Английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики, член (с 1672 г.) и президент (с 1703 г.) Лондонского королевского общества. Автор многих фундаментальных трудов. Разработал дифференциальное и интегральное исчисления. Открыл дисперсию света, исследовал интерференцию и дифракцию, развивал корпускулярную теорию света, высказал гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления. Построил зеркальный телескоп, открыл закон всемирного тяготения, обосновал теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики.

 

Рождественской ночью 1642 г. по старому летоисчислению (4 января 1643 г. по новому) в небольшом родовом имении Вулсторп в самом центре Англии появился на свет очень слабый маленький мальчик. Спустя много лет он приоткроет завесу над многими тайнами, волновавшими человечество, а каждое его высказывание станет предметом тщательного анализа ученых. Но пока об этом никто не знает. Быть может, поэтому слуги и не спешат звать из соседней деревни мудрую целительницу – они уверены: новорожденный хозяин умрет через несколько часов…

Целую неделю жизнь младенца висела на волоске. Исаак, сам того не ведая, вступил в схватку со смертью, и противостояние закончилось его полной победой. Чудесное выживание маленького Ньютона еще раз подтвердило старое поверье о том, что дети, рожденные после смерти отца, обладают особой жизненной силой, которую они способны не только использовать сами, но и передавать другим. Это событие стало первым доказательством исключительности ребенка, которого, впрочем, судьба не баловала. Когда Исааку исполнилось два года, его горячо любимая мать Анна Эйскоу вышла замуж за настоятеля церкви Барнабе Смита и уехала с ним в соседнюю деревушку. Это событие произвело на мальчика гнетущее впечатление и в немалой степени способствовало формированию его замкнутого характера.

После отъезда матери Исаак перешел на попечение бабушки, которая всеми силами пыталась скрасить его безрадостное существование: подолгу рассказывала внуку об окружающей природе, растениях и животных, читала сказки. Но мальчик не испытывал теплых чувств к своей прародительнице и часто, слушая ее истории, с тоской вглядывался в шпиль колокольни церкви Северного Уитэма, невдалеке от которой жила его мать со своей новой семьей. Исаак ощущал себя полным сиротой, и его сердце наполнялось глухой ненавистью к отчиму, отнявшему у него самое дорогое. В такие минуты Ньютон страстно желал отомстить Барнабе и даже собирался сжечь его дом.

Несмотря на то что в окрестностях проживало много родственников, Исаак чувствовал себя одиноким. Он так и не сдружился со своими кузенами и кузинами, которые осознавали его умственное превосходство. Ньютон раздражал детей: он постоянно выигрывал в шашки и другие игры, требующие сообразительности, придумывал новые развлечения, компенсирующие его телесную немощь.

Когда Исааку исполнилось десять лет, произошло то, о чем он мечтал: умер ненавистный отчим и мать с двумя дочерьми и сыном вернулась домой. Последующие два года стали самым счастливым временем в жизни мальчика: он ни на шаг не отходил от Анны и даже помогал ей ухаживать за своими сводными сестрами и братом.

В 1655 г. Ньютона отправили учиться в бесплатную грамматическую школу в Грэнтэме, весьма почтенное учреждение с трехвековой историей. Исаака поселили в доме аптекаря Кларка, в котором проживало еще трое его приемных детей: два мальчика одних с Исааком лет и маленькая девочка – первая любовь будущего ученого. Впоследствии она так вспоминала о Ньютоне: «Сэр Исаак всегда был тихим, разумным мальчиком. Он никогда не играл с мальчиками во дворе и не участвовал в их грубых развлечениях. Он старался оставаться дома, даже среди девочек, и часто делал маленькие столики, чашечки и другие игрушки…»

Отношения же с ее братьями Артуром и Эдуардом у Ньютона не сложились: он им не понравился, а Исаак, в свою очередь, не собирался добиваться ничьей симпатии и часто провоцировал своих оппонентов. Несмотря на физическую слабость, он обладал сильным духом, который способствовал его победам в многочисленных драках. Кроме того, постоянное соперничество подвигло Исаака на новый подвиг – чтобы доказать свое превосходство, он решил во что бы то ни стало обойти всех учеников класса в успеваемости. И он в короткие сроки стал лучшим учеником школы. Теперь обучение из тягостной повинности превратилось в душевную потребность. Для Исаака наступило счастливое время открытия у себя новых способностей и пристрастий. Его всерьез увлекла возможность что-то изобретать и конструировать. Так, он мог свободно сделать деревянные часы. Мечтой Ньютона в то время было воспроизвести в дереве и ткани недавно построенную в Грэнтэме ветряную мельницу. Исаак облазил сооружение сверху донизу, разобрался во всех механизмах и уже через две недели водрузил свое детище на крыше аптекарского дома. Ньютон с удовольствием отметил, что мельничка работает и при слабом ветре. Но теперь пред ним стояла новая задача – сделать так, чтобы она работала и в полный штиль. Для этого ему удалось приспособить мышь, пойманную им в силок собственной конструкции. Одна за другой последовали новые технические игрушки Ньютона: небольшая коляска, колеса которой вращались при помощи механизма, приводимого в действие седоком; лампадки, сделанные из гофрированной, медленно сгорающей бумаги; а также модель солнечных часов.

