Isaac Newton (1643-1727)



Yüklə 33,5 Kb.
tarix19.07.2018
ölçüsü33,5 Kb.
#56707

Sissejuhatus
Juunis 1661 astus Newton alamstipendiaadina Trinity College’sse Cambridge’is (alamstipendiaadiks nimetati tookord üliõpilasi, kes pidid lihtsa tööga ülalpidamist teenima).

Andmed Newtoni üliõpilaselust on pettumust valmistavalt puudulikud. Sellest ajajärgust pole midagi kindlat teada, välja arvatud fakt, et ta kolme aasta jooksul (1664 kuni 1666) pani aluse kogu oma hilisemale matemaatika- ja loodusteadusalasele tööle. 1664. aastal sai ta bakalaureuseks.

Kahekümne kolme aastane Newton oli diferentsiaalarvutuse alused nii kaugele arendanud, et oskas suvalise pideva joone mis tahes punktis puutujat konstrueerida. Seda näeme käsikirjast, mis kannab kuupäeva 20. mai 1665. Ta nimetas oma meetodi fluktsioonide (tuletiste) meetodiks, silmas pidades muutuvate suuruste "voolamist", s. t. muutumist üksteise suhtes kindlas vahekorras.

Newtoni fluktsioonide teoorist arusaamisega seotud raskused tekitasid vääriti mõistmist ja kutsusid esile terava kriitika piiskop Berkeley poolt 1734. aastal. Arusaamatused lahenesid alles siis, kui piirväärtuse mõiste sai range formuleeringu. Mõiste "funktsioon" tõi matemaatikasse arvatavasti Leibniz 1694. a.


Gravitatsiooniseadus
Teine suur avastus, milleni Newton 1666. a. jõudis, oli üldine gravitatsiooniseadus. Newton teadis, et gravitatsioonijõud tsentraalkeha (Päikese) ja selle ümber tiirleva taevakeha (planeedi) vahel on pöördvõrdeline nende vahekauguse ruuduga. Milline on aga planeedi orbiidi kuju?

Lõpuks, 1682. a. keskel, leidis Newton küsimusele vastuse. Tema võrrandid näitasid, et planeedi orbiit peab olema ellips. Ta lükkas arvutused koos teiste paberitega laualaekasse. Probleem oli lahendatud ega pakkunud uurijale enam huvi.

Sama ülesanne paelus aga veel kolme meest. Need olid Christopher Wren (1632-1723), Edmund Halley (1656-1742) ja Newtoni vana oponent, Kuningliku Seltsi sekretär Robert Hooke (1635-1703).

Vanim kolmest, Christopher Wren, oli oma aja tuntuim arhitekt ja hea matemaatik, kes pärast suurt tulekahju katkuaastal 1666 oli koostanud Londoni rekonstrueerimise projekti. Alates 1670. aastast töötas ta oma meistriteose, kuulsa St. Pauli katedraali loomisel.

Newtonist ligi 14 aastat noorem Halley oli kiiresti omandanud silmapaistva astronoomi ja füüsiku kuulsuse. Ta uuris edukalt komeetide liikumist ja oli sügavalt huvitatud gravitatsiooni probleemidest. Sellesama jaanuarikuu alguses oli ta Kepleri kolmandast seadusest leidnud, et Päikese gravitatsioonijõud kahaneb võrdeliselt kauguse ruuduga. Analoogilisele järeldusele oli jõudnud ka Hooke. Mõlemad olid seega niisama kaugel kui Newton 1666. aastal.

Oma avastusest vaimustatud Halley oligi korraldanud kohtumise kahe vanema mehega. Tal ei õnnestunud nimelt lahendada küsimust, millist teed mööda liigub keha, näiteks planeet, gravitatsioonijõu toimel. Selle probleemi tõstatas ta nüüd teistegi ees.

