среда, 12 июня 2013 г.

Исаак Ньютон


ИСААК НЬЮТОН (1642-1727) 


Многие считают Ньютона величайшим ученым в истории человечества. Действительно, он внес в науку столько нового ,сколько внесли Евклид и Архимед, вместе взятые. Или Гильберт и Архимед - тоже вместе взятые. Но Ньютон придумал все это один - и в считанные годы! Впрочем, сам Ньютон не считал себя одиночкой в науке.  Вот его слова: "Если я видел дальше, чем другие, то потому, что стоял на плечах гигантов". Но, конечно, не только поэтому! Ньютон сам был гигантом; его фигура заметно возвышается над плечами Декарта, Кеплера и Галилея. 


Ведь Ньютон изобрел первую систему аксиом математической физики: это равносильно достижениям Евклида в геометрии. Он создал также математический анализ гладких функций: это сравнимо с изобретением планиметрии или алгебры. Для таких успехов мало быть гением; надо еще вовремя родиться. Ньютон родился под Рождество 1642 года - в самом начале Английской революции. Как только она закончилась, 18-летний Исаак поступил в Тринити колледж знаменитого Кембриджского университета. Здесь он узнал, что в математике и физике тоже происходит революция. Ньютон включился в нее - и вскоре стал главою партии победителей. 

Научную революцию начал Декарт. Он показал, как задать любую точку на плоскости или в пространстве набором чисел. После этого любое движение физического тела можно описать набором числовых функций. Оставалось придумать исчисление этих функций - наподобие арифметики чисел или того исчисления плоских фигур, которое развил Пифагор. 

Декарт научился свободно работать с многочленами от одной или двух переменных; в итоге ему покорились все плоские кривые, заданные многочленами. Но многие важные кривые (например, синусоиду или экспоненту) нельзя задать с помощью многочленов. Как их исчислять? Ньютон первый понял, как это можно сделать. Любую функцию с гладким графиком нужно представить в виде степенного ряда - то есть, бесконечно длинного многочлена с числовыми коэффициентами! Например, синус и логарифм разлагаются так: 

sin(x) = x - x/6 + x/120 - log(1+x) = x - x/2 + x/3 - ... 


С помощью степенных рядов нетрудно вычислить производную или интеграл от любой функции. (Ньютон называл эти операции нахождением флюксии по флюенте, или обратно). Владея этими двумя действиями в мире функций, можно решить любое дифференциальное уравнение - а значит, понять любой процесс в физическом мире. Каждый шаг Ньютона на этом пути порождал новую теорему или обнаруживал новый закон природы, сразу попадающий в учебники. 

Например, операции дифференцирования и интегрирования функций оказались взаимно обратными. Сейчас этот факт называют теоремой Ньютона Лейбница (немецкий ученый открыл ее независимо от англичанина), и постоянно используют при составлении таблиц интегралов. Без этой теоремы жизнь студентов первокурсников была бы намного тяжелее! Другой пример: законы Кеплера, описывающие движение планет вокруг Солнца. Ньютон попытался вывести из них свойства сил, которые связывают планеты с Солнцем. 

Так получился закон всемирного тяготения: сила притяжения между телами прямо пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами. Одновременно получился третий закон Ньютона (равенство действующей и противодействующей сил), а также правило векторного сложения сил, действующих на одно тело.

 Второй закон Ньютона (прямая пропорция между ускорением тела и силой, действующей на него) был найден Ньютоном в ходе опытов с телами, скользящими по наклонной плоскости. Только первый закон Ньютона (принцип инерции) не был его изобретением: этот факт открыл еще Галилей, а прежде его угадали средневековые богословы (например, Жан Буридан из Сорбонны). 

Интересно, что открытие всех этих законов заняло у Ньютона всего полтора года. В 1665 году он уехал из Кембриджа в деревню, спасаясь от эпидемии чумы. Осенью 1667 года Исаак Ньютон вернулся в Тринити колледж с готовой математической теорией движения любых тел во Вселенной. Через два года учитель Ньютона - Исаак Барроу - уступил своему питомцу кафедру математики, а сам занялся богословием. 

