Ісак Ньютан

Ісак Ньютан
Isaac Newton
Партрэт пэндзлю Готфрыда Кнэлера. 1689 год
Дата нараджэньня	4 студзеня 1643
Месца нараджэньня	Ўулсторп, Вялікабрытанія
Дата сьмерці	31 сакавіка 1727
Месца сьмерці	Кенсынгтан, Вялікабрытанія
Месца пахаваньня	Ўэстмінстэрскае абацтва
Грамадзянства	ангелец
Месца вучобы	Трыніці-каледж
Занятак	матэматык, філёзаф
Навуковая сфэра	фізыка, матэматыка, оптыка, астраномія, альхімія
Месца працы	Кембрыдзкі ўнівэрсытэт
Навуковы кіраўнік	Ісак Бароў
Вучні	Роджэр Коўтс, Ўільям Ўістан
Бацька	Isaac Newton Sr.[d]
Маці	Hannah Ayscough[d]
Узнагароды
Подпіс
Ісак Ньютан у Вікісховішчы

Сэр Ісак Ньютан (па-ангельску: Sir Isaac Newton; 4 студзеня 1643, Ўулсторп, Вялікабрытанія — 31 сакавіка 1727, Кенсінгтан, Вялікабрытанія) — выбітны ангельскі фізык, матэматык і астраном. Аўтар фундамэнтальнай працы «Матэматычныя пачаткі натуральнай філязофіі» (лац. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), у якой ён апісаў закон сусьветнага прыцягненьня і так званыя Законы Ньютана, якія заклалі асновы клясычнай мэханікі. Распрацаваў дыфэрэнцыяльнае і інтэгральнае вылічэньне, тэорыю колернасьці і шматлікія іншыя матэматычныя і фізычныя тэорыі.

Біяграфія

Раньнія гады

Дом у Ўулсторпе, дзе нарадзіўся Ісак Ньютан

Ісак Ньютан, сын дробнага, але заможнага фэрмэра Ісака Ньютана (1606—1642), нарадзіўся ў вёсцы Ўулсторп (анг. Woolsthorpe), напярэдадні грамадзянскай вайны. Бацька Ньютана не дажыў да нараджэньня сына. Хлопчык нарадзіўся заўчасна, быў хваравітым, таму яго доўга не вырашаліся хрысьціць. І ўсё ж ён выжыў, быў ахрышчаны 1 студзеня, і названы Ісакам у гонар нябожчыка бацькі. Факт нараджэньня пад Каляды Ньютан лічыў асаблівым знакам лёсу. Нягледзячы на слабое здароўе ў маленстве, ён пражыў 84 гады.

Ньютан шчыра лічыў, што ягоны род паходзіць з шатляндзкай шляхты XV стагодзьдзя, аднак гісторыкі выявілі, што ў 1524 годзе ягоныя продкі былі беднымі сялянамі. Да канца XVI стагодзьдзя сям’я сталася заможнай і перайшла ў разрад ёмэнаў, то бок землеўладальнікаў. Бацька Ньютана пакінуў у спадчыну буйную па тых часах суму ў 500 фунтаў стэрлінгаў і некалькі сот акраў урадлівай зямлі, занятай палямі й лясамі.

У студзені 1646 году маці Ньютана, Ганна Эйскоў (1623—1679) зноўку абралася шлюбам. Ад новага мужа, 63-гадовага ўдаўца, у яе было трое дзяцей, і яна стала надаваць мала ўвагі Ісаку. Заступнікам хлопчыка стаў ягоны дзядзька па маці, Ўільям Эйскоў. У дзяцінстве Ньютан, па водгуках сучаснікаў, быў маўклівым, замкнёным й адасобленым хлопчыкам, любіў чытаць і майстраваць тэхнічныя цацкі: сонечныя й вадзяныя гадзіньнікі, млын і іншае. Усё жыцьцё ён адчуваў сябе самотным.

