Биография. Исаак Ньютон английский математик и естествоиспытатель, механик, астроном и физик, основатель классической физики. Родился 25 декабря 1642 г. в Вулсторпе (графство Линкольншир). Отец Ньютона умер еще до его рождения, и, когда мальчику было два года, его мать вторично вышла замуж.
Воспитанием Исаака занималась бабушка с материнской стороны. В возрасте 10 лет Ньютон был отдан в классическую школу в Грантеме. В 1656 г. мать Ньютона после смерти второго мужа вернулась в Вулсторп и забрала сына из школы с намерением сделать из него фермера. Однако он не проявил никаких наклонностей к фермерскому делу. Уступив настойчивым уговорам учителя Грантемской школы, мать наконец разрешила сыну готовиться к поступлению в Кембриджский университет.
В июне 1661 г. Ньютон был принят в Тринити-колледж на правах сабсайзера - студента, в обязанности которого входило прислуживать преподавателям колледжа. Из записных книжек Ньютона того периода явствует, что он изучал арифметику, геометрию, тригонометрию, астрономию и оптику. Несомненно, большим стимулом для него стало общение с выдающимся математиком и теологом И. Барроу. В январе 1665 г. Ньютон получил степень бакалавра.
К тому времени Ньютон основательно продвинулся в разработке «метода флюксий» (анализе бесконечно малых). Когда в Кембридже вспыхнула эпидемия чумы, Ньютон вернулся в Вулсторп, где пробыл почти два года. Именно в этот период он записал свои первые мысли о всемирном тяготении.
По словам Ньютона, импульсом к размышлениям о тяготении послужило яблоко, упавшее на его глазах в саду. Как явствует из записи разговора с Ньютоном в преклонном возрасте, в то время он пытался определить, какого рода силы могли бы удерживать Луну на ее орбите. Падение яблока навело его на мысль, что, возможно, на яблоко действует та же самая сила тяготения.
Свою догадку он проверил, оценив, какой должна быть сила притяжения, если исходить из гипотезы о том, что она обратно пропорциональна квадрату расстояния (именно такова сила притяжения между Солнцем и планетами).
В Вулсторпе Ньютон поставил первые опыты по исследованию света. В то время белый свет считался однородным. Однако эксперименты с призмой сразу показали, что прошедший через нее пучок солнечного света разворачивается в разноцветную полоску (спектр). Выводы Ньютона, проверенные с помощью остроумных экспериментов, сводились к следующему: солнечный свет представляет собой комбинацию лучей всех цветов, сами же эти лучи монохроматичны, или, как говорил ученый, «гомогенеальны», и разделяются потому, что обладают разной преломляемостью.
В октябре 1667 г., после возвращения в Кембридж, Ньютона избрали младшим членом Тринити-колледжа; шесть месяцев спустя он стал одним из старших членов и вскоре получил степень магистра. Первые же эксперименты с призмами убедили его в том, что дальнейшее усовершенствование телескопа ограничено не столько трудностями вытачивания линз, сколько разной преломляемостью лучей разных цветов, из-за чего пучок белого света невозможно сфокусировать в одной точке.
Хроматическая аберрация обусловлена различием в углах, на которые отклоняются при прохождении через линзу лучи света разных цветов и, следовательно, разных длин волн. Сегодня хроматическую аберрацию корректируют подбором линз, изготовленных из стекол с разными показателями преломления (такие комбинации линз называются ахроматами), но во времена Ньютона этот способ еще не был изобретен. Ньютон обратился к единственному практически возможному решению - конструированию зеркального телескопа (телескопа-рефлектора). Схему такого телескопа предложил в 1663 г. шотландский математик Дж. Грегори, но первым его построил Ньютон в 1668 г.
В 1669 г. Ньютон передал Барроу рукопись, известную под сокращенным латинским названием Об анализе (De analysi). Благодаря Барроу этот труд стал известен нескольким ведущим математикам Великобритании и континентальной Европы, но был опубликован лишь в 1711 г. К концу 1669 г. Барроу оставил кафедру в Кембриджском университете и употребил все свое влияние, чтобы его преемником стал Ньютон.
В 1671 г. Королевское общество удостоверило приоритет Ньютона в создании телескопа, опубликовав описание инструмента. В начале следующего года он был избран членом Королевского общества и вскоре получил предложение представить отчет об открытии сложной природы белого света. Отчет ученого произвел сильное впечатление, однако в ряде статей взгляды Ньютона были подвергнуты критике. Большинство возражений пришло из континентальной Европы, часть принадлежала Р. Гуку, куратору Королевского общества. Споры о приоритете усилили нетерпимость к возражениям, столь типичную для Ньютона в конце его жизни.
В последующие годы Ньютон занимался различными математическими, оптическими и химическими исследованиями, а в 1679 г. вернулся к проблеме планетных орбит. Идея о том, что сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния от Солнца до планет, которую он проверил приближенными выкладками в Вулсторпе, стала предметом широкого обсуждения.
Именно такой закон следовал (для простого случая круговой орбиты) из третьего закона Кеплера, устанавливающего зависимость между периодами обращения планет вокруг Солнца и радиусами их орбит, и формулы центростремительного ускорения тела, движущегося по окружности, которую в 1673 г. вывел Х. Гюйгенс. Обратную задачу - определение орбиты из закона изменения силы с расстоянием, бывшую предметом обсуждения Гука, Рена и Галлея, - Ньютон решил около 1680 г. Ньютон доказал теорему о том, что сферически симметрично распределенная масса притягивает внешние тела так, как если бы вся масса была сосредоточена в центре.
