Isaac Newton

Sir Isaac Newton egy pillantást vetett Leibniz derivált válaszaira.
A valóság költészete
Tudomány
Ikon science.svg
Tudnunk kell.
Tudni fogjuk.
  • Biológia
  • Kémia
  • Fizika
Kilátás a
óriások vállai.
Része a
konvergens sorozat

Matematika
Ikon math.svg
1 + 1 = 11
Nem tudom, mi jelenhet meg a világ előtt. Magam számára úgy tűnik, hogy csak egy fiú voltam, aki a tengerparton játszott, és mára magam is elmélkedtem, majd simább kavicsot, a hétköznapinál szebb héjat találtam, miközben az igazság nagy óceánja mind felfedezetlenül hevert előttem.
-Isaac Newton

Sir Isaac Newton (1642. január 4. – 1727. Március 31.) a antropomorf, istenszerű Guild Navigator matematikus , fizikus , misztikus , alkimista és filozófus . A klasszikus mechanika, az optika és a matematika forradalmi előrelépéseinek köszönhetően a tudomány és a matematika történelmének egyik legfontosabb és legbefolyásosabb személyének számít.


Tartalom

A felvilágosodás mestere

Lásd a témáról szóló fő cikket: Felvilágosodás kora

Isaac Newton egyértelműen megértette a kísérletek fontosságát a tudományos kutatásban, írva:

A kísérleti filozófiában a jelenségek által gyűjtött javaslatok indukció pontosan vagy hozzávetőlegesen, ellentétes hipotézisektől függetlenül, mindaddig, amíg más jelenségek nem jelennek meg, amelyek révén vagy pontosabbá válnak, vagy kivételekkel szemben alkalmazhatók.


Valójában meglehetősen ügyes leírást is adott a tudományos módszer :

A filozofálás legjobb és legbiztonságosabb módszere az, hogy először szorgalmasan érdeklődjünk a dolgok tulajdonságai felett, és ezeket a tulajdonságokat tapasztalatok alapján állapítsuk meg, majd lassabban haladjunk hipotézisek magyarázatukra. Hipotéziseket csak a dolgok tulajdonságainak magyarázatában szabad felhasználni, de azok meghatározásakor nem szabad feltételezni; hacsak nem nyújtanak kísérleteket.

Newton bölcsője egy eszköz, amely bemutatja a lendület és az energia megőrzését.

Mint sokan mások, akik tanultak természeti filozófia , a tudomány régi neve a modern tudományágak kialakulása előtt, érdeklődési köre változatos volt. Korai matematikai vizsgálatai az általánosított binomiális tételhez vezettek. Míg elődei és sok kortársa azt gondolta, hogy a Arisztotelész figyelemre méltó filozófus, de szegény fizikus, hogy az égitestek más szabályrendszert követtek, mint itt föld , Newton úgy vélte, hogy mindkettőnek ugyanazt a készletet kell kielégítenie. Más szavakkal, a fizika törvényeinek kell lenniükegyetemes. Ez motiválta a mechanika tanulmányait. Elég sok ötlete támadt: több mint száz posztulátumot és meghatározást írt le, mielőtt csak három axiómával telepedett le, amelyeket ma Newton mozgástörvényeinek neveznek. Az első törvény kimondja, hogy minden test azonos sebességet és irányt tart fenn, hacsak külső nettó erő nem hat rá. Ha a testre nem nulla nettó erő hat, akkor ez a nettó erő megegyezik a mozgásmennyiség változásának sebességével, amely a test tömeg a sebességének a szorosa,Fény. Abban a különleges esetben, ha a testnek állandó a tömege, ismerős kifejezésünk van. Döntő fontosságú felismerni, hogy az erők vektorok, ezért a vastag betű, a nagyság és az irány egyaránt. Minden alkalmazott erőnél létezik egy másik nagyságrendű és ellentétes irányú, feltéve, hogy a rendszer elszigetelt; ez a harmadik mozgástörvénye, amelyből a (lineáris) lendületmegőrzés törvénye fakad. Van azonban egy kis probléma. Az akkor rendelkezésre álló matematika egyszerűen nem volt elegendő a mechanika további vizsgálataihoz. Newton „egyszerűen” kidolgozta, a „fluxusok módszerének” nevezte, amelyet ma számításnak neveznek. Ne feledje azonban, hogy a kalkulus magjait már elődeik, különösen a szirakúzi Archimédész elvetették. Newtonnak és egyik kortársának, Leibniznek tulajdonítják a számítás felfedezését abban az értelemben, hogy felismerik a határ fogalmának alapvető fontosságát, és kihasználják azt a geometriai folyamat közötti kapcsolatot, amikor egy érintő vonalat egy görbéhez találnak egy ponton. (differenciálás) és egy görbe (integráció) által határolt terület, a Számítás alaptétele, és ezt a matematikai módszert szisztematikusan fejlesztette. Néhány kortársától és utódjától eltérően, akik különféle integrációs technikákat fejlesztettek ki, Newton hajlamos volt végtelen sorozatokban gondolkodni a funkciókról, és azokat terminusonként integrálta vagy differenciálta. Valójában egy függvény végtelen sorozatábrázolásának használata automatikusan lehetővé teszi tetszőleges pontosságú közelítési sémát



