La invención de la "óptica" y los telescopios reflectores, al igual que la óptica y la mecánica, fueron valorados en la antigua Grecia. Para satisfacer las necesidades de la observación astronómica, desde muy temprano se desarrolló la fabricación de instrumentos ópticos. La ley de reflexión de la luz era bien conocida ya en la época de Euclides, pero la ley de refracción no fue descubierta por el científico holandés W. Snell hasta poco antes del nacimiento de Newton. La producción de vidrio se había extendido desde Arabia a Europa occidental. En el siglo XVI floreció en los Países Bajos la industria artesanal del pulido de lentes. Se puede fabricar un microscopio o telescopio combinando adecuadamente lentes en un sistema. La invención de estos dos instrumentos jugó un papel importante en el desarrollo de la ciencia. Antes de Newton, Galileo utilizó por primera vez su telescopio para realizar observaciones astronómicas. Un telescopio es un telescopio con una lente convergente como ocular y una lente divergente como objetivo. También está el popular telescopio Kepler, que consta de dos lentes convergentes. Ninguno de los telescopios puede eliminar la dispersión de la lente del objetivo. Newton inventó un espejo de metal como lente objetivo en lugar de una lente convergente, evitando así la dispersión de la lente objetivo. El telescopio fabricado por Newton en aquella época medía 6 pulgadas de largo, 1 pulgada de diámetro y tenía un aumento de 30 a 40 veces. Después de realizar mejoras, en 1671 construyó un segundo telescopio reflector más grande y lo envió a la Royal Society para su revisión. Este telescopio está coleccionado por la Royal Society como un valioso artefacto científico. Para fabricar un telescopio reflector, Newton fundió él mismo aleaciones y esmeriló espejos. A Newton le encantaba hacer modelos y experimentar a mano desde que era niño, lo que contribuyó en gran medida al éxito de sus experimentos ópticos. Ya en la época a.C., la gente especulaba sobre el color de la luz, relacionando los colores del arco iris con los colores formados en los bordes de los trozos de vidrio. Desde Aristóteles hasta Descartes, todos creían que la luz blanca es pura y uniforme, que es la esencia de la luz, mientras que la luz de colores es sólo una variación de la luz. Ninguno de ellos experimentó tan seriamente como lo hizo Newton.
Hacia 1663, Newton se interesó por la investigación óptica. Durante este período, molió vidrio y fabricó telescopios. En 1666 compró un prisma de vidrio y comenzó a estudiar el fenómeno de la dispersión. Con este fin, Newton escribió en su libro "Óptica": "Oscurezca mi habitación, haga un pequeño agujero en el panel de mi ventana, deje que entre una cantidad adecuada de luz solar en la habitación y coloque mi prisma en la entrada. En este punto, la luz se refracta a través del prisma y llega a la pared opuesta "Newton vio una banda de luz de color en la pared, que era varias veces más larga que el punto de luz blanco original. Se dio cuenta de que estos colores eran los colores claros originales que componían la luz blanca. Para demostrarlo, Newton realizó más experimentos. También se hace un pequeño agujero en la pantalla que proyecta la tira de luz, de modo que parte del color de la tira de luz pasa por el segundo pequeño agujero, es refractado por el segundo prisma colocado detrás de la pantalla, y se proyecta sobre la segunda pantalla. Un prisma gira lentamente alrededor de su eje, y sólo la imagen vista a través del segundo pequeño agujero, que cae sobre la segunda pantalla, se mueve hacia arriba y hacia abajo a medida que gira el primer prisma. Entonces podemos ver que la luz azul que más refracta el primer prisma también lo refracta más el segundo prisma. Por el contrario, la luz roja es la que menos refracta los prismas delantero y trasero. Así concluyó Newton: "La banda de luz coloreada rectangular obtenida después de la refracción por el primer prisma no es más que luz blanca compuesta de diferentes colores de luz". refracción." Mezclado uniformemente. "Esta es la teoría del color de la luz de Newton. Se estableció mediante la experimentación, que Newton llamó el "experimento crucial". Se puede decir que este experimento fue la base para el establecimiento de la espectroscopia por parte de J. von Fraunhofer un siglo y medio después. De hecho, la Proposición No. 4 de Newton en Óptica pedía un agujero rectangular de 1 a 2 pulgadas de largo y sólo 1/1 o 1/20 de pulgada de ancho, en lugar de un pequeño agujero redondo. Dijo que los resultados eran más claros que antes, pero no había ningún registro de la línea Fraunhofer. Después de que Newton realizó una gran cantidad de experimentos en esta área, envió sus conclusiones a la Royal Society para su revisión en 1672. Inesperadamente, provocó un acalorado debate. Huygens estaba en su contra en ese momento y Hooke se mostró particularmente agresivo. Ya en 1665, Hooke propuso en Inglaterra la teoría ondulatoria de la luz, que era sólo una hipótesis. Huygens lo completó y creía que el éter en el espacio era omnipresente. Consideraba el éter como un medio vibrante y consideraba cada partícula del medio como un centro alrededor del cual se formaba una onda. Huygens utilizó con éxito esta imagen física para explicar la reflexión y refracción de la luz, y también la utilizó para estudiar la birrefringencia de las rocas continentales heladas (pero el establecimiento de la teoría de las ondas de luz aún no ha sido probado mediante el experimento de interferencia de T. Young en Reino Unido un siglo y medio después). Newton dijo que el mayor obstáculo para la teoría ondulatoria era la incapacidad de explicar las líneas rectas de la luz. Propuso que los objetos luminosos emiten partículas que se mueven en línea recta y el flujo de partículas impacta en la retina, provocando la visión.
