داستان سیب، جاذبه و مغز متفکری به نام نیوتن/ ثمره یک عمر تلاش شوالیه علم چه بود؟

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا،  ‌آیزاک نیوتن (1642 - 1727)، فیزیکدان و ریاضیدان انگلیسی است که بیش از هر کس دیگری، جهان را به سمت انقلاب علمی سوق داد و تلاش‌هایش نگرش دانشمندان پس از خود را نسبت به پدیده‌ها متحول کرد. بسیاری او را به دلیل تأثیرگذاری‌اش در پیشرفت بشریت، به عنوان بزرگترین دانشمند در تمام اعصار می‌شناسند. در ‌این گزارش لیستی از 10 دستاورد مهم وی از جمله اختراعات، اکتشافات، نظریه‌ها و سایر مشارکت‌های وی در علم معرفی شده‌اند.

1. «قوانین حرکت نیوتن» پایه و اساس مکانیک کلاسیک

نیوتن اولین کسی بود که سه قانون حرکت(اینرسی یا تمایل ماده به حفظ حرکت، F = ma  و کنش-واکنش) را در کتاب خود تدوین کرد. ‌این قوانین رابطه بین جسم و نیروهای وارد بر آن و حرکت جسم در پاسخ به آن نیروها را توصیف می‌کند. قوانین نیوتن بیش از دویست سال با آزمایش و مشاهده تأیید شد و هنوز هم تقریباً سر جای خود باقی مانده است. مکانیک کلاسیک به دلیل تلاش‌های نیوتن به عنوان مکانیک نیوتنی نیز شناخته می‌شود. در مکانیک کلاسیک، حرکت اجسام متأثر از یک سیستم نیرویی توصیف می‌شود و از زمان نیوتن تاکنون به عنوان یک زمینه کلیدی در ریاضیات و فیزیک باقی مانده است.

2. فرموله شدن مفهوم جاذبه به عنوان یک نیرو

نیوتن در آثار خود، قانون جاذبه را فرموله کرد. براساس قانون جاذبه نیوتن هر دو جسمی در سراسر جهان با نیرویی كه متناسب با جرم و مربع فاصله بین آنهاست، همدیگر را جذب می‌كنند. ‌این قانون مهم به توضیح پدیده‌هایی مانند جزر و مد و مسیر حرکت دنباله‌دارها کمک کرد. هر چند قانون جهانی گرانش نیوتن بعداً توسط نظریه نسبیت عام انیشتین جایگزین شد، اما همچنان به‌عنوان یک نظریه تقریب عالی از اثرات جاذبه مورد استفاده قرار می‌گیرد.  

3. کتاب اصول نیوتن، یکی از مهمترین آثار تاریخ علم

در پنجم ژوئیه 1687 کتاب «اصول ریاضی فلسفه طبیعی» که به اختصار اصول نامیده می‌شود اولین بار به چاپ رسید. نیوتن در ‌این کتاب بسیاری از مهمترین قواعد نظری تاریخ علم را ثبت کرد. او صرف نظر از ‌این موارد، از قوانین خود برای توضیح نظریه حرکت سیاره‌ای کپلر استفاده کرد. بدین ترتیب نیوتن آخرین شبهات را راجع به اعتبار مدل خورشیدمرکزی منظومه شمسی برطرف کرد. مدل خورشیدمرکزی در تقابل با مدل زمین‌مرکزی بود که زمین را مرکز هستی فرض می‌کرد و تا پیش از عصر روشنگری همواره دست بالا را داشت. مفهوم زمینی که به دور خورشید می‌چرخد، اولین بار در قرن سوم پیش از میلاد توسط آریستارخوس ساموسی مطرح شد اما تا زمان کوپرنیک توجه چندانی را به خود معطوف نکرد. کتاب اصول  نقش مهمی در وقوع انقلاب صنعتی داشت و هنوز هم در فناوری‌های غیر نسبیتی جهان مدرن مفید است. ‌این اثر نه تنها به عنوان مهمترین اثر نیوتن بلکه به عنوان پایه و اساس کل علوم مدرن در نظر گرفته می‌شود.

4.  قضیه بسط دو عجمله‌ای تعمیم‌یافته

آیزاک نیوتن در سال 1665 قضیه بسط دو عجمله‌ای را که در مورد تمام توان‌های اعداد گویا نتیجه می‌داد کشف کرد. ‌این قضیه همچنان نیز در ریاضیات مورد استفاده قرار می‌گیرد. جدای از قضیه بسط دو عجمله‌ای، مشارکت‌های نیوتن در دانش ریاضی کشف اتحادهای نیوتن را نیز شامل می‌شود که در بسیاری از زمینه‌ها از جمله نظریه گالوا، نظریه نامتغیر، نظریه گروه و ترکیبات کاربرد دارد. روش نیوتن که می‌تواند برای یافتن حداقل یا حداکثر مقدار یک تابع مورد استفاده قرار گیرد، سریعاً عدد متقابل را پیدا می‌کند و معادلات فرازنده را حل می‌کند. ازاین‌رو سهم قابل توجهی در حوزه سری‌های توانی و نظریه تفاضل‌های محدود دارد.

