آیزاک نیوتن که بود؟

مشخصات

مشخصات

شکلشو☠️

دیدگاه غالب علمی را تا پیش از ارائه نظریه نسبیت تشکیل می‌داد. نیوتن از برهان‌های ریاضی پیرامون گرانش برای اثبات قوانین حرکت سیاره‌ای کپلر استفاده کرد. او با بررسی و تشریح جزر و مد، مسیر پرواز دنباله‌دارها، پیش‌روی محوری و سایر پدیده‌ها، تردید در مورد درستی خورشیدمرکزی بودن منظومه شمسی را از بین برد. او نشان داد که حرکت اشیا روی زمین و اجرام آسمانی می‌تواند با اصول مشابهی محاسبه شوند. استنباط نیوتن مبنی بر اینکه زمین کروی با حالت تخت (شعاع قطبی کمتر از شعاع استوایی) است، با اندازه‌گیری‌های هندسی توسط موپرتوئی، لا کانداماین و سایرین تأیید شد و اکثر دانشمندان اروپایی را بر برتری مکانیک نیوتنی بر سیستم‌های قدیمی متقاعد ساخت.

نیوتن نخستین تلسکوپ بازتابی کاربردی را ساخت و نظریه پیشرفته‌ای از نور مبنی بر مشاهده تجزیه نور سفید در منشور به طیف‌های مرئی، ایجاد کرد. بررسی‌های او در مورد نور در کتاب مؤثرش اپتیکس جمع‌آوری و در سال ۱۷۰۴ منتشر شد. او همچنین قانون تجربی سرد شدن را فرمول بندی کرد، نخستین محاسبه نظری سرعت صوت را انجام داد و مفهوم سیال نیوتنی را تعریف کرد. او به‌عنوان یک ریاضی‌دان نیز در مطالعه سری توانی، تعمیم دادن بسط دوجمله‌ای به توان‌های غیر عدد صحیح و ایجاد کردن روشی برای تقریب زدن ریشه‌های یک تابع نقشی قابل توجه در پیشبرد ریاضی ایفا کرد.

نیوتن از اعضای کالج ترینیتی و دومین دارنده کرسی ریاضیات لوکاسین در دانشگاه کمبریج بود. او مسیحی بود و به کتاب مقدس مسیحی باور داشت،[۷] اما تفاسیر و عقایدش از کتاب مقدس با عقاید معمول مسیحیان متفاوت بود، به‌طوری که تثلیث را غیر عامیانه و دور از دیدگاه عموم رد کرد. برخلاف اعضای دانشکده کمبریج در آن دوران، وی از پذیرفتن دستورهای مقدس کلیسای انگلستان امتناع کرد. علاوه بر کارهای مربوط به علوم ریاضی، وقت زیادی را برای مطالعه علم کیمیا و شرح تاریخ مطابق کتاب مقدس صرف کرد. اما بیشتر کارهای او در این زمینه‌ها تا مدت‌ها پس از مرگش منتشر نشد. او از دید سیاسی و شخصیتی با حزب ویگ گره خورده بود. نیوتن دو دوره کوتاه در سال‌های ۹۰–۱۶۸۹ و ۰۲–۱۷۰۱ به‌عنوان عضوی از پارلمان دانشگاه کمبریج خدمت کرد. در سال ۱۷۰۵ نیز توسط ملکه آن عنوان شوالیه دریافت کرد. او سه دهه پایانی عمرش را در لندن، در جایگاه‌های ناظر (۱۷۰۰–۱۶۹۶) و ارباب (۱۷۲۷–۱۷۰۰) ضرابخانه سلطنتی و همچنین رئیس انجمن سلطنتی (۱۷۲۷–۱۷۰۳) گذراند.

پس از به پایان بردن آموزش‌های آغازین در مدرسه گِرَنتام، نیوتن در ۱۶۶۱ به سفارش عمویش، که در کالج ترینیتی دانشگاه کمبریج درس خوانده‌بود، وارد آن‌جا شد. در آن دوران درس‌ها بیشتر بر پایهٔ آموزه‌های ارسطو بود، اما نیوتن ترجیح می‌داد که با اندیشه‌های پیش‌گامانهٔ فیلسوفان نوگرایی چون دکارت، گالیله، کوپرنیک و کپلر آشنا شود. در ۱۶۶۵ او قضیهٔ دو جمله‌ای در جبر را کشف کرد. یافته‌ای که بعدها به ابداع حساب دیفرانسیل انجامید. نیوتن نخستین مدرک دانشگاهی خود را در ۱۶۶۵ دریافت کرد اما وقتی می‌خواست به دورهٔ کارشناسی ارشد وارد شود، دانشگاه کمبریج بر اثر همه‌گیری طاعون در لندن بسته شد و نیوتن به روستایش بازگشت. در دو سال بعد، او در خانه‌اش به مطالعات خود در حساب، نورشناسی و گرانش

