यह विचार कि पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण वस्तुओं के जमीन पर गिरने का कारण है, नया नहीं था: यहां तक कि पूर्वजों, उदाहरण के लिए, प्लेटो, इसे जानते थे। लेकिन इस आकर्षण की ताकत को कैसे मापें? क्या वह शक्ति पृथ्वी पर हर जगह समान है? - गुरुत्वाकर्षण के सार्वभौम नियम के लेखक न्यूटन के समय से ही इन प्रश्नों ने वैज्ञानिकों और दार्शनिकों को समान रूप से हैरान, विचारणीय और संदेहास्पद बना दिया है।
जब केप्लर ने अपने तीसरे नियम की खोज की, तो उसने खुद को ऐसी स्थिति में पाया कि उसे संदेह होने लगा कि क्या वह सही है। 1619 . में केपलर उनके प्रसिद्ध काम "द हार्मनी ऑफ द स्ट्रक्चर ऑफ द यूनिवर्स" में प्रकाशित, आंशिक रूप से इन सवालों के जवाब दिए और एक महत्वपूर्ण कानून की खोज के बहुत करीब आ गए। लेकिन वह अपने द्वारा किए गए विचारों से पूरी तरह से तर्कसंगत निष्कर्ष नहीं निकाल सका। इसके अलावा, केप्लर ने ग्रहों की गति को कुछ पारस्परिक गुरुत्वाकर्षण बलों के लिए जिम्मेदार ठहराया, और "द्विघात अनुपात" के नियम को स्वीकार करने के लिए तैयार था (अर्थात, प्रभाव दूरी के वर्ग के विपरीत आनुपातिक है)। लेकिन उन्होंने जल्द ही इस कानून को त्याग दिया और इसके बजाय यह निष्कर्ष निकाला कि गुरुत्वाकर्षण बल ग्रहों के बीच की दूरी के वर्ग के बजाय उनके बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है। केप्लर के पास अपने द्वारा खोजे गए कानूनों को वैज्ञानिक रूप से प्रमाणित करने का अवसर नहीं था, जो ग्रहों की गति के यांत्रिक आधार से संबंधित हैं।
इस संबंध में न्यूटन के प्रत्यक्ष पूर्ववर्ती उनके हमवतन थे - गिल्बर्ट और विशेष रूप से हुक। 1660 में, गिल्बर्ट ने "ऑन द मैग्नेट" नामक एक पुस्तक प्रकाशित की। इसमें गिल्बर्ट ने चंद्रमा और पृथ्वी के बीच गुरुत्वाकर्षण घटना के अनुरूप चुंबकत्व के गुणों का वर्णन किया है। गिल्बर्ट द्वारा मरणोपरांत प्रकाशित एक अन्य कार्य में कहा गया है कि चंद्रमा और पृथ्वी दो चुम्बकों की तरह एक दूसरे पर प्रभाव डालते हैं, और यह प्रभाव उनके द्रव्यमान के समानुपाती होता है। हालांकि, वैज्ञानिक गतिविधि में न्यूटन के समकालीन और प्रतिद्वंद्वी रॉबर्ट हुक थे, जो वैज्ञानिक सत्य के सबसे करीब आए। 1666 मार्च, 21 को, अर्थात्, न्यूटन द्वारा पहली बार आकाशीय यांत्रिकी के रहस्यों में तल्लीन होने से कुछ समय पहले, रॉबर्ट हुक ने अपना पेपर "पृथ्वी के केंद्र से इसकी दूरी के संबंध में गिरने वाले शरीर के गुरुत्वाकर्षण के बल की भिन्नता" प्रकाशित किया। "उन्होंने लंदन में रॉयल सोसाइटी की एक बैठक में अपना शोध प्रस्तुत किया। यह महसूस करते हुए कि उनके प्रारंभिक अध्ययन के परिणाम असंतोषजनक थे, हुक ने पेंडुलम दोलनों के माध्यम से चोरी के बल को निर्धारित करने का निर्णय लिया। यह विचार उच्च स्तर