کلاس تخصصی المپیاد زیست شناسی، کمپبل تابستان 99 لینک خبرها
دسته‌بندی:   سلاطین علم

شوالیه، سر آیزاک نیوتن

شوالیه، سر آیزاک نیوتن

بهترین توصیف شاید این باشد، مردی که بدون او حتما درس فیزیک بسیار ساده‌تر بود.

اسحاق نیوتن یک فیزیکدان و ریاضیدان بود که اصول فیزیک مدرن، از جمله قوانین حرکت را تدوین کرد و به عنوان یکی از ذهن های بزرگ انقلاب علمی قرن هفدهم شناخته شده است.

در سال 1687، او تحسین برانگیزترین اثر خود، Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (اصول ریاضی فلسفه طبیعی) را منتشر کرد که از آن به عنوان تأثیرگذارترین کتاب در زمینه فیزیک یاد شده است. در سال 1705، او توسط ملکه انگلیس، شوالیه شد و وی را سر آیزاک نیوتن ساخت.

اوایل زندگی و خانواده

نیوتن در 4 ژانویه 1643 در وولشتورپ، لینکلنشر، انگلیس متولد شد. با استفاده از تقویم قدیمی جولیان، تاریخ تولد نیوتون گاهی 25 دسامبر 1642 نمایش داده می شود. وی تنها پسر یک کشاورز مرفه محلی بود که اسحاق نام گرفت، پدر اسحاق سه ماه قبل از تولد وی درگذشت.او نوزادی بود زودتر از زمان طبیعی متولد شد، ضعیف بود و انتظار نمی رفت زنده بماند. هنگامی که او 3 ساله بود، مادرش هانا آیسکوف نیوتن، با یک وزنه بردار به نام بارناباس اسمیت ازدواج مجدد کرد و نیوتن کودک را به همراه مادر بزرگ خود ترک کرد. این تجربه اثری غیرقابل توصیف بر نیوتن گذاشت و بعداً آن را به عنوان یک احساس حاد از ناامنی جلوه داد. در سن 12 سالگی مادر نیوتن پس از درگذشت شوهر دومش ، دوباره به او پیوست. او از ازدواج دوم خود سه فرزند خردسال خود را به همراه آورد.

آموزش اسحاق نیوتن

نیوتن در دانشکده کینگ در گرانتهام یک شهر در لینکلنشر، ثبت نام کرد و در آنجا در منزل یک داروساز محلی اقامت گزید و با دنیای جذاب شیمی آشنا شد. شاید با درک توانایی های ذهنی ذاتی این جوان، عموی وی که فارغ التحصیل کالج ترینیتی دانشگاه کمبریج است، مادر نیوتن را ترغیب کرد که وی را وارد دانشگاه کند.

انقلاب علمی

با ورود نیوتن به کمبریج، انقلاب علمی قرن هفدهم در حد کامل به وقوع پیوسته بود. دیدگاه heliocentric از جهان – نظریه پردازی شده توسط اخترشناسان نیکولوس کوپرنیک و یوهانس کپلر و بعدا توسط گالیله تکمیل شد - در اکثر محافل دانشگاهی اروپا مشهور بود. در طی سه سال اول حضور در کمبریج، نیوتن برنامه درسی استاندارد را آموخت اما مجذوب علم پیشرفته تر شد. تمام اوقات فراغت خود را صرف خواندن آثار فیلسوفان مدرن کرد. در این زمان بود که نیوتن مجموعه دوم یادداشت ها را با عنوان "Quaestiones Quaedam Philosophicae" ("برخی سؤالات فلسفی") نگه داشت. "Quaestiones" نشان می دهد که نیوتن مفهوم جدیدی از طبیعت را کشف کرده است که زمینه را برای انقلاب علمی فراهم می کند. اگرچه نیوتن فارغ التحصیل افتخارات و تمایزاتی بود، اما تلاش های وی موفق به کسب عنوان دانشمند و چهار سال پشتیبانی مالی برای تحصیلات بعدی شد.