También puede explicar la refracción y la reflexión de la luz, e incluso después de su modificación, puede explicar el fenómeno de "difracción" descubierto por F.M. Pero Newton admitió que la teoría de las partículas era menos clara que la teoría de las ondas a la hora de explicar los colores que se formaban en la película. En ese momento, el debate entre la teoría de partículas y la teoría de ondas era muy feroz y el debate entre las dos partes duró muchos años. El debate entre la teoría de las partículas de luz y la teoría de las ondas de aquella época se puede resumir citando a E.T. Whitaker: "Cuando A. Einstein utilizó los principios cuánticos de M. Planck para explicar el efecto fotoeléctrico, la idea de las partículas de luz quedó en silencio por un tiempo. Siglos después, renació en 1905 y propuso los principios básicos de la existencia de los cuantos de luz. Sus ideas fueron plenamente confirmadas por experimentos. En particular, el efecto Compton producido por la colisión de fotones y electrones obedece a las leyes clásicas de la colisión. Al mismo tiempo, el experimento sobre la fluctuación de la luz no ha fracasado, por lo que tenemos que admitir que tanto la teoría de la fluctuación como la hipótesis de las partículas son correctas." No hay duda de que la "Óptica" de Newton es una obra maestra de la física. y sus "Principios.", es un clásico en la comunidad científica. La primera edición de "Optics" se imprimió en 1704, después de la muerte de Hooke. La última parte de Óptica, de forma única, va acompañada de una famosa lista de "preguntas", que plantea un total de 31 "preguntas" (la primera edición planteaba 16 "preguntas"). Entre los "problemas" no sólo se encuentran la refracción y la reflexión de la luz, sino también los problemas de la luz y el vacío, e incluso la gravedad y los cuerpos celestes. Habló sobre la fluctuación de la luz y la interacción entre la luz solar y la materia en muchos lugares, lo que abordó muchos aspectos de la física y fue muy esclarecedor. Las generaciones posteriores comentaron que estos "problemas" son la parte más importante de la óptica y no son palabras vacías. Newton estableció la teoría de la luz con la ayuda de resultados y análisis experimentales en su libro "Óptica". Sin embargo, el libro no menciona que diferentes vasos tienen diferentes índices de refracción y no hay ningún experimento acromático en el libro. Esto puede deberse a que aún no había obtenido prismas para diferentes vasos en ese momento. Pero para evitar la dispersión de la lente del objetivo, Newton construyó un telescopio reflector, que era un método excelente. Hasta la fecha, la construcción de grandes telescopios ha seguido este enfoque. Tres años después de la muerte de Newton (1730), se publicó la cuarta edición de la "Óptica" revisada de Newton. La edición popular de 1931 se reproduce como cuarta edición.
Einstein dijo en el prefacio de la reimpresión de 1931 de "Newton's Optics": "La era de Newton ha sido olvidada durante mucho tiempo... Los descubrimientos de Newton entraron en un reconocido tesoro de conocimiento. Sin embargo, esta nueva edición Su trabajo sobre Sin embargo, la óptica debe ser bienvenida con sincera gratitud, ya que es la única que nos brinda el placer de ver a este gran hombre en acción."