Так 27-летний профессор стал "королем математиков и физиков". Королевская должность оказалась тяжкой и хлопотной. Не так уж трудно сделать открытие, если ты гений. Куда труднее убедить окружающих в своей правоте - особенно если ты не силен в ораторском искусстве (так было с Ньютоном), и если в ученом мире действует закон: "Ничего на словах". "Nullis in verba" - таков был девиз английского Королевского Общества, первой академии наук в Европе. К счастью, руки Ньютона работали не хуже, чем его голова.

Для проверки своих теорий астрономическими наблюдениями он изобрел первый зеркальный телескоп и сам построил его. Чтобы проверить предсказание о сплюснутости земного шара у полюсов и его расширении возле экватора, понадобилось сравнить ход маятниковых часов в Европе и в Южной Америке. Это сделали французские астрономы - а часы с маятником изобрел Христиан Гюйгенс, президент Парижской академии наук, глубоко чтимый Ньютоном. 

Превращение фонтана открытий в строгую и всеобъемлющую книгу заняло у Ньютона 20 лет. Только в 1687 году вышел из печати его главный труд: "Математические принципы философии природы". Это был первый учебник новой физики. Многие читатели жаловались, что книга написана тяжело: Ньютон убрал те "лесенки", по которым он сам поднялся к своим открытиям. 

Другие утверждали, что многие теоремы Ньютона были открыты раньше другими учеными. Сам Ньютон не умел спорить и ненавидел это занятие (а также всех, кто пытался втянуть его в ученый спор). Он и смолоду не был общителен - а после 40 лет стал настоящим отшельником. Только постоянные размышления о науке в любой обстановке (вплоть до заседаний парламента) позволяли Ньютону сохранить вкус к жизни. 

Итак, создана новая математика (исчисление флюксий и флюент) и новая физика (исчисление сил и движений), Что делать дальше? Ньютон решил разобраться в свойствах света - самой неуловимой вещи в природе. В 1704 году вышла из печати "Оптика" Ньютона; но полного решения главной проблемы в ней не было. Из чего состоит свет: из волн (как считал Гюйгенс), или из частиц (как думал Демокрит)? Ньютону была ближе вторая точка зрения.

 Но доказать ее опытами или расчетами он не мог, и был от этого в тихом бешенстве. Неужели надвигается старость? Никто не мог подсказать Ньютону, что споры о природе света продлятся еще 200 лет, и только новая революция в математике позволит объединить свойства волны и частицы в одном объекте. 

Последние 40 лет своей долгой жизни Ньютон провел, размышляя о тех явлениях, которые не удается объяснить с помощью тяготения. Почему электрические заряды бывают двух сортов? Почему одинаковые заряды отталкиваются друг от друга? Связано ли взаимодействие зарядов со взаимодействием магнитов или с притяжением масс? Какая сущность передает все эти силы от тела к телу через пустоту? Может ли свет быть такой сущностью? 

Ни одну из этих догадок Ньютон не сумел облечь в строгую математическую форму. А высказывать гипотезы, не подкрепленные математикой, он считал ниже своего достоинства. Лишь услышав о какой-либо новой математической задаче, непосильной его современникам, Ньютон брался за нее - и обычно решал за несколько дней или часов. Порою из такой работы вырастала новая наука. Так, задача о брахистохроне (кривой наибыстрейшего спуска) породила вариационное исчисление. Классификация кривых третьего порядка положила начало алгебраической геометрии. 

Нелюдимый характер Ньютона всю жизнь мешал ему сотрудничать с другими учеными. Так, Ньютон не придал должного значения закону сохранения импульса, который открыл его старший коллега и почитатель - Джон Валлис. Лейбница Ньютон считал слабым математиком и нечестным человеком: поэтому он не обратил внимания на угаданный Лейбницем закон сохранения механической энергии. А ведь это были новые аксиомы физики - дополнительные к тем закономерностям движений, которые выявил Ньютон! Только в конце 18 века Лагранж и другие математики осознали роль законов сохранения в физической науке; еще веком позже эти законы были связаны с математической теорией групп. 