در سال 1665، طاعون بوبیونی که اروپا را ویران می کرد به کمبریج آمده بود و دانشگاه را مجبور به تعطیل شدن کرد. پس از وقفه دو ساله، نیوتن در سال 1667 به کمبریج بازگشت و در کالج ترینیتی به عنوان همکار مبتدی انتخاب شد زیرا هنوز هم او را به عنوان یک محقق متصور در نظر نمی گرفتند. در سال های بعد، دارایی او افزایش یافت. نیوتن قبل از 27 سالگی مدرک کارشناسی ارشد خود را در سال 1669 دریافت کرد. در این مدت او به کتاب منتشر شده نیکلاس مرکراتور در مورد روش های مقابله با دنباله های نامتناهی روبرو شد. نیوتن سریعاً رساله ای بنام De Analysi نوشت و نتایج گسترده تر خود را بیان كرد. او این موضوع را با دوست و مربی اسحاق بارو به اشتراک گذاشت، اما نام او را به عنوان نویسنده درج نکرد. 

در ژوئن 1669، بارو نسخه خطی غیرقابل بررسی را با ریاضیدان انگلیسی جان کالینز به اشتراک گذاشت. در آگوست 1669 بارو نیوتن را به کالینز این گونه معرفی کرد "آقای نیوتن ... بسیار جوان ... اما از نبوغ و مهارت فوق العاده ای برخوردار است". کارهای نیوتن برای اولین بار مورد توجه جامعه ریاضیات قرار گرفت. اندکی پس از آن بارو از جایگاه خود در كمبریج استعفا داد و نیوتن این كرسی را به عهده گرفت.

اکتشافات اسحاق نیوتن

نیوتن در اپتیک، حرکت و ریاضیات اکتشافاتی انجام داد. نیوتن نظریه پردازی کرد که نور سفید ترکیبی از تمام رنگ های طیف است و آن نور از ذرات تشکیل شده است. کتاب مهم وی در مورد فیزیک، پرینسیا، تقریباً در مورد کلیه مفاهیم اساسی فیزیک به جز انرژی اطلاعاتی را در بر می گیرد، درنهایت او به توضیح قوانین حرکت و نظریه گرانش پرداخته است. به همراه ریاضی دان گاتفرید ویلهلم فون لایبنیتز، نیوتن برای تدوین تئوری های اساسی شناخته شده است.

اختراعات اسحاق نیوتن

نخستین موفقیت بزرگ علمی نیوتن در سال 1668 طراحی و ساخت تلسکوپ بازتابی بود. به عنوان استاد کمبریج، نیوتن موظف بود دوره سالانه سخنرانی ها را برگزار کند و نور را به عنوان مبحث اولیه خود برگزید. او از تلسکوپ خود برای مطالعه نوری و کمک به اثبات نظریه نور و رنگ استفاده کرد.

انجمن سلطنتی خواستار نمایش تلسکوپ بازتابش در سال 1671 شد، و علاقه این سازمان، نیوتن را ترغیب كرد كه یادداشت های خود را در مورد نور و رنگ در سال 1672 منتشر كند. این یادداشت ها بعداً به عنوان بخشی از اپتیك های (نورشناسی) نیوتن منتشر شد.

افسانه سیب

بین سالهای 1665 و 1667، نیوتن برای ادامه تحصیل خصوصی از کالج ترینیتی به خانه بازگشت، زیرا کالج به دلیل طاعون بزرگ تعطیل شد. افسانه می گوید در این زمان، نیوتن با سیب در حال سقوط الهام بخش مشهور خود، جاذبه را تجربه کرد. طبق این افسانه رایج نیوتن وقتی زیر درخت سیب نشسته بود میوه ای بر سرش افتاد، او با الهام از این اتفاق ناگهان به نظریه گرانش رسید.

در حالی که هیچ مدرکی وجود ندارد که سیب در واقع به سرش برخورد کرده، اما او یک سیب را از درختی در حال سقوط دید و باعث تعجب او شد که چرا مستقیم افتاده است. در نتیجه ، او شروع به کاوش درباره تئوری های حرکت و جاذبه کرد.

در طی این وقفه 18 ماهه، نیوتن بسیاری از مهمترین بینش های خود را از جمله روش محاسبه بینهایت، مبانی نظریه نور و رنگ و قوانین حرکت سیاره ای بررسی کرد.

