La vida de Newton
Joven Newton
El 4 de octubre de 1643 65438+, Newton nació en una familia de granjeros en Walsop, Lincolnshire, Inglaterra. Newton era un bebé prematuro y pesó sólo tres libras al nacer. Las parteras y sus familiares estaban preocupados por si sobreviviría. Nadie pensó que esta cosita aparentemente discreta se convertiría en un gigante científico inmortal y viviría hasta los 84 años. Tres meses antes de que naciera Newton, su padre murió. Cuando tenía dos años, su madre se volvió a casar con un clérigo y dejó a Newton para que lo criara su abuela. Cuando tenía 11 años, el padrastro de su madre falleció y su madre regresó a Newton con su hijo y dos hijas de su padrastro. Newton fue taciturno y testarudo desde niño, lo que puede deberse a su situación familiar. Aproximadamente desde los cinco años, Newton fue enviado a la escuela pública. Newton no fue un niño prodigio cuando era niño, sino un Newton con calificaciones promedio y logros promedio en su infancia.
En general, le gusta leer y le gusta leer libros que introducen varios métodos simples de fabricación de modelos mecánicos, y se inspira en ellos para hacer algunos artilugios extraños por sí mismo, como molinos de viento, relojes de madera, plegables. Linternas y más. Cuenta la leyenda que el joven Newton hizo un modelo de molino después de comprender a fondo los principios mecánicos de los molinos de viento. Ató el ratón a una cinta de correr con ruedas y luego colocó un maíz delante de la rueda, justo fuera del alcance del ratón. El ratón quería comerse el maíz, así que siguió corriendo, así que la rueda volvió a girar, cuando voló la cometa, colgó una pequeña lámpara de la cuerda; Por la noche, los aldeanos se sorprendieron al encontrar la aparición de un cometa. También hizo un pequeño reloj de agua. Todas las mañanas, el pequeño reloj de agua automáticamente le goteaba agua en la cara para instarlo a levantarse. También disfrutaba de la pintura y el grabado, especialmente tallando relojes de sol. Sus relojes de sol estaban colocados en cada rincón de su casa y en los alféizares de las ventanas para observar el movimiento de la sombra del sol. A la edad de 12 años, Newton ingresó a la escuela secundaria Grantham, no lejos de casa. La madre de Newton esperaba que se convirtiera en granjero, pero Newton no tenía intención de hacerlo y le encantaba leer. A medida que crecía, Newton se aficionó cada vez más a leer, meditar y realizar pequeños experimentos científicos. Mientras estudiaba en Grantham High School, vivió en la casa de un farmacéutico, lo que le influyó para experimentar con la química. El rendimiento académico de Newton en la escuela secundaria no fue sobresaliente, pero le encantaba leer y sentía mucha curiosidad por los fenómenos naturales, como los colores, el movimiento de las cuatro estaciones, especialmente la geometría, la teoría heliocéntrica de Copérnico, etc. También sigue leyendo notas por categoría y le gusta crear artilugios, trucos, inventos y experimentos ingeniosos. En aquella época, la sociedad británica estaba llena de nuevas ideas cristianas. Dos parientes de la familia Newton eran sacerdotes, lo que pudo haber afectado la vida religiosa de Newton en sus últimos años. A partir de estos entornos y actividades ordinarios, no podemos ver que Newton fuera un niño con talentos sobresalientes. Más tarde, la vida se volvió forzada y su madre le pidió a Newton que abandonara la escuela y trabajara en casa para mantener a la familia. Pero Newton se sumergió en un libro cada vez que pudo, hasta el punto de que a menudo se olvidaba de trabajar. Cada vez que su madre le decía que fuera al mercado con los sirvientes y se familiarizara con el negocio del comercio, él les rogaba que fueran de compras solo mientras él se escondía detrás de un árbol y leía. Una vez, el tío de Newton empezó a sospechar y lo siguió hasta la ciudad de Shangshui. Encontró a su sobrino tirado en el césped, absorto en un problema de matemáticas. El espíritu diligente y estudioso de Newton conmovió a su tío, por lo que convenció a su madre para que dejara que Newton regresara a la escuela y lo animó a ir a la universidad. Newton regresó a la escuela y se alimentó de los libros.
Años de estudio
En 1616, Newton, de 19 años, ingresó al Trinity College de la Universidad de Cambridge como estudiante con matrícula reducida. Pagó la matrícula haciendo las tareas del colegio. En 1664 recibió una beca y se licenció en 1665. A mediados del siglo XVII, el sistema educativo de la Universidad de Cambridge todavía estaba lleno de una fuerte atmósfera de escolasticismo medieval. Cuando Newton ingresó a Cambridge, todavía había algunos cursos de filosofía escolástica, como lógica, chino antiguo, gramática, historia antigua, teología, etc. Dos años más tarde, surgió una nueva escena en el Trinity College. Lucas creó una conferencia única que estipulaba que se debían enseñar conocimientos de ciencias naturales, como geografía, física, astronomía, matemáticas, etc. El primer profesor de la conferencia, Isaac Barrow, era un científico erudito. El erudito tenía una visión única y reconoció que Newton tenía profundos poderes de observación y una aguda comprensión. Así que le enseñó a Newton todos sus conocimientos matemáticos, incluido el método de calcular el área de figuras curvas, lo que llevó a Newton al campo de investigación de las ciencias naturales modernas. Durante este período de estudio, Newton dominó la aritmética y la trigonometría, y leyó la "Óptica" de Kepler, los "Principios de geometría y filosofía" de Descartes, el "Diálogo de dos sistemas mundiales" de Galileo, el "Atlas microscópico" de Hooke y el Historical and Early Philosophical Journal. de la Real Sociedad. El período de Newton bajo Barrow fue un período crítico para su estudio. Barrow era 12 años mayor que Newton y era bueno en matemáticas y óptica. Admiraba mucho el talento de Newton y creía que el talento de Newton en matemáticas excedía el suyo. Newton recordó más tarde: "El Dr. Barrow impartía cursos de kinesiología en ese momento. Quizás fueron estos cursos los que me impulsaron a estudiar este problema". En ese momento, Newton se basó en gran medida en las matemáticas autodidactas. Estudió los "Elementos" de Euclides, la "Geometría" de Descartes, la "Aritmética infinita" de Wallis, las Conferencias de matemáticas de Barrow y las obras de muchos matemáticos. Entre ellos, la "Geometría" de Descartes y la "Aritmética infinita" de Wallis tuvieron una influencia decisiva en Newton, que rápidamente llevó a Newton a la vanguardia de las matemáticas en ese momento: geometría analítica y cálculo. En 1664, Newton fue elegido asistente de Barrow. Al año siguiente, el Consejo de la Universidad de Cambridge aprobó la decisión de otorgarle a Newton una licenciatura. De 1665 a 1666, una grave plaga arrasó Londres y Cambridge no estaba lejos de Londres. Por miedo, la escuela fue cerrada y Newton dejó la escuela y regresó a casa en junio de 1665. Debido a que Newton fue influenciado e influenciado por las matemáticas y las ciencias naturales en Cambridge, desarrolló un gran interés en explorar los fenómenos naturales. El ambiente tranquilo de su ciudad natal permitió que sus pensamientos se extendieran. El breve período comprendido entre 1665 y 1666 se convirtió en la edad de oro de la carrera científica de Newton. Está lleno de pensamiento en el campo de las ciencias naturales, talentoso y creativo. Piensa en problemas que nunca han sido considerados por sus predecesores, ingresa en áreas que nunca han sido tocadas por sus predecesores y crea logros sorprendentes y sin precedentes. A principios de 1665, Newton creó el método de aproximación de series y la ley de conversión de binomios de cualquier potencia en series; en junio 165438+10 del mismo año, se estableció el método de números de serie positivos (cálculo diferencial); (65438+10) ) utilizó prismas para estudiar la teoría del color; en mayo comenzó a estudiar el método del número regurgitante (integración). Durante este año, Newton empezó a pensar en estudiar la gravedad y quiso extender la teoría de la gravedad a la órbita lunar. También dedujo de las leyes de Kepler que la fuerza que mantiene a los planetas en su órbita debe ser inversamente proporcional al cuadrado de su distancia desde su centro de rotación. La leyenda de que Newton se dio cuenta de la gravedad sólo cuando vio una manzana caer al suelo también es una anécdota que sucedió en esta época. En resumen, durante los dos años que Newton pasó en su ciudad natal, se dedicó a la creación científica y se preocupó por la filosofía natural con más energía que nunca. Sus tres principales logros: cálculo, gravitación y análisis óptico fueron concebidos y formados en este momento. Se puede decir que Newton en este momento había comenzado a trazar el modelo para la mayoría de las creaciones científicas de su vida. Poco después de la Pascua de 1667, Newton regresó a la Universidad de Cambridge. El 1 de junio de 2010 fue elegido socio asociado del Trinity College. El 16 de marzo del año siguiente obtuvo el título de maestría y al mismo tiempo se convirtió en asociado asociado. En 1669, el 27 de octubre de 10, Barrow dimitió como profesor para ayudar a Newton. A la edad de 26 años, Newton fue ascendido a profesor de matemáticas y ocupó la Cátedra Lucasiana. Barrow allanó el camino para la carrera científica de Newton. Sin la ayuda del tío Newton y de Barrow, Newton, el caballo de mil millas, tal vez no estaría galopando por el camino de la ciencia. Barrow dio paso a los reyes magos, lo cual es una leyenda en la historia de la ciencia.
Establecimiento del cálculo
Entre todas las aportaciones científicas de Newton, los logros matemáticos ocupan un lugar destacado. El primer logro creativo en su carrera matemática fue el descubrimiento del teorema del binomio.
