アイザックニュートンの伝記：彼は何をしましたか？ もっと

アイザックニュートンは、物理学、天文学、光学、数学の発見で知られる英国の物理学者でした。 慣性と重力に関する彼の研究は、歴史を通して大きな進歩を遂げました。 詳細については、 アイザックニュートンの伝記.

アイザックニュートンの生涯

La アイザックニュートン生年月日 それはちょうど4年のウールズソープでの1643月XNUMX日です。彼はリンカンシャーのグランサム近くの村で生まれました。彼は教育を受けていない男性（アイザックとも呼ばれます）の息子でした。非常に小さなバスタブ」。

ニュートンの母親であるハンナ（エイスクー）は、わずかXNUMX歳のときに、最初に祖母と一緒に再婚し、近くのノースウィザムの裕福な牧師であるバーナバススミスとXNUMX番目の家族を育てました。 ニュートンの死後の誕生、母親からの長期にわたる分離、そして継父に対する彼の比類のない憎しみから多くのことが成されてきました。

ハンナが1653番目の夫の死後XNUMX年にウールストープに戻るまで、ニュートンは母親の世話を拒否されました。これは彼女の複雑な性格の現実の可能性です。 ニュートンの子供時代は決して幸せではなく、彼の生涯を通じて彼は感情的な崩壊の危機に瀕しており、時には友人と敵に対して同様に暴力的で説得力のある攻撃に陥りました。

研究

ニュートンは農民としての研究を遂行するために学校で訓練を受けましたが、この呼びかけに失敗し、ケンブリッジのトリニティカレッジへの入学準備のためにグランサムのキングズスクールに戻りました。 ニュートンの初期の農民としての気晴らしと学生としての彼の業績について、この時期から多くの逸話が生き残っています。

しかし、ニュートンの人生のターニングポイントは、1661年XNUMX月にケンブリッジ大学に向けてウールストープを離れたときでした。そこでニュートンは新しい世界に入り、最終的には自分の世界と呼ぶことができました。

ケンブリッジは優れた学習の中心地でしたが、科学革命の精神はまだその古代のカリキュラムに浸透していませんでした。学部生としてのニュートンの正式な研究についてはほとんど知られていませんが、彼はおそらくアリストテレスや他の人を大量に受けました。

すべての見た目に、彼の学業成績は際立っていませんでした。 1664年、ケンブリッジのルーカス教授であるアイザックバローは、ニュートンのユークリッドの理解を調べ、それがあまり欠けていることを発見しました。

ニュートンは学部時代に、ルネデカルト、ピエールガッセンディ、トーマスホッブズ、その他の科学革命の重要人物の作品の下で個人的に支配した研究に深く惹かれていました。

多くの現存するノートブックは、1664年までにニュートンがデカルト幾何学や他の形式の数学を彼のマスターよりはるかに早くマスターし始めたことを示しています。 要素 ユークリッドの。 才能のある数学者であるバローは、ニュートンの天才をまだ評価していませんでした。

1665年、ニュートンは名誉や区別なしにケンブリッジで学士号を取得しました。 疫病のために大学が次の18年間閉鎖されたため、ニュートンは年の半ばにウールストープに戻った。 そこで、次のXNUMXか月にわたって、彼は科学に多くの独自の貢献をしました。

Issaacの考えのXNUMXつ：

「これはすべて、1665年と1666年のXNUMXつの疫病の年でした。当時、私は発明に最善を尽くし、他のどの時期よりも数学と哲学に関心を持っていたからです。」

数学では、ニュートンは彼の方法と計算を考案し、彼の光と色の理論の基礎を築き、惑星運動の問題への重要な洞察を得ました。洞察は最終的に彼の出版につながりました プリンシピア （数学的原理）。

1667年1669月、ニュートンはケンブリッジに戻り、すべての可能性に反して、彼はトリニティのジュニアフェローに選出され、幸運に続いて成功しました。翌年、彼は27年に芸術の修士号を取得してシニアフェローになりました。XNUMX歳になる前に、アイザックバローはルーカス教授職になりました。

この任命の任務は、ニュートンに彼の以前の光学研究の結果を整理する機会を提供し、1672年に王立学会に選出された直後に、彼は最初の公開論文を発表しました。色の性質。

彼は最終的にケンブリッジでの研究を再開し、1669年間の孤独な研究の影響を強く受けました。 XNUMX年に、彼は見せることに決めました アイザックニュートンは誰ですか？ 彼は彼の贈り物を彼の教師の一人に公開することに同意し、彼に数学を教えました。 この領域では、«の式の起源が見つかりますニュートンの二項式"

発見

1671年、彼が光学の研究、より正確には光の屈折に専念したとき（彼の作品Opticsは1704年まで出版されませんでした）。 アイザックニュートンは色収差のない最初の望遠鏡を開発しました、このオブジェクトは今彼の名前を持っています：それは ニュートン式望遠鏡.

