Введение

Следующая статья является частью биографии сэра Исаака Ньютона, английского математика и ученого, автора «Математических начал натуральной философии» (Principia). В ней описываются годы, последовавшие за рождением Ньютона в 1642 году, его образование, а также его первые научные достижения, предшествовавшие написанию его основного труда «Математические начала натуральной философии» (Principia Mathematica) в 1685 году.

Обзор жизни Ньютона

Исаак Ньютон известен множеством научных открытий. К числу этих открытий относятся законы движения, теория гравитации и основы математического анализа. Хотя Ньютон был наиболее известен своими открытиями в математике и физике, он также посвятил много усилий и времени изучению химии, библейской истории и оптики. Одной из самых известных работ Ньютона была книга "Математические начала натуральной философии" ("Principia"), в которой он описал свои основные открытия в области времени, физики, математики и исчисления. Несмотря на то, что его теории вскоре получили всеобщее признание, некоторые из его ранних теорий столкнулись с серьезным сопротивлением. В частности, его теория гравитации подверглась критике со стороны ведущих ученых, таких как Христиан Гюйгенс и Лейбниц. После нескольких лет дебатов концепция гравитации Ньютона стала общепринятой, и он стал доминирующей фигурой в Европе.

Академическая карьера

В январе 1665 года Ньютон получил степень бакалавра искусств. Лица, назначенные (совместно с прокторами, Джоном Слейдом из Кэтрин-Холла, Кембридж, и Бенджамином Пуллином из Тринити-колледжа, руководителем Ньютона) для проверки кандидатов, были Джон Эцхард из Кэтрин-Холла и Томас Гипс из Тринити-Университета. Любопытно, что у нас нет информации о достоинствах кандидатов на степень в этом году, поскольку "ordo senioritis" бакалавров искусств за этот год отсутствует в "Книге граций". Предполагается, что именно в 1665 году Ньютону впервые пришла в голову идея метода флюксий (его термин для вариационного исчисления). В рукописях Ньютона сохранилось несколько работ, датированных 1665 и 1666 годами, в которых описывается этот метод, в некоторых из которых для обозначения флюксий (то есть производных) используются точечные или штриховые буквы, а в других метод объясняется без их применения. В 1665 и 1666 годах Тринити-колледж был закрыт из-за Великой чумы в Лондоне. В обоих случаях, как показывают записи в "Книге заключений" колледжа от 7 августа 1665 года и 22 июня 1666 года, подписанные магистром колледжа, доктором Пирсоном, было решено, что всем стипендиатам и ученым, отправленным из-за чумы, будет предоставлен месячный провиант. Ньютон, должно быть, покинул колледж до августа 1665 года, поскольку его имя отсутствует в списке тех, кто получил дополнительный провиант, и он сам в выдержке из своей общей тетради, уже цитированной, сообщает, что был "вынужден покинуть Кембридж из-за чумы" летом того года. 5 октября 1667 года он был избран членом своего колледжа. Было девять вакансий, одна из которых возникла в связи со смертью Абрахама Коули предыдущим летом, и девять успешных кандидатов имели одинаковый академический стаж. Через несколько недель после избрания в члены колледжа Ньютон отправился в Линкольншир и вернулся в Кембридж только в следующем феврале. В марте 1668 года он получил степень магистра искусств. В течение 1666–1669 годов занятия Ньютона были весьма разнообразны. Он несколько раз покупал призмы и линзы, а также химикаты и печь, по-видимому, для химических экспериментов, но также посвящал часть времени теории флюксий и другим разделам чистой математики. Он написал работу "De Analysi per Aequationes Numero Terminorum Infinitas", которую, вероятно, в июне 1669 года передал Исааку Барроу (тогдашнему Лукасианскому профессору математики), одновременно разрешив ему сообщить ее содержание их общему другу Джону Коллинзу (1624–1683), математику, не лишенному способностей. Барроу сделал это 31 июля 1669 года, но сохранил имя автора в тайне, лишь сообщив Коллинзу, что это друг, находящийся в Кембридже и обладающий выдающимися способностями в подобных вопросах. В последующем письме от 20 августа Барроу выразил удовольствие от благоприятного мнения Коллинза об этой работе и добавил: "Автор – Ньютон, член нашего колледжа, и молодой человек, который только на втором году после получения степени магистра искусств и который, обладая несравненным гением (examine quo est acumen), добился значительного прогресса в этой