آیزاک نیوتن در سال‌خوردگی در ۱۷۱۲، نقاشی از سر جیمز ثرنهیل

در همین دوران مرخصی اجباری بود که نیوتن نظر خود را دربارهٔ گرانش پایه ریخت. بر اساس داستانی مشهور، روزی نیوتن زیر یک درخت سیب نشسته بوده که ناگاه سیبی به زمین افتاد و او به یکی‌بودن نیروی گرانش در زمین و آسمان پی برد. این داستان در واقع اغراق‌شدهٔ خاطره‌ای است که نیوتن نقل کرده بود. بعدها، او اقرار کرد که داستان افتادن سیب، ساختگی بوده و کشف جاذبه به تحقیقات پیشین او برمی‌گردد و او این داستان را برای جلب توجه مردم ساخته‌است. سال‌ها بعد در ۱۵ آوریل ۱۷۲۶، او به دوست نویسنده‌اش ویلیام استاکلی گفت: «این رخداد این پرسش را به ذهنم آورد که چرا سیب همیشه یک‌راست به پایین می‌افتد؟ چرا به جای حرکت به سمت مرکز زمین، به طرف‌های دیگر یا به بالا نمی‌رود؟» (برداشته از کتاب «یادداشت‌هایی از زندگانی سر آیزاک نیوتن») پس از برطرف شدن خطر طاعون در ۱۶۶۷، نیوتن به کمبریج بازگشت و عضو کالج ترینیتی شد و در ۱۶۶۸ با دریافت مدرک فوق لیسانس و کرسی استادی لوکازیَن جایگاه خود را محکم کرد.

در دههٔ ۱۶۶۰ میلادی نیوتن دربارهٔ شکست نور تحقیق می‌کرد. او دریافت که اگر نور سفید از یک منشور بگذرد، به طیفی از رنگ‌ها تجزیه می‌شود و این‌که با قرار دادن وارونهٔ منشور مشابه دیگری در مسیر نور تجزیه‌شده، می‌توان رنگ‌های طیف را بازترکیب کرد و به نور سفید رسید. او دلیل تشکیل طیف را چنین توجیه می‌کرد؛ نور جریانی از ذرات کوچک است که به خط مستقیم در فضا حرکت می‌کنند و با گذر از یک ماده شفاف مانند منشور به ماده‌ای دیگر، این ذرات بسته به نوع لرزش خود با زاویه‌های گوناگون می‌شکنند. در نتیجه ذرات نور سفید از هم جدا شده به شکل طیف هفت رنگ ظاهر می‌شوند.

این ویژگی در تلسکوپ‌های شکستی، به پراکندگی نور می‌انجامد؛ لبه‌های عدسیهای این تلسکوپ‌ها مانند منشور عمل کرده و نور سفید را به صورت طیف درمی‌آورند و در تصویر تلسکوپ حاشیه‌های رنگی پدیدمی‌آورند. برای حل این مشکل نیوتن در ۱۶۶۸ تلسکوپ بازتابشی را، که جیمز گرگوری اسکاتلندی پیش‌تر طراحی کرده‌بود، کامل کرد و آن را همراه با تحلیل دقیق قوانین بازتابش و تجزیهٔ نور به انجمن سلطنتی پیش نهاد. کار نیوتن با مخالفت رابرت هوک فیزیک‌دان روبرو شد. هوک و کریستیان هویگنس هلندی در آن زمان صاحب تئوری موجی نور بودند که نیوتن آن را نمی‌پذیرفت. چندی بعد نیوتن بر پایه نظرات خود کتابی دربارهٔ نورشناسی به نام «اپتیکس» نوشت؛ ولی از بیم مخالفت‌های هوک، آن را تا ۱۷۰۴، که خود رئیس انجمن سلطنتی شده و رابرت هوک نیز در گذشته بود، منتشر نکرد.