彼の名声が高まっているため、天文学者のエドモンド・ハレーは、ケプラーの法則（惑星の動きに関する研究）についての意見を得るために彼に連絡しました。 彼が説得力があると感じて、彼は彼の新しい仕事に資金を提供します。

アイザックニュートンは今回、物理学の一分野に専念し、今日は«と呼ばれていますニュートン力学«、とりわけ、1687年の動きと速度を扱っています。そこで彼は彼の発見を公開します 万有引力 そしてXNUMXつの有名な法律について、 既知のニュートンの法則。 これらの法則は、慣性の物理現象とオブジェクトに加えられる力を記述しています。

彼の時代には、彼は科学革命で重要な役割を果たし、物理学、天文学、数学、自然科学の分野の進歩を支援しました。 これから彼は次のXNUMX世紀の間科学を支配するであろう遺産を確立しました。

実際、「ニュートン」という用語は、後の世代で彼の理論にその存在を負っている知識体系を表すために使用されるようになり、彼の広範な貢献により、アイザックニュートンはの歴史の中で最も影響力のある学者のXNUMX人と見なされています科学。科学。

ニュートンのXNUMXつの運動の法則

まず、1687年に最初に出版された彼の「自然哲学の数学的原理」は、古典力学の基礎を築きました。 その中で、彼は、ヨハン・ケプラーの惑星運動の法則と彼自身の重力の数学的記述から導き出された、彼のXNUMXつの運動の法則を定式化しました。

「慣性の法則」として知られる最初の法則は、次のように述べています。

「静止しているオブジェクトは、不均衡な力が作用しない限り、静止したままになります。 移動するオブジェクトは、不均衡な力が作用しない限り、同じ速度で同じ方向に移動し続けます。

XNUMX番目の法則は次のように述べています。

「加速は、力が質量に作用するときに発生します。オブジェクトの質量が大きいほど、それを加速するために必要な力が大きくなります。」

XNUMX番目の最後の法律は次のように述べています。

「すべての行動に対して、等しいが反対の反応があります。」

万有引力

彼はまた、万有引力の法則を定式化しました。これは、各点の質量が、両方の点を横切る線に沿って登録される力によって別の点の質量を引き付けると述べています。 彼の計算によると、この力はXNUMXつの質量の積に比例し、それらの間の距離のXNUMX乗に反比例します。 この理論の公式は次のように表すことができます。

ニュートンは、これらの原理を使用して、彗星の進路、潮汐、分点の歳差運動、およびその他の天体物理学的現象を説明します。 これは、宇宙の地動説モデルの妥当性についての最後の疑問を効果的に取り除きました。 太陽の構造 （地球ではなく）惑星系の中心にありました。

彼の研究はまた、地球上の物体と天体の動きが同じ原理で記述できることを示しました。

ニュートンの重力理論へのインスピレーションは、しばしば「アップルインシデント」に起因します。つまり、アップルが木から落ちるのを見たとき、その話は、彼が結論に達したと主張する現代の情報源によって偽造されたと見なされます。 しかし、ニュートン自身が事件を説明し、彼の同時代人はこの主張を擁護している。

地球の形

追加の貢献には、地球がおそらく「扁平回転楕円体」、つまり極で平坦化された球体として形成されたという彼の予測、後にモーペルトゥイス、ラコンダミーヌなどによる測定によって立証された理論が含まれます。大陸ヨーロッパのほとんどの科学者は、デスカルテスの初期のシステムに対するニュートン力学の優位性を示しています。

数学の知識では、この重要な科学者はパワーチェーンの研究を支援し、二項定理を非整数指数に超越し、ニュートンの手順を拡張して関数の根を近似し、XNUMX次平面の曲線のほとんどをカタログ化しました。微積分の開発のためのゴットフリートライプニッツ。