Wren teatas kohe, et ülesande lahendamine käib temal üle jõu, kuid see, kes probleemist kahe kuu kestel jagu saab, on teeninud suurima austuse ja lisaks veel kingiks raamatu 40 šillingi väärtuses. Tänapäeval tundub 40 šillingit tühise summana, kuid Newtoni ajal oli sel suur väärtus ja raamatudki olid väga kallid.

Talvest sai kevad ja kevadest suvi, kuid ei Hooke ega Halley polnud edu saavutanud. Halley sõitis Cambridge’i ja esitas Newtonile küsimuse: "Missugust teed mööda liigub keha ümber tsentraalkeha, kui nende vahel mõjuv jõud on pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga?"

Newtoni vastus tuli kõhklemata ja otsekohe: "See on ellips, mille ühes fookuses asub tsentraalkeha."

"Kuidas te seda teate?" imestas Halley.

"Ma arvutasin selle välja." ütles Newton ja hakkas otsima pabereid, millele ta oma arvutused oli kirja pannud, kuid ei leidnud neid. Newton lubas teha uued arvutused ja saata need posti teel Halleyle Londonisse.

Kolm kuud pärast visiiti Cambridge’i saabuski oodatud tõestus. Noor astronoom sattus vaimustusse. Ta taipas, et Newtoni talent on jäänud liiga kauaks varjule: tema töid on vaja tutvustada kogu inimkonnale.

Kuid veel suurem üllatus ootas Halleyt, kui ta Newtonit teist korda külastas. Newton mainis mingit väikest tööd liikumise kohta. Käsikirja pealkiri oli "Kehade liikumisest". Lastes silmadel tööst üle käia, nägi Halley, et selles käsitleti üksikasjalikult kehade liikumist gravitatsiooniväljas.

Sellest ajast alustas Edmund Halley kampaaniat Newtoni nime ja tööde tutvustamiseks teadusmaailmas. Ta veenis ja palus Newtonit saata käsikiri otsekohe Kuninglikule Seltsile. Newton lubas seda teha. 10. detsembril 1684 arutatigi mainitud tööd Kuninglikus Seltsis.


Peegelteleskoop
1669. a. konstrueeris Newton ja ehitas oma kätega valmis pisikese peegelteleskoobi, mille pikkus oli ainult 15 cm ja peegli läbimõõt 2,5 cm. Teleskoop suurendas 40 korda. Vaatamata väikestele mõõtmetele andis see häid kujutisi. Newton vaatles Jupiteri ja selle nelja kaaslast; Veenusel võis näha faaside muutumist. Vaatluste eesmärgiks oli kindlaks teha, kas üldine gravitatsioon ikka tõepoolest on üldine.

1671. a. sai Newtonil valmis teine, suurem reflektor. Selle pikkus oli umbes 23 cm, peegli läbimõõt 5 cm.

Newtoni valimisel Londoni Kuninglikku Seltsi 1672. a. esitas ta arutamiseks oma teleskoobi ja tööd valguse korpuskulaarteooria alal. 11. jaanuaril 1672. a. valiti ta Kuningliku Seltsi liikmeks. Matemaatika, dünaamika ja taevamehaanikaga tegeles Newton väga tõsiselt, tema süda kuulus aga alkeemiale ning uurimustele ajamääramises ja teoloogias. Nagu Newton ise ütles, pöördunud ta matemaatika poole tihti üksnes puhkuseks.
Loodusteaduse matemaatilised printsiibid
Aastad 1684-1686 olid tähelepanuväärsed kogu inimmõtlemise ajaloos: suurt osavust üles näidates õnnestus Halleyl lõpuks Newtonit veenda astronoomia- ja dünaamikaalaseid avastusi kirja panema. Tõenäoliselt pole ükski surelik iialgi nii pingsalt ja kestvalt mõttetööd teinud kui Newton oma teose "Loodusteaduse matemaatilised printsiibid" (mida edaspidi nimetame lihtsalt "Printsiipideks") kirjapanemisel. 1686. a. esitas ta "Printsiibid" Kuninglikule Seltsile ja 1687. a. trükiti teos Halley kulul.