Айчым памёр у 1653 годзе, частка ягонай спадчыны перайшла да маці Ньютана й была адразу ж аформлена ёю на Ісака. Маці вярнулася дадому, аднак асноўную ўвагу надавала траім малодшым дзецям і гаспадарцы, Ісак па-ранейшаму быў прадстаўлены сам сабе.

У 1655 годзе 12-гадовага Ньютана аддалі вучыцца ў разьмешчаную непадалёк школу ў Грэнтэме, дзе ён жыў у доме аптэкара Кларка. Неўзабаве хлопчык паказаў выдатныя здольнасьці, аднак у 1659 годзе маці Ганна вярнула яго ў маёнтак і паспрабавала ўскласьці на 16-гадовага сына частку справаў па кіраваньні гаспадаркай. Спроба ня мела посьпеху — Ісак аддаваў перавагу ўсім іншым заняткам чытаньню кнігаў, вершаскладаньню й асабліва канструяваньню розных мэханізмаў. У гэты час да Ганны зьвярнуўся Стокс, школьны настаўнік Ньютана, і пачаў угаворваць яе працягнуць навучаньне незвычайна адоранага сына; да гэтай просьбы далучыліся дзядзька Ўільям і грэнтэмскі знаёмы Ісака, сваяк аптэкара Кларка, Гэмфрі Бабінгтан, чалец Кембрыдзкага Трыніці-каледжа. Аб’яднанымі намаганьнямі яны, у рэшце рэшт, дамагліся свайго. У 1661 годзе Ньютан пасьпяхова скончыў школу й адправіўся працягваць адукацыю ў Кембрыдзкі ўнівэрсытэт.

Трыніці-каледж

Гадзіньнікавая вежа ў Трыніці-каледжы

У чэрвені 1661 году 18-гадовы Ньютан прыехаў у Кембрыдж. Паводле статуту, яму зладзілі экзамен на веданьне лацінскай мовы, пасьля чаго паведамілі, што ён прыняты ў Трыніці-каледж Кембрыдзкага ўнівэрсытэту. З гэтай навучальнай установай зьвязаныя больш за 30 гадоў жыцьця Ньютана.

Каледж, як і ўвесь унівэрсытэт, перажываў цяжкі час. У 1660 годзе ў Ангельшчыне была адноўлена манархія, кароль Карл II часьцяком затрымліваў прызначаныя для ўнівэрсытэту выплаты, звольніў значную частку выкладчыцкага складу, прызначаную ў гады рэвалюцыі. Усяго ў Трыніці-каледжы пражывала 400 чалавек, у тым ліку студэнтаў, слугаў і 20 жабракоў, якім па статуту каледж абавязаны быў выдаваць міласьць. Навучальны працэс знаходзіўся ў жаласным стане.

Ньютана залічылі ў разрад студэнтаў-«сайзэраў» (анг. sizar), зь якіх не бралі платы за навучаньне, верагодна, дзякуючы рэкамэндацыі Бабінгтана. Паводле нормаў таго часу, сайзэр быў абавязаны аплачваць сваё навучаньне шляхам рознай працы ва ўнівэрсытэце, альбо шляхам аказаньня паслугаў больш заможным студэнтам. Дакумэнтальных сьведчаньняў і ўспамінаў аб гэтым пэрыядзе ягонага жыцьця захавалася вельмі мала. У гэтыя гады канчаткова склаўся характар Ньютана — імкненьне дайсьці да сутнасьці, нецярпімасьць да падману, паклёпу й прыгнёту, абыякавасьць да публічнай славы. У яго па-ранейшаму не было сяброў.

У красавіку 1664 году Ньютан, здаўшы экзамены, перайшоў у больш высокую студэнцкую катэгорыю «шкаляроў» (анг. scholars), што дало яму права на стыпэндыю й працяг навучаньня ў каледжы.

