И. Ньютон и его роль в становлении классической науке

Что и в какой последовательности происходило в последующие четыре года, нам точно неизвестно. Дневники Гука за эти годы (равно как и  многие другие его рукописи) впоследствии странным образом исчезли, а Ньютон почти не выходил из своей лаборатории. Раздосадованный своей оплошностью, Ньютон, конечно, должен был сразу  же взяться за анализ четко сформулированной Гуком задачи и, наверное, вскоре получил  свои основные фундаментальные результаты, доказав, в частности, существование  центральных сил при соблюдении закона площадей и эллиптичность  планетных орбит при нахождении центра притяжения в одном из их фокусов. На этом Ньютон счел, по-видимому, разработку основ развитой им позже  в Началах системы мира для себя завершенной и на этом успокоился.

В начале 1684 в Лондоне произошла  историческая встреча Роберта Гука с будущим королевским астрономом Эдмундом Халли (которого называют обычно по-русски Галлеем) и королевским архитектором Кристофером Реном, на которой собеседники обсуждали закон притяжения ~ 1/R2 и поставили задачу вывода эллиптичности орбит из закона притяжения. В августе того же года Халли посетил Ньютона и спросил его о том, что он думает по поводу этой задачи. В ответ Ньютон сказал, что уже располагает доказательством эллиптичности орбит, и пообещал разыскать свои выкладки.

Далее события развивались с  кинематографической для 17 в. быстротой. В конце 1684 Ньютон выслал в Лондонское королевское общество первый заявочный  текст сочинения о законах  движения. Под давлением Халли  он начал писать большой трактат. Он работал со всей страстью и увлеченностью  гения, и в итоге Начала были написаны в поразительно короткий срок – от полутора до двух с половиной лет. Весной 1686 Ньютон представил в Лондон текст первой книги Начал, содержавшей формулировку законов движения, учение о центральных силах в связи с законом площадей и решение разнообразных задач о движении под действием центральных сил, в том числе о движении по прецессирующим орбитам. В своем изложении он даже не упоминает созданный им математический анализ и пользуется только разработанной им теорией пределов и классическими геометрическими методами древних. Никаких упоминаний о Солнечной системе первая книга Начал также не содержит. Королевское общество, с энтузиазмом встретившее сочинение Ньютона, оказалось, однако, неспособным финансировать его публикацию: печатание Начал взял на себя сам Халли. Опасаясь возникновения дискуссий, Ньютон передумал публиковать третью книгу Начал, посвященную математическому описанию Солнечной системы. Все же дипломатия Халли победила. В марте 1687 Ньютон выслал в Лондон текст второй книги, излагавшей учение о гидроаэродинамическом сопротивлении движущихся тел и молчаливо направленной против теории вихрей Декарта, а 4 апреля Халли получил завершающую третью книгуНачал – о системе мира. 5 июля 1687 печатание всего сочинения было завершено. Темп, в котором Халли осуществил издание Начал триста лет тому назад, может быть вполне поставлен в пример современным издательствам. Набор (с рукописи!), чтение корректур и печатание второй и третьей книг Начал, составляющих несколько более половины всего сочинения, заняли ровно четыре месяца.

При подготовке Начал к печати Халли попытался убедить Ньютона в необходимости так или иначе отметить роль Гука в установлении закона всемирного тяготения. Однако Ньютон ограничился лишь весьма двусмысленным упоминанием Гука, попытавшись своим замечанием еще и вбить клин между Гуком, Халли и Реном.

Точка зрения Ньютона на роль математических доказательств в открытиях, вообще, очень своеобразна, – по крайней  мере, когда речь идет о его собственном  приоритете. Так, Ньютон не только не признавал  заслуг Гука в формулировке закона всемирного тяготения и постановке задачи о движении планет, но считал, что и те два предложения, которые мы называем первыми двумя законами Кеплера, принадлежат ему – Ньютону, так как именно он получил эти законы как следствия из математической теории. Кеплеру Ньютон оставлял лишь его третий закон, который только и упоминал в качестве закона Кеплера в Началах.

В наши дни приходится все же признать видную роль Гука как предшественника  Ньютона в понимании механики Солнечной системы. С.И.Вавилов сформулировал  эту мысль в следующих словах: «НаписатьНачала в XVII в. никто, кроме Ньютона, не мог, но нельзя оспаривать, что программа, план Начал был впервые набросан Гуком».

