Život, ideje i otkrića Isaaca Newtona

Newton je 1669. godine stekao je zvanje magistra umijeća. Naišao je na knjigu Nicholasa Mercatora o metodama rješavanja beskonačnih nizova, što je ponovno potaknulo njegov interes za matematiku. Objavio je traktat De Analysi (O analizi) u kojem je izložio svoje ideje. Njegov traktat zaintrigirao je matematičku zajednicu i naposljetku je postao profesor na Cambridgeu.

AUTOR: Interesting Engineering
OBJAVLJENO: 12.10.19 u 13:23
http://bit.ly/2VzCw7i
Prva asocijacija na Isaaca Newtona kod većine ljudi je vjerojatno priča o tome kako mu je jabuka pala na glavu, što mu je dalo ideju za osmišljavanje teorije gravitacije. Pored toga, Newton je poznat i kao jedan od najvažnijih fizičara i znanstvenika svih vremena.

Isaac Newton rođen je 1642. godine, a do dvanaeste godine odgajala ga je baka. U dobi od dvanaest godina, majka ga je ispisala iz škole kako bi čuvao obiteljsku farmu. Poljoprivredu je smatrao monotonom i ubrzo se ponovno počeo školovati.

Studirao je pravo na Trinity College Cambridge, a tijekom studija zarađivao je čisteći sobe bogatijih studenata. U tom razdoblju je pisao bilješke pod nazivom Quaestiones Quaedam Philosophicae (Određena filozofska pitanja). Ove bilješke otkrivaju da je već tada razvio ključne ideje za novi pristup matematici: izračun. Siplomirao je bez odlikovanja, ali je stekao zvanje učenjaka i četiri godine financijske podrške za daljnje obrazovanje.

Newton je 1669. godine stekao je zvanje magistra umijeća. Naišao je na knjigu Nicholasa Mercatora o metodama rješavanja beskonačnih nizova, što je ponovno potaknulo njegov interes za matematiku. Objavio je traktat De Analysi (O analizi) u kojem je izložio svoje ideje. Njegov traktat zaintrigirao je matematičku zajednicu i naposljetku je postao profesor na Cambridgeu.

Tijekom svog života Newton je došao do niza važnih ideja i teorija. U ovom tekstu s Interesting Engineeringa donosimo vam nekoliko njih.

Newtonovi zakoni

Poznate Newtonove zakone gibanja, ovaj je znanstvenik razvio oko 1687. godine.

1. Svako tijelo ostaje u stanju mirovanja ili jednolikog gibanja po pravcu sve dok vanjske sile ne uzrokuju promjenu tog stanja. (Zakon inercije)

2. Promjena količine gibanja razmjerna djelovanju sile, a odvija se u smjeru te sile. (Temeljni zakon gibanja)

3. Uz svaku silu koja proizlazi iz djelovanja okoline na tijelo javlja protusila koja je iznosom jednaka sili, ali je suprotnoga smjera. Sila i protusila uvijek djeluju na različita tijela. (Zakon akcije i reakcije)

Orbitalna brzina (zamišljena topovska kugla)

Newton se volio poigravati s idejama koncepta univerzalne gravitacije. U misaonim eksperimentima o tome opisao je planinu tako visoku da bi probijala u svemir. Smatrao je, ako bi takva planina postojala, na njen vrh biste mogli postaviti top kako bi lansirali objekte u orbitu. Na taj način htio je objasniti kako jedan objekt može orbitirati oko drugog. Teoretizirao je da, ako biste topovskoj kugli dali savršenu količinu baruta pri lansiranju, mogli biste joj dati dovoljnu brzinu da padne prema Zemlji jednakom brzinom kojom se planet zakrivljuje od nje. Topovska kugla nastavila slobodno padati krećući se oko planeta, odnosno orbitirajući ga.

Kamen mudrosti

Newtona nisu zanimale samo matematika i fizika, nego je radio na područjima koja su bila nešto dalja od onoga što danas smatramo tradicionalnom znanosti, u području alkemije i misticizma, uključujući načine stvaranja čarobnog kamena mudrosti. "Kamen mudrosti" je bio mitska tvar za koju su alkemičari vjerovali da ima čarobna svojstva, uključujući mogućnost transmutacije i besmrtnosti. U teoriji, taj kamen mogao bi pretvoriti olovo u zlato i izliječiti bilo koju bolest. Važno je zapamtiti da se u Newtonovo vrijeme alkemija još uvijek smatrala legitimnom znanošću. U nedavno objavljenim dokumentima nalaze se Newtonove upute za izradu "filozofske" žive.