Barátja, Edmond Halley némi rábeszélése után Newton közzétette az övétA természetfilozófia matematikai alapelvei, úgy gondolták, hogy minden idők egyik legbefolyásosabb tudományos értekezése. Ebben a könyvben fektette le a számítás, a klasszikus mechanika és annak elméletének alapjait gravitáció . Kimutatta, hogy az objektum gravitációs ereje gyengül, mivel a tőle való távolság négyzetének reciproka (inverz négyzet törvény), és levezette Kepler orbitális mozgásának törvényeit, amelyeket korábban a Tycho Brahe szorgalmas csillagászati ​​megfigyelések. Szigorúan véve Newton univerzális gravitációs törvénye csak a ponttömegekre vonatkozik, nem kiterjesztett testekre, mint például a Föld. Ezen kívül az ember kíváncsi arra, mi történik, ha a távolság nullára csökken; egyértelmű, hogy az erő nem lehet végtelen. Szerencsére Newton megmutatta, hogy a gömbszimmetrikus test úgy kezelhető, mintha teljes tömege a középpontjában koncentrálódna. Ez azt jelenti, hogy amikor a gravitáció kölcsönös ereje a Föld és a Nap mondjuk kiszámítják, a szóban forgó távolság a középpontjaik közötti távolság. Továbbá egy gömbszimmetrikus héj belsejében az erő eltűnik. Mivel egy gömb koncentrikus gömbökből áll, a közepén lévő erő pontosan nulla. Az árapályok elméletét adta a gravitációs fizika új ismereteinek felhasználásával. Zseniális számításban Newton kimutatta, hogy a Föld nem éppen gömbszimmetrikus, hanem egy tengely körüli elfordulása miatt egyenlítői dudorral rendelkezik. De mivel ez az oblatitás nagyon kicsi, a Föld nagyon jó közelítéssel labda marad. Érdekes megjegyezni, hogy annak ellenére, hogy az első lemmák tartalmazzák a számítás alapgondolatait, későbbi mechanikai fejlesztése csak az euklideszi geometriát használja. Abban az időben a kalkulus továbbra is ellentmondásos téma maradt, Newton pedig egyszerűen utálta a vitákat. Nem tudjuk, hogy eredményeit kalkulus alapján szerezte-e meg, majd megerősítette-e őket régebbi matematikával, vagy fordítva. Akárhogy is, ez egy fenomenális eredmény, amely azt bizonyítja, hogy geometriai találékonysága ugyanolyan szinten volt, mint Archimédész. A számítással kapcsolatos munkájáról azonban külön kiadványban számolt be.