Завершив издание Начал, Ньютон, по-видимому, вновь замкнулся в своей (ал)химической лаборатории. Последние годы его пребывания в Кембридже в 1690-х были омрачены особенно глубокой психической депрессией. Кто-то окружил тогда Ньютона заботой, предупредив широкое распространение слухов о его болезни, и в результате мало что известно о действительном положении дел.

Весной 1696 Ньютон получил место  хранителя (Warden) Монетного двора  и переехал из Кембриджа в Лондон. Здесь Ньютон сразу же интенсивно включился в организационно-административную деятельность, под его руководством была осуществлена в 1696–1698-х громадная  работа по перечеканке всей английской монеты. В 1700 он был назначен на высокооплачиваемую должность директора (Master) Монетного  двора, которую занимал до своей  кончины. Весной 1703 скончался Роберт Гук – непримиримый оппонент и  антипод Ньютона. Смерть Гука предоставила Ньютону полную свободу в Лондонском королевском обществе, и на ближайшем  же годичном собрании Ньютон был избран его президентом, заняв это кресло на четверть века.

В Лондоне он приблизился ко двору. В 1705 королева Анна возвела его в  рыцарское звание. Вскоре сэр Исаак  Ньютон стал общепризнанной национальной гордостью Англии. Обсуждение преимуществ  его философской системы над  декартовой и его приоритета по отношению  к Лейбницу в открытии исчисления бесконечно малых стали непременным  элементом бесед в образованном обществе.

Сам Ньютон в последние годы жизни  много времени посвящал теологии и античной и библейской истории.

Скончался 31 марта 1727 холостяком на 85-ом году жизни в своем загородном доме, тайно отказавшись от причастия  и оставив весьма значительное состояние. Через неделю прах его был торжественно помещен на почетное место в Вестминстерском  аббатстве.

Сравнительно полное собрание сочинений  Ньютона было опубликовано в Лондоне  в пяти томах (1779–1785). Однако более  глубоко его труды и рукописи стали изучаться лишь с середины 20 в., когда были изданы 7 томов его  переписки (Correspondence, 1959–1977) и 8 томов математических рукописей (Mathematical Papers, 1967–1981). На русском языке опубликованы Математические начала натуральной философииНьютона (первое издание – 1915/1916, последнее – 1989), его Оптика(1927) и Лекции по оптике (1945), избранные Математические работы(1937) и Замечания на книгу «Пророк Даниил и Апокалипсис св. Иоанна» (1916).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. И. Ньютон и его роль в становлении классической науки

Исаак Ньютон (1643-1727) завершил процесс  становления классического естествознания, четко сформулировав механические законы всех процессов движения и  взаимодействия макроскопических тел  и создав для их описания математический язык бесконечно малых. В этом было отступление от атомистических воззрений, но это привело к значительному  продвижению в описании и понимании  природы. Несмотря на то, что в настоящее  время его подход кажется естественным и очевидным на фоне абстрактных  представлений современной физики, и с него начинают знакомство с  этой наукой в школе, в то время  понадобилось почти семьдесят лет, чтобы этот подход окончательно утвердился в умах ученых. Дав свое определение  понятиям скорости, ускорения, силы, массы, Ньютон сформулировал законы динамики в виде связей между этими величинами. Проанализировав законы движения небесных тел, обнаруженных Т. Браге и И. Кеплером, он установил закон всемирного тяготения, введя в науку меру гравитационного  взаимодействия тел в нашей Вселенной. В результате стало возможным  точно предсказывать солнечные  затмения и понять природу морских  приливов. Отличительной чертой классической механики являлась обратимость движений во времени, что следовало из соответствующих  уравнений. При описании механических процессов в различных системах координат, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, следовало использовать принцип  относительности Галилея. Согласно этому принципу на ускорения тел, возникшие в результате их силового взаимодействия, относительное движение систем отсчета никакого влияния  не оказывает. При этом никакими механическими  опытами невозможно установить, какая  именно из систем движется. Для расчета  достаточно было просто сложить скорость движения тела в данной системе отсчета  и скорость относительного движения систем отсчета. Поэтому можно выбрать  наиболее удобную систему отсчета  и работать с ней. Например, в движущемся вагоне отпущенный камень упадет вдоль  вертикальной прямой, но при наблюдении с неподвижной платформы его  траектория будет иметь вид кривой линии - параболы. Если описать движение (и предсказать положения камня) в системе движущегося вагона (что проще), то, чтобы сказать, когда  и в какой точке он будет  при наблюдении с платформы, достаточно просто учесть относительную скорость (скорость вагона) в конечном ответе.