की बुद्धि की उपज था और वैज्ञानिक प्रभाव भी इसी पैमाने पर था। दो महीने बाद, उसी बैठक में एक अन्य भाषण में, हुक ने सुझाव दिया कि ग्रहों को उनकी कक्षाओं में रखने वाला बल उस बल के समान होना चाहिए जो एक पेंडुलम को स्विंग करने का कारण बनता है। बहुत बाद में, जब न्यूटन प्रकाशन के लिए अपने महान वैज्ञानिक कार्य की तैयारी कर रहे थे, हूक को स्वतंत्र रूप से यह विचार आया कि "ग्रहों की गति को नियंत्रित करने वाले बल को दूरी के संबंध में मापा जाना चाहिए" और "सार्वभौमिक" की समग्र तस्वीर का वर्णन करता है। गति का नियम" .. लेकिन यहां प्रतिभा और प्रतिभा में अंतर है। हूक के निष्कर्ष शुरुआत में बने रहे, और उन्हें अपने विचारों और परिकल्पनाओं के साथ अंत तक काम करने का अवसर नहीं मिला। महान खोज के लेखक न्यूटन थे।
आइजैक न्यूटन (1642-1726) का जन्म लिंकनशायर के वूलस्टोर्प में हुआ था। न्यूटन के जन्म से पहले उनके पिता की मृत्यु हो गई थी। सूत्रों का कहना है कि उसकी मां, जो अपने पति की मृत्यु से आहत थी, समय से पहले प्रसव पीड़ा में चली गई और समय से पहले न्यूटन को जन्म दिया। समय से पहले जन्मे न्यूटन बचपन में बेहद छोटे और कमजोर थे। इसके बावजूद, न्यूटन ने केवल सामयिक अल्पकालिक बीमारियों के साथ एक लंबा, स्वस्थ जीवन जिया। उनकी आर्थिक स्थिति के अनुसार न्यूटन परिवार मध्यम वर्ग का था और खेती में लगा हुआ था। जब इसहाक अपनी किशोरावस्था में पहुँचता है, तो उसे प्राथमिक विद्यालय में भेज दिया जाता है। 12 साल की उम्र में, न्यूटन ने गैंटेम में एक पब्लिक स्कूल में भाग लेना शुरू किया। अपनी पढ़ाई के दौरान, वह 6 साल तक एक स्थानीय ड्रगिस्ट क्लार्क के घर में रहे और यहीं से न्यूटन की रसायन विज्ञान में रुचि शुरू हुई। 1660 जून, 5 को, जब न्यूटन अभी 18 वर्ष के नहीं थे, उन्हें ट्रिनिटी कॉलेज में भर्ती कराया गया था। उस समय, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय यूरोप में विज्ञान के सबसे प्रतिष्ठित केंद्रों में से एक था, जहाँ भाषाशास्त्र और गणित का शिक्षण समान रूप से अत्यधिक विकसित था। न्यूटन ने गणित पर ध्यान केंद्रित किया। लेकिन साथ ही, 1665 में, उन्होंने ललित कला (भाषाविज्ञान) में स्नातक की उपाधि प्राप्त की।
उनका पहला वैज्ञानिक शोध प्रकाश के अध्ययन से संबंधित है। वैज्ञानिक ने साबित कर दिया कि प्रिज्म की मदद से सफेद रंग दिखाना संभव है। पतली फिल्मों में प्रकाश के अपवर्तन की घटना को देखते हुए, उन्होंने "न्यूटन की अंगूठी" नामक एक विवर्तन पैटर्न देखा।
