Реферати українською » Наука и техника » Наукове творчість Ньютона


Реферат Наукове творчість Ньютона

Будрейко Є. М.

Роботи у галузі фізики

Наукове спадщину І. Ньютона дуже багатогранно: великий учений найбільше приклався до механіку, оптику, астрономію, математику. Проте славу творця нової наукової картини світу, роботи якого зумовили наукову революцію XVII століття й виробництвом призвели до зміни парадигми наукового мислення, йому приніс виданий 1687 р. величезна праця “Математичні початку натуральної філософії” (“Почала”).

“У роботі Ньютон узагальнив результати досліджень своїх попередників у сфері механіки і свої власні.

“Почала” в закінченою, послідовною й чіткої формі відбили нові, хто одержав поширення працях різних учених риси наукового творчості. У передмові Ньютона до першого видання “Почав” говориться про завданнях природознавства. Насамперед, заявляє Ньютон, необхідно, спостерігаючи конкретні явища руху, відшукати сили – причини цих рухів, потім потрібно, з знайдених сил, вивести конкретні руху. У першій книзі “Почав” розглядається рух під впливом центральних сил, на другий – спрямування опірної середовищі, у третій книзі (“Про систему світу”) з сформульованих раніше законів виводяться сили взаємного тяжіння небесних тіл та його руху.

“Почала” містять засадничі поняття і аксіоматику класичної механіки, зокрема поняття “маса” (якому Ньютон надавав велике значення основному в механічних процесах), кількість руху, сила, прискорення, центростремительная сила і трьох закони руху (закони Ньютона) – закон інерції (“всяке тіло продовжує утримуватися у своїй стані спокою чи рівномірного і прямолінійного руху, що і оскільки він не принуждается доданої силою змінити рух”), закон пропорційності сили прискоренню і закон дії і протидії. З положень цих законів Ньютон виводить струнку систему наслідків. Він доповнює її знаменитим законом всесвітнього тяжіння, з якого пояснює рух небесних тіл (планет, їх супутників, комет) і це створює теорію тяжіння. Так, Ньютон довів, що тяжкість, наблюдающаяся Землі, – сама сила, яка утримує Місяць на постійної орбіті у її русі навколо Землі, й та сила, яка утримує Землю на еліптичної орбіті у її обертанні навколо Сонця, що ця сила утримує на еліптичних орбітах й інші небесні тіла, що вона пропорційна масам тяжіють тіл і навпаки пропорційна квадрату відстані з-поміж них. Ньютон показав, що на закон всесвітнього тяжіння випливають три закону Кеплера; розвинув теорію постаті Землі, зазначаючи, що повинна бути стиснута у полюсів, теорію припливів і відпливів; розглянув проблему створення штучного супутника Землі тощо.” [1, с.685]. Вважаючи простір та палестинці час абсолютними, Ньютон висунув ідею дальнодействия чи дії з відривом – миттєвою передачі дії від однієї тіла до іншого на відстань через порожній простір без допомоги матерії. У “Началах” Ньютон висунув ідею божественного походження світу – “первотолчка”.

Отже, у своїй основному праці – “Началах” – Ньютон створив фізичну картину світу – ньютонівську теорію простору й часу, яка тривалий час панувала у науці.

Ньютоновская схема світу панувала на початок ХХ століття. Вперше її обмеженість виявили Майкл Фарадей і Дж. Максвелл, показавши, що цю схему неприйнятна до електромагнітним явищам, а теорія відносності А.Эйнштейна, остаточно довела обмеженість класичної фізики Ньютона – фізики малих швидкостей і макроскопічних масштабів. Проте теорія відносності не відкинула зовсім закономірностей, встановлених Ньютоном, а лише уточнила і доповнила їх задля випадку руху з швидкостями, сумірними зі швидкістю світла у вакуумі. “Нині місце ньютоновской схеми дальнодействующих сил,– писав А.Ейнштейн,– посіла теорія поля, відчули зміни та її закони, але не всі, що було створене після Ньютона, є подальшим органічним розвитком його ідей методів”.

Слід зазначити внесок Ньютона в оптику. “У 1666 р. з допомогою скляній тригранної призми він розклав білий колір до 7 квітів (в спектр), цим довівши свою складність (явище дисперсії), відкрив хроматичну аберацію. Намагаючись уникнути аберації в телескопах, в 1668 й у 1671 рр. сконструював телескоп-рефлектор оригінальної системи – дзеркальний (відбивний), де замість лінзи використовував увігнуте сферичне дзеркало (телескоп Ньютона). Досліджував інтерференцію і дифракцию світла, вивчаючи кольору тонких платівок, відкрив звані кільця Ньютона, встановив закономірності у тому розміщення, висловив думка про періодичності світлового процесу. Намагався пояснити подвійне лучепреломление і близько підійшов на відкриття явища поляризації. Світло вважав потоком корпускул – корпускулярна теорія світла Ньютона (проте, попри різних етапах розглядав можливість існування й хвильових властивостей світла, зокрема у 1675 р. спробував створити компромісну корпускулярно-волновую теорію світла). Свої оптичні дослідження викладав у “Оптике” (1704)”.

Роботи у сфері математики

Як зазначалося, в “Началах” Ньютон вперше (незалежно від Р. Лейбніца) дав загальну схему суворого математичного підходу до розв'язання конкретних завдань небесної і земної механіки. Це зажадав від нього розробки принципово нових математичних методів: диференціального і інтегрального обчислення, основою якого він поклав поняття флюксии (похідною) і флюенты (інтеграла).