Кажется, лишь однажды резкий нрав Ньютона пошел на пользу ученому сообществу Англии. В 1687 году самовластный король Яков 2 попытался ущемить привилегии Кембриджского университета. Группа профессоров во главе с Ньютоном воспротивилась этому. Вскоре король лишился престола, а Ньютон был избран членом английского парламента. 

Там он просидел пять лет, не произнеся ни одной речи: политические споры казались ему чепухой, по сравнению с научной работой. Однако позднее Ньютон принял от умного и тактичного короля Вильяма 3 пост директора Монетного двора - и (к удивлению многих) проявил себя в этой роли инициативным и удачливым администратором, грозой фальшивомонетчиков. 

Одновременно Ньютон стал президентом Королевского Общества. Но этот высший пост в английской науке он согласился занять только после смерти своего научного недруга и критика - Роберта Гука, замечательного экспериментатора. Увы: на всякого мудреца довольно и простоты! К счастью, смерть престарелого Ньютона заставила англичан забыть о скверном характере их прославленного соотечественника. Ньютон был похоронен в Вестминстерском аббатстве с почти королевским почестями. Надпись на его могиле гласит: "Порадуйтесь, что на Земле жило такое украшение рода человеческого!" Пожалуй, это главная часть правды об Исааке Ньютоне.

Айзек Невтон или Исаак Ньютон?



Если в мучительские осужден кто руки,
Ждет, бедная голова, печали и муки,
Не вели томить его делом кузниц трудных,
Ни посылать в тяжкие работы мест рудных.
Пусть лексикон делает. То одно довлеет:
Всех мук роды сей един труд в себе имеет!
Феофан Прокопович

Проблема заимствования и адекватного перевода иноязычных слов всегда остро стояла перед Русью: в средние века больше переводили с греческого и тюркского, во времена Пушкина – с немецкого, французского и английского, в нынешнее время – с «англо-американского».
Переводческая концепция менялась и меняется сообразно требованиям текущего момента. Если с именами нарицательными как-то «разбирались», то с именами собственными иногда доходило до казусов и курьезов (с современной точки зрения!).

Например, в XVIII – XIX веках на Руси при переводе имен собственных применяли транслитерацию, поэтому всемирно известный английский ученый сэр Исаак Ньютон (Isaac Newton; 1643 – 1727) во времена российского ученого М.В. Ломоносова (1711 – 1765) был известен как «Исаак Невтон»:
…может собственных Платонов
И быстрых разумом Невтонов
Российская земля раждать.
(Ломоносов. Ода на день восшествия на Всероссийский престол ея величества государыни императрицы Елисаветы Петровны 1747 года)

А всемирно известные романы всемирно известного английского писателя сэра Вальтера Скотта (Walter Scott; 1771 – 1832) «Айвенго» (Ivanhoe, 1819) и «Квентин Дорвард» (Quentin Durward, 1823) были известны в то время под «именами» «Иваное» (!) и «Квентин Дурвард».

С XX века концепция перевода имен собственных кардинально изменилась: теперь стали применять транскрипцию (при этом зачастую в скобках приводится написание имени на языке оригинала).
Поэтому «Иваное» стал «Айвенго», «Исаак Невтон» стал «Ньютоном» (но почему-то остался «Исааком»).
При этом тезка Ньютона, популярный американский писатель-фантаст Айзек Азимов (Isaac Asimov; 1920 – 1992) стал «обзываться» на новый лад «Айзеком», а не «Исааком».
Может быть, тогда и Ньютона правильнее называть «Айзек Ньютон»?

В нынешнее время с именами собственными мы «разобрались», а вот с именами нарицательными – не успеваем (см. Какого рода Windows и Microsoft, или Шуточные размышления на нешуточную тему), а посему – вовсю используем так называемую «кальку».


Примечания
• Транскрипция – способ однозначной фиксации на письме звуковых характеристик отрезков речи.
• Транслитерация – побуквенная передача текстов и отдельных слов, записанных с помощью одной графической системы, средствами другой графической системы.
• Калька – образование нового фразеологизма, слова или нового значения слова путем буквального перевода соответствующей иноязычной языковой единицы.

Валерий Сидоров



  

Комментариев нет:

Отправить комментарий