Vypracovala: Markéta Klimentová Isaac Newton, základní kroky jeho života a jeho přínos k vývoji matematiky a fyziky 17. a 18. století Vypracovala: Markéta Klimentová

Sir Isaac Newton (25.12. 1642 – 20.3. 1727 podle tehdy užívaného juliánského kalendáře; 4.1. 1643 – 31.3. 1727 podle gregoriánského kalendáře) Anglický fyzik, matematik, astronom, filosof, teolog a alchymista. Je považován za jednoho z nejvýznamnějších vědců všech dob či dokonce za jakéhosi zakladatele moderní fyziky a vědy obecně.

Životopis Dětství a dospívání Isaac Newton se narodil ve vesnici Woolsthorpe nedaleko města Granthamu, asi 200 km severně od Londýna. Otec, který se jmenoval také Isaac Newton, byl zámožným vlastníkem půdy, ale neměl žádné vzdělání. Zemřel tři měsíce před narozením syna. Isaac se narodil předčasně, byl nedonošený. Když byly Newtonovi tři roky, provdala se jeho matka, Hannah Ayscough, ještě jednou. Od té doby se až do otčímovy smrti o chlapce starali matčini rodiče.

Mladý Isaac neměl rád svého otčíma a nenáviděl matku, že si ho vzala Mladý Isaac neměl rád svého otčíma a nenáviděl matku, že si ho vzala. Trpěl pravděpodobně Aspergerovým syndromem, což je jistá forma autismu. Po smrti nevlastního otce (to mu bylo 10 let) mohl znovu bydlet se svou matkou a se třemi nevlastními sourozenci. Newton začal chodit do školy ve své vesnici. Později začal navštěvovat The King's School v Granthamu. Patřil k nejlepším žákům. Bydlel u místního lékárníka, kde se časem zasnoubil s jeho nevlastní dcerou – Anne Storer.

Po ukončení základního vzdělání se za podpory svého strýce přihlásil na Trinity College v Cambridge. Zcela se ponořil do studia, láska ochladla, Anne si vzala někoho jiného a Isaac se už nikdy neoženil. V červnu 1661 byl přijat na Trinity College. Profesoři univerzity vyučovali podle Aristotela, ale Newton se raději zabýval myšlenkami moderních filozofů (Descartes) a astronomů (Galileo, Koperník, Kepler).

Trinity College

Podle historických pramenů dochovaných poznámek samotného Newtona asi dostával stipendium a řádným studentem se stal až po určité době. Z jeho poznámek je také patrné, že si prakticky sám doplňoval své vědomosti z granthamské školy. Kolem roku 1663 přišel na univerzitu do Cambridge význačný teolog, filozof, optik a mechanik Isaac Barrow a Newton se stal jeho žákem. Brzy se stal i jeho spolupracovníkem, společně s ním zkoumal experimentálně různé vady čoček a snažil se zlepšit možnosti čočkových dalekohledů. V tomto období zkoumal i rozklad světla hranolem.

V následujících letech byly britské ostrovy zasaženy morovou epidemií. 1665 získal Newton bakalářský titul. Univerzita musela být kvůli moru uzavřena. Na další dva roky se Isaac vrátil domů do Woolsthorpe. Poznatky z předchozího intenzivního studia i otázky, které se snažil řešit, ho vedly v klidném prostředí k tomu, že v průběhu dalších dvou let zpřesnil základní problémy, které fyzika řešila v předchozích obdobích a současně načrtl i hlavní směry jejího dalšího rozvoje.

Výsledky jeho práce byly zcela mimořádné. Zavedl pojem síly, odlišil od pojmu síly pojem hmotnosti a zpřesnil ho, formuloval zákony dynamiky i myšlenku všeobecné gravitace, vybudoval základy diferenciálního a integrálního počtu, rozpracoval teorii disperze (rozkladu) světla a popsal jev interference světla, učinil základní matematické objevy v teorii nekonečných řad.

Střední věk Isaac Newton se vrátil do Cambridge v roce 1667 a získal stálé místo na Trinity College. Roku 1668 se stal magistrem umění. Roku 1669 se stal profesorem matematiky.

Optika Mezi lety 1670 až 1672 Newton přednášel optiku. V tomto období zkoumal lom světla, demonstroval pomocí hranolu rozklad světla do spektra jednotlivých barev, a že čočka a další hranol může převést barevné spektrum opět na světlo bílé barvy. Také dokázal, že barevné světlo nemůže měnit své vlastnosti – oddělit jednotlivé barevné paprsky a svítit jimi na různé předměty. Poznal, že bez ohledu na počasí mělo světlo stále stejnou barvu.