области математики". Вскоре после этого Барроу ушел в отставку и сыграл важную роль в избрании Ньютона своим преемником. Ньютон был избран Лукасианским профессором 29 октября 1670 года. В его обязанности как профессора входило чтение лекций не реже одного раза в неделю в течение семестра по определенному разделу геометрии, арифметики, астрономии, географии, оптики, статики или другой математической дисциплине, а также выделение двух часов в неделю для консультаций с любым студентом, обращавшимся к профессору за помощью в решении возникших трудностей. Ньютон выбрал оптику в качестве темы для своих лекций. Эти лекции мало способствовали укреплению его репутации, поскольку они посещались крайне редко, часто оставляя Ньютона читать лекции перед пустыми стенами аудитории. Отчет об их содержании был представлен Королевскому обществу весной 1672 года. В 1684 году Эдмунд Галлей посетил дом Ньютона. Во время визита Галлей отметил замечательные достижения Ньютона в изучении траекторий движения объектов в космосе, таких как звезды и планеты. Ньютона убедили выступить и представить свои открытия широкой публике, которые вскоре получили известность. В публикации "Математические принципы философии природы" были представлены три закона, прославившие Ньютона: закон инерции, сумма сил равна массе, умноженной на ускорение, и на каждое действие есть равная и противоположная реакция. До Ньютона другие философы предлагали идеи для описания движения небесных тел. Кеплер и Галилей Галилей часто изучали падение тел, чтобы понять движение планет. Однако именно Ньютон, сформулировав свои теории в виде законов, добился наибольшего успеха. Эти концепции изучают в школе, и они применимы ко всем аспектам жизни. В 1688 году Ньютон был избран в парламент в Кембриджском университете, где оставался два года. За время пребывания в Кембридже он познакомился с такими известными людьми, как Джон Локк и Никола Фаттио де Дюлье. Ньютон смог установить прочные связи с этими двумя людьми за два года. Христиан Гюйгенс также появился, поскольку у Ньютона и его были разногласия в прошлом по поводу гравитации. Эти два человека провели несколько продолжительных споров об их разногласиях и смогли прийти к согласию. Вскоре после этого Ньютон вошел в период жизни, когда письмо стало его приоритетом. Он начал с редактирования своей книги "Principia". Несмотря на внесенные им изменения, новая версия "Principia" была заброшена к 1693 году из-за психического состояния Ньютона. Он заявил о психическом срыве, который уничтожил внесенные им изменения в его знаменитое произведение. В то же время Ньютон работал над другим романом под названием "Praxis". Этот текст состоит из пяти черновиков литературы, написанных Ньютоном и посвященных химии. В этот период Ньютон изучал различные области знаний, включая религию, исчисление и химию. По словам Альфреда Руперта Холла, первый практический отражающий телескоп был построен Ньютоном в 1668 году. Позже такой прототип его конструкции стали называть ньютоновским телескопом или рефлектором Ньютона. 21 декабря 1671 года он был предложен в качестве кандидата на вступление в Королевское общество доктором Сетом Уордом, епископом Солсберийским, а 11 января 1672 года был избран членом Общества. На заседании, на котором был избран Ньютон, он прочитал описание отражающего телескопа, который он изобрел, и "было постановлено, чтобы секретарь написал письмо мистеру Ньютону, чтобы сообщить ему о его избрании в Общество и поблагодарить его за сообщение о его телескопе и заверить его, что Общество позаботится о том, чтобы все права были соблюдены в отношении этого изобретения". В своем ответе секретарю от 18 января 1672 года Ньютон пишет: "Прошу вас в своем следующем письме сообщить мне, на какой срок Общество проводит свои еженедельные заседания, потому что, если они будут продолжаться какое-то время, я намерен представить им для рассмотрения и изучения отчет об философском открытии, которое побудило меня к созданию указанного телескопа, и которое, несомненно, окажется более ценным, чем сообщение об этом инструменте, поскольку, по моему мнению, это самое странное, если не самое важное открытие, которое было сделано в отношении деятельности природы". Это обещание было выполнено в сообщении, которое Ньютон адресовал Генри Олденбургу, секретарю Королевского общества, 6 февраля 1672 года, и которое было прочитано перед обществом два дня спустя. Все это напечатано в № 80 "Философских трудов"...

