إسحاق نيوتن

كان السير إسحاق نيوتن عالم رياضيات وفيزيائياً، وفلكياً ومنظراً، ومؤلفاً إنكليزياً معروفاً بكونه أحد أكثر العلماء تأثيراً في التاريخ. كان من رواد الثورة العلمية للتاريخ، الذي قدم في القرن السابع عشر نظريات مهمة في العلوم الأساسية وأحدث تغييرات جذرية في دراسة وبحوث العلوم. كتابه التاريخي المسمى أسس الرياضيات الفلسفة الطبيعية (المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية) هو أحد المؤلفات العلمية المشهورة حول أسس شكل الفيزياء الكلاسيكية. بالإضافة إلى ذلك، كان لديه تأثيرات مهمة على البصريات.

قدم نيوتن في كتابه الشهير المبادئ العلمية للحركة الكونية والجاذبية، والتي شكلت أساس الفيزياء والعلوم ذات الصلة حتى ظهور نظريات النسبية. كما أحرز تقدماً مهماً في الدراسات الفلكية، بما في ذلك أول تلسكوب عاكس في التاريخ. كما أجرى دراسات حول طيف الضوء والهياكل المكونة له، والتي أصبحت مهمة جداً في مناقشة البصريات في السنوات التالية. ولخص كتابه Opticks جميع إنجازاته في هذا المجال.

كان نيوتن عضواً في كلية ترينيتي الشهيرة في إنجلترا وكان أيضاً الأستاذ الثاني في رياضيات Lucasian في جامعة كامبريدج. بالطبع، لم تتوافق نظريات نيوتن الدينية مع قوانين كلية ترينيتي في ذلك الوقت، ولم يؤد بعض الطقوس الجامعية المعتادة. ومع ذلك، أمضى نيوتن الكثير من وقته في دراسة الكيمياء والتاريخ والتسلسل الزمني الكتابي. طبعا معظم إنجازاته في تلك المجالات لم تنشر إلا بعد سنوات من وفاته. في عام 1705، حصل نيوتن على لقب فارس من ملكة إنجلترا وكان اسمه سيدي.

الحياة المبكرة والتعليم

ولد إسحاق نيوتن في 4 يناير 1642 في ولفستروب. كان والده يحمل نفس الاسم وتوفي قبل ثلاثة أشهر من ولادة إسحاق. كان الطفل الوحيد في العائلة وكانت والدته هانا إيسكو. في نفس العام الذي ولد فيه نيوتن، توفي عالم عظيم آخر، جاليليو جاليلي. في السنوات اللاحقة، قام نيوتن بتطبيق ونشر أفكار نفس العالم في مجالات الرياضيات والحركة.

كان إسحاق يتمتع بجسم رشيق عندما كان طفلاً ولم يكن يتخيل أن يعيش طويلاً. تزوجت والدته من برناباس سميث وترك إسحاق مع جدته لرعاية زوجته الثانية. توفي برنابا عام 1653 وعادت والدة إسحاق إليه. تشير المصادر التاريخية إلى ميول نيوتن الذهانية، والتي يمكن إرجاع جذورها إلى الوقت الذي قضاه بعيداً عن والدته. كما أظهر خلال أبحاثه ومنشوراته العلمية العديد من التناقضات العاطفية والهواجس الشديدة والعنف في الدفاع عن النظريات وما شابه.

اعتبرت والدة نيوتن، التي ترملت للمرة الثانية، أن ابنها الأول هو المسؤول عن إدارة ثرواته الهائلة. بالطبع، بعد فترة، أصبح من الواضح أن هذه الأعمال لن تكون لها نتائج سارة ليس فقط لنيوتن، ولكن أيضاً لممتلكات زوج والدته الراحل وممتلكاته. لم يستطع إسحاق التركيز على إدارة العقارات واستغل بسهولة كل فرصة لقراءة كتاب.

ربما كان الابتعاد عن والدته قد مهد الطريق لذهان نيوتن في المستقبل.

سرعان ما أصبح إحجام نيوتن عن تولي الإدارة واضحاً، وعاد بدلاً من ذلك إلى مدرسة القواعد في جرانثام، حيث درس سابقاً. هناك العديد من الأمثلة على مواهب نيوتن العلمية والتجريبية العظيمة في مدرسة جرانثام، والتي تظهر في معظمها قدرته على نمذجة مجموعة متنوعة من الآلات ومن الساعات إلى طواحين الهواء.

