Físico, matemático, astrónomo y filósofo natural británico.
Introducción
El matemático, científico y filósofo más famoso, también fue el alquimista británico de la época. La ley de la gravitación universal y la ley del movimiento de Newton propuestas por él en "Principios matemáticos de la filosofía natural", publicado el 5 de julio de 1687, son las piedras angulares de la mecánica clásica. Newton y Leibniz también inventaron el cálculo de forma independiente. Dejó más de 500.000 palabras de manuscritos alquímicos y 6,543,8 millones de palabras de manuscritos teológicos. El coeficiente intelectual del físico británico Newton: 190
Joven Newton
1643 65438+ El 4 de octubre, Newton nació en una familia de agricultores en Walsop, Lincolnshire, Inglaterra. Newton era un bebé prematuro y pesó sólo tres libras al nacer. Las parteras y sus familiares estaban preocupados por si sobreviviría. Nadie pensó que esta cosita aparentemente discreta se convertiría en un gigante científico y viviría hasta los 85 años. Tres meses antes de que naciera Newton, su padre murió. Cuando tenía dos años, su madre se volvió a casar con un clérigo y dejó a Newton para que lo criara su abuela. Cuando tenía 11 años, el padrastro de su madre falleció y su madre regresó a Newton con su hijo y sus dos hijas. Newton fue taciturno y testarudo desde niño, lo que puede deberse a su situación familiar.
Desde los cinco años aproximadamente, Newton fue enviado a la escuela pública. Newton no fue un niño prodigio cuando era niño. Tiene calificaciones y calificaciones promedio, pero le gusta leer libros que presentan varios métodos simples de fabricación de modelos mecánicos, y se inspira en ellos para fabricar algunos artilugios extraños por sí mismo, como molinos de viento, relojes de madera, linternas plegables, etc.
Cuenta la leyenda que el joven Newton hizo un modelo de molino después de comprender a fondo los principios mecánicos de los molinos de viento. Ató el ratón a una cinta de correr con ruedas y luego colocó un maíz delante de la rueda, justo fuera del alcance del ratón. El ratón quería comerse el maíz, así que siguió corriendo, así que la rueda siguió girando nuevamente, cuando voló la cometa, colgó una pequeña lámpara de la cuerda; Por la noche, los aldeanos se sorprendieron al encontrar la aparición de un cometa. También hizo un pequeño reloj de agua. Todas las mañanas, el pequeño reloj de agua automáticamente le goteaba agua en la cara para instarlo a levantarse. También disfrutaba de la pintura y el grabado, especialmente tallando relojes de sol. Sus relojes de sol estaban colocados en cada rincón de su casa y en el alféizar de las ventanas para observar el movimiento de la sombra del sol.
Cuando Newton tenía 12 años, ingresó en la escuela secundaria Grantham, no lejos de casa. La madre de Newton esperaba que se convirtiera en granjero, pero Newton no tenía intención de hacerlo y le encantaba leer. A medida que crecía, Newton se aficionó cada vez más a leer, meditar y realizar pequeños experimentos científicos. Mientras estudiaba en Grantham High School, vivió en la casa de un farmacéutico, lo que le influyó para experimentar con la química.
La contribución de Newton al logro de la mecánica
Newton llevó a cabo una investigación en profundidad basada en el trabajo de Galileo y otros, y resumió las tres leyes básicas del movimiento de los objetos (las tres leyes de Newton). : ① Cuando cualquier objeto no está sujeto a fuerzas externas o la fuerza resultante de las fuerzas externas es cero, mantiene su estado de movimiento original, es decir, su movimiento original continúa en reposo y su movimiento original continúa moviéndose en una línea recta con velocidad uniforme. ② Bajo la acción de una fuerza externa, el estado de movimiento de cualquier objeto cambia y la tasa de cambio de su impulso con el tiempo es proporcional a la fuerza resultante. Generalmente se puede expresar como: la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa del objeto, y la dirección de la aceleración es consistente con la dirección de la fuerza. (3) Cuando el objeto A le da una fuerza al objeto B, el objeto B también debe darle al objeto A una fuerza de reacción. La fuerza y la reacción son iguales en magnitud, opuestas en dirección y en la misma línea recta. Estas tres leyes muy simples del movimiento sentaron una base sólida para la mecánica y tuvieron un enorme impacto en el desarrollo de otras disciplinas. Galileo propuso una vez el contenido de la primera ley, y más tarde R. Descartes hizo mejoras formales. Galileo también mencionó informalmente el contenido de la segunda ley. El contenido de la tercera ley fue deducido por Newton después de resumir los resultados de C. Lane, J. Wallis y C. Huygens. Newton fue el descubridor de la ley de la gravedad. Comenzó a considerar esta cuestión en 1665 ~ 1666. En 1679, R. Hooke le escribió que la gravedad debería ser inversamente proporcional al cuadrado de la distancia y que la órbita de un proyectil a la altura de la Tierra es elíptica. Supongamos que hay una grieta en la tierra y el proyectil regresará a su lugar original, en lugar de girar en espiral hacia el centro de la tierra como imaginó Newton. Newton no respondió, pero adoptó la opinión de Hooke.