これらの発見は、数学、物理学、天文学の分野で大きな飛躍を示し、これまで以上に宇宙の振る舞いをより正確にモデル化した計算を可能にしました。

光学系

1666年、ニュートンは光学の分野に貢献し始め、プリズムを通して測定したときに色が光の特性であることを最初に観察し、1670年から1672年まで、ケンブリッジ大学で光学について講義し、光の屈折を調査しました。プリズムによって生成された多色スペクトルは、レンズとXNUMX番目のプリズムを使用して白色光に再構成できます。

彼の研究の結果、彼は、色はニュートンの色理論として知られている色を生成するオブジェクトではなく、すでに着色された光と相互作用するオブジェクトの結果であると理論化するようになりました。

さらに、屈折望遠鏡のレンズは色光散乱（色収差）に悩まされると結論付け、概念の証明として、その問題を回避する目的でミラーを使用して望遠鏡を構築しました。これは最初の既知の機能反射でした。望遠鏡が存在し、その設計は現在ニュートン式望遠鏡として知られています。

その他の成果

彼はまた、冷却の経験則を定式化し、音速を研究し、ニュートン流体の概念を導入しました。この用語は、各点でその流れから生じる粘性応力が速度に線形に比例する流体を表すために使用されます。時間の経過に伴う変形の変化。

では、アイザックニュートンは何を発見したのでしょうか。 科学、天文学、物理学、そして自然界を何世紀にもわたって支配する理論、彼のアイデアは、ジョセフ・ルイ・ラグランジュやアルバート・アインシュタインなどの著名人に影響を与え続けます。後者は、信じる唯一の科学者です。同等の遺産を残した彼自身。

ダイナミクスの法則

ダイナミクスは、移動するオブジェクトやシステムの運動に影響を与える力を考慮します。ニュートンの運動の法則は、ダイナミクスの基礎です。 これらの法律は、自然が機能する原理の広さと単純さの例を提供します。

それらはまた、地球と宇宙の同様の状況に適用されるという意味で普遍的な法則であり、運動の研究は運動学ですが、運動学はオブジェクトの移動方法、つまり速度と加速度のみを説明します。 

ニュートンの法則の発展は、ルネッサンスから現代への移行を示しています。この移行は、人々が物理的な宇宙について考える方法の革命的な変化によって特徴づけられました。

何世紀にもわたって、自然哲学者は、アリストテレス（紀元前384〜322年）などの初期の古典哲学者の考えに大きな重みを与えて、論理の特定の規則に大きく依存して宇宙の性質について議論しました。 この変化に貢献した多くの偉大な思想家の中には、ニュートンとガリレオがいました。

ガリレオは、 観察 「論理的」な議論ではなく、真実の絶対的な決定要因として。 ガリレオが望遠鏡を使用したことは、観測の重要性を実証する上での彼の最も注目すべき成果であり、彼は衛星を周回している衛星を発見しました。 プラネットジュピター そして、特定の古代の考えや宗教的教義と矛盾する他の観察を行いました。

この理由と彼が権威のある人々に対処した方法のために、ガリレオは異端審問によって裁判にかけられ、罰せられました。 彼は彼の人生の最後の年を自宅軟禁の形で過ごしました。

ガリレオ以前の他の人々も宇宙の性質を観察することによって発見をし、繰り返し観察することでガリレオの仕事を確認したため、彼の仕事は抑制または否定できませんでした。彼の死後、彼のすべての仕事は他の人によって確認され、彼のアイデアは最終的に教会と科学コミュニティ。

アイザックニュートンの貢献

彼の生涯を通じて、有名な科学者アイザックニュートンは人類に多大な貢献をしましたが、それは今日でも次のことを通じて彼の名前を記念しています。

計算の開発 

1665つの奇跡的な年の間、XNUMX年の大疫病の時期に、若いニュートンは新しい光の理論を開発し、重力を発見して定量化し、数学への革新的な新しいアプローチを開拓しました。

曲線の平均勾配

ニュートンが直面した最初の問題は、曲線の平均勾配（たとえば、時間-距離グラフ上のオブジェクトの増加速度）を表現および計算するのは非常に簡単でしたが、曲線の勾配は常に変化し、曲線上の任意のXNUMX点で正確な勾配を与える方法はありませんでした。つまり、その点で曲線に接する線の勾配を効果的に与えることができませんでした。

直感的には、特定のポイントでの勾配は、曲線のますます小さいセグメントの平均勾配（「ランの増加」）をとることによって概算できます。 検討中の曲線のセグメントがゼロに近づくと（つまり、 x）、勾配の計算は、あるポイントでの正確な勾配にますます近づきます。