Las leyes de la gravedad y la filosofía natural. Matemáticamente, el astrónomo danés Tycho investigó durante muchos años observaciones de los planetas que orbitan alrededor del sol en el siglo XVI. Después de su muerte, el astrónomo alemán Kepler recopiló y analizó los 20 años de registros de observación de Tycho y resumió las famosas tres leyes del movimiento planetario de Kepler. Este descubrimiento no sólo sentó las bases de la astronomía clásica sino que también condujo al descubrimiento de la ley de la gravitación universal. Antes de que Kepler llegara a las tres leyes del movimiento planetario, propuso la idea de la fuerza gravitacional entre el sol y los planetas en 1596, luego planteó la cuestión de la fuerza centrífuga cuando un objeto se mueve en un movimiento circular; En general, se cree que Galileo había comprendido la fuerza centrífuga, pero Newton tuvo que comprenderla y calcularla mejor. 1664 65438+20 de octubre Newton ha propuesto un método específico para calcular la fuerza centrípeta cuando un objeto realiza un movimiento circular en su "Cálculo de la medicina herbaria". Newton escribió en detalle los métodos de derivación y cálculo en el Capítulo 2 de la Parte 1 de sus "Principia" (3ª edición), Proposición 4, Teorema 4 y el siguiente Corolario 1, indicando claramente: "Por lo tanto, dado que estos arcos representan el movimiento del movimiento objeto, Velocidad, entonces la fuerza centrípeta es el cuadrado de la velocidad dividido por el radio del círculo "Se puede ver que la derivación de la ley de la distancia del cuadrado inverso es inseparable del cálculo de la fuerza centrípeta. Por cierto, la ecuación de la fuerza centrífuga derivada por Huygens de diferentes maneras es similar a la de Newton, y los resultados se publicaron en 1673. Aunque Newton propuso el método para encontrar la fuerza centrípeta en su primer trabajo "Cálculo de hierbas", él mismo dijo que "el Sr. Huygens publicó más tarde la teoría de la fuerza centrífuga, creo que antes que yo". Vale la pena señalar que en la primera y tercera parte de "Principios", Newton nunca mencionó la palabra fuerza centrífuga cuando se refería al movimiento orbital. Siempre enfatizó la fuerza centrípeta que tira hacia el centro de la órbita.
Acerca de la ley de que la gravedad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, el debate sobre el derecho de invención quedó grabado en la historia. Algunas personas piensan que la ley de la distancia del cuadrado inverso se puede derivar directamente de la tercera ley de Kepler, pero esta ley no se puede derivar sin el concepto de fuerza y movimiento centrípeto.
Newton propuso por primera vez el concepto y el funcionamiento de la fuerza centrípeta. Hooke, que era siete años mayor que Newton, afirmó que sabía desde hacía mucho tiempo que la gravedad era inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, pero no podía demostrarlo. Cuando se imprimió la primera edición de "Principia", Hooke pidió a Newton compartir los derechos de invención de esta ley a través de Halley. Newton se negó. En las notas bajo la proposición 4 anterior en "Principia" (3ª edición), al mencionar que la ley de la distancia del cuadrado inverso se aplica al movimiento de los cuerpos celestes, Newton dijo: "Sir Ryan, el Dr. Hooke y el Dr. Halley tienen todos Le prestaron atención respectivamente." Al mismo tiempo, también dijo. Se menciona que "El Sr. Huygens, en su excelente trabajo "El balanceo de un péndulo", comparó la gravedad con la fuerza centrífuga de un cuerpo en rotación. , la gente tiene cierta comprensión de la invención a partir de la ley del cuadrado inverso. Algunas personas piensan que en 1666, Newton intentó calcular la fuerza gravitacional entre la Luna y la Tierra utilizando la longitud de 1 grado en la superficie terrestre como 60 millas reales; Según sus cálculos, el período de la Luna alrededor de la Tierra no coincidía con la realidad, por lo que abandonó el borrador en 1682. La longitud de la Tierra de Picard era de 1 grado y su longitud era de 69,1 millas, por lo que volvió