Míg Johannes Kepler volt az első, aki azt sugallta, hogy az orbitális mozgásért valamilyen okkult befolyás helyett fizikai erő felelős, a fizikai kozmológia vitathatatlanul Isaac Newtonnal kezdődött. Newton univerzális gravitációs törvénye lehetővé teszi az égitestek mozgásának meghatározását. De ennél tovább ment. Newton azt javasolta, hogy mivel az üstökösök időnként eltalálják a Napot, talán a Föld egy ilyen ütközésből az űrbe szétszórt forró törmelékből származik, majd a gravitációs vonzerő segítségével összerántva. Ez azt jelenti, hogy a Föld rendkívül forrón indult, és hogy ezen információk felhasználásával meghatározható volt mennyi idős a Föld . Ő maga úgy becsülte, hogy annak 50 000 évnél idősebbnek kell lennie. Annak fényében, hogy Newton hűtési (vagy fűtési) törvényének tulajdonítják, amely kimondja, hogy a test hőmérsékletének az időhöz viszonyított változásának sebessége egyenesen arányos a test pillanatnyi hőmérséklete és a hőmérséklet közötti különbséggel. környezeti hőmérséklet, feltéve, hogy az utóbbi állandó marad, ez nem lep meg.

Newton gyűrűi 650 nm-es vörös lézerfénnyel készültek.

Newton élénken érdeklődött iránta fény . Jól fogadott tanulmányt készített a színek elméletéről, és egy új, kompakt teleszkópot készített, amely kiküszöbölte a nem kívánt színmintákat a peremen. Leírást adott Newton gyűrűiről. Híres prizma kísérlete feltárta, hogy a fehér fény különféle színekre bontható, amelyek átfókuszálásakor ismét fehér fény keletkezik. Változatot hajtott végre a kísérleten, hogy tesztelje a fény természetét. A jelenlegi elképzelés abban az időben az volt, hogy a színeket a fehér fény hajlítása tette, ezért ötletelt egy módot, hogy egy vörös fénysugarat átadjon egy másik prizmának, hátha az új színek másik spektrumába hajlik. Az eredmény egyenletes és differenciálatlan vörös fény volt, ami azt bizonyította, hogy a fehér fény az összes színből áll. Ez megint a közönséges bölcsességgel repült, amikor az emberek többsége azt gondolta, hogy a fehér fény a tisztaság, vagy akár az isteni erő szimbóluma. MonográfiájábanOpticks, Newton kidolgozta a fény korpuszkuláris elméletét, és nagyjából megmagyarázta mindazt, ami már ismert volt a fényről. Néhány kortársa, például Robert Hooke és Christian Huygens a hullámelméletet részesítette előnyben. Ekkor azonban senki sem tudta igazán megmondani, hogy a fény részecskék folyamaként vagy mozgó hullámként viselkedik-e. Az optika és a látás területén végzett vizsgálatok során Newton számos riasztó kísérletet hajtott végre magán, látásának elvesztését kockáztatva. Ő egyenesen a Napra meredt egy ideig, és bökött a szeme mögé egy bodkival (kövér, tompa tűvel), hogy tanulmányozza a kapott színes mintákat.


Igazi matematikai géniusz, 1669-ben Newtont a Cambridge-i matematika második lucázsiai professzorává választották, amelyet később Paul Dirac és Stephen Hawking . Valójában gyakran a történelem egyik legnagyobb matematikusának tartják, Archimédész és Karl Friedrich Gauss mellett. Az 1700-as évek elején Newton, Leibniz, Johann Bernoulli, Jacob Bernoulli és Guillaume de L'Hôpital egymástól függetlenül oldották meg a brachistochrone problémát, amelyet először Johann Bernoulli fogalmazott meg. A sík két pontja közötti görbét kéri, amelyen egy részecske a lehető legkevesebb idő alatt súrlódásmentesen csúszik egyik pontról a másikra, feltéve, hogy a gravitáció egyenletes. A megoldás nem egyenes, hanem cikloid. Newton levelet kapott, amelyben részletesen leírta a problémát a királyi pénzverdéből hazafelé tartva, és másnap névtelenül visszaküldte a megoldást Bernoullinak. Amikor azonban Bernoulli elolvasta a levelet, azonnal felismerte a szerzőt, állítólag így kiáltott fel: - Az oroszlánt a mancsából ismerem! A brachistochrone probléma klasszikus a variációk számításában, amely rendkívül fontos szerepet játszik a (elméleti) fizika további fejlesztéseiben. Newton végzett némi munkát ebben a témában, de ismét nem publikált.