Izračun

Danas se pretpostavlja da su Isaac Newton i Gottfried Wilhelm Leibniz samostalno osmislili račun otprilike u isto vrijeme, iako su obojica za onog drugog tvrdili da je ukrao ideju. Newton je otkrio da algebra i geometrija nisu dovoljne za znanost kojom se bavio pa je razvio novo matematičko sredstvo da pravilno dekodira svijet oko sebe. U suštini, kod računanja riječ je o proučavanju promjene neke količine tijekom nekog vremena. U svom radu o gravitaciji, Newton je prvi pokušao opisati brzinu padajućeg objekta. Kad je to uspio, ustanovio je da se brzina padajućeg predmeta povećava svake sekunde, ali da za to ne postoji matematičko objašnjenje. Pitanje gibanja i brzine promjena još uvijek nisu u značajnoj mjeri istražene u području matematike. U svoju teoriju gravitacije Newton je uključio planetarne elipse kako bi pokušao objasniti orbitu planeta. Korištenjem izračuna mogao je objasniti kako se planeti kreću i zašto su njihove orbite eliptičnog oblika. Jedno od njegovih najvećih otkrića bilo je otkriće da je gravitacijska sila koja nas drži na Zemlji ista sila koja uzrokuje kruženje planeta oko Sunca i Mjeseca oko Zemlje.

Prelamanje svjetlosti

Newton je 1704. godine napisao knjigu o prelamanju svjetlosti pod nazivom Opticks (Optika) i time promijenio način na koji su znanstvenici promišljali o svjetlosti i bojama. Znanstvenici su početkom 18. stoljeća znali da se duga stvara probijanjem svjetlosti kroz vodu, ali nisu znali zašto to stvara toliko boja. Tada uvriježena teorija bila je da je voda "obojila" zrake sunca ili je boja nastala miješanjem svjetla i tame. Početkom 1666. godine Newton je provodio istraživanja sa svjetiljkom i prizmom. Razvio je hipotezu koja mu je omogućila da prelama zrake duge natrag u bijelu svjetlost, što je pokazalo da se bijela svjetlost ustvari sastoji od mješavine različitih obojenih zraka koje se mogu razlikovati kada ona uperi prema prizmi i dođe do njezina prelamanja. Newtonovi eksperimenti pokazali su i da boja prvenstveno proizlazi iz selektivne apsorpcije svjetlosti u materijalima.

Hlađenje

Newtona je zanimala i fizika toga kako se stvari hlade. Tijekom studija posebno se usredotočio na proučavanje kuglica od vrućeg željeza u različitim tekućinama. Primijetio je da je razlika u temperaturi između željezne kuglice i okolnog zraka na kraju bila manja od 20°C. Odredio je vezu između brzine gubitka topline i temperaturne razlike loptice i tekućine. Newtonov zakon hlađenja kaže da je stopa gubitka topline tijela proporcionalna razlici temperature između tijela i okoline. Ovaj zakon je kasnije postao vodeći princip u području termodinamike.

Gravitacija

Iako legenda kaže da se Isaac Newton dosjetio principa gravitacije kada mu je na glavu pala jabuka, ta je priča vjerojatno samo djelić istine. Što god da je bilo u pitanju, Newtona je dovelo do otkrića da neka sila mora djelovati na padajuće predmete, poput primjerice jabuke koja pada sa stabla. Jer se u suprotnom ne bi ni počeli kretati. Svoju Teoriju univerzalne gravitacije objavio je 1680-ih. Njegova teorija izložila je ideju da je gravitacija predvidljiva sila koja djeluje na svu materiju u svemiru te da je u pitanju funkcija i mase i udaljenosti. Teorija kaže da svaka čestica materije privlači drugu česticu silom koja je izravno proporcionalna proizvodu njihovih masa i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Kada je Newton počeo promatrati planete, shvatio je da bi se Mjesec morao pravocrtno udaljavati od Zemlje, osim ako postoji neka sila koja ga drži u blizini našeg planeta. Ta sila bila je gravitacija.

Newtonov rad pomogao je dokazati da Zemlja nije središte Sunčevog sustava, već da se zajedno s drugim planetima kreće oko Sunca.


Prevela: Ružica Ereš