偉大な科学者アイザック・ニュートンの生涯の数年 - 短い伝記と彼の発見。 アイザック・ニュートン - 世界をひっくり返した伝記と科学的発見

ニュートンの父親は息子の誕生を生きて見ることができませんでした。 少年は病弱で未熟児として生まれましたが、それでも生き残りました。 ニュートンは、クリスマスに生まれたという事実を運命の特別な兆候であると考えました。 難産にもかかわらず、ニュートンは84歳まで生きました。

トリニティ カレッジの時計塔

少年の後援者は母方の叔父ウィリアム・アイスコーだった。 同時代の人々によると、ニュートンは子供の頃、引きこもり孤立していて、本を読んだり、時計や水車などの技術的なおもちゃを作るのが好きでした。学校を卒業した後（）、彼はトリニティ・カレッジ（ホーリー・トリニティ大学）に入学しました。ケンブリッジ大学。 それでも、科学的細心の注意、物事の真相に到達したいという願望、欺瞞と抑圧に対する不寛容、世間の名声に対する無関心など、彼の強力な性格が形を成しました。

ニュートンの研究を科学的にサポートし、インスピレーションを与えたのは物理学者、ガリレオ、デカルト、ケプラーでした。 ニュートンは、それらを世界の普遍的なシステムに結合することで仕事を完成させました。 ユークリッド、フェルマー、ホイヘンス、ウォリス、そして彼の直属の教師であるバローといった他の数学者や物理学者も、それほどではありませんが大きな影響を与えました。

ニュートンは、まだ学生だった「ペストの時代」に数学的発見の重要な部分を成したようだ――。 23 歳のとき、彼は関数の級数展開や後にニュートン・ライプニッツの公式と呼ばれるものなど、微分積分の手法にすでに精通していました。 同時に彼によれば、万有引力の法則を発見した、というよりは、この法則がケプラーの第三法則に従うものであると確信したという。 また、ニュートンはこの間、白色が色の混合であることを証明し、任意の有理指数（負の指数も含む）に対する「ニュートンの二項式」の公式を導き出しました。

光学と色彩理論の実験は続いています。 ニュートンは球面収差と色収差を研究します。 それらを最小限に抑えるために、彼は混合反射望遠鏡（レンズと凹面球面鏡を自分で磨く）を作りました。 彼は錬金術に真剣に興味を持っており、多くの化学実験を行っています。

評価

ニュートンの墓の碑文には次のように書かれています。

ここには、ほとんど神聖な頭脳を持って、惑星の動き、彗星の進路、海の潮汐を数学の光を使って初めて証明した貴族、アイザック・ニュートン卿が眠っています。
彼は光線とその結果生じる光の違いを調査しました。 さまざまなプロパティそれまで誰も想像していなかった花。 自然、古代、聖書の勤勉で賢明で忠実な解釈者である彼は、哲学によって全能の神の偉大さを確認し、その気質によって福音主義的な単純さを表現しました。
このような人類の装飾品が存在したことを定命の者たちに喜ばせましょう。

トリニティ・カレッジのニュートン像

1755 年にトリニティ カレッジに建てられたニュートンの像には、ルクレティウスの詩が刻まれています。

Qui genus humanum ingenio superavit（彼は人類よりも優れた知性を持っていた）

ニュートン自身は自分の業績をもっと控えめに評価しました。

世界が私をどのように認識しているかは知りませんが、私自身にとって、私は海岸で遊んでいる少年にすぎないように見えます。真実は私の前に広がっています。

それにもかかわらず、第 2 巻では、モーメント (微分) を導入することで、ニュートンは再び問題を混乱させ、実際にはモーメントを実際の無限小とみなしています。

ニュートンが数論にまったく興味を持っていなかったことは注目に値します。 どうやら、彼にとって物理学は数学にはるかに近かったようです。

力学

力学の公理を含むニュートンのプリンキピアのページ

ニュートンの利点は、2 つの基本的な問題を解決したことにあります。

• 力学の公理的基礎の創造。これにより、この科学は実際に厳密な数学理論のカテゴリーに移されました。
• 身体の動作と特性を結びつけるダイナミクスの作成 外部の影響彼に（力を）。

さらに、ニュートンは、地球と天体の運動法則はまったく異なるという、古代から根付いていた考えをついに葬りました。 彼の世界モデルでは、宇宙全体が統一の法則の対象となります。

ニュートンはまた、次のような物理概念を厳密に定義しました。 勢い（デカルトでは明確に使用されていません）そして 強さ。 彼は慣性の尺度としての質量の概念を物理学に導入し、同時に重力特性も導入しました (以前は物​​理学者はこの概念を使用していました) 重さ).

オイラーとラグランジュは力学の数学化を完成させました。

重力の理論

ニュートンの重力の法則

万有引力という概念自体がニュートン以前に繰り返し表現されていました。 以前は、エピクロス、ガッセンディ、ケプラー、ボレッリ、デカルト、ホイヘンスなどがそれを考えていました。 ケプラーは、重力は太陽までの距離に反比例し、黄道面内にのみ広がると信じていました。 デカルトはそれがエーテル内の渦の結果であると考えました。 ただし、正しい公式 (ブリアルド、ミソサザイ、フック) を使用した推測もあり、運動学的にも実証されました (ホイヘンスの遠心力公式とケプラーの円軌道の第 3 法則の相関関係を使用)。 。 しかし、ニュートン以前には、重力の法則 (距離の 2 乗に反比例する力) と惑星運動の法則 (ケプラーの法則) を明確かつ数学的に結びつけることができた人はいませんでした。 力学の科学はニュートンの著作からのみ始まります。

ニュートンは単に万有引力の法則の提案された公式を発表しただけではなく、実際に、よく開発された、完全で、明示的かつ体系的な力学アプローチの文脈で完全な数学モデルを提案したことに注意することが重要です。

• 重力の法則。
• 運動の法則 (ニュートンの第 2 法則)。
• 数学的研究 (数学的分析) のための方法体系。

まとめると、このトライアドは天体の最も複雑な動きを完全に研究するのに十分であり、それによって天体力学の基礎が築かれます。 アインシュタイン以前には、このモデルに対する根本的な修正は必要ありませんでしたが、数学的装置を大幅に発展させるには必要であることが判明しました。

ニュートンの重力理論は、遠方での作用の概念に対する長年の議論と批判を引き起こしました。

ニュートンモデルを支持する重要な議論は、それに基づいたケプラーの経験法則の厳密な導出でした。 次のステップは、「原理」で定められた彗星と月の運動の理論でした。 その後、ニュートン重力の助けを借りて、観測された天体の動きはすべて高精度で説明されました。 これは主に、このための摂動理論を開発したオイラー、クレロー、ラプラスによるものです。 この理論の基礎はニュートンによって築かれました。彼は通常の級数展開の方法を使用して月の運動を分析しました。 この道で、彼は当時知られていた異常の原因を発見しました ( 不平等) 月の動き。

天文学におけるニュートン理論に対する最初の観察可能な修正（一般相対性理論によって説明される）は、わずか 200 年以上後に発見されました（水星の近日点の移動）。 しかし、それらは太陽系内では非常に小さいものでもあります。

ニュートンはまた、潮汐の原因である月の重力を発見しました（ガリレオでさえ、潮汐は遠心効果であると考えていました）。 さらに、彼は潮の高さに関する長年のデータを処理し、月の質量を高い精度で計算しました。

重力のもう一つの結果は、地軸の歳差運動です。 ニュートンは、地球の極点での偏平性により、地軸は月と太陽の引力の影響で26,000年の周期で一定のゆっくりとした変位をしていることを発見しました。 このように、「春分点の予想」という古代の問題（ヒッパルコスが最初に指摘した）は科学的な説明を見つけた。

光学と光の理論

ニュートンは光学分野で根本的な発見をしました。 彼は最初の鏡望遠鏡 (反射鏡) を製作しましたが、これには純粋なレンズ望遠鏡とは異なり、色収差がありませんでした。 彼はまた、光の分散を発見し、光線の異なる屈折により白色光が虹の色に分解されることを示しました。 異なる色プリズムを通過するときの色を再現し、正しい色の理論の基礎を築きました。

