Классический мир от Ньютона до Энштейна

Он был выпущен лишь в 1710 году.Продолжаются эксперименты по оптике и теории цвета. Ньютон изучает сферическую и хроматическую аберрации. Чтобы свести их к минимуму, он создает смешанный телескоп-рефлектор (линза и вогнутое сферическое зеркало, которое полирует сам). Всерьёз влюбляется в алхимию, делает множество химических опытов.1672: демонстрация рефлектора в Лондоне - сплошные восторженные отзывы. Ньютон делается знаменитым и избирается членом Королевского общества (британской Академии наук). Позднеемодифицированные рефлекторы такой конструкции стали важнейшими инструментами астрономов, с их помощью были открыты другие галактики, красное смещение и др.Разгорается полемика по поводу природы света с Гуком, Гуйгенсом и прочими. Ньютон приносит зарок на будущее: не вмешиваться в научные споры.1680: Ньютон принимает письмо Гука с формулировкой закона всемирного тяготения, послужившее, по признанию первого, поводом его работ по нахождению планетных движений (правда, затем отложенных на кое-какое время), составивших предмет «Начал».Потом Ньютон по каким-то причинам, быть может, подозревая Гука в незаконном заимствовании каких-то более преждевременных результатов самого Ньютона, не хочет признавать тут никаких заслуг Гука, но потом дает согласие это сделать, хотя и сравнительно неохотно и не полностью.1684-1686: работа над «Математическими началами натуральной философии» (полный трёхтомник напечатан в 1688 году). Наступает всемирная слава и ожесточённая критика картезианцев: закон всемирного тяготения впрыскивает дальнодействие, несовместимое с принципами Декарта.1696: Королевским указом Ньютон поставлен смотрителем Монетного двора (с 1699 года - директор). Он энергично делает денежную реформу, восстанавливая доверие к обстоятельно запущенной его предшественниками монетной системе Великобритании.1699: начало открытого приоритетного спора с Лейбницем, в который были втянуты даже царствующие особы. Эта несуразнаяссора двух гениев дорого устроилась науке - английская математическая школа вскоре увяла на целый век, а европейская - пренебрегла множеством выдающихся идей Ньютона, переоткрыв их гораздо позднее. На континенте Ньютона упрекали в краже результатов Гука, Лейбница и астронома Флемстида, а также в ереси. Конфликт не погасила даже смерть Лейбница (1715).1703: Ньютон избран президентом Королевского общества, которым управлял 20 лет.1705: королева Анна возводит Ньютона в рыцарское звание. Отныне он сэр Исаак Ньютон. Впервые в английской истории звание рыцаря присвоено за научные заслуги.Последние годы жизни Ньютон посвятил созданию«Хронологии древних царств», которой уделял внимание около сорока лет, и подготовкой третьего издания «Начал».С трудами Ньютона объединена новая эпоха в физике и математике. В математике возникаютмогучие аналитические способы, происходит вспышка в развитии анализа и математической физики. В физике главнымспособом исследования природы делается построение адекватных математических моделей природных процессов и интенсивное изучениеданных моделей с систематическим привлечением всей мощи новейшего математического аппарата. Последующие века доказали исключительную плодотворность такого подхода.Теория тяготенияСама идея всеобщей силы тяготения многократноговорилась и до Ньютона. Раньше о ней раздумывали Эпикур, Кеплер, Декарт, Гуйгенс, Гук и прочие. Кеплер считал, что тяготение обратно пропорционально расстоянию до Солнца и излучается только в плоскости эклиптики; Декарт полагал его плодом вихрей в эфире. Были, однако, догадки с верной формулой (Буллиальд, Рен, Гук), и даже кинематически обоснованные (с помощью соотнесения формулы центробежной силы Гуйгенса и третьего закона Кеплера для круговых орбит). Но до Ньютона ни один не смог ясно и математически доказательно связать закон тяготения (силу, обратно пропорциональную квадрату расстояния) и законы движения планет (законы Кеплера). Только с трудов Ньютона возникает наука динамика.