Newton (1642 - 1727), tarihin yetiştirdiği en büyük bilim adamlarından biridir ve matematik, astronomi ve fizik alanlarındaki buluşları göz kamaştırıcı niteliktedir; klasik fizik onunla doruğa erişmiştir. Bilime yaptığı temel katkılar, diferansiyel ve entegral hesap, evrensel çekim kanunu ve Güneş ışığının yapısı olarak sıralanabilir. Çalışmalarını Doğa Felsefesinin Matematik İlkeleri (Principia) ve Optik adlı eserlerinde toplamıştır.
Newton, diferansiyel integral hesabı bulmuştur ve bu buluşu 17. yüzyılda ortaya çıkan ve çözümlenmek istenen bazı problemlerden kaynaklanmaktadır.
Bu problemlerden ilki, bir cismin yol formülünden, herhangi bir andaki hız ve ivmesini, hız ve ivmesinden ise aldığı yolu bulmaktı. Bu problem ivmeli hareketin incelenmesi sırasında ortaya çıkmıştı; buradaki güçlük, 17. yüzyılda ilgi odağı haline gelen ansal hız, ansal ivmenin hesaplanması (hızın veya ivmenin bir andan diğer bir ana değişmesini belirlemek) idi. Örneğin, ansal hız bulunurken, ortalama hız durumunda olduğu gibi, alınan yol geçen süreye bölünerek hesaplanamaz, çünkü verilen bir an içinde alınan yol ve süre sıfırdır; sıfırın sıfıra oranı ise anlamsızdır. Bu biçim hız ve ivme değişimleri diferansiyel hesap ile bulunabilir.
İkinci problem, bir eğrinin teğetini bulmaktı. Bu problem hem bir geometri problemiydi, hem de çeşitli alanlardaki uygulamalarda çok önemliydi. Bu problemlerin çözümü için diferansiyel hesabı uygulamak gerekir.
Üçüncü problem de, bir fonksiyonun maksimum veya minimum değerlerinin bulunması sorunuydu. Örneğin, gezegen hareketlerinin incelenmesinde, bir gezegenin Güneş'ten en büyük ve en küçük mesafelerinin bulunması gibi maksimum ve minimum problemleri ile karşılaşılmaktaydı.
Dördüncü problem ise, bir gezegenin verilen bir süre içinde aldığı yol, eğrilerin sınırladığı alanlar, yüzeylerin sınırladığı hacimler gibi problemlerdi. Bunların çözümleri integral hesap yardımıyla bulunur.
Newton 1665 yılında uzunluklar, alanlar, hacimler, sıcaklıklar gibi sürekli değişen niceliklerin değişme oranlarının nasıl bulunacağı üzerinde düşünmeye başlamıştı. Bir niceliğin diğer birine göre ansal değişme oranını (dx/dy) diferansiyel hesap ile bulmuş ve bu işlemin tersiyle de (integral hesap) sonsuz küçük alanların toplamı olarak eğri alanların bulunabileceğini göstermiştir. Newton, iki mekanik problemin çözümünü bulmaya çalışırken diferansiyel entegral hesabı geliştirmiştir. Bu problemler:
1) Gezegenin hareketi sırasında yörüngesi üzerinde katettiği yoldan, herhangi bir andaki hızını bulmak, 2) Gezegenin hızından, herhangi bir anda yörüngesinin neresinde bulunacağını hesap etmekti.
Bu problemlerin çözümüne hazırlık olarak Newton, y = x2 denkleminde herhangi bir andaki yolu y, ve düzgün bir dx hızı ile alınan başka bir andaki yolu da x ile göstererek, 2xdx'in aynı anda y yolunu alan hızı temsil edeceğini söylemiştir.
Newton diferansiyel-integral hesabı bulduğunu 1669 yılına kadar kimseye haber vermemiş ve ancak 42 yıl sonra yayınlamıştır. Bundan dolayı da Leibniz ile aralarında öncelik problemi söz konusu olmuştur. Leibniz, Newton 'dan daha iyi bir notasyon kullanmış, x ve y gibi iki değişkenin mümkün olan en küçük değişimlerini dx ve dy olarak göstermiştir. 1684 yılında yayımladığı kitabında dxy= xdy+ ydx, dxn= nxn-1, ve d(x/y)=(ydx-xdy)/y2 formüllerini vermiştir.