'Principia' و 3 قانون حرکت نیوتن

در سال 1687، پس از 18 ماه کار بدون وقفه و شدید و مؤثر، نیوتن Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (اصول ریاضی فلسفه طبیعی) را منتشر کرد ، که اغلب به عنوان Principia شناخته می شود. گفته می شود پرنسیا تأثیرگذارترین کتاب در مورد فیزیک و احتمالاً تمام علوم است. انتشار آن بلافاصله نیوتن را به صورت بین المللی برجسته کرد. پرینسیا توضیحات کمی دقیقی از اجسام در حال حرکت، با سه قانون اساسی اما مهم حرکت ارائه می دهد:

قانون اول نیوتن

سرعت یک جسم در حالت حرکت ثابت باقی می ماند مگر اینکه نیروی خارجی به آن اعمال شود.

قانون دوم نیوتن

نیرو متناسب است با شتاب و جرم جسم در حال حرکت ، و تغییر در حرکت (یعنی تغییر سرعت) متناسب با نیروی اعمال شده است.

قانون سوم نیوتن

برای هر عملی، واکنشی برابر و برعکس وجود دارد.

نیوتن و تئوری گرانش

سه قانون اساسی حرکت نیوتن که در پرنسیا بیان شد، به وی کمک کرد تا به نظریه گرانش برسد. قانون جاذبه جهانی نیوتن بیان می کند که دو شیء با یک نیروی جاذبه متناسب با جرم هایشان و به طور معکوس متناسب با مربع فاصله بین مراکز خود، یکدیگر را جذب می کنند. این قوانین نه تنها مدار سیاره های بیضوی بلکه تقریبا هر حرکت دیگر جهان را نیز توضیح می دهد مثل چگونگی نگه داشتن سیارات در حال گردش با نیروی گرانش خورشید در مدار. چگونه ماه در اطراف زمین می چرخد ​​و ماه های مشتری به دور آن می چرخند و چگونگی چرخش ستاره های دنباله دار در مدار بیضوی در اطراف خورشید.

آن قوانین همچنین به وی اجازه دادند كه جرم هر سیاره را محاسبه كند، مسطح بودن زمین در قطب ها و برآمدگی در استوا را محاسبه كند و اینکه چگونه گرانش خورشید و ماه جزر و مد كره زمین را ایجاد می كند. از نظر نیوتن، جاذبه جهان را متعادل نگه داشته، آن را عملی ساخته و آسمان ها ​​و زمین را در یک معادله بزرگ گرد هم آورده است.

اسحاق نیوتن و رابرت هوک

همه در آکادمی سلطنتی علاقه ای به اکتشافات نیوتن در اپتیک و انتشار رساله بازتاب ها، انکسارها و رنگ های نور نداشتند. رابرت هوک، یکی از اعضای اصلی آکادمی رویال و دانشمندی که در تعدادی از زمینه ها از جمله مکانیک و اپتیک به موفقیت دست یافته بود، از جمله مخالفان نیوتن بود.

در حالی که نیوتن نظریه پردازی کرده است که نور از ذرات تشکیل شده است، هوک معتقد است که از امواج تشکیل شده است. هوک به سرعت مطالب نیوتن را محکوم و به روش و نتیجه گیری نیوتن حمله کرد. هوک تنها کسی نبود که کار نیوتن در زمینه نوری را زیر سؤال برد. کریستیان هویگنس، دانشمند مشهور هلندی و تعدادی از یهودیان فرانسوی نیز اعتراضاتی را مطرح کردند. اما به دلیل ارتباط هوک با انجمن سلطنتی و کار خودش در زمینه اپتیک، انتقاد وی موثرتر بود. نیوتن اتهام هوک که نظریه های وی کاستی داشته را رد کرد و اهمیت اکتشافات خود را برای همه علوم استدلال کرد.