この時代には、光と色に関する多くの推測的な理論が存在しました。 主にアリストテレスの観点に反対して戦った (" 異なる色光と闇が異なる割合で混合されている」）とデカルト（「光の粒子が異なる速度で回転すると、異なる色が生成される」）。 フックは、『Micrographia』(1665) の中で、アリストテレス的な見解の変形を提案しました。 多くの人は、色は光の属性ではなく、照らされたオブジェクトの属性であると信じていました。 一般的な不一致は、17 世紀の一連の発見によってさらに悪化しました。回折 (1665 年、グリマルディ)、干渉 (1665 年、フック)、複屈折 (1670 年、エラスムス バルトリン ( ラスムス・バルトリン)、ホイヘンスによって研究)、光速度の推定 (1675 年、レーマー)。 これらすべての事実と矛盾しない光の理論は存在しませんでした。

光の分散
(ニュートンの実験)

王立協会でのスピーチの中で、ニュートンはアリストテレスとデカルトの両方に反論し、白色光は原色ではなく、異なる屈折角を持つ色の成分で構成されていることを説得力を持って証明しました。 これらのコンポーネントは主要なコンポーネントであり、ニュートンは何らかのトリックを使ってその色を変更することはできませんでした。 このように、主観的な色の感覚には、屈折率という確固たる客観的な根拠が与えられました。

ニュートンが作成しました 数学理論フックによって発見された干渉リングは、それ以来「ニュートンリング」と呼ばれるようになりました。

フロントページニュートンの「光学」

1689 年、ニュートンは光学分野の研究を中止しました。広く知られている伝説によると、彼はフックの生涯の間はこの分野で何も発表しないと誓ったそうですが、フックはニュートンにとって苦痛となる批判を常にニュートンにせがみました。 いずれにせよ、フックの死の翌年の 1704 年に、モノグラフ「光学」が出版されました。 著者の生涯の間に、『光学』は『原理』と同様に 3 回の版と多くの翻訳を経ました。

モノグラフの 1 冊目には、幾何光学の原理、光の分散の原理、およびさまざまな応用例による白色の合成が含まれていました。

彼は、極地における地球の扁平率を約 1:230 と予測しました。 同時に、ニュートンは地球を記述するために均質流体モデルを使用し、万有引力の法則を適用し、遠心力を考慮しました。 同時に、長距離重力を信じず、純粋に運動学的に問題にアプローチしたホイヘンスによって同様の計算が実行されました。 したがって、ホイヘンスは圧縮率がニュートンの半分未満である 1:576 であると予測しました。 さらに、カッシーニや他のデカルト学者は、地球は圧縮されておらず、極がレモンのように膨らんでいると主張しました。 その後、すぐにはではありませんでしたが (最初の測定は不正確でした)、直接測定 (クレロー) によってニュートンの正しさが確認されました。 実際の圧縮率は 1:298 です。 この値がホイヘンスを支持してニュートンによって提案された値と異なる理由は、均一な液体のモデルがまだ完全に正確ではないためです (密度は深さとともに顕著に増加します)。 密度の深さへの依存性を明確に考慮した、より正確な理論は 19 世紀になって初めて開発されました。

その他の活動分野

古代王国の洗練された年表

現在の科学（物理的および数学的）伝統の基礎を築いた研究と並行して、ニュートンは神学だけでなく錬金術にも多くの時間を費やしました。 彼は錬金術に関する著作を一切出版しておらず、この長期にわたる趣味の結果として知られている唯一の結果は、1691 年のニュートンの重篤な毒殺でした。

ニュートンは独自の聖書年表を提案し、これらの問題に関する膨大な数の原稿を残しました。 さらに、彼は黙示録についての注釈を書きました。 ニュートンの神学写本は現在エルサレムの国立図書館に保管されている。

注意事項

ニュートンの主な出版作品

• フラクションの方法(「フラクションの方法」、死後、1736 年に出版)
• ジャイラムのデモトゥコーポルム ()
• Philosophiae Naturalis Principia Mathematica(、「自然哲学の数学的原理」)
• オプティクス(、「光学」)
• ユニバーサル算術(、「ユニバーサル算術」)
• ショートクロニクル, 世界のシステム, 光学講座, 古代王国の年表、修正そして 世俗的な体系死後の1728年に出版された。
• 聖書の 2 つの注目すべき改竄の歴史的説明 (1754)

文学

エッセイ

• ニュートン I.数学的な作品。 あたり。 そしてコミュニケーション。 D.D.モルドゥカイ＝ボルトフスキー。 M.-L.: ONTI、1937 年。
• ニュートン I.一般的な算術または算術合成と解析に関する本。 M: 出版社です。 ソ連科学アカデミー、1948 年。
• ニュートン I.自然哲学の数学的原理。 あたり。 そして約。 A.N.クリロワ。 M.: ナウカ、1989 年。
• ニュートン I.光学に関する講義。 M: 出版社です。 ソ連科学アカデミー、1946 年。
• ニュートン I.光の反射、屈折、曲がり、色に関する光学または論文。 M.: ゴステヒズダット、1954 年。
• ニュートン I.預言者ダニエルの書と聖ペテロの黙示録についてのメモ。 ジョン。 ページ: 新しい時代、1915 年。
• ニュートン I.古代王国の年表を修正しました。 M.: リミス、2007 年。

彼について

• アーノルド V.I.ホイヘンスとバロー、ニュートンとフック。 。 M.: ナウカ、1989 年。
• ベル E.T.数学の創造者。 M.: 教育、1979 年。
• ヴァヴィロフ S.I.アイザック・ニュートン。 2回目の追加。 編 M.-L.: 出版社。 ソ連科学アカデミー、1945 年。
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• カルツェフ V.ニュートン。 M.: ヤング ガード、1987 年。
• カタソノフ V.N. 17世紀の形而上学的数学。 M.: ナウカ、1993 年。
• キルサノフ VS. 17世紀の科学革命。 M.: ナウカ、1987 年。
• クズネツォフ B.G.ニュートン。 M.: ミスル、1982 年。
• モスクワ大学 - アイザック・ニュートンを偲んで。 M.、1946年。
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• ホワイトM.アイザック・ニュートン：最後の魔術師。 ペルセウス、1999 年、928 ページ。

芸術作品

アイザック・ニュートンの生涯と発見

アイザック・ニュートン (1642-1727) 貢献した最も偉大な科学者 最大の影響力科学の発展のために、1642年のクリスマスの日（ガリレオの死の年）にイギリスのウールズソープで生まれました。

モハメッドと同様、ニュートンも父親の死後に生まれました。 彼は子供の頃からすでに機械工学に興味を示しており、非常に熟練していました。 アイザックでしたが、 賢い子, 学校ではあまり努力もせず、特に目立つ存在でもありませんでした。 10代のとき、母親は息子が農業に従事して成功することを願い、彼を学校から退学させた。 幸いなことに、彼女はアイザックの能力に対する信頼を失うことはなく、18 歳でアイザックはケンブリッジ大学に入学しました。 そこで彼は、数学と自然科学の分野で当時知られていたことをすぐに学び、自分自身の研究も行いました。

ニュートンは 21 歳から 27 歳で、世界科学に革命をもたらした理論の基礎を築きました。 17 世紀半ばは科学が急速に発展した時代でした。 今世紀初頭の望遠鏡の発明は、天文学に新しい時代を切り開きました。 英国の哲学者フランシス・ベーコンとフランスの哲学者ルネ・デカルトは、ヨーロッパの科学者に対し、アリストテレスの権威をもはや参照するのではなく、独自の実験に取り組むよう呼び掛けた。

ガリレオはこの呼びかけを実践しました。 望遠鏡を使用した彼の観察は当時の天文学的理解に革命をもたらし、彼の機械実験はニュートン力学の第一法則として知られるものを確立しました。

血液循環の分野で発見をしたハーベイや、太陽の周りの惑星運動の法則を説明したケプラーなど、他の偉大な科学者も科学に多くの新しい重要な情報を与えました。 しかし一般に、純粋な科学は依然としてマインドゲームの場であり、フランシス・ベーコンが予測したように、科学とテクノロジーを組み合わせることで人々の生活全体を変えることができるという証拠はまだありませんでした。

