютон

В 1655 году 12-летнего подростка отдали в школу в Грэнтеме. Во время обучения он жил у местного аптекаря по имени Кларк.

В учебном заведении проявились способности в области физики, математики, астрономии, но мать Анна забрала сына из школы спустя 4 года.

16-летний Исаак должен был управлять фермой, вот только ему этот расклад не нравился: больше юношу тянуло к чтению книг и изобретательству.

Благодаря дяде, школьному учителю Стоксу и преподавателю из Кембриджского университета, Исаак был восстановлен в ряды учеников школы для продолжения своей учебной деятельности.

В 1661 году парень поступает в Тринити-колледж Кембриджского университета на бесплатное обучение. В 1664 он сдает экзамены, что переводит его в статус студента. С этого момента юноша продолжает учебу и получает стипендию. В 1665 году вынужден бросить учиться из-за закрытия университета на карантин (эпидемия чумы).

Примерно в этот период он создает свои первые изобретения. После, в 1667 году, юноша восстанавливается в студентах и продолжает грызть гранит науки.

Значительную роль в пристрастии к точным наукам Исаака Ньютона играет его преподаватель по математике Исаак Барроу.

Любопытно, что в 1668 году физик-математик получил звание магистра и окончил университет, и почти сразу же начал вести лекции для других студентов.

Что открыл Ньютон

Открытия ученого используются в учебной литературе: как в школьной, так и в университетской, причем в самых разнообразных дисциплинах (математика, физика, астрономия).

Основные его идеи были новы для того века:

1. Самые главные и значительные его открытия были совершены в период с 1665 по 1667 год, во время бубонной чумы в Лондоне. Кембриджский университет был временно закрыт, преподавательский состав распущен из-за бушевавшей инфекции. 18-летний студент уехал на родину, где открыл закон всемирного тяготения, а также проводил различные эксперименты с цветами спектра и оптикой.
2. Среди его открытий в области математики - алгебраические кривые 3-го порядка, биноминальное разложение и способы решения дифференциальных уравнений. Дифференциальное и интегральное исчисление было разработано почти в одно время с Лейбницем, независимо друг от друга.
3. В сфере классической механики им была создана аксиоматическая основа, а также такая наука, как динамика.
4. Нельзя не упомянуть о трех законах, откуда пошло их название «законы Ньютона»: первый, второй и третий.
5. Был заложен фундамент для дальнейших исследований астрономии, в том числе небесной механики.

Философское значение открытий Ньютона

Физик работал над своими открытиями и изобретениями как с научной, так и с религиозной точки зрения.

Он отмечал, что писал свою книгу «Начала» не для того, чтобы «умалить Творца», но все же подчеркивал его могущество. Ученый считал, что мир «достаточно самостоятелен».

Был сторонником «ньютоновской философии».

Книги Исаака Ньютона

Опубликованные книги Ньютона при жизни:

1. «Метод разностей».
2. «Перечисление линий третьего порядка».
3. «Математические начала натуральной философии».
4. «Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света».
5. «Новая теория света и цветов».
6. «О квадратуре кривых».
7. «Движение тел по орбите».
8. «Универсальная арифметика».
9. «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов».

1. «Хронология древних царств».
2. «Система мира».
3. «Метод флюксий».
4. Лекции по оптике.
5. Замечания на книгу пророка Даниила и Апокалипсис св. Иоанна.
6. «Краткая хроника».
7. «Историческое прослеживание двух заметных искажений Священного Писания».

Изобретения Ньютона

Свои первые шаги в изобретательстве он начал делать еще в детстве, как уже упоминалось выше.

В 1667 году всех преподавателей университета поразил созданный им телескоп, который изобрел будущий учёный: это был прорыв в области оптики.

В 1705 году Королевское общество удостоило Исаака звания рыцаря за вклад в научную деятельность. Теперь он назывался сэр Исаак Ньютон, у него был свой герб и не очень достоверная родословная.

Среди его изобретений также числятся:

1. Водяные часы, работающие от вращения деревянного брусочка, который в свою очередь колеблется от падающих капель воды.
2. Рефлектор, который представлял собой телескоп с вогнутой линзой. Устройство дало толчок в исследованиях ночного неба. Им также пользовались моряки для навигации в открытом море.
3. Ветряная мельница.
4. Самокат.

Личная жизнь Исаака Ньютона

По словам современников, день Ньютона начинался и заканчивался книгами: он проводил за ними столько времени, что часто забывал даже поесть.

Личной жизни у знаменитого ученого не было вообще. Исаак ни разу не был женат, по слухам, даже остался девственником.

Когда умер и где похоронен сэр Исаак Ньютон

Исаак Ньютон умер 20 марта (31 марта 1727 - дата по новому стилю) в Кенсингтоне, Великобритания. За два года до смерти у физика начались проблемы со здоровьем. Умер он во сне. Его могила находится в Вестминстерском аббатстве.

