Жердің тартылыс күші заттардың жерге құлауының себебі деген пікір жаңалық емес еді: оны тіпті ежелгі адамдар, мысалы, Платон да білген. Бірақ бұл тартымдылықтың күшін қалай өлшеуге болады? Бұл күш Жердің барлық жерінде бірдей ме? — бұл сұрақтар Бүкіләлемдік тартылыс заңының авторы Ньютоннан бері ғалымдар мен философтарды таң қалдырды, ойландырды және күмәнданды.
Кеплер өзінің үшінші заңын ашқанда, оның дұрыстығына күмәнданатын жағдайға тап болды. 1619 ж Кеплер өзінің атақты еңбегінде жарияланған «Әлем құрылымының гармониясы» бұл сұрақтарға ішінара жауап берді және маңызды заңды ашуға өте жақын болды. Бірақ ол айтқан ойлардан толық ұтымды қорытынды шығара алмады. Сонымен қатар, Кеплер планеталардың қозғалысын кейбір өзара тартылыс күштеріне жатқызып, «квадраттық пропорциялар» заңын қабылдауға дайын болды (яғни эффект қашықтықтың квадратына кері пропорционал). Бірақ ол көп ұзамай бұл заңнан бас тартып, оның орнына тартылыс күші планеталар арасындағы қашықтықтың квадратына емес, олардың арасындағы қашықтыққа кері пропорционалды деген қорытындыға келді. Кеплердің планеталар қозғалысының механикалық негізіне жататын өзі ашқан заңдарды ғылыми негіздеу мүмкіндігі болмады.
Бұл тұрғыда Ньютонның тікелей ізашары оның отандастары – Гилберт және әсіресе Гук болды. 1660 жылы Гилберт «Магнит туралы» атты кітабын шығарды. Онда Гилберт Ай мен Жер арасындағы гравитациялық құбылыстарға ұқсастық арқылы магнетизмнің қасиеттерін сипаттайды. Гилберттің қайтыс болғаннан кейін жарияланған тағы бір жұмысында Ай мен Жер бір-біріне екі магнит сияқты әсер етеді және бұл әсер олардың массасына пропорционалды болады. Алайда Ньютонның ғылыми қызметтегі замандасы және бәсекелесі ғылыми шындыққа барынша жақындаған Роберт Гук болды. 1666 жылы 21 наурызда, яғни Ньютон аспан механикасының құпиясын ашар алдында Роберт Гук өзінің «Жердің центрінен қашықтығына қатысты құлап жатқан дененің ауырлық күшінің өзгеруі. «Ол Лондондағы Корольдік қоғам жиналысында өз зерттеулерін ұсынды. Алдын ала зерттеулерінің нәтижелері қанағаттанарлықсыз екенін түсінген Гук маятник тербелістері арқылы ұрлық күшін анықтауға шешім қабылдады. Бұл идея жоғары деңгейдегі ақыл-ойдың жемісі болды және ғылыми әсер де осы ауқымда болды. Екі айдан кейін, сол жиналыста басқа сөзінде Гук планеталарды орбиталарында ұстап тұрған күш маятниктің тербелуіне әкелетін күшке ұқсас болуы керек деп ұсынды. Біраз уақыттан кейін, Ньютон өзінің үлкен ғылыми жұмысын жариялауға дайындап жатқанда, Гук өз бетінше «планеталардың қозғалысын басқаратын күш қашықтыққа қатысты белгілі бір мөлшерде өлшенуі керек» деген идеяға келді және «Әлемдік ғаламның» жалпы көрінісін сипаттайды. Қозғалыс заңы». Бірақ талант пен данышпандықтың айырмашылығы осында. Гуктың тұжырымдары бүршік жарып, оның идеяларымен және гипотезаларымен соңына дейін жұмыс істеуге мүмкіндігі болмады. Ньютон ұлы жаңалықтың авторы болды.