Важно подметить, что Ньютон выпустил не просто предполагаемую формулу закона всемирного тяготения, но фактически предложил целостную математическую модель в контексте хорошо разработанного, глубокого, явно сформулированного и систематически изложенного подхода к механике:закон тяготения;закон движения (второй закон Ньютона);система способов для математического изучения (математический анализ).В совокупности эта триада достаточна для глубокогоизучения самых сложных движений небесных тел, тем самым образовывая основы небесной механики. До Эйнштейна никаких принципиальных поправок к указанной модели не понадобилось, хотя математический аппарат был очень значительно развит.Ещё одним следствием тяготения очутилась прецессия земной оси. Ньютон выяснил, что из-за сплюснутости Земли у полюсов земная ось производит под влиянием притяжения Луны и Солнца постоянное неторопливое смещение с периодом 26000 лет. Тем самым древняя проблема «предварения равноденствий» (впервые замеченная Гиппархом) обрела научное обоснование.Оптика и теория светаРефлектор НьютонаНьютону относятся фундаментальные открытия в оптике. Он соорудил первый зеркальный телескоп (рефлектор), в котором, в различие от чисто линзовых телескопов, отсутствовала хроматическая аберрация. Он также обнаружил дисперсию света, представил, что белый свет раскладывается на цвета радуги вследствие разнообразного преломления лучей многообразных цветов при прохождении через призму, и заложил основы верной теории цветов.В этот период быламасса спекулятивных теорий света и цветности; в основном боролись точка зрения Аристотеля («разнообразные цвета есть смешение света и тьмы в различных пропорциях») и Декарта («разнообразные цвета образовываются при вращении световых частиц с различной скоростью»). Гук в своей «Микрографии» (1664) предлагал вариант аристотелевских взглядов. Большинство полагали, что цвет это атрибут не света, а освещённого предмета. Всеобщий разлад усугубил каскад открытий 17 века: дифракция (1664, Гримальди), интерференция (1664, Гук), двойное лучепреломление (1671, Эразм Бартолин, изучено Гуйгенсом), оценка скорости света (1674, Рёмер), существеннаямодернизация телескопов. Теории света, совместимой со всеми данными фактами, не было.Дисперсия светаВ своём выступлении перед Королевским обществом Ньютон опроверг как Аристотеля, так и Декарта, и веско доказал, что белый свет не первичен, а заключается из цветных компонентов с разнообразными углами преломления. Эти-то собирающие и первичны - никакими ухищрениями Ньютон не смог видоизменить их цвет. Тем самым субъективное ощущение цвета приобретало прочную объективную базу - показатель преломления.Ньютон основал математическую теорию открытых Гуком интерференционных колец, которые с тех пор приобрелинаименование«Кольца Ньютона».В 1688 г. Ньютон прервализучения в области оптики - по распространённой легенде, побожился ничего не издавать в этой области при жизни Гука, который устойчиво донимал Ньютона болезненно воспринимаемой последним критикой. Во всяком случае, в 1703 году, на следующий год после смерти Гука, выходит в свет монография «Оптика». При жизни автора «Оптика», как и «Начала», вынесла три издания и много переводов.Книга первая монографии включала принципы геометрической оптики, учение о дисперсии света и составе белого цвета с разнообразными приложениями.Книга вторая: интерференция света в тонких пластинках.Книга третья: дифракция и поляризация света. Поляризацию при двойном лучепреломлении Ньютон растолковал ближе к истине, чем Гуйгенс (сторонник волновой природы света), хотя объяснение самого явления неудачное, в духе эмиссионной теории света.Ньютона часто полагают сторонником корпускулярной теории света; на самом деле он, по своейпривычке, «гипотез не измышлял» и с удовольствием допускал, что свет может быть объединен и с волнами в эфире. В своей монографии Ньютон подробно описывал математическую модель световых явлений, оставляя в стороне вопрос о физическом носителе света.