Tévedések az alkímia és a teológia területén

Newton nem volt az első a Reason Age-ben. A mágusok közül ő volt az utolsó.
—John Maynard Keynes, ahogyan idézi

Ahogy az akkoriban általános volt, Newton is sok időt szentelt ennek bibliai ösztöndíj, aranycsinálás és egyéb teológiai kérdések. Newton zárkózott ember volt, és semmiféle kapcsolatról nincsenek beszámolók, ami arra utalna, hogy volt ivartalan , vagy esetleg meleg . Azonban egyik állítást sem támasztják alá hiteles bizonyítékok. Ő is az volt Pénz vallási meggyőződésében. Szembeszállt II. Jakab kísérletével a Római Katolikus szerzetes nevezte Alban Francis-t Cambridge-i akadémiai posztra, és a kinevezést leállították. Népszerű könyvébenAz idő rövid története, Stephen Hawking bírálta Newton-t ezért a vallási intolerancia példájaként. Ugyanakkor szem előtt kell tartani, hogy a római katolikus templom megégett Giordano Bruno mert eretnekség , főleg arianizmusa (vagyis annak a hite miatt) Jézus Krisztus hasonló tartalmú volt és létrehozta Isten ), és hogy ez a kinevezés volt az ék vékony vége, ami hasonló üldözéshez vezetett, amely elfojtotta a tudományos vizsgálatokat a katolikus országokban, miután Galilei . Saját életében Newton többet írt a vallásról, mint a természettudományról. Még rosszabb, hogy Newton legalább egyszer érveket fogalmazott meg az isteni erők tudományos munkájában. Newton számára úgy tűnt, hogy a Naprendszer instabil, és úgy gondolta, hogy körülbelül 200 évente, Istennek közbe kellene lépnie a bolygók visszahelyezésével a helyükre. Szerencsére az „Isten hipotézise” feleslegesnek bizonyult. Pierre-Simon de Laplace bebizonyította, hogy a Naprendszer első rendben valóban stabil; az összes test átlagos mozgása változatlan marad az idővel.

Sajnos minden csodálatos eredménye ellenére Newton élete keveredett néhány félelmetes közeli rohammal őrület . John Maynard Keynes Newton-t nem az elsőként írta le racionalisták , hanem inkább az 'utolsó mágusok az alkímia iránti megszállottsága miatt. - A modern vulgáris kifejezéssel - mondta Keynes -, Newton mélyen idegbeteg volt. Valójában az optika természetének felfedezése valószínűleg mellékhatása volt a megfordulási kísérletnek vezet -ba Arany . Később életében idegösszeomlást szenvedett, amelyet valószínűleg az okozhatott higany mérgezés, túlmunka és barátságának vége Nicholas Fatio de Duillier svájci matematikussal.

A királyi pénzverde mestere

Newton kutatói pályafutását egy varázslat szakította meg politika , amelyben a legnevezetesebb időszak a királyi pénzverde mesterévé történő kinevezése volt. Ez a jövedelmező poszt gazdag emberré változtatta. (Ebben az időszakban Newton is megkapta és megoldotta a brachistochrone problémát.) A részletek iránti rögeszméje azt jelentette, hogy ő alatt az intézmény hatékonyabban működött, mint valaha. Newton gondosan tanulmányozta a hamisítás történetét és módszereit. Emellett fizetett informátorok hálózatát is működtette, és pénzt küldött baráti tanúknak, akiknek kevés volt a pénzük, hogy szépen felöltözhessenek a bírósági megjelenésre. A végén Newton gondoskodott arról, hogy több hamisítót akasszanak fel.