Несколько не совсем популярных фактов:

1. Яблоко Ньютону на голову не падало - это миф, придуманный Вольтером. Но сам ученый действительно сидел под деревом. Сейчас оно является памятником.
2. В детстве Исаак был очень одинок, как и всю жизнь. Рано лишившись отца, мать полностью сосредоточилась на новом замужестве и трех новых детях, которые быстро так же остались без отца.
3. В 16-летнем возрасте мать забрала сына из школы, где тот рано начал показывать незаурядные способности, чтобы тот начал управление фермой. Школьный учитель, родной дядя и другой знакомый, член Кембриджского колледжа, настояли на возвращении мальчика в школу, которую тот успешно окончил и поступил в университет.
4. По воспоминаниям однокурсников и учителей, Исаак большую часть времени проводил за книгами, забывая даже поесть и поспать - это была та жизнь, о которой он больше всего желал.
5. Исаак был хранителем Монетного двора Британии.
6. После смерти ученого была выпущена его автобиография.

Заключение

Вклад Сэра Исаака Ньютона в науку действительно огромен, и недооценить его лепту довольно сложно. Его открытия по сей день являются основами современной науки в целом, а его законы изучаются в школе и других учебных заведениях.

Исаак Ньютон
Родился маленький Ньютон в 1642 году в деревне Вулсторп, в Линкольншире. Появился он на свет раньше срока, и было ясно: только-то появившийся человечек не жилец на белом свете. Отец Ньютона умер незадолго до рождения сына. С двух лет Исаак ощущал себя полным сиротой, от которого отказалась мать, выйдя вторично замуж. Ньютон рос слабым, пугливым. Он не играл со сверстниками не только потому, что не хотел, но и потому, что они были не слишком хорошо к нему настроены. С ним было не интересно - он выигрывал в любые игры, требующие сообразительности. Он их раздражал, придумывая новые игры или новые правила к старым играм, компенсирующие его физическую немощь. Так началось его одиночество - от рождения и до смерти.В 12 лет Ньютон начал учебу в школе в Грантеме и в первые годы ученья был ленив, однако с раннего детства любил заниматься устройством игрушечных механизмов. В 19 лет Ньютон поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета, который окончил в 22 года со степенью бакалавра. В 1668 получил степень магистра, а в следующем году его учитель Барроу уступил ему свою кафедру в кембриджском университете и с 1669 года, в течение 32 лет, Исаак Ньютон возглавлял физико-математическую кафедру Кембриджского университета. В 1695 году был назначен смотрителем Монетного двора, а в 1699 году его директором. Там Ньютон провел большую работу по перечеканке монеты, привел в порядок монетное дело в Англии. В 1701 году Ньютон был избран членом парламента, а в 1703 году стал президентом английского Королевского общества, и через два года английская королева Анна возвела Ньютона в рыцарское достоинство, давшее ему право на титул "сэр".Человечество никогда не забудет, что великий английский физик и математик, механик и астроном Исаак Ньютон заложил основы современного естествознания сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, разработал основы дифференциального и интегрального исчислений, объяснил большинство световых явлений с помощью развитой им корпускулярной теории света.Главные годы жизни Ньютона прошли в стенах колледжа Святой Троицы Кембриджского университета. Он любил одиночество и терпеть не мог научных споров, поэтому Ньютон всячески избегал публикаций.А размышлять и писать он любил. В своём уединении этот тихий, молчаливый человек совершил переворот в отношениях человека и природы, в нашем миропонимании. Он создал язык классической науки, на котором она думает и говорит уже три века.За 1665 - 1667 гг. Ньютон сделал три своих главных открытия: метод флюксий и квадратур (дифференциальное и интегральное исчисления), объяснение природы света и закон всемирного тяготения. Все началось с оптики: Ньютон начал заново обдумывать систему мира Декарта, в которой природа оптических явлений и тяготения одна и та же. Но вихри Декарта не согласовывались с законами, с движением комет. "Реальную философию" Рене Декарта не удалось подтвердить математически.Линза, как и призма, отчасти разлагает свет в спектр. Учёный ошибочно считал эту проблему неразрешимой и предложил средство, избавляющее телескоп от хроматической аберрации: надо использовать в качестве объектива зеркало, а не линзу. Свет от звезды шёл на зеркало, отражался на призму и отбрасывался к боковой стенке трубы, где крепился окулятор. Телескоп вышел компактный: зеркало - 30мм, длина трубы - 160мм; он давал не очень яркое, но довольно чёткое изображение.В 1680 г. Ньютон вернулся к задачам механики и к проблеме тяготения. В тот год появилась яркая комета. Ньютон лично провёл наблюдения и первым в астрономии построил орбиту кометы (см. "Кометы").Скончался Исаак Ньютон на 85 году жизни в ночь на 31 марта 1727 г. Он был торжественно похоронен в Вестминстерском аббатстве. Над его могилой высится памятник с бюстом и эпитафией: "Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин, который почти божественным разумом первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливы океанов.... ".