a calcular para que el cálculo fuera consistente con las observaciones reales. visto en la vida diaria con la gravedad de los cuerpos celestes, que fue de gran importancia en la historia de la ciencia. ¿Qué es la órbita? En ese momento, el famoso científico británico estaba discutiendo la órbita del planeta, pero Hooke estaba familiarizado con ella. no pudo descifrar el resultado del cálculo. Así que el buen amigo de Newton, Halley, fue a Cambridge para preguntarle a Newton. Ya lo había calculado y estaba seguro. La órbita del planeta alrededor del sol es elíptica, pero después de años de presión, el manuscrito pudo. No se encontró, por lo que Halley prometió volver a calcularlo y enviarlo en unos tres meses. Como prometió, Halley visitó Cambridge nuevamente y Newton le entregó un manuscrito "Sobre el movimiento", que Halley apreció mucho. Bodies" basado en este manuscrito, que fue enviado a la Royal Society en febrero de 1684. La primera parte de este libro es principalmente equivalente al posterior "Principia". Partes I y II. Lo que quedó se convirtió en la Parte III de los Principia. Halley instó Newton escribió los Principia para su publicación, pagó su impresión y supervisó personalmente la publicación de la escuela en julio de 1687. La primera edición de "Principios del Naturalismo" se publicó. Newton comenzó a pensar y dibujar en 1664, y han pasado 23 años desde que los publicó. La segunda edición de "Principios" se publicó en 1713 y la tercera edición se publicó en 1725 (consulte la portada de la famosa obra de Newton "Principios" (1686). "Principia" se escribió originalmente en latín dos años después de Newton. muerte, fue traducido al inglés por A. Mott, que es la ahora popular versión en inglés de "Principia". Hay dos partes importantes antes de la primera parte de los Principia. Hay 8 definiciones. de los cuales se trata de la fuerza centrípeta. Dijo que la fuerza que actúa sobre un objeto proviene de diferentes fuentes, como la fuerza de impacto, la presión y la fuerza centrípeta. El término fuerza centrípeta fue inventado por Newton (en otra ocasión, Huygens la llamó complemento de la centrípeta). fuerza). Newton tuvo una larga explicación en el capítulo de definición, en el que mencionó un experimento hipotético: "Cuando se dispara una bala de cañón sobre una montaña alta, el cañón no es lo suficientemente potente. Voló por un tiempo y luego cayó al suelo. en un arco. "Si el cañón es lo suficientemente potente, la bala orbitará alrededor de la Tierra. Esta es una manifestación de la fuerza centrípeta." La idea del satélite artificial actual ya había aparecido en la mente de Newton en ese momento. En el capítulo sobre definiciones, Newton explica su concepto de espacio y tiempo absolutos. Eligió los dos nombres espacio absoluto y tiempo absoluto para el espacio y el tiempo familiares. Newton creía que el movimiento absoluto sólo podía percibirse en el espacio absoluto, especialmente cuando un objeto estaba girando. En aquel momento, Huygens y el arzobispo británico Bekele cuestionaron esto. En cualquier caso, este breve capítulo expresa las opiniones básicas de Newton sobre la fuerza y el espacio-tiempo, y es un documento original importante para estudiar a Newton.
Antes de la primera parte, además de un capítulo sobre definiciones, también hay un capítulo sobre axiomas o teoremas sobre el movimiento. En este capítulo, Newton explica las famosas tres leyes del movimiento (ver Leyes del movimiento de Newton). La primera ley del movimiento generalmente se llama ley de inercia y se cree que fue formulada por Galileo y Descartes. Para cambiar la dirección (o velocidad) de un objeto, debe existir una fuerza externa y debe surgir el concepto de masa. El concepto básico de masa (cantidad de materia original) fue propuesto por primera vez por Newton en el capítulo de definición de la primera parte de "Principia" y se convirtió en uno de los conceptos más básicos de la física. Distinguió claramente entre masa y peso e ilustró la relación entre las dos cantidades en diversas circunstancias.