Дом аптекаря, наполненный склянками с различными жидкостями, немало способствовал и занятиям химией. Ньютон увлекся странными реакциями, происходящими при смешивании разных веществ, и, к большому неудовольствию Кларка, постоянно экспериментировал.

Кроме всего прочего, Исаака привлекало рисование. Через короткое время в доме не осталось чистых стен: всевозможные птицы, звери, корабли и люди появлялись в самых неподходящих местах. Вся мансарда также была увешена картинками Ньютона в самодельных рамах.

Несколько лет учебы в школе стали для Ньютона временем замечательных открытий, годами познания себя и первых опытов. Но в 1659 г. Анна Эйскоу вызвала сына домой. В семье не хватало мужчины, и она искренне надеялась на то, что Исаак станет подлинным хозяином своего достояния: имений, земель и скота. Но вопреки ожиданиям матери молодой человек не проявлял ни малейшего интереса к хозяйствованию, был рассеян и часто ссорился с родственниками и слугами, внося сумятицу в привычный уклад жизни обитателей Вулсторпа. Ньютон был рад, когда его оставляли в покое и позволяли удалиться в свою «студию», где он, забившись в угол, часами что-то мастерил и делал пометки в рабочем блокноте. Естественно, подобное поведение возмущало Анну. Исаака понимал лишь мастер Стокс, его грэнтэмский учитель, который всем доказывал, какой непростительной ошибкой будет для молодого Ньютона похоронить свой талант в деревенской глуши. Он настаивал на возвращении Исаака в школу и обещал подготовить его к поступлению в университет. В итоге Анна сдалась. Ньютон вернулся в Грэнтэм и поселился у Стокса.

Он с увлечением принялся за учебу: штудировал Библию, грамматику, геометрию, древнюю историю, древнегреческий язык, много читал, постоянно делая пометки в своих записных книжках, в которых было много рисунков, набросков телескопов, оптических экспериментов, алхимических символов, подробностей анатомического строения человека и животных. Огромное впечатление в то время произвела на Ньютона книга Дж. Уилкинса «Математическая магия». Он жадно искал другие сочинения писателя. Следующей стала книга «Открытие нового мира на Луне», направленная на защиту Коперниковой системы.

Большой интерес проявлял Ньютон и к вопросам, связанным с созданием универсального языка и новой фонетической системы, различными системами стенографии, передачей информации посредством секретных шифров. Кроме того, Исаак предпринял попытку создать полную классификацию вещей и понятий – и даже составил каталог, разделенный на 16 рубрик. В блокнотах, которые Ньютон именовал «Садом», можно встретить и другие записи: проект реформы фонетической системы, первые черновики полного словаря английского языка, вечный календарь, астрономические таблицы, решения несложных геометрических задач. Многие записи указывают на то, что в это время Ньютон окончательно понял: знание – реальная и необоримая сила, которая дает власть над вещами и людьми. Отныне его целью стало овладение знаниями и познание истины.

В 1661 г. Исаак поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета. Несмотря на то что Ньютон принадлежал к состоятельной семье, в учебное заведение его зачислили как «сабсайзера» – беднейшего студента, получавшего право на учебу прислуживая. Через некоторое время он стал «сайзером», однако это ничего не изменило в его положении «отверженного». Впрочем, сложившаяся ситуация сыграла весьма положительную роль в его судьбе. В отличие от других студентов, прожигающих жизнь в многочисленных тавернах, Исаак усердно учился. В 1664 г. он стал «сколером» (школяром) и впервые получил стипендию. Ньютон с головой ушел в учебу и часто проводил за письменным столом ночи напролет, забывая о сне и еде. В его кембриджских блокнотах появился анализ теории Декарта – в молодом ученом проснулась страсть к математике. Исаак постоянно экспериментировал с кривыми, осями и центрами, постепенно приходя к все новым и новым открытиям. Крупнейшим достижением Ньютона в 1664–1665 гг. стала разработка биномиального разложения для какого угодно целого положительного показателя.