Replika Newtonova teleskopu Newton prezentoval svůj originální teleskop roku 1672 královské společnosti. Byl jmenován osobností vědy tohoto roku. Se svými šesti palci byl tento teleskop do té doby jedním z největších. Práce v optice vedla Newtona k domněnce, že všechny refrakční teleskopy trpí barevnými vadami. Jeho nový design refrakčního teleskopu tyto problémy minimalizoval.

V roce 1704 napsal Newton své dílo Opticks, ve které vyložil svou korpuskulární teorii světla. Myslel si, že je světlo složeno z extrémně malých tělísek, že obyčejné věci jsou z větších tělísek.

Základ k teorii světla coby elektromagnetického vlnění později položil James C. Maxwell (1831-1879). Že je všechno jinak, než jak si představovala přírodověda 19. století, ukázal nakonec Albert Einstein svým vysvětlením fotoelektrického jevu: světlo je elektromagnetické záření, ale jeho povaha je jak vlnová, tak i korpuskulární.

Mechanika a gravitace V roce 1677 se Newton vrátil ke své práci v mechanice. Konkrétně se zabýval gravitací a jejím vlivem na dráhy planet. Vycházel z Keplerových zákonů o pohybu planet. Své výsledky publikoval roku 1684 v díle De Motu Corporum. V tomto díle také začal formulovat zákony pohybu, které potom dokončil v díle Principia

Dílo The Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Matematické základy přírodní filosofie) bylo vydáno 5. 7. 1687 za finanční podpory Edmonda Halleyho. V této práci Newton uvedl tři univerzální zákony pohybu, které nebyly upravovány více než dvě století. Použil latinského slova gravitas (hmotnost) pro sílu, které se stalo známé jako gravitace. V této práci také prezentoval první analytické určení rychlosti zvuku ve vzduchu. Vycházel z Boylova zákona. Díky Principii se Newton stal mezinárodně uznávaným.

Matematika Mnoho moderních historiků je přesvědčeno, že Newton a Leibniz pracovali na teorii diferenciálního počtu nezávisle na sobě. Soudí tak podle jejich vlastních dochovaných poznámek. Podle Newtonových nejbližších pracoval na své metodě mnoho let před Leibnizem, přesto o tom téměř nic nepublikoval do roku 1693 a plné vysvětlení nepodal před rokem 1704. Leibniz začal publikovat celé své vysvětlení už roku 1684. Navíc Leibnizovy poznámky a „diferenciální metoda“ byli přijaty v Evropě a někdy po roce 1820 v Británii.

Zatímco Leibniz se teorií diferenciálního počtu začal zabývat ještě před završením dospělosti, Newton tímto tématem ve svých poznámkách končí. Newton prohlašoval, že byl nerozhodný ohledně publikování diferenciálního počtu, protože se obával zklamání. Newton měl velmi blízký vztah se švýcarským matematikem Nicolasem Fatio de Duillierem, který byl ohromen jeho gravitační teorií. Duillier v roce 1691 plánoval připravit novou verzi Newtonova díla Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, ale nikdy ji nedokončil. 1694 přátelství ochladlo. Duillier si také vyměnil několik dopisů s Leibnizen.

Začátkem roku 1699 další členové královské společnosti (které byl Newton také členem) obvinili Leibnize z plagiátorství a roku 1711 vypukl v spor v plné síle. Newtonova Královská společnost prohlašovala ve svých rozborech, že to byl Newton, kdo objevil pravdu. Leibnize označili za podvodníka. Studie později uvedla podezření, že Newton sám psal závěrečné poznámky podle Leibnize. Tak začal hořký spor mezi Newtonem a Leibnizem, který ničil životy obou až do smrti (1716 zemřel Leibniz).

Isaac Newton uveřejňoval zpočátku své práce především v publikacích Royal Society. Měl velmi vážné spory s R. Hookem pokud jde o prvenství objevu gravitačního zákona. Uveřejněním svého stěžejního díla získal vážnost ve vědeckých kruzích a podle novějších pramenů se mu tím otevřely i velké možnosti v politickém a společenském životě, které přijal.

