Na przestrzeni dziejów naukowcy dokonali wielu odkryć, które spowodowały zmianę paradygmatu w matematycznej postawie nauki. Jeden taki przypadek można zobaczyć w życiu i twórczości Sir Izaaka Newtona.

Prawo powszechnego ciążenia, pierwszy teleskop reflektorowy (zwierciadlany), rachunek całkowy i różniczkowy - Newton badał naturalne zjawiska swojego środowiska w celu ustalenia i udowodnienia zasad naukowych. Znany jako jeden z największych naukowców swojej epoki, teorie Izaaka Newtona są nadal aktualne w pracy matematycznej. Chociaż jest wielu matematyków, którzy zarówno zainspirowali jego prace, a nawet pomogli w niektórych z jego odkryć, Newton pracował głównie, inspirując się otaczającym go środowiskiem świata naturalnego.

Jeśli chcesz poznać bardziej współczesnych matematyków, zainteresuje cię Kartezjusz (Rene Descartes)!

Wczesne Życie Sir Izaaka Newtona

Dyskutując o historii matematyki, nie można nie wspomnieć o słynnym Newtonie. Angielski fizyk, filozof, astronom i matematyk Izaak Newton urodził się w 1642 roku w Woolsthorpe, Lincolnshire w Wielkiej Brytanii. Kilka miesięcy przed narodzinami juniora doszło do śmierci jego ojca, w wyniku czego matka Newtona wyszła ponownie za mąż, gdy mały geniusz miał trzy lata. To jego babka ze strony matki i ojczym byli odpowiedzialni za jego wychowanie.

Flaga angielska wśród roślinności.
Fizyk dorastał w Woolsthorpe Manor, w Anglii. | źródło: Unsplash - Emily Wang

Newton był bardzo ciekawym dzieciakiem, obserwującym działanie otaczających go maszyn. Jako uczeń, Newton miał problemy ze skupieniem uwagi  i zawsze chodził z głową w chmurach. Mimo to sam nauczył się, jak wytwarzać zegary słoneczne, turbiny wiatrowe, mechaniczne urządzenia transportowe, latawce itp.

Kilka lat później, matka zabrała go ze szkoły, aby zrobić z niego rolnika, mimo że w wieku czternastu lat przyszły matematyk nie wykazywał żadnego zainteresowania tą dziedziną. Jego sukces można przypisać staremu profesorowi, któremu udało się przekonać matkę, by pozwoliła mu przygotować Newtona do wstąpienia na Uniwersytet Cambridge.

To tam został w 1661 roku studentem Trinity College w Cambridge. Aby uniknąć płacenia czesnego, Newton wykonywał prace porządkowe dla szkoły. Taki układ pozwolił mu studiować arytmetykę, geometrię, trygonometrię, astronomię i optykę. Izaak Barrow, wielki matematyk i profesor Cambridge, wziął Newtona pod swoje skrzydła. Newton ostatecznie otrzymał dyplom w 1665 roku.

Po ukończeniu studiów, naukowiec spędził czas na opracowywaniu kilku hipotez i praw dotyczących powszechnej grawitacji i ruchu ciał. Badał swoje otoczenie i sposób poruszania się otaczających go obiektów. Dokonał wielkich odkryć, badając zachowanie światła i funkcję optyki. W czasie jego kariery jednym z najbardziej znanych wynalazków Newtona był teleskop zwierciadlany.

Ale Newton nie poprzestał na tym. Uznany naukowiec szukał także możliwości rozwinięcia swoich refleksji z zakresu teologii, chronologii, alchemii i chemii. Po wielkiej karierze naukowca, Newton zdystansował się od stolicy Anglii i zamieszkał w Kensington, gdzie zmarł w 1727 roku. Był pierwszym naukowcem pochowanym w Opactwie Westminsterskim.

Izaak Newton i Jego Praca nad  Prawem Powszechnego Ciążenia

Newton jest znany przede wszystkim ze swoich badań nad grawitacją. Według legendy Newton starał się zrozumieć, w jaki sposób księżyc może utrzymywać się na orbicie wokół Ziemi. Podczas obserwacji otoczenia zauważył, że w sadzie zawsze spadały jabłka. Odkrył w tym momencie siłę przyciągania, która oddziaływała na jabłko i rozwinął prawo powszechnego ciążenia. Oszacował, że przyczyna upadku jabłka była taka sama, jak przyczyna, dla której księżyc pozostawał blisko ziemi, pomimo odległości.

Aby zweryfikować swoją hipotezę, Newton zastosował równanie, zgodnie z którym siła grawitacji zależy od odwrotnego kwadratu odległości między dwoma obiektami. Aby to rozwinąć, naukowiec rozszerzył swoją hipotezę, aby objąć gwiazdy, takie jak Słońce, a także inne planety. Jednak Newton nie wykonał żadnych obliczeń dotyczących relacji między jabłkiem a drzewem, ponieważ odległość wydawała mu się zbyt mała w porównaniu z gwiazdami i planetami na niebie.

Niemniej jednak, jest przede wszystkim znany ze swoich badań grawitacji. Nawet dzisiaj legenda o spadającym jabłku jest częścią historii, którą uwielbiamy opowiadać na kursach przyrodniczych i matematycznych.