Newton matematiğin başka alanlarına da katkıda bulunmuştur. Binom ifadelerinin tam sayılı kuvvetlerinin açılımı çok uzun zamandan beri biliniyordu. Pascal, katsayıların birbirini izleme kuralını bulmuştu; ancak kesirli kuvvetler için binom açılımı henüz yapılmamıştı. Newton (x-x2)1/2 ve (1-x2)1/2 açılımlarını sonsuz diziler yardımıyla vermiştir.
Principia'da Newton, Galilei ile önemli değişime uğrayan hareket problemini yeniden ele alır. Uzun yıllar Aristoteles'in görüşlerinin etkisinde kalmış olan bu problemi Galilei, eylemsizlik ilkesiyle kökten değiştirmiş ve artık cisimlerin hareketinin açıklanması problem olmaktan çıkmıştı. Ancak, problemin gök mekaniğini ilgilendiren boyutu hâlâ tam olarak açıklanamamıştı. Galilei'nin getirdiği eylemsizlik problemine göre dışarıdan bir etki olmadığı sürece cisim durumunu koruyacak ve eğer hareket halindeyse düzgün hızla bir doğru boyunca hareketini sürdürecektir. Aynı kural gezegenler için de geçerlidir. Ancak gezegenler doğrusal değil, dairesel hareket yapmaktadırlar. O zaman bir problem ortaya çıkmaktadır. Niçin gezegenler Güneş'in çevresinde dolanırlar da uzaklaşıp gitmezler?
Newton bu sorunun yanıtını, Platon'dan beri bilinmekte olan ve miktarını Galilei'nin ölçtüğü gravitasyonda bulur. Ona göre, Yer'in çevresinde dolanan Ay'ı yörüngesinde tutan kuvvet yeryüzünde bir taşın düşmesine neden olan kuvvettir. Daha sonra Ay'ın hareketini mermi yoluna benzeterek bu olayı açıklamaya çalışan Newton, şöyle bir varsayım oluşturur:
Bir dağın tepesinden atılan mermi yer çekimi nedeniyle A noktasına düşecektir. Daha hızlı fırlatılırsa, daha uzağa örneğin A' noktasına düşer. Eğer ilk atıldığı yere ulaşacak bir hızla fırlatılırsa, yere düşmeyecek, kazandığı merkez kaç kuvvetle, yer çekim kuvveti dengeleneceği için, tıpkı doğal bir uydu gibi Yer'in çevresinde dolanıp duracaktır
Böylece yapay uydu kuramının temel prensibini de ilk kez açıklamış olan Newton, çekimin matematiksel ifadesini vermeye girişir. Kepler kanunlarını göz önüne alarak gravitasyonu F = M.m /r olarak formüle eder. Daha sonra gözlemsel olarak da bunu kanıtlayan Newton, böylece bütün evreni yöneten tek bir kanun olduğunu kanıtlamıştır. Bundan dolayı da bu kanuna evrensel çekim kanunu denmiştir.
Newton 'un diğer bir katkısı da fizikte kuramsal evreyi gerçekleştirmiş olmasıdır. Kendi zamanına kadar bilimde gözlem ve deney aşamasında bir takım kanunların elde edilmesiyle yetinilmişti. Newton ise bu kanunlar ışığında, o bilimin bütününde geçerli olan prensiplerin oluşturulduğu kuramsal evreye ulaşmayı başarmış ve fiziği, tıpkı Eukleides'in geometride yaptığına benzer şekilde, aksiyomatik hale getirmiştir. Dayandığı temel prensipler şunlardır:
1. Eylemsizlik prensibi: Bir cisme hiçbir kuvvet etki etmiyorsa, o cisim hareket halinde ise hareketine düzgün hızla doğru boyunca devam eder, sükûnet halindeyse durumunu korur. 2. Bir cisme bir kuvvet uygulanırsa o cisimde bir ivme meydana gelir ve ivme kuvvetle orantılıdır (F = m.a). 3. Etki tepki prensibi: Bir A cismi bir B cismine bir F kuvveti uyguluyorsa, B cismi de A cismine zıt yönde ama ona eşit bir F kuvveti uygular.
