Niutonas

Seras Izaokas Niutonas (Isaac Newton; 1642 gruodžio 25 – 1727 kovo 20 pagal Julijaus, 1643 sausio 4 – 1727 kovo 31 pagal Grigaliaus kalendorių) – anglų fizikas, matematikas, astronomas, alchemikas, filosofas. Savo veikale Philosophiae Naturalis Principia Mathematica aprašė visuotinę trauką ir, per savo judėjimo dėsnius padėjo pagrindus klasikinei mechanikai. Be mechanikos ir optikos, Niutonas atliko tyrinėjimus šiluminės fizikos, chemijos, geografijos, istorijos srityje.

Pasak Niutono, kūnas, kaip konkretus daiktas, yra kupinas savo materialumo galios — inercijos. Tas inercijos savitaigos santykis su kitu kkūnu gimdo trauką — poveikį tam kūnui. Bet ir anas kūnas turi tokią pat galią ir veikia savo linkme. Kiekvienas kūnas, traukia kitą jėga, tiesiai proporcinga jų masėms ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui. Štai kodėl vienas kitą traukiantys kūnai gali niekada nepritraukti kito, jeigu atstumas tarp jų leidžia jiems rasti pusiausvyrą. Tokią pusiausvyrą yra vienas kito atžvilgiu radę Mėnulis ir Žemė, tokią pusiausvyrą vienas kito atžvilgiu yra radę Saulė ir jos planetos.

Biografija

Gimė miestelyje netoli Kembridžo, neturtingo fermerio šeimoje. 112 metų Niutonas buvo pasiųstas į miesto mokyklą, po to į vieną Kembridžo universiteto koledžą, kurį baigė 1665, įgydamas bakalauro laipsnį. 1664–1667 metais Anglijoje siaučiant maro epidemijai, Niutonas iš Kembridžo grįžo į gimtinę, kur pragyveno daugiau nei metus.

1669 Niutono mokytojas II. Barou (1630–1677) perdavė jam Kembridžo universiteto fizikos ir matematikos katedrą. Čia Niutonas sėkmingai sprendė įvairias traukos, optikos ir matematikos problemas. Jis atrado šviesos dispersiją, tyrinėjo šviesos interferenciją ir kitas optikos problemas, o tyrimų rezultatus išdėstė dvejuose memuaruose.

1672 metais Niutonas buvo išrinktas Londono Karališkosios Draugijos nariu, o 1703 m. tapo jos prezidentu. Apibendrinęs pirmtakų darbus ir savo tyrinėjimus mechanikos srityje, Niutonas parašė įžymųjį veikalą „Matematiniai gamtos filosofijos pagrindai“, kuris buvo išleistas 1687 liepos 5.

1695 m. Niutonas persikėlė gyventi į Londoną, kur buvo paskirtas monetų rūmų prižiūrėtoju, vėliau – direktoriumi. 1705 m. jam buvo suteiktas bajoro titulas.

Toliau tyrinėdamas Galilėjaus nustatytus dėsningumus, Izaokas Niutonas nustato visuotinį traukos ir atostūmio dėsnį, leidžiantį paaiškinti visą kūnų judesių įvairovę. Kūnas, kaip konkretus daiktas, yra kupinas ssavo materialumo galios — inercijos. Tas inercijos savitaigos santykis su kitu kūnu gimdo trauką — poveikį tam kūnui. Bet ir anas kūnas turi tokią pat galią ir veikia savo linkme. Kiekvienas kūnas, nustato Niutonas, traukia kitą jėga, tiesiai proporcinga jų masėms ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui. Štai kodėl vienas kitą traukiantys kūnai gali niekada nepritraukti kito, jeigu atstumas tarp jų leidžia jiems rasti pusiausvyrą. Tokią pusiausvyrą yra vienas kito atžvilgiu radę Mėnulis ir Žemė, tokią pusiausvyrą vienas kito aatžvilgiu yra radę. Saulė ir jos planetos. Tokia pusiausvyra, matyt, viešpatauja Galaktikoje ir tarp Galaktikų.

Reflektoriai

Pirmą veikiantį reflektorių 1671 m. padarė Izaokas Niutonas (1642- 1727). Reflektorius veikia visai kitokiu principu. Niutono sistemos teleskope šviesa pro atvirą vamzdį krinta į jo dugne esantį pagrindinį veidrodį. Šio veidrodžio paviršius yra įgaubto paraboloido formos. Nuo jo šviesa atsispindi atgal į pagalbinį plokščią veidrodį, pakreiptą 45° kampu. Pastarasis ir nukreipia šviesą į vamzdžio šoną; čia

ji sufokusuojama, ir okuliare matomas padidintas atvaizdas. Plokščias veidrodis vamzdyje šiek tiek susilpnina šviesą, bet nuostolis nedidelis, be to, Niutono sistemos teleskope nėra kaip jo išvengti.

