Исаак Ньютон
Исаак Ньютон, английский физик, математик и натурфилософ, один из крупнейших учёных в истории человечества. Он сформулировал три закона движения и закон всемирного тяготения, независимо от Лейбница создал математический анализ, разложил белый свет в спектр и построил первый зеркальный телескоп. Его главный труд «Математические начала натуральной философии» (1687) оставался фундаментом физики более двухсот лет, до появления теории относительности Эйнштейна.
Детство в Вулсторпе
Ньютон появился на свет 25 декабря 1642 года по юлианскому календарю (4 января 1643 по григорианскому) в поместье Вулсторп в графстве Линкольншир. Отец, тоже носивший имя Исаак, скончался за три месяца до рождения сына. Мать, Ханна Эйскоу, в январе 1646 года вновь вышла замуж за пастора Барнабаса Смита и переехала к нему, оставив трёхлетнего Исаака на попечение бабушки. В позднейших записях Ньютона среди перечня грехов значилось «угрожать матери и отчиму сжечь их вместе с домом».
Сам Ньютон родился недоношенным: акушерки не ожидали, что он доживёт до утра, однако он прожил 84 года. В детстве мастерил солнечные и водяные часы, небольшую ветряную мельницу и воздушного змея с фонариками, которым пугал крестьян ночью. В 12 лет его отдали в школу короля в Грантеме. Сначала Ньютон занимал одно из последних мест в классе, пока потасовка с одноклассником не задела его честолюбие: он начал учиться с полной отдачей и вскоре стал первым. В 1659 году мать попыталась сделать из него фермера, однако учитель Генри Стоукс убедил её отпустить сына учиться. В 1661 году Ньютон поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета в качестве сайзера, студента, оплачивающего обучение прислуживанием более состоятельным товарищам.
Кембридж и начало пути
В Кембридже Ньютон учился под руководством математика Исаака Барроу, одного из первых, кто оценил его дарование. Официальная программа строилась на Аристотеле, но Ньютон тайно штудировал Декарта, Кеплера, Галилея и Валлиса. В конце 1664 года он распространил действие биномиального разложения на рациональные показатели и принялся за разработку метода флюксий. В своей записной книге «Waste Book» он зафиксировал 20 мая 1665 года первые формулы нового исчисления. В 1665 году Ньютон получил степень бакалавра, но летом того же года в Кембридже вспыхнула эпидемия бубонной чумы. Университет закрылся, студенты разъехались. Ньютон вернулся в Вулсторп, где провёл около двух лет в почти полном уединении.
«Чудесные годы»: Вулсторп 1665-1667
Этот период чумного затворничества сам Ньютон впоследствии называл лучшим временем для размышлений. За два года он совершил открытия, которые у любого другого учёного заняли бы всю жизнь. Первое: метод флюксий и обратных флюксий, прообраз дифференциального и интегрального исчисления. Второе: серия экспериментов с призмой в затемнённой комнате доказала, что белый солнечный свет является смесью всех цветов спектра. Каждый цвет преломляется под фиксированным углом, что объяснило хроматическую аберрацию линзовых телескопов. Третье: начало размышлений о природе гравитации. В этот период возникла история о яблоке: Ньютон наблюдал падение плода в саду Вулсторпа и задался вопросом, не та ли самая сила удерживает Луну на орбите. Первые расчёты дали неточный результат из-за неверных данных о размере Земли, но направление было верным.
В октябре 1667 года Ньютон был избран членом Тринити-колледжа, в 1668 году получил степень магистра. В октябре 1669-го, в возрасте 26 лет, он занял кафедру Лукасовского профессора математики, освобождённую самим Барроу в пользу ученика. Оклад профессора составлял 100 фунтов в год.
Оптика и зеркальный телескоп
В конце 1668 года Ньютон своими руками изготовил первый практически пригодный зеркальный телескоп. Вместо линз он использовал вогнутое металлическое зеркало, полностью устранив хроматическую аберрацию. Инструмент был около 15 см в длину, но давал увеличение в 40 раз. В 1671 году Ньютон отправил улучшенный вариант в Лондонское королевское общество, которое в 1672 году избрало его своим членом.
Следом он отправил статью о природе цвета и теорию корпускулярного строения света. Роберт Гук и Христиан Гюйгенс, сторонники волновой теории, подвергли её резкой критике. Ньютон воспринимал споры болезненно и надолго отказался от публикаций. Лишь в 1704 году, после смерти Гука, вышел фундаментальный трактат «Оптика». В нём он описал дисперсию, интерференцию (так называемые «кольца Ньютона») и выдвинул корпускулярную модель света, господствовавшую в физике до XIX века.
«Начала» и закон всемирного тяготения
В августе 1684 года астроном Эдмунд Галлей приехал в Кембридж с вопросом: какую форму имеет орбита планеты при силе притяжения, убывающей пропорционально квадрату расстояния? Ньютон ответил мгновенно: эллипс. Галлей изумился и спросил, откуда он это знает. «Я подсчитал», ответил Ньютон, добавив, что потерял записи. По настоянию Галлея он восстановил выкладки и прислал трактат «О движении тел по орбите». Галлей, осознав масштаб открытия, уговорил Ньютона написать полноценную книгу.
