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.
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 عموماً 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 اسحاق
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.
اوج فعالیتهای علمی
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 بهوسیلهی 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.
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.
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
نیمه کامل
فیزیک