سر آیزاک نیوتن

آیزاک نیوتن
زمینه فعالیت
تولد
۲۵ دسامبر ۱۶۴۲ (میلادی)
مرگ
۲۰ مارس ۱۷۲۷ (میلادی)

سر آیزاک نیوتن (۲۵ دسامبر ۱۶۴۲ – ۲۰ مارس ۱۷۲۷) کیمی‍اگر، ریاضیدان، دانشمند و فیلسوفی انگلیسی بود. وی در سال ۱۶۸۷ م. شاهکار خود "اصول ریاضی فلسفهٔ طبیعی" را به نگارش درآورد. در این کتاب او مفهوم گرانش عمومی را مطرح ساخت و با تشریح قوانین حرکت اجسام، علم مکانیک کلاسیک را پایه گذاشت. نیوتن همچنین در افتخار تکمیل حساب دیفرانسیل با ویلهلم گوتفرید لایب نیتز ریاضیدان آلمانی شریک است.

فهرست مندرجات [مخفی شود] ۱ توضیحات تکمیلی ۲ از کودکی تا استادی ۳ اوج فعالیت‌های علمی ۳.۱ نورشناسی ۳.۲ گرانش ۳.۳ قوانین نیوتن در حرکت اجسام ۴ پذیرش مناصب حکومتی و ریاست انجمن سلطنتی ۵ منابع بیشتر برای مطالعه

[ویرایش]

توضیحات تکمیلی

نام نیوتن با انقلاب علمی در اروپا و ارتقاء تئوری خورشید- مرکزی (heliocentrism) پیوند خورده‎ است. او نخستین کسی است که قواعد طبیعی حاکم بر گردشهای زمینی و آسمانی را کشف کرد. وی همچنین توانست برای اثبات قوانین حرکت سیّارات کپلر برهان‎های ریاضی بیابد. در جهت بسط قوانین نامبرده، او این جستار را مطرح کرد که مدار اجرام آسمانی (مانند ستارگان دنباله دار) لزوما بیضوی نیست بلکه می‌تواند هذلولی یا شلجمی نیز باشد. افزون بر اینها، نیوتن پس از آزمایش‎های دقیق دریافت که نور سفید ترکیبی است از تمام رنگ‌های موجود در رنگین‌کمان. او فرضیه موجی هویگنس را دربارهٔ نور رد کرد. از دیدگاه نیوتن نور جریانی از ذرات است که از چشمه‎ی نور به بیرون فرستاده می‎شوند.

[ویرایش]

از کودکی تا استادی

نیوتن در روستای وولز تورپ بای کولز تر وُرث (Woolsthorpe-by-Colsterworth) واقع در ناحیه لینکن شایر (Lincolnshire) زاده شد. سه ماه پیش از تولد، پدرش درگذشت. مادر او نیز دو سال بعد ازنو ازدواج کرد و ایساک را تحت سرپرستی مادربزرگش قرار داد.

پس به پایان بردن آموزش‎های آغازین در مدرسه گرنتَم(Grantham Grammar School)، در سال ۱۶۶۱ م. نیوتن به دانشکده ترینیتی ی کیمبریج (Trinity College, Cambridge) – جایی که عمویش نیز به تحصیل اشتغال داشت – وارد شد. در آن دوران دروس دانشکده عموما بر پایه‎ی آموزه‌های ارسطو تنظیم می‎شد ولی نیوتن ترجیح می‎داد که با اندیشه‎های مترقی‎تر فیلسوفان نوگرایی چون دکارت، گالیله، کپرنیک و کپلر آشنا شود. در ۱۶۶۵ م. او موفق به کشف قضیهٔ دو جمله‌ای در جبر شد. یافته‎ای که بعدها به ابداع حساب دیفرانسیل انجامید. نیوتن نخستین مدرک دانشگاهی خود را در سال ۱۶۶۵ م. دریافت کرد اما زمانی که درصدد ورود به دورهٔ کارشناسی‌ ارشد بود، دانشگاه کیمبریج بر اثر همه‌گیری طاعون در لندن و حومه تعطیل شد و نیوتن به روستایش بازگشت. در طول دو سال بعد او در خانه اش به مطالعات خود در زمینه‎ی حساب، نورشناسی و گرانش ادامه می‎داد.