Según el propio recuerdo de Newton, descubrió este teorema cuando estudiaba la "Aritmética infinita" del Dr. Wallis en el invierno de 1664 y 1665 y trataba de modificar su serie para encontrar el área de un círculo. La geometría analítica de Descartes mapea las relaciones funcionales que describen el movimiento en curvas geométricas. Bajo la dirección de su maestro Barrow, Newton encontró una nueva salida basada en el estudio de la geometría analítica de Descartes. La velocidad en cualquier momento puede considerarse como la velocidad promedio dentro de un rango de tiempo pequeño, que es la relación entre una distancia pequeña y un intervalo de tiempo. Cuando este pequeño intervalo de tiempo se reduce al infinito, es el valor exacto de este punto. Este es el concepto de diferenciación. El establecimiento del cálculo es el logro matemático más destacado de Newton. Newton creó esta teoría matemática que está directamente relacionada con conceptos físicos para resolver el problema del movimiento. Newton lo llamó "conteo de flujo". Algunos de los problemas específicos que maneja, como problemas de tangentes, problemas de cuadratura, problemas de velocidad instantánea y problemas de funciones máximas y mínimas, se han estudiado antes que Newton. Pero Newton superó a sus predecesores. Sintetizó las conclusiones dispersas del pasado desde una perspectiva superior, unificó varias técnicas para resolver problemas infinitesimales desde la antigua Grecia en dos algoritmos comunes: diferencial e integral, y estableció la relación recíproca entre estas dos operaciones, completando así el paso más crítico. en la invención del cálculo, proporcionó la herramienta más eficaz para el desarrollo de la ciencia moderna y abrió una nueva era de las matemáticas. Newton no publicó a tiempo los resultados de su investigación sobre cálculo. Es posible que haya estudiado cálculo antes que Leibniz, pero la expresión utilizada por Leibniz era más razonable y sus trabajos sobre cálculo se publicaron antes que Newton. De hecho, Newton y Leibniz causaron un gran revuelo cuando discutieron sobre quién fue el fundador de esta disciplina. Esta disputa duró mucho tiempo entre sus respectivos estudiantes, partidarios y matemáticos, lo que resultó en un antagonismo a largo plazo entre los matemáticos de Europa continental y los matemáticos británicos. Las matemáticas británicas estuvieron cerradas al país durante un período de tiempo, limitadas por prejuicios nacionales y se adhirieron demasiado rígidamente al "conteo de flujo" de Newton, por lo que el desarrollo de las matemáticas se quedó atrás durante cien años completos. En 1707, las conferencias de álgebra de Newton fueron compiladas y publicadas como "Aritmética general". Discutió principalmente los conceptos básicos del álgebra y su aplicación en la resolución de diversos problemas. Este libro establece los conceptos y operaciones básicos del álgebra, utiliza una gran cantidad de ejemplos para ilustrar cómo convertir varios problemas en ecuaciones algebraicas y analiza en profundidad las raíces y propiedades de las ecuaciones, logrando así resultados fructíferos en la teoría de ecuaciones, tales como: Se obtiene la relación entre las raíces de la ecuación y su discriminante, y se señala que la suma de potencias de las raíces de la ecuación se puede determinar utilizando los coeficientes de la ecuación, es decir, la fórmula de suma de potencias de Newton. Newton contribuyó a la geometría tanto analítica como sintética. En "Geometría analítica" publicada en 1736, introdujo el centro de curvatura, dio el concepto de círculo cerrado (o círculo curvo) y propuso la fórmula de curvatura y el método de cálculo de la curvatura de las curvas. Resumió muchos de los resultados de su investigación en una monografía "Conteo de curvas cúbicas", publicada en 1704. Además, su trabajo matemático involucra análisis numérico, teoría de probabilidades, teoría elemental de números y otros campos.
Años posteriores
Existen algunos malentendidos sobre los últimos años de Newton. Piensa que Newton empezó a creer en Dios. Pero ese no es el caso. El estudio del cálculo fue el foco de Newton en sus últimos años. El cálculo puede deducir la forma funcional de la relación entre cantidades físicas a partir de experimentos, pero se desconoce la función específica (en resumen, significa saber quién es directamente proporcional o inversamente proporcional a quién, pero el coeficiente proporcional como condición inicial es desconocido), y sólo se puede pasar. Sólo se puede saber experimentando. Por tanto, Newton propuso el concepto de "primera recomendación de Dios", es decir, las propiedades inherentes de la materia, como la densidad, son formuladas por la propia naturaleza y no pueden modificarse ni derivarse. El malentendido de la gente generalmente proviene del "primer empujón de Dios", que se malinterpreta como "el primer empujón de Dios" (Newton vivió en una era sin el concepto físico de fuerza, y Newton expresó las leyes de Newton en forma de impulso).