Kadangi veidrodis vienodai atspindi visų spalvų spindulius, reflektoriaus objektyvas chromatinės aberacijos neturi: ‘ji šiek tiek pasireiškia nebent okuliare. Šiuolaikiniai veidrodžiai gaminami iš specialaus stiklo ir dengiami plonu, šviesą gerai atspindinčios medžiagos, pavyzdžiui, aliuminio ar sidabro, sluoksniu.

Niutono sistema – tik vienas reflektorių tipų. Kasegreno ar Gregorio sistemų reflektoriuose pagalbinis veidrodis yra išgaubtas ir surinktą šviesą atspindi atgal pro skyle pagrindiniame veidrodyje. Heršelio reflektoriaus pagrindinis veidrodis pakreiptas į šoną, o pagalbinio išvis nėra. Tačiau dėl to iškraipomas atvaizdas (distorsija). Dabar Heršelio reflektoriai nebenaudojami. Ričio ir Kretjeno sistemos reflektoriai neturi sferinės aberacijos, komos, astigmatizmo.

Izaokas Niutonas

1642—1727

Izaokas Niutonas (Isaac Newton) yra bene įtakingiausia istorinė as¬menybė Vakarų moksle. Savo laikais jjis buvo laikomas didžiu intelektualu; beje, mokslininkų bendruomenė vis dar tebekeliaklupsčiauja prieš jį, nors šiek tiek mažiau negu prieš tris šimtus metų. Priežastis labai paprasta: fizi¬nis pasaulis, kai Niutonas atėjo į ji, buvo vos suprantamas, o tuo metu, kai jisai mirė, pažvelgus į jo darbus, žinota, kad gamtą valdo nepaprastai tikslūs matematiniai dėsniai. Niutonas nepradėjo mokslinės revoliucijos, nes ji jau buvo pakeliui, kai jis gimė; jo moksliniai laimėjimai greičiau suteikė formą ir pagrindinius intelektualinius įrankius šiuolaikiniam fizikos mokslui. Niutono sąskaitoje — trys pagrindiniai judėjimo dėsniai ir visuotinės traukos dėsnis, su kuriuo visas fizikos fenomenas žemėje ir danguje pasidarė prog¬nozuojamas, paprastas ir iš principo pakluso technologijos aiškinimams ir manipuliacijai. Tiktai dvidešimtajame amžiuje, kai mokslininkai pradėjo su¬sidurti su mažiausiais dydžiais — atomais, Niutono dėsnių reikšmė šiek tiek susvyravo.

Izaokas Niutonas gimė 1642 m. gruodžio 25 d. mažame kaimelyje Linkolnšyre, Anglijoje*. Jo tėvas, smulkus žemės savininkas, mirė prieš gims¬tant sūnui, motina paliko jį prižiūrėti senelei, kai vaikas turėjo apie trejus metukus, o pati ištekėjo ir gyveno atskirai su antruoju vyru pamokslininku Barnabu Smitu (Barnabas Smith), patėviu, kurio Izaokas neapkentė. Ne¬nuostabu, kad turėjęs sunkią vaikyste., Niutonas linko į paranoją ir smarkų įniršį. Bet, antra vertus, jis gebėjo tvardyti savo agresyvumą, kurį jautė, — savo jaunystės nnuodėmių dienoraštyje įrašė: „Norėčiau sudeginti savo tėvą ir motiną Smitus ir stogą virš jų“. Reikėtų pažymėti, kad pirmuosius savo svarbius apskaičiavimus, kurie vedė prie integralinio ir diferenciali¬nio skaičiavimo, Niutonas padarė mirusio patėvio užrašų knygutės tuščiuose lapeliuose.

Vaikystėje Niutonas buvo labai smalsus, turėjo, kaip sakoma, geras ran¬kas, todėl aišku, jog neketino tapti ūkininku. 1661 m. jis buvo priimtas į Šv. Trejybės koledžą Kembridže. Universiteto programa iš esmės buvo paremta Aristotelio filosofija, tačiau per dvejus metus Niutonas prarado norą domė¬tis Nicomachean Ethics (nikomachine etika). Savo iniciatyva jis pradėjo skai¬tyti ir konspektuoti Fransio Bekono (Francis Bacon), Renė Dekarto (Rene Descartes) ir kitų ankstyvųjų filosofų darbus; jaunuolis pajuto aistrą mate¬matikai ir dangaus fenomenui. „Amicus Plato amicus Arisiolclcs įnagis ami-ca veritas“, — rašė jis savo užrašuose: — „Platonas ir Aristotelis yra mano draugai, tačiau geriausia draugė — tiesa.“