コペルニクスとガリレオは古代科学者の誤った概念のいくつかを暴き、宇宙の法則のより深い理解に多大な貢献をしましたが、異なる事実を結び付けて科学的予測を可能にする基本原理はまだ定式化されていませんでした。 このような統一理論を作成し、今日までの科学の道を切り開いたのはニュートンでした。

ニュートンは一般に自分の研究結果を公表することに消極的であり、彼の主要な概念は 1669 年までに策定されましたが、多くはずっと後になるまで公表されませんでした。

彼が自分の発見を公にした最初の作品は、光の性質に関する驚くべき本でした。

一連の実験を行った後、ニュートンは、通常の白色光は虹のすべての色の混合物であるという結論に達しました。 彼はまた、光の反射と屈折の法則を徹底的に分析しました。 これらの法則の知識に基づいて、1668 年に彼は最初の屈折望遠鏡、つまり現在主要な天文台で使用されているのと同じタイプの望遠鏡を作成しました。

ニュートンは、29 歳のときに英国王立科学協会の会議で、これらの実験や他の実験や発見について報告しました。 アイザック・ニュートンの光学分野での業績さえあれば、私たちのリストに確実に含まれるはずですが、数学と力学における彼の発見ははるかに重要でした。

彼の数学への主な貢献は、（彼が 23 歳から 24 歳の時期に）積分微積分の発見でした。 この発明は、現代の数学理論が成長した単なる種子ではありませんでした。 この方法がなければ、現代科学の成果のほとんどは不可能でしょう。

しかし、ニュートンの主な発見は力学の分野で行われました。 ガリレオは、外部 (外部) 力の影響を受けない物体の運動に関する最初の法則を発見しました。

もちろん実際には、すべての物体は何らかの外力の影響を受けており、このような状況下での物体の動きの問題は力学の最も重要な問題です。 この問題は、古典物理法則の最も基本的な、有名な力学の第 2 法則を発見したニュートンによって解決されました。

この第 2 法則は、数学的に次の式で表されます。

加速度は力を物体の質量で割ったものに等しいと述べています。 ニュートンは、力学の 2 つの法則に、すべての行為が等しい反応を引き起こすという有名な第 3 法則と、(最も有名な) 万有引力の法則を追加しました。

これら 4 つの力学法則は 1 つのシステムを構成しており、実際、この助けを借りて、振り子の振動から太陽の周りの惑星の動きに至るまで、すべての巨視的な機械システムを研究することが可能です。

ニュートンは、これらの力学法則を定式化しただけでなく、数学的手法を使用して、これらの法則が実際の問題を解決するためにどのように使用できるかを示しました。

ニュートンの法則の知識により、非常に広範囲の科学的および技術的問題を解決することができます。 彼の生涯において、これらの法則は天文学の分野で最も顕著に応用されました。 1687 年、彼は偉大な著書『自然哲学の数学的原理』(一般に単にプリンキピアと呼ばれる) を出版し、そこで力学の法則と万有引力の法則を定式化しました。

ニュートンは、これらの法則を使用すると、太陽の周りの惑星の運動を非常に正確に予測できることを示しました。 天文力学の基本的な問題、つまり天体の動きの予測可能性の問題は、ニュートンによって 1 つの素晴らしい動きの助けを借りて解決されました。 それが彼がしばしば偉大な天文学者と呼ばれる理由です。

ニュートンの科学的利点の評価は何に基づいていますか? 科学百科事典の索引に目を通すと、他の科学者よりもニュートンとその発見に関する言及が多く見つかります。

また、同じく偉大な科学者であるライプニッツがニュートンについて次のように書いたことも考慮に入れなければなりません。ニュートンは激しく論争を巻き起こしました。他のみんなも。」 フランスの偉大な科学者ラプラスは、プリンキピアを「人類の天才の最高の作品」と呼びました。 ラグランジュもニュートンを最も偉大な天才だと考えており、エルンスト・マッハは1901年に「それ以来、数学におけるすべての成果は単にニュートンの考えに基づいた力学の法則の発展に過ぎなかった」と書いている。

私たちのような短いレビューでは、ニュートンの業績すべてについて詳細に話すことは不可能ですが、彼のより個人的な業績も注目に値します。 ニュートン天文学万有引力

このように、アイザック ニュートンは熱力学と音響学に多大な貢献をし、次のように定式化しました。 最も重要な原則エネルギー保存則を確立し、有名な二項定理を作成し、天文学と宇宙論に多大な貢献をしました。 しかし、ニュートンが世界科学に最も大きな影響を与えた最も偉大な天才であることを認めても、なぜ彼がアレキサンダー大王やワシントンのような優れた政治家や、キリストや釈迦のような最も偉大な宗教指導者よりも前に置かれているのか疑問に思う人もいるだろう。

私の意見：政治的または宗教的変化の重要性にもかかわらず、世界のほとんどの人々はアレクサンダーの500年前も500年後もまったく同じように暮らしていました。 まったく同じです 日常生活西暦 1500 年のほとんどの人々は紀元前 1500 年とほぼ同じでした。

一方、1500年以来、現代科学の発展と台頭により、人々の生活、仕事、栄養、衣服、余暇活動などに革命的な変化が起こりました。 同様に、哲学、宗教的思考、政治経済においても変化が起こりました。 優秀な科学者であるニュートンは、現代科学の発展に最も大きな影響を与えたので、どのようなリストでも最も栄誉ある地位（重要性では 2 番目）の 1 つに値します。最も影響力のある歴史上の人物。

ニュートンは 1727 年に亡くなり、ウェストミンスター寺院に埋葬された最初の科学者でした。

アイザック・ニュートン卿はイギリスの物理学者、数学者、天文学者であり、古典力学の創始者であり、人類史上最大の科学的発見を行いました。

アイザック・ニュートンは、1643 年 1 月 4 日 (グレゴリオ暦) にリンカンシャーのウールズソープ村で生まれました。 彼の名前は、息子の誕生の3か月前に亡くなった父親に敬意を表して付けられました。 3年後、アイザックの母親アンナ・アイスコーは再婚した。 新しい家族にはさらに3人の子供が生まれました。 アイザック・ニュートンは叔父のウィリアム・アイスコーに引き取られました。

子供時代

ニュートンが生まれた家

アイザックは引っ込み思案で沈黙して育ちました。 彼は同僚とコミュニケーションをとるよりも読書を好みました。 彼は凧、風車、水時計などの技術的なおもちゃを作るのが大好きでした。

12 歳のとき、ニュートンはグランサムの学校に通い始めました。 当時彼は薬剤師クラークの家に住んでいた。 忍耐力と勤勉さにより、ニュートンはすぐにクラスで一番の生徒になりました。 しかし、ニュートンが16歳のとき、継父が亡くなりました。 アイザックの母親は彼を屋敷に連れ戻し、家事の責任を与えました。 しかし、ニュートンはこれをまったく好みませんでした。 彼は家事をほとんどせず、この退屈な活動よりも読書を好みました。 ある日、ニュートンの叔父が、手に本を持っている彼を見つけ、ニュートンが解いているのを見て驚きました。 数学の問題。 叔父も学校の先生も、これほど有能な若者は勉強を続けるべきだとニュートンの母親を説得した。

トリニティ・カレッジ

トリニティ・カレッジ

1661 年、18 歳のニュートンはケンブリッジ大学トリニティ カレッジにシザール学生として入学しました。 そのような学生には授業料は請求されませんでした。 彼らは修了することで授業料を支払わなければなりませんでした いろいろな作品大学で、または裕福な学生にサービスを提供しています。

1664年、ニュートンは試験に合格し、学生（学者）となり、奨学金を受け取り始めました。

ニュートンは睡眠と休息を忘れて勉強しました。 彼は数学、天文学、光学、音声学、音楽理論を学びました。

1663 年 3 月、大学に数学科が開設されました。 それは数学者であり、将来教師でありニュートンの友人であるアイザック・バローによって率いられました。 1664年にニュートンが発見 任意の有理指数の二項展開。 これはニュートンの最初の数学的発見でした。 ニュートンは後に発見することになる 関数を無限級数に拡張するための数学的手法。 1664 年末に彼は学士号を取得しました。

ニュートンは、ガリレオ、デカルト、ケプラーなどの物理学者の著作を研究しました。 彼らの理論に基づいて、彼は 普遍世界システム.

