تماس با من
پروفایل
نویسنده وبلاگ عباس یوسفی
لینک دوستان

کیف زنانه و مردانه

ساعت مچی مردانه و زنانه

صابون کوسه

بالون آرزو

کيف زنانه

عروسک

عينک آفتابي

عينک ريبن

هديه تولد براي آقايان

هديه تولد براي دختر

هديه تولد براي خانم ها

هديه تولد براي پسر

خريد ساعت مچي مردانه

خريد ساعت مچي زنانه

دکوري


      آدمای گنده (زندگینامه انسانهای بزرگ تاریخ علم)

ایزاک نیوتن نویسنده: عباس یوسفی - ۱۳۸۸/٧/٩

<span class=ایزاک نیوتن که در روز 25 دسامبر 1642 یعنی سال مرگ گالیله متولد شد. وی از خانواده‌ای است که افراد آن کشاورز مستقل و متوسط الحال بودند و مجاور دریا در قریه وولستورپ می‌زیستند. نیوتن قبل از موعد متولد شد و زودرس به دنیا آمد و چنان ضعیف بود که مادر گمان برد او حتی روز اول زندگی را نتواند به پایان برد. پدرش نیز در عین حال اسحق نام داشت و در 30 سالگی و قبل از تولد فرزندش درگذشت. پدرش مردی بوده است ضعیف، با رفتار غیر عادی، زودرنج و عصبی مزاج مادرش هانا آیسکاف زنی بود مقتصد، خانه داری بود صاحب کفایت و صنعتگری با لیاقت آیزاک دوره کودکی شادی نداشت.

او سه ساله بود که مادرش با بارناباس المیت کشیش مرفه با سنی دو برابر سن خود ازدواج کرد. جدایی از مادر ظاهرا سخت بر شخصیت او اثر گذاشت و تقریبا مسلم است که رفتار بعدی وی نسبت به زنان را نیز شکل داد. نیوتن هیچگاه ازدواج نکرد اما یکبار (شاید هم دو بار) نامزد کرد به نظر می‌آمد که تمرکز او منحصرا روی کارش بود. نه سالی که نیوتن در وولستورپ جدا از مادر گذرانید، برای وی سالهای دردناکی بود. داستان هایی بر سر زبان است که نیوتن جوان از قبه کلیسا بالا می رفت تا نورث ویتام ده مجاور را که مادرش اینک در آن زندگی می‌کرد، از دور ببیند. آموزش ابتدایی رسمی نیوتن در دو مدرسه کوچک دهکده‌های اسکلینگتن و راچفورد صورت گرفته بود که هر دو برای رفت و آمد روزانه به خانه او نزدیک بودند.

چنین به نظر می‌رسد که اول بار دایی او که کشیشی به نام ویلیام آیسکاف بوده است متوجه شد که در نیوتن استعدادی مافوق کودکان عادی وجود دارد. بدین ترتیب ویلیام آیسکاف مادر را مجاب کرد که کودک را به دانشگاه کمبریج (که خودش نیز از شاگردان قدیمی این دانشگاه بود) بفرستد. زیرا مادر نیوتن قصد داشت وی را در خانه نگهدارد تا در کارهای مزرعه به او کمک کند، در این هنگام نیوتن 15 ساله بود. کمبریج در آن زمان دیگر آکسفورد را از مقام اولی که داشت خلع کرده، و به قلب پیوریتانیسم انگلیس و کانون زندگی روشنفکری آن کشور بدل شده بود.

نیوتن در آنجا مانند هزاران دانشجوی دیگر دوره کارشناسی، خود را غرق مطالعه آثار ارسطو و افلاطون می‌کرد. نیوتن در یکی از روزهای سال 1663 یا 1664 شعار زیر را در کتابچه یادداشت خود وارد کرد، افلاطون دوست من و ارسطو هم دوست من است، اما بهترین دوست من حقیقت است نه کلام . او از کارهای دکارت در هندسه تحلیلی شروع کرده، و سریعا تا مبحث روشهای جبری پیش آمده بود، در آوریل 1665 که نیوتن درجه کارشناسی خود را گرفت، دوره آموزشی او که می‌توانست چشمگیرترین دوره در کل تاریخ دانشگاه باشد بدون هیچگونه شناسایی رسمی به اتمام رسید.

در حدود سال 1665 مرض طاعون شیوع یافت و دانشگاه دانشجویان خود را مرخص کرد. نیوتن به زادگاه خود مراجعت کرد همین موقع بود که هوش و استعداد نابغه بزرگ آشکار گشت، زیرا تمام کتابها و جزوه‌های خود را در دانشگاه جا گذاشته بود فکر خود را آزاد گذاشت که به تنهایی از منابع خاص خود استفاده نماید. در این هنگام نیوتن بیش از 22 سال نداشت ولی بیش از ارشمیدوس و دکارت و ارسطو درباره معرفت ساختمان جهان دقیق شده بود، نیوتن ضمن دو سالی که در وولستورپ بود، حساب عناصر بی نهایت کوچک و قانون جاذبه عمومی را کشف کرد و تئوری نور را بنیان گذاشت.

این داستان که سقوط سیبی از درخت نیوتن را به فکر کشف جاذبه عمومی انداخته است به نظر درست می‌آید. او از آن لحظه این پرسشها را برای خود مطرح کرد : چرا سیب به پایین و نه بالا سقوط می‌کند؟ و چرا ماه بر زمین نمی‌افتد؟ این اندیشه‌ها بعدها او را به کشف قانون نیروی گرانش رهنمون شدند، هنگامی که نیوتن چندین سال بعد پاسخ این پرسش را توانست بیابد، در واقع یکی از قانونهای فیزیک را کشف کرده بود که بر تمام عالم حکمفرماست.

قانون نیروی گرانش او پس از شیوع طاعون و بازگشت به ملک مزروعی مادرش، طی 18 ماه به آگاهی ها و کشف هایی بیش از آنچه که دانشمندان دیگر در طول عمر خود دست می‌یابند، دست یافت. او در این مدت ساخت و ساز قانون نیروی گرانش را آغاز کرد. او در باره نور و رنگهای آن پژوهش کرد، دلیل جزر و مد را کشف کرد، قوانین و حرکات بخصوصی را به درستی تشخیص داد و معادله‌هایی برای آن نوشت که بعدها اساس و بنیان دانش مکانیک شد. در مورد نیروی گرانش نیوتن معتقد بود که نه تنها زمین چنین نیروی گرانشی دارد، بلکه تمام اجسام و اجرام چنین خصوصیتی دارند.

