Newton

Rozbalit box

Obsah boxu

Sir Isaac Newton (* 4. ledna 1643, Woolsthorpe-by-Colsterworth – † 31. března 1727, Kensington) byl anglický fyzik, matematik, astronom, filozof, teolog a alchymista, který je považován za jednu z nejvýznamnějších osobností v dějinách vědy. Jeho monumentální dílo Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Matematické principy přírodní filozofie), poprvé vydané v roce 1687, položilo základy klasické mechaniky. V něm formuloval Newtonovy pohybové zákony a Newtonův gravitační zákon, které na více než tři století dominovaly vědeckému pohledu na fyzikální vesmír.

Newton také zásadně přispěl k optice, kde svými experimenty s hranoly dokázal, že bílé světlo se skládá ze spektra barev. Zkonstruoval první praktický zrcadlový dalekohled, známý jako Newtonův dalekohled. V matematice se (nezávisle na Gottfriedu Wilhelmu Leibnizovi) podílel na objevu infinitezimálního počtu a formuloval binomickou větu.

Mimo vědu se Newton intenzivně věnoval alchymii a biblické chronologii, ačkoli tyto jeho práce byly za jeho života méně známé. Působil také ve veřejném životě jako správce a později ředitel Královské mincovny v Londýně a jako prezident Královské společnosti. V roce 1705 byl královnou Annou povýšen do šlechtického stavu.

📜 Život

👶 Dětství a mládí

Isaac Newton se narodil předčasně 4. ledna 1643 (podle tehdy v Anglii užívaného juliánského kalendáře 25. prosince 1642) v usedlosti Woolsthorpe Manor v hrabství Lincolnshire. Jeho otec, rovněž Isaac Newton, zemřel tři měsíce před jeho narozením. Jeho matka, Hannah Ayscough, se znovu provdala, když byly Isaacovi tři roky, a zanechala ho v péči jeho babičky. Tento raný odloučení od matky pravděpodobně hluboce ovlivnilo jeho povahu, která byla později charakterizována jako uzavřená a nedůvěřivá.

V letech 1655 až 1659 navštěvoval The King's School v Granthamu, kde se projevil jeho talent pro stavbu mechanických modelů, například slunečních hodin a větrných mlýnů. Matka ho v roce 1659 odvolala ze školy, aby se stal farmářem, ale Newton v této roli selhal, protože jeho mysl byla neustále pohlcena knihami a experimenty. Na přímluvu ředitele školy a svého strýce mu bylo umožněno vrátit se ke studiu a připravit se na univerzitu.

🎓 Univerzitní studia v Cambridge

V červnu 1661 byl přijat na Trinity College (Cambridge) na Univerzitě v Cambridgi. Zpočátku studoval standardní kurikulum založené na díle Aristotela, ale brzy ho zaujaly práce moderních filozofů a matematiků, jako byli René Descartes, Galileo Galilei, Mikuláš Koperník a Johannes Kepler. Jeho talentu si všiml lukasiánský profesor matematiky Isaac Barrow, který se stal jeho mentorem.

V letech 1665–1667, kdy byla univerzita uzavřena kvůli velkému moru, se Newton vrátil do Woolsthorpe. Toto období je často označováno jako jeho annus mirabilis (zázračný rok), protože během těchto dvou let položil základy pro své největší objevy: infinitezimální počet, teorie barev a Newtonův gravitační zákon. Právě zde se údajně odehrála slavná příhoda s padajícím jablkem, která ho inspirovala k úvahám o gravitaci.

🔬 Vědecká kariéra

Po návratu do Cambridge v roce 1667 byl zvolen členem Trinity College a v roce 1669, když Isaac Barrow rezignoval, Newton ve věku pouhých 26 let nastoupil na jeho místo jako lukasiánský profesor matematiky.

Jeho první práce se soustředily na optiku. Pomocí hranolu rozložil sluneční světlo na barevné spektrum a dokázal, že barvy nejsou modifikací bílého světla, ale jeho základními složkami. Tento objev vedl ke konstrukci zrcadlového dalekohledu v roce 1668, který eliminoval barevnou vadu čoček, jež trápila tehdejší refraktory. Tento vynález mu zajistil členství v Královské společnosti v roce 1672.