Молодой ученый сразу же нашел применение своему открытию: записал ряды для выражения сегмента и сектора круга, синуса, арксинуса, логарифмической функции. С помощью рядов Ньютон мог теперь изучать свойства функций, делать приближенные вычисления. Следует отметить, что в алгебре ряды были не менее важны, чем десятичные дроби в арифметике.

В 1665 г. Ньютон получил ученую степень бакалавра. Его влекли новые горизонты, неведомые тайны, и он чувствовал себя способным решить проблемы, которые веками волновали человечество.

Последующие два года, во время эпидемии чумы, Ньютон находился в Вулсторпе. Это время стало наиболее продуктивным в его научном творчестве: именно тогда сложились те идеи, которые впоследствии привели его к созданию дифференциального и интегрального исчислений, к изобретению зеркального телескопа (собственноручно изготовленного им в 1668 г.); здесь Ньютон провел опыты над разложением света и открыл закон всемирного тяготения. Надо сказать, мысли о том, что у материи существует некоторая притягательная сила, сосредоточенная в центре Земли, давно посещали ученого. Яблоко, упавшее на его глазах в траву (а не на голову, как гласит легенда), заставило его задуматься над увиденным, как он задумывался над всем, что его окружало. В результате Исаак вывел закон, который вовсе не снизошел на ученого как некое божественное озарение. Чтобы прийти к нему, Ньютону необходимо было смести завалы старой аристотелевской философии, принять философию «механическую», а затем в чем-то отвергнуть и ее, сделать правильные умозаключения из сопоставления земных и небесных движений, разработать теорию и неоднократно подтвердить ее совпадением рассчитанных и реальных небесных явлений. В то же время ученому необходимо было противостоять неизбежной критике картезианцев и других философов-современников.

В 1668 г. Ньютону была присвоена степень магистра, а спустя год он получил должность профессора почетной лукасианской физико-математической кафедры. Молодой ученый усердно готовился к лекциям. Их основной темой стали многочисленные опыты ученого в области оптики. Он трудился над изготовлением и усовершенствованием зеркального телескопа. В 1671 г. ему удалось создать новую модель – больших размеров и лучшего качества. Демонстрация телескопа произвела на современников такое сильное впечатление, что в 1672 г. Ньютон был избран в Лондонское королевское общество. Новые звания улучшили и материальное положение ученого, что, в свою очередь, способствовало развитию его таланта. Исаак мог позволить себе покупать интересующие его книги, инструменты, ставить необходимые опыты.

В работе «Новая теория света и цветов» (1672 г.) Ньютон высказал свои взгляды о «телесности света» (корпускулярную теорию света). Эта работа вызвала бурную полемику среди ученых. Отвечая на их возражения, Ньютон выдвинул гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления о свете. Затем он развил ее в сочинении «Теория света и цветов», в котором описал опыт с кольцами Ньютона и установил периодичность света. Многолетние оптические исследования Ньютона нашли отражение в его фундаментальном труде «Оптика», увидевшем свет в 1704 г. К этому времени он уже являлся президентом Лондонского королевского общества.

В «Оптике» наряду с опытами по дисперсии и дифракции света Ньютон, по существу, первым измерил длину световой волны. Труд завершался специальным приложением – «Вопросами», где Ньютон высказал свои взгляды на многие физические явления. В частности, излагая здесь свои мысли о строении вещества, он ввел понятие не только атома, но и молекулы.

В 1687 г. произошло одно из главных событий в жизни Ньютона. Его книга «Математические начала натуральной философии» (кратко «Начала»), ставшая вершиной творчества ученого, была представлена Королевскому обществу. В ней он обобщил результаты, полученные его предшественниками (Г. Галилеем, И. Кеплером, Р. Декартом, Р. Гуком), и свои собственные исследования и впервые создал единую стройную систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики. Кроме того, Ньютон впервые рассмотрел основной метод феноменологического описания любого физического воздействия посредством силы. Затем он сформулировал три свои знаменитые «аксиомы, или законы движения»:

– закон инерции;

– закон пропорциональности количества движения силе;

– закон равенства действия и противодействия.

В своей книге Ньютон также изложил теорию движения небесных тел, объяснил особенности движения Луны, теорию приливов и отливов; предложил свою теорию формы

Земли. Таким образом, в «Началах» была впервые дана общая схема строгого математического подхода к решению любой конкретной задачи земной или небесной механики. Следует отметить, что математика была для Ньютона главным орудием в физических изысканиях. Ученый неоднократно подчеркивал, что по существу математика является частью естествознания.

Разработка дифференциального и интегрального исчислений явилась важной вехой в развитии математики. Большое значение имели работы Ньютона по алгебре, интерполированию и геометрии. Благодаря ему алгебра окончательно освободилась от геометрической формы; и его определение числа не как собрания единиц, а как отношения длины любого отрезка к отрезку, принятому за единицу, явилось важным этапом в развитии учения о действительном числе.