En mecánica, Newton utilizó la masa para representar las propiedades de los objetos. Einstein señaló: "Sólo introduciendo un nuevo concepto de masa pudo (Newton) conectar fuerza y aceleración. Newton también definió la palabra impulso". Newton señaló que el impulso es la medida del movimiento de la materia, conecta materia y movimiento; el impulso doble, tanto la materia como el movimiento, es cuatro veces el original; Luego se explica la conservación del impulso. Newton tiene siete corolarios después de las tres leyes del movimiento, que explican que cuando dos fuerzas actúan sobre un objeto al mismo tiempo, la dirección de la aceleración del objeto y la fuerza resultante están en las diagonales del paralelogramo de las dos fuerzas. Después de eso, hubo una larga explicación, que discutió a grandes rasgos la conexión entre las tres leyes del movimiento. Los experimentos de colisión elástica y colisión inelástica de dos péndulos también se utilizaron para ilustrar la conservación del movimiento y la relación entre la segunda ley y la tercera. ley. Como puede verse en lo anterior, las tres leyes del movimiento de Newton no están separadas, sino conectadas. En sus primeros años, Newton utilizó experimentos de colisión para estudiar la fuerza en el cálculo y la medicina herbaria. En sus principios, enfatizó que "impulso" es el concepto de fuerza. Este concepto se desarrolló más tarde para decir que una serie relacionada de pulsos con intervalos infinitamente cortos se convierte en una fuerza continua. Esta frase contiene la definición de fuerza expresada en forma diferencial. Newton supuso que una partícula se mueve inercialmente en línea recta. Esta partícula está conectada a un punto fuera de la línea recta en tiempos iguales, las áreas recorridas por esta línea deben ser iguales si se encuentra una fuerza externa en un punto determinado de la línea recta. En línea recta, la partícula se moverá en la dirección entre su dirección original y la dirección de la fuerza externa. Newton finalmente utilizó el método del límite conceptual infinitesimal para demostrar que una partícula en movimiento está sujeta a una fuerza externa desde un punto fijo. Si la fuerza externa se ejerce sobre una línea recta entre la partícula y el punto fijo, y la magnitud de la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, entonces es probable que la trayectoria de la partícula sea una elipse y el punto fijo es el foco de la elipse. Aquí Newton concluyó que el área recorrida por una línea recta entre un planeta y el sol debe ser proporcional al tiempo. Newton también imaginó que una partícula viaja desde un punto de una elipse durante un tiempo infinitamente corto. La distancia que recorre la partícula hasta la tangente en un tiempo corto es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde el foco al punto. Cuando dos puntos de una elipse se aproximan, Newton concluyó que la ley del área de Kepler era la condición clave en este caso extremo. En resumen, Newton concluyó que si la ley del área se cumple, las órbitas elípticas significan que la fuerza dirigida hacia el foco debe ser inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Newton demostró entonces deliberadamente que la ley del área es una condición necesaria y suficiente para que la fuerza que actúa sobre un objeto en movimiento se dirija hacia el centro. Esto revela la importancia de la primera y segunda leyes de Kepler. La Parte II de Principios analiza el movimiento de partículas en medios resistivos (gases y líquidos). Newton utilizó más matemáticas aquí, pero tiene menos sentido físico que antes. En la primera parte, Newton hizo todo lo posible por demostrar la existencia de la gravedad (fuerza centrípeta) en el universo mediante varios métodos; en la segunda parte, Newton también asumió que la resistencia en el medio es proporcional a la velocidad del objeto; supuso que era proporcional al cuadrado de la velocidad; incluso pensó que parte de ella es la relación de velocidad y parte es la relación de velocidad al cuadrado. También demostró algunas otras cuestiones. En estos trabajos, Newton utilizó técnicas matemáticas para abordar problemas que parecían no tener ningún significado físico real. También estudió la elasticidad y compresibilidad de los gases. En la segunda parte de "Principios", Newton midió la relación entre el peso (es decir, la gravedad de la Tierra) y la inercia mediante experimentos de movimiento colocados en fluidos. En la física clásica, estas dos cantidades sólo pueden determinarse experimentalmente. En cuanto a la investigación sobre acústica, en la segunda parte de "Principios" se registra que Newton estudió teóricamente la velocidad del sonido (ver Teoremas 48, 49 y 50), y los resultados obtenidos fueron 65,438+06% inferiores al valor medido. . Creía que la velocidad del sonido es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la llamada "fuerza elástica" e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la densidad del medio. Newton también estudió los modos de propagación del sonido. Dijo que la propagación era causada por la pulsación del aire y señaló que la pulsación de una onda era simplemente el movimiento alterno de partículas en un medio, indistinguible del movimiento de un péndulo. En el último párrafo de la Parte II, Newton aclaró que la hipótesis del vórtice no tenía nada que ver con el movimiento de los cuerpos celestes. Newton quería escribir la tercera parte de "Principia" como un resumen general. Pero los planes cambiaron más tarde y el título fue "Cosmic Systems". En esta sección se analizan los movimientos de los planetas, las lunas y los cometas del sistema solar y la generación de mareas oceánicas. A estas fuerzas las llamó gravedad, que es lo que hoy se conoce como gravitación universal. Explicó que la gravedad es la fuerza de interacción entre dos objetos. El sol ejerce una atracción gravitacional sobre los planetas para mantenerlos en órbita, y los planetas también ejercen una fuerza sobre el sol. Esto está estipulado por la tercera ley del movimiento. Es solo que la diferencia de masa entre el Sol y los planetas es demasiado grande y el movimiento del Sol es mínimo. El movimiento entre planetas se ve perturbado por la gravedad, lo que se denomina perturbación en problemas de muchos cuerpos.