V 80. letech 17. století se Newton zaměřil na mechaniku a astronomii. Na popud astronoma Edmonda Halleyho sepsal a v roce 1687 publikoval své mistrovské dílo, Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. V této knize, psané latinsky, formuloval tři základní zákony pohybu a zákon všeobecné gravitace. Matematicky dokázal, že Keplerovy zákony o pohybu planet jsou přímým důsledkem jeho gravitačního zákona. Principia jsou považována za jedno z nejdůležitějších děl v historii vědy.

🏛️ Veřejný život a pozdní léta

Po nervovém zhroucení v roce 1693 se Newton postupně stáhl z intenzivního vědeckého výzkumu a začal se více angažovat ve veřejném životě. V roce 1696 byl jmenován dozorcem a v roce 1699 ředitelem Královské mincovny. Tuto funkci bral velmi vážně a dohlížel na velkou měnovou reformu v Anglii.

V roce 1703 byl zvolen prezidentem Královské společnosti a tuto pozici zastával až do své smrti. V roce 1704 vydal své druhé velké dílo, Opticks, které shrnovalo jeho výzkum v oblasti světla a barev. V roce 1705 ho královna Anna Stuartovna pasovala na rytíře.

Jeho pozdní léta byla poznamenána hořkým sporem s německým filozofem Gottfriedem Leibnizem o prvenství v objevu infinitezimálního počtu. Ačkoli dnes je zřejmé, že oba dospěli ke svým výsledkům nezávisle, Newton a jeho stoupenci vedli proti Leibnizovi ostrou kampaň.

✝️ Smrt a odkaz

Isaac Newton zemřel ve spánku v Londýně 31. března 1727 ve věku 84 let. Byl pohřben se všemi poctami ve Westminsterském opatství, jako první vědec, kterému se dostalo této cti. Jeho odkaz je nesmírný; jeho zákony a teorie formovaly fyziku a astronomii po staletí a staly se základem pro průmyslovou revoluci. Jeho práce představuje vrchol vědecké revoluce 17. století.

🔭 Vědecké dílo

🍎 Mechanika a gravitace

Jádrem Newtonova příspěvku k fyzice jsou jeho tři pohybové zákony, publikované v Principiích:

1. Zákon setrvačnosti: Těleso zůstává v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, není-li nuceno vnějšími silami tento stav změnit.
2. Zákon síly: Změna hybnosti je úměrná působící síle a děje se ve směru této síly. (Často vyjadřováno jako F = ma, síla se rovná hmotnosti krát zrychlení).
3. Zákon akce a reakce: Proti každé akci vždy působí stejně velká reakce opačného směru; neboli vzájemná působení dvou těles jsou vždy stejně velká a míří na opačné strany.

Na těchto zákonech postavil svůj Newtonův gravitační zákon, který říká, že každé dvě tělesa ve vesmíru se navzájem přitahují silou, která je přímo úměrná součinu jejich hmotností a nepřímo úměrná čtverci jejich vzdálenosti. Tímto jediným zákonem dokázal vysvětlit jak pád jablka na zem, tak oběh Měsíce kolem Země a planet kolem Slunce.

🔢 Matematika

Newtonův hlavní přínos matematice spočívá v rozvoji infinitezimálního počtu (diferenciálního a integrálního), který nazýval "metodou fluxí". Tento nástroj umožnil matematikům a fyzikům přesně popisovat a počítat změny a pohyb, například okamžitou rychlost nebo plochu pod křivkou. Ačkoli se o prvenství dělí s Leibnizem, jeho práce byla pro rozvoj fyziky klíčová. Dále významně přispěl k algebře (rozvoj binomické věty pro obecné exponenty) a analytické geometrii.

