Isaac Newton | fysiker, matematiker och astronom

Livet

Tidigt liv

Isaac Newton föddes (enligt den julianska kalendern, som användes i England vid den tiden) på juldagen den 25 december 1642 (svensk tid den 4 januari 1643) "en timme eller två efter midnatt" på Woolsthorpe Manor i Woolsthorpe-by-Colsterworth, en by i grevskapet Lincolnshire i England. Hans far, som också hette Isaac Newton, dog tre månader före hans födelse. När Newton var tre år gammal gifte hans mor, Hannah Ayscough, om sig med pastor Barnabas Smith. Den unge Newton stannade kvar hos sin mormor i moderlig ålder, Margery Ayscough.

Mellan 1655 och 1659 studerade Newton vid The King's School i Grantham. När han var sjutton år gammal togs han bort från skolan. Hans mor försökte göra honom till bonde, men det gillade han inte. Henry Stokes, mästare vid The King's School, bad hans mor att skicka tillbaka honom till skolan.

I juni 1661 skickades han till universitetet i Cambridge för att studera.

Upptäckter

År 1666 experimenterade Isaac Newton med ljus och upptäckte att olika färger hade olika brytningseffekter. Han började föreläsa om detta ämne 1670.

Newton förklarade universums funktionssätt med hjälp av matematik. Han beskrev lagar för rörelse och gravitation. Dessa lagar är matematiska formler som förklarar hur föremål rör sig när en kraft verkar på dem. Newton publicerade sin mest kända bok, Principia, 1687 medan han var professor i matematik vid Trinity College i Cambridge. I Principia förklarade Newton tre grundläggande lagar som styr hur objekt rör sig. Därefter beskrev han sin idé, eller teori, om gravitationen. Gravitationen är den kraft som får saker att falla ner. Om en penna faller från ett skrivbord kommer den att landa på golvet, inte i taket. I sin bok använde Newton också sina lagar för att visa att planeterna kretsar runt solen i banor som är ovala, inte runda. Newton upptäckte också diffraktion. Detta ledde till att han började arbeta med fysik, där han trivdes.

Newtons tre rörelselagar

Följande är de tre rörelselagarna.

1. Den första lagen (tröghetslagen)

Newtons första rörelselag säger att ett föremål som inte trycks eller dras av någon kraft kommer att stå stilla eller fortsätta att röra sig i en rak linje med en jämn hastighet. Det är lätt att förstå att en raket inte kommer att röra sig om inget trycker eller drar den. Det är svårare att förstå att ett föremål fortsätter att röra sig utan hjälp. Tänk på raketen igen. Om någon flyger en raket och hoppar av innan raketen stannar, vad händer då? Raketen fortsätter tills den åker ut i rymden. Ett föremåls tendens att stå stilla eller fortsätta röra sig i en rak linje med jämn hastighet kallas tröghet.

2. Den andra lagen (accelerationslagen)

Den andra lagen förklarar hur en kraft verkar på ett föremål. Ett föremål accelererar i den riktning som kraften förflyttar det. Om någon sätter sig på en cykel och trycker på pedalerna framåt kommer cykeln att börja röra sig. Om någon ger cykeln en knuff bakifrån kommer cykeln att accelerera. Om cyklisten trycker tillbaka på pedalerna kommer cykeln att sakta ner. Om föraren vrider på styret ändrar cykeln riktning. Formeln som visar denna lag är F=m*a, eller att den kraft som verkar på ett föremål är lika med massan gånger accelerationen.

3. Den tredje lagen (lagen om ömsesidiga handlingar)

Den tredje lagen säger att om ett föremål skjuts eller dras, kommer det att skjutas eller dras lika mycket i motsatt riktning. Om någon lyfter en tung låda använder han eller hon kraft för att skjuta upp den. Lådan är tung eftersom den producerar en lika stor kraft nedåt på lyftarens armar. Vikten överförs genom lyftarens ben till golvet. Golvet trycker uppåt med samma kraft. Om golvet tryckte tillbaka med mindre kraft skulle personen som lyfter lådan falla genom golvet. Om det tryckte tillbaka med större kraft skulle lyftaren flyga upp i luften.

En föreslagen "nollvision" är det faktum att en kropp vid varje ögonblick reagerar på de krafter som tillämpas på den vid det ögonblicket. På samma sätt har idén att krafter adderas som vektorer (eller med andra ord följer superpositionsprincipen) och idén att krafter förändrar en kropps energi föreslagits som en "fjärde lag".

Upptäckten av gravitationslagen

När de flesta tänker på Isaac Newton tänker de på honom när han sitter under ett äppelträd och ser ett äpple falla. Vissa tror att äpplet föll på hans huvud. Newton förstod att det som får saker som äpplen att falla till marken är en särskild typ av kraft - den kraft som vi kallar gravitation. Newton trodde att gravitationen var den attraktionskraft som finns mellan två föremål, till exempel ett äpple och jorden. Han trodde också att ett föremål med mer materia utövar samma kraft på mindre föremål som de utövar på det. Det innebar att jordens stora massa drog föremål mot den. Det är därför som äpplet föll nedåt i stället för uppåt, och varför människor inte svävar i luften.

Isaac Newton fortsatte att tänka på gravitationen. Före Newton trodde man att endast föremål nära jorden skulle falla ner. Men Newton tänkte att gravitationen inte bara borde begränsas till jorden och föremålen på den. Vad skulle hända om gravitationen gick till månen och bortom den?

Newton uppfann en formel för att beräkna attraktionskraften mellan två kroppar. Han använde den för att beräkna den kraft som behövs för att hålla månen i rörelse runt jorden. Sedan jämförde han den med den kraft som fick äpplet att falla nedåt. Efter att ha tagit hänsyn till att månen befinner sig mycket längre från jorden och har en mycket större massa, upptäckte han att krafterna var desamma. Månen hålls i en bana runt jorden av jordens gravitation.

Den formel som Newton uppfann kallas gravitationslagen.

Effekt

Sir Isaac Newtons beräkningar förändrade människors förståelse av universum. Ingen hade kunnat förklara varför planeterna stannade i sina banor. Vad var det som höll dem uppe? Mindre än 50 år innan Isaac Newton föddes trodde man att planeterna hölls på plats av en osynlig sköld. Isaac Newton bevisade att de hölls på plats av solens gravitation. Han visade också att gravitationskraften påverkades av avståndet och av massan. Han var inte den förste som förstod att en planets bana inte var cirkulär utan mer avlång, som en oval. Vad han gjorde var att förklara hur det fungerade.

Isaac Newton var den förste som upptäckte gravitations- och rörelselagarna. Han etablerade också ett nytt område inom matematiken som kallas kalkyl, även om tysken Gottfried Leibniz hade utvecklat idéerna samtidigt. Hans arbete har i hög grad bidragit till vetenskapen och matematiken och gjort honom till en av de mest inflytelserika vetenskapsmännen i mänsklighetens historia och en av de största matematikerna genom tiderna.

Den store fysikern Albert Einstein ansåg att Newtons uppfattning om gravitationen inte var helt korrekt. Han korrigerade många av de saker som Newton hade gjort.

Död

Isaac Newton dog (1728-03-31)31 mars 1728 [O.S. 20 mars 1728] i London, England.

Han är begravd i Westminster Abbey. Han var en föregångare för många andra berömda fysiker som Albert Einstein, James Chadwick och Stephen Hawking.