V roce 1685 u samotného krále úspěšně obhájil nezávislost univerzity, když se mu podařilo přesvědčit krále, aby zrušil svůj příkaz přijmout na univerzitu mezi její učitele negraduovaného mnicha. Newton byl zvolen roku 1688 poslancem za univerzitu; později, v roce 1695, ji opustil a přijal finančně výhodnější místo v královské mincovně.

Stáří V letech 1690 - 1695 vážně onemocněl. Projevila se u něho velká únava z předchozí vyčerpávající práce. Nemohl pracovat, jíst, spát a trpěl stavy těžké duševní sklíčenosti.

V posledním období svého života rozpracoval ještě teorii pohybu Měsíce a formuloval také úlohu o brachystochroně - časově nejkratší dráze tělesa v gravitačním poli (1697). Na přelomu století se vzdal profesorského místa v Cambridge a v roce 1703 (po Hookově smrti) byl zvolen předsedou Royal Society. V tomto období připravoval hlavně některá svá díla k vytištění. Nová, nastupující generace vědců začínala chápat jeho geniální myšlenky, které tolik obohatily fyziku, matematiku i filozofii.

V době, kdy žil Isaac Newton, byl uznáván jako jeden ze systémů i Descartův filozofický systém světa, v němž se řešily fyzikální otázky a problémy jen z hlediska mechanických představ. Newton ve svém filozofickém pojetí však navazoval i na Galileiho, který jako první jasně formuloval požadavky na vědeckou metodu v přírodních vědách. Galilei uskutečnil i tzv. myšlenkový experiment (vědomě např. zanedbával odpor vzduchu při řešení pohybu tělesa) a naznačil tím cestu, jak využít abstraktního myšlení při hledání fyzikálních zákonů.

Jeho neteř - Catherine Barton Conduitt – mu ke stáří pomáhala v jeho domě a starala se o něho. Byl jejím oblíbeným strýcem. Newton zemřel v Londýně 31. března 1727 ve věku 84 let. Byl pochován ve Westminster Abbey (na obrázku vidíme jeho hrob).

Newtonův vliv na fyziku 17. a 18. století 17. století bylo obdobím silného náboženského cítění, a to nebylo nikde jinde silnější než ve Velké Británii. Právě tam pobožný mladý muž, Isaac Newton, konečně našel novou syntézu, v níž byla odkryta pravda a boží role zůstala zachována. Newton byl géniem v experimentování i matematice, a právě tato kombinace mu umožnila založit koperníkovský systém a novou mechaniku. Jeho metoda byla jednoduchost sama: "na základě pohybových jevů prozkoumat přírodní síly a pak použít těchto sil k vysvětlení dalších jevů".

Newtonova genialita ho vedla při výběru zkoumaných jevů a vytvoření nového a základního matematického prostředku - matematické analýzy (současně objevené Gottfriedem Leibnizem) - což mu umožnilo provádět výpočty s odvozenými silami. Výsledkem byla kniha Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Zde byla obsažena nová fyzika, použitelná stejně dobře pro pozemská i nebeská tělesa. Newtonova analýza sil dala za pravdu Koperníkovi, Keplerovi a Galileovi.

Newtonovy tři pohybové zákony a jeho princip univerzální gravitace stačily k řízení nového kosmu, ale pouze, jak věřil Newton, s pomocí Boha. Gravitace, jak nejednou řekl, byla přímou akcí Boha, stejně jako všechny síly řádu a vitality. Absolutní prostor měl pro Newtona zásadní význam, protože prostor byl "sídlem Boha" a sídlo Boha musí být základním souřadným systémem. A nakonec, Newtonova analýza vzájemných poruch pohybů planet způsobených jejich vlastními gravitačními poli předpovídala úplné zhroucení slunečního systému, pokud by Bůh nezasahoval a neuváděl vše opět do pořádku.

Vydání Principií je kulminačním bodem pohybu zahájeného Koperníkem, a jako takové se stalo symbolem vědecké revoluce. Existovaly podobné pokusy kritizovat, systematizovat a organizovat znalosti o přírodě, které neměly tak dramatické výsledky.

Pohled do jiných oblastí vědeckého světa Ve stejném roce jako Koperníkovo velké dílo byla vydána stejně důležitá kniha o anatomii: De humanis corporis fabrica (O stavbě lidského těla), kritický rozbor Galénovy anatomie, v němž Vesalius na základě svých vlastních výzkumů opravuje mnoho Galénových chyb. Vesalius, stejně jako Newton o století později, klade důraz na jevy, tj. na přesný popis přírodních faktů. Vesaliova práce se stala součástí horečné anatomické aktivity v Itálii i jinde, která vyvrcholila objevem krevního oběhu Williamem Harveyem, jehož kniha De Motu Cordis et Sanguinis in Animabilus (O pohybu srdce a krve živočichů) byla vydána r.1628.