ニュートンの綱領的なフレーズ：「哲学においては、真実以外に主権者は存在し得ない...」。 「プラトンは私の友達ですが、真実はもっと大切なのです」という有名な表現はここから生まれたのでしょうか？

ペスト大流行の年

1665 年から 1667 年は大ペストの時代でした。 トリニティ・カレッジの授業は中止され、ニュートンはウールズソープに進学した。 彼はノートや本をすべて持って行きました。 この困難な「疫病の時代」の間、ニュートンは科学の研究をやめませんでした。 ニュートンはさまざまな光学実験を行って、次のことを証明しました。 白色はスペクトルのすべての色の混合物です. 重力の法則- これはニュートンの最大の発見であり、彼が「ペストの時代」に成し遂げたものです。 ニュートンは、力学の法則の発見後に初めて、この法則を最終的に定式化しました。 そして、これらの発見はわずか数十年後に発表されました。

科学的発見

ニュートンの望遠鏡

1672 年の初めに、王立協会は次のことを実証しました。 反射望遠鏡、ニュートンを有名にした。 ニュートンは王立協会の会員になりました。

1686年にニュートンが定式化した 力学の三法則は、天体の軌道: 双曲線と放物線を記述し、太陽も一般運動法則に従うことを証明しました。 これらすべては、『数学原理』の第 1 巻に記載されています。

1669 年、ニュートンの世界体系がケンブリッジとオックスフォードで教えられ始めました。 ニュートンはパリ科学アカデミーの外国人会員にもなりました。 同年、ニュートンは造幣局の長官に任命された。 彼はケンブリッジを離れロンドンへ向かいます。

1669 年にニュートンは議会議員に選出されました。 彼はそこに1年間だけ滞在した。 しかし、1701年に彼は再びそこで選出されました。 同年、ニュートンはトリニティ・カレッジの教授を辞任した。

1703 年、ニュートンは王立協会の会長に就任し、生涯の終わりまでこの職に留まりました。

1704 年にモノグラフ「光学」が出版されました。 そして 1705 年、アイザック ニュートンは科学的功績によりナイトの称号を授与されました。 これはイングランドの歴史の中で初めて起こりました。

1707 年に出版され、「Universal Arithmetic」と呼ばれる有名な代数講義集が誕生の基礎を築きました。 数値解析。

晩年には『古代王国年表』を執筆し、彗星に関する参考書を作成した。 ニュートンはハレー彗星の軌道を非常に正確に計算しました。

アイザック・ニュートンは1727年にロンドン近郊のケンジントンで亡くなった。 ウェストミンスター寺院に埋葬された。

ニュートンの発見により、人類は数学、天文学、物理学の発展において大きな飛躍を遂げることができました。

略歴 イギリスの物理学者, 天文学者であり数学者であるアイザック・ニュートン。 今日の記事で、有名な物理学者に成功をもたらした偉大な発見について読んでください。

アイザック・ニュートン：短い伝記と彼の発見

生まれました アイザック・ニュートン 12月25日 (グレゴリオ暦によると1月4日 ) 1624年英国王室リンカンシャー州ウールズソープの小さな村で以前 内戦。 少年の父親は普通の農家で家族を養おうとしていた。 アイザックはクリスマスイブに早生まれでした。 その後、長い間、彼は自分の出生の特殊性が成功の兆候であると考えていました。 子供の頃から病気と虚弱体質にもかかわらず、彼は84歳まで生きました。

アイザックは3歳のとき、祖母に育てられました。。 子供の頃、若いニュートンは、活動的で社交的というよりも、よそよそしい、夢見がちな性格でした。 12歳で彼はグランサムの学校に入学した。ニュートンの教育は健康状態や性格の悪さから他の学童よりも劣悪であったため、彼は二倍の努力をしました。 教師たちは真剣な関心に気づいた 若い男数学で。 17 歳で社会保障制度を利用してケンブリッジ大学に入学しました。大まかに言えば、彼は学費を払っていませんでしたが、あらゆる方法で優秀な生徒を「助ける」必要がありました。 1665 年に彼は美術学士号を取得しました。– 当時のさらなる教育のための基本的な合格証明書。

故郷の壁を離れる 教育機関 1664年に起こった 。 クリスマスイブにペストが流行したこの時期は大流行（1664年から1667年）の時期であり、イングランドの人口のうち5人が死亡した。 それに加えてオランダとの戦争もあった。 アイザック・ニュートンは、世界の残りの部分から隔離され、故郷でこれらの年を過ごしました。 この困難な時期は、若い科学者にとって本当の発見に変わりました。

• ニュートン・ライプニッツの公式は、微分積分の関数を級数に展開する (フラックス法) という最初のスケッチです。
• 光学実験 - 白を 7 つのスペクトル色に分解します。
• 万有引力の法則。

ウィリアム・ステュークリー著『ニュートンの生涯の回想録』より、1752 年: 「昼食後、天気が暖かかったので、私たちは庭に出てリンゴの木陰でお茶を飲みました。 ニュートンは、重力の概念が同じ木の下で思いついたことを私に教えてくれました。 彼が考えていると、突然リンゴが 1 つ枝から落ちました。 ニュートンは、「なぜリンゴは常に地面に対して垂直に落ちるのでしょうか?」と考えました。

1668 年、ニュートンは修士号を取得するためにケンブリッジに戻りました。その後、彼はルーカス数学部を引き継ぎました。I.バロー教授は、アイザックが生活するのに十分なお金を持っているように、若い天才にその場所を与えました。 この部門の指導力は 1701 年まで続きました。 1672 年、アイザック ニュートンはロンドン王立協会の会員に招待されました。

1686年、『自然哲学の数学的原理』が作成され、世に送り出されました。- 古典物理学の体系の基礎を築き、数学、天文学、光学の分野の研究の基礎を提供した革命的な発見。

1695年に彼は造幣局での職を得た、ケンブリッジ教授としての地位を離れることなく。 このイベントもやっと良くなってきた 財務状況科学者。 1699年に彼は取締役となりロンドンに移り、亡くなるまでその職に留まり続けました。 1703 年に彼は王立協会の会長に就任し、2 年後にはナイトの爵位を授与されました。。 1725年に彼は退役した。 1727年3月31日にロンドンで死去。イングランドが再びペストに襲われたとき。 ウェストミンスター寺院に埋葬された。

アイザック・ニュートンの発見:

• ミラー望遠鏡の拡大レンズ (40 度近く)。
• 物質の最も単純な運動形態。
• 質量、力、引力、空間に関する教義。
• 古典力学;
• 色の物理理論。
• 光の偏向、偏光、光と物質の相互変換に関する仮説。

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導入

バイオグラフィー

科学的発見

数学

力学

天文学

結論

参考文献

導入

このトピックの関連性は、ニュートンの著作と彼の世界システムによって、古典物理学が様相を呈しているという事実にあります。 彼は始めました 新しい時代物理学と数学の発展において。

ニュートンはガリレオが始めたことを完成させた 理論物理学、一方では実験データに基づいており、他方では自然の定量的および数学的記述に基づいています。 数学では強力な分析手法が登場しています。 物理学において、自然を研究する主な方法は、自然プロセスの適切な数学モデルを構築し、新しい数学的装置の全能力を体系的に使用してこれらのモデルを集中的に研究することです。

彼の最も重要な業績は、力学の基礎を築いた運動法則です。 科学分野。 彼は万有引力の法則を発見し、それ以来物理学者や数学者にとって重要なツールとなっている微積分学 (微分積分) を開発しました。 ニュートンは最初の反射望遠鏡を構築し、プリズムを使用して光をスペクトル色に分割した最初の人物です。 彼はまた、熱、音響、液体の挙動の現象も研究しました。 力の単位であるニュートンは、彼にちなんで名付けられました。

ニュートンはまた、現在の神学上の問題にも取り組み、正確な方法論を展開しました。 ニュートンの考えを正しく理解していなければ、イギリス経験主義の重要な部分も、啓蒙主義、特にフランスの啓蒙主義も、あるいはカント自身も完全に理解することはできないでしょう。 実際、イギリス経験主義者の「心」は、「経験」によって制限され、制御され、それがなければ実体の世界を自由かつ意のままに動くことができなくなり、ニュートンの「心」である。