ニュートン（および彼の現代のゴットフリートライプニッツは独立して）は、あまり複雑な詳細に立ち入ることなく、微分関数を計算しました f'（x）これは関数の任意の点で勾配を与えます f （バツ）。 曲線または関数の傾きまたは導関数を計算するこのプロセスは、微分計算または微分と呼ばれます（または、ニュートンの用語では、曲線上の特定のポイントでの瞬間的な変化率を「流率」と呼びます。の変化する値 x e y 「流体」）。

特定の曲線の微分関数が確立されると、次の値を入力するだけで、その曲線上の特定のポイントでの勾配を簡単に計算できます。 x。 たとえば、時間-距離グラフの場合、この勾配は特定のポイントでのオブジェクトの速度を表します。

流体法

微分の「反対」は、積分または積分計算です（ニュートンの用語では、「 流体法 «）そして一緒に微分と積分は微積分のXNUMXつの主要な操作であり、ニュートンの微積分の基本定理は、微分と積分は逆演算であると述べているので、関数が最初に積分されてから微分される（またはその逆）場合、元の関数は復元されました。

曲線の積分は、曲線と軸で囲まれた面積を計算するための式と見なすことができます。 x XNUMXつの定義された制限の間。 たとえば、速度と時間のグラフでは、面積» 曲線の下 »移動距離を表します。 基本的に、統合は、曲線領域を無限に薄い垂直スラブまたは列に分割することによって曲線領域の領域を概算する制限手順に依存しています。

ニュートンは彼の革命的な数学をすぐに公開しないことに決め、彼の型破りなアイデアに嘲笑されるのではないかと心配し、友人の間で彼の考えを広めることに満足しました、結局、彼は哲学、錬金術、そして彼の仕事などの他の多くの興味を持っていました科学。ロイヤルミント。

しかし、1684年に、ドイツのライプニッツは彼自身の独立した理論を発表しましたが、ニュートンは1693年までこの主題について何も発表しませんでした。ライプニッツへ）。

ライプニッツに対するその後の王立学会の盗作の告発が実際には他のニュートンによって書かれなかったことが公表されたとき、スキャンダルの何かが起こり、両方の男性のキャリアを傷つけた継続的な論争を引き起こしました。

一般化された二項定理

数学への彼の​​最も有名な貢献であるにもかかわらず、微積分は決してニュートンの唯一の貢献ではありませんでした。 彼はクレジットされています 一般化された二項定理、二項式の累乗の代数的展開を記述します（次のようなXNUMXつの項を持つ代数式 a ² – b ²）; 有限差分の理論（形式の数学表現）に実質的な貢献をしました f （x + b）– f （x + a））。

彼は、ディオファントス方程式（整数変数のみの代数方程式）の解を導出するために分数指数と座標幾何学を使用した最初の一人でした。 関数の零点または根へのより良い近似を連続的に見つけるために、いわゆる「ニュートン法」を開発しました。 彼は自信を持って無限のべき級数を使用した最初の人でした。 等

1687年、ニュートンは彼の「プリンシピア」または「自然哲学の数学的原理」を出版しました。これは、これまでに書かれた中で最高の科学書として一般に認められています。 その中で、彼は運動、重力、力学の理論を提示し、彗星の離心率を説明しました。 海と海 そしてその変化、地球の軸の精度と月の動き。

後年、彼は聖書の文字通りの解釈を扱った多くの宗教論文を書き、錬金術に多くの時間を費やし、数年間国会議員を務め、おそらく最も有名なマスターになりました。聖書1699年の王立造幣局、1727年に亡くなるまで彼が保持していた地位。

1703年に王立学会の会長に就任し、1705年に彼は騎士にされた最初の科学者になりました。彼の錬金術の追求による水銀中毒は、おそらくニュートンの成人期の偏心と、おそらく彼の最終的な死を説明しています。

軽い研究

アイザックニュートンは、光の性質に関する議論が非常に活発だった1660年頃に発光現象を扱い始めました。 ガリレオ・ガリレイと望遠鏡の出来事は学界で大きな反響を呼び、その後、光学機器の製造技術に関する関心が大幅に高まりました。