گرانش نسخه خود نیوتن از کتاب «پرینسیپیا» با اصلاحات دست‌نویس برای نسخه دوم در ۱۶۸۴ نیوتن که مطالعات خود را دربارهٔ گرانش و چگونگی حرکت سیاره‌ها کامل کرده‌بود، رساله‌ای دربارهٔ آن نوشت که با توجه ادموند هالی ستاره‌شناس انگلیسی روبرو شد. با تشویق و پیگیری او سرانجام نیوتن کتابش با نام «اصول ریاضی فلسفهٔ طبیعی» را کامل و با سرمایه هالی و به‌زبان علمی آن روز، لاتین، منتشر کرد. این کتاب بر جهان علم به ویژه فیزیک اثری بزرگ گذاشت و برخی آن را برترین کتاب علمی تاریخ دانسته‌اند. یکی از نکاتی که دربارهٔ تهیه و تنظیم کتاب «اصول ریاضی» چندان توجهی بدان نشده اینست که نیوتون این شاهکار را در عرض هجده ماه تمام کرد و در مدتی که به تحریرش اشتغال داشت به‌قدری از دنیا بی‌خبر بود که بارها صرف غذا را فراموش می‌کرد و برای استراحت و خواب چندان وقت صرف نمی‌کرد، چه در حقیقت خلق چنین اثری بزرگ در چنین مدتی کوتاه مستلزم تمرکز کامل فکر است. به‌همین جهت، نیوتون در پایان نگارش این شاهکار هم از حیث قوای جسمانی و هم آنِ فکری علیل و فرسوده شد.[۱۱] یوهانس کپلر ستاره‌شناس آلمانی در ۱۶۰۹ نظریهٔ انقلابی خود را دربارهٔ حرکت سیاره‌ها پیش نهاد. در آن زمان هنوز یافته‌های کوپرنیک مقبولیت عام پیدا نکرده‌بود و بیشتر مردم بر این باور بودند که سیاره‌ها، خورشید و دیگر ستارگان به دور زمین می‌گردند. کپلر در کتاب خود به نام «هیئت جدید» تمام این پندارها را در هم ریخت. او با بهره‌گیری از نتایج رصدهای استادش تیکو براهه و مشاهدات خود ثابت کرد که سیاره‌ها نه به دور زمین، که گرد خورشید می‌گردند و مدار آن‌ها نیز برخلاف تصور رایج دایره‌ای نیست بلکه بیضوی است. کپلر نتوانسته بود توضیح دهد که چرا مدار سیاره‌ها به این شکل است و چه نیرویی آن‌ها را به حرکت درمی‌آورد. همچنین مشخص نبود که چرا سرعت مداری سیاره‌ها وقتی به خورشید نزدیکترند، افزایش می‌یابد. نیوتن در کتاب «اصول ریاضی فلسفه طبیعی»، معروف به «پرینسیپیا» (Principia)، به این پرسش‌ها پاسخ گفت. او ثابت کرد که نیروی کشش میان اجسام آسمانی، بر پایهٔ قانون عکس مربع عمل می‌کند؛ یعنی مقدار نیروی گرانش میان خورشید و سیاره برابر است با عکس مجذور فاصله آن‌ها. او با تحلیل ریاضی نشان داد که قانون عکس مربع، ناگزیر مسیر حرکت سیاره‌ها را بیضوی می‌سازد. او حساب دیفرانسیل را در این زمان پی ریخت. آنگاه گام بلند دیگری برداشت و قانون گرانش عمومی را کشف کرد که به موجب آن هر جسمی در عالم به هر جسم دیگری نیروی کششی وارد می‌کند و مقدار این نیرو محاسبه‌پذیر است.

قوانین نیوتن در حرکت اجسام در بخش دیگری از پرینسیپیا، نیوتن چگونگی حرکت اجسام را با سه قانون توصیف کرده‌است. این قوانین آن‌قدر همه‌فهم و آشکارند که امروزه کسی گمان نمی‌برد نیازی به کشف‌شدن داشته‌باشند. با این حال نیوتن نخستین کسی بود که با نبوغ خود به آن‌ها پی‌برد و چیستان حرکت جسم را حل کرد. قانون اول نیوتن (قانون لَختی): «هر جسم در سکون یا حرکت یکنواخت در راستای خط مستقیم، به همان حالت می‌ماند مگر در اثر نیروهای بیرونی ناچار به تغییر آن حالت شود.»قانون دوم نیوتن (رابطهٔ نیرو و شتاب): «کل نیروی وارد بر یک جسم برابر است با حاصل‌ضرب جرم آن جسم در شتاب آن.»قانون سوم نیوتن (قانون کنش و واکنش): «هرگاه جسمی به جسمی دیگر نیرو وارد کند جسم دوم نیز نیرویی به همان اندازه (مقدار) ولی در خلاف جهت بر جسم اوّل وارد می‌کند.» مجموعهٔ قوانین سه‌گانهٔ حرکت و قانون گرانش عمومی، اساس فناوری مدرن هستند و با پیدایش فرضیه‌های تازه‌تر از اهمیت آن‌ها کاسته نشده‌است.

پارت بعد پذیرش مناصب حکومتی و ریاست انجمن سلطنتی

خداحافظ