Basándose en las leyes del movimiento planetario de Kepler y en el trabajo de otros, derivó matemáticamente la ley de la gravitación universal. Newton unificó la mecánica de los objetos terrestres y la mecánica de los cuerpos celestes en un sistema mecánico básico y estableció un sistema teórico mecánico clásico. Refleja correctamente las leyes del macromovimiento de los macroobjetos a bajas velocidades y logra la primera gran unificación de las ciencias naturales. Este es un salto adelante en la comprensión humana de la naturaleza.
Newton señaló que la resistencia viscosa de un fluido es proporcional a la velocidad de corte. Dijo: La resistencia causada por la falta de lubricidad entre las partes del fluido es, en igualdad de condiciones, directamente proporcional a la velocidad a la que se separan las partes del fluido. Los fluidos que cumplen esta ley ahora se denominan fluidos newtonianos, incluidos los más comunes el agua y el aire, y los que no cumplen esta ley se denominan fluidos no newtonianos.
Cuando Newton dio la resistencia de una placa plana al flujo de aire, utilizó un modelo de partículas para el gas y concluyó que la resistencia es proporcional al cuadrado del seno del ángulo de ataque. Esta conclusión es generalmente incorrecta, pero debido al estatus de autoridad de Newton, las generaciones posteriores la han considerado durante mucho tiempo como un credo. En el siglo XX, T. Kamen decía con humor al resumir el desarrollo de la aerodinámica que Newton hizo que los aviones fueran al cielo un siglo después.
En cuanto a la velocidad del sonido, Newton señaló correctamente que la velocidad del sonido es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la presión atmosférica e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la densidad. Sin embargo, dado que consideraba la propagación del sonido como un proceso isotérmico, los resultados no coincidían con la realidad. Posteriormente, P.-S. Laplace modificó la fórmula de la velocidad del sonido de Newton desde la perspectiva del proceso adiabático.
Contribución a las matemáticas
Desde el siglo XVII, la geometría primitiva y el álgebra han dificultado la solución de muchos problemas nuevos planteados por la producción y las ciencias naturales de la época, como por ejemplo: cómo encontrar el valor de un objeto ¿Velocidad y aceleración instantáneas? Cómo encontrar la tangente de una curva y la longitud de la curva (distancia planetaria), el área barrida por el vector diámetro, valores mínimos (como perihelio, afelio, rango de valores máximos, etc.), volumen, centro de gravedad, gravedad, etc.; aunque antes de Newton ha logrado logros en logaritmos, geometría analítica, series infinitas, etc., no puede resolver estos problemas de manera satisfactoria o universal. Las mayores influencias sobre Newton en ese momento fueron la "Geometría" de Descartes y la "Aritmética infinita" de Wallis. Newton unificó varios métodos especiales para resolver problemas infinitesimales desde la antigua Grecia en dos algoritmos: cálculo directo (diferencial) y cálculo contracorriente (integral). Esto se reflejó en la aplicación de ecuaciones polinómicas infinitas en 1669, y en la aplicación del cálculo de flujo y del infinito. 1671. Serie, serie infinita aplicada en 1676. El llamado "flujo" es una variable independiente que cambia con el tiempo, como X, Y, S, U, etc. El "número de flujo" es la velocidad de cambio del flujo, es decir, la tasa de cambio, escritura, etc. Hay una diferencia entre las "tasas diferenciales" y las "tasas variables", mencionó. Al mismo tiempo, publicó por primera vez su teorema de expansión binomial en 1676. Newton lo usó para descubrir otras series infinitas, usarlo para calcular áreas, integrales, resolver ecuaciones y más. En 1684, Leibniz introdujo y alargó la S como símbolo del cálculo a partir del estudio de tangentes a curvas. A partir de entonces, el cálculo fundado por Newton se hizo rápidamente popular en los países continentales. El surgimiento del cálculo se convirtió en otra rama importante en el desarrollo de las matemáticas, además de la geometría y el álgebra: el análisis matemático (Newton lo llamó "análisis con el método de ecuaciones polinómicas infinitas"), y luego se desarrolló en geometría diferencial y ecuaciones diferenciales, cálculo de. variaciones, etc., favoreciendo así el desarrollo de la física teórica. Por ejemplo, J. Bernoulli de Suiza encontró la solución a la curva descendente más pronunciada. Este fue el problema inicial del cálculo de variaciones. Ningún matemático en Europa pudo resolverlo en medio año. En 1697, Newton se enteró accidentalmente un día, lo resolvió de una sola vez esa noche y lo publicó de forma anónima en el "Journal of Philosophy". Bernoulli dijo sorprendido: "Reconocí un león por esta garra". Newton propuso el "método del flujo" basándose en el trabajo de sus predecesores, estableció el teorema del binomio y colaboró con G.W. Leibniz. Fundó el cálculo casi al mismo tiempo, obtuvo. los conceptos y reglas de operación de derivadas e integrales, y aclaró que las derivadas y las integrales son dos operaciones recíprocas entre sí, abriendo una nueva era para el desarrollo de las matemáticas.