レンズの形状に依存すると考えられていた望遠鏡の対物レンズの色収差、透明な媒体の屈折率が光の波長によって変化するという事実に依存する色収差に関する期間中に最も議論された問題のXNUMXつ：したがって、レンズは、光の色ごとに焦点距離が異なるため、虹色のハローに囲まれた点の画像が表示されます。

この問題を解決するために、若いニュートンは円錐レンズで欠陥を取り除く可能性を検討しますが、同時に、これらの試みから反射望遠鏡の設計と構築が生じる、彩度を生成する原因を分析します。レンズの代わりに、凹型球面ミラーを使用しています。 ニュートンは、色収差を排除することはできないと確信しており、これにより、明らかに欠陥のない反射望遠鏡を設計するようになりました。

ニュートンの敵対者への反応は、彼の理論には観察と実験から直接推論されていないものは何もないという事実を強調する傾向があり、これはそれを絶対に反駁できないものにします。 さらに、光の性質についての彼の発言は理論に不可欠ではありません。波の解釈は、光に割り当てられた不均一な性質と等しく調和させることができます。

光が伝播する媒体に関しては、ニュートンは調べた特定の現象に従って、エーテルの存在に賛成または反対を宣言します。 この点で、ニュートンが次のように述べている後の版で追加された問題で：

» 実験によって確立された光の特性は間違いありません。 それらのいくつかはエーテル仮説に基づいて解釈することができますが、他のものはそれらは粒子の動きによって説明することができ、その間に引力と斥力が作用します。 ただし、最も正確なのは、帰納的方法に従って、実験と観察に基づいて仮説を立てたり、現象を説明したりしないことです».

錬金術

ニュートンは、彼が有名になった数学、力学、光学だけでなく、錬金術や聖書の予言の研究にも彼の知的エネルギーのかなりの部分を捧げたので、象徴的なケースです。合理性の敵がいることは驚くべきことではありません。それに満足しているかもしれませんが、彼らも間違っています。

ニュートンが当時の他の知識人とそれほど変わらない精神的視野を持っていることを示したのは事実ですが、私たちが彼の「エラー」と呼ぶことができる間違った用語でさえ、彼は彼の天才を示すことに失敗しませんでした。 この事実は、数年前に雑誌「El Rebuscado」に掲載された「他とは異なる錬金術師、アイザックニュートン」というタイトルの記事に効果的に要約されています。

この伝説的な人物が、現在私たちが不合理と見なしている主題をどのように扱ったかを説明する前に、重要な説明を行う必要があります。ニュートンが錬金術または予言の「解読」を実践したという事実は、発見の重要性を変えるものではありません。彼が今日祝われている理論的および実験的な科学者。

さらに、ニュートンは錬金術について広範囲に書いたが、彼自身の原稿をマスコミに公開するよりも自分自身に保管することを好んだ。

最先端の研究により、有名な科学者が錬金術のテキストの作成、転写、説明にXNUMX年以上を費やし、合計で約XNUMX万語の手書きの単語が大量に作成されたことが明らかになりました。

確かに、ニュートンは自分自身をエリートの錬金術の同胞団のXNUMX人と見なしていたようであり、芸術の息子たちの秘密の習慣で彼の名前の私的なアナグラムを作成することさえしました。

ニュートンの公演

1672年、ニュートンは実験方法に取り組んだ科学者のグループである王立学会の会員になり、彼の新しい望遠鏡のXNUMXつを光に関する発見とともに王立学会に提出しました。

王立学会は、ニュートンの調査結果を評価するために、物理学者のロバートフックが率いる委員会を設立しました。 フックは、新しい発明を評価するために王立学会に雇われた科学者でした。 しかし、フックは光について彼自身の考えを持っていて、ニュートンの発見の真実を受け入れるのが遅かった。 これは驚いて失望したニュートンであり、彼は将来彼の発見を広めないとさえ考えていました。

アイザックニュートンは、政治、宗教、教育が分離されていなかった時代に生きていました。 チャールズXNUMX世王は、英国国教会の牧師が訓練されたトリニティカレッジのような場所で教えたすべての人は、XNUMX年後に英国国教会の牧師に叙階されるべきであると義務付けました。これには、神学ではなく数学と科学だけを教えたニュートンのような人々が含まれます。

ニュートンは、権力と評判に取りつかれた印象的なリーダーでした。 彼は自分の作品を出版し続けましたが、他の男性の評判を作り上げたり壊したりするためにも働きました。 ニュートンは影響力のある人物であり続け、彼のアイデアを発表した新世代の学生に囲まれていました。