1664 m. Niutonui Šv. Trejybės koledže buvo paskirta stipendija. Ši pa¬dėtis jam leido laisvai dirbti po to, kai kitais metais gavo menų bakalauro laipsnį. Tačiau prasidėjo didysis maras. 1665 m. universitetas užvėrė savo duris, ir Niutonas grįžo pas motiną, kuri tuo metu jau buvo našlė. Čia jis gyveno dvejus metus, kuriuos vėliau apibūdino: „Tai buvo pats gražiausias mano amžius, palankus išradimams ir polinkiui į matematiką ir filosofiją; tas polinkis

buvo stipresnis negu bet kada ligi tol“. Iš tikrųjų, remdamasis Dekarto geometrija, Niutonas išrado elementarų integralinį ir diferencialinį skaičiavimą — tą matematikos šaką, kuri suteikia priemones pasikeitimo normai apskaičiuoti. Niutono „diferencijavimo metodas“, išstumdamas Aristotelio fiziką, pirmą kartą per šimtmečius pasidarė būtinai reikalingas sprendžiant naujai iškilusias problemas. Šiuo ankstyvuoju laikotarpiu Niutonas taip pat suformulavo, bent jau iš dalies, visuotinės traukos dėsnį ir, eksperi¬mentuodamas su prizmėmis, ištyrė šviesos prigimtį. Nors savo užrašus rašė labai rūpestingai, beveik priverstinai kelis metus savo darbų neskelbė. ŠŠiuo¬laikinio mokslo kūrėjas dažnai keitė savo duomenis dėl priežasčių, kurios buvo daugiau emocinės negu fizinės, ir ilgai tylėjo.

1667 m., sugrįžęs į Šv. Trejybės koledžą, Niutonas buvo išrinktas Kembridžo universiteto garbės nariu. 1669 m. jis užėmė Izaoko Baro (Isaac Barrow) — kuris pirmasis pripažino jo genijų — fizikos ir matematikos kated¬ros profesoriaus vietą. Naujasis profesorius sukūrė pirmąjį veidrodinį teles¬kopą, kuris sukėlė didelį susidomėjimą ir dėl kurio 1672 m. Niutonas buvo iSrinktas Londono karališkosios draugijos nariu. Tačiau, kai draugijai buvo pristatytas jo sstraipsnis „Nauja teorija apie šviesą ir spalvas“, autorių užsi¬puolė įžymusis Robertas Hukas (Robert Hooke). Įsižeidęs Niutonas pasi¬traukė ir tęsė savo tyrimus nuo visų atsiskyręs.

1684 m. Niutoną aplankė didysis astronomas ir matematikas Edmundas Halis (Edmond Halley), su kuriuo jie diskutavo ir aaptarė planetų judėjimo problemą. Pavyzdžiui, Hukas manė, kad planetų judėjimą galima paaiškinti jų atstumo iki Saulės dėsniu, bet, deja, nepajėgė tinkamai argumentuoti. At¬sakymą, kodėl planetos juda elipsinėmis orbitomis, Niutonas buvo atradęs jau prieš kelis metus, naudodamasis savo integraliniu ir diferencialiniu skai¬čiavimu. Dabar jis grįžo prie šių klausimų, 1684 m. išleisdamas „De motus corporum“ („Dangaus kūnų judėjimas“), o per kitus keletą metų dar papildė šią temą veikalu „Philosophiae naturalis principia mathematica“ („Matema¬tiniai gamtos filosofijos pagrindai“). Šiame veikale, remdamasis daugkarti¬niais stebėjimais, Niutonas suformulavo tris judėjimo ir visuotinės traukos dėsnius:

1. Kūnas juda tolygiai, jeigu jo nepaveikia kokia nors jėga; kūnas yra rimties būsenos, t.y. nejuda, jeigu jo nepaveikia kokia nors jėga. Tai inerci¬jos dėsnis.

2. Kūno įgytas pagreitis yra tiesiog proporcingas tą kūną veikiančiai jjėgai ir atvirkščiai proporcingas kūno masei. Tai galima išreikšti lygtimi: F = ma; taigi jėga (F) lygi masės (m) ir pagreičio (d) sandaugai.

3. Kiekvienas veiksmas sukelia jam lygią ir priešingą reakciją. Niutono visuotinės traukos dėsnis sako, kad du kūnai traukia vienas kitą

jėga, kuri yra tiesiog proporcinga jų masių sandaugai ir atvirkščiai propor¬cinga atstumo tarp tų kūnų kvadratui.

