إسحاق نيوتن (1642-1727) عالم فيزياء ورياضيات وفلك بريطاني قدم إسهامات علمية عظيمة. يعتبر من أعظم العباقرة في تاريخ العالم.
برع نيوتن في مجالات الفيزياء والرياضيات والبصريات والفلك. غيرت اكتشافاته طريقة معرفة وفهم الكون. من بين الاكتشافات الرئيسية: قوانين الحركة وقانون الجاذبية العامة ونظرية اللون.
كان نيوتن جزءًا من الثورة العلمية التي بدأت في عصر النهضة بدراسات واكتشافات عالم الفلك نيكولاس كوبرنيكوس. استمر هذا في تطوره بمساهمات يوهانس كيبلر ، جاليليو جاليلي ؛ ثم مع إسحاق نيوتن. في القرن العشرين ، أخذ ألبرت أينشتاين العديد من نظرياته لتطوير اكتشافات عظيمة.
- يمكن أن تساعدك: الثورات العلمية
- قوانين نيوتن للحركة
صاغ إسحاق نيوتن قوانين الحركة في عمله: Philosophiæ Naturalis Principia mathematica (1687). أرست هذه القوانين الأسس لفهم ثوري للميكانيكا الكلاسيكية ، فرع الفيزياء الذي يدرس سلوك الأجسام في حالة الراحة أو الحركة بسرعات منخفضة (مقارنة بسرعة الضوء).
تشرح القوانين كيف تخضع أي حركة للجسم لثلاثة قوانين رئيسية:
- القانون الأول: قانون القصور الذاتي. يبقى كل جسد في حالة سكونه ما لم تضغط عليه قوة أخرى. فمثلا: إذا توقفت السيارة مع إيقاف تشغيل المحرك ، فستظل متوقفة ما لم يحركها شيء ما.
- القانون الثاني: المبدأ الأساسي للديناميات. تتناسب القوة المؤثرة على الجسم مع التسارع الذي سيحصل عليه. فمثلا: إذا ركل شخص كرة ، فستتقدم الكرة إلى أبعد من ذلك كلما تم تطبيق المزيد من القوة على الركلة.
- القانون الثالث: قانون العمل ورد الفعل. عندما يتم ممارسة قوة معينة على جسم (مع أو بدون حركة) ، فإنها تمارس نفس القدر من القوة على الأول. فمثلا: سإذا اصطدم شخص بالخطأ بجدار ، فإن الجدار يمارس نفس القوة على الشخص مثل الشخص الذي يمارسه على الحائط.
- قانون الجاذبية
قانون الجاذبية اقترحه نيوتن ويصف التفاعل الثقالي بين الأجسام المختلفة ذات الكتلة. استند نيوتن إلى قوانين الحركة الخاصة به ليحاجج بأن قوة الجاذبية (الشدة التي يجذب بها جسمان بعضهما البعض) مرتبطة بـ: المسافة بين هذين الجسمين وكتلة كل من هذين الجسمين. لذلك ، فإن قوة الجاذبية تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب الكتل مقسومًا على مربع المسافة بينهما.
- الطبيعة الجسدية للضوء
من خلال المغامرة في مجال البصريات ، أوضح نيوتن أن الضوء لا يتكون من موجات (كما كان يعتقد) ولكن من جسيمات (أطلق عليها اسم الجسيمات) تُلقى بسرعة عالية وفي خط مستقيم من الجسم الذي ينبعث منه الضوء. هذه النظرية كشفها نيوتن في عمله: البصريات حيث يدرس الانكسار والانعكاس وتشتت الضوء.
ومع ذلك ، فإن نظريته فقدت مصداقيتها لصالح نظرية موجات الضوء. فقط في القرن العشرين (مع التقدم في ميكانيكا الكم) كان من الممكن تفسير ظاهرة الضوء كجسيم ، في بعض الحالات ، وكموجة ، في حالات أخرى.