روزی که او منشوری را در دست گرفت و اجازه داد تا پرتو نور خورشید از میان آن بتابد. او با این کار کشف کرد که نور سفید به هنگام ورود به منشور شیشه‌ای منحرف می‌شود و به 7 پرتو نور اصلی با رنگهای گوناگون تجزیه می‌شود، آنهارنگهای رنگین کمان هستند که طیف یا بیناب نامیده می‌شوند و عبارتند از: سرخ، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش.

او تمام این کشفیات را در یک دوره زمانی 18 ماهه به انجام رسانید. بالاخره طاعون ریشه کن شد و او به لندن برگشت تا تحصیلات خود را به پایان برساند و 3 سال پس از آن را صرف کاوش و پژوهش در ماهیت و طبیعت نور کرد. او همچنین نخستین دوربین نجومی آینه‌ای را ساخت. تلسکوپ آینه‌ای رصدخانه مونت پالومار در کالیفرنیا نیز، که آینه آن 5 متر قطر دارد بر اساس اصول و قواعد نیوتن بنا شده است.

نیوتن در اثر مطالعات فراوان مبتلا به ناراحتی عصبی شد. از دو ناراحتی عصبی که نیوتن پیدا کرد، اولی ظاهرا در سال 1678 و دومی در سال بعد از فوت مادر او بود. در این دوره وی مدت 6 سال از هر گونه مکاتبه مربوط به تلاش های ذهنی دست کشید. دوران مابین 1684 و 1686 از نظر تاریخ فکری بشر مقام ارجمندی دارد، در این دوران هالی توانست با تدبیر بسیار نیوتن را وا دارد که اکتشافات خویش را در نجوم و علم حرکات به منظور انتشار تدوین کند و نیوتن نیز به این کار رضایت داد.

در سال 1687 در 45 سالگی قانون جاذبه زمین و سه قانون درباره حرکت را در کتابش که به زبان لاتین نوشته شده بود با خرج هالی منتشر کرد. نیوتن به مطالعات عظیم دیگری پرداخت که حتی امروزه نیز کامل نشده است و آن اینکه با بکار بردن قوانین علم الحرکات و قانون جاذبه عمومی فرو رفتگی زمین را در دو قطب آنکه نتیجه دوران روزانه زمین به دور محورش می‌باشد محاسبه کرد و به کمک این محاسبه در صدد برآمد سیر تکامل تدریجی سیاره را مورد مطالعه قرار دهد. نیوتن تغییرات وزن اجسام را برحسب تغییر عرض جغرافیایی مکان بدست آورد و نیز ثابت کرد که هر جسم تو خالی که به سطوح مروی متحدالمرکز و متجانس محدود شده باشد، نمی‌تواند هیچگونه نیرویی بر اجسام با ابعاد کوچک که در نقطه غیر مشخصی در داخل آن قرار داشته باشند اعمال کند.

نیوتن در پاییز سال 1692 هنگامی که به 50 سالگی رسید نزدیک می‌شد به سختی مریض و بستری شد، بطوری که از هر گونه قوت و غذایی بیزار شد و دچار بی‌خوابی مفرط گردید که به تدریج به بی‌خوابی کامل تبدیل شد. خبر کسالت شدید نیوتن در قاره اروپا انتشار یافت. لیکن بعد از آنکه خبر بهبودی او را دادند دوستانش شادمان گردیدند. حکومت بریتانیا به منظور قدر دانی از خدمات این دانشمند بزرگ یک منصب بسیار بالای دولتی به وی اعطاء کرد و او در سال 1700 میلادی به عنوان خزانه دار کل سلطنتی منصوب شد، منصبی که تا آخر عمرش آن را حفظ کرد.

در همان سال به عضویت آکادمی علمی فرانسه نیز انتخاب شد، در سال 1705 اعلی حضرت ملکه آن (ملکه انگلستان) به وی عنوان سر اعطاء کرد و به احتمال قوی اعطای این افتخار بیشتر به مناسبت خدمات او در ضرب مسکوکات بوده است تا به علت تقدم فضل او در معبد عقل و کمال.

وی چندی پیش از وفاتش با نگاهی به زندگی علمی طولانی گذشته‌اش از آن این خلاصه را بدست داد : من نمی‌دانم به چشم مردم دنیا چگونه می‌آیم، اما در چشم خود به کودکی می‌مانم که در کنار دریا بازی می‌کند و توجه خود را هر زمان به یافتن ریگی صافتر یا صدفی زیباتر منعطف می‌کند. در حالی که اقیانوس بزرگ حقیقت همچنان نامکشوف مانده در جلوی او گسترده است. آخرین روزهای زندگی وی تأثر برانگیز و از جنبه انسانی قوی و عمیق بوده است. اگر چه نیوتن نیز مانند سایر افراد بشر از رنج فراوان بی‌بهره نماند لیکن بردباری بسیاری که در مقابل درد و شکنجه دائمی دو سه سال اخیر زندگانی خویش نشان داد شکوفه‌های دیگری بر تاج گلی که بر فرق او قرار دارد می‌افزاید.

در آخرین روزهای زندگی از درد جانگداز آسوده بود و در نهایت آرامش در 20 مارس 1727 در 84 سالگی در لندن در گذشت و با عزت و شرف بسیار در وستمینستر آبی به خاک سپرده شد. برای قدردانی از این دانشمند بزرگ واحد نیرو را نیوتن نامیده‌اند. بدون تردید می‌توان گفت در تاریخ بشریت نامی مافوق نیوتن وجود نداشته و هیچ اثری از لحاظ عظمت و بزرگی مانند کتاب اصول او نخواهد بود.