Наукове спадщину Ньютона включає низку математичних творів: “Аналіз з допомогою рівнянь із нескінченним числом членів” (1669), “Міркування про квадратурі кривих” (початок 1670-х рр.), “Загальна арифметика” (опубл. 1707) та інших. Найповніші виклад диференціального і інтегрального обчислення міститься у трактаті “Метод флюксий і нескінченних рядів” (1670–1671), де Ньютон сформулював дві основні взаємно зворотні завдання аналізу:

– визначення швидкість руху в момент часу відомим пути(задача диференціювання);

– визначення пройденого за тепер шляху (завдання інтегрування) [2, с.731, 732] .

Використання математичного апарату, розробленого Ньютоном, вперше дозволило вийти з якісних пояснень будівлі всесвіту до кількісним підрахунками, зв'язати воєдино поведінка земних об'єктів із поведінкою зірок і планет.

Алхимические пошуки

Тривалий час здавалося досить дивовижним, що така суворий фізик і математик, як Ньютон близько 30 свого життя присвятив алхимическим занять. Проте пошуки сучасних істориків науки дозволили пояснити це дивне феномен. Як, захоплення Ньютона алхімією було безпосередньо з його дослідженнями у сфері астрономії і математики.

“Вже у першій половині 1660-х років у записнику зболені Ньютона, що зберігається у бібліотеці Кембриджського університету, з'являються алхімічні нотатки “Про форми і трансмутації”, “Про солях і сірчистих тілах, про ртуті і металах” тощо. Вчений становить хімічний словник, де докладно описує багато хімічні операції, і, зокрема, способи виділення, тож очищення золота і срібла. Трохи пізніше Ньютон починає збирати і конспектувати алхімічні твори. (У цьому цікаво відзначити, що лише 16% книжок із книгозбірні вченого присвячені проблемам математики, фізики та астрономії, тоді як література по теології, філософії, історії, окультизму становить близько 70%.) Більшість цих рукописів – коментарі вченого до прочитаного. Відомі й алхімічні трактати самого Ньютона… приблизно від 1678 р. Ньютон ставить алхімічні досліди, перші описи проведених ним хімічних експериментів датуються кінцем 1660-х рр. За свідченням Х.Ньютона, зо шість тижнів навесні та шість тижнів восени вогонь до лабораторій його великого однофамільця мало затухав” [3, з. 53]. Ця робота у лабораторії Тринити-колледжа не минула вченого безслідно: навесні 1693 року в нього виявлятися ознаки важкого нервового захворювання. Ньютон позбувся сну і апетит, став замкнутим і дратівливим. На щастя, під кінець року він почав одужувати. Як на думку декого біографи, і навіть фахівці, які аналізували збережені пасма волосся Ньютона, причиною його хвороби – отруєння важкими металами, передусім ртуттю.

Навіть робота над “Математическими началами натуральної філософії” окремо не змогла відвернути його від алхимических занять. Понад те, для цієї роки доводиться найбільша активність Ньютона в заняттях алхімією. Дослідники Ньютона висловлюють навіть такий, начебто, парадоксальне припущення: “Не помиляємося ми розставити акцентів у ньютоновском творчості? Нам, безперечно “Почала” видаються його кульмінаційним пунктом. Але з погляду Ньютона, можливо, робота над “Началами” могла представлятися як певна перешкода його колишньої діяльності” [3, з. 53].

Відповідаючи це питання, пригадаємо, що метою пошуків алхіміків були пошуки “філософського каменю”, “універсального розчинника”, ліки всіх хвороб, способів перетворення неблагородних металів в золото, речовини, нейтрализиризующего дію магніту та інші суто практичних речей. Що ж до Ньютона, він переслідував геть в іншу мета: “студіюючи алхімічні трактати, Ньютон шукав у яких опис універсальних процесів Природи: виникнення тіл внаслідок сполуки протилежних першопочатків і очищення недосконалих творінь, у результаті які у основі духовні початку міг би отримати яке закінчила вираз і "бути познанными.

Природа, на думку Ньютона, може бути зведена до впорядкованого руху чи розташуванню інертних частинок матерії, вони містять активні початку, духовні агенти… Предельным активним агентом Природи служить, по Ньютону, те, що алхіміки називали філософським каменем…

“Проникающая сила духу, і стала сила тіла” – ось ті два фундаментальних початку буття, які намагалася охопити ньютоновская думку. Не дивовижні хімічні відкриття, не оманлива злато-сереброискательская мрія, не таємна відданість окультизму як такого тривожили розум і серце Ньютона. Джерелом його завзяття й довготерпіння за письмовим столом і в алхімічного горна у маленькому лабораторії Тринити-колледжа стало бажання зрозуміти прихований джерело руху, і зміни природних тіл, биття життя, пізнати що йде Божий немеханическое активне світове початок, “якого тіла Землі, планет, комет і Сонця почали б псуватися, замерзати і краси обернулись в неживі маси” [3, з. 65, 66].

Наукове творчість Ньютона зіграло винятково важливу роль розвитку математично-природничої грамотності. За словами А. Ейнштейна: “Ньютон був охарактеризований першим, хто сформулювати елементарні закони, які визначають тимчасової хід широкого класу процесів у природі з високим рівнем повноти і точності” і “…надав своїми працями глибоке і сильний вплив попри всі світогляд загалом”.

Список літератури

1. Світова історія. Т.V. М., 1958.

2. Математики: енциклопедичний словник. М., 1995.

3. Дмитрієв І.С. Полювання на зеленого лева (алхімія у творчості Ісаака Ньютона) // Питання історії природознавства і техніки. №2. 1993. С.52–66.

Схожі реферати:

Навігація