Исаак Ньютон (1642-1726) Линкольнширдегі Вулсторп қаласында дүниеге келген. Әкесі Ньютон туылғанға дейін қайтыс болды. Дереккөздер күйеуінің өлімінен қатты күйзеліске ұшыраған анасының толғағы ерте шығып, Ньютонды мерзімінен бұрын босанғанын айтады. Мерзімінен бұрын туылған Ньютон сәби кезінде өте кішкентай және әлсіз болған. Осыған қарамастан Ньютон ұзақ, салауатты өмір сүрді, тек анда-санда қысқа мерзімді аурулар болды. Экономикалық жағдайы бойынша Ньютондар отбасы орта тапқа жататын және егіншілікпен айналысқан. Ысқақ жастық шағына жеткенде оны бастауыш мектепке жібереді. 12 жасында Ньютон Гантемдегі мемлекеттік мектепте оқи бастады. Оқу кезінде ол 6 жыл бойы жергілікті дәріханашы Кларктың үйінде тұрып, Ньютонның химияға деген қызығушылығы дәл осы жерден басталады. 1660 жылы 5 маусымда Ньютон әлі 18 жасқа толмаған кезде Тринити колледжіне қабылданды. Ол кезде Кембридж университеті филология мен математиканы оқыту бірдей жоғары дамыған Еуропадағы ең беделді ғылым орталықтарының бірі болды. Ньютон математикаға көп көңіл бөлді. Бірақ сонымен бірге, 1665 жылы ол Бейнелеу өнері (лингвистика) мамандығы бойынша бакалавр дәрежесін алды.
Оның алғашқы ғылыми зерттеулері жарықты зерттеумен байланысты. Ғалым ақ түсті призма арқылы көрсетуге болатынын дәлелдеді. Жұқа қабықшалардағы жарықтың сыну құбылысын бақылай отырып, ол «Ньютон сақинасы» деп аталатын дифракциялық заңдылықты байқады.
1666 жылы Кембриджде індет басталды. Бұл індет халық арасында оба, әлеуметтік толқулар мен дүрбелең болды деп есептелді, ал Ньютон өзінің туған ауылы Вулсторпқа уақытша оралуға мәжбүр болды. . Ол ауыл жағдайында, ешбір әдебиет пен құрал-саймансыз, зайырлы дерлік жағдайда өмір сүрді. 24 жасар Ньютон бұл кезде философиялық және логикалық ойлау мұхитына толығымен шомылды. Ғаламның, ғаламның, жердің, уақыттың, психиканың тылсым сырлары туралы философиялық бақылаулармен көп уақыт өткізді. Бұл ой мен рефлексияның ең үлкен өнімі — оның ең үлкен ашылуы — Дүниежүзілік тартылыс заңының ашылуы болды.
Жаздың күні болатын. Ньютон бақшада, ашық ауада отыруды және ойлануды ұнататын. Міне, сол кезде мектептегі физика курсынан бәрімізге белгілі, белгілі бір оқиға топтан піскен алма үзіліп, Исаак Ньютонның басына түсті. Осы идеяға қанат қаққан алма ағашы ұзақ жылдар бойы Ньютондар әулетінің мақтаныш белгісі ретінде ұрпақтан-ұрпаққа жалғасып, құндылық ретінде сақталып келеді. Сағат өз уақытына жетіп, кеуіп қалғанда кесіп тастап, ағашынан орындық түріндегі тарихи ескерткіш жасалған.
Ньютон заттардың жерге құлау процесінің заңдылықтары туралы көптен бері ойланып жүрген еді, оның басына түскен алма оны осы ойды тереңірек ойлауға итермеледі. Осы құбылысқа байланысты ол өзіне жаңа сұрақ қойды: жерге заттардың құлауы жер шарының барлық жерінде бірдей ме? Яғни, дененің биік тауларда терең шахталардағыдай жылдамдықпен жерге түсетінін растауға бола ма?
Бірақ Ньютон алманың құлауымен ынталандырылған бұл негізгі заңды қалай ашты?