Viták és kritikák

Ha már messzebb láttam, akkor az Óriások vállára állva.

Ezt a híres idézetet általában a szerénység gesztusaként értelmezi a nagy tudós a kollégájának írt levelében Robert Hooke . Van azonban egy alternatív megközelítés, amely jobban megfelel Newton személyiségének, ami híresen kellemetlen volt azok számára, akik feldühítették. Nem segített, hogy néhány kollégája és potenciális munkatársa vitába keveredett vele. Az akkori nyelvtan (és helyesírás) színvonala meglehetősen furcsa volt. De Newton úgy döntött, hogy a „Giants” szót nagybetűvel írja, valószínűleg Hooke-nál ásott, aki alacsony volt és hátát csavarták. A mikroszkópos, optikai és rugalmassági munkájáról ismert Robert Hooke volt felelős a Királyi Társaság felállításáért és működéséért. Hooke, Edmond Halley és Christopher Wren részvételével folytatott megbeszélésen hárman arra a következtetésre jutottak, hogy a gravitáció inverz négyzet törvénye elliptikus pályákat eredményez (Kepler első törvénye), de egyikük sem adhat matematikai bemutatót. Newton megtette. Nem csak ez, hanem szisztematikusan kidolgozta Kepler többi törvényét is. Amikor Hooke meghalt, Newton követte őt, és átalakította tekintélyes tudományos intézménnyé. Newton, a részletek megszállottja alatt azonban Hooke egyetlen portréja elveszett.

Nagyon sajnálatos, hogy Newton nagyon keserű és elhúzódó vitába keveredett Gottfried Wilhelm Leibniz ki fedezte fel először a fogkőzetet. Most már tudjuk, hogy mindketten ezt önállóan tették. Newton ért oda először, de később megjelent, míg Leibniz később, de először. Azt is tudjuk, hogy a kettő tiszteletteljesen levelezett a vita előtt. Newton elmagyarázta, hogyan állt elő az általánosított binomiális tétel Leibniz számára még az 1660-as években. Leibniz jelölései a származékraés integráltovábbra is használatban vannak, bár kissé logikátlannak tűnnek. Newton derivált pontszerű jelölését főként a fizikában használják annak ábrázolására, hogyan változik valami az idő függvényében. Bizonyos esetekben előnyös mindkét jelölésüket használni.

A Newton's megjelenése ótaOpticks, szinte az összes fizikus és matematikus ragaszkodott a fénytest korpuszkuláris elméletéhez, amely önmagában tiszteletre méltó. A hullámelméletet előnyben részesítő kisebbséget azonban szükségtelenül marginalizálták és kritizálták, mindezek miatt Newton hatalmas neve . Sőt, Newton kísérleti levezetést adott Boyle törvényéről aelveket, amelyben azt feltételezte, hogy egy gáz elhanyagolható méretű statikus atomokból áll, összehasonlítva azzal a térfogattal, amely a köztük lévő távolság fordítottjaként meggyengült erővel taszította egymást.Kísérletiitt a kulcsszó. Newton csupán egy hipotézist javasolt, amely elméletileg elmagyarázhatja Boyle törvényét. A fizikusok ismét sok éven át figyelmen kívül hagyták a Daniel Bernoulli által bevezetett alternatív megközelítést, amely szintén Boyle törvényét hozta. Newtonhoz hasonlóan Bernoulli feltételezte, hogy a gázok apró méretű atomokból állnak. Newtonnal ellentétben úgy vélte őket, hogy véletlenszerűen mozognak, rugalmasan ütköznek egymással és a tartály falával, ami nyomást vált ki. Csak sokkal később, amikor a fizikusok rájöttek erre a hő egyfajta mozgás érdeklődtek Bernoulli megközelítése iránt. Ez lett az alapja a gázok kinetikai molekuláris elméletének. Ez valójában nem maga Newton, hanem a fizikusok kritikája, akik szavait kritikátlanul fogadták. A fény korpuszkuláris elmélete esetében meglehetősen illeszkedő volt, hogy egy kifinomult diffrakciós elméletet, amelyet Augustin Fresnel fogalmazott meg a hullámelmélet alapján, François Arago kísérletileg igazolt, aki tesztelte a Simeon-Denis Poisson által kivont jóslatokat, amikor Aragót és Poissont egyaránt a korpuszkuláris elmélet híveinek nyilvánították. Az 1800-as évek elején azonban a fizikusok felismerték, hogy Newton hűtési (vagy fűtési) törvénye megingott, amikor pontosabb méréseket végeztek. Ez elindította a gázok viselkedésének kísérleti tanulmányait. Ezek döntőnek bizonyultak a termodinamika fejlesztésében. Útközben a fizikusok Dulong és Petit uralmába botlottak, amely az atomhipotézist támogatja. A hatóság megkérdezése, vagyis az, hogy valóban az óriások vállára álljak, nem pedig árnyékukba, nagyszerű ötletnek bizonyult.