これらすべての発見は、世界の人々によって広く使用されていることを認めなければなりません。 現代世界さまざまな科学分野で。

このエッセイの目的は、アイザック ニュートンの発見と彼が定式化した世界の機械論的な図を分析することです。

この目標を達成するために、私は次のタスクを一貫して解決します。

2. ニュートンの生涯と作品を考察する

巨人の肩の上に立ったという理由だけで」

I.ニュートン

アイザック・ニュートン - イギリスの数学者、自然科学者、機械工、天文学者、物理学者、古典物理学の創始者 - は、1642 年のクリスマスの日 (新しいスタイルでは 1643 年 1 月 4 日) にリンカンシャーのウールズソープ村で生まれました。

アイザック・ニュートンの父親は貧しい農民でしたが、息子が生まれる数か月前に亡くなりました。そのため、アイザックは子供の頃、親戚に預けられていました。 アイザック・ニュートンは祖母によって最初の教育と躾けを受け、その後グラハム市立学校で学びました。

少年の頃、彼は機械のおもちゃや水車の模型を作るのが大好きでした。 凧。 その後、彼は鏡、プリズム、レンズの優れた研磨職人となりました。

1661 年、ニュートンはケンブリッジ大学トリニティ カレッジの貧しい学生のための欠員の 1 つを獲得しました。 1665 年にニュートンは学士号を取得しました。 イングランドを襲ったペストの恐怖から逃れ、ニュートンは故郷ウールズソープへ2年間旅立った。 ここで彼は活発にそして非常に実りある仕事をしています。 ニュートンは、1665 年と 1666 年の 2 つの疫病の年が彼の創造力の全盛期であると考えました。 ここ、彼の家の窓の下には、有名なリンゴの木が生えていました。ニュートンの万有引力の発見は、リンゴが木から予期せず落ちたことによって引き起こされたという話は広く知られています。 しかし、他の科学者も物体の落下を目撃し、それを説明しようとしました。 しかし、ニュートン以前には誰もこれを実現できませんでした。 なぜリンゴはいつも横に落ちず、まっすぐに地面に落ちるのだろうか、と彼は考えた。 彼がこの問題について初めて考えたのは若い頃でしたが、その解決策を発表したのはわずか 20 年後でした。 ニュートンの発見は偶然ではありませんでした。 彼は自分の結論について長い間考え、その正確性と正確性を完全に確信した場合にのみ発表しました。 ニュートンは、落ちるリンゴ、投げられた石、月や惑星の動きは、すべての物体の間に働く一般的な引力の法則に従うことを確立しました。 この法則は今でもすべての天文学的計算の基礎となっています。 その助けを借りて、科学者は日食を正確に予測し、宇宙船の軌道を計算します。

またウールソープでは、ニュートンの有名な光学実験が始まり、微分積分の始まりである「フラックス法」が誕生しました。

1668 年、ニュートンは修士号を取得し、大学で彼の教師である有名な数学者バローの代わりを務め始めました。 この頃までに、ニュートンは物理学者としての名声を獲得していました。

鏡を研磨する技術は、星空を観察するための望遠鏡を製造する際にニュートンにとって特に役に立ちました。 1668 年に、彼は最初の反射望遠鏡を個人的に製作しました。 彼は全イングランドの誇りとなった。 ニュートン自身もこの発明を高く評価し、これにより彼はロンドン王立協会の会員になることができました。 ニュートンは望遠鏡の改良版をチャールズ 2 世に贈り物として送りました。

ニュートンはさまざまな光学機器の膨大なコレクションを収集し、研究室でそれらを使った実験を行いました。 これらの実験のおかげで、ニュートンはスペクトル内のさまざまな色の起源を理解し、自然界の色の豊かさを正しく説明した最初の科学者となりました。 この説明は非常に新しく予想外だったので、当時の最も偉大な科学者でさえすぐには理解できず、長年にわたりニュートンと激しい論争を巻き起こしました。

1669 年、バローはニュートンに大学のルーカス椅子を与え、それ以来長年にわたり、ニュートンはケンブリッジ大学で数学と光学について講義しました。

物理学と数学は常に助け合います。 ニュートンは、物理学は数学なしでは成り立たないことを完全に理解しており、新しい数学的手法を生み出し、そこから現代の高等数学が生まれ、現在ではすべての物理学者や技術者に親しまれています。

1695年に彼はロンドンの造幣局の管理人に任命され、1699年からはロンドンの造幣局の長官に任命され、そこでコイン事業を設立し、必要な改革を実行しました。 ニュートンは造幣局の監督として働いている間、主に英国の貨幣の合理化と英国での作品の出版の準備に従事していました。 過去数年。 ニュートンの主要な科学的遺産は、彼の主著である「自然哲学の数学的原理」と「光学」に含まれています。

とりわけ、ニュートンは錬金術、占星術、神学に興味を示し、聖書の年表を確立しようとさえしました。 彼はまた、化学と金属の特性の研究も学びました。 その偉大な科学者はとても謙虚な人でした。 彼はいつも仕事で忙しく、それに夢中になって昼食をとるのを忘れてしまいました。 彼は一晩に4、5時間しか眠れませんでした。 ニュートンは晩年をロンドンで過ごしました。 ここで彼は科学的著作を出版および再出版し、ロンドン王立協会の会長として多くの仕事をし、神学論文を執筆し、歴史学の研究を行っています。 アイザック・ニュートンは非常に信心深い人であり、クリスチャンでした。 彼にとって、科学と宗教の間に対立はありませんでした。 偉大な「原則」の著者は、神学作品「預言者ダニエルの本の注釈」、「黙示録」、「年代記」の著者になりました。 ニュートンは、自然の研究と聖書の研究が同様に重要であると考えました。 ニュートンは、人類から生まれた多くの偉大な科学者と同様に、科学と宗教は人間の意識を豊かにする存在理解の異なる形式であることを理解しており、ここで矛盾を探しませんでした。

アイザック・ニュートン卿は 1727 年 3 月 31 日に 84 歳で亡くなり、ウェストミンスター寺院に埋葬されました。

ニュートン物理学は、すべてが既知の物理法則によって事前に決定されているように見える宇宙のモデルを説明します。 20 世紀にアルバート アインシュタインは、ニュートンの法則が光速に近い速度では適用されないことを示しましたが、アイザック ニュートンの法則は現代世界ではさまざまな目的に使用されています。

科学的発見

ニュートンの科学的遺産は、数学、力学、天文学、光学の 4 つの主要分野に要約されます。

これらの科学に対する彼の貢献を詳しく見てみましょう。

数学アティカ

ニュートンは学生時代に最初の数学的発見をしました。それは、3 次の代数曲線の分類 (2 次の曲線はフェルマーによって研究されました) と、ニュートンの理論の基礎となった任意の (必ずしも整数ではない) 次数の二項展開です。無限シリーズの新しい強力なツール分析が始まりました。 ニュートンは級数展開を基本と考え、 一般的な方法機能の分析、そしてこの点において熟練の高みに達しました。 彼は系列を使用して表を計算し、方程式 (微分を含む) を解き、関数の動作を研究しました。 Newton は、当時標準だったすべての関数の拡張を入手することができました。

ニュートンは、G. ライプニッツと同時に (少し早く)、彼とは独立して微分積分を開発しました。 ニュートン以前は、微小演算は単一の理論に結びつけられておらず、孤立した独創的な手法の性格を持っていました。 体系的な数学的分析を作成すると、関連する問題の解決が大幅に技術レベルにまで下がります。 概念、演算、記号の複合体が現れ、それが数学のさらなる発展の出発点となりました。 次の世紀、18 世紀は、分析手法の開発が急速かつ大成功を収めた世紀でした。

おそらくニュートンは、多くのことを深く研究し、差分法による分析という考えに至ったのでしょう。 確かに、ニュートンは彼の「原理」では無限微量をほとんど使用せず、古代の（幾何学的な）証明方法に固執していましたが、他の著作ではそれらを自由に使用しました。

