आइजक न्यूटन
(सर आइजक न्यूटन)
| जन्म: | लिंकनशायर, इंग्लैंड |
| मृत्यु: | 31 मार्च, 1727 (मिडलसेक्स, इंग्लैंड) |
| पिता: | आइजक न्यूटन |
| माता: | हन्ना ऐस्क्फ़ |
| राष्ट्रीयता: | ब्रिटिश |
| शिक्षा: | कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय |
जीवन परिचय :--
आइजक न्यूटन (1643-1727) विज्ञान के इतिहास में सबसे प्रभावशाली व्यक्तित्वों में से एक हैं। भौतिकी, गणित, खगोल विज्ञान और दर्शन में उनके योगदान ने आधुनिक वैज्ञानिक क्रांति की नींव रखी। न्यूटन ने गति के नियमों और सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत को प्रतिपादित किया, कैलकुलस की खोज की और प्रकाशिकी में महत्वपूर्ण शोध किए। उनका जीवन और कार्य न केवल वैज्ञानिक दृष्टि से बल्कि ऐतिहासिक और सांस्कृतिक दृष्टि से भी अत्यंत महत्वपूर्ण है।
प्रारंभिक जीवन और शिक्षा:--
जन्म और बचपन
आइजक न्यूटन का जन्म 4 जनवरी 1643 को इंग्लैंड के लिंकनशायर काउंटी में वूल्सथोर्प-बाय-कोल्स्टरवर्थ नामक गाँव में हुआ था। उनके पिता, जिनका नाम भी आइजक न्यूटन था, उनके जन्म से पहले ही गुजर चुके थे। जब न्यूटन तीन वर्ष के थे, तब उनकी माँ हन्ना न्यूटन ने पादरी बरनाबस स्मिथ से दूसरा विवाह कर लिया और न्यूटन को उनकी नानी मार्गेरी एस्कफ के पास छोड़ दिया। इससे न्यूटन के बचपन पर गहरा प्रभाव पड़ा और वे अपने सौतेले पिता और माँ के प्रति कटु भावना रखते थे।
प्रारंभिक शिक्षा:--
न्यूटन की प्रारंभिक शिक्षा किंग्स स्कूल, ग्रांथम में हुई, जहाँ वे शुरू में एक औसत छात्र थे। हालाँकि, बाद में उन्होंने अपनी मेधा का परिचय दिया। 1659 में, उनकी माँ ने उन्हें स्कूल छोड़कर खेती संभालने के लिए मजबूर किया, लेकिन न्यूटन का मन कृषि कार्य में नहीं लगा। उनके अंकल और स्कूल के हेडमास्टर ने उनकी प्रतिभा को पहचाना और उन्हें फिर से स्कूल भेज दिया। 1661 में, न्यूटन ने ट्रिनिटी कॉलेज, कैम्ब्रिज में दाखिला लिया।
कैम्ब्रिज में शिक्षा:--
कैम्ब्रिज में, न्यूटन ने पारंपरिक अरस्तूवादी पाठ्यक्रम का अध्ययन किया, लेकिन वे आधुनिक दार्शनिकों जैसे डेसकार्टेस, गैलीलियो, कोपरनिकस और केपलर के विचारों से अधिक प्रभावित थे। 1665 में, उन्होंने बैचलर ऑफ आर्ट्स की डिग्री प्राप्त की। इसी वर्ष, प्लेग की महामारी के कारण कैम्ब्रिज बंद हो गया और न्यूटन अपने गृहनगर वूल्सथोर्प लौट आए। यहाँ उन्होंने अपने "अनुमस मिराबिलिस" (चमत्कारिक वर्ष) में गुरुत्वाकर्षण, कैलकुलस और प्रकाशिकी पर अपने क्रांतिकारी विचार विकसित किए।
वैज्ञानिक योगदान:--
गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत:--
गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत (Newton's Law of Universal Gravitation)
आइजक न्यूटन ने 1687 में अपनी पुस्तक "फिलॉसफी नेचुरालिस प्रिंसिपिया मैथेमेटिका" (Principia Mathematica) में गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत प्रस्तुत किया। यह सिद्धांत बताता है कि ब्रह्मांड में प्रत्येक वस्तु हर दूसरी वस्तु को एक आकर्षण बल (गुरुत्वाकर्षण बल) से खींचती है।
गुरुत्वाकर्षण के नियम की मुख्य बातें
सार्वभौमिकता
यह बल सभी पिंडों (चाहे वे छोटे हों या बड़े) के बीच कार्य करता है।
यह पृथ्वी पर गिरते सेब से लेकर ग्रहों और तारों की गति तक को नियंत्रित करता है।
बल का सूत्र:--
गुरुत्वाकर्षण बल (F) दो पिंडों के द्रव्यमान (m₁ और m₂) के गुणनफल के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी (r) के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