- نظرية اللون
كان قوس قزح أحد أعظم الألغاز عند معاصري نيوتن. اكتشف هذا العالم أن الضوء الذي يأتي من الشمس كضوء أبيض يتحلل إلى ألوان مختلفة مكونة قوس قزح.
قام بفحصها باستخدام منشور في غرفة مظلمة. سمح لشعاع من الضوء بالمرور عند ميل معين من خلال ثقب. اخترق هذا أحد وجوه المنشور وتم تقسيمه إلى أشعة ملونة بزوايا مختلفة.
استخدم نيوتن أيضًا ما يسمى بقرص نيوتن ، وهو عبارة عن دائرة بها قطاعات مطلية باللون الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والسماوي والأزرق والأرجواني. من خلال تدوير القرص بسرعة عالية ، تتحد الألوان لتشكل الأبيض.
- تلسكوب نيوتن
في عام 1668 ، قدم نيوتن تلسكوبه العاكس الذي استخدم كلا من المرايا المقعرة والمحدبة. حتى ذلك الحين ، استخدم العلماء التلسكوبات الانكسارية ، التي جمعت بين المناشير والعدسات لتتمكن من تكبير الصورة لرصدها من مسافة بعيدة.
على الرغم من أنه لم يكن أول من عمل مع هذا النوع من التلسكوب ، إلا أنه يُنسب إليه إتقان الأداة واستخدام المرايا المكافئة.
- شكل الأرض
حتى ذلك الحين ، وبفضل مساهمات واكتشافات نيكولاس كوبرنيكوس وجاليليو جاليلي ، كان يُعتقد أن الأرض كانت كرة مثالية.
استنادًا إلى حقيقة أن الأرض تدور حول محورها وقانون الجاذبية ، استخدم نيوتن الرياضيات وأخذ المسافة من نقاط مختلفة على الأرض إلى مركزها. وجد أن هذه القياسات اختلفت (قطر خط الاستواء أطول من القطر من القطب إلى القطب) واكتشف الشكل البيضاوي للأرض.
- سرعة الصوت
في عام 1687 نشر نيوتن نظريته عن الصوت في: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ، حيث تنص على أن سرعة الصوت لا تعتمد على شدته أو تردده ، ولكن على الخصائص الفيزيائية للسائل الذي ينتقل من خلاله. فمثلا: إذا انبعث الصوت تحت الماء ، فسوف ينتقل بسرعة مختلفة عما لو انبعث في الهواء.
- قانون الحمل الحراري
يُعرف هذا القانون حاليًا باسم قانون نيوتن للتبريد ، وينص على أن فقدان الحرارة الذي يتعرض له الجسم يتناسب مع الاختلاف في درجة الحرارة الموجود بين ذلك الجسم ومحيطه.
فمثلا: أويبرد كوب من الماء الساخن أسرع عند درجة حرارة الغرفة 10 درجات مقارنة بدرجة حرارة الغرفة 32 درجة.
- عملية حسابية
انخرط نيوتن في حساب التفاضل والتكامل المتناهي الصغر. أطلق على هذا الحساب تدفقات (ما نسميه اليوم المشتقات) ، وهي أداة تساعد في حساب المدارات والمنحنيات. في أوائل عام 1665 اكتشف نظرية ذات الحدين وطور مبادئ حساب التفاضل والتكامل.
على الرغم من أن نيوتن كان أول من قام بهذه الاكتشافات ، إلا أن عالم الرياضيات الألماني جوتفريد لايبنيز هو الذي نشر اكتشافاته قبل نيوتن بعد اكتشافه لحساب التفاضل والتكامل بمفرده. أكسبهم ذلك نزاعًا لم يتوقف حتى وفاة نيوتن عام 1727.
- المد والجزر
في عمله: Philosophiae Naturalis Principia Mathematicaشرح نيوتن طريقة عمل المد والجزر كما نعرفها اليوم. اكتشف أن التغيير في المد والجزر يرجع إلى قوى الجاذبية التي تمارسها الشمس والقمر على الأرض.
- تواصل مع: مساهمات جاليليو جاليلي