Другие работы по физикеНьютону принадлежит первый вывод скорости звука в газе, образованный на законе Бойля-Мариотта.Он предрексплюснутость Земли у полюсов, приблизительно 1:229. При этом Ньютон применял для описания Земли модель однородной жидкости, употребил закон всемирного тяготения и учёл центробежную силу. В то же время аналогичные расчёты на сходных основаниях осуществилГуйгенс, рассматривал тяготение таким, как будто его источник располагался в центре планеты, так как, вероятно, не верил в универсальный характер силы тяготения, то есть в конечном итоге не учел тяготения деформированного поверхностного слоя планеты. СоответствующеГуйгенс предсказал более чем вдвое минимальное сжатие, чем Ньютон, 1:573. Более того, Кассини и прочие картезианцы доказывали, что Земля не сжата, а выпукла у полюсов как лимон. Позднее, хотя и не сразу (первые замеры были неточны), прямые измерения (Клеро, 1742) засвидетельствовали правоту Ньютона; реальное сжатие равно 1:297. Причина различия этого параметра от предложенного Ньютоном в сторону Гуйгенсовского состоит в том, что модель однородной жидкости всё же не вполне точна (плотность заметно возрастает с глубиной). Более точная теория, явно учитывающая зависимость плотности от глубины, была разработана только в 19 веке.Прочие работыПараллельно с изысканиями, закладывавшими фундамент сегодняшней научной (физической и математической) традиции, Ньютон много времени отдавал алхимии, а также богословию. Никаких трудов по алхимии он не издавал, и единственным известным результатом этого многолетнего увлечения стало серьёзное отравление Ньютона в 1690 году.Парадоксально, что Ньютон, много лет трудившийся в Колледже святой Троицы, сам, видимо, в Троицу не верил. Исследователи его богословских работ, такие как Л. Мар, считают, что религиозные взгляды Ньютона были близки к арианству.Ньютон предложил свой вариант библейской хронологии, оставив после себя значительное количество рукописей по данным вопросам. Кроме того, он написал комментарий на Апокалипсис. Теологические рукописи Ньютона ныне хранятся в Иерусалиме, в Национальной Библиотеке.ЗаключениеНаука формируется поступательно. Каждое открытие обыкновенно не отвергаетскопленныепознания человечества, а дополняет их. Таковой же представляется взаимосвязь ньютоновской модели мира и эйнштейновские ОТО и СТО. Эйнштейн не отклонил Ньютона, он лишь наметил, что законы Ньютона действуют в «идеальном» мире, где не учитывается скорость и относительность тел друг друга. При значительных же скоростях тел входит в силу теория относительности.Ньютоновская теория тяготения возбудила многолетние дебаты и критику концепции дальнодействия.Первым аргументом в пользу ньютоновской модели послужил строгий вывод на её базе эмпирических законов Кеплера. Дальнейшим шагом становится теория движения комет и Луны, изложенная в «Началах». Далеепри помощиньютоновского тяготения были созначительной точностью объяснены все замечаемые движения небесных тел; в этом большая заслуга Клеро и Лапласа.Первые наблюдаемые поправки к теории Ньютона в астрономии (растолкованные ОТО) были открыты лишь более чем через двести лет (смещение перигелия Меркурия). Однако, и они очень малы в пределах Солнечной системы.Ньютон также открыл причину приливов: притяжение Луны (даже Галилей считал приливы центробежным эффектом). Более того, обработав многолетние данные о высоте приливов, он с хорошей точностью вычислил массу Луны.ЛитератураСпосский А. Н. История физики. — М.: Высшая школа, 2007. — Т. 4Кузнецов В. Е. Эйнштейн. Жизнь. Смерть. Бессмертие. М., Издательство "Наука", 2010г.Всемирная энциклопедия www.wikipedia.comНьютон И. Математические начала натуральной философии. Пер. и прим. А. Н. Крылова. М.: Наука, 2009.