5. نیوتون حسابان را ابداع کرد

نیوتن در سال 1665، شروع به توسعه نظریه‌ای ریاضی در ارتباط با مطالعه تغییرات کرد که بعداً حسابان نام گرفت. حساب برای اولین بار به ریاضیدانان ‌این امکان را داد تا برای تحلیل دامنه منحنی‌ها و مناطق زیر منحنی‌ها دست‌شان باز باشد. حساب دیفرانسیل و انتگرال که امروزه به اختصار حسابان نامیده می‌شود کاربردهای گسترده‌ای در علم، مهندسی و اقتصاد دارد و می‌تواند بسیاری از مشکلات را که جبر به تنهایی قادر به حل آنها نیست حل کند. با وجود ‌اینکه یک بحث علمی طولانی بین نیوتن و ریاضیدان آلمانی گوتفرید لایبنیتس بر سر ‌اینکه چه کسی حسابان را اختراع کرده وجود دارد، مورخان جدید معتقدند که هر دو آن را به طور مستقل آن اختراع کرده بودند.

6. اختراع اولین تلسکوپ بازتابی

آیزاک نیوتن در سال 1668، اولین تلسکوپ بازتابی را اختراع کرد که اکنون به‌عنوان تلسکوپ نیوتنی شناخته می‌شود. تلسکوپ تا آن زمان ابزاری بزرگ و دست و پا گیر بود. تلسکوپ نیوتن که به جای لنز از ‌آینه استفاده می‌کرد، ابزاری قدرتمندتر و ده برابر کوچک‌تر از تلسکوپ‌های سنتی به شمار می‌رفت. طراحی ساده تلسکوپ نیوتنی باعث می‌شود که هنوز هم در بین ستاره‌شناسان آماتور کاملاً مرسوم باشد.

7. تحول علم نورشناسی

آیزاک نیوتن در اواخر دهه 1660، تشخیص داد که نور سفید ترکیبی از رنگ‌هایی است که به وسیله یک منشور می‌توان اجزای تشکیل‌دهنده آن را از هم جدا کرد. وی همچنین نشان داد که طیف چند رنگ تولیدشده توسط منشور را می‌توان توسط یک عدسی و منشوری دیگر دوباره به نور سفید تبدیل کرد. بنابراین نیوتن با عقیده رایج آن زمان که نور  ساده و همگن است مخالفت کرد و توانست ثابت کند که پیچیده و ناهمگن است. ناهمگنی نور از آن زمان پایه و اساس علم نورشناسی(یا فیزیک نور) را شکل داده است.

8. شناسایی نور  به عنوان منبع تشخیص رنگ

نیوتن از آزمایش منشور توانست نظریه رنگ را ‌ایجاد کند که مهمترین سهم وی در زمینه نورشناسی محسوب می‌شود. بر اساس نظریه رنگ وی، «رنگ» نتیجه تعامل اشیاء با نور است. به عبارت دیگر رنگ چیزی نیست که خود تولید شود. اشعه‌های تابش نور وقتی به شبکیه چشم برخورد می‌کنند احساس رنگ را تحریک می‌کنند. از ‌این رو تنها پس از تحقیقات نورشناسی توسط نیوتن بود که نور به عنوان منبع تشخیص رنگ شناخته شد.

9.  شکل کره‌ای زمین

نیوتن اولین کسی است که به تحلیل پدیده معروف حلقه‌های نیوتن پرداخت. براساس ‌این پدیده، با انعکاس نور بین یک سطح کروی و یک سطح صاف مجاور آن، یک الگوی تداخل ایجاد می‌شود. او قانون خنک‌سازی نیوتن را تدوین کرد که مشخص می‌کند سرعت از دست دادن حرارت جسم متناسب است با اختلاف دما بین جسم و محیط اطراف آن. او مفهوم مایع نیوتنی را نیز مطرح کرد که طی آن لزج بودن ماده سیال در برش‌های مختلف، ثابت است و با گذشت زمان تغییر نمی‌کند. انجام اولین بررسی سرعت صوت در فضا و استنباط ‌اینکه سیاره زمین باید به صورت کره‌ای باشد و نه صاف و تخت، از دیگر نظریات مهم نیوتن است.

10.‌ آیزاک نیوتن دومین دانشمندی بود که به مقام شوالیه دست یافت

آیزاک نیوتن جدا از مشارکتش در ابعاد مختلف علم، در سال 1696 به عنوان سرپرست و در سال 1700 به‌عنوان مدیر ضرابخانه سلطنتی منصوب شد. در سال‌های 1689 - 1690 و 1701 - 1702 به‌عنوان عضو پارلمان انگلیس خدمت کرد و در سال 1703 به‌عنوان رئیس انجمن سلطنتی لندن برای پیشرفت دانش طبیعی که به اختصار «انجمن سلطنتی» نامیده می‌شود انتخاب شد. نیوتن در کسوت ریاست ضرابخانه سلطنتی از قدرت خود برای مجازات جعل‌کنندگان استفاده کرد و در سال 1717 پوند استرلینگ را از استاندارد نقره به استاندارد طلا تبدیل کرد. نیوتن در سال 1705، توسط ملکه بریتانیا شوالیه شد. بنابراین سر ‌آیزاک نیوتن بعد از سر فرانسیس بیکن، دومین دانشمندی است که به ‌این لقب دست یافته است.

انتهای پیام/پ