لاپلاس بزرگترین ادامه دهنده اکتشافات او درباره‌اش چنین می‌گوید : کتاب اصول بنای معظمی است که تا ابد عمق دانش نابغه بزرگی را که کاشف مهمترین قوانین طبیعت بوده است به جهانیان نشان خوهد داد. لاگرانژ درباره او چنین می‌گوید : نیوتن خوشبخت بود که توانست دستگاه جهان را توصیف کند. افسوس که در عالم بیش از یک آسمان وجود ندارد. ولتر از مشهورترین ستایندگان او چنین نوشته است : ای رازدار آسمانها و ای جوهر ابدی راست بگو تو نسبت به نیوتن حسادت نمی‌ورزی؟

 

برای اطلاعات بیشتر در مورد مکانیک نیوتنی(قانون های اول و دوم و سوم، گرانش، تکانه، زمان و مکان نیوتنی،....) و کارهای نیوتن در ریاضیات و نور و ... به ادامه مطلب مراجعه فرمایید.


مکانیک نیوتنی

 

نیوتن در سال 1687 م. "اصول ریاضین فلسفه‌ی طبیعی" را به نگارش درآورد. در این کتاب او مفهوم گرانش عمومی را مطرح ساخت و با تشریح قوانین حرکت اجسام، علم مکانیک کلاسیک را پایه گذاشت. نیوتن همچنین در افتخار تکمیل حساب دیفرانسیل با ویلهلم گوتفرید لایب نیتز ریاضیدان آلمانی شریک است. نام نیوتن با انقلاب علمی در اروپا و ارتقاء تئوری خورشید- مرکزی (heliocentrism) پیوند خورده است. او نخستین کسی است که قواعد طبیعی حاکم بر گردشهای زمینی و آسمانی را کشف کرد. وی همچنین توانست برای اثبات قوانین حرکت سیارات کپلر برهان های ریاضی بیابد. در جهت بسط قوانین نامبرده، او این جستار را مطرح کرد که مدار اجرام آسمانی ( مانند ستارگان دنباله دار) لزوما بیضوی نیست بلکه می تواند هذلولی یا شلجمی نیز باشد. افزون بر اینها، نیوتن پس از آزمایشهای دقیق دریافت که نور سفید ترکیبی است از تمام رنگ های موجود در رنگین‌کمان. در آن دوران دروس دانشکده عموما بر پایهی آموزه‌های ارسطو تنظیم میشد ولی نیوتن ترجیح میداد که با اندیشههای مترقیتر فیلسوفان نوگرایی چون دکارت، گالیله، کپرنیک و کپلر آشنا شود. در 1665 م. او موفق به کشف قضیه‌ی دو جمله‌ای در جبر شد. یافتهای که بعدها به ابداع حساب دیفرانسیل انجامید.
در سال 1684 م. نیوتن که مطالعات خود را درباره‌ی گرانش و چگونگی حرکت سیارات کامل کرده بود، رساله ای در این مورد نوشت که بسیار مورد توجه ادموند هالی منجم معروف انگلیسی قرار گرفت. با تشویق و پیگیری او سرانجام نیوتن کتابش را تکمیل و با سرمایه هالی منتشر کرد.
کتاب (
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) اصول ریاضی فلسفه‌ی طبیعی بر جهان علم بویژه فیزیک تأثیری عظیم گذاشت و بعضی آن را بزرگترین کتاب علمی تاریخ دانستهاند.
کپلر نتوانسته بود توضیح دهد که چرا مدار سیاره‌ها بیضی است و چه نیرویی آنها را به حرکت در می‌آورد. همچنین مشخص نبود که به چه علت سرعت مداری سیارات وقتی به خورشید نزدیکتر می شوند، افزایش می‌یابد.نیوتن در کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی به تمامی این پرسش ها پاسخ گفت. او ثابت کرد که نیروی کشش میان اجسام آسمانی، طبق قانون " عکس مربع" عمل می
کند یعنی مقدار نیروی گرانش میان خورشید و یک سیاره برابر است با عکس مجذور فاصله میان آن دو. او با تحلیل ریاضی نشان داد که قانون عکس مربع به ناگزیر مسیر حرکت سیاره ها را بیضی میسازد. آنگاه او گام بلند دیگری برداشت و قانون گرانش عمومی را وضع کرد که به موجب آن هر جسمی در عالم به هر جسم دیگری نیروی کششی وارد میکند و مقدار این نیرو با رابطهی نامبرده محاسبه‌پذیر است. در بخش دیگری از کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی، نیوتن چگونگی جنبش اجسام را در قالب سه قانون توصیف کرده است. ارسطو بر این باور بود که اجسام در حالت طبیعی ساکن هستند و برای اینکه یک جسم با سرعت یکنواخت به حرکت خود ادامه دهد، باید پیوسته نیرویی‌ بر آن وارد شود در غیراین صورت به حالت «طبیعی» خود برمی‌گردد و ساکن می‌شود. اما نیوتن با بهره‌گیری از پژوهشهای گالیله به این پندار درست رسید که اگر جسمی با سرعت یکنواخت به حرکت درآید و نیرویی بیرونی به آن وارد نشود تا ابد با شتاب صفر به حرکت خود ادامه خواهد داد. این ویژگی را نیوتن در نخستین قانون حرکت خود چنین بیان می‌کند.
قانون یکم: هر جسم که در حال سکون یا حرکت یکنواخت در راستای خط مستقیم باشد، به همان حالت می‌ماند مگر آنکه در اثر نیروهای بیرونی ناچار به تغییر آن حالت شود.
دومین قانون به این پرسش پاسخ می‌دهد که اگر بر یک جسم نیروی خارجی وارد شود، حرکت آن چگونه خواهد بود.
قانون دوم: آهنگ تغییر اندازه‌ی حرکت یک جسم، متناسب با نیروی برآیندِ وارد بر آن جسم است و در جهت نیرو قرار دارد. فرمولی که از این قانون برمی‌آید (
F=ma) به معادله بنیادین مکانیک کلاسیک معروف است که مطابق آن، شتاب یک جسم برابر است با نیروهای خالص وارده تقسیم بر جرم جسم.
سومین قانون می‌گوید که هرگاه جسمی به جسم دیگری نیرو وارد کند، جسم دوم نیز نیرویی به همان بزرگی ولی در سوی مخالف بر جسم اول وارد می‌کند و برآیند کنش همزمان این دو نیرو باعث حرکت شتابدار می‌شود.
قانون سوم: برای هر کنشی همواره یک واکنش برابر ناهمسو وجود دارد.
مجموعه‌ی قوانین سه‌گانه‌ی حرکت و قانون گرانش عمومی، اساس و شالوده‌ی فناوری مدرن هستند و با وجود پیدایش فرضیه های تازه‌تر از اهمیت آن کاسته نشده است. 