در ماه های بعد، مجادله بین این دو مرد شدیدتر شد و به زودی نیوتن تهدید کرد که از انجمن سلطنتی کنار خواهد رفت. او تنها وقتی باقی ماند كه چند عضو دیگر به او اطمینان دادند كه یاران او را با عزت بالا نگه می دارند. رقابت بین نیوتن و هوک برای چند سال پس از آن ادامه یافت. سپس در سال 1678، نیوتن دچار یک مشکل حاد شد و مکاتبات به طور ناگهانی به پایان رسید. درگذشت مادرش در سال بعد باعث شد كه او بیشتر منزوی شود و به مدت شش سال از مبادله فكری جدا شد.

در طول این وقفه از زندگی عمومی، نیوتن به مطالعه گرانش و تأثیرات آن بر مدار سیارات پرداخت. از قضا، انگیزه ای که نیوتن را در مسیر درست در این مطالعه قرار داده است از طرف رابرت هوک بود. هوک در نامه ای که در سال 1679 به اعضای انجمن سلطنتی برای کمک های مالی فرستاده بود، به نیوتن نوشت و سؤالی از حرکت سیاره ای را مطرح کرد و پیشنهاد کرد که فرمول مربوط به جاذبه بین سیارات و شکل مدار آن ها را توضیح دهد.

ایده هوک به زودی در کار نیوتن در حرکت سیاره ای گنجانیده شد و از یادداشت های او به نظر می رسد که او تا سال 1680 به سرعت نتیجه گیری های خود را ترسیم کرده است، هرچند که اکتشافات خود را برای خودش نگه داشته است.

سال های پایانی

تا پایان زندگی، نیوتن در کنار خواهرزاده خود، کاترین (بارتون) کوندیت و همسرش جان کاندیت در پارک کرانبری، نزدیک وینچستر انگلستان زندگی کرد. تا این زمان، نیوتن به یکی از مشهورترین مردان اروپا تبدیل شده بود. اکتشافات علمی وی بدون چالش بود. او همچنین ثروتمند شده بود و درآمد قابل توجهی را خردمندانه سرمایه گذاری می کرد و هدایای قابل توجهی را به امور خیریه اهدا می کرد.

Isaac Newton in old age in 1712, portrait by Sir James Thornhill

علی رغم شهرت، زندگی نیوتن ایده آل نبود: او هرگز ازدواج نکرد و دوست بسیاری نداشت.

چگونه اسحاق نیوتن درگذشت؟

با رسیدن سن 80 سالگی، نیوتن مشكلات گوارشی را تجربه كرد و مجبور شد رژیم و تحرک خود را به شدت تغییر دهد. در مارس 1727، نیوتن درد شدیدی را در شکم خود تجربه کرد. وی روز بعد، در 31 مارس 1727 در سن 84 سالگی درگذشت. شهرت نیوتن پس از مرگ وی حتی بیشتر شد، زیرا بسیاری از معاصران وی او را بزرگترین نابغه می دانستند که تاکنون زندگی کرده بود که شاید یک اغراق جزئی باشد، اما اکتشافات وی تأثیر زیادی در تفکر غربی داشته و منجر به مقایسه با امثال افلاطون، ارسطو و گالیله شده است.

 

همچنین بخوانید: بعضی‌ها معتقدند نیوتن در قرنطینه توانسته دنیا را تغییر دهد.

برچسب‌ها: فیزیک ریاضی
دیگر مقالات سایت
(شاید) باهوش ترین فرد تاریخ، لئوناردو داوینچی

(شاید) باهوش ترین فرد تاریخ، لئوناردو داوینچی

لئوناردو داوینچی یک هنرمند و مهندس دوره رنسانس بود ، به خاطر نقاشی هایی مانند "آخرین شام" و "مونا لیزا" و همچنین برای اختراعاتی مانند ماشین پرواز معروف بود.

کتابخوانی برای کودکان

کتابخوانی برای کودکان

در این مقاله با 10 مورد مهم در مورد کتابخوانی برای کودکان آشنا می‌شویم.

آشنایی با فیزیولوژی

آشنایی با فیزیولوژی

فیزیولوژی چیست؟

فیزیولوژی مطالعه‌ی عملکرد طبیعی موجودات زنده است. این علم یک بخش فرعی از زیست شناسی است که طیف وسیعی از موضوعات را شامل می...