Противоречия

Публикация этих открытий привела к серии споров, продолжавшихся несколько лет, в ходе которых Ньютону пришлось отстаивать свои взгляды перед выдающимся английским физиком Робертом Гуком, Энтони Лукасом (профессором математики в Льежском университете), Франсискусом Линусом (врачом из Льежа) и многими другими. Некоторые из его оппонентов отрицали достоверность его экспериментов, отказываясь верить в существование спектра. Другие критиковали эксперименты, утверждая, что длина спектра никогда не превышала трех с половиной раз его ширину, в то время как Ньютон обнаружил, что она в пять раз больше. Похоже, Ньютон допустил ошибку, полагая, что все призмы дают спектр одинаковой длины. Возражения оппонентов побудили его тщательно измерить длины спектров, получаемых призмами с разными углами и разными показателями преломления, однако это не привело его к открытию различных диспергирующих способностей различных преломляющих веществ. Ньютон вел дискуссию с оппонентами с большой вежливостью и терпением, но о той боли, которую эти продолжительные споры причиняли его чувствительной натуре, можно судить по его письму от 18 ноября 1676 года Ольденбургу: «Я обещал прислать вам ответ мистеру Лукасу в следующий вторник, но вижу, что едва успею закончить задуманное и сделать с него копию к тому времени, поэтому прошу вас набраться терпения еще на неделю. Я чувствую, что стал рабом философии, но если я освобожусь от дел мистера Лукаса, то решительно попрощаюсь с ней навсегда, за исключением того, что делаю для собственного удовлетворения или оставлю для публикации после себя, ибо я вижу, что человек должен либо не публиковать ничего нового, либо стать рабом, чтобы защищать свои идеи». К счастью, эти споры не ослабили энтузиазма Ньютона в той степени, как он опасался. Позже он опубликовал множество статей в «Философских транзакциях», посвященных различным аспектам оптики, и хотя некоторые из его взглядов ошибочны и в настоящее время почти повсеместно отвергаются, его исследования привели к открытиям, имеющим непреходящую ценность. Ему удалось объяснить цвет тонких и толстых пластин (дифракцию) и преломление света, а также он писал о двойном преломлении, поляризации света и бинокулярном зрении. Он также изобрел отражающий квадрант для измерения углов между Луной и неподвижными звездами, по сути являющийся тем же исторически важным навигационным инструментом, более известным как квадрант Хэдли. Это открытие он сообщил Эдмунду Галлею в 1700 году, но оно не было опубликовано и не было представлено в Королевское общество до смерти Ньютона, когда описание было найдено среди его бумаг.

Конфликт из-за выборов оратора

В марте 1673 года Ньютон принял видное участие в споре в университете. Должность публичного оратора осталась вакантной, и между главами колледжей и членами Сената возник спор о порядке избрания на эту должность. Главы колледжей утверждали, что имеют право выдвигать двух кандидатов, из которых Сенат должен выбрать одного. Сенат настаивал на том, что правильным порядком являются открытые выборы. Джордж Вильерс, 2-й герцог Букингемский, занимавший должность канцлера университета, попытался добиться компромисса, который, по его словам, "надеюсь, удовлетворит обе стороны в данный момент. Я предлагаю, чтобы главы колледжей на этот раз имели право выдвигать кандидатуры, а Сенат согласился, однако, если сочтут нужным, мог бы внести протест относительно их претензии, чтобы эти выборы не рассматривались в будущем как определяющий прецедент, ущемляющий их права". Кроме того, "поскольку мне известно, что все университеты в основном рассматривают кандидатуры доктора Генри Памана из колледжа Святого Иоанна и мистера Крейвена из Тринити-колледжа, я рекомендую выдвинуть их обоих". Однако главы колледжей выдвинули доктора Памана и Ральфа Сандерсона (из колледжа Святого Иоанна); на следующий день 121 член Сената проголосовал за Крейвена, а девяносто восемь – за Памана. Утром в день выборов в Регентском доме был зачитан и зарегистрирован протест, в котором стояла подпись Ньютона. Но вице-канцлер утвердил Памана в должности тем же утром, и таким образом завершилось первое соревнование не научного характера, в котором принял участие Ньютон.

Бедствие Ньютона

8 марта 1673 года Ньютон написал Ольденбургу, секретарю Королевского общества: "Сэр, прошу вас ходатайствовать о моем исключении из числа членов Королевского общества: хотя я высоко ценю это общество, но поскольку я вижу, что не смогу принести ему пользу и, в силу расстояния, не могу участвовать в преимуществах его собраний, желаю выйти из его состава". Ольденбург ответил на это предложением обратиться в Общество с просьбой освободить Ньютона от еженедельных взносов, о чем он упомянул в письме Ньютона Ольденбургу от 23 июня 1673 года: "Благодарю вас за предложение об освобождении от ежеквартальных платежей, но не хотел бы, чтобы вы утруждали себя этим, если уже не сделали этого". Кажется, больше никаких действий предпринято не было до 28 января 1675 года, когда Ольденбург сообщил Обществу, что "мистер Ньютон находится в обстоятельствах, когда он желает быть освобожденным от еженедельных взносов". В ответ "совет согласился освободить его от уплаты, как и других". 18 февраля 1675 года Ньютон был официально принят в Общество. Наиболее вероятная причина, по которой Ньютон желал освобождения от этих взносов, заключалась в том, что, не имея священного сана, его стипендия в Тринити-колледже должна была истечь осенью 1675 года, что повлекло бы за собой сокращение его дохода. Однако в апреле 1675 года он получил патент от короны, позволяющий ему, как профессору Лукаса, сохранить стипендию без необходимости принимать священный сан. Это должно было облегчить финансовые трудности Ньютона, поскольку в ноябре 1676 года он пожертвовал 40 фунтов стерлингов на строительство новой библиотеки Тринити-колледжа.