1666 में कैम्ब्रिज में एक महामारी फैल गई। इस महामारी को व्यापक रूप से एक प्लेग, सामाजिक अशांति और लोगों में फैली दहशत के रूप में माना जाता था, और न्यूटन को अस्थायी रूप से अपने पैतृक गांव वूलस्टोर्पे में लौटने के लिए मजबूर होना पड़ा। वह ग्रामीण परिस्थितियों में, बिना किसी साहित्य और औजारों के, और लगभग धर्मनिरपेक्ष परिस्थितियों में रहते थे। 24 वर्षीय न्यूटन इस समय पूरी तरह से दार्शनिक और तार्किक सोच के सागर में डूबे हुए थे। उन्होंने ब्रह्मांड, ब्रह्मांड, पृथ्वी, समय और मानस के रहस्यों के बारे में दार्शनिक टिप्पणियों के साथ बहुत समय बिताया। इस विचार और प्रतिबिंब का सबसे बड़ा उत्पाद-उनकी सबसे बड़ी खोज-गुरुत्वाकर्षण के सार्वभौमिक नियम की खोज थी।
गर्मी का दिन था। न्यूटन को बगीचे में बैठना, बाहर बैठना और सोचना पसंद था। यह तब था जब एक प्रसिद्ध और प्रसिद्ध घटना, जिसे हम सभी स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम से जानते थे, आइजैक न्यूटन के सिर पर गिर गई जब एक पका हुआ सेब बैंड से टूट गया। इस विचार को पंख देने वाले सेब के पेड़ को कई वर्षों से न्यूटन परिवार के गौरव के प्रतीक के रूप में पीढ़ी-दर-पीढ़ी पारित किया गया है और इसे एक मूल्य के रूप में संरक्षित किया गया है। जब घड़ी अपने समय पर पहुँची और सूख गई, तो उसे काट दिया गया और उसकी लकड़ी से एक कुर्सी के रूप में एक ऐतिहासिक स्मारक बनाया गया।
न्यूटन लंबे समय से वस्तुओं के जमीन पर गिरने की प्रक्रिया के नियमों के बारे में सोच रहे थे, और उनके सिर पर गिरे सेब ने उन्हें इस विचार के बारे में और अधिक गहराई से सोचने के लिए प्रेरित किया। इस घटना के कारण, उन्होंने खुद से एक नया सवाल पूछा: क्या दुनिया में हर जगह जमीन पर वस्तुओं का गिरना एक जैसा है? यानी क्या यह पुष्टि करना संभव है कि शरीर ऊंचे पहाड़ों में उतनी ही गति से जमीन पर गिरता है जितनी गहरी खदानों में?
लेकिन न्यूटन ने सेब के गिरने से प्रेरित इस मौलिक नियम की खोज किस प्रकार से की?
कई वर्षों बाद लिखे गए न्यूटन के एक विचार में उन्होंने केप्लर के प्रसिद्ध नियमों से गुरुत्वाकर्षण के नियम की गणितीय अभिव्यक्ति का सूत्र निकाला। साथ ही, इस संबंध में, न्यूटन के वैज्ञानिक अनुसंधान की प्रभावशीलता, "प्रकाश शक्ति" या "रोशनी स्तर" की दिशा में प्रकाशिकी के क्षेत्र में उनके व्यक्तिगत रूप से किए गए शोध को महत्व मिला। "चमक" या "रोशनी स्तर" को व्यक्त करने वाले भौतिक नियम का गणितीय सूत्र गुरुत्वाकर्षण के नियम के सूत्र के समान है। सरल ज्यामितीय अवधारणाओं और प्रत्यक्ष अनुभव से पता चलता है कि, उदाहरण के लिए, यदि हम मोमबत्ती की रोशनी के संपर्क में आने वाले कागज के एक टुकड़े को दुगुनी दूरी से आगे बढ़ाते हैं, तो कागज के टुकड़े की सतह की रोशनी का स्तर दोगुना नहीं होगा, लेकिन पूरी तरह से आरटी तीन के एक कारक से घट जाती है, अगर हम तीन बार दूर जाते हैं, तो रोशनी नौ के कारक से कम हो जाती है, और इस क्रम में कमी जारी रहती है। इसे न्यूटन ने "द्विघात अनुपात" का नियम कहा, जो केवल यह बताता है कि प्रकाश की शक्ति दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है। न्यूटन इस नियम का समर्थन सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत के लिए करते हैं, जो अभी भी एक काल्पनिक स्थिति में है। उन्होंने परिकल्पना की कि यदि चंद्रमा का पृथ्वी पर आकर्षण प्राकृतिक उपग्रह को पृथ्वी के चारों ओर घूमने का कारण बनता है, तो सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति एक समान बल के कारण होनी चाहिए। लेकिन उन्होंने खुद को परिकल्पनाओं तक सीमित नहीं रखा, बल्कि उनके गणितीय भावों और भौतिक नियमों की एक किताब बनाना शुरू कर दिया। गणनाओं के प्रसिद्ध "सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम" पर पहुंचने में दशकों लग गए। यह ध्यान देने योग्य बात है कि यह कैलकुलस न्यूटन की शक्तिशाली गणितीय पद्धति के बिना इस महत्वपूर्ण भौतिक नियम को पूर्ण नहीं कर सकता था, जो उसके समय के लिए नया था और जिसे अब डिफरेंशियल और इंटीग्रल कैलकुलस कहा जाता है, और शायद उसके लिए एक परिकल्पना के रूप में बना रहता। चला गया। निष्पक्षता में, रॉबर्ट हुक की सेवाओं को मान्यता देने की अनुमति है। अर्थात्, न्यूटन के वैज्ञानिक निष्कर्षों से परिचित सावधानीपूर्वक हुक ने उन्हें समझाया कि गिरते हुए शरीर को न केवल पूर्व की ओर, बल्कि दक्षिण-पूर्व की ओर भी झुकना चाहिए। व्यावहारिक अनुभव ने हुक की राय की पुष्टि की। हुक ने न्यूटन की एक और त्रुटि को भी ठीक किया: न्यूटन ने सोचा कि गिरने वाली वस्तु का प्रक्षेपवक्र पृथ्वी के कोर के चारों ओर घूमने वाली गति के कारण एक पेचदार रेखा खींचेगा। दूसरी ओर, हुक का कहना है कि सर्पिल रेखा तभी बनती है जब वायु प्रतिरोध को ध्यान में रखा जाता है, और अंतरिक्ष में यह अण्डाकार होता है, अर्थात यदि यह गिरावट वास्तविक गति की दिशा में होती है, जब हम इसका निरीक्षण कर सकते हैं पृथ्वी के बाहर। ने कहा कि यह अनुमेय है।
हुक की सिफारिशों की जाँच करते हुए, न्यूटन ने पाया कि पर्याप्त वेग के साथ फेंकी गई वस्तुएँ पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में एक अण्डाकार प्रक्षेपवक्र बनाती हैं। इस तर्क से भ्रमित होकर, न्यूटन ने प्रसिद्ध प्रमेय की खोज की: पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के समान बल के प्रभाव में एक पिंड हमेशा कुछ शंकु वर्गों (दीर्घवृत्त, अतिपरवलय, परवलय, और विशेष मामलों में एक वृत्त और एक सीधी रेखा) में से एक को खींचता है। . इसके अलावा, न्यूटन ने निर्धारित किया कि गति में एक शरीर पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बलों का केंद्र, यानी सभी गुरुत्वाकर्षण बलों की एकाग्रता का केंद्र, माना वक्र के केंद्र में स्थित है। अर्थात्, सूर्य का केंद्र दीर्घवृत्त के सामान्य फोकस पर स्थित है, ग्रहों की कक्षाओं द्वारा खींचा गया वक्र।