Ньютонның көп жылдардан кейін жазған ойларының бірінде ол Кеплердің әйгілі заңдарынан тартылыс заңының математикалық өрнектелу формуласын шығарды. Сондай-ақ осыған байланысты Ньютонның ғылыми зерттеулерінің тиімділігі, оның оптика саласында «жарық күші» немесе «жарықтандыру деңгейі» бағыттары бойынша жеке жүргізген зерттеулері маңыздылыққа ие болды. «Жарық» немесе «жарықтандыру деңгейін» білдіретін физикалық заңның математикалық формуласы тартылыс заңының формуласына өте ұқсас. Қарапайым геометриялық түсініктер мен тікелей тәжірибе көрсеткендей, мысалы, шамның жарығына ұшыраған қағазды екі есе қашықтыққа жылжытсақ, қағаз бетінің жарықтандыру деңгейі екі есе артпайды, бірақ толығымен. rt үш есе азаяды, егер үш рет алыстасақ, жарықтандыру тоғыз есе азаяды, ал төмендеу осы ретпен жалғасады. Мұны Ньютон «квадраттық пропорция» заңы деп атады, ол жай ғана жарықтың күші қашықтықтың квадратына кері пропорционалды екенін айтады. Ньютон әлі гипотетикалық күйде тұрған бүкіләлемдік тартылыс теориясы үшін бұл заңды қолдайды. Ол егер Айдың Жерге тартылуы табиғи серігінің Жерді айнала айналуына әкелетін болса, онда планеталардың Күнді айнала қозғалуы осыған ұқсас күштің әсерінен болуы керек деп болжаған. Бірақ ол гипотезамен шектелмей, олардың математикалық өрнектері мен физикалық заңдарының кітабын жасай бастады. Есептеулер атақты «Әлемдік тартылыс заңына» келгенше ондаған жылдар қажет болды. Айта кету керек, бұл есептеу Ньютонның өз заманы үшін жаңа болған және қазір дифференциалдық және интегралдық есептеулер деп аталатын қуатты математикалық әдісінсіз осы маңызды физикалық заңды жетілдіре алмас еді, мүмкін ол үшін гипотеза түрінде қалған болар еді. кеткен. Әділдік үшін Роберт Гуктың қызметтерін мойындауға болады. Яғни, Ньютонның ғылыми тұжырымдарымен таныс ұқыпты Гук оған құлап жатқан дененің тек шығысқа ғана емес, оңтүстік-шығысқа да ауытқуы керектігін түсіндірді. Практикалық тәжірибе Гуктың пікірін растады. Гук Ньютонның тағы бір қатесін де түзетті: Ньютон құлап жатқан заттың траекториясы жер ядросының айналасындағы айналу қозғалысына байланысты бұрандалы сызық сызады деп ойлады. Хук, керісінше, спираль сызығы ауа кедергісі ескерілгенде ғана, ал кеңістікте ол эллипс тәрізді болса, яғни бұл құлау біз оны бақылай алатын кезде нақты қозғалыс бағытында болса ғана қалыптасады дейді. жердің сыртында.жаиз екенін айтты.
Гуктың ұсыныстарын тексере отырып, Ньютон жеткілікті жылдамдықпен лақтырылған объектілер бір уақытта жердің тартылыс күшінің әсерінен эллиптикалық траектория түзетінін анықтады. Осы пайымдаумен абдырап қалған Ньютон әйгілі теореманы ашты: жердің тартылыс күшіне ұқсас күштің әсерінен дене әрқашан кейбір конустық қималардың (эллипс, гипербола, парабола, ал ерекше жағдайларда шеңбер мен түзу) бірін сызады. сызық). . Сонымен қатар, Ньютон қозғалыстағы денеге әсер ететін тартылыс күштерінің центрі, яғни барлық тартылыс күштерінің шоғырлану центрі қарастырылатын қисық фокусында орналасатынын анықтады. Яғни, Күннің центрі эллипстердің ортақ фокусында, планеталардың орбиталары жүргізетін қисық сызықта орналасқан.
Осындай нәтижелерге қол жеткізген Ньютон Кеплер заңдарының бірін теориялық түрде қайта шығарғанын түсінді, онда планеталардың орбиталары кеңістікте эллипс сызады, ал Күннің орталығы осы эллипстің фокусында болады. Бірақ бұл теория мен бақылаудың сәйкестігі Ньютонды қанағаттандырды. Ол осы теория бойынша планеталардың орбиталарының элементтерін есептеуге болатынына, яғни планеталар қозғалысының барлық бөлшектерін анықтауға болатынына сенімді болғысы келді. Басында оның жолы болмады.
Джон Кондуитт былай деп жазады: «1666 жылы ол анасына бару үшін Кембриджден Линкольнширге тағы барды ... және ол сол бақта медитация жасап отырғанда, алманың жерге құлауын тудыратын күш оның одан біршама қашықтықта ғана шектелмейтінін түсінді. жер, бірақ ол өз әсерін ойлаудан әлдеқайда үлкен қашықтықта да сақтайды деген идея келді. Неліктен бұл күштің әсері (алманы жерге құлатуға мәжбүр етеді) мысалы, Айға жетпеуі керек? Ньютон өзінен сұрады. Олай болса, бұл айдың қозғалысына әсер етіп, оны орбитада ұстауы керек күш болуы керек. Осы идеяға сүйене отырып, ол мұндай әсердің құнын есептей бастады. Оның есептеулеріне қажетті әдебиеттер болмады, ол жердің өлшемдері туралы нақты түсінік берді. Осыған байланысты Афкор жер бетіндегі ендік дәрежесіне 60 миль деп кең таралған Норвудтың геодезиялық құндылықтары негізінде жұмыс істеді. Есептеу нәтижелері теориялық көзқарастармен келіспеді және Айда ұрлық күшінен басқа басқа да жинақталған күш бар деген болжаммен қанағаттануға тура келді...»