К 1695 г. Ньютон уже являлся признанным гением, знаменитым ученым, к мнению которого прислушивались не только английские, но и иностранные коллеги.

Однако, кроме научного таланта, Исааку были присущи порядочность и серьезное отношение к делу. Именно эти качества послужили основанием для назначения Ньютона смотрителем Монетного двора. Кроме того, ему была поручена перечеканка всех английских монет. Судьба предоставила великому ученому шанс оставить свой след не только на научном, но и на общественном поприще. Как всегда, Исаак составил строгий план действий и в первую очередь навел порядок среди работников Монетного двора. Затем он решил стать подлинным хозяином на новом месте и досконально разобраться во всех процессах, превращающих золотые и серебряные слитки в конце пути в звонкие монеты. Шаг за шагом он разобрался не только в технологии изготовления денег, но и совершенно точно определил методы, которыми пользовались фальшивомонетчики и прочие авантюристы. Вооруженный подобными знаниями, профессор раскрыл деятельность более 100 аферистов и предал их справедливому суду. Деятельность Ньютона постепенно принесла успех – поток фальшивых монет стал иссякать. Наряду с чеканкой новых монет эта сторона работы ученого сыграла огромную роль в стабилизации экономики Англии в один из сложных периодов ее истории. В 1699 г. в качестве благодарности от правительства Ньютон получил пожизненное высокооплачиваемое звание директора Монетного двора, что еще более укрепило его положение: теперь он вращался в самых влиятельных кругах Лондона, определявших государственную, финансовую и экономическую политику страны.

Такие же твердость духа и талант, как в борьбе с фальшивомонетчиками, Ньютон проявил и на посту президента Лондонского королевского общества (с 1703 г.). С присущей ему обстоятельностью он вначале тщательно изучил его историю, перелистал все протоколы заседаний и только после этого принялся за преобразования. Первое, что он сделал, – стал лично вести все заседания. Ученый обратил внимание на то, что в ходе совещаний много времени тратилось на пустую болтовню, поэтому следующим шагом Ньютона стало написание работы «Схема укрепления королевского общества», в которой он четко сформулировал, какого типа дискуссии должны проводиться на заседаниях. К 1710 г. в деятельности Общества наметился явный прогресс: количество членов возрастало (в том числе и за счет молодых талантов), повышался научный уровень заседаний, регулярно показывались опыты. Все это свидетельствовало о том, что англичане, благодаря смелым инициативам и твердости характера Ньютона, уверенно выходили на передовые позиции в мировой науке.

Современники высоко оценили достижения Ньютона. В 1705 г. он был удостоен дворянского титула. К когда-то бедному сабсайзеру пришли слава и богатство. В Лондоне ученый пользовался всеобщим уважением. Его называли не иначе как «доктор Ньютон», что свидетельствовало тогда о величайшей респектабельности. Несмотря на то что общественная жизнь Ньютона была у всех на виду, он всегда ревниво охранял от окружающих подробности личной жизни. Он никогда не был женат и не имел детей, а свои привязанности оставлял в тайне, будучи по натуре молчаливым и скрытным.

На склоне лет, находясь на вершине богатства и славы, Ньютон несколько смягчился, стал более общительным. Со всех сторон к нему стекались ученики и посетители, встречавшие самый радушный прием. В последние годы за ученым стала замечаться склонность к сентиментальности. Казалось, он хотел облагодетельствовать всех, кто нуждался в его помощи. Так, Ньютон помогал устроить жизнь практически всех родственников и никогда никому не отказывал в поддержке.

«Я не знаю, чем кажусь миру, – говорил ученый. – Но самому себе я кажусь похожим на ребенка, играющего на берегу моря и радующегося, когда ему удалось найти цветной камешек». Именно таким большим и беззаботным ребенком он и оставался до конца своей жизни. Появившись на свет слабым и тщедушным, Ньютон постоянно пекся о своем здоровье. В результате свой первый зуб он потерял только в 85 и никогда не носил очки. И лишь в последние пять лет жизни Ньютона стали одолевать различные болезни. Он списывал их на свой почтенный возраст и, стараясь не беспокоить окружающих, продолжал работать и даже принимал участие в заседаниях королевского общества. Сердце великого ученого перестало биться 20 марта 1727 г., он был похоронен в Вестминстерском аббатстве.

Об Исааке Ньютоне говорили: «Превосходивший умом человеческий род». Действительно, гениальность этого ученого была безграничной. Вся жизнь его была посвящена высокому делу служения науке. И спустя сотни лет сложно представить цивилизацию без выдающихся открытий Ньютона.