Нягледзячы на адкрыцьці Галілея, прыродазнаўства й філязофію ў Кембрыджы па-ранейшаму выкладалі па Арыстотэлю. Аднак у захавалых сшытках Ньютана ўжо згадваюцца Галілей, Капэрнік, картэзіянства, Кеплер і атамістычная тэорыя Гасэндзі. Мяркуючы паволе гэтых сшыткаў, ён працягваў майстраваць, у асноўным, навуковыя прылады, захоплена займаўся оптыкай, астраноміяй, матэматыкай, фанэтыкай, тэорыяй музыкі. Згодна з успамінамі суседа па пакоі, Ньютан беззапаветна аддаваўся вучэньню, забываючы пра ежу й сон; верагодна, нягледзячы на ўсе цяжкасьці, гэта быў менавіта той лад жыцьця, якога ён сам жадаў.

1664 год у жыцьці Ньютана быў багатым і іншымі падзеямі. Ньютан перажыў творчы ўздым, пачаў самастойную навуковую дзейнасьць і склаў маштабны сьпіс нявырашаных праблемаў у прыродзе й чалавечага жыцьця. У далейшым такія сьпісы раз-другі зьяўляліся ў ягоных працоўных сшытках. У сакавіку гэтага ж году на нядаўна заснаванай у 1663 годзе катэдры матэматыкі каледжа пачаліся лекцыі новага выкладчыка, 34-гадовага Ісака Бароў, буйнога матэматыка, будучага сябра й настаўніка Ньютана. Цікавасьць Ньютана да матэматыкі рэзка павялічылася. Ён зрабіў першае значнае матэматычнае адкрыцьцё: бінаміяльнае раскладаньне для адвольнага рацыянальнага паказчыку, уключаючы адмоўныя, а празь яго прыйшоў да свайго галоўнага матэматычнаму мэтаду — раскладаньню функцыі ў бясконцы шэраг. У самым канцы года Ньютан стаў бакаляўрам.

Навуковай апорай і натхняльнікамі творчасьці Ньютана ў найбольшай ступені былі фізыкі: Галілей, Дэкарт і Кеплер. Ньютан скончыў іхныя працы, аб’яднаўшы ва ўнівэрсальную сыстэму сьвету. Меншы, але істотны ўплыў аказалі іншыя матэматыкі й фізыкі, як то Эўклід, Фэрма, Гюйгэнс, Ўоліс і ягоны непасрэдны настаўнік Бароў. У студэнцкай запісной кніжцы Ньютана ёсьць праграмная фраза:

	У філязофіі ня можа быць гаспадара, акрамя ісьціны... Мы павінны паставіць помнікі з золату Кеплеру, Галілею, Дэкарту й на кожным напісаць: «Плятон — сябар, Арыстотэль — сябар, але галоўны сябар — ісьціна».

«Чумныя гады»

Паважаны нашчадак «Яблыні Ньютана», які месьціцца ў Батанічным садзе Кембрыджу

Напярэдадне Калядаў 1664 году на лёнданскіх дамах сталі зьяўляцца чырвоныя крыжы, то бок першыя пазнакі Вялікай эпідэміі чумы. Да лета сьмертаносная эпідэмія значна пашырылася. 8 жніўня 1665 году заняткі ў Трыніці-каледжы былі спыненыя й пэрсанал распушчаны да заканчэньня эпідэміі. Ньютан зьехаў дадому ў Ўулсторп, захапіўшы з сабой асноўныя кнігі, сшыткі й інструмэнты.

