Физика - [75]

А теперь все же остановимся на научных работах Ньютона. В основном они относятся к механике, оптике, астрономии, математике.

Ньютон сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, дисперсию света, развил корпускулярную теорию света, разработал (независимо от Лейбница) дифференциальное и интегральное исчисления.

Его «Математические начала натуральной философии» содержали основные понятия классической механики, в частности понятия массы (которому Ньютон придавал большое значение как основному в механических процессах), количества движения, силы, ускорения, центростремительной силы и три закона движения (законы Ньютона) – закон инерции, закон пропорциональности силы ускорению и закон действия и противодействия.

Исходя из открытого им закона всемирного тяготения, Ньютон объяснил движение небесных тел (планет, их спутников, комет) и создал теорию тяготения. Открытие этого закона знаменовало переход от кинематического описания Солнечной системы к динамическому объяснению явлений и окончательно утвердило победу учения Коперника.

Он показал, что из закона всемирного тяготения вытекают три закона Кеплера; объяснил особенности движения Луны; развил теорию формы Земли, заметив, что она должна быть сжата у полюсов, теорию приливов и отливов; рассмотрел проблему создания искусственного спутника Земли и т. д.

Ньютон создал такую физическую картину мира, которая длительное время господствовала в науке («ньютоновская теория пространства и времени»). Пространство и время он считал абсолютными, т. е. неизменными при переходе к различным системам отсчета. С таким пониманием пространства и времени тесно связана его идея дальнодействия – мгновенной передачи действия от одного тела к другому на расстоянии через пустое пространство без помощи материи.

Ньютоновская теория дальнодействия и его научная схема мира господствовали почти до начала XX в. Впервые ее ограниченность обнаружили М. Фарадей и Дж. Максвелл, показав неприменимость ее к электромагнитным явлениям, а теория относительности, возникшая в начале XX в., окончательно доказала ограниченность классической физики Ньютона – физики малых скоростей и макроскопических масштабов.

Однако специальная теория относительности Эйнштейна не отвергла полностью закономерностей, установленных классической механикой Ньютона, а лишь уточнила и дополнила ее для случая движения со скоростями, сравнимыми со скоростью света в вакууме.

«Сейчас место ньютоновской схемы дальнодействующих сил заняла теория поля, изменились и его законы, но все, что было создано после Ньютона, является дальнейшим органическим развитием его идей и методов», – писал создатель теории относительности Альберт Эйнштейн.

Большим был вклад Ньютона в оптику. В 1666 г. с помощью трехгранной стеклянной призмы он разложил белый свет на семь цветов, получив картину, которую он назвал спектром. Тем самым Ньютон доказал сложность белого света (явление дисперсии).

Ньютон, пытаясь избежать аберрации в телескопах, в 1668–1671 гг. сконструировал телескоп нового типа – рефлектор – оригинальной системы, где, кроме линзы, использовалось вогнутое сферическое зеркало (его так и называют – телескоп-рефлектор Ньютона).

Ньютон исследовал явления интерференции и дифракции света, изучая цвета тонких пластинок. Открытые им цвета тонких пленок называют «кольца Ньютона».

Считают, что Ньютон был сторонником корпускулярной теории света, в которой свет воспринимался как поток особых частиц – «корпускул». Однако на разных этапах своих исследований Ньютон рассматривал возможность существования и волновых свойств света, в частности, в 1675 г. сделал попытку создать компромиссную корпускулярно-волновую теорию света. Результаты своих оптических исследований он изложил в знаменитом трактате «Оптика» (1704 г.).

Научное творчество Ньютона сыграло важную роль в истории развития физики. По словам А. Эйнштейна, Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, определяющие ход широкого класса процессов в природе, и «оказал своими работами глубокое и сильное влияние на все мировоззрение в целом».

В его честь названа единица силы в Международной системе единиц – ньютон (Н).

Великий ученый осознавал, что его открытие – это начало бесконечного поиска истины. Он говорил: «Не знаю, кем я могу казаться миру, но сам себе я кажусь только мальчиком, который развлекается тем, что время от времени ищет камешек более цветистый, чем обычно, или красивую раковину, тогда как неизмеримый океан истины расстилается передо мной неисследованным…»

Роберт Гук (18 июля 1635 г. – 3 марта 1703 г.)

Роберт Гук родился в городке Фрешуотер на английском острове Уайт в семье настоятеля местной церкви. Мальчик рано проявлял склонность к изобретательству, но из-за слабого здоровья не смог вовремя пойти в школу. Рано потеряв отца, Гук вынужден был сам выбирать жизненный путь. Сначала он стал учеником живописца, но стремление к знаниям возобладало, он окончил среднюю школу и поступил в Оксфордский университет. Обучение было платным, поэтому Гуку потребовались заработки. Один из преподавателей университета порекомендовал его известному ученому Роберту Бойлю в качестве ассистента для проведения экспериментальных исследований. Сотрудничество Бойля и Гука было плодотворным: его результатом стало создание усовершенствованного воздушного насоса, применение которого позволило провести множество интересных опытов.