Tizenhét éven át Newton előadást tartott Cambridge-ben egy lényegében üres teremben. Végül felhagyott a tanítással. Tekintettel arra a tényre, hogy jó hírneve még saját életében is óriási volt, alig lehet elkerülni azt a következtetést, miszerint Newton elmélkedő professzor volt.

Mítoszok

Newtonhoz kapcsolódó népszerű mítosz az, hogy ugyanazon a napon született Galilei meghalt. Ami azt illeti, Newton 1642. január 4-én született a Gergely-naptárban, amelyet először a kontinens különböző országaiban vezettek be, és amelyet ma is használunk, valamint 1641. december 25-én az Angliában használt Julián-naptárban. akkor, amikor Galilei 1622. január 8-án halt meg a Gergely-naptárban, és 1641. december 31-én a Július-naptárban. Valódi véletlen azonban, hogy Newton pontosan egy évszázaddal később született Kopernikusz megjelentette az övét heliocentrikus elmélet .

Egy másik jól közismert mítosz az, hogy Newton előállt a gravitáció inverz négyzet törvényével, miután egy alma leesett és fejbe ütötte. Annak ellenére, hogy Newton maga is említette ezt az övébennagyszerű munka, ez minden valószínűség szerint csak motiváló rész. A tényleges felfedezési folyamat ennél sokkal tovább tartott. Az ötlet nem a kékből jött, hanem fokozatosan. Valójában elég sok munkába tellett, mire képes volt matematikai bizonyítékot adni, amely elkerülte Hooke-t, Wren-t és Halley-t.

A pletykák szerint Newton feltalálta a háziállat ajtaját, de úgy tűnik, hogy nem ez a helyzet. Ugyanakkor tehetséges mechanikai feltaláló volt, mint Hooke. Gyerekkorában repülőgépeket épített, amelyek gyertyákat hordoztak, és ezáltal létrehoztak néhány korai epizódot Az ufók megijesztenek . Emellett épített egy órát, amely vízerővel működött, és egy miniatűr malmot, amely a búzát őrli, amelyet a kormányt forgató egér működtet.

Akárcsak Einstein , Tesla , Darwin , Mozart, Bill Gates és Steve Jobs , Newtonról feltételezték, hogy van autista fejlődési rendellenesség nagyon sokan forgattyúk . Esetében a diagnózist kényelmesen elvégezték post mortem, annak módjára emlékeztetve egyes szekták a halottakat a magukénak vallják . Pszichológus Simon Baron-Cohen volt az egyetlen félig komoly kutató, aki ezt szórakoztatta nem egészen meghamisítható hipotézis, aminek ő volt elfenekelt társai által.

Híres idézetek

Nem határozom meg az időt, a teret, a helyet és a mozgást, mivel mindenki számára jól ismert.
A természeti dolgoknak nem kell több okát beismernünk, mint amelyek egyszerre igazak és elegendők a megjelenésük magyarázatához.
Nem állítok hipotézist.