Исаак Ньютон

Выдающийся физик и математик появился на свет 4 января 1643 г. в британской деревушке Вулстхорп. Ребенок родился раньше срока и был настолько слабым, что на протяжении долгого времени его даже не крестили. К счастью, Исаак выжил, хотя впоследствии не отличался крепким здоровьем. Его отец, состоятельный фермер, умер еще до рождения малыша, и в наследство семья получила несколько сотен акров полей и лесов, а также внушительную сумму денег. Мать Исаака вскоре снова вышла замуж и родила еще троих детей, а воспитание первенца поручила своей матери и брату.

С раннего детства Исаак увлекался живописью и поэзией. А еще — мастерил разнообразные игрушки: водяные часы, ветряные мельницы, самокаты, бумажных змеев. При этом общаться со сверстниками не любил, предпочитая одиночество.

В школе хилого и замкнутого мальчишку явно недолюбливали. Как-то раз одноклассник избил Исаака, и после этого Ньютон решил во что бы то ни стало заслужить уважение окружающих. Постепенно он стал лучшим учеником школы, вдобавок еще серьезнее занялся техникой, математикой и исследованием природных явлений.

Однажды Исаак даже победил в состязании по прыжкам в длину. Его соперники не знали, что прыгать лучше по ветру, а Ньютон заметил это и всех обыграл. После он еще поэкспериментировал, прыгая по ветру, против ветра, в безветренных условиях и записывая полученные результаты. Это помогло ему получить представление о силе воздушного потока.

По воле матери, которой нужен был помощник по хозяйству, Исаак вернулся домой, не окончив обучения. Однако работник из него был так себе: намного больше Исаака увлекали книги и конструирование механизмов. И мать, поддавшись уговорам учителей, позволила сыну вернуться в школу.

После выпуска юноша поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета и там самозабвенно занялся математикой, астрономией, оптикой, фонетикой и даже теорией музыки. В 21 год Ньютон начал самостоятельную научную деятельность, составив перечень 45 нерешенных проблем человеческой жизни и природы. Тогда же судьба свела его с математиком Исааком Барроу — преподавателем Ньютона, впоследствии — одним из его немногих друзей. Благодаря Барроу молодой ученый сделал свое первое открытие — вывел формулу бинома, т. е. разложения на многочлен натурального двучлена (а + b) в степени n, а через него пришел к своему главному математическому методу — разложению функции в бесконечный ряд. Сегодня каждый уважающий себя школьник если не знает, то, по крайней мере, наслышан о биноме Ньютона.

Продолжая математические изыскания, ученый пришел еще к одному важному открытию — разложению сложных функций в бесконечную сумму более примитивных степенных функций. Кроме того, Ньютон создал таблицу таких первообразных функций, которая вошла во все учебники математического анализа. Это изобретение, по словам ученого, позволяло ему сравнивать площади любых фигур «за половину четверти часа». Также Ньютон придумал численный способ находить корень функции т. н. касательным методом — путем построения отрезков, постепенно приближающихся к графику функции.

В 1665–1667 гг., когда в Англии свирепствовала чума, Ньютон вернулся в родную деревню и занялся исследованием оптических явлений. Пытаясь выяснить, как избавить телескопы от искажений, ученый пришел к изучению преломления света. И в результате сделал вывод: луч — это поток частиц, которые вылетают из некоего источника и движутся по прямой до ближайшего препятствия. Такая модель стала основой современных представлений о световом излучении.

В трактате «Оптика» ученый выделил 5 цветов радужного спектра: красный, желтый, зеленый, голубой и фиолетовый. А чуть позже, стремясь найти соответствие между количеством цветов и тонов музыкальной гаммы, добавил еще два — оранжевый и синий. Кроме того, Ньютон первым догадался, что видеть мы можем благодаря давлению света на сетчатку глаза. Чтобы проверить свою гипотезу, ученый изготовил тонкий изогнутый зонд, вставил его себе в глаз, надавил на внутреннюю сторону глазного яблока — и увидел цветные вспышки и круги.

Примерно тогда же Исаак открыл закон всемирного тяготения, согласно которому между любой парой тел во Вселенной действует сила взаимного притяжения. Хотя идея силы тяготения высказывалась и раньше (например, Эпикуром и Декартом), Ньютон первым догадался, что гравитация действует между двумя любыми телами во Вселенной и что движением падающего яблока управляет та же сила, что и вращением Луны вокруг Земли. Таким образом, открытие Ньютона легло в основу еще одной отрасли науки — небесной механики.

В 1668 г. Исаак вернулся в Кембридж и получил степень магистра Тринити-колледжа. А через год 26-летний ученый стал профессором математики и оптики, сменив на этом посту своего учителя Барроу. Впрочем, преподавание давалось Исааку с трудом, и посещаемость его лекций была невысока. Зато в этот период ученый изобрел телескоп-рефлектор, который прославил его и позволил вступить в Лондонское королевское общество. Несмотря на скромные размеры, телескоп давал 40-кратное увеличение высокого качества — благодаря зеркалу, выполняющему роль светособирающего элемента. Позже с помощью усовершенствованных рефлекторов была открыта планета Уран.

В 1687 г. Ньютон опубликовал «Математические начала натуральной философии». Помимо доказательств закона всемирного тяготения, в этом труде были представлены три закона механики, без которых немыслима классическая физика. Первый — закон инерции — говорит о том, что любое тело сохраняет свою скорость неизменной, пока на него не действуют внешние силы. Второй — закон движения — описывает взаимосвязь между силой, приложенной к телу, и следующим за этим ускорением. Третий закон гласит: сила действия равна силе противодействия; если толкнуть какое-либо тело с некоторой силой, оно ответит ударом той же силы в обратном направлении. Кстати, именно Ньютон ввел термин «масса» в значении меры количества веса — до этого ученые оперировали понятием «вес».

В 1699 г. король назначил Ньютона управляющим Монетного двора, и ученый провел несколько реформ, которые способствовали благосостоянию страны. Долгое время ценность монет была эквивалентна содержащемуся в них количеству металла, и мошенники срезали с краев кусочки металла, чтобы делать из них новые монеты. Ради решения этой проблемы Ньютон предложил прорезать в краях монет маленькие линии (т. е. делать гурт), и с той поры монеты выпускаются именно в таком виде.

Помимо научной деятельности, Исаак Ньютон участвовал в политической жизни страны, регулярно посещая заседания Палаты лордов. Однако за много лет он не проронил там ни слова. Несложно представить себе удивление маститых лордов, когда в один прекрасный день Ньютон наконец-то поднял руку. Все ожидали от него какой-то мудрой речи. Но, увы… Единственное, что промолвил ученый: «Господа, закройте окно, иначе я могу простудиться!..»

Вообще, окружающим Ньютон казался рассеянным. Он почти никогда не смеялся и не сердился, пребывая в состоянии глубокой сосредоточенности. Однажды, собрав за столом гостей, Исаак пошел в кладовую за вином. Но внезапно, озаренный какой-то научной идеей, помчался в кабинет, и к гостям он уже не вернулся. Его помощник вспоминал: «Он не позволял себе никакого отдыха и передышки… считал потерянным всякий час, не посвященный занятиям… его печалила необходимость тратить время на еду и сон».

Ньютон умер в 1727 г. В последний путь его провожал почти весь Лондон.