В августе 1684 г. Галлей посетил Кембридж. Во время беседы о форме орбиты тела, движущегося под действием силы притяжения к неподвижному центру, обратно пропорциональной квадрату расстояния, Ньютон высказал предположение, что орбита будет иметь форму эллипса. Во время второго визита Галлею был показан трактат о движении, по просьбе Галлея представленный Королевскому обществу в феврале 1685 г. Этот трактат о законах движения лег в основу первой книги Математических начал натуральной философии (Philosophiae naturalis principia mathematica).
Важную роль в создании Начал сыграл Галлей, который сглаживал разногласия между Ньютоном и Гуком, утверждавшим, что о законе обратной пропорциональности силы квадрату расстояния Ньютон узнал из его, Гука, сообщения. В порыве раздражения Ньютон даже решил было отказаться от издания третьей книги Начал, но Галлею удалось уговорить его не делать этого. Именно Галлей взял на себя все хлопоты, связанные с изданием, и оплатил все издержки. Летом 1687 г. Начала вышли из печати и сразу были признаны научным шедевром.
Несмотря на благосклонный прием труда, потребовалось еще пятьдесят лет для того, чтобы концепция Ньютона смогла ниспровергнуть теорию вихрей Р. Декарта. С самого начала в сочинении Ньютона видели доказательство существования в мироздании единого плана, указывающего на наличие Творца. Позднее идею неукоснительно действующего универсального закона стали связывать с материалистической и агностической философией.
За несколько месяцев до публикации Начал Ньютон приобрел известность как защитник академических свобод. Король Яков II в феврале 1687 г. издал повеление, которым предписывал Кембриджу присвоить степень магистра некоему монаху ордена бенедиктинцев, не требуя от него обычной присяги на верность и послушание. Университет ответил категорическим отказом. Сенат назначил депутацию, в состав которой вошел и Ньютон. После низвержения короля Ньютон был избран представителем от университета в парламент, где заседал с января 1689 г. до его роспуска год спустя.
Работая над задачей о движении Луны, ученый вступил в переписку с Дж. Флемстидом, первым королевским астрономом. Однако отношения Ньютона и Флемстида оказались омраченными непониманием и ссорами. В 1698 г. Ньютон попытался продолжить работу над теорией орбиты Луны и возобновил отношения с Флемстидом, однако возникли новые трения, и Ньютон обвинил Флемстида в том, что тот утаивает часть наблюдений. Вражда между Ньютоном и Флемстидом не прекращалась вплоть до смерти последнего в 1719 г.
В 1696 г. усилиями друзей, пытавшихся подыскать для Ньютона должность на государственной службе, он был назначен смотрителем Монетного двора. Это потребовало от него постоянного пребывания в Лондоне. Ньютону было поручено руководство перечеканкой английской монеты. Имевшие тогда хождение монеты обесценились из-за мошеннической практики обрубания краев. Необходимо было наладить чеканку новых монет с насечкой по краю, имеющих стандартные массу и состав. Эта задача, требовавшая больших технических познаний и административного искусства, была успешно решена к 1699 г. Тогда же Ньютон был назначен на должность директора Монетного двора. Этот хорошо оплачиваемый пост ученый занимал до конца жизни.
В 1701 Ньютон отказался от кафедры в Кембридже и от должности члена совета Тринити-колледжа, а в 1703 г. был избран президентом Королевского общества. В 1704 г., после смерти своего главного оппонента, Гука, Ньютон выпустил свой второй фундаментальный труд - Оптику. В 1717 г. вышло второе издание со специальным приложением, содержащим общие рассуждения в форме Вопросов (Queries).
В 1705 г. Ньютон был возведен в рыцарское достоинство. К тому времени он стал признанным главой не только британских, но и европейских ученых. В последние два десятилетия жизни Ньютон подготовил второе и третье издания Начал (1713, 1726). Были опубликованы также второе и третье издания Оптики (1717, 1721). В эти же годы Ньютон оказался вовлеченным в долгий спор с Г. Лейбницем о приоритете в создании математического анализа. Спор, продолженный после смерти Лейбница его сторонниками, наполнил горечью последние годы жизни Ньютона и ослабил научные связи Великобритании с континентальной Европой, отрицательно сказавшись на развитии математической науки.
В 1664-1665 г. Ньютон предложил новую формулу, которую называют НЬЮТОНА БИНОМ и которая позволяет выписывать разложение алгебраической суммы двух слагаемых произвольной степени.
Слава Ньютона неразрывно связана с его приоритетом в систематическом применении математических методов к исследованию природы, а также в открытии закона тяготения. Ньютон упрочил основания динамики как надежной опоры механической картины мира, приложив ее законы к небесным явлениям. Достижения Ньютона в применении бесконечных рядов и в дифференциальном и интегральном исчислениях намного превосходят все, что было сделано до него, и поэтому Ньютона считают основоположником этих методов анализа.
Что касается влияния на развитие физической науки, то его трудно преуменьшить. Только к 20 в. основные положения, на которые опирался Ньютон, потребовали коренного пересмотра. Ревизия привела к созданию теории относительности и квантовой теории.
Ньютону принадлежат также многочисленные сочинения по теологии, хронологии, алхимии и химии.
В 1725 г. Ньютон вынужден был оставить Лондон и переехать в Кенсингтон. Умер Ньютон в Кенсингтоне 20 марта 1727 г.