Teose keskseks osaks on dünaamika, üldine gravitatsiooniseadus ja selle rakendamine päikesesüsteemi korral. Kuigi infinitesimaalarvutust puhtgeomeetrilises tõestuses ei esine, väidab Newton ühes kirjas, et ta seda gravitatsiooniseaduse avastamisel on kasutanud. Hiljem töötas ta aga kõik ümber geomeetrilisse vormi, et tema kaasaegsed, nagu ta ise ütles, universumi dünaamilist harmooniat vahetult mõista suudaksid.


Kokkuvõte
Järgnevalt tuletas Newton oma gravitatsiooniseadusest Kepleri empiirilised seadused ja näitas, kuidas saab arvutada Päikese ja ka kaaslast omava planeedi massi. Newton lõi ülimalt tähtsa liikumishäirete (perturbatsioonide) teooria: Kuud näiteks ei tõmba ligi mitte ainult Maa, vaid ka Päike ja seetõttu mõjutab ka Päikese külgetõmme Kuu teed. Tänapäeval rakendatakse häireteooriat väga laialt, alates aatomi sisemusest kuni galaktikateni. Newtoni häireteooria rakendamine planeetide liikumise uurimisel viis XIX sajandil Neptuuni ja XX sajandil Pluuto avastamiseni.

"Ebaseaduslikud" komeedidki said üldise seaduse alusel päikese perekonna liikmeteks ja nende liikumine on sellise täpsusega ennustatav, et võime alati välja arvutada nende tagasipöördumise aja.

Newton pani aluse planeetide arengu laialdasele uurimisele lähtudes dünaamika ja üldisest gravitatsiooniseadusest. Ta arvutas välja Maa ööpäevasest pöörlemisest tingitud lapikuse ja tõestas ühtlasi, et planeedi kuju on määratud tema ööpäeva pikkusega. Ta arvutas raskusjõu muutuse sõltuvalt geograafilisest laiusest, tõestas, et kontsentrilistest kerapindadest moodustatud õhukene sfääriline kiht ei avalda mingit mõju väikesele kehale tema sees. Viimasel avastusel on oluline koht elektrostaatikas.

Newtoni teose esimeses köites on esitatud dünaamika põhialused, teises käsitletakse kehade liikumist takistavas keskkonnas ja vedelike voolamist, kolmas sisaldab kuulsat "maailmasüsteemi".

Juba mõni aasta hiljem õpetati Newtoni süsteemi Cambridge’is (1699) ja Oxfordis (1704).

Cambridge hindas Newtoni julgust, sest jaanuaris 1689 saadeti ta ülikooli esindajana Inglismaa parlamenti. Aastatel 1701-1702 esindas Newton uuesti Cambridge’i ülikooli parlamendis. 1703. a. valiti ta Londoni Kuningliku Seltsi presidendiks ja sellesse ametisse jäi ta kahekümne neljaks aastaks, kuni oma surmani. 29. märtsil 1696 asus Newton riigirahapaja ülevaataja kohale. Newtoni ülesandeks riigirahapaja ülemana oli müntimise reformimine ja aastail 1696-1699 saigi uuendus teoks. Selle ülesande täitmise järel anti talle 1699. a. mündimeistri tiitel ja ta määrati rahapaja juhatajaks. 1705. a. tõstis kuninganna Anne Newtoni aadliseisusse, tõenäoselt tunnustuseks tema teenete eest rahaasjanduses, mitte aga teaduslike saavutuste eest.



"Printsiipide" ilmumisele järgnenud aastakümnel oli Newton enam-vähem võrdsel määral tegelnud alkeemiaga, teoloogiaga ja Kuu liikumise teooriaga.

Oma avastuste kohta ütles Newton, et need pole mitte mingi erilise tarkuse, vaid pigem põhjaliku, usina ja kannatliku järelemõtlemise tulemus. Kui talt kord küsiti, kuidas ta avastas gravitatsiooniseaduse, vastas ta: "Vahetpidamata sellele mõteldes."
Yüklə 33,5 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə