Isaac Newton — a gravitáció és a klasszikus fizika atyja (1642–1727)

Korai élet

Isaac Newton (az Angliában akkoriban használatos Julián-naptár szerint) 1642. december 25-én, karácsony napján (1643. január 4-én) született "egy-két órával éjfél után", az angliai Lincolnshire megyében található Woolsthorpe-by-Colsterworth-i Woolsthorpe-kastélyban. Apja, akit szintén Isaac Newtonnak hívtak, három hónappal a születése előtt meghalt. Amikor Newton hároméves volt, édesanyja, Hannah Ayscough újra férjhez ment Barnabas Smith tiszteleteshez. A fiatal Newton anyai nagyanyjával, Margery Ayscough-val maradt.

1655 és 1659 között Newton a Grantham-i The King's Schoolban tanult. Tizenhét éves korában eltávolították az iskolából. Édesanyja megpróbált belőle földművest faragni, de ez nem tetszett neki. Henry Stokes, a The King's School tanára arra kérte az anyját, hogy küldje vissza az iskolába.

1661 júniusában a Cambridge-i Egyetemre küldték tanulni. Néha azt mesélik, hogy Isaac Newton egy fa alatt könyvet olvasott, amikor egy alma leesett mellé a fáról. Ez vezetett gravitációs számításaihoz.

Korai felfedezések

Newton a matematika segítségével magyarázta meg a világegyetem működését. Leírta a mozgás és a gravitáció törvényeit. Ezek a törvények olyan matematikai formulák, amelyek megmagyarázzák, hogyan mozognak a tárgyak, ha erő hat rájuk. Isaac 1687-ben adta ki leghíresebb könyvét, a Principia-t, miközben a cambridge-iTrinitymatematika professzora volt. A Principia című könyvében Isaac három alapvető törvényt magyarázott el, amelyek a tárgyak mozgását szabályozzák. Ezután leírta a gravitációról alkotott elképzelését vagy elméletét. A gravitáció az az erő, amely a dolgok lefelé esését okozza. Ha egy ceruza leesik az asztalról, akkor a padlóra esik, nem pedig a mennyezetre. Könyvében Isaac arra is felhasználta törvényeit, hogy megmutassa, a bolygók ovális, nem pedig kerek pályán keringenek a Nap körül. Izsák felfedezte a diffrakciót is. Ez vezetett oda, hogy a fizika területére lépett, ahol jól boldogult.

Newton három mozgástörvénye

Az alábbiakban a mozgás három törvénye következik.

1. Az első törvény (a tehetetlenségi törvény)

Newton első mozgástörvénye kimondja, hogy egy tárgy, amelyet nem lök vagy húz valamilyen erő, mozdulatlan marad, vagy egyenes vonalban, egyenletes sebességgel mozog. Könnyen érthető, hogy egy rakéta nem fog mozogni, hacsak valami nem löki vagy húzza. Nehezebb megérteni, hogy egy tárgy segítség nélkül is mozogni fog. Gondoljunk újra a rakétára. Ha valaki repül egy rakétával, és leugrik, mielőtt a rakéta megállna, mi történik? A rakéta addig repül tovább, amíg az űrbe nem jut. Egy tárgynak azt a tendenciáját, hogy mozdulatlan maradjon, vagy egyenes vonalban, állandó sebességgel mozogjon, tehetetlenségnek nevezzük.

2. A második törvény (a gyorsulás törvénye)

A második törvény megmagyarázza, hogyan hat egy erő egy tárgyra. Egy tárgy abban az irányban gyorsul, amerre az erő mozgatja. Ha valaki felszáll egy kerékpárra, és előre nyomja a pedálokat, a kerékpár elkezd mozogni. Ha valaki hátulról meglöki a kerékpárt, a kerékpár felgyorsul. Ha a kerékpáros hátralöki a pedálokat, a kerékpár lelassul. Ha a kerékpáros elfordítja a kormányt, a kerékpár irányt változtat. A törvényt bemutató képlet: F=m*a, vagyis a tárgyra ható erő egyenlő a tömeg és a gyorsulás szorzatával.

3. A harmadik törvény (a kölcsönös cselekvések törvénye)

A harmadik törvény kimondja, hogy ha egy tárgyat tolunk vagy húzunk, akkor a tárgyat ugyanúgy toljuk vagy húzzuk az ellenkező irányba. Ha valaki felemel egy nehéz dobozt, akkor erőt használ, hogy felfelé tolja. A doboz azért nehéz, mert egyenlő erőt fejt ki lefelé az emelő karjaira. A súly az emelő lábain keresztül a padlóra kerül. A padló egyenlő erővel nyomódik felfelé. Ha a padló kisebb erővel nyomódna vissza, a dobozt emelő személy átesne a padlón. Ha nagyobb erővel nyomódna vissza, az emelő a levegőbe repülne.

Amikor a legtöbb embernek Isaac Newton jut eszébe, az jut eszébe, hogy egy almafa alatt ül és nézi, ahogy az alma leesik. Egyesek még azt is hiszik, hogy az alma a fejére esett. Newton megértette, hogy az almához hasonló dolgokat egy bizonyos fajta erő - az általunk gravitációnak nevezett erő - ejti a földre. Newton úgy gondolta, hogy a gravitáció a két tárgy, például az alma és a Föld közötti vonzóerő. Azt is gondolta, hogy egy több anyaggal rendelkező tárgy ugyanolyan erőt gyakorol a kisebb tárgyakra, mint amekkorát azok gyakorolnak rá. Ez azt jelentette, hogy a Föld nagy tömege a tárgyakat magához húzza. Ezért esett lefelé az alma ahelyett, hogy felfelé esett volna, és ezért nem lebegnek az emberek a levegőben.

Isaac Newton tovább gondolkodott a gravitáción. Newton előtt az emberek úgy gondolták, hogy csak a földhöz közeli tárgyak esnek le. Newton azonban úgy gondolta, hogy a gravitációnak nem csak a Földre és a rajta lévő tárgyakra kell korlátozódnia. Mi lenne, ha a gravitáció a Holdra és azon túlra is kiterjedne?

Newton feltalált egy képletet a két test közötti vonzóerő kiszámítására. Ezt használta a Hold Föld körüli mozgásához szükséges erő kiszámításához. Ezután összehasonlította azzal az erővel, amely az almát lefelé esésre késztette. Miután figyelembe vette, hogy a Hold sokkal messzebb van a Földtől, és sokkal nagyobb a tömege, felfedezte, hogy az erők megegyeznek. A Holdat a földi gravitáció vonzása tartja a Föld körüli pályán.

A Newton által kitalált képletet a gravitációs törvénynek nevezik.

Hatás

Isaac Newton számításai megváltoztatták az emberek világegyetemről alkotott képét. Senki sem tudta megmagyarázni, hogy a bolygók miért maradnak a pályájukon. Mi tartotta őket? Kevesebb mint 50 évvel Isaac Newton születése előtt úgy gondolták, hogy a bolygókat egy láthatatlan pajzs tartja a helyén. Isaac bebizonyította, hogy a Nap gravitációja tartja őket a helyükön. Azt is kimutatta, hogy a gravitációs erőt a távolság és a tömeg is befolyásolja. Nem ő volt az első, aki megértette, hogy a bolygók pályája nem kör alakú, hanem inkább hosszúkás, ovális alakú. Amit tett, az az volt, hogy megmagyarázta, hogyan működik ez.

Sir Isaac Newton volt az első, aki felfedezte a gravitáció és a mozgás törvényeit. A matematika új területét, a számítást is ő alapította meg, bár a német Gottfried Leibniz már ugyanebben az időben kidolgozta ezeket az elképzeléseket. Munkássága nagyban hozzájárult a tudomány és a matematika területéhez, így az emberiség történetének egyik legnagyobb hatású tudósa és minden idők egyik legnagyobb matematikusa lett.

A nagy fizikus, Albert Einstein úgy gondolta, hogy Newton elképzelése a gravitációról nem teljesen pontos. Sok mindent kijavított, amit Newton tett.

Isaac Newton meghalt (1727-03-31)1727. március 31-én [O.S. 1726. március 20-án] Londonban, Angliában.

A Westminster-apátságban van eltemetve. Ő teremtette meg a terepet számos későbbi híres fizikus számára, mint például Albert Einstein, James Chadwick és Stephen Hawking.