En la tercera parte, Newton explicó la perturbación del Sol con la Luna y la perturbación de Saturno con Júpiter. La tercera parte también utiliza la tercera ley de Kepler como ejemplo para calcular la distancia de los satélites de Júpiter y sus períodos orbitales.
El Gran Cometa apareció dos veces en 1680, 165438+octubre y 16865438+marzo. Newton inicialmente pensó que se trataba de dos cometas diferentes que se movían en línea recta, pero en direcciones opuestas. La observación de Framstead le recordó a Newton que se trataba simplemente del mismo cometa, orbitando alrededor del sol. Entonces Newton calculó que el cometa de 1680 hizo un movimiento parabólico con el Sol como foco, y su fuerza centrípeta sobre el Sol también obedecía la ley de la distancia del cuadrado inverso. En 1695, Halley planteó la hipótesis de que la órbita del cometa 1680 era una elipse plana y alargada alrededor del sol. Halley y Newton recalcularon esto. En la tercera parte de la segunda y tercera edición de "Principios", hay registros de observación y cálculos detallados, y se predice que este cometa orbitará alrededor del sol una vez cada 75 años, que es el famoso cometa Halley de hoy (nuestro país es el primero en comprender este cometa). El registro es 1057 a.C.). Finalmente, Newton dijo en su conclusión que "un cometa es uno de los planetas que orbita alrededor del sol con una gran excentricidad", pero también dijo que "la órbita parabólica del cometa puede determinarse mediante tres observaciones".
Cuando hablamos de la física de Newton, no podemos dejar de mencionar su gran aportación a las matemáticas. El nombre completo de Principio es Principios Matemáticos de Filosofía Natural. La llamada filosofía natural de aquella época incluía la física, la química, etc., pero era principalmente física. Como se mencionó anteriormente, el centro de la primera y segunda parte es utilizar métodos matemáticos para aclarar las leyes del movimiento de los objetos, lo que muestra la importante posición de las matemáticas en los principios. Cuando los lectores leen "Principia" por primera vez, a menudo piensan que el autor defendió las normas geométricas de la antigua Grecia Euclides al escribir. Pero una lectura más atenta revela que el autor adopta una forma geométrica, que esencialmente tiene una nueva connotación. Inmediatamente después de establecer las condiciones geométricas, el autor introduce algunos de los llamados métodos límite, cuidadosamente definidos. Este método se basa en un conjunto universal de principios de funcionamiento extremos, que es diferente de la geometría clásica griega antigua. La teoría del límite se presenta en detalle en los 11 lemas y explicaciones del Capítulo 1 de la Parte 1 de "Principios". Allí se explica detalladamente el significado de límite: hay dos cantidades físicas interdependientes. Cuando las dos cantidades se vuelven más pequeñas, Newton las llama números de flujo y sus proporciones cambian gradualmente. Cuando la variable independiente llega al infinito, la relación alcanza un valor límite, al que Newton llamó flujo. Esto se llama negocio derivado o WeChat. Newton encontró su reología muy útil. Esta técnica, a su vez, encuentra superficies rodeadas de curvas, ahora llamadas integrales. La Parte 1, Capítulo 8, Proposición 41 es la aplicación de integrales. Se puede decir que el contenido central del libro "Principios" es discutir la gran creación de Newton en matemáticas, a saber, el cálculo, y aplicar esta creación para resolver el movimiento de los cuerpos celestes y otros problemas físicos relacionados. Los historiadores también atribuyen a Leibniz la invención del cálculo. Para este gran invento matemático, Newton y Leibniz fueron los primeros, y los teóricos posteriores se sucedieron uno tras otro. Ya entonces ambas partes intercambiaron cartas sobre este tema, que siempre ha sido controvertido. Escuche cómo Einstein elogió el descubrimiento del cálculo diferencial de Newton. Dijo: "Sólo la forma de la ley diferencial puede satisfacer plenamente los requisitos de los físicos modernos para la ley de causalidad. El concepto claro de la ley diferencial es uno de los mayores logros intelectuales de Newton".
La importante contribución de la vida de Newton es Reunió los logros de los pioneros científicos de los siglos XVI y XVII, estableció un sistema completo de teoría mecánica y resumió las leyes del movimiento de todas las cosas en el mundo con una teoría estricta y unificada. Esta es la primera síntesis teórica en la historia de la comprensión humana de la naturaleza. La mecánica que lleva el nombre de Newton es la base de la física y la astronomía clásicas, así como la base teórica de la mecánica de ingeniería moderna y la tecnología de ingeniería relacionada. Este logro permitió que la visión mecanicista de la naturaleza representada por Newton ocupara una posición dominante en todo el campo de las ciencias naturales durante 200 años.