微分積分の出発点はカヴァリエリ、特にフェルマーの作品でした。彼は（代数曲線の）接線を引き、極値、変曲点、曲線の曲率を見つけ、そのセグメントの面積を計算する方法をすでに知っていました。 。 他の先任者の中には、ニュートン自身がウォリス、バロー、そしてスコットランドの科学者ジェームズ・グレゴリーの名前を挙げています。 まだ関数の概念はなく、彼はすべての曲線を移動点の軌跡として運動学的に解釈しました。

ニュートンは学生の頃から、微分と積分が相互に逆演算であることを認識していました。 この解析の基本定理は、すでにトリチェリ、グレゴリー、バローの著作で多かれ少なかれ明確に現れていましたが、これに基づいて個々の発見だけでなく、代数学に似た強力な体系的な計算を得ることができることに気づいたのはニュートンだけでした。明確なルールと巨大な可能性を備えています。

ほぼ 30 年間、ニュートンは自分の分析をわざわざ出版することはしませんでしたが、手紙 (特にライプニッツへの手紙) で、自分が達成したことの多くを進んで共有しました。 一方、ライプニッツのバージョンは 1676 年以来、ヨーロッパ全土に広く公然と広まっていました。 1693 年になって初めて、ニュートンのバージョンの最初のプレゼンテーションが、ウォリスの代数学論文の付録の形で登場しました。 ニュートンの用語と記号表現は、フラクション (微分)、フルエンテ (反微分)、マグニチュード モーメント (微分) など、ライプニッツの用語と比較するとかなり不器用であることを認めなければなりません。ニュートンの表記のみです。」 ああ» 無限小の場合 dt(ただし、この文字は以前にグレゴリウスによって同じ意味で使用されました)、また文字の上の点は時間に関する導関数の記号としても使用されています。

ニュートンは、彼のモノグラフ「光学」に添付された著作「曲線の求積法」(1704 年)の中でのみ、解析原理のかなり完全な記述を発表しました。 提示された資料のほぼすべては 1670 年代と 1680 年代に準備ができていましたが、グレゴリーとハレーがこの研究を出版するようニュートンを説得したのは今になって初めてであり、40 年遅れて、この研究はニュートンの最初の分析に関する印刷物となりました。 ここで、ニュートンは高次の導関数を導入し、さまざまな有理関数および無理関数の積分の値を求め、解決策の例を示しました。 微分方程式 1番目の注文。

1707年に『普遍算術』という本が出版されました。 さまざまな数値手法を紹介します。 ニュートンは常に方程式の近似解に細心の注意を払っていました。 ニュートンの有名な方法により、これまで想像を絶する速度と精度で方程式の根を求めることが可能になりました (Wallis' Algebra、1685 年に出版)。 ニュートンの反復法は、Joseph Raphson (1690) によって現代的な形を与えられました。

40 年後の 1711 年、ついに『無限の項をもつ方程式による分析』が出版されました。 この研究では、ニュートンは代数曲線と「機械的」曲線 (サイクロイド、四角形) の両方を同じくらい簡単に調査します。 部分導関数が表示されます。 同年、ニュートンが以下を実行するための補間公式を提案した「差分法」が出版されました。 (n+1)多項式の等距離または不等間隔の横座標を持つ指定された点 n-番目の注文。 これは、テイラーの公式の差分類似物です。

1736 年、最後の著作「フラクションと無限級数の方法」が死後に出版され、「方程式による分析」に比べて大幅に進歩しました。 極値、接線、法線の検索、デカルト座標および極座標での曲率半径と中心の計算、変曲点の検索などの多数の例が提供されています。同じ作業で、さまざまな曲線の求積と直線化が実行されました。

ニュートンは分析を完全に発展させただけでなく、その原理を厳密に実証する試みも行ったことに注目すべきです。 ライプニッツが実際の無限小の考えに傾倒していたとしたら、ニュートンは（『プリンキピア』で）限界への通過に関する一般理論を提案し、彼はそれをやや華やかに「最初と最後の関係の方法」と呼びました。 現代の用語「限界」（緯度）。 ライム）、この用語の本質について明確な説明はありませんが、直感的な理解を示唆しています。 限界の理論は、第 1 巻の要素の 11 の補題で説明されています。 補題の 1 つは、第 2 巻にも記載されています。 極限の算術は存在せず、極限の一意性の証明はなく、無限小との関係は明らかにされていません。 しかし、ニュートンは、不可分の「大まかな」方法と比較して、このアプローチの方が厳密であることを正しく指摘しています。 それにもかかわらず、第 2 巻では、「モーメント」（微分）を導入することで、ニュートンは再び問題を混乱させ、実際にはそれらを実際の無限小とみなしています。

ニュートンが数論にまったく興味を持っていなかったことは注目に値します。 どうやら、彼にとって物理学は数学にはるかに近かったようです。

力学

力学の分野では、ニュートンはガリレオや他の科学者の原理を発展させただけでなく、多くの注目すべき個別の定理は言うまでもなく、新しい原理も与えました。

ニュートンの利点は、2 つの基本的な問題を解決したことにあります。

力学の公理的基礎の創造。これにより、この科学は実際に厳密な数学理論のカテゴリーに移されました。

身体の挙動とそれに対する外部の影響（力）の特性を結びつけるダイナミクスの作成。

さらに、ニュートンは、地球と天体の運動法則はまったく異なるという、古代から根付いていた考えをついに葬りました。 彼の世界モデルでは、宇宙全体が数学的に定式化できる統一法則の対象となります。

ニュートン自身によると、ガリレオはニュートンが「最初の 2 つの運動法則」と呼んだ原則を確立し、これら 2 つの法則に加えて、ニュートンは 3 番目の運動法則を定式化しました。

ニュートンの第一法則

すべての物体は、何らかの力が作用してこの状態を強制的に変更するまで、静止状態または等速直線運動を続けます。

この法則は、物質の粒子や物体をそのまま放置しておくと、自然に一定の速度で直線運動を続けるというものです。 物体が等速直線運動をする場合、物体は等速度で直線運動を続けます。 身体が静止している場合、誰かがそれに圧力を加えるまでは静止したままになります。 外力。 単純に物体をその場所から移動するには、外力をそれに加えなければなりません。 たとえば、飛行機はエンジンが始動するまで動きません。 この観察は自明のことのように思えますが、直線的な動きから気をそらすとすぐに、そのようには見えなくなります。 物体が閉周期軌道に沿って慣性的に移動する場合、ニュートンの第一法則の位置からの解析によってのみ、その特性を正確に判断できます。

別の例: 陸上競技用ハンマー - 紐の端にあるボールを頭の周りで回転させます。 この場合、原子核は直線ではなく円を描くように動きます。これは、ニュートンの第一法則によれば、何かが原子核を妨げていることを意味します。 この「何か」は、コアに加えられる向心力であり、コアを回転させます。 実際には、これは非常に顕著です。陸上競技用ハンマーのハンドルは手のひらに大きな圧力をかけます。 手を緩めてハンマーを放すと、外力がなければハンマーはすぐに直線に進みます。 これがハンマーがどのように動作するかと言ったほうが正確でしょう。 理想的な条件（たとえば、宇宙空間では）地球の重力の影響下で、地球を手放した瞬間にのみ厳密に直線的に飛行するため、将来的には飛行経路がますます逸脱します。地表の方向に。 実際にハンマーを解放しようとすると、円軌道から解放されたハンマーは、厳密に直線に沿って移動し、その直線は接線 (ハンマーが回転した円の半径に垂直) に等しく線速度で移動することがわかります。 「軌道」上での回転速度に影響されます。

陸上競技用ハンマーの芯を惑星、ハンマーを太陽、紐を重力に置き換えると、太陽系のニュートンモデルが得られます。

ある天体が別の天体の周りを円軌道で回転するときに何が起こるかというこのような分析は、一見すると自明のことのように思えますが、これには過去の科学的思想を最もよく代表する人々の一連の結論が組み込まれていることを忘れてはなりません。世代（ガリレオ・ガリレイを思い出してください）。 ここでの問題は、静止した円軌道上を移動しているとき、天体 (およびその他の天体) は非常に穏やかに見え、安定した動的および運動学的平衡状態にあるように見えることです。 しかし、よく見ると、そのような物体の線速度の係数 (絶対値) だけが保存され、その方向は重力の影響で常に変化しています。 これは天体が等加速度で運動していることを意味します。 ニュートン自身は加速を「運動の変化」と呼びました。