 پیش زمینه تاریخی قانون جهانی گرانش نیوتن


بعد از ارائه ی قوانین کپلر و کشفیات پر اهمیت گالیله، ریاضیدانان و فیزیکدانان علاقه زیادی به موضوع های اختر شناسی پیدا کردند. در این زمینه نظریه های مختلفی داده شد. رابرت هوک و ادموند هالی به نظر باقی بودند که نیرویی که سیاره ها را بطرف خورشید می کشد، آنها را در مدار خود نگاه می دارد. از این گذشته آنها گمان می کردند که این نیرو باید با دور شدن از خورشید و به نسبت مربع فاصله ضعیف شوند. کپلر نیز وجود این نیرو را قبول داشت و تصور می کرد که این نیرو به نسبت فاصله ضعیف می شود. بنابراین داستان افتادن سیب و توجه نیوتن به گرانش نه تنها واقعی نیست، بلکه شناختن روند تکامل علم را مختل می کند. حتی 50 سال قبل از نیوتن گالیله به شتاب گرانش توجه داشت و آن را بیان کرده بود. اما امتیاز نیوتن در این بود که اثر همه ی نیروها را تحت قانون کلی توضیح داد و بصورت راضی کننده  بیان کرد. علاوه بر آن نیوتن با یک فرض اساسی که قبل از وی به آن توجه نشده بود توانست قانون جهانی گرانش را فرمول بندی کند. وی فرض کرد که جسمی کروی که چگالی آن در هر نقطه به فاصله آن تا مرکز کره بستگی دارد، یک ذره ی خارجی را طوری جذب می کند که گویی همه جرم آن در مرکز متمرکز شده است. این قضیه توجیه وی را از قوانین حرکت سیارات کامل کرد، زیرا انحراف جزئی خورشید از کرویت واقعی در اینجا قابل صرف نظر کردن است. پس از آنکه نیوتن قانون جهانی گرانش را مطرح کرد، رابرت هوک ادعا کرد که نیوتن کشف قانون گرانش وی را دزدیده و به نام خود ارائه داده است. به همین دلیل مشاجره شدیدی بین نیوتن و هوک در گرفت که موجب رنجش و حتی بیماری نیوتن گردید. 

 قانون اول نیوتن
هر گاه به جسمی نیرویی وارد نشود و یا برایند صفر گردد اگر جسم ساکن باشد ساکن می ماند اگر با سرعت ثابت در حال حرکت باشد با همان سرعت به حرکتش ادامه می دهد .
این قانون تحت عنوان مختلف از جمله، اصل ماند، قانون اینرسی، قانون لختی بیان شده است. طبق قانون اول نیوتن حرکت ویژگی ذاتی اجسام است و در غیاب هرگونه نیروی خارجی جسم همان حالت حرکتی خود را حفظ می کند. این قانون طومار فلسفه ی طبیعی ارسطو را درهم پیچید. زیرا ارسطو گفته بود: برای اینکه یک جسم با سرعت یکنواخت به حرکت خود ادامه دهد، باید پیوسته نیرویی‌ بر آن وارد شود در غیراین صورت به حالت طبیعی خود برمی‌گردد و ساکن می‌شود .
چند مثال :
جسمی را روی کف دست خود قرار دهید و دست را بی حرکت نگاه دارید. این جسم تا زمانیکه روی کف دست شما قرار دارد، همانجا و به همان حالت خواهد ماند، زیرا برایند تمام نیروهای وارد بر آن صفر است . 

 قانون دوم نیوتن
قانون دوم نیوتن در فیزیک بسیار مهم و اساسی است. هر گاه نیرویی بر یک جسم اثر کند این جسم شتابی می گیرد که هم جهت نیرو است و اندازه آن با اندازه نیرو نسبت مستقیم و با جرم جسم نسبت عکس دارد .
F=ma or a=F/m
این قانون که در سال 1679 اولین بار در کتاب
Procatinare Unnaturalis Prinicipia Mathematica بوسیله نیوتن منتشر شد بعنوان مهمترین کشف در تاریخ علم قلمداد شده است .
معمولاً قانون دوم نیوتن را با استفاده از تغییر اندازه حرکت تعریف می کنند. چون اندازه یکی از مفاهیم بنیادی در فیزیک است، لذا آنرا تعریف کرده و یکبار دیگر با استفاده از به تعریف قانون دوم نیوتن خواهیم پرداخت.

اندازه حرکت یا تکانه
اندازه حرکت بصورت حاصلضرب جرم در سرعت یعنی
P=mv تعریف می شود. بنابر این با توجه به قانون اول نیوتن هنگامی سرعت تغییر می کند که نیرویی بر جسم اعمال شود. لذا در غیاب هرگونه نیروی خارجی اندازه حرکت یک جسم ثابت است. بنابر این قانون دوم نیوتن را می توان به صورت زیر تعریف کرد :
نیرو = تغییرات اندازه حرکت
F = dp/dt
در قانون دوم نیوتن سرعت نامتناهی قابل قبول است. چون در قوانین نیوتن خواص فیزیکی ماده مستقل از سرعت آن فرض شده، همچنین زمان نیز یک کمیت مستقل و مطلق است، بنابراین با توجه به سرعت نامتناهی در مدت زمان صفر هر فاصله ای قابل پیمودن است. به عبارت دیگر یک شئی در لحظه ای خاص می تواند در مکانهای مختلفی باشد. هرچند این پدیده هرگز مشاهده نشد، اما فیزیکدانان برای مدتی بیش از دو قرن پذیرای آن بودند . 

 قانون سوم نیوتن
برای هر کنشی همواره یک واکنش برابر ناهمسو وجود دارد. به عبارت دیگر هرگاه جسم 1 نیرویی به جسم 2 وارد کند، جسم 2 نیز همان مقدار نیرو را در جهت مخالف نیروی دریافتی به جسم یک وارد می کند، بطوریکه:
F1=-F2 or F1+F2=0
با توجه به اینکه سرعت نامتناهی طبق قانون دوم قابل قبول بود، قانون سوم همواره و در تمام لحظات برقرار بود. حتی اگر دو جسم در فاصله ی دلخواه نسبت به یکدیگر قرار داشته باشند، هر تغییر موضع هر یک از آنها، بلافاصله به دیگری منتقل می شود. یعنی همزمان دو نقطه از جهان و در واقع تمام جهان را می توان تحت تاثیر یک رویداد قرار داد. 

 گرانش
پرتابه ای که بطور افقی پرتاب می شود، مسیری سهمی شکل را بطرف زمین می پیماید و سرانجام به سطح زمین سقوط می کند. اما چون زمین به شکل کره است، سطح آن انحنا دارد. حال اگر پرتابه ای با سرعت زیاد از بالای یک قله پرتاب شود، تحت تاثیر گرانش مسیری منحنی را طی خواهد کرد. اگر سرعت این پرتابه به اندازه ی کافی باشد، می تواند یک دایره ی کامل را حول زمین طی کند و دائم دور زمین بچرخد.
نیوتن فرض کرد که نیروی گرانش زمین مانند کره ای بزرگ و در حال انبساط در همه جهات پراکنده است. بنابراین مساحت این کره برابر است با:
S=4pir^2
وی سپس استدلال کرد که نیروی گرانشی که بر سطح این کره پراکنده شده است، می بایست متناسب با مجذور شعاع آن ضعیف شود. درسا مانند شدت نور و صوت. به این ترتیب برای نیوتن آشکار شد که ماه بایستی تحت اثر این نیروی گرانش کشیده شود. سپس استدلال کرد چنانچه ماه با نیروی معینی بوسیله زمین کشیده می شود، زمین نیز بایستی با همان اندازه بوسیله ماه کشیده شود. آنگاه نتیجه گرفت که نیروی گرانشی میان هر دو جسمی که در جهان است، مستقیماً متناسب با حاصلضرب جرمهای آنهاست.
این نتیجه را قانون جهانی گرانش می نامند که بصورت زیر بیان می شود:
F=GmM/r^2
با گذشت زمان مشخص شد که سیارات و ستارگان از این قانون تبعیت می کنند.
نیوتن هیچگاه قوانین خود را بصورت تحلیلی ننوشت، این کار اولین بار توسط اویلر انجام شد. 

 دستگاه مقایسه ای مطلق اتر
با توجه و کمی دقت به قوانین نیوتن مشاهده می شود که هنگام مطرح شدن این قوانین یک نکته مهم نادیده گرفته شده است، و آن این است که این قوانین نسبت به کدام دستگاه مقایسه ای مطرح شده اند. زیرا در تمام تجربیات مکانیکی از هر نوع که باشند باید وضع نقاط مادی را در لحظه ی معین نسبت به مکانی خاص در نظر گرفته شود.
نیوتن نظر داده بود که کالبد فضا، در حالت سکون است. یعنی می توان از حرکت مطلق سخن گفت. اما در آن زمان اعتقاد عمومی بر این بود که کالبد فضا از اتر (عنصر پنجم ارسطویی) انباشته است. یعنی چنین تصور می شد که اتر در فضا مستقر و ساکن است و به هیچ روی حرکت نمی کند و همه ی اجسام در اتر غوطه ورند.
همچنین دانشمندان کلاسیک همواره تاثیر از فاصله دور را امری می پنداشتند که تصور آن دشوار بود، و نیروی گرانش که می توانست از فواصل دور اثر می کند، نیوتن را به تعجب واداشته بود. نیوتن به منظور توضیح این اثر، عقیده ارسطو را در باره اینکه افلاک از اتر پر شده اند را پذیرفت و فکر می کرد که ممکن است گرانش بطریقی توسط اتر منتقل شود. لذا اتر ضمن آنکه دستگاه مقایسه ای مطلق بود، وسیله ی انتقال گرانش نیز به حساب می آمد. 

 فضا و زمان نیوتنی
نیوتن در کتاب اصول فلسفه ی طبیعی نوشت: زمان مطلق ، حقیقی و ریاضی، خود بخود و به علت ماهیت ویژه خود، بطور یکنواخت و بدون ارتباط با هیچ چیز خارجی جریان دارد.
بنابراین از دیدگاه نیوتن زمان یک مقیاس جهانی بود که مستقل از همه اجسام و پدیده های فیزیکی وجود داشت. زمان به دلیل ماهیت خود جریان داشت و این جریان وابسته به هیچ چیز دیگری نبود.
همچنین در مورد فضا چنین می گوید فضا در ذات خود مطلق و بدون احتیاج به یک چیز خارجی همه جا یکسان و ساکن است.
اینگونه نگرش به مطلق در قوانین نیوتن راه گشای بسیاری از ابهامات مکانیک نیوتنی بود. زمان مطلق، فضا مطلق و حرکت مطلق مواردی بودند که مکانیک نیوتنی بر اساس آنها شکل گرفته بود. 

 مشکلات قانون گرانش
مهمترین مشکل قوانین نیوتن در قانون جهانی گرانش وی بود و خود نیوتن نیز متوجه آن شده بود. نیوتن دریافت که بر اثر قانون گرانش او، ستارگان باید یکدیگر را جذب کنند و بنابراین اصلاً به نظر نمی رسد که ساکن باشند. نیوتن در سال 1692 طی نامه ای به ریچارد بنتلی نوشت "که اگر تعداد ستارگان جهان بینهایت نباشد، و این ستارگان در ناحیه ای از فضا پراکنده باشند، همگی به یکدیگر برخورد خواهند کرد. اما اگر تعداد نامحدودی ستاره در فضای بیکران به طور کم و بیش یکسان پراکنده باشند، نقطه مرکزی در کار نخواهد بود تا همه بسوی آن کشیده شوند و بنابراین جهان در هم نخواهد ریخت." این برداشت نیز با یک اشکال اساسی مواجه شد. بنظر سیلیجر طبق نظریه نیوتن تعداد خطوط نیرو که از بینهایت آمده و به یک جسم می رسد با جرم آن جسم متناسب است. حال اگر جهان نامتناهی باشد و همه ی اجسام با جسم مزبور در کنش متقابل باشند، شدت جاذبه وارد بر آن بینهایت خواهد شد .
مشکل بعدی قانون گرانش نیوتن این است که طبق این قانون یک جسم به طور نامحدود می تواند سایر اجسام را جذب کرده و رشد کند، یعنی جرم یک جسم می تواند تا بینهایت افزایش یابد. این نیز با تجربه تطبیق نمی کند، زیرا وجود جسمی با جرم بینهایت مشاهده نشده است مشکل بعدی قوانین نیوتن در مورد دستگاه مرجع مطلق بود. همچنان که می دانیم حرکت یک جسم نسبی است، وقتی سخن از جسم در حال حرکت است، نخست باید دید نسبت به چه جسمی یا در واقع در کدام چارچوب در حرکت است. دستگاه های مقایسه ای در فیزیک دارای اهمیت بسیاری هستند. قوانین نیوتن نسبت به دستگاه مرجع مطلق مطرح شده بود. یعنی در جهان یک چارچوب مرجع مطلق وجود داشت که حرکت همه اجسام نسبت به آن قابل سنجش بود. در واقع همه ی اجسام در این چارچوب مطلق که آن را "اتر" می نامیدند در حرکت بودند. یعنی ناظر می توانست از حرکت نسبی دو جسم صحبت کند یا می توانست حرکت مطلق آن را مورد توجه قرار دهد.