- गणितीय रूप में:
- जहाँ:
- F = गुरुत्वाकर्षण बल
- G = गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक ()
- m₁, m₂ = दो पिंडों के द्रव्यमान
- r = दोनों पिंडों के केंद्रों के बीच की दूरी
- गुरुत्वाकर्षण बल की प्रकृति
यह हमेशा आकर्षण बल होता है (कभी प्रतिकर्षण नहीं)।
यह केंद्रों को मिलाने वाली रेखा की दिशा में कार्य करता है।
दूरी का प्रभाव
यदि दो पिंडों के बीच की दूरी दोगुनी कर दी जाए, तो गुरुत्वाकर्षण बल चौथाई रह जाता है (क्योंकि
)।
गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत का महत्व:--
खगोलीय गति की व्याख्यान्यूटन के सिद्धांत ने केप्लर के ग्रहीय गति के नियमों की व्याख्या की।
समुद्र में ज्वार-भाटा चंद्रमा और सूर्य के गुरुत्वाकर्षण बल के कारण आता है।
आधुनिक भौतिकी की नींव
बाद में आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत (General Relativity) ने इसे और विकसित किया।
इससे पृथ्वी, चंद्रमा और सूर्य की गति को समझने में मदद मिली।
ज्वार-भाटा का कारण
न्यूटन का यह सिद्धांत क्लासिकल मैकेनिक्स का आधार बना।
गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत का महत्व:--
खगोलीय गति की व्याख्या:--
न्यूटन के सिद्धांत ने केप्लर के ग्रहीय गति के नियमों की व्याख्या की।
इससे पृथ्वी, चंद्रमा और सूर्य की गति को समझने में मदद मिली।
ज्वार-भाटा का कारण:--
समुद्र में ज्वार-भाटा चंद्रमा और सूर्य के गुरुत्वाकर्षण बल के कारण आता है।
आधुनिक भौतिकी की नींव
न्यूटन का यह सिद्धांत क्लासिकल मैकेनिक्स का आधार बना।
बाद में आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत (General Relativity) ने इसे और विकसित किया।
न्यूटन और सेब वाली कहानी:--
एक प्रसिद्ध कथा के अनुसार, न्यूटन ने एक सेब के पेड़ के नीचे बैठे हुए देखा कि सेब नीचे गिरता है। इससे उन्हें प्रेरणा मिली कि वही बल जो सेब को पृथ्वी पर खींचता है, चंद्रमा को भी अपनी कक्षा में बनाए रखता है। हालाँकि, यह कहानी कितनी सच है, यह विवादित है, लेकिन यह न्यूटन के सिद्धांत को समझने में मददगार है।
न्यूटन के सिद्धांत की सीमाएँ:--
यह सिद्धांत अत्यधिक उच्च गति या अत्यधिक शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र (जैसे ब्लैक होल्स के पास) में सटीक नहीं रहता।
आइंस्टीन के सापेक्षता सिद्धांत ने इन सीमाओं को दूर किया, लेकिन न्यूटन का सिद्धांत अभी भी दैनिक जीवन और अधिकांश इंजीनियरिंग गणनाओं में प्रयोग किया जाता है।
गति के नियम:-
प्रिंसिपिया में न्यूटन ने गति के तीन नियम प्रस्तुत किए जो क्लासिकल मैकेनिक्स की आधारशिला बने:
जड़त्व का नियम:--
कोई वस्तु तब तक अपनी विरामावस्था या सरल रेखा में एकसमान गति की अवस्था में रहती है जब तक कि उस पर कोई बाह्य बल न लगाया जाए। इस नियम को गैलीलियो ने भी पहचाना था, लेकिन न्यूटन ने इसे स्पष्ट रूप से प्रतिपादित किया।
बल का नियम:--
किसी वस्तु के संवेग में परिवर्तन की दर उस पर लगाए गए बल के समानुपाती होती है और यह परिवर्तन बल की दिशा में होता है। इसे सामान्यतः F=ma के रूप में व्यक्त किया जाता है, जहाँ F बल है, m द्रव्यमान है और a त्वरण है।
क्रिया-प्रतिक्रिया का नियम: प्रत्येक क्रिया की समान और विपरीत दिशा में प्रतिक्रिया होती है। यानी जब एक वस्तु किसी दूसरी वस्तु पर बल लगाती है, तो दूसरी वस्तु भी पहली पर उतना ही बल विपरीत दिशा में लगाती है।