Гэта былі бядотныя гады для Ангельшчыны — спусташальная чума, з-за якой толькі ў Лёндане загінула пятая частка насельніцтва, разбуральная вайна з Галяндыяй, Вялікі лёнданскі пажар. Але істотную частку сваіх навуковых адкрыцьцяў Ньютан зрабіў у самоце «чумных гадоў». З захавалых нататакаў відаць, што 23-гадовы Ньютан ўжо вольна валодаў базавымі мэтадамі дыфэрэнцыяльнага й інтэгральнага вылічэньняў, уключаючы раскладаньне функцый у шэрагі й тое, што пасьля было названа формулай Ньютана-Ляйбніца. Правёўшы шэраг дасьціпных аптычных экспэрымэнтаў, ён даказаў, што белы колер ёсьць сумесь колераў спэктру. Пазьней Ньютан успамінаў аб гэтых гадах:

	У пачатку 1665 году я знайшоў мэтад набліжаных шэрагаў і правіла ператварэньня любой ступені двускладніка ў такі шэраг... у лістападзе атрымаў прамы мэтад флюксіяў [дыфэрэнцыяльны падлік]; у студзені наступнага года я атрымаў тэорыю колераў, а ў траўні прыступіў да адваротнага мэтаду флюксіяў [інтэгральнае вылічэньне]... У гэты час я перажываў лепшую пару свайго юнацтва й больш цікавіўся матэматыкай і [натуральнай] філязофіяй, чым калі б там ні было пасьля.

Але самым значным ягоным адкрыцьцём у гэтыя гады стаў закон сусьветнага прыцягненьня. Пазьней, у 1686 годзе, Ньютан пісаў Галею:

	У паперах, напісаных больш за 15 гадоў таму назад (сапраўды прывесьці дату я не магу, але, ва ўсякім разе, гэта было перад пачаткам маёй перапіскі з Альдэнбургам), я выказаў зваротную квадратычную прапарцыянальнасьць прыцягненьня плянэтаў да Сонца ў залежнасьці ад адлегласьці й вылічыў правільнае стаўленьне зямнога цяжару й conatus recedendi [імкненьне] Месяца да цэнтру Зямлі, хоць і не зусім дакладна.

Недакладнасьць, згаданая Ньютанам, была выкліканая тым, што памеры Зямлі й велічыню паскарэньня вольнага падзеньня Ньютан узяў з «Мэханікі» Галілея, дзе яны прыводзіліся са значнай хібнасьцю. Пазьней Ньютан атрымаў больш дакладныя дадзеныя Пікара й канчаткова пераканаўся ў праўдзівасьці сваёй тэорыі.

Агульнавядомая легенда пра тое, што закон прыцягненьня Ньютан адкрыў, назіраючы падзеньне яблыка з галінкі дрэва. Упершыню «яблык Ньютана» мімаходам згадаў біёграф Ньютана Ўільям Ст’юклі, у сваёй кнізе «Успаміны пра жыцьцё Ньютана» (1752):

	Пасьля абеду ўсталявалася цёплае надвор'е, мы выйшлі ў сад і пілі гарбату ў цені яблыняў. Ён [Ньютан] сказаў мне, што думка аб гравітацыі прыйшла яму ў галаву, калі ён сапраўды гэтак жа сядзеў пад дрэвам. Ён знаходзіўся ў сузіральна настроі, калі нечакана з галіны ўпаў яблык. «Чаму яблыкі заўсёды падаюць пэрпэндыкулярна зямлі?» — падумаў ён.

Папулярнай легенда стала дзякуючы Вальтэру. У рэчаіснасьці, як відаць паводле працоўных сшыткаў Ньютана, ягоная тэорыя ўсеагульнага прыцягненьня разьвівалася паступова. Іншы біёграф, Генры Пэмбэртан, прыводзіць развагі Ньютана, без згадкі яблыка, больш падрабязна: «параўноўваючы пэрыяды некалькіх плянэтаў і іхныя адлегласьці да Сонца, ён выявіў, што... гэтая сіла павінна зьніжацца ў квадратычнай прапарцыйнасьці з павелічэньнем адлегласьці». Іншымі словамі, Ньютан выявіў, што з трэцяга закона Кеплера, які злучае пэрыяды звароту плянэтаў з адлегласьцю да Сонца, варта менавіта «формула зваротных квадратаў» для закона прыцягненьня, у набліжэньні колавых арбітаў. Канчатковую фармулёўку закона прыцягненьня, якая ўвайшла ў падручнікі, Ньютан выпісаў пазьней, пасьля таго, як яму сталі ясныя законы мэханікі.