برگرفته از:ویکیپدیا

 

گهواره نیوتن                               

در حرکت یک جسم تا هنگامی که فقط نیروهای پایستار بر آن اثر می کند مانند حالتی که جسم در مسیر بدون اصطکاک حرکت کند ، قانون بقای انرژی مکانیکی صادق است . یعنی فرضا اگر از انرژی پتانسیل کم شود به همان اندازه به انرژی جنبشی اضافه می شود بطوریکه مجموع این دو ثابت می ماند .

 E1=E2                                     

 U1+K1=U2+K2                 

و در صورتیکه نیروی غیر پایستار مانند اصطکاک بر جسم اثر کند انرژی مکانیکی دیگر ثابت نمی ماند و به اندازه کار آن نیروی غیر پایستار در آن جابجایی  انرژی مکانیکی تغییر می کند . 

 نیروی غیر پایستار    E2-E1=W

این روابط در صورتی صحیح هستند که یک یا چند جسم بدون برخورد در حال حرکت باشند . ولی اگر دو یا چند جسم با هم برخورد داشته باشند علاوه بر قانون بقای انرژی مکانیکی  قانون بقای اندازه حرکت نیز صادق است . یعنی اندازه حرکت کل دستگاه قبل از برخورد برابر اندازه حرکت بعد از برخورد خواهد بود .

اندازه حرکت را با P  نشان می دهیم و از رابطه زیر محاسبه می شود :

 P=mv

قبل از برخورد P1+P2=P1+P2 بعداز برخورد

دلیل این موضوع آن است که همینطور که می دانیم اگر از اندازه حرکت ( تکانه ) نسبت به زمان مشتق بگیریم نیرو بدست می آید . در هنگام برخورد دو جسم اگر نیرویی از خارج بر آنها وارد نشود ( نیرو صفر باشد )پس می بایستی مشتق اندازه حرکت نسبت به زمان صفر باشد و این بدان معنی است که اندازه حرکت باید ثابت بماند .

پس در گهواره نیوتن علاوه بر بقای انرژی جنبشی در لحظه برخورد بایستی بقای اندازه حرکت نیز داشته باشیم .

۱ ) بقای انرژی :     بعد از برخورد  K1+K2=K1+K2  قبل از برخورد

۲) بقای اندازه حرکت :   بعد از برخورد P1+P2=P1+P2  قبل از برخورد

برای آنکه این دو قانون برقرار باشند الزاما بایستی اگر یک گلوله به بقیه گلوله ها برخورد کند از طرف دیگر نیز فقط یک گلوله با همان سرعت از بقیه جدا شود و در صورتیکه دو گلوله را با بقیه گلوله ها برخورد دهیم از آنطرف نیز دو گلوله جدا خواهد شد .

 

 

 

 

نیوتن و ریاضیات

 

«نیوتن» فلاکسیون (حسابان) را از بررسی دو پرسش ابداع کرد :

1- در صورتی که معادله یک حرکت، پیوسته باشد به چه صورتی می توان معادله سرعت حرکت را به دست آورد؟ (و برعکس همین پرسش)

 2- در صورتی که معادله سرعت حرکت را داشته باشیم، معادله حرکت را چگونه به دست آوریم؟

اما از آنجایی که «نیوتن» در پی ابداع روشی عام بود، این سوال را کمی متفاوت مطرح کرد و در تعریف جدید به جای تغییرات مکان یا سرعت، سعی کرد بیان کند «هر تغییری».(در این تعریف به جنس متغیر توجه نمی شد، بلکه فقط به میزان تغییرات نسبت به عاملی خارجی که رابطه یی پیوسته با متغیر دارد، توجه می شد.) کمی پس از «نیوتن» و البته به طور مستقل فردی به نام «لایبنیتس» نیز حسابان را عرضه کرد، البته با نمادگذاری متفاوت، که امروزه ما پس از گذشت تقریباً سه و نیم قرن، همچنان از نمادهای «لایبنیتس» استفاده می کنیم. در روند ایجاد حسابان تعریف های مهمی در ریاضی پدید آمد که امروزه اساس کار ریاضیدانان است که از جمله آنها می توان به «مشتق» اشاره کرد. در گفتاری ساده می توان مشتق را چنین بیان کرد؛ «مثلاً اگر تابعی به نام مکان داشته باشیم و نمودار این تابع را نسبت به متغیری مثل زمان رسم کنیم، مشتق برابر خواهد بود با شیب خط مماسی که در هر نقطه با نمودار تابع مکان رسم می کنیم. به بیان دیگر مشتق برابر است با نسبت تغییرات تابع مکان به تغییرات متغیر زمان، هنگامی که تغییرات متغیر زمان به صفر میل می کند.» (که در این مثال مشتق تابع مکان نسبت به متغیر زمان، سرعت جسم را می دهد. در مثال بالا هر تابع یا متغیری را می توان قرار داد.) هر معادله یی که در آن مشتق وجود داشته باشد، «معادله دیفرانسیل» است. در ریاضی فیزیک، معادله دیفرانسیل همه جا وجود دارد و یکی از جذابیت های مهم فیزیک نظری این است که می توان قوانین آن را (به جز البته چند استثنا) به صورت فشرده به زبان متداول معادلات دیفرانسیل بیان کرد. نظریه پردازان فیزیک معمولاً نظریه هایشان را ابتدا با نوشتن معادلات دیفرانسیل طرح می کنند، اما این کار دو اشکال عمده دارد؛ «1- این معادلات برای پیش بینی آزمایش های بعدی و مشاهده های دیگر و مقایسه آنها با یکدیگر در یک نظریه کافی نیست. 2- حل این معادلات که البته لباسی ساده بر تن کرده اند بسیار مشکل است.» از همین رو «نیوتن» و «لایبنیتس» با بیان مبحثی به نام انتگرال، سعی کردند این مشکل را حل کنند و انقلاب دیگری در ریاضیات به پا کردند (البته انتگرال و مشتق، تقریباً همزمان با هم به وجود آمد چرا که انتگرال کاملاً مربوط و در ادامه مشتق است). با گفتاری ساده می توان انتگرال را چنین بیان کرد؛ «فرض کنیم تابعی به نام سرعت حرکت یک جسم داریم که نسبت به متغیری به نام زمان تغییر می کند. اگر نمودار این تابع را نسبت به متغیرش رسم کنیم، انتگرال این تابع برابر خواهد بود با سطح بین نمودار تابع و محور متغیر. نکته یی که باید به آن توجه کرد، این است که در محاسبه سطح زیر نمودار باید از مستطیل هایی استفاده کرد که طول مستطیل مربوط به دو نقطه پیاپی از تابع و عرض مستطیل دو نقطه پیاپی از متغیر است. حال اگر عرض این مستطیل ها به صفر یا به بیان دیگر تعداد این مستطیل ها به بی نهایت میل کند، می توانیم با جمع کردن سطح این مستطیل ها انتگرال این تابع را حساب کنیم.» (در این مثال انتگرال تابع سرعت جسم، معادله حرکت جسم را می دهد، به بیان دیگر انتگرال عکس عمل مشتق است). پس از اینکه «نیوتن» و «لایبنیتس» توانستند مفهوم انتگرال را به وجود آورند، توانستند معادلات بزرگی را در آن زمان حل کنند، البته «لایبنیتس» صرفاً به بخش ریاضی موضوع پرداخت و از جریان فیزیکی تقریباً به دور بود. جالب اینکه قبل از آنکه «نیوتن» به واسطه کارهای شگرفش در ریاضیات و فیزیک مطرح شود، به سبب کارهای عملی اش مطرح شد.