ऐसे परिणाम प्राप्त करने के बाद, न्यूटन ने महसूस किया कि केप्लर ने सैद्धांतिक रूप से केप्लर के नियमों में से एक को फिर से बनाया था, जिसमें कहा गया है कि ग्रहों की कक्षाएँ अंतरिक्ष में एक दीर्घवृत्त खींचती हैं, और सूर्य का केंद्र इस दीर्घवृत्त के केंद्र में है। लेकिन सिद्धांत और अवलोकन के इस मेल ने ही न्यूटन को संतुष्ट किया। वह यह सुनिश्चित करना चाहता था कि क्या इस सिद्धांत के अनुसार ग्रहों की कक्षाओं के तत्वों की गणना करना संभव होगा, अर्थात ग्रहों की गति के सभी विवरणों को निर्धारित करना संभव होगा या नहीं। पहले तो वह भाग्यशाली नहीं था।
जॉन कोंडुइट लिखते हैं: "1666 में वह फिर से कैम्ब्रिज से लिंकनशायर अपनी मां से मिलने गया... और जब वह फिर से उस बगीचे में ध्यान करने बैठा, तो उसे लगा कि जिस बल के कारण सेब जमीन पर गिर जाता है, वह कुछ दूरी तक सीमित नहीं है। जमीन, लेकिन यह विचार आया है कि यह विचार से कहीं अधिक दूरी पर भी अपना प्रभाव बनाए रखेगा। इस बल का प्रभाव (जो सेब को जमीन पर गिरने के लिए मजबूर करता है) क्यों नहीं पहुंचना चाहिए, उदाहरण के लिए, चंद्रमा? न्यूटन ने खुद से पूछा। यदि ऐसा है, तो यह वह बल होना चाहिए जो चंद्रमा की गति को प्रभावित करे और उसे अपनी कक्षा में बनाए रखे। इस विचार के आधार पर, उन्होंने इस तरह के प्रभाव के मूल्य की गणना करना शुरू किया। उनके पास अपनी गणना के लिए आवश्यक साहित्य नहीं था, जिससे पृथ्वी के आयामों का स्पष्ट अंदाजा हो सके। इस वजह से, अफकोर ने नॉरवुड के भूगर्भीय मूल्यों के आधार पर काम किया, जिन्हें व्यापक रूप से पृथ्वी की सतह पर 60 मील प्रति डिग्री अक्षांश माना जाता था। गणना के परिणाम सैद्धांतिक विचारों से सहमत नहीं थे और उन्हें इस धारणा से संतुष्ट होना पड़ा कि चोरी के बल के अलावा चंद्रमा पर अभिनय करने वाला कोई अन्य संचयी बल है...»
अण्डाकार गति के नियमों के अध्ययन ने न्यूटन के शोध की प्रगति में एक कारक के रूप में कार्य किया। लेकिन फिर भी, न्यूटन ने लगातार यह माना कि सिद्धांत में कुछ कारक या त्रुटि के स्रोत की अनदेखी की गई थी। न्यूटन का आंतरिक संदेह तब तक बना रहा जब तक कि गणनाओं का अवलोकन के परिणामों के साथ मिलान नहीं हो गया। केवल 1682 तक, न्यूटन पृथ्वी के मेरिडियन की लंबाई के अधिक सटीक मूल्यों का उपयोग करने में सक्षम था, जिसे फ्रांसीसी वैज्ञानिक पिकार्ड द्वारा रिकॉर्ड किया गया था। मेरिडियन की लंबाई जानने के बाद, वैज्ञानिक ने पृथ्वी के व्यास की गणना की और अपनी गणना में नए परिणाम प्राप्त किए। वैज्ञानिक इस बात से बहुत खुश थे कि उनके पिछले सभी वैज्ञानिक विचारों की स्पष्ट रूप से पुष्टि हो गई थी। सेब को जमीन पर गिराने वाला बल चंद्रमा की गति को नियंत्रित करने वाले बल के समान था।