در همین دوران مرخصی اجباری بود که نیوتن نظریات خود را در مورد گرانش (جاذبه) پایه‌ریزی کرد. مطابق داستانی بسیار مشهور، روزی نیوتن زیر یک درخت سیب نشسته بوده که ناگاه سیبی بر سرش می‎افتد واز این واقعه او به یکسانی ماهیت نیروی گرانش زمینی و سماوی پی می‎برد. داستان فوق در واقع روایت اغراق شده ایست از خاطره‎ای که خود نیوتن نقل کرده بود مبنی بر اینکه یک روز کنار پنجره‎ی اتاق خانه اش (Woolsthorpe Manor) به تماشای باغ نشسته بود که افتادن سیبی از درختی نظرش را به خود جلب کرد. سالها بعد در ۱۵ آوریل ۱۷۲۶، او به دوست نویسنده اش ویلیام استاکلی گفت: " واقعه‎ی مذکور این سؤال را به ذهنم آورد که چرا سیب همیشه مستقیما به پایین می‎افتد؟ چرا به جای حرکت به سمت مرکز زمین به طرفین یا رو به بالا نمی‎رود؟ " (به نقل از کتاب " یادداشت‌هایی از زندگانی سر آیزاک نیوتن") پس از برطرف شدن خطر طاعون، نیوتن به کیمبریج بازگشت (۱۶۶۷ م.) و عضو جزء کالج ترینیتی شد و در سال ۱۶۶۸ م. با دریافت مدرک فوق لیسانس و گرفتن کرسی استادی لوکاسین جایگاه خود را تثبیت کرد.

[ویرایش]

اوج فعالیت‌های علمی

[ویرایش]

نورشناسی

در اواخر دهه ۱۶۶۰ م. نیوتن درباره شکست نور تحق‍یق می‎کرد. او دریافت که نور سفید اگر از یک منشور عبور کند به طیفی از رنگ‌ها تجزیه می‎شود. همچنین بوسیله‎ی قرار دادن منشور مشابه دیگری در مسیر نور تجزیه شده به صورت وارونه، می‌توان رنگ‌های طیف را بازترکیب کرد و نور سفید به دست آورد. او علت تشکیل طیف را چنین توجیه می‎کرد: نور جریانی از ذرات کوچک است که به خط مستقیم در فضا حرکت می‎کنند و هنگام عبور از یک ماده شفاف مانند منشور به ماده‌ای دیگر، این ذرات بسته به نوع لرزش خود با زاویه‌های گوناگون شکست می‎یابند. در نتیجه ذرات تشکیل دهنده نور سفید ازهم جدا شده به شکل طیف هفت رنگ ظاهر می‎شوند.

این ویژگی در اختربین‌های (تلسکوپ) شکستی (انکساری) پدیده‌ای را موجب می‌شود که به آن پراکندگی نور می‎گویند؛ لبه‌های عدسی‎های این اختربین‌ها مانند منشور عمل کرده و نور سفید را پس از عبور از خود به صورت طیف در می‎آورند و در تصاویر تلسکوپ حاشیه‎های رنگی ایجاد می‎کنند. برای حل این مشکل نیوتن در سال ۱۶۶۸ م. تلسکوپ بازتابشی را که چندی قبل توسط جیمز گرگوری اسکاتلندی طراحی شده بود تکامل بخشید و آن را همراه با تحلیل دقیق قوانین بازتابش و تجزیه‎ی نور به انجمن سلطنتی ارائه نمود. نظریه‎ی نیوتن با مخالفت رابرت هوک فیزیکدان روبرو شد. هوک و کریستیان هویگنس هلندی در آن زمان صاحب تئوری موجی نور بودند که از نظر نیوتن مردود بود. چندی بعد نیوتن بر پایه نظریات خود کتابی در باب نورشناسی با عنوان اپتیکس (Opticks) نوشت. ولی از بیم مخالفت‎های هوک انتشار آن را تا سال ۱۷۰۴ م. به تأخیر انداخت. در این زمان وی خود رئیس انجمن سلطنتی شده و رابرت هوک نیز در گذشته بود.

[ویرایش]

گرانش

در سال ۱۶۸۴ م. نیوتن که مطالعات خود را دربارهٔ گرانش و چگونگی حرکت سیارات کامل کرده بود، رساله‌ای در این مورد نوشت که بسیار مورد توجه ادموند هالی منجم معروف انگلیسی قرار گرفت. با تشویق و پیگیری او سرانجام نیوتن کتابش را تکمیل و با سرمایه هالی منتشر کرد. این کتاب، (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) یا همان "اصول ریاضی فلسفهٔ طبیعی" بر جهان علم بویژه فیزیک تأثیری عظیم گذاشت و بعضی آن را بزرگترین کتاب علمی تاریخ دانسته‎اند.