 

 

 

نیوتن و نور

بدون تردید نور خورشید یکی از مهمترین نیازهای زندگی روی کره زمین است. اما دامنه ویژگیهای آن تنها به ایجاد زندگی و حیات در میان جانداران ختم نمی‌شود. در سال 1665 میلادی ، دانشمند بیست و سه ساله انگلیسی به نام آیزاک نیوتن به مطالعه نور مشغول بود. او در یک روز آفتابی و درخشان ، شیشه‌های اطاق را به کمک پرده‌ هایی ضخیم و بسیار تیره مسدود کرد، به گونه‌ای که اطاق کاملا تاریک شد و از میان شکاف کوچکی در میان یکی از پرده ‌ها ، باریکه‌ای از نور به درون اطاق می‌تابید. او این باریکه نور را از میان یک قطعه شیشه به شکل مثلث ، که منشور نامیده می‌شود، عبور داد. باریکه نور با گذشتن از میان منشور ، در مسیرش خمیده شد و شکست پیدا کرد.

نوری که از منشور بیرون آمده بود در راستایی سیر می‌کرد که اندکی با راستای وارد شدنش به منشور تفاوت داشت و به دیوار مقابل می‌تابید. جالب آنکه ، هنگامی که نیوتن منشور را از سر راه نور بر می‌داشت، باریکه تنها لکه گرد سفید رنگی را روی دیوار ایجاد می کرد، در حالی که وقتی منشور در مسیر باریکه نور می‌رفت، باریکه نور پخش می‌شد و به صورت رنگین کمان در می‌آید! در یک سر این رنگین کمان نور سرخ و در انتهای دیگر نور بنفش دیده می‌شد و در میان آنها رنگهای نارنجی ، زرد ، سبز و آبی قرار داشت. ما اینگونه رنگها را در اطراف خود می‌بینیم و قادریم آنها را لمس کنیم، در حالی که نیوتن قادر نبود نور را لمس کند، به همین دلیل بود که او نوار نور رنگی را طیف (Spectrum) نامید که در زبان لاتین به معنای روح است!

نیوتن دریافت آن چیزی را که چشمهای ما به عنوان نور سفید می‌بینند در حقیقت مخلوطی از رنگهای گوناگون است که شکست آنها پس از منشور یکسان نیست و برای نور سرخ از همه رنگهای دیگر کمتر و برای نور بنفش از همه بیشتر است. نیوتن برای اثبات شکستهای متفاوت از دو منشور استفاده کرد و دوباره توانست نور سفید را بدست آورد. اما هنوز یک سوال دیگر باقی بود و آن این بود که چرا نور باید، رنگهای مختلفی را دارا باشد؟!

نیوتن به دنبال جنس نور بود. دو نظریه در این زمینه وجود داشت: اول آنکه نور از مجموعه‌ای از ذرات تشکیل شده است که بر خطی راست و به سرعت در حال حرکتند و دوم آنکه نور مجموعه‌ای از امواج است که بسیار کوچکند و در مسیری مستقیم حرکت می‌کنند. نکته بسیار قابل توجه در مورد امواج این بود که آنها می‌توانند خمیده شوند، این امر زمانی رخ خواهد داد که امواج با موانع برخورد کنند. شما می‌توانید خمیده شدن امواج آب را در برخورد با موانع ببینند. همچنین صدایی را که در یک طرف کنج دیوار می‌شنوید، می‌توانید در طرف دیگر آن کنج نیز گوش کنید، پس امواج صدا باید در اطراف آن کنج خمیده شده باشند. از سوی دیگر می‌دانید که اگر نور به یک طرف کنج بتابد خمیده نمی‌شود، به عبارت دیگر شما نمی‌توانید شخصی را از طرف دیگری ‌از کنج دیوار مشاهده کنید.
به همین دلیل بود که نیوتن تصور می‌کرد، نور جریانی از ذرات متحرک کوچک است، نه جریانی از امواج. اما همه دانشمندان با او موافق نبودند. یک هلندی به نام کریستین هویگنس نظریه موجی بودن نور را قبول داشت. او عقیده داشت که امواج کوچک بسادگی امواج بزرگ خمیده نمی‌شوند و اگر نور از امواج بسیار کوچک تشکیل شده باشد، به هیچ وجه خمیده نخواهد شد! او با نیوتن مخالف بود، هر چند که بسیاری عقیده داشتند که نیوتن بزرگترین دانشمند جهان است.
با این حال ، حتی ممکن است بزرگترین دانشمند جهان هم دچار اشتباه شود. شخصی به نام یانگ این مشکل را حل کرد. او در کار طبابت و تنظیم دایرة المعارف بریتانیکا استاد بود و حتی نوشته ‌های مصریان را برای نخستین بار ترجمه کرد. با این وجود علاقه بسیاری به آزمایشهای مربوط به نور داشت. یانگ صوت را مطالعه کرد و فهمید هنگامی که دو صدا به هم می‌رسد، از هم می‌گذرند.
گاهی اوقات یک صدا ، صدای دیگر را کاملا حذف می‌کند. اما اگر موجهای صدا طولهای متفاوتی داشته باشند، موج بلندتر از موج کوتاهتر جلو می‌افتد و برای مدتی ، صدا بلندتر از حالت عادی خواهد شد، اما مدتی بعد سکوت برقرار می‌شود و این امر پی در پی ادامه خواهد داشت. اگر نور جریانی از ذرات باشد، این وضع پیش نمی‌آید، زیرا یک ذره نمی‌تواند دیگری را حذف کند. در سال 1801 میلادی ، یانگ با فرستادن یک باریکه نور از دو شکاف باریک متفاوت بسیار نزدیک به هم آزمایشی انجام داد.

