Концепції сучасного природознавства - Карпов Я. С. - 2.8.3.2 "Математичні начала натуральної філософії" і їх структура

2.8.3.1 Ньютон і його час

Узагальнивши розрізнені результати своїх попередників у струнку теоретичну систему знання (ньютонівську механіку), Ньютон (1643-1727) став основоположником класичної теоретичної фізики. Він сформулював її цілі, розробив методи й програму розвитку, яка була означена таким чином: "Було б непогано вивести з начал механіки й інші явища природи". В основі ньютон і вського методу лежить експериментальне встановлення точних кількісних закономірних зв'язків між явищами й виведення з них загальних законів природи методом індукції.

Ньютон народився в рік початку великої громадянської війни в Англії і пережив за своє довге, вісімдесятип'ятилітнє життя страту Карла І, правління Кромвеля, реставрацію Стюартів, другу, так звану "безкровну" славну революцію 1688 р. і помер за зміцнілого конституційного режиму. Він був сучасником Петра І і Людовіка XIV. Але політичні бурі, очевидно, не залишили глибоких слідів у житті Ньютона. Він був, принаймні зовні, аполітичним "філософом" у тому широкому розумінні, у якому це слово застосовувалося в давнину.

Життя Ньютона спливало спокійно, мирно й одноманітно; помер він неодруженим, нікуди не виїжджав за межі Англії, подорожі його обмежувалися невеликими відстанями від Грентема до Кембриджу й Лондона (близько 200 км). Ньютон відзначався міцним здоров'ям, ніколи не мав особливо близьких друзів, родичів чисто "життєва" біографія Ньютона майже обмежується послужним списком та десятком анекдотів-легенд. Усе це тільки показна оболонка справжньої діяльності Ньютона, яка поглинала його повністю, принаймні, у першій половині життя; плодами її стали "Оптика", "Математичні начала натуральної філософії" і метод флюксій.

Ньютон, незважаючи на небачену широту своїх наукових інтересів, не був універсальним генієм, як Леонардо да Вінчі, чи "полігієтором" (знавцем усіх наук), як Лейбніц. Його думки й робота зосереджувалися на "натуральній філософії", або фізиці; математика й астрономія в його руках були, зрештою, методом і матеріалом для вирішення основних фізичних завдань. Богословські й історичні знання Ньютона можна розглядати як неминучу данину часу, властиву багатьом його сучасникам.

Мирна одноманітність життя й зосередженість думки та роботи були тими сприятливими чинниками, які допомагали Ньютону із неупередженістю стороннього глядача усвідомити разючі розміри й велич досягнень пізнання, але якість наукової спадщини вченого є секретом генія, що залишився незрозумілим і для нього самого. Ми можемо тільки захоплюватися ним.

Народився І. Ньютон у невеликому селищі Вульсторп у графстві Лінкольн 5 січня 1643 р. у родині дрібного фермера. Його дитячі і юнацькі роки минали в середовищі фермерів і сільських пасторів. У дитинстві Ісаак жив в основному на піклуванні бабусі. Схильний до самітності, міркувань, завзятий у навчанні хлопчик успішно закінчив школу і в 1660 р. вступив до Кембриджського університету. Усі свої великі відкриття він зробив або підготував у молоді роки — з 1665 по 1667 pp., рятуючись у рідному Вульсторпі від чуми, що лютувала в містах Англії. Серед цих відкриттів — закони динаміки, закон всесвітнього тяжіння, створення (одночасно з Лейбніцем) нових математичних методів диференціального й інтегрального числення, що стали фундаментом вищої математики; винахід телескопа-рефлектора, відкриття спектрального складу білого світла й ін.

2.8.3.2 "Математичні начала натуральної філософії" і їх структура

Безпосередня мета "Начал" — наведення доказів на користь закону всесвітнього тяжіння як такого, що безпосередньо випливає із застосування принципів механіки до руху небесних тіл. Підготовку цієї безпосередності було проведено з вражаючою майстерністю. "Начала" побудовані дуже чітко, і ця чіткість, де випадкова. Наслідуючи Евкліда, Ньютон спочатку вводить визначення основних фізичних понять — маси, кількості руху, сили й т.п., потім ідуть аксіоми, або закони руху.

"Книга І, Про рух тіл" — вирішення ряду динамічних задач, які стосуються руху матеріальних точок і твердих тіл. Розглянуто основні питання стосовно закону ценг тральної сили, коли орбіту задано; зроблено спробу розв'язати й обернену проблему. Поряд із законом обернених квадратів у цих задачах фігурують й інші закони.

"Книга II, Про рух тіл". Мета другої книги — нищівна критика вихрової теорії Декарта, основна тема — гідродинамічні й гідростатичні задачі, закони руху тіл в середовищі з опором, хвильовий рух, найпростіші випадки вихрових рухів.

"Книга III, Про систему світу". Найбільш фізичною щодо змісту й найбільш вагомою за результатами була третя книга. Спочатку йдуть "Правила дослідження природи". Сформульовано чотири правила, зміст яких полягає в тому, що якщо з досліду щось випливає, то це вірно, і далі не потрібно вести філософські дискусії, а потрібно ці твердження застосовувати й спостерігати, що із цього вийде. Якщо наслідки узгоджуються з дослідом, то теорія правильна.

Наступний розділ називається "Явища". У ньому ретельно перераховано основні експериментальні факти — "явища". "Явища" описано дуже грунтовно. Наприклад, перевіряючи 3-ій закон Кеплера для супутників Юпітера, Ньютон докладно описує, за допомогою якого телескопа, якої довжини, за допомогою якого "пречудового мікрометра" було проведено вимірювання й т.д. Результатом аналізу наведених "явищ", а також деяких інших фактів Ньютон вважав встановлення факту, що "тяжіння існує до всіх тіл взагалі і є пропорційним масі кожного з них" і "тяжіння до окремих рівних частин тіл оберненопропорційне квадратам відстаней до цих частин".

Далі йде певна кількість теорем про властивості Сонячної системи. Є теореми про форму Землі, широтну залежність ваги й багато іншого. І, нарешті, йде найскладніше: кількісна теорія Місяця, теорія припливів і теорія комет.