Filosofía, Religión y Otros
La filosofía de Aristóteles enfatiza la armonía de las cosas, y la idea de buscar la armonía es correcta, pero Aristóteles cree que el sol y la luna en el cielo Las órbitas de las estrellas son circulares, porque sólo el movimiento circular es perfecto y armonioso, mientras que los movimientos en la Tierra, como la caída de objetos pesados, son normales. La idea de armonía del filósofo griego antiguo no puede ser coherente entre el cielo y la tierra. En el siglo XVII, Newton utilizó el fenómeno de la gravedad que cae sobre la tierra para unificar las leyes del movimiento de los planetas y sus satélites en el cielo, comprendiendo la unidad del cielo y la tierra. Esta fue la gran contribución de Newton a la filosofía natural. Es bien sabido que Newton sostuvo la teoría de las partículas a la hora de comprender la naturaleza de la luz. Pero al discutir la naturaleza de la luz con Hu y Huygens, dijo que la luz tenía uno u otro instinto para excitar vibraciones en el éter.
Esto significa que el éter es el medio a través del cual vibra la luz (ver teoría del éter). En este punto, Newton pareció comprender la naturaleza dual de la luz; Su visión de la existencia del medio etérico era muy similar a la del ubicuo aire, pero era mucho más delgada, mucho más refinada y mucho más poderosa. También dijo que era el temperamento animal del éter lo que hacía que los músculos se contrajeran y alargaran para que los animales pudieran moverse. Explicó además la reflexión y refracción de la luz, la transparencia y la opacidad, y el uso del éter para producir color. Incluso imaginó que la gravedad de la Tierra estaba formada por la condensación continua de un temperamento enorme. Al final de la explicación del capítulo 6 de la parte II de los Principia, se dice que de memoria había realizado experimentos y se inclinaba a decir que el éter llenaba los intersticios de todos los cuerpos, aunque el éter no tenía ninguna influencia perceptible sobre la gravedad. . Desde los siglos XIV y XV, los eruditos europeos han estado fascinados por el éter y la teoría del éter se ha vuelto furor. Descartes, el gigante científico de la época, estaba convencido de la existencia del éter. Creía que el movimiento de los planetas podía explicarse por vórtices etéricos. El aeterismo se convirtió en una tendencia filosófica temporal. Newton, que respetaba los experimentos, se vio inevitablemente involucrado en este torrente de pensamientos filosóficos y tendió a existir. La gente de la época tenía diferentes puntos de vista sobre el papel de la distancia. Newton señaló una vez que su ley de interacción gravitacional no es la explicación final, sino simplemente una regla resumida de experimentos. Por tanto, Newton no sacó ninguna conclusión sobre la naturaleza de la gravedad.
Los logros de Newton en la ciencia deben remontarse a sus pensamientos filosóficos y métodos científicos. El alumno de Newton, R. Coates, reveló el misterio en el prefacio de la segunda edición de "Principia". Los filósofos de la antigua Grecia y Roma llegaron a sus propias conclusiones mediante la observación y el pensamiento de los fenómenos naturales (el período anterior a Qin en China también llegó a conclusiones similares), como la teoría de Tales de que la raíz de todas las cosas es el agua. Incluso el atomismo de Demócrito y Lucrecio es hoy muy apreciado. Pero su método se llama filosofía especulativa, basada en la especulación, la reflexión y el debate geniales. Durante la Edad Media, el escolasticismo dominó Europa. La ciencia y la filosofía se volvieron esclavas de la teología. En los siglos XV y XVI, Copérnico, G. Bruno, Galileo y otros. Luchó implacablemente contra la iglesia y se liberó de las cadenas del servicio a Dios. Poco a poco se desarrolló una atmósfera para la observación, medición y experimentación de los fenómenos naturales. En física, el trabajo experimental de Galileo fue el comienzo de la física experimental, y Newton estuvo profundamente influenciado por él. Luego Newton hizo de la física como ciencia experimental un sistema glorioso y, al mismo tiempo, también permitió que los métodos científicos experimentales irrumpieran en el palacio del pensamiento filosófico.