За восемнадцать месяцев Ньютон создал «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica». Книга вышла 5 июля 1687 года: Галлей профинансировал издание из собственных средств, так как Королевское общество потратило бюджет на книгу о рыбах. В «Началах» сформулированы три закона движения и закон всемирного тяготения. На их основе Ньютон вывел орбиты планет, объяснил приливы и отливы, прецессию земной оси, траектории комет. Он вычислил, что комета, виденная в 1682 году, вернётся примерно через 76 лет: она появилась в 1758-м и была названа именем Галлея. Роберт Гук тут же заявил, что идея закона обратных квадратов принадлежала ему. Ньютон жёстко ответил: убрал все упоминания Гука из текста, и вражда продолжалась до смерти Гука в 1703 году.
Спор с Лейбницем
Немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц в 1675-1676 годах самостоятельно разработал исчисление бесконечно малых и опубликовал результаты в 1684 году, раньше Ньютона, хотя Ньютон создал метод флюксий ещё в 1665-1666 годах. Нотация Лейбница (dy/dx, знак интеграла) оказалась удобнее и была принята по всей Европе. До 1700 года оба публично признавали независимость открытий. Однако в 1708 году английский математик Джон Кейл обвинил Лейбница в плагиате. В 1712 году комиссия Королевского общества объявила Ньютона подлинным первооткрывателем. Впоследствии выяснилось, что Ньютон сам написал заключительные выводы доклада, оставшись анонимным. Лейбниц умер в 1716 году, не добившись реабилитации. Сегодня оба открытия признаются независимыми: Ньютон был первым, Лейбниц создал язык, которым математики пользуются до сих пор.
Монетный двор и президент Королевского общества
В 1696 году покровитель Ньютона Чарльз Монтегю, канцлер казначейства, предложил ему пост смотрителя Королевского монетного двора. Ньютон отнёсся к работе с полной серьёзностью: серебряные монеты веками обрезали по краям, и вес многих составлял лишь половину номинального. Он организовал «Великую перечеканку»: все старые монеты изъяли и заменили новыми с насечёнными краями. Параллельно Ньютон развернул сыскную деятельность против фальшивомонетчиков: лично выезжал в таверны и тюрьмы, допрашивал свидетелей, вербовал агентов. Под его руководством осудили более 100 преступников. Самым известным противником стал Уильям Чалонер, который сам обвинил Монетный двор в некомпетентности и добился парламентского расследования. Ньютон методично собирал улики несколько лет и в 1699 году добился смертного приговора: Чалонер был повешен в Тайберне в марте того же года. В 1699 году Ньютон стал директором Монетного двора. В 1703 году его избрали президентом Королевского общества, и он занимал этот пост 24 года. В 1705 году королева Анна возвела его в рыцарское достоинство.
Алхимия, богословие и личная жизнь
Ньютон никогда не был женат. В юности он дружил с Китти Стори, падчерицей грантемского аптекаря, которая впоследствии вышла замуж за другого. В 1693 году Ньютон пережил тяжёлый нервный срыв: несколько месяцев страдал бессонницей, писал параноидальные письма друзьям. Современные исследователи связывают срыв с хроническим отравлением ртутью: после смерти в его волосах нашли ртуть в концентрации, в 40 раз превышающей норму.
Алхимия занимала Ньютона с конца 1660-х годов. Он составил около 120 алхимических рукописей, в 1667 году написал химический словарь из примерно 7000 слов, с 1676 года переписывался с Робертом Бойлем об алхимических материях. Богословию он посвятил более 44 манускриптов. Ньютон был тайным последователем арианства (осуждённого как ересь в IV веке) и противником догмата о Троице. Публично признать это означало опасность, поэтому он хранил молчание. В 1936 году пакет его рукописей ушёл с аукциона Сотбис коллекционеру Абрахаму Яхуде; после смерти Яхуды в 1951 году рукописи перешли в Национальную библиотеку Израиля.
Смерть и наследие
В начале 1727 года у Ньютона открылось сильное воспаление мочевого пузыря. Он отказался от причастия, что биографы трактуют как жест человека, не принимавшего Троицы. 31 марта 1727 года он скончался в Кенсингтоне в возрасте 84 лет. Ньютона похоронили в Вестминстерском аббатстве с государственными почестями. На надгробии выгравированы слова: «Пусть смертные радуются, что среди них жило такое украшение человеческого рода». Вольтер присутствовал на похоронах и написал, что никогда прежде не видел, чтобы великого учёного хоронили как короля.
Ньютоновская механика господствовала в физике до начала XX века: на её основе в 1846 году рассчитали орбиту Нептуна, ею пользовались инженеры промышленной революции, её уравнения применяют сегодня для расчёта траекторий космических аппаратов. В 1999 году опрос членов Королевского общества поставил Ньютона на первое место в истории науки, впереди Эйнштейна. Его зеркальный телескоп дал начало всем современным рефлекторам. Фраза «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов» стала символом научной преемственности.