Edmundo Halio (Edmond Halley) 1687 m. išleisti I. Niutono „Principia“ („Pagrindai“) susilaukė didelio įvertinimo, — Niutono, kaip mokslininko, kar¬jera pasiekė viršūnę. Tai buvo mokslinės rrevoliucijos kulminacija.

Nors Niutonas po „Pagrindų“ išleidimo labai išgarsėjo ir tapo gyvu naujojo mokslo simboliu, toliau jo karjera nestokojo prieštaravimų. Po Anglijos revoliucijos, pradedant 1689 m., jis padarė trumpą ir nereikšmingą karjerą parlamente. 1695 m. Niutonas buvo paskirtas Karališkosios pinigų kalyklos prižiūrėtoju, o po trejų metų tapo jos direktoriumi; šiame poste jis galėjo per¬sekioti pinigų klastotojus ir tai darė labai stropiai. 1703 m. jis buvo išrinktas Londono karališkosios draugijos prezidentu ir ėjo šias pareigas iki mirties — 1727 m. kovo 31 d. 1704 m., netrukus po Roberto Huko mirties, Niutonas išleido veikalą „Optics“ („Optika“). Jo autoritetas buvo toks didelis, kad korpuskulinė šviesos teorija dominavo ir kitame amžiuje nepaisant kai kurių jos trūkumų. Niutonas buvo pirmasis mokslininkas, kuriam 1705 m. karalienė Ona suteikė vieno iš aukščiausių Anglijos ordinų kavalieriaus vardą.

Po mirties Niutonas paliko daugybę neišleistų mokslinių darbų, tarp ku¬rių buvo virš milijono žodžių apimties specialios mistinės alchemijos studija. Mokslininkas ją studijavo daugelį metų ir labai nuodugniai, darė eksperimen¬tus ir tikėjosi netaurųjį metalą pakeisti „filosofiniu gyvsidabriu“. Niutono al¬cheminiai tyrinėjimai buvo kruopštesni negu racionalieji fizikoje, todėl dar ilgai drumstė ramybę mokslininkams. Džonas Meinardas Kemsas (John Maynard Keynes), įsigijęs ir studijavęs jo alcheminius veikalus, galiausiai pava¬dino Niutoną „burtininku“, o ne mokslininku, — tai išties įdomi eekonomisto nuomonė. Atrodo, kad alchemijoje Niutoną traukė religiniai elementai, virtę pagrindiniais tikslais; pavyzdžiui, vienas iš biografų Galis Kristiansonas (Ga¬le Christianson) mano, kad Niutonas stengėsi suprasti didžiąją Visatą.

Niutono gyvenimas buvo kupinas įvairių konfliktų, todėl, žvelgiant šių laikų akimis, mokslininkas gali atrodyti gan nesimpatiška asmenybė. Niuto¬nas smarkiai įniršdavo ir įsiveldavo į nereikalingus piktus ginčus su amži¬ninkais, tarp kurių buvo G. V. Leibnicas (G. W. Leibniz) ir R. Hukas (R. Hooke). Atrodo, jog patvariausius santykius palaikė sujaunu garbintoju Ni-kolu Fačiu de Duljė (Nicolas Fatio de Duillier); neatmestina, kad šių santy¬kių nutraukimas sukėlė trumpą, bet skaudų psichinį išsekimą. Niutonas nie¬kuomet nevedė ir beveik visą savo gyvenimą praleido vyriškoje kompanijo¬je. Jis retai juokdavosi, nors esama anekdoto, kuris pasiekė ir mūsų laikus ir kuris reikšmingas bei daug ką pasakantis. Kai vienas draugas Niutonui pa¬sakė, kad nemato kokios nors naudos iš graikų matematiko Euklido (Euclides) studijavimo, pastarasis ėmęs linksmai juoktis. Erazmas Darvinas (Erasmus Darwin): „Newton Explored in Natures scenes the effect and cause/ And, charme’d, unravelled all her latent tlaws“. („Gamtos scenoje Niutonas išty¬rė veikimą ir pagrindus/ Ir pagautas žavesio atspėjo visus jos slaptus dės¬nius“). Tačiau dar elegantiškesnis popiežiaus Aleksandro kupletas, kurį jis parašė po Niutono mirties, išgraviruotas Vulstrope, kambaryje, kuriame mokslininkas gimė: „Nature and Nature’s Laws llay hid in Night/ God said, l.et Newton be! and all was Light“. („Gamta ir gamtos dėsniai slypi naktyje,/ Dievas tarė: „Tebūnie Niutonas!“ ir viskas atsidūrė šviesoje“).