Його пам'ятають як ключову фігуру наукової революції і часто згадують про його передбачувану зустріч з яблуком в молодості. Але як дитинство і ранні ідеї Ісаака Ньютона заклали фундамент для його пізніших проривів в науці, зробивши його, можливо, нашим найбільшим вченим в історії?

Рання самотність

Всі діти люблять грати. Так вони вчаться. Але уявлення молодого Ісаака Ньютона про гру ніколи не були такими грубими і розбишакуватими, як у більшості молодих людей.

Народившись посмертно сином джентльмена-фермера в 1642 році, він мав сільську місцевість сімнадцятого століття в Лінкольнширі як свій ігровий майданчик. Незважаючи на це, немає жодних згадок про те, що він лазив по деревах, досліджував ліси і плавав у струмках, як інші діти.

Маєток Вулсторп, будинок дитинства Ньютона, як показано на сторінці 76 "Мемуарів про життя сера Ісаака Ньютона" Вільяма Стьюклі, 1752 рік (Фото: Public Domain).

Він міг би робити ці речі, але, ймовірно, був би самотнім. Його бабуся - опікунка з ранніх років - знала про соціальний статус сім'ї як дрібної шляхти, і місцеві хлопці вважалися непридатними в якості товаришів для ігор Ісаака. Протягом усього його життя ці ранні позбавлення дружби з однолітками зробили Ньютона самотнім.

Пізніше він записав у своїх нотатках, що, навчаючись у Граматичній школі в Грентемі в 1650-х роках, він намагався залучити своїх шкільних товаришів до того, що він називав "філософською грою", але вони не були зацікавлені. Розумові ігри підходили Ньютону, але фізичні вправи, такі як гонитва і боротьба, були більше в їхньому стилі.

Однак Ньютон не сидів на місці і писав про проведення експериментів зі стрибків з вітром - перевіряв, наскільки сила вітру сприяє або перешкоджає подоланню дистанції.

Звичайно, у нього не було засобів для точного вимірювання цього, хоча вважається, що він зробив базовий анемометр для вимірювання сили вітру, слабшого чи сильнішого, якщо не його точної швидкості. Довжини ниток можна було використовувати для відображення відносних відстаней, на які він стрибав, але тільки він міг здогадатися, чи зусилля, які він докладав для кожного стрибка, були однаковими, так що вітер був єдиною змінною.

Якими б не були недоліки цих перших експериментів, вони демонструють, як механіка світу природи інтригувала його з дитинства. Його ентузіазм до їх вивчення збережеться протягом усього його довгого життя.

Ранні винаходи

Шкільні товариші Ньютона були зачаровані деякими зробленими ним іграшками, якщо не тонкощами виготовлення. Ліхтарі, які звисали з повітряних зміїв, схожі на привидів у темряві, лякали місцевих жителів.

Коли в Грентемі будувався новий вітряк, Ньютон спостерігав за ним і побудував власну діючу модель, яка приводилася в дію мишею, що бігала в колесі, схожому на колесо хом'яка. Ньютон скаржився, що найчастіше "містер Міллер", як він називав цю істоту, з'їдав зерно, яке мав молоти, але модель була значним досягненням, з ручним різьбленням шестерень і осей.

Дж.М.В. Тернер, Північно-східний вид на церкву Грентема, Лінкольншир, бл. 1797 р. (Фото: Суспільне надбання).

Ньютон також зробив лялькові меблі для лялькових будиночків для дівчаток Кларків, коли жив в аптеці Вільяма Кларка в Грентемі, і колісний візок, який він використовував як скейтборд по коридорах будинку Кларка. Можливо, ці швидкісні витівки посіяли його пізніші ідеї про рух та інерцію.

Джерела незаперечної ручної вправності Ньютона важко відстежити. Він, очевидно, мав якийсь вроджений талант, але, можливо, слуга в його будинку, маєтку Вулсторп, показав йому деякі базові теслярські навички та використання інструментів.