🌈 Optika

V knize Opticks Newton shrnul své desetiletí trvající experimenty se světlem. Jeho klíčovým objevem bylo, že bílé světlo není homogenní, jak se dříve myslelo, ale je složeno ze všech barev duhy. Tento závěr vyvodil z experimentů, kde světlo procházelo jedním hranolem, rozložilo se na spektrum, a následně druhým, obráceným hranolem, který barvy opět složil do bílého světla. Zastával korpuskulární (částicovou) teorii světla, podle níž je světlo tvořeno proudem malých částic.

🧪 Alchymie a teologie

Ačkoli je Newton oslavován jako otec moderní vědy, značnou část svého života věnoval tématům, která dnes považujeme za nevědecká. Byl hluboce ponořen do alchymie, kde se snažil objevit kámen mudrců a transmutovat kovy. Jeho alchymistické spisy jsou co do rozsahu srovnatelné s jeho vědeckými pracemi.

Byl také oddaným, i když neortodoxním křesťanem. Na základě studia Bible dospěl k antitrinitářským názorům (popíral božství Ježíše Krista), což v té době bylo kacířské a musel své názory tajit. Věnoval se také biblické chronologii a výkladu proroctví.

📖 Hlavní díla

• Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Matematické principy přírodní filozofie, 1687)
• Opticks (Optika, 1704)
• Arithmetica Universalis (Univerzální aritmetika, 1707)
• The Chronology of Ancient Kingdoms Amended (Chronologie starověkých království opravená, posmrtně 1728)
• Observations upon the Prophecies of Daniel and the Apocalypse of St. John (Pozorování k proroctvím Danielovým a Apokalypse sv. Jana, posmrtně 1733)

💬 Citáty

• "Jestliže jsem viděl dále, bylo to proto, že jsem stál na ramenou obrů." (V dopise Robertu Hookeovi, 1675)
• "Nevím, čím se zdám světu, ale sám sobě připadám jen jako chlapec, který si hraje na mořském břehu a baví se hledáním hladšího oblázku nebo krásnější mušle, než je obvyklé, zatímco velký oceán pravdy leží přede mnou zcela neobjevený."
• "Platón je můj přítel, Aristotelés je můj přítel, ale mým největším přítelem je pravda."

🤔 Pro laiky

Newtonovy zákony jednoduše

Představte si Newtonovy tři hlavní zákony pomocí každodenních příkladů:

• Zákon setrvačnosti: Fotbalový míč leží na trávě a nepohne se, dokud do něj někdo nekopne. Když už letí vzduchem, letěl by rovně a pořád dál, kdyby ho nezpomalil vzduch a nepřitáhla k zemi gravitace.
• Zákon síly: Je mnohem snazší roztlačit prázdný nákupní vozík než plný. Abyste těžšímu (plnému) vozíku dali stejné zrychlení jako prázdnému, musíte použít mnohem větší sílu.
• Zákon akce a reakce: Když se odrazíte na skateboardu od zdi, zeď "zatlačí" na vás stejnou silou zpět a vy odjedete pryč. Stejně tak raketa letí vzhůru, protože obrovskou silou tlačí plyny dolů (akce) a plyny ji tlačí nahoru (reakce).

Co je gravitace?

Gravitace je neviditelná síla, kterou se k sobě přitahují všechny věci, které mají hmotnost. Čím je věc těžší (má větší hmotnost), tím silněji přitahuje. Proto jablko padá k Zemi a ne naopak – Země je nepředstavitelně těžší než jablko. Tato stejná síla drží Měsíc na oběžné dráze kolem Země a Zemi na oběžné dráze kolem Slunce. Bez gravitace by se planety rozletěly do vesmíru.

Co je infinitezimální počet?

Představte si, že chcete změřit rychlost auta. Pokud jede stále stejně rychle, je to snadné. Ale co když zrychluje? Infinitezimální počet (neboli kalkulus) je speciální druh matematiky, který umožňuje spočítat věci, které se neustále mění – jako je okamžitá rychlost zrychlujícího auta, sklon strmé horské silnice v každém jejím bodě nebo objem složitě tvarované vázy. Je to "matematika změny" a je naprosto klíčová pro moderní vědu a inženýrství.

Šablona:Aktualizováno