Newton 'un ağırlıkla ilgilendiği bir diğer bilim dalı da optiktir. Optik adlı eserinde ışığın niteliğini ve renklerin oluşumunu ayrıntılı olarak incelemiştir ve ilk kez güneş ışığının gerçekte pek çok rengin karışımından veya bileşiminden oluştuğunu, deneysel olarak kanıtlamıştır. Bunun için karanlık bir odaya yerleştirdiği prizmaya güneş ışığı göndererek renklere ayrılmasını ve daha sonra prizmadan çıkan ışığı ince kenarlı bir mercekle bir noktaya toplamak suretiyle de tekrar beyaz ışığı elde edebilmiştir. Ayrıca her rengin belirli bir kırılma indisi olduğunu da ilk bulan Newton 'dur.
Önsöz: 25 Aralik 1642 tarihinde Woolsthorpe kentinde dünyaya gelen Isaac Newton fizigin en önemli isimleri arasinda yer alir. Ilk aynali teleskopu gelistirmis, renk ve isigin niteligine açiklik getirmis, evrensel kütle çekimi yasasini ortaya atarak fizikte devrim gerçeklestirmistir.
Hayatı:Isaac Newton, 25 Aralik 1642'de Woolsthrope'de dogdu. Babasi daha o dogmadan önce ölmüstü. Annesi, Newton henüz ikisine bastiginda tekrar evlendi. Çocukken çesitli agat modeller yaparak el becerisini gösterdi. Çocuklugunun büyük bir kismini büyükannesinin yaninda geçirdi. Grantham'da okula basladi. Egitimini 1661'den itibaren Cambridge'de sürdürdü. Ama bu arada pek hevesli olmadigi çiftlik isleriyle ugrasti.Üniversite 1665'deki büyük veba salgini nedeniyle kapatilinca Newton annesinin Woolsthrope'deki evine çekildi. Böylelikle hastaliktan kaçmayi basarabildi . Newton, Cambridge'de çok basariliydi. 1667'de Trinity College'de ögretin üyesi oldu.Burada sonsuz küçükler hesabinin ( difransiyel ve integral ) temelini atmistir.1668'de asil ögretim üyesi oldu. 1669 yilinda henüz yirmi altisindayken Lucasian matematik Kürsüsü'ne seçildi. Daha sonra da isigin yapisini açiklamis ve evrensel kütle çekimi kanunu ortaya atmistir. Ancak çekingen olan Newton fizikte devrim yaratacak bu fikirlerini çok uzun yillar sonra yayinlamistir. Örnegin sonsuz küçükler hesabini 38 yil sonra yayinlamistir. Lisans üstü çalismalarini tamamlayan Newton 27 yasindayken Cambrige Üniversitesinde matematik profesör olarak getirilmistir. 1671'de aynali teleskopu gelistirerek Royal Society'e seçildi. Ama burada özellikle Robert Hooke tarafindan siddetle elestirilmesi Newton'u iyice içine kapanik hale getirdi. Bilim dünyasiyla iliskisini kesen Newton 1678'de ruhsal bunalima girdi. Yakin dostu ünlü astronom Edmond Halley'in çabalariyla 6 yil sonra bilimsel çalismalarina geri döndü. Ve 2 yil içinde efsanevi yapiti Principia'yi yayinladi. Bu eser büyük ses getirdi.Kitabin yayinlandigi yil kral II. James tarafindan imza atmasi da onu yücelten en önemli faktördür.Hareket yasatan ve genel çekim kurami ilk olarak 1687'de yayinlanan "Doga Biliminin Matematik Ilkeleri" adli kitabinda, isikla ilgisini sürdüren Newton, 1704 yilinda "Optik" adli ikinci büyük eserini yayinladi. Kitapta, prizmalarla yaptigi deney görülmüstür. Bu kitap simdiye kadar yazilmis bilimsel kitaplarin en büyüklerinden sayilir. Kuramlarin ve kanitlarin matematiksel gösterimleri, Newton'un çekimle ilgili düsüncelerini açiklikla belirtebilmesi için yeni bir matematik teknigine ihtiyaç oldugunu gösterir. Buldugu bu yeni teknik bugün diferansiyel ve integral hesaplar diye bilinir. Newton'un çevresiyle olan iliskileri, tartismalar ve tatsizliklarla doluydu. Pek az yakin arkadasi vardi. Kinci ve sinirli bir yapisi vardi. Bu yüzden iki kez sinir krizi geçirdi. Birincisi, annesinin ölümü yüzünden oldu ve alti yil süreyle herkesten uzak yasadi. Bütün kendini begenmisliginin yani sira Newton, Galilei'yle baslayan bilimsel ilerlemeye olan borcunu hiçbir zaman yadsimamistir. Bir keresinde "diger insanlardan daha ileri görebiliyorsam, bu devlerin omuzlarinda durdugum içindir" diye yazmistir. Newton 1688'de Avam Kamarasi Cambridge üyesi olarak seçildi.
Bu olay onun ilgi alaninin degismesine yol açti. Bu tarihten sonra bilimsel arastirmayi birakmis, bir üst düzey yönetici olmaktan, halk tarafindan taninan bir kisi olmaktan hoslanmaya baslamisti. Kraliyet Darphanesi'nin basina geçti. Söylendigine göre örnek basariyla görevini yürüttü. Yasami boyunca ilahiyat konularina yogun ilgi duydu. Yasliliginda bile Tevrat'ta geçen olaylarin zaman diziniyle ilgili sorunlari çözmeye çabaladi. 1727'de öldügünde hiçbir bilim adaminin sahip olmadigi bir üne sahipti.
3 Newton yasası Günümüzde mekanik biliminin dayanagini olusturan hareketle ilgili üç yasa, önemli, buluslarinin ilkidir. Ilk yasa, disardan bir kuvvet etki etmedikçe hareketsiz bir cismin hareketsiz kalacagini ve düzgün dogrusal hareketli bir cismin de düzgün dogrusal hareketinin sürdürecegini söyler. Ikinci yasa da kuvvetin csimlerde ivmeye neden olmasi kavramini açiklar. Üçüncü yasa da, her etkinin ters yönde esit bir tepki doguracagi yer alir. Bu yasalari ortaya koymasindan kisa bir süre sonra siradan bir olay Newton'un en büyük buluslarindan birini yapmasina yol açti. Meyve bahçesinde otururken agaçtan düsen bir elma dikkatini çekti ve elmanin neden düstügünü düsünmeye basladi. Acaba o güne kadar varligi bilinmeyen bir kuvvet tarafindan mi dünyaya çekilmisti. Eger varsa, böyle bir kuvvetin bütün cisimleri, hatta gezegenleri bile etkileyebilecegini düsündü. Bu düsüncelerini kullanarak ve yeni buldugu hareket yasalarini uygulayarak evrendeki tüm cesimlerin aralarindaki uzaklikla ters orantili bir kuvvetle birbirini çektikleri kuramini gelistirdi. Bu yeni kuvvete Çekim adini verdi. Yeryüzündeki olaylari biçimlendiren yasalarin gökyüzündeki cisimler için de geçerli oldugu düsüncesini yerlestirdi.
Sir Isaac NEWTON : 1642 yılında İngiltere Woolsthorpe da doğan ünlü fizik, astronomi ve matematik bilgini; bir çiftlik sahibinin oğluydu. Küçük yaşta öksüz kalınca büyükannesi tarafından büyütüldü. İlkokul çağlarında basit kimya deneylerine ilgi duydu. 1660'ta Newton, Cambridge deki Trinity College e gönderildi. Burada Isaac Barrow un dikkatini çekti. 1665'te Londra 'da veba salgını çıkınca, Cambridge Üniversitesi kapatıldı ve Newton doğduğu yer olan Woolsthorpe a döndü. 1667'ye kadar orada kaldı, kendini deney ve araştırmalara verdi. Beyaz ışığın ayrıştırılması, çeşitli metalurji çalışmaları, evrensel çekim yasası; matematik alanındaysa çokterimli ifadelerin üstlerinin alınması, diferansiyel ve integral hesapları bu iki yıllık çalışmasının ürünleridir ve onun Barlow 'un yerine 1669'da "Trinity College" matematik profesörlüğüne getirilmesini sağlamıştır. 1668'de ilk yansımalı teleskopu yaptı. Ertesi yıl optik profesörü oldu. 1672'de "Royal Society" üyeliğine seçildi. 1703 yılından ölümüne kadar bu kurulun başkanlığını yaptı.
Newton un matematiğe en önemli katkısı, tutarlı bir kuram olan sonsuz küçükler hesabını (Kendi deyimiyle akışkanlar hesabını) oluşturmasıdır. Bunu özellikle 17. yüzyılın başlarında yavaş yavaş geliştirmeye başlamıştı. Leibniz de neredeyse aynı zamanda (1684) aynı bireşime ulaştı, ancak bu hesabı farklı bir biçimde ve değişik bir anlayışla sundu. Bunun üzerine iki bilgin, buluşun kime ait olduğu konusunda yıllarca tartıştılar.