Гэтыя адкрыцьці, а таксама шматлікія з пазьнейшых, былі апублікаваныя на 20—40 гадоў пазьней, чым былі зробленыя. Ньютан не гнаўся за славай. У 1670 годзе ён пісаў Джону Колінзу: «Я ня бачу нічога пажаданага ў славе, нават калі б я быў здольны заслужыць яе. Гэта, магчыма, павялічыла б колькасьць маіх знаёмых, але гэта як раз тое, чаго я больш за ўсё імкнуся пазьбягаць». Сваю першую навуковую працу, у кастрычніку 1666 году, у якой выкладаліся асновы аналізу, ён ня стаў публікаваць; яе знайшлі толькі праз 300 гадоў.

Пачатак навуковай вядомасьці

Ньютан у маладосьці

У сакавіку—чэрвені 1666 году Ньютан наведаў Кембрыдж. Аднак улетку новая хваля чумы прымусіла яго зноўку зьехаць дадому. Нарэшце, у пачатку 1667 году эпідэмія сьціхла, і ў красавіку Ньютан вярнуўся ў Кембрыдж. 1 кастрычніка ён быў абраны чальцом Трыніці-каледжа, а ў 1668 годзе стаў магістрам. Яму вылучылі прасторны асобны пакой для жыльля, прызначылі аклад у 2 фунта ў год, і перадалі групу студэнтаў, зь якімі ён некалькі гадзінаў у тыдзень добрасумленна займаўся стандартнымі навучальнымі прадметамі. Зрэшты, ні тады, ні пазьней Ньютан ня праславіўся як выкладчык, ягоныя лекцыі наведваліся дрэнна.

Умацаваўшы сваё становішча, Ньютан зьдзейсьніў падарожжа ў Лёндан, дзе незадоўга да таго, у 1660 годзе, было створана Лёнданскае каралеўскае таварыства — аўтарытэтная арганізацыя бачных навуковых дзеячаў, адна зь першых Акадэмій навук. Друкаваным ворганам Каралеўскага грамадзтва быў часопіс «Філязофскія працы» (анг. Philosophical Transactions).

У 1669 годзе ў Эўропе сталі зьяўляцца матэматычныя працы, якія выкарыстоўвалі раскладаньне ў бясконцыя шэрагі. Хоць па глыбіні гэтыя адкрыцьці не ішлі ні ў якое параўнаньне зь ньютанаўскімі, Бароў настаяў на тым, каб ягоны вучань зафіксаваў свой прыярытэт у гэтым пытаньні. Ньютан напісаў кароткі, але досыць поўны канспэкт гэтай часткі сваіх адкрыцьцяў, які назваў «Аналіз з дапамогай раўнаньняў зь бясконцым лікам складнікаў». Бароў пераслаў гэты трактат у Лёндан. Ньютан прасіў Бароў не раскрываць імя аўтара працы, але той усё ж прагаварыўся. «Аналіз» распаўсюдзіўся сярод спэцыялістаў і атрымаў некаторую вядомасьць у Ангельшчыне й за ейнымі межамі.

У гэтым жа годзе Бароў прыняў запрашэньне караля стаць прыдворным капэлянам і пакінуў выкладаньне. 29 кастрычніка 1669 году 26-гадовы Ньютан быў абраны ягоным пераемнікам, прафэсарам матэматыкі й оптыкі Трыніці-каледжа, з высокім акладам у 100 фунтаў у год. Бароў пакінуў Ньютану шырокую альхімічную лябараторыю, у гэты пэрыяд Ньютан сур’ёзна захапіўся альхіміяй, правёўшы масу хімічных вопытаў.