در این آزمایش دو باریکه نور خارج شده از شکافها ، ابتدا اندکی پخش می‌شدند و هنگامی که به دیوار می‌رسیدند، بر هم می‌افتادند. ممکن است تصور کنید که در جایی که دو باریکه نور بر هم می‌افتند، نور بیشتری وجود خواهد داشت و بنابراین دیوار روشنتر از جاهایی خواهد بود که باریکه بر هم نیفتاده‌اند، اما به هیچ وجه چنین نیست. در جاهایی که دو باریکه بر هم می‌افتند، نوارهای روشن و تاریک متناوبی ایجاد می‌شود.
باریکه‌های نور در نقاطی همدیگر را حذف می‌کنند و در نقاطی دیگر بر هم اضافه می‌شوند و این عمل بصورت متناوب و درست همانند صوتهای موسیقی و تغییرات آنها صورت می‌گیرد. هنگامی که دو باریکه نور همدیگر را حذف می‌کنند، می گوییم که باریکه ها با هم تداخل کرده اند، یا اینکه تداخل ایجاد شده است. به این ترتیب نوارهای روشن و تاریک "فریزهای تداخلی" نامیده می‌شوند. با این آزمایش مسأله حل شد و معلوم گردید که حق با هویگنس است و نیوتن اشتباه می‌کرده است.

 

 

 

تلسکوپ نیوتنی

 

«نیوتن» در دوران زندگی خود کارهای بزرگی انجام داد که می توان از آن جمله به طراحی و ساخت تلسکوپ بازتابی (تلسکوپ نیوتنی) اشاره کرد. که در آن بازتاب نور ورودی به وسیله آینه کاوی که در انتهای لوله تلسکوپ قرار دارد، جمع آوری می شود و توسط یک آینه تخت 45 درجه به سمت بیرون لوله تلسکوپ هدایت می شود. «نیوتن» اولین تلسکوپ خود را در سال 1668 ساخت که 40 برابر بزرگنمایی داشت.

 

 

 

الهیات نیوتن

 

لایب ‌نیتز به نخستین چاپ اصول حمله کرد. وی استدلال کرد که جهان مکانیکی نیوتن، ایجاب می‌کند که خداوند هیچکاره و بدرد نخور باشد. استدلال لایب ‌نیتز این بود که تنها راه نجات خداوند، پذیرفتن بینشی است که در آن خداوند با مکان مطلق همسان انگاشته شود. نیوتن در پاسخ به لایب نیتز و دیگر منتقدان در چاپ دوم اصول، یک تعلیقه عام به آن افزود. نیوتن، استدلال کرد خود وجود نظم در طبیعت به وجود موجود اعلی که مسبب پدید ‌آمدن نظم است، رهنمون می‌شود و او استدلال می‌کند که زمان و مکان مطلق، مشعری یعنی یک زمینه حسی، برای خداوند است. در درون این مشعر الهی، خدواند هر چیزی را بی‌واسطه درک می‌کند و او می‌تواند مستقیماً از طریق اراده‌اش هر چیزی را تحت مهار و ضابطه خود درآورد. نیوتن، نقش دیگری نیز به خداوند واگذار کرد. به دلایلی نیوتن بر این باور بود که ثوابت (اجسام ثابت فضا|در آن دوران تصور می شد که ستارگان ثابت هستند)، تابع گرانش نیستند. اگر ثوابت، تابع گرانش نباشند، لاجرم می‌باید همگی آنها در فضای بیرونی فروافتند. خداوند از وقوع این حادثه جلوگیری می‌کند. خلاصه آنکه خداوند حافظ نظم در عالم است.

  نظرات ()
موضوعات دانشمندان ریاضی دانشمندان فیزیک دانشمندان شیمی دانشمندان نجوم دانشمندان فلسفه دانشمندان علوم پزشکی دانشمندان زیست شناسی دانشمندان زمین شناسی دانشمندان روانشناسی دانشمندان سایر علوم دانشمندان ایرانی دانشمندان زن فهرست مخترعان مقالات مرتبط با دانشمندان
مطالب اخیر 10 دانشمند که جانشان را فدای هدفشان کردند! جیمز مارش، شیمی‌دانی که داستان زندگی‌اش می‌تواند سناریوی یک فیلم باشد! مریم میرزاخانی مریم میرزاخانی، برنده معتبرترین جایزه ریاضی جهان فردریک بانتینگ میراث گالیله: 8 سال حبس خانگی، 400 سال حضور جهانی فیروز نادری: غفاری، غولی در جامعه علمی ایران بود توصیه برنده نوبل فیزیک 2013 به دانشجویان سن و سال دانشمندشدن دانشمندان کله شق و کج خلق
پیوند ها کادو تولد برای پسر پروژه های AVR هدیه تولد برای دختر ابزار وبلاگ همه چیز در باره شبکه سايت های رنك 4