Mekanik alanında Newton, daha önceki önemli buluşları bir ölçüde düzelterek, tümüyle genelleştirip tamamlayarak; tam ve kesin bir bilimsel kuram biçiminde toparlayan ilk bilim adamı oldu. Bu eski bilgileri; özellikle yerçekimini ve gökcisimleri arasındaki çekimleri belirten evrensel çekim yasasıyla tamamladı. Newton un bu buluşu nasıl yaptığını anlatan "Newton'un Elması" hikayesinin doğruluğu hala tartışılır. Newton; kütle ve kuvvet kavramlarını açıkça tanımladı. Bu tanımları yaparken ve çekim yasasını uzaklıkların karesinin tersine göre kurarken, Huygens in merkezkaç kuvvet yasasından (1659) yararlandı.
1687 yılında mekanik ve klasik fizik bilimlerinin temel yapıtı sayılan "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" yı (Doğa Felsefesinin Matematik İlkeleri) yayımladı. Bu eserinde sergilediği mekanik, üç ilkeye dayanır:
1.Eylemsizlik ilkesi (Bunu Galilei ye mal ediyordu, ancak gerçekte bu ilke açık bir biçimde ve bütün genel yönleriyle Descartes tarafından belirlenmişti)
2.Kuvv8etle ivmenin orantılılığı (Bunu da Galilei ye mal etti, oysa Galilei bu ilkeyi yalnızca sezmekle kalmıştı.)
3.Etki ve tepkinin eşitliği (Değme etkilerinde çoktan bilinen bu eşitliği Newton, uzaktan etkileme olayında ele alarak genişletti.)
Günmerkezcilik görüşünü benimseyen Newton, mekanik üstüne düşüncelerini daha önce Kepler tarafından bir ölçüde ve pek kesin olmayan bir biçimde ortaya konan gezegenlerin ve Ay ın devinimleri konusuna uyguladı. Gökbilimci Jean Picard ın ölçümlerine (1670) dayanarak; ılım noktalarının yalpalarını, gelgitleri ve yerin basıklığını açıkladı. Newton un mekaniği, Einstein ın görelilik kuramına kadar , köklü bir değişime uğramadan, başta akışkanlar ve gök mekaniği olmak üzere mekanik alanında görülen gelişmelerin temelini oluşturdu.
Newton un optikte en büyük katkısı 1671'de ilk teleskobu geliştirmesinin yanısıra, prizma tarafından dağıtılan beyaz ışığı inceleyerek geliştirdiği renkler kuramıdır. Bu konudaki ilk çalışmalarını 1666'da Royal Society ye sunduğu incelemede Hooke un görüşlerine karşı çıktı. Ancak bu çalışmaların geniş bir açıklaması; çok daha sonra yayımlanan Opticks (Optik) adlı yaptında yer aldı. Newton bu kitapta, Nicolas De Malebranche ile hemen hemen aynı zamanda, her rengin özgül ve değiştirilemeyen bir özellikte olduğunu savundu. Özelliklle, Opticks in 1706 latince baskısıyla birlikte yayımlanmaya başlanan Quaestiones (Sorular) adlı ekinde renklerin yapısı üstüne görüşlerini açıkladı. Bu görüşler pek de bilimsel değildi ve karma bir kuram biçiminde sunuluyordu. Işık, her renk için farklı büyüklükte taneciklerden oluşur ve bunlar dalgalar oluşturarak esiri sarsar. Newton, buna dayanarak ışık dalgalarının dönemliği ya da frekansı kavramını ortaya attı. Ancak Malebranche tan farklı olarak, bu kavramı genlik kavramından ayırmadı.
1688'de parlamentoya üye oluşuyla birlikte bilimsel çalışmalardan uzaklaştı, politika yaşına atıldı. 1691-1694 yıllarında ciddi bir ruhsal bunalım geçirdi. 1695'te öğrencisi Lord Halifax ın aracılığıyla darphane denetmenliğine tayin edilen Newton, 1699'da bu kurumun müdürü oldu. Ayrıca din, tarih ve kronoloji çalışmaları da yapmıştır. Newton, 1727'de Kensington'da öldü ve Westminster a gömüldü.