Trzy czerwone jabłka na jabłoni.
Odkrycia są często dokonywane w najbardziej nieoczekiwanych miejscach: Newton znajdował się pod jabłonią! | źródło: Unsplash - Marina Khrapova

Odkrycia Newtona: od Rachunku Różniczkowego do Optyki

Nawet jeśli Newton jest głównie znany ze swoich odkryć w dziedzinie fizyki, nie należy pomijać jego wkładu w dziedziny takie, jak matematyka czy optyka. Wzięty pod skrzydła Izaaka Barrowa podczas jego studiów w Trinity College w Cambridge, Newton pokazał mu rękopis, nad którym zdecydowali pracować wspólnie i w efekcie zaproponowali kilka wniosków matematycznych. Rachunek całkowy i różniczkowy znajdują się wśród zagadnień poruszonych przez matematyków

Pozostałe obliczenia matematyczne, którym się przyglądali to:

  • Procentowa zmiana ilości,
  • Nachylenie krzywych w danym punkcie,
  • Obliczanie wartości minimalnych i maksymalnych funkcji,
  • Obliczanie powierzchni ograniczonej krzywymi.

Angielski profesor matematyki, przy wsparciu Izaaka Barrowa, pokazał manuskrypt wielu ówczesnym wielkim naukowcom w Europie. Newton został powszechnie uznany za twórcę rachunku matematycznego i znalazł się w gronie największych mistrzów swoich czasów. Newton zasłynął również dzięki temu, co nazywamy teraz dwumianem Newtona. Jest on określony wzorem „(a + b)n”, który jest prawdziwy dla każdej wartości n.

Mówi się, że w momencie przejścia na emeryturę Izaak Barrow wpadł na pomysł, by Trinity College of Cambridge zatrudnił Newtona jako nowego profesora matematyki. Newton i uczelnia jednogłośnie poparli propozycję. Matematyk poprowadził swój pierwszy kurs matematyczny z optyki, pasję do tej dziedziny dzielił z jednym ze swoich wielkich poprzedników, Euklidesem.

Praca Newtona nad Naturą Światła

Wśród wszystkich swoich największych badań Newton zwracał szczególną uwagę na wszystko, co dotyczyło optyki. Ta pasja zaczęła się, gdy angielski naukowiec po raz pierwszy zainteresował się zachowaniem światła.

Dla naukowców tamtych czasów białe światło uważano za jednorodne i uważano, że nie można go zniekształcić. Newton, jak zawsze, lubił kwestionować przekonania swoich czasów. W tym celu użył przezroczystego pryzmatu i wystawił go na działanie promieni słonecznych. Podczas tych eksperymentów zdał sobie sprawę, że światło słoneczne przekształciło się w wiele promieni światła, które miały różne kolory. Nazwał to „widmem”.

Od tego czasu wprowadził termin refrakcja światła, zjawisko, które wyjaśnia, że ​​różne kolory promieni słonecznych, z powodu różnic w stopniach ich właściwości, mogą się wyginać w kontakcie z określonymi przedmiotami.

Część mechanizmu.
Newton był również zaangażowany w tworzenie podstaw mechaniki klasycznej. | źródło: Unsplash - Mika Baumeister

Każdy kolor, z którego składają się promienie słoneczne, ma inną zdolność refrakcji. Podczas kontaktu z pryzmatem wszystkie kolory widma nie zachowują się w ten sam sposób. Newton przestudiował je i zwrócił uwagę na to, co zobaczył podczas tych eksperymentów. Wszystkie jego obserwacje pozostawiły ogromny ślad w dziedzinie optyki, badania której Newton kontynuował do końca swojego życia.

Jeśli interesuje cię temat innych fundamentalnych teorii matematycznych, Tales z Miletu jest jednym z największych greckich matematyków.

Słynny Teleskop Reflektorowy Newtona

Odkrycia Newtona dotyczące światła i zjawiska zmieniającej się refrakcji wywarły ogromny wpływ na świat nauki. Newton wykorzystał swoją rolę profesora matematyki w Trinity College w Cambridge, aby kontynuować naukę w dziedzinie optyki. Po odkryciu zachowania widma światła i różnych kolorów, które ukazały się po przejściu przez powierzchnię pryzmatu, Newton ponownie przyjrzał się funkcji teleskopów, które były wtedy wykonywane przy użyciu soczewek.

Soczewki te zostały wykonane przy użyciu jednego materiału, szkła, które modyfikowało trajektorię wiązek światła. Newton zdecydował się zastąpić te soczewki lusterkami, myśląc, że kolory mogą odbijać się od luster w ten sam sposób, ale wydajniej. W 1668 roku Newton był gotowy do wyprodukowania swojego zmodyfikowanego teleskopu.

Teleskop został wyposażony w lustro wielkości 3,3 cm o współczynniku powiększenia około 40. Utalentowany naukowiec połączył w tym wynalazku swoje zamiłowanie do obiektów mechanicznych z obsesją na punkcie funkcji przedmiotów i światła.

Kilka lat po swoim wynalazku Newton został poproszony przez Royal Society, stowarzyszenie wybitnych matematyków, o przetestowanie swojego teleskopu i stworzenie patentu na instrument. Jego status prawdziwego geniusza w naukach ścisłych i matematyce został ostatecznie potwierdzony zarówno w oczach jego pokolenia, jak i ku pamiętności w nadchodzących latach.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o słynnych matematykach, których zapamiętała historia, zajrzyj do tego przewodnika!

Potrzebujesz nauczyciela z przedmiotu: Matematyka ?

Oceń czy nasz artykuł był pomocny 😊

5,00/5 - 1 głos(y)
Loading...

Marta

Pozytywnie zakręcona idealistka. Straszna psiara i wielbicielka gier planszowych. Fascynatka lingwistyki, kreatywnego myślenia i samorozwoju.