ニュートンの第一法則は、物質世界の性質に対する自然科学者の態度の観点からも、別の重要な役割を果たします。 これは、物体の動きのパターンの変化は、それに作用する外力の存在を示すことを意味します。 たとえば、鉄粉が跳ね返って磁石にくっついたり、洗濯機乾燥機で乾燥させた衣類が互いにくっついて乾燥したりする場合、これらの影響は自然力の結果であると主張できます (ここで挙げた例では、これらはそれぞれ磁気引力と静電引力)。

でニュートンの第二法則

動きの変化は駆動力に比例し、この力が作用する直線に沿って方向付けられます。

ニュートンの第一法則が物体が外力の影響下にあるかどうかを判断するのに役立つ場合、第二法則はその影響下で物体に何が起こるかを説明します。 この法則によれば、身体に加えられる外力の合計が大きくなるほど、身体が獲得する加速度も大きくなります。 この時。 同時に、同じ量の外力が加えられた物体の質量が大きくなるほど、加速度は小さくなります。 それは2つです。 直観的には、これら 2 つの事実は自明であるように見えますが、数学的な形式では次のように記述されます。

ここで、F は力、m は質量、加速度です。 これはおそらく、すべての物理方程式の中で最も便利で最も広く使用されています。 機械システムに作用するすべての力の大きさと方向、および機械システムを構成する物質体の質量を知るだけで十分であり、機械システムの挙動を時間内に完全な精度で計算できます。

すべての古典力学に特別な魅力を与えているのはニュートンの第 2 法則です。あたかも物理世界全体が最も正確なクロノメーターのように構造化されているかのように見え始め、好奇心旺盛な観察者の視線から逃れられるものは何もありません。 あたかもニュートンが私たちに告げているかのように、宇宙のすべての物質点の空間座標と速度を教えてください。宇宙に作用するすべての力の方向と強度を教えてください。そうすれば、宇宙の将来の状態を予測します。 そして、宇宙における物事の性質についてのこの見方は、量子力学の出現まで存在していました。

ニュートンの第三法則

作用は常に等しく、反作用とは正反対です。つまり、2 つの物体の相互作用は常に等しく、反対方向に向けられます。

この法則は、物体 A が物体 B に一定の力で作用する場合、物体 B も大きさが同じで方向が逆の力で物体 A に作用する、というものです。 つまり、床に立つと、体の質量に比例した力が床にかかります。 ニュートンの第 3 法則によると、床は同時にまったく同じ力で人に作用しますが、その方向は下向きではなく厳密に上向きです。 この法則を実験的にテストするのは難しいことではありません。常に地面が足の裏に押し付けられているのを感じます。

ここで、ニュートンが完全に異なる性質の 2 つの力について話していること、そしてそれぞれの力が「独自の」物体に作用することを理解し、覚えておくことが重要です。 リンゴが木から落ちるとき、その重力の力でリンゴに作用するのは地球です（その結果、リンゴは地球の表面に向かって一様に突進します）が、同時にリンゴもまた、地球を同じ力で引き寄せます。 そして、地球に落ちるのはリンゴであり、その逆ではないと私たちが考えるという事実は、すでにニュートンの第二法則の結果です。 地球の質量に比べてリンゴの質量は比較にならないほど小さいため、観察者の目にはリンゴの加速度が注目されます。 地球の質量はリンゴの質量に比べて非常に大きいため、その加速度はほとんど知覚できません。 (リンゴが落ちると、地球の中心は原子核の半径よりも短い距離だけ上向きに移動します。)

運動の一般法則を確立したニュートンは、そこから多くの帰結や定理を導き出し、理論力学を高い完成度に導くことができました。 これらの理論的原理の助けを借りて、彼はケプラーの法則から重力の法則を詳細に演繹し、次に逆問題を解決します。つまり、証明された重力の法則を受け入れた場合に惑星の運動がどうあるべきかを示します。

ニュートンの発見は、互いに遠く離れたすべての惑星が 1 つのシステムに接続されているという新しい世界像の創造につながりました。 この法則により、ニュートンは天文学の新しい分野の基礎を築きました。

天文学

物体を互いに引き寄せるというアイデア自体は、ニュートンのずっと前に登場し、ケプラーによって最も明確に表現されました。ケプラーは、物体の重さは磁気引力に似ており、物体が接続する傾向を表していると指摘しました。 ケプラーは、地球と月が同等の力によって軌道上に保持されていなければ、それらは互いに向かって移動すると書いています。 フックは重力の法則の定式化に近づいた。 ニュートンは、落下する物体は、その運動と地球の運動の組み合わせにより、らせん状の線を描くだろうと信じていました。 フックは、空気抵抗が考慮された場合にのみらせん状の線が得られ、真空中での動きは楕円形でなければならないことを示しました。私たちは真の動き、つまり、私たち自身が動きに参加しなかった場合に観察できる動きについて話しています。地球の。

フックの結論を確認したニュートンは、重力の影響下にありながら、十分な速度で投げられた物体は確かに楕円軌道を描くことができると確信しました。 この主題を反映して、ニュートンは、重力と同様の引力の影響下にある物体は常に何らかの円錐断面、つまり円錐が平面 (楕円) と交差するときに得られる曲線の 1 つを記述するという有名な定理を発見しました。 、双曲線、放物線、および特殊な場合には円と直線）。 さらに、ニュートンは、引力の中心、つまり、移動する点に作用するすべての引力の作用が集中する点が、記述されている曲線の焦点にあることを発見しました。 したがって、太陽の中心は、惑星によって描かれる楕円の全体的な焦点に（ほぼ）あります。

このような結果を達成した後、ニュートンはすぐに、自分が理論的に、つまり合理力学の原則に基づいて、惑星の中心は楕円を描き、太陽の中心は太陽の位置にあるというケプラーの法則の 1 つを導き出したことに気づきました。彼らの軌道の焦点。 しかしニュートンは、理論と観察の間のこの基本的な一致に満足していませんでした。 彼は、理論を使って惑星の軌道の要素を実際に計算すること、つまり惑星の動きのすべての詳細を予測することが可能かどうかを確かめたかったのです。

物体を地球に落下させる重力が、月をその軌道上に保持する力と本当に同じかどうかを確かめたくて、ニュートンは計算を始めましたが、手元に本がなかったので、最も大まかなデータ。 このような数値データによる計算では、重力は月を軌道上に保持する力よりも 6 分の 1 大きいことが示され、あたかも月の動きに反対する何らかの理由があるかのようでした。

ニュートンは、フランスの科学者ピカールが行った子午線の測定について知るとすぐに新しい計算を行い、非常に喜んだことに、長年の見解が完全に裏付けられたと確信しました。 物体を地球に落下させる力は、月の動きを制御する力と全く同じであることが判明した。

この結論はニュートンにとって最高の勝利でした。 「天才とは、特定の方向に集中した思考の忍耐力である」という彼の言葉は今では完全に正当化されています。 彼の深い仮説と長年にわたる計算はすべて正しいことが判明しました。 今、彼は、単純で偉大な原理に基づいて宇宙全体のシステムを創造する可能性を完全かつ最終的に確信しました。 月、惑星、さらには空を横切る彗星のすべての複雑な動きは、彼にとって完全に明確になりました。 太陽系のすべての天体、さらには太陽自体、さらには星や恒星系の動きを科学的に予測することが可能になりました。

実際、ニュートンは次のような全体的な数学モデルを提案しました。

重力の法則。

運動の法則 (ニュートンの第 2 法則)。

数学的研究 (数学的分析) のための方法体系。

まとめると、このトライアドは天体の最も複雑な動きを完全に研究するのに十分であり、それによって天体力学の基礎が築かれます。 したがって、ニュートンの著作によってのみ、天体の運動への適用を含む力学の科学が始まります。 相対性理論と量子力学の創設前には、このモデルに対する根本的な修正は必要ありませんでしたが、数学的装置を大幅に発展させる必要があることが判明しました。