Newton creía que los principios científicos se pueden deducir de los fenómenos, o que los principios básicos de la ciencia se pueden deducir o derivar de los fenómenos. El enfoque de Newton hacia el aprendizaje quedó claramente expresado en sus Principios y Óptica, que requería una distinción clara entre conjeturas, hipótesis y resultados experimentales (y las conclusiones extraídas de ellos), así como la derivación matemática de algunas condiciones postuladas. El modelo de Newton para tratar el movimiento de partículas finas en el Capítulo 14 de la Parte 1 y su suposición de la existencia de partículas que se repelen mutuamente en los gases en la Proposición No. 23 de la Parte 2 son ejemplos de cómo Newton aplicó modelos matemáticos con sustancia física, pero carecía de Para estas cuestiones la sustancia de la evidencia experimental del sexo, no logró escribir un argumento irrefutable. Los críticos pueden pensar que Newton sólo se centró en las leyes derivadas inductivamente de los experimentos e ignoró la importancia de la deducción. Esto va en contra de los hechos. Cuando Newton publicó la segunda edición de "Principia" en 1713, mencionó en una carta a su alumno Coates que las leyes del movimiento son las primeras leyes o axiomas, y dijo que todas se infieren o derivan de fenómenos y se obtienen mediante inducción. Universal. Newton dijo: "Este es un ejemplo del estado más elevado que puede alcanzar una proposición en filosofía". De hecho, debemos ver que la inducción y la deducción no pueden oponerse artificialmente. Engels señaló: "La inducción y la deducción, como el análisis y la síntesis, están necesariamente relacionadas entre sí". "Newton tomó la iniciativa aquí. Newton discutió la relación entre experimento e hipótesis en varias ocasiones. Dijo en una carta a Oldenburg: "La mejor y más confiable manera de realizar investigaciones filosóficas parece ser trabajar incansablemente para explorar las propiedades de las cosas. y utilizar experimentos para probar estas propiedades. Luego desarrolle algunas hipótesis para explicar la naturaleza de estas cosas. "Escribiendo a Coates: "Cualquier afirmación que no se infiera de los fenómenos debe llamarse hipótesis, y tales hipótesis, ya sean metafísicas o físicas, implícitas o mecánicas, no son de utilidad en la filosofía experimental. No hay lugar para todas ellas. "Newton sentó las bases de la filosofía natural, abrió la puerta a la ciencia experimental e hizo contribuciones inmortales a los 300 años de prosperidad de las ciencias naturales.
El método de Newton para estudiar las leyes de las cosas era diferente de aquellos que sólo partían de simples suposiciones físicas, pero obtenían explicaciones de las cosas mediante deducción lógica. Einstein señaló: "Newton fue el primero en lograr encontrar una base claramente expresada en una fórmula. Sobre esta base, utilizó el pensamiento matemático para deducir lógica y cuantitativamente una amplia gama de fenómenos, consistentes con la experiencia". no hubo resultados prácticos que respaldaran la creencia de que existía una cadena completa de causalidad física. “Newton fue el creador de la causalidad física completa, que es la piedra angular de la física clásica. Newton provenía de una familia cristiana. Mientras estudiaba en Cambridge, tenía la ilusión de poder trabajar libremente en la vida religiosa y en los experimentos científicos. Después de completar "Principios", comenzó a estudiar la Biblia cristiana y comenzó a escribir obras en esta área. El número total de manuscritos alcanza los 6.5438+0,5 millones de palabras, la mayoría de las cuales son inéditas. Se puede ver que Newton desperdició mucho tiempo y energía en escritos religiosos. Las cuatro cartas de Newton de 1692 a 1693 en respuesta al arzobispo Bentley sobre la existencia del Creador (Dios) fueron criticadas por generaciones posteriores. El llamado Brazo de Dios se deriva de la primera cuarta letra. Desde la perspectiva de la cosmología moderna, la primera fuerza impulsora puede resolverse completamente dentro del marco físico y no requiere "ayuda divina".
Newton se opuso a la "Iglesia de Inglaterra", la religión oficial de Inglaterra en aquella época. Se opuso a la doctrina de la Trinidad, pero no expresó claramente sus deseos y sólo ocultó su falta de voluntad para poseer el sacerdocio. En resumen, el espíritu de Newton de atravesar el fuego y el agua sin dudar en cuestiones religiosas era muy inferior al de sus predecesores como Copérnico, Bruno y Galileo.
En 1942, Einstein escribió un artículo para conmemorar el 300 aniversario del nacimiento de Newton, e hizo la siguiente evaluación de la vida de Newton: “Su vida sólo puede considerarse como un escenario para la lucha por la verdad eterna. A través de una escena podemos entenderlo." Este cumplido es el más apropiado.