यह परिणाम न्यूटन के लिए उनकी कई वर्षों की गहरी वैज्ञानिक परिकल्पनाओं और गणनाओं के परिणामस्वरूप एक महान मौलिक भौतिक कानून की खोज के लिए मनाया गया। वैज्ञानिक की खाता बही सटीक निकली। अनुमानों की पुष्टि की गई। अंत में, उन्हें अब दृढ़ता से विश्वास हो गया था कि ब्रह्मांड की संरचना के बारे में उनकी वैज्ञानिक टिप्पणियां सही थीं। चंद्रमा और ग्रहों की गति के नियम, और यहां तक कि धूमकेतु, जो अंतरिक्ष में घूमते हुए माने जाते हैं, उनके लिए पूरी तरह से स्पष्ट हो गए। सौर मंडल में सभी खगोलीय पिंडों, स्वयं सूर्य और यहां तक कि सितारों और तारा प्रणालियों की गतिविधियों का वैज्ञानिक रूप से विश्लेषण और भविष्यवाणी करना संभव हो गया।
1683 के अंत में, न्यूटन ने ग्रहों की गति पर प्रमेयों की एक श्रृंखला के रूप में गति के सार्वभौमिक नियमों के अपने सिद्धांत को रॉयल सोसाइटी के सामने प्रस्तुत किया।
यह विचार इतना सरल था कि ऐसे कोई लोग नहीं थे जो इसके साथ आने वाली प्रसिद्धि और प्रतिष्ठा को साझा करना चाहते थे, जिन्होंने इसे उपयुक्त बनाने की कोशिश की, या जो ईर्ष्या कर रहे थे। क्योंकि इस शिक्षा के सार को समझने वाले बहुत कम थे। निस्संदेह, न्यूटन से पहले, कई अंग्रेजी वैज्ञानिक इस समस्या के समाधान के करीब आए। लेकिन किसी प्रश्न की कठिनाई को समझने का अर्थ यह नहीं जानना है कि उसे कैसे हल किया जाए। आइए उनमें से कुछ के निष्कर्षों से परिचित हों:
प्रसिद्ध वास्तुकार क्रिस्टोफर व्रेन सूर्य की खोज (या उसमें गिरने) की प्रक्रिया द्वारा ग्रहों की गति की व्याख्या करते हैं और कुछ प्रारंभिक गति के परिणाम के रूप में इसका मूल्यांकन करते हैं। खगोलशास्त्री हैली का मानना था कि केप्लर के नियमों में बल दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है, लेकिन वह इसे साबित नहीं कर सके। हुक ने रॉयल सोसाइटी के सदस्यों को आश्वासन दिया कि "फाउंडेशन" में प्रस्तुत सभी विचार उन्हें सौ बार प्रस्तावित किए गए थे, और यह एक बड़ी गलती थी कि उन्हें पहले पहचाना नहीं गया था। दूसरी ओर, ह्यूजेंस ने सामान्य रूप से कणों और निकायों के पारस्परिक आकर्षण के विचार को पूरी तरह से और दृढ़ता से खारिज कर दिया, और उन्होंने कहा कि केवल निकायों के घटक कण एक दूसरे को आकर्षित कर सकते हैं। हालांकि, लिबनिज ने सोचा था कि यात्रियों को सीधी गति से मोड़ने और उन्हें एक गोलाकार दिशा में ले जाने वाला बल केवल कुछ ईथर ढेलेदार तरल पदार्थ का प्रभाव हो सकता है जो ब्रह्मांड को भर देता है। बर्नौली और कैसिनी इस विचार से दृढ़ता से सहमत थे।
लेकिन धीरे-धीरे सारा शोर थम गया। सभी वैज्ञानिक हलकों में महान खोज की व्यावहारिक रूप से पुष्टि की गई है। विज्ञान के लिए वैज्ञानिक की सेवाओं को मान्यता दी गई। न्यूटन - एक महान प्रतिभा के रूप में जिन्होंने सार्वभौमिक गति के रहस्यों को उजागर किया, उन्होंने मानव जाति के इतिहास में एक अमिट छाप छोड़ी...