. Научное наследие И.Ньютона  разнообразно: создание дифференциального  и интегрального исчисления (параллельно  с Лейбницем, но независимо  от него), важные астрономические  наблюдения, которые Ньютон проводил  с помощью собственноручно построенных  зеркальных телескопов. Он внес  большой вклад в развитие оптики: он поставил опыты по изучению  дисперсии света (дисперсия света  – разложение луча света при  прохождении через призму на  отдельные спектральные лучи) и  дал объяснение этому явлению.

В 1687 году вышел главный труд Ньютона  «Математические начала натуральной  философии», заложивший основы современной  теоретической физики. Свою научную  программу Ньютон назвал «экспериментальной философией», подчеркивая решающее значение опыта, эксперимента в изучении природы. Идеи Ньютона, опиравшиеся  на математическую физику и эксперимент, определили направление развития естествознания на многие десятилетия вперед.

 

 

 

 

 

Заключение

Исаак Ньютон доказал существование  тяготения как универсальной  силы - силы, которая одновременно заставляла камни падать на Землю и была причиной замкнутых орбит, по которым планеты вращались вокруг Солнца. Заслуга Ньютона была в том, что он соединил механистическую философию Декарта, законы Кеплера о движении планет и законы Галилея о земном движении, сведя их в единую всеобъемлющую теорию.

Закон всемирного тяготения не только завершил гелиоцентрическое представление  о Солнечной системе, но и дал  научную основу для объяснения большого числа процессов, происходящих во всей Вселенной, в том числе физических и химических процессов, став основой  физической картины мира.

Механистическая картина мира основывалась на следующих принципах: связь теории с практикой; использование математики; эксперимент реальный и мысленный; критический анализ и проверка данных; главный вопрос - как, а не почему; детерминированность и обратимость  траекторий.

Стимулирующее воздействие на естествознание новых потребностей техники привело  к тому, что в начале ХХ в. началась новейшая революция в естествознании, прежде всего, в физике, где был  сделан целый ряд ошеломляющих открытий, разрушивших всю ньютоновскую космологию. Сюда относятся открытия радиоактивного распада Э. Резерфордом, светового  давления П.Н. Лебедевым, создание теории относительности А. Эйнштейном, изобретение  радио А.С. Поповым, введение идеи кванта М. Планком.

Ньютон, как ученый классической эпохи, вряд ли бы принял идеи и методы, например, квантовомеханического описания, поскольку  он считал недопустимым включать в  теоретическое описание и объяснение ссылки на наблюдателя и средства наблюдения. Такие ссылки воспринимались бы в классическую эпоху как отказ  от идеала объективности. Вместе с тем, механика Ньютона и по сей день не потеряла своего значения, только стало  ясно, что существуют границы ее применимости.

 

Список использованных источников и литературы

 

1.А.М. Цирульников. «Цивилизация»  М. 2000г. Изд-во «Педагогика-пресс» 
2. Бородин А.И, Бугай А.С, "Биографический словарь деятелей в области математики", Киев, "Радянська школа", 1979г.  
3. Богомолов А.Н., "Математики, механики", Киев, «Наукова думка",1983г.  
4.Дубровский. Е.В. Мир вокруг нас. М.1976 С.77

5.Иллюстрированный энциклопедический  словарь. М. 1997г. Ридерз Дайджест 
6.Люди, события, даты. Всемирная история. Иллюстрированная энциклопедия для всей семьи». Франция 2001г. Ридерз Дайджест. С.445-446 
7.Мысль. Разум. Интеллект. М., 2001, Ридерз Дайджест С.95 
8. Коротцев А. Астрономия .Популярная энциклопедия. С-Пб.,2003 Азбука-классика

9.Саймон и Жаклин Миттон. OXFORD. Энциклопедия старшеклассника.  М.2002. Росмэн.  
10.Что такое? Кто такой? Академия педагогических наук СССР. М.1976. Педагогика С.244-245. 
11.У.Брэгг. Мир света. Мир звука. М., 1967. С.74-75

12.http://www.sch57.msk.ru:8101/collect/smnewton.htm  
13.http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Newton.html

14.Что такое? Кто такой? Академия педагогических наук СССР. М.1976. Педагогика С.244-245.

15.Люди, события, даты. Всемирная история. Франция, 2001, Ридерз Дайджест с.445-446

16.Саймон и Жаклин Миттон. OXFORD. Энциклопедия старшеклассника.  М.2002. Росмэн.  
17.Саймон и Жаклин Миттон. OXFORD. Энциклопедия старшеклассника. М.2002. Росмэн.