Вільям Кларк, можливо, навчив його деревообробці, металообробці та роботі зі склом. Ми знаємо, що Кларк показав йому, як змішувати та дистилювати лікарські засоби - знання, які він пізніше розвинув та вдосконалив у своїх алхімічних дослідженнях та експериментах.

Телескопи

У 1660 році, у віці сімнадцяти років, Ньютон вступив до Кембриджського університету. У ті часи ярмарок у Стурбріджі, що проходив щороку у вересні, був версією e-bay сімнадцятого століття, де можна було придбати майже все: від чорнила до залізних виробів, від спецій до окулярів. Ньютон купив там призму і, можливо, інші скляні предмети, такі як лінзи і дзеркала.

Спочатку він погрався з призмою, милуючись гарними веселками, але цього йому виявилося замало.

Він повинен був знати, як і звідки беруться кольори, коли безбарвне денне світло проходить крізь безбарвне скло. Інші стверджували, що це ефект скла створює кольори, які, як вважалося, складаються з ступенів світла і тіні.

Вид з висоти пташиного польоту на Трініті-коледж, Кембридж, з Великими воротами і Великим двором на передньому плані, Невілс-Корт і бібліотекою Рен на задньому плані. Гравюра Девіда Логгана, 1690 р. (Кредит: Public Domain).

Ньютон спростував це своїм "вирішальним експериментом", показавши, що кольори існують, поєднуючись у білому світлі, і їх можна розділити і зробити видимими, коли скло заломлює їх у різному ступені.

Ньютон навчився досконало шліфувати лінзи і полірувати дзеркала. Поєднання цих навичок зі знанням слюсарних і столярних справ дозволило йому виготовити свій невеликий, але надзвичайно ефективний заломлюючий телескоп. Цей прекрасний інструмент приніс йому членство в Лондонському королівському товаристві в 1672 році.

Прописні істини

Ньютон не відомий своєю роботою як астроном, використовуючи свій телескоп просто для спостереження за планетами, зірками і місяцями для задоволення або наукових досліджень. Це могли б робити й інші.

Скоріше, він хотів знати, як і чому небесні тіла утримують свої місця і рухаються саме так, як вони рухаються. Впевненість у тому, що "щось" утримує зірки в потрібному положенні, привела його до теорії гравітації - невидимої сили, яка діє у всьому Всесвіті.

Портрет Ісаака Ньютона роботи сера Годфрі Кнеллера, 1689 рік (Фото: Public Domain).

Це була непопулярна концепція в той час, коли наука відмовлялася від містичних ідей на користь очевидних істин. Можливість того, що гравітаційне тяжіння Місяця впливає на припливи і відливи на Землі, була тим, над чим він працював все своє життя, намагаючись дати кількісну оцінку.

Раніше за інших вчених Ньютон зрозумів, що рух планет, їхні орбіти підпорядковуються закону оберненого квадрата. Поки його колеги по Королівському товариству підозрювали, що це може бути так, він вже розробив математичні рівняння, які доводили, що це так. Таким чином, він розвинув математику в нову дисципліну "флюксий", або, як вона відома сьогодні, "обчислень".

Це лише деякі з ранніх ідей Ісаака Ньютона, які стали основою його подальших робіт. Проте все його життя в науці завжди було роботою в процесі. Він рідко задовольнявся готовим твором, теорії можна було вдосконалювати, математичні рівняння перевіряти і перепровіряти.

Він продовжував удосконалювати свою роботу, вчитися і розвивати ідеї до самої смерті у віці вісімдесяти чотирьох років. Можливо, саме його нескінченне прагнення зробити все правильно зробило його найвидатнішим вченим в історії.

"Світ Ісаака Ньютона" Тоні Маунт опублікований видавництвом Amberley Publishing 15 жовтня 2020 року. Тоні - письменниця, викладач історії та спікер з тридцятирічним досвідом особистого та академічного навчання. Її перша кар'єра була пов'язана з наукою, перш ніж вона провела багато років викладання. Це останнє дослідження, "Світ Ісаака Ньютона", бачить її повернення до своєї першої любові, науки, з можливістю по-новому поглянути на одну знайвідоміших світових персонажів.