Эллиптикалық қозғалыс заңдарын зерттеу Ньютон зерттеулерінің алға жылжуына себепші болды. Дегенмен, Ньютон үнемі теорияда назардан тыс қалған қандай да бір фактор немесе қателік көзі бар деп есептеді. Ньютонның ішкі күмәні есептеулер бақылау нәтижелерімен салыстырылғанға дейін сақталды. Тек 1682 жылы Ньютон француз ғалымы Пикар жазып алған Жер меридианының ұзындығының дәлірек мәндерін пайдалана алды. Меридианның ұзындығын біле отырып, ғалым Жердің диаметрін есептеп, өз есептеулерінде жаңа нәтижелерге қол жеткізді. Ғалымның бұған дейінгі барлық ғылыми көзқарастары анық расталғанына қатты қуанды. Алманы жерге түсірген күш Айдың қозғалысын басқаратын күшпен бірдей болды.
Бұл нәтиже Ньютон үшін оның көп жылдық терең ғылыми гипотезалары мен есептеулерінің нәтижесінде үлкен іргелі физикалық заңның ашылуын атап өтті. Ғалымның есеп кітаптары дәл болып шықты. Болжамдар расталды. Ақырында, ол енді ғаламның құрылымы туралы ғылыми бақылауларының рас екеніне сенімді болды. Ай мен планеталардың, тіпті ғарышта кезіп жүрген деп есептелетін кометалардың қозғалыс заңдылықтары оған толық түсінікті болды. Күн жүйесіндегі, Күннің өзінде, тіпті жұлдыздар мен жұлдыздар жүйесіндегі барлық аспан денелерінің қозғалысын ғылыми тұрғыдан талдап, болжауға мүмкіндік туды.
1683 жылдың аяғында Ньютон корольдік қоғамға планеталардың қозғалысы туралы теоремалар тізбегі түріндегі қозғалыстың әмбебап заңдары туралы өзінің ілімін ұсынды.
идеяның тапқырлығы сонша, онымен бірге келген атақ-абыройға ортақтасқысы келетіндер де, оны иемденуге тырысатындар да, қызғанышпен қарайтындар да табылмады. Өйткені бұл ілімнің мәнін түсінгендер өте аз еді. Бұл мәселені шешуге Ньютонға дейін бірнеше ағылшын ғалымдары жақындағаны сөзсіз. Бірақ сұрақтың қиындығын түсіну оны қалай шешуге болатынын білу дегенді білдірмейді. Солардың кейбірінің тұжырымдарымен танысайық:
Атақты сәулетші Кристофер Врен планеталардың қозғалысын олардың Күнге ұмтылу (немесе оған түсу) процесімен түсіндіреді және оны қандай да бір бастапқы қозғалыстың нәтижесі ретінде бағалайды. Астроном Галли Кеплер заңдарындағы күш қашықтықтың квадратына кері пропорционал деп есептеді, бірақ ол мұны дәлелдей алмады. Гук корольдік қоғам мүшелеріне «Қорларда» ұсынылған барлық идеялардың оларға жүз рет ұсынылғанына және олардың бұрын мойындалмағаны үлкен қателік екеніне сендірді. Гюйгенс, керісінше, бөлшектер мен жалпы денелердің өзара тартылу идеясын толығымен және үзілді-кесілді жоққа шығарды және ол тек денелердің құрамдас бөлшектері бір-бірін тарта алады деп мәлімдеді. Алайда Лейбниц саяхатшыларды түзу сызықты қозғалыстан алшақтатып, оларды дөңгелек бағытта жылжытатын күш тек ғаламды толтырған кейбір эфирлік кесек сұйықтықтың әсері болуы мүмкін деп ойлады. Бернулли мен Кассини бұл идеямен толық келіскен.
Бірақ бірте-бірте барлық шу басылды. Ұлы жаңалық барлық ғылыми ортада іс жүзінде расталды. Ғалымның ғылымға сіңірген еңбегі бағаланды. Ньютон – Әлемдік қозғалыстың сырын ашқан ұлы данышпан ретінде адамзат тарихында өшпес із қалдырды...