Stala se Principii ve fyziologii a založila anatomii a fyziologii jako samostatné vědy. Harvey ukázal, že je třeba studovat jevy v živých organismem experimentálně a že mnohé z životních procesů lze redukovat na mechanické systémy. Srdce a cévní systém lze považovat za čerpadlo a systém potrubí a lze jim porozumět, aniž se uchýlíme k duchům nebo jiným silám, nepřístupným analýze.

V jiných vědách nebylo úsilí po systematizaci a kritice tak úspěšné. Na příklad v chemii vedla práce mnoha alchymistů středověku a raného novověku k objevům důležitých nových látek a procesů, např. minerálních kyselin a destilace, ale zatemnila teorii prakticky neproniknutelným mystickým argotem. Robert Boyle v Anglii se pokusil odstranit část intelektuální spleti tím, že naléhal na jasné popisy, opakovatelnost experimentů a mechanistické koncepce chemických procesů. Chemie však ještě nebyla zralá pro revoluci.

V mnoha oblastech nebyla redukce jevů k pochopitelnosti příliš nadějná jednoduše proto, že byl k dispozici příliš malý počet faktů. Nové přístroje jako mikroskop a dalekohled ohromně rozšířily svět, s nímž se musel člověk vyrovnat. Objevitelské cesty přinesly záplavu nových botanických a zoologických druhů, které zavalily starověké klasifikační systémy. Nejlepší, co bylo možné udělat, bylo přesně popsat nové skutečnosti a doufat, že jednou budou logickým způsobem uspořádány.

Vědecká revoluce a její vliv na společnost Rostoucí záplava informací byla pro staré instituce a postupy velkou zátěží. Už nestačilo publikovat vědecké výsledky v drahé knize, kterou si mohl koupit jen málokdo; informace se musely šířit široko daleko a rychle. Také nebylo možné, aby osamocený génius, jako Newton, pochopil svět, v němž nové informace vznikaly rychleji, než je každý jedinec mohl absorbovat.

Přírodovědci si museli být jisti svými daty, a proto požadovali nezávislé a kritické ověření svých objevů. K dosažení těchto cílů byly vytvořeny nové prostředky. Začaly vznikat vědecké společnosti, nejdříve v 17. století v Itálii, a tento proces vyvrcholil dvěma velkými národními vědeckými společnostmi, které jsou znamením vyvrcholení vědecké revoluce: londýnské Královské společnosti pro pokrok přírodních věd, ustavené královským výnosem roku 1662, a pařížské Akademie věd roku 1666. V těchto a mnoha jiných společnostech na celém světě se mohli přírodovědci setkávat, zkoumat, diskutovat a kritizovat nové objevy a staré teorie.

Aby daly těmto diskusím pevný základ, začaly tyto společnosti vydávat vědecké články. Philosophical Transactions Královské společnosti, které začaly jako soukromá iniciativa tajemníka společnosti, byly prvním profesionálním vědeckým časopisem. Brzy byly následovány Mémoires Francouzské akademie, které si získaly stejnou váhu a prestiž.

Staré praktiky ukrývání nových objevů do privátního žargonu, podivného jazyka nebo dokonce anagramů postupně ustupovaly ideálu všeobecné srozumitelnosti. Byly navrženy nové zásady zpracování zpráv, aby bylo možné reprodukovat experimenty a objevy. To vyžadovalo zpřesnění jazyka a ochoty podílet se o metody experimentů a pozorování. Pokud nemohl výsledky zopakovat někdo jiný, vrhalo to vážné pochyby na původní zprávu. Tak byly vytvořeny prostředky pro široký útok na tajemství přírody.

Zdroje http://cs.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Opticks.jpg http://en.wikipedia.org/wiki/Opticks http://en.wikipedia.org/wiki/Isaac_newton http://en.wikipedia.org/wiki/Image:NewtonsPrincipia.jpg http://web.mit.edu/lipoff/www/england/Cambridge/Trinity%20College.html http://cache.viewimages.com/xc/2638997.jpg?v=1&c=ViewImages&k=2&d=B43C13524355E92891804F2538DDBDF9A55A1E4F32AD3138 http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Newton_25.jpg