Aportaciones Ópticas
Newton se dedicó a estudiar los fenómenos del color y la naturaleza de la luz. En 1666, utilizó un prisma para estudiar la luz solar y concluyó que la luz blanca es una mezcla de diferentes colores (es decir, diferentes longitudes de onda), y diferentes longitudes de onda de luz tienen diferentes índices de refracción. Entre la luz visible, la luz roja tiene la longitud de onda más larga y el índice de refracción más pequeño. La luz violeta tiene la longitud de onda más corta y el índice de refracción más alto. El importante descubrimiento de Newton se convirtió en la base del análisis espectral, revelando el secreto del color de la luz. Newton también presionó la superficie convexa de una lente convexa finamente esmerilada con un gran radio de curvatura sobre un vidrio plano muy liso.
Bajo luz blanca, puedes ver que el punto de contacto central es un punto oscuro rodeado por círculos concéntricos de luz y oscuridad. Las generaciones posteriores llamaron a este fenómeno "anillo de Newton". Fundó la "teoría de las partículas" de la luz, que reflejaba la naturaleza del movimiento de la luz desde un lado, pero Newton no se opuso a la "teoría ondulatoria" de la luz. Publicó el libro "Óptica" en 65438-0704, en el que expuso sistemáticamente los resultados de su investigación en óptica.
Aporte de calor
Newton estableció la ley de enfriamiento, es decir, cuando hay una diferencia de temperatura entre la superficie de un objeto y su entorno, la pérdida de calor por unidad de área por unidad el tiempo es proporcional a esta diferencia de temperatura.
Aportaciones a la astronomía
Newton construyó un telescopio reflector en 1672. Usó la gravitación universal entre partículas para demostrar que la gravedad externa de una esfera esféricamente simétrica puede ser reemplazada por partículas de la misma masa en el centro. También utilizó el principio de gravitación universal para explicar diversos fenómenos de las mareas, señalando que el tamaño de las mareas no sólo está relacionado con la fase de la luna, sino también con la orientación del sol. Newton predijo que la Tierra no era una esfera perfecta. La precesión es causada por la perturbación del Sol en el abultamiento ecuatorial.
Aporte filosófico
La filosofía de Newton pertenece básicamente al materialismo espontáneo. Reconoció la existencia objetiva del tiempo y el espacio. Como todas las grandes figuras de la historia, Newton hizo grandes contribuciones a la humanidad, pero no fue inmune a las limitaciones de la época. Por ejemplo, consideró el tiempo y el espacio como cosas separadas de la materia en movimiento, y propuso los conceptos de tiempo absoluto y espacio absoluto, atribuyó fenómenos naturales temporalmente inexplicables a las disposiciones de Dios y propuso que todos los planetas comienzan a moverse bajo la influencia de; alguna "primera fuerza impulsora" externa. La obra más importante de Newton, "Principios matemáticos de la filosofía natural", se publicó en 1687. El libro resume muchos descubrimientos y resultados de investigaciones importantes de su vida, incluidas las leyes del movimiento de objetos antes mencionadas. Dijo que este libro "estudia principalmente la resistencia de fluidos ligeros y pesados y otras fuerzas que atraen el movimiento, por eso estudiamos la naturaleza".