یوهانس کپلر ستاره شناس آلمانی در ۱۶۰۹ م. نظریهٔ انقلابی خود را دربارهٔ حرکت سیارات عرضه کرد. در آن زمان هنوز یافته‌های کپرنیک مقبولیت عام پیدا نکرده بود و اکثر مردم بر این باور بودند که سیارات، خورشید و دیگر ستارگان به دور زمین می‌چرخند. کپلر درکتاب خود به نام «هیئت جدید» (Astronomia Nova) تمام این پندارها را در هم ریخت. او با استفاده از نتایج رصدهای استادش تیکو براهه (Tycho Brahe) و مشاهدات خود توانست ثابت کند که سیارات نه به دور زمین که گرد خورشید می‌چرخند و مدار آنها نیز بر خلاف 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 در می‌آورد. همچنین مشخص نبود که به چه علت سرعت مداری سیارات وقتی به خورشید نزدیکترند، افزایش می‌یابد.

نیوتن در کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی (معروف به Principia) به تمامی این پرسش‌ها پاسخ گفت. او ثابت کرد که نیروی کشش میان اجسام آسمانی، طبق قانون " عکس مربع" عمل می‎کند یعنی مقدار نیروی گرانش میان خورشید و یک سیاره برابر است با عکس مجذور فاصله میان آن دو. او با تحلیل ریاضی نشان داد که قانون عکس مربع به ناگزیر مسیر حرکت سیاره‌ها را بیضی می‎سازد. آنگاه او گام بلند دیگری برداشت و قانون گرانش عمومی را وضع کرد که به موجب آن هر جسمی در عالم به هر جسم دیگری نیروی کششی وارد می‎کند و مقدار این نیرو با رابطه‎ی نامبرده محاسبه‌پذیر است.

[ویرایش]

قوانین نیوتن در حرکت اجسام

در بخش دیگری از پرینسیپیا، نیوتن چگونگی جنبش اجسام را در قالب سه قانون توصیف کرده است. این قوانین آن‌قدر همه‌فهم و آشکارند که امروزه کسی گمان نمی‌برد نیازی به کشف شدن داشته باشند با این حال نیوتن نخستین کسی بود که با نبوغ خود به وجود آنها پی‌برد و چیستان حرکت جسم را حل کرد.

• قانون اول نیوتن
• قانون دوم نیوتن
• قانون سوم نیوتن

مجموعهٔ قوانین سه‌گانهٔ حرکت و قانون گرانش عمومی، اساس و شالودهٔ فناوری مدرن هستند و با وجود پیدایش فرضیه‌های تازه‌تر از اهمیت آن کاسته نشده است.

[ویرایش]

پذیرش مناصب حکومتی و ریاست انجمن سلطنتی

در کنار فعالیت‎های علمی معمول، نیوتن از مسؤولیت‎های سیاسی نیز رویگردان نبود. او در سال های۱۶۸۹، ۱۷۰۱ و ۱۷۰۲ م. به نمایندگی مجلس برگزیده شد. اگر چه تنها جمله‎ای که در طول این سه سال در صحن مجلس بر زبان آورد، تقاضای بستن پنجره‌ها بود! در ۱۶۹۶م. با فرمان چارلز مونتاگو رئیس خزانه‌داری انگلیس، نیوتن منصب ناظر ضرابخانه سلطنتی را عهده‌دار شد و سه سال بعد (۱۶۹۹ م.) به مدیریت آن سازمان گمارده شد. اگر چه نیوتن چنین مشاغلی را بیشتر برای سرگرمی می‎پذیرفت ولی گفته‎اند که در این مقام او وظیفهٔ خود را "با شایستگی تمام" انجام می‎داد. از سال ۱۷۰۳ م. تا آخر عمر نیوتن رئیس انجمن سلطنتی بریتانیا و همچنین یکی از اعضای فرهنگستان علوم فرانسه بود. او در سال ۱۷۰۵ م. از سوی ملکه آن به مقام شهسواری مفتخر گردید.

سر آیزاک نیوتن در سن ۸۵ سالگی در لندن درگذشت. پیکر وی را در کلیسای وست‌مینستر به خاک سپردند. او نخستین دانشمندی بود که به این افتخار نائل آمد.