في عام 1661، كان جاهزاً أخيراً للتسجيل في كلية ترينيتي. كان إسحاق أكبر بقليل من زملائه في الكلية. لأن الاستراحة في المدرسة الابتدائية أبقته قليلاً خلف أقرانه. بحلول الوقت الذي جاء فيه نيوتن إلى كامبريدج عام 1661، كانت الحركة المعروفة الآن باسم الثورة العلمية قد تقدمت بشكل كبير. في تلك السنوات، ظهرت الأسس الأساسية للعلم الحديث جيداً في مختلف الفروع. أثبت علماء الفلك مثل كوبرنيكوس وكبلر، على سبيل المثال، نظرية الشمس المركزية.

تلسكوب إسحاق نيوتن ودراسات الضوء

في عام 1667، بعد نهاية الطاعون، حصل نيوتن على منحة دراسية لكلية ترينيتي. كان بارو آنذاك أستاذ كرسي لوكاس للرياضيات، الذي درس ملاحظات نيوتن في الرياضيات. بعد ذلك بعامين، رشح بارو نيوتن خلفاً له بعد استقالته ومواصلة بحثه في علم اللاهوت.

تم التعرف على البصريات كعامل مهم في الثورة العلمية منذ عام 1604، عندما صاغ كبلر نظرياته. كان ديكارت الفيلسوف التالي الذي طور نظريات الخطوط وسرعة الضوء. أخيراً، افترض أن الكون بأكمله يمكن حسابه على أساس مبادئ الرياضيات وصيغها الشاملة. اعتبر ديكارت أن الضوء هو أساس الدراسات العلمية للطبيعة.

بعد قبول نظريات ديكارت عن الضوء والبصريات لأول مرة، كان لنيوتن نظريته الخاصة في هذا المجال، مع التركيز على الألوان وأطياف الضوء. وادعى أن الضوء أبيض في شكله الأصلي، وأن التغييرات فيه تؤدي إلى ظهور أطياف مثل قوس قزح. كما أجرى دراسات تجريبية لتشكيل الأطياف في المختبر، وفي النهاية أطلق على الضوء ظاهرة معقدة.

قادت دراسات نيوتن البصرية إلى استنتاج أن العدسات يمكن أن تكسر الضوء عند التركيز. لهذا السبب، أصر على استخدام الانعكاس لبناء أدواته البصرية، ومن ثم، كان أول تلسكوب له انعكاساً والأول من نوعه. أخيراً، شكل تعقيد الضوء وعدم تجانسه الذي اقترحه نيوتن أساس البصريات الفيزيائية منذ عصره.

من حيث الوثائق التاريخية، لا يوجد دليل على أن نتائج وكتابات نيوتن حول نظرية الضوء، وكذلك النتائج التي توصل إليها في الرياضيات في سنواته الأولى في كلية ترينيتي، معروفة على نطاق واسع. لم يكن معروفاً إلى حد ما حتى عام 1671، عندما رحبت الأكاديمية الملكية للعلوم في لندن بنتائج نيوتن في مجال البصريات. طلب المعهد من إسحاق أن يراقب التلسكوب، وأظهر إنجازاته وخطى أولى الخطوات نحو التقدم العلمي والشهرة. في النهاية، تم انتخابه زميلاً في الأكاديمية الملكية، وبدافع الحماس، نشر دراساته البصرية كورقة بحثية عن الضوء واللون في عام 1672. كما لقي المقال ترحيبا حارا من قبل المجتمع العلمي، وبالطبع تعرض للنقد.

إسحاق نيوتن وقانون الجاذبية

استند بحث نيوتن حول قوة الفعل ورد الفعل، ووفقًا للفقرات السابقة، في الغالب إلى العناصر الأرضية. في عام 1679، في رسالة إلى إسحاق، قدم له هوك موضوعاً جديداً رائعاً، والذي أصبح ذريعة لاستئناف مراسلاتهم. فهم هوك مفاهيم حركة الكواكب وصاغ نظريات حول الانحراف الدائم للمسار الخطي بسبب الجاذبية المركزية.

تواصلت مراسلات نيوتن وهوك حول حركة الكواكب، والأهم من ذلك حركة الأرض، مع صقل نظرياتهم. في رسائله، أوضح نيوتن التجارب الافتراضية لدراسة مدار الأرض ونواقل القوة، وقام هوك بتعديلها في محاولة لإثبات وجهة نظره. ومع ذلك، أدت تلك المراسلات في السنوات التالية إلى نظريات مهمة لكلا العلماء. كان أهم إنجاز للمراسلات والأبحاث في عامي 1679 و1680 هو قانون الجاذبية الذي اقترحه نيوتن لاحقاً.

كان إدموند هارلي عالم فلك بريطاني درس مناقشة الحركات المدارية. في عام 1684، دعا نيوتن للمشاركة في البحث. أدرك أن نيوتن لديه إجابة لمشكلته، ووعد بإرسال نتائج التحقيق. بعد ثلاثة أشهر، أرسل نيوتن مقالاً بعنوان On Motion إلى زميله العالم، والذي أدى لاحقاً إلى الكتاب الشهير The Mathematical Foundations of Natural Philosophy. كان كتاب الأسس الرياضية للفلسفة الطبيعية كتاباً ليس فقط أفضل أعمال نيوتن المكتوبة، كما أنها شكلت أساس العلم الحديث.

لم تذكر مقالة نيوتن الشهيرة قوانين الجاذبية، وعلى الرغم من أنها ركزت على مناقشة حركة الكواكب، إلا أنه لا يمكن رؤية أي أثر لقوانين نيوتن الشهيرة في كتاباته. أثناء مراجعة تلك المقالة، أصبح نيوتن على دراية بمفهوم القصور الذاتي (قانون نيوتن الأول) وتوصل في النهاية إلى قانون الحركة الثاني. قدم القانون الثاني تعريفاً كمياً جداً لمفهوم الحركة، والذي وصف القوى بين الأشياء. في النهاية، شكل القانون نفسه الأساليب المستقبلية للدراسة العلمية.

في الجزء الميكانيكي من كتابه، شرح نيوتن بوضوح قوانينه الثلاثة، والتي كانت تفسيراً لحركة الكواكب، وكذلك بناءً على أبحاث عظماء سابقين مثل كبلر: القاعدة الثانية تعتبر القوة المطبقة مؤثرة تماماً على تغيير السرعة، ينص القانون الثالث على الفعل ورد الفعل والتفسير بمساعدة القوة.

بعد وصف قوانينه الثلاثة للحركة، استخدمها نيوتن لدراسة حركة الكواكب بشكل أفضل. أخيراً، جاءت دراسة تلك القوانين على الكواكب والأقمار المختلفة بمفهوم الجاذبية باستخدام الكلمة اليونانية Gravitas. قدم نيوتن اكتشافه الجديد باعتباره قانون الجاذبية الشامل، والذي ربط أيضاً بين قوة كل جسم ووزنه والمسافة إلى جسم آخر.

تأسيس حساب التفاضل والتكامل

كانت نظريات التوسع ذات الحدين والمفاهيم الأساسية لحساب التفاضل والتكامل من بين النتائج المبكرة لنيوتن في الرياضيات. من خلال رؤى رياضية جديدة، تمكن إسحاق من تطوير طرق مثلى لحساب ميل المنحنيات وكذلك المساحة الموجودة أسفل الرسوم البيانية. بحلول عام 1669، وصل بحثه إلى نقطة كان يستعد فيها لكتابة ملخص لها. تم إعداد مقال "تحليل السلسلة اللانهائية" في نفس العام، ومع تداوله في دوائر علمية محدودة، جلب الفضل إلى إسحاق. بعد ذلك بعامين، راجع نيوتن كتاباته الرياضية، هذه المرة مضيفاً تدفقاً. أظهر نفس المفهوم الجديد أنه أنشأ حساب التفاضل بنفسه. في ذلك الوقت، على الرغم من أن القليل من الناس يعرفون عن نيوتن، فقد وصل إلى النقطة التي أصبح فيها في النهاية عالم رياضيات أوروبياً رائداً.

في عام 1665، تخرج نيوتن من الجامعة. لكن أحد أهم الإنجازات العلمية والتاريخية في الدراسات الأكاديمية ظل مجهولاً بسبب النتائج المحدودة في ملاحظاته الشخصية. أغلق الطاعون الجامعة في ذلك العام، وقضى نيوتن عامين في المنزل يفكر في نتائجه العلمية. بالإضافة إلى ذلك، أضاف مجالاً جديداً يسمى البصريات أو الدراسات البصرية إلى بحثه، مما أدى لاحقاً إلى كتاب Opticks الشهير.

موت إسحاق نيوتن

في السنوات الأخيرة من حياته، جمع نيوتن وكتب نسخاً جديدة من اكتشافاته العلمية. في عام 1704، نشر الطبعة الأولى من Opticks المكتملة، والتي نُشرت بطريقة ما قبل 30 عاملًا. في عام 1706، النسخة اللاتينية، وفي عام 1717، تم إعادة طباعة النسخة المنقحة من Opticks باللغة الإنجليزية.

قضت السنوات الأخيرة من حياة إسحاق نيوتن في حديقة كرانبيري بالقرب من وينشستر. عاش مع ابن أخيه وزوجته وظل معهم حتى عام 1727. توفى نيوتن في المنام في 20 مارس 1727. تم دفن جثته في مقبرة وستمنستر آبي. هو الذي كان عازباً طوال حياته، وهب ثروته لمعارف وأصدقاء قبل وفاته، ولم يترك وصية وقت وفاته. تم فحص جسده من قبل طبيب ووجد بعض الزئبق في شعره. يعتقد البعض أن التجارب الكيميائية أدت إلى اتصاله بالزئبق، مما أدى في النهاية إلى شيخوخة نيوتن.

يعتبر نيوتن من قبل العديد من المؤرخين والعلماء وحتى الناس العاديين شخصية مؤثرة في التاريخ. بالطبع، على الرغم من مزاجه الخاص، كان لديه دائما نهج متواضع في إنجازاته. في عام 1978، تم رسم مذكرة نيوتن البريطانية من فئة الجنيه الواحد بصورة له. تمت طباعة صورة نيوتن على الورقة النقدية وفي يده كتب، بالإضافة إلى تلسكوب وخريطة. يحتوي متحف التاريخ الطبيعي بجامعة أكسفورد أيضاً على نصب تذكاري لنيوتن، وهو تمثال يطل على شجرة تفاح.

في نهاية سيرة نيوتن، من الأفضل إلقاء نظرة على القصة الشهيرة لسقوط التفاحة واكتشاف الجاذبية. كان نيوتن نفسه قد قال في مناسبات مختلفة إن سقوط تفاحة عن شجرة شجعه على صياغة قانون الجاذبية الخاص به. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن بعض الناس يزعمون أن قصة سقوط التفاحة ليست أكثر من أسطورة، فإن رفقاء وأصدقاء العالم يعترفون إلى حد ما بأنهم استلهموا من سقوط الثمرة، لكن القصة الخيالية للتفاحة التي ضربت نيوتن في رأسه هي قصة خيالية للغاية. ومع ذلك، اليوم في العديد من المؤسسات الكبيرة، بما في ذلك كلية ترينيتي، تم زرع شجرة تذكارية تكريما لنيوتن.

اقتباسات إسحاق نيوتن

1. لكل فعل رد فعل متساوٍ دائماً.

هذا هو أحد القوانين الأولى للفيزياء الابتدائية.

2. تشرح الجاذبية حركات الكواكب، لكنها لا تستطيع تفسير من يحرك الكواكب.

ما الذي جعل الكواكب تتحرك؟ كان نيوتن متقدماً على نظرية الانفجار العظيم، وهي نظرية قد تفسر هذه الظاهرة.

3. لا توجد فلسفة أعلى من أن تُعرف بالكتاب المقدس.

كان نيوتن مسيحياً متديناً، وكان يعرف كيف يجمع بين دراسته العلمية ودراسة الكتاب المقدس.

4. ضع القواعد، لا تتبعها.

مجرد وجود قانون لا يعني أننا لا نستطيع خرقه.

5. الطبيعة تتمتع بالبساطة. والطبيعة ليست غبية.

يمكن أيضاً أن تكون الحالات البسيطة هي الأكثر فائدة وفعالية.

6. هذا هو الوزن، وليس عدد الاختبارات التي ينبغي النظر فيها.

التجربة الناجحة لها مائة من القيم الفاشلة، والعمل الجاد لا يعني بالضرورة النجاح.

7. تابع حياتك كمفاجأة بدلاً من تفسير.

علينا تحسين حياتنا والاستمتاع بكل ثانية منها.

8. ترتبط أي قوة تمارس على الجسم ارتباطاً مباشراً بالتسارع الذي سيختبره.

يجب أن يكون قانون الفيزياء هذا معروفاً للجميع، لأنه أحد أركانه الأساسية.

9. لا يكفي رجل ولا عمر كامل لتفسير الطبيعة كلها. بدلاً من ذلك، من الأفضل أن يبحث المرء عن القليل من التخمين والحقيقة، ويترك البقية مع التخمين ولا شيء مؤكد للآخرين، لأولئك الذين يأتون.

الحقيقة وحدها هي الحقيقة ومن الصعب جداً العثور عليها. يمكن أن تكون الفرضيات مجرد تخمينات.

10. الطبيعة متوافقة حقاً ومرتاحة مع نفسها.

يمكن أن تعلمنا الطبيعة أشياء كثيرة بحكمتها، يجب أن نعرف كيف نقدرها.