Ньютанаўскі тэлескоп-рэфлектар

Адначасова Ньютан працягнуў экспэрымэнты па оптыцы й тэорыі колеру. Ньютан дасьледаваў сфэрычную й храматычную абэрацыі. Каб зьвесці іх да мінімуму, ён пабудаваў зьмешаны тэлескоп-рэфлектар, які складаўся зь лінзы й увагнутага сфэрычнага люстэрка, якое зрабіў і папаліраваў сам. Праект такога тэлескопа ўпершыню прапанаваў Джэймз Грэгары ў 1663 годзе, аднак гэтая задума гэтак і не была рэалізавана. Першая канструкцыя Ньютана, якая была зроблена ў 1668 годзе, апынулася няўдалай, але ўжо наступная, з больш старанна адпаліраваным люстэркам, нягледзячы на ​​невялікія памеры, давала 40-кратнае павелічэньне цудоўнай якасьці.

Чуткі пра новы інструмэнт хутка дайшлі да Лёндана, і Ньютана запрасілі паказаць сваё вынаходзтва навуковай грамадзкасьці. У канцы 1671 ці пачатку 1672 году прайшла дэманстрацыя рэфлектара перад каралём, а затым — у Каралеўскім грамадзтве. Апарат выклікаў усеагульныя захопленыя водгукі. Верагодна, адыграла сваю ролю й практычная важнасьць вынаходкі, бо астранамічныя назіраньні служылі для дакладнага вызначэньня часу, што ў сваю чаргу было неабходна для навігацыі на моры. Ньютан стаў знакамітым і ў студзені 1672 году быў абраны чальцом Каралеўскага грамадзтва. Пазьней удасканаленыя рэфлектары сталі асноўнымі інструмэнтамі астраномаў, зь іх дапамогай былі адкрыты плянэта Ўран, іншыя галяктыкі й чырвонае зрушэньне.

Першы час Ньютан даражыў зносінамі з калегамі з Каралеўскага таварыства, чальцамі якога, акрамя Бароў былі яшчэ Джэймз Грэгары, Джон Ўоліс, Робэрт Гук, Робэрт Бойль, Крыстафэр Рэн і іншыя вядомыя дзеячы ангельскай навукі. Аднак неўзабаве пачаліся стомныя канфлікты, якіх Ньютан вельмі не любіў. У прыватнасьці, разгарэлася шумная палеміка з нагоды прыроды сьвятла. Пачалася яна з таго, што ў лютым 1672 году Ньютан апублікаваў у «Philosophical Transactions» падрабязнае апісаньне сваіх клясычных досьведаў з прызмамі й сваю тэорыю колеру. Гук, які раней апублікаваў уласную тэорыю, заявіў, што вынікі Ньютана яго не пераканалі, яго падтрымаў Гюйгэнс на той падставе, што тэорыя Ньютана «супярэчыць агульнапрынятым гледжаньням». Ньютан адказаў на іхную крытыку толькі праз паўгады, але да гэтага часу колькасьць крытыкаў значна павялічылася.

Літаратура

• Акройд П. Исаак Ньютон. Биография.. — М.: «КоЛибри», «Азбука-Аттикус», 2011. — ISBN 978-5-389-01754-2
• Карцев В. П. Ньютон. — М.: «Молодая гвардия», 1987.
• Вавилов С. И. Исаак Ньютон. — М.: «Наука», 1989.
• Кудрявцев П. С. Курс истории физики. — М.: «Просвещение», 1974.

Вонкавыя спасылкі

Ісак Ньютан — сховішча мультымэдыйных матэрыялаў

• Ісак Ньютан. Погляды, бібліяграфія, выказваньні.
• Ісак Ньютан у праекце «Гутэнбэрг».
• Sir Isaac Newton. The MacTutor History of Mathematics archive. (анг.)
• Isaac Newton Resources