Реферат: Идеи Ньютона и Линея
Жизненный путь Исаака Ньютона
Было бы правильно сказать,
Что Ньютон не только привел
В порядок всю совокупность
Известных в то время данных,
Но и приписать его гению
Изумительную способность предвидеть
Последующие открытия и дальнейшее
Развитие науки
Н.Бор
Исаак Ньютон родился 4 января 1643 года в семье небогатого фермера. Его детство проходило в деревне Вулсторп недалеко от городка Грантем, где он учился в общественной школе. Воспитывала его бабушка, так как отец незадолго до его рождения умер, и мать, вторично выйдя замуж, уехала из деревни. Казалось, судьба уготовила Ньютону жизнь фермера, но стремление к знаниям, увлечение математикой, неожиданно проснувшееся в нем в школьные годы, обратил на себя внимание школьного учителя и родственников. В старости Ньютон вспоминал, что его любимым делом тогда было мастерить разные механические игрушки, солнечные часы, а в 1658 году он проделал свой первый физический эксперимент: измеряя дальность прыжка по направлению ветра и против, сумел определить силу ветра во время бури. Родственники уговорили мать Исаака не припятствовать его дальнейшему образованию, и в 1661 году он был принят в Тринити-колледж на правах субсайзера-бедного студента в обязанности которого входило также прислуживание членам колледжа и '' действительным '' студентам. Знаменитый колледж, основанный в 1546 году за 400 лет существования сыграл громадную роль в развитии английской культуры и науки.
Выдающиеся способности и прилежание Ньютона позволили ему быстро пройти все ступеньки ирархической лестницы академических знаний. В 1669 году он получил почетную Люкасовскую кафедру и читал в Кембриджском университете лекции по оптике и математеке. Все остальное время молодой учитель посвящал научным исследованиям. Это самый плодотворный период в жизни Ньютона, в течении которого были сделаны почти все его основные открытия. Особенно результативным были почти два года его вынужденного прибывания в родной деревне Вулсторп (1665-1667) во время страшной эпидемии чумы, охватившей всю Англию. Именно здесь он создает свою первокласную оптическую лабораторию и проводит первые эксперименты по разложению света в призмах, разрабатывает основные теории '' флюксий ''-дифференциальное и интегральное исчисление, раздумывает о всемирном тяготении и получает закон уменьшения силы тяжести с растоянием. Но мир узнает обо всех этих открытиях два десятка лет спустя. Ньютон был человеком очень осторожным, не выносившим торопливости в работе.
В 1668 году в результате большого и увлеченного труда, в котором проявилось искусство Ньютона как химика и металлурга, была изготовлена модель телескопа нового типа . Первый телескоп-рефлектор имел диаметр зеркала всего 2,5 см и длину 15 см , но этот крохотный инструмент мог давать изображение не хуже громоздких телескопов с линзами. Благодаря этому изобретению имя Ньютона становится известным и в январе 1672 года его избирают в Лондонское Королевское общество. Через гол на заседании общества он зачитывает свой мемуар '' Новая теория света и цветов '', в котором изложены его гениальные экспериментальне исследования по дисепсии света. Мемуар был составлен ученым на основе лекции по оптике, которые он читал в 1669-1671 годах студентам Кембриджа. Его совершенно новая, революционная теория о цветах, построеная на основе убедительных экспериментов, полностью отвергла старые воззрения о свете и цвете, идущие еще от Аристотеля. Согласно этим воззрениям, разные цвета света объяснялись различными пропорциями между светом и тенью, взаимодействием света с вещесвом. Ньютон первым показал, что реально существуют монохромотические лучи разной цветности и белый, обычный свет есть смесь этих лучей.
В конце 1675 года Ньютон присылает в Королевское общество еще один оптический мемуар, в котором описывает знаменитые опыты, приведшие к открытию так называемых колец Ньютона. На основании этих опытов ученый делает вывод о '' периодичности '' в распространении свеета. В переписке с Гуком-сторонником волновой природы света-Ньютон анализирует все преимущества и недостатки волновой концепции и склоняется к некоторым дуализму природы света, предвосхищая основную идею квантовой физики. Однако он не развивает своих гипотез о природе света. Ему ближе была имиссионная теория, позволявшая просто объяснить закон прямолинейного распространения света. Это дало основание ученикам и последователям Ньютона считать его основоположником корпускулярной теории света, и авторитет великого ученого искусственно сдерживал развитие волновой оптики вплоть до появления работ Юнга и Френеля.