重力の法則により、天力学の問題だけでなく、多くの物理学および天体物理学の問題も解決できるようになりました。 ニュートンは、太陽と惑星の質量を決定する方法を示しました。 彼は潮汐の原因である月の重力を発見しました（ガリレオでさえ潮汐は遠心効果であると考えていました）。 さらに、彼は潮の高さに関する長年のデータを処理し、月の質量を高い精度で計算しました。 重力のもう一つの結果は、地軸の歳差運動です。 ニュートンは、地球の極点での偏平性により、地軸は月と太陽の引力の影響で26,000年の周期で一定のゆっくりとした変位をしていることを発見しました。 このように、「春分点の予想」という古代の問題（ヒッパルコスが最初に指摘した）は科学的な説明を見つけた。

ニュートンの重力理論は、その中で採用されている長距離作用の概念に対して長年の議論と批判を引き起こしました。 しかし、18 世紀の天体力学の目覚ましい成功により、ニュートンモデルの妥当性についての意見が裏付けられました。 天文学におけるニュートンの理論からの逸脱が最初に観察されたこと（水星の近日点の変化）は、わずか 200 年後に発見されました。 すぐにこれらの逸脱は説明されました 一般理論相対性理論 (GTR); ニュートンの理論はその近似バージョンであることが判明しました。 一般相対性理論はまた、重力理論を物理的内容で満たし、時空の計量である引力の物質的担体を示し、長距離作用を取り除くことを可能にしました。

光学

ニュートンは光学分野で根本的な発見をしました。 彼は最初の鏡望遠鏡 (反射鏡) を製作しましたが、その望遠鏡には純粋なレンズ望遠鏡とは異なり、 色収差。 彼はまた、光の分散を詳細に研究し、プリズムを通過する際の異なる色の光線の異なる屈折により白色光が虹の色に分解されることを示し、色の正しい理論の基礎を築きました。 ニュートンは、フックによって発見された干渉リングの数学的理論を作成しました。これは、以来「ニュートンのリング」と呼ばれるようになりました。 フラムスティードへの手紙の中で、彼は天文屈折の詳細な理論を概説しました。 しかし、彼の主な功績は、科学としての物理（幾何学だけでなく）光学の基礎の創設とその数学的基礎の発展、光の理論を非体系的な事実の集合から豊かな質的および量的な科学に変換したことでした。内容は実験的に十分に実証されています。 ニュートンの光学実験は、数十年にわたって深層物理研究のモデルとなりました。

この時代には、光と色に関する多くの推測的な理論が存在しました。 基本的に、彼らはアリストテレス (「異なる色は異なる割合で光と闇が混合したものである」) とデカルト (「光の粒子が異なる速度で回転すると、異なる色が生成される」) の観点の間で戦った。 フックは、『Micrographia』(1665) の中で、アリストテレス的な見解の変形を提案しました。 多くの人は、色は光の属性ではなく、照らされたオブジェクトの属性であると信じていました。 一般的な不一致は、17 世紀の一連の発見によってさらに悪化した。回折 (1665 年、グリマルディ)、干渉 (1665 年、フック)、複屈折 (1670 年、エラスムス・バルトリン、ホイヘンスが研究)、光速度の推定 (1675 年) 、レーマー）。 これらすべての事実と矛盾しない光の理論は存在しませんでした。 王立協会でのスピーチの中で、ニュートンはアリストテレスとデカルトの両方に反論し、白色光は原色ではなく、異なる屈折角を持つ色の成分で構成されていることを説得力を持って証明しました。 これらのコンポーネントは主要なコンポーネントであり、ニュートンは何らかのトリックを使ってその色を変更することはできませんでした。 したがって、色の主観的な感覚には、屈折率という確固たる客観的な根拠が与えられました。

歴史家は、ニュートンの時代に流行した光の性質に関する仮説を 2 つのグループに分けています。

放射性 (微粒子): 光は、発光体から放出される小さな粒子 (微粒子) で構成されます。 この意見は、幾何光学の基礎となる光の伝播の直進性によって裏付けられていましたが、回折と干渉はこの理論にうまく適合しませんでした。

波：光は目に見えない世界エーテルの波です。 ニュートンの反対者 (フック、ホイヘンス) は波動理論の支持者と呼ばれることが多いですが、波動とは次のような周期的な振動を意味するものではないことに留意する必要があります。 現代理論、および単一パルス。 このため、彼らの光現象の説明はほとんどもっともらしいものではなく、ニュートンの説明に匹敵することはできませんでした（ホイヘンスは回折を反論しようとさえしました）。 開発された波動光学が登場したのは 19 世紀初頭世紀。

ニュートンは光の粒子理論の支持者であると考えられています。 実際、いつものように、彼は「仮説を立てなかった」し、光もエーテル内の波と関連している可能性があることをすぐに認めた。 1675年に王立協会に提出した論文の中で、彼は、光は単にエーテルの振動であることはできず、それ以来、光は、例えば、音と同じように湾曲したパイプを通って伝わる可能性があると書いています。 しかしその一方で、彼は、光の伝播がエーテル内の振動を励起し、回折やその他の波動効果を引き起こすと示唆しています。 基本的に、ニュートンは両方のアプローチの長所と短所を明確に認識しており、妥協案である光の粒子波理論を提唱しています。 ニュートンは著書の中で、光の物理的伝達体の問題はさておき、光現象の数学的モデルを詳細に説明しました。「光と色の屈折についての私の教えは、光の起源についての仮説を一切立てずに、光の特定の特性を確立することだけから構成されています。」 」 波動光学は、登場したとき、ニュートンのモデルを拒否するのではなく、それらを吸収し、新しい基礎に基づいて拡張しました。

仮説を嫌ったにもかかわらず、ニュートンは『光学』の巻末に未解決の問題とそれに対する考えられる答えのリストを含めました。 しかし、ここ数年、彼はすでにこれに耐えることができました - 「プリンキピア」以降のニュートンの権威は議論の余地のないものになり、あえて異議を唱えて彼を悩ませようとする人はほとんどいませんでした。 多くの仮説が予言的であることが判明しました。 具体的には、ニュートンは次のように予測しました。

* 重力場における光の偏向。

* 光の偏光現象。

*光と物質の相互変換。

結論

ニュートン発見力学数学

「世間から自分がどう見えるかは分かりませんが、自分自身にとっては、海岸で遊んでいる少年のように、時々いつもよりカラフルな小石や美しい貝殻を見つけて楽しんでいるようにしか見えません。真実の大海原が私の前に未踏の広がりを見せています。」

I.ニュートン

このエッセイの目的は、アイザック ニュートンの発見と彼が定式化した世界の機械論的な図を分析することでした。

次のタスクが完了しました。

1. このトピックに関する文献の分析を実施します。

2. ニュートンの生涯と業績を考える

3. ニュートンの発見を分析する

ニュートンの研究の最も重要な意味の 1 つは、自然界の力の作用、物理法則の定量的結果への可逆性の概念、そして逆に、実験データに基づいた物理法則の取得という概念を彼が発見したことです。微分積分の原理の発展により、科学研究に非常に効果的な方法論が生み出されました。

世界科学の発展に対するニュートンの貢献は非常に貴重です。 その法則は、地球上と宇宙上のさまざまな相互作用や現象の結果を計算するために使用され、航空、道路、水上輸送用の新しいエンジンの開発に使用され、航空機の離着陸帯の長さを計算します。 さまざまな種類航空機、高速のパラメータ（地平線に対する傾きと曲率） 高速道路、建物、橋、その他の構造物の建設、衣類、靴、運動器具の開発、機械工学などの計算に使用されます。

そして、結論として、要約すると、物理学者はニュートンについて強力かつ一致した意見を持っていることに注意する必要があります。彼は、同時代の人間だけが到達することができた範囲にまで、自然の知識の限界に到達しました。

使用したソースのリスト

サミン D.K. 100人の偉大な科学者。 M.、2000年。

ソロマチン V.A. 科学の歴史。 M.、2003年。

リュボミロフ D.E.、サペノク O.V.、ペトロフ S.O. 科学の歴史と哲学: 組織のための学習ガイド 独立した仕事大学院生と受験生。 M.、2008年。

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