Болезненно воспринимая любую критику своих работ, Ньютон решает не публиковать сочинений по оптике . И его '' Оптика'', в которой он собрал все свои исследования световых явлений, выходит лишь в 1704 году, через год после смерти Р.Гука-основного критика и притендента на многие открытия Ньютона. Эта книга и в настоящее время служит образцом описания тонкого и измуного физического эксперимента, а опыты с призмой стали классическими и неизменно демонстрируются на уроках физике.
Оптика Ньютона
Тематика наблюдения у Ньютона не очень обширна, выбраны очень простые объекты ( волос, полуплоскость, прямоугольная и клиновидные щели ) чтобы действие побочных факторов не мешало выяснению основных причин явления. В первых двух книгах '' Оптики '' '' предложения '' и ''наблюдения '' всюду разделяются либо в начале следует четко сформулированный тезис, а затем он доказывается опытами, либо этот тезис появляется на основе анализа предшествующих наблюдений.
Втретьей книге изложение построено по-иному. Формально здесь вообще нет '' предложений ''. Этим Ньютон, видимо хотел подчеркнуть отсутствие полной ясности в вопросе, которое, по его мнению, объясняется недостатком экспериментальных данных: '' Производя предыдущие наблюдения,я намеривался повторить большинство из них с большей тщательностью и точностью и сделать некоторые новые наблюдения для определения способа, каковым лучи света изгибаются при их прохождении около тел, сосдавая цветные каемки с темными линиями между ними. Но я был тогда прерван, и не могу теперь думать о том, чтобы приняться за дальнейшее рассмотрение этих предметов. Ввиду того , что я не завершил этой части моего плана, я закончу предложением только нескольких вопросов для дальнейшего исследования, которое произведут другие ''.
При чтении третьей книги '' Оптики '' очень трудно освободитьсяы от ощущений , что все дифракционные опыты ставились по заранее продуманному плану после того, как была сформулирована теория этих опытов. Исследователь творчества Ньютона лорд Кейне однажды сказал о Ньютоне:'' Я подозреваю, что его эксперименты были всегда средством не длы открытия, а только для проверки того, что он уже знал '' .
Механика Ньютона
От оптических исследований ученый постепннно переходит к проблемам механики. Первые идеи о всемирном тяготении появляются у него во время
'' вулсторпского отпуска ''. Именно к этому периоду относится знаменитая легенда о '' ньютоновском яблоке'', и падение которого озарило ученого. К проблеме обоснования кеплеровских законов движения планет Ньютон в дальнейшем подхолит неоднократно: в 1679 году его стимулирует к этому письмо Р. Гука, а в 1684 году, когда были получены более точные данные о размерах Земли, растояние от Земли до Луны и обоснование эллиптичесих орбит стало жгучей проблемой дня, друг ученого астроном Э.Галлей настойчиво требует от Ньютона окончательного решения. В 1687 году благодаря усилиям Галлея выходит в свет книга Ньютона под названием '' ''Математические начала натуральной философии ''
В истории естесвознания не было события более крупного, чем появления '' Начал Ньютона…Ньютоново учение о пространсве времени, массах и силах давало общую схему для решения любых конкретных задач механики, физики и астрономии. Величественный пример системы мира, разобранный Ньютоном, увенчанный открытием всемирного тяготения, увлекал науку на этот новый путь, на применение ньютоновой схемы ко всем разделам физики. Возникла '' классическая физика '' по образу и подобию '' ''Начал'' .*
Его '' метод принципов '', глубоко реализованный в отмеченных физических работах, заключается в следующем. На основе опыта формулируется наиболее общие закономерности-аксиомы или так называемые принципы, и из них дедуктивным путем выводится отдельные зконы и положения, которые должны быть проверены на опыте . Согласие с опытом этих следствий служит гарантией справедливости основных положений теории. Этот путь построения физического знания оказался необычайно плодотворным, и все последующие великие теории ( электродинамика, термодинамика, теория относительности, квантовая теория-Бура ) построенны именно так.
Свой метод Ньютон противопоставил господствовавшему тогда в естествознании стремлению во что бы то ни стало объяснить явления даже спомощью не обоснованных опытом гипотез, догадок и спекуляции . Ньютон полагал, что на такой основе построить истинную физическую теорию нельзя. Если на данном этапе нет возможности объяснить причины, то следует ограничиться установлением из экспериментов реальной закономерности. Отсюда его решительная кредо : '' Все же, что не выводится из явлений, должно называться гипотезою; гипотезом же метофизическим, физическим, механическим, скрытым свойствам не место в экспериментальной философии,-пишет он в '' Общем поучении '' второго издания '' Начал ''.
*Вавилов о трудах Ньютона- Г.М.Голин ''Классики физической науки ''
Теория тяготения Исаака Ньютона
С именем Ньютона связано открытие или окончательная формулировка основных законов динамики: закона инерции, пропорциональности между колличетсвом движения mv и движущей силы .
Равенство по величине и противоположности по направлению сил при центральном характере взаимодействия. Вершиной науки Ньютона стала его теория тяготения и провозглашение первого действительно универсального закона природы-закон всемирного тяготения.
В 1666 году у Ньютона возникает идея всемирного тяготения, его родство с силой тяжести на Земле и идея о том, каким образом можно вычислить силу тяготения. Доказание тождества силы тяжести на Земле и идея о том, каким образом можно вычислить силу тяготенияю. Доказание тождества силы тяжести на земле Ньютон проводит на основе вычисления центростремительного ускорения Луны в ее обращении вокруг Земли, уменьшив это ускорение пропорционально квадрату расстояния Луны от Земли, он устанавливает, что оно равно ускорению силы тяжести у земной поверхностию. Обобщая эти результаты, Ньютон сделал вывод, что для всех планет имееи место притяжение к Солнцу, что все планеты тяготеют друг к другу с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Далее Ньютон выдвинул тейзис, в соответствии с которым сила тяжести пропорциональна лишь количесву материи ( массе ) и не зависит от формы материала и других свойств тела. Развивая это положение, Ньютон формулирует закон всемирного тяготения .
Древняя идея взаимного стремления тел друг к другу ( '' любви '' ) благодаря Ньютону освободилось от антропоморфности и таинственности. В теории Ньютона тяготение предстало как универсальная сила, которая появляется между любыми материальными частицами независимо от их конкретных качеств и состава, всегда пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Ньютон показал неразрывную связь, взаимообусловленность законов Кеплера и закона изменения действия силы тяготения обратно пропорционально квадрату расстояния. Законы движения планет представляли как следствия закона всемирного тяготения. Причину и природу тяготения Ньютон не считал возможным обсуждать, не имея на этот счет достаточного количества фактов.
Космология Ньютона
Несмотря на свой знаменитый девиз '' Гипотез не измышляю ! '', Ньютон как мыслитель крупнейшего масштаба не мог не задумываться и над общими проблемами мироздания. Так, в частности, он распространил свою теорию тяготения на проблемы космологии.
Но и здесь он был не склонен давать волю фантазии и стремился анализировать прямые логические следствия из уже установленных законов. Распространив закон тяготения, подтвержденный тогда лишь для Солнечной системы, на всю Вселенную, Ньютон рассмотрел главную космологическую проблему: конечна или бесконечна Вселенная. Вопрос выглядел так: в каком случае возможно гравитирующая Вселенная, когда она конечна или когда она бесконечна? Он пришел к выводу, что лишь в случае бесконечности Вселенной материя может существовать в виде множества космических объектов-центров гравитации. В конечной вселенной материальные тела рано или поздно слились бы в единое тело в центра мира. Это было первое строгое физико-теоритическое обоснование бесконечности мира.
Ньютон задумывался и над проблемой происхождения упорядоченной Вселенной . Однако здесь он столкнулся с задачей, для решения которой еще не располагал научными фактами. Он первым отчетливо осознал, что одних только механических свойств материи для этого не достаточно. Ньютон критиковал концепции атомистов и картезианцев, справедливо утверждая, что только из одних неупорядоченных механических движений частиц не могла возникнуть вся сложная организация мира. Он считал, что материя сама по себе пассивна и не способна к движению. И потому, например, для него тайной являлось начало орбитального движения планет. Для раскрытия этой тайны оставалось прибегнуть лишю к некой более могучей, чем тяготение силе-к Богу. Поэтому Ньютон вынужден был допустить божественный '' первый толчок '', благодаря которому планеты приобрели орбитальное движение, а не упали на Солнце. Понадобилось всего пол века для того, чтобы в естесвознании сформулировалась идея естественной эволюции материи, опровергающая божестенный '' первотолчок ''.
Завершение деятельности Ньютона
Творчесво Ньютона не ограничивается физикой, математикой и химической технологией. Однако его работы по хранологии и богословию, написанные в конце жизни, не несуи на себе печати ньютоновского гения. Ньютон много сил и времени отдал изучению истории христианства, разработке теологических вопросов хронологии. Интерес к таким проблемам не удивителен, если вспомнить, в какое бурное время жил Ньютон.
В результате напряженного умственного труда происходит срыв психики ученого и в течении нескольких лет ( 1690-1693 ) он оказывается нетрудоспособным.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--