ये नियम न केवल पृथ्वी पर वस्तुओं की गति बल्कि खगोलीय पिंडों की गति को भी समझने में मदद करते हैं और आज भी अधिकांश इंजीनियरिंग और भौतिकी के क्षेत्रों में लागू होते हैं।
कैलकुलस की खोज:--
न्यूटन ने 1665-66 के आसपास कैलकुलस (पथरी) का विकास किया, जिसे उन्होंने "फ्लक्सियन्स की विधि" कहा। कैलकुलस गणित की वह शाखा है जो परिवर्तनों की दरों (अवकलन कैलकुलस) और संचयन (समाकलन कैलकुलस) से संबंधित है। यह भौतिकी और इंजीनियरिंग के लिए एक शक्तिशाली उपकरण साबित हुआ।
दुर्भाग्य से, न्यूटन ने अपने इस कार्य को तुरंत प्रकाशित नहीं किया। इस बीच, जर्मन गणितज्ञ गॉटफ्रीड लाइबनिज ने स्वतंत्र रूप से कैलकुलस विकसित किया और उसे प्रकाशित किया। इससे न्यूटन और लाइबनिज के बीच प्राथमिकता को लेकर एक कड़वा विवाद हुआ। आज इतिहासकार मानते हैं कि दोनों ने स्वतंत्र रूप से कैलकुलस विकसित किया, हालाँकि न्यूटन ने पहले किया लेकिन लाइबनिज ने पहले प्रकाशित किया। आधुनिक कैलकुलस में लाइबनिज के संकेतन का अधिक प्रयोग होता है।
प्रकाशिकी में योगदान:--
1670 के दशक में न्यूटन ने प्रकाश और रंगों पर महत्वपूर्ण कार्य किया। उस समय यह माना जाता था कि प्रिज्म रंगों को "उत्पन्न" करता है। न्यूटन ने प्रयोगों के माध्यम से दिखाया कि सफेद प्रकाश वास्तव में विभिन्न रंगों के प्रकाश का मिश्रण है और प्रिज्म केवल इन्हें अलग करता है।
उन्होंने प्रकाश के कणिका सिद्धांत को प्रस्तावित किया, जिसमें कहा गया कि प्रकाश छोटे कणों से बना है। यह सिद्धांत ह्यूजेंस के तरंग सिद्धांत के विपरीत था। बाद में क्वांटम यांत्रिकी ने दिखाया कि प्रकाश में तरंग और कण दोनों के गुण होते हैं (तरंग-कण द्वैत)।
न्यूटन ने 1668 में एक प्रतिबिंबी दूरबीन (न्यूटोनियन टेलीस्कोप) का आविष्कार किया, जो अपवर्तक दूरबीनों की तुलना में अधिक शक्तिशाली थी और रंगीय विपथन की समस्या से मुक्त थी। इस आविष्कार ने उन्हें रॉयल सोसाइटी में प्रवेश दिलाया।
गणित में अन्य योगदान:--
कैलकुलस के अलावा, न्यूटन ने गणित के अन्य क्षेत्रों में भी योगदान दिया:
द्विपद प्रमेय: उन्होंने ऋणात्मक और भिन्नात्मक घातांकों के लिए द्विपद प्रमेय का सामान्यीकरण किया।
संख्यात्मक विधियाँ: उन्होंने समीकरणों के संख्यात्मक हल के लिए विधियाँ विकसित कीं।
वक्रों का वर्गीकरण: उन्होंने तृतीय कोटि के वक्रों (क्यूबिक कर्व्स) का व्यवस्थित अध्ययन किया।
प्रिंसिपिया मैथेमेटिका:--
1687 में प्रकाशित "फिलॉसफी नेचुरालिस प्रिंसिपिया मैथेमेटिका" (प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत) न्यूटन का सर्वाधिक प्रसिद्ध कार्य है और विज्ञान के इतिहास में सबसे महत्वपूर्ण पुस्तकों में से एक माना जाता है। इसमें न्यूटन ने गति के नियम और सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत प्रस्तुत किया।
प्रिंसिपिया को तीन पुस्तकों में विभाजित किया गया है:
पहली पुस्तक: गति के नियम और गणितीय सिद्धांत, जिसमें केप्लर के नियमों की गणितीय व्युत्पत्ति शामिल है।
दूसरी पुस्तक: पदार्थों में गति, जिसमें तरल पदार्थों की गति और प्रतिरोध का अध्ययन किया गया है।
तीसरी पुस्तक: विश्व प्रणाली, जहाँ न्यूटन ने अपने सिद्धांतों को खगोलीय घटनाओं पर लागू किया, जैसे ग्रहों की गति, चंद्रमा की गति, ज्वार-भाटा आदि।
प्रिंसिपिया ने वैज्ञानिक विधि को नया आयाम दिया और दिखाया कि गणितीय सिद्धांतों का उपयोग करके प्राकृतिक घटनाओं की सटीक भविष्यवाणी की जा सकती है। इसने न्यूटोनियन यांत्रिकी की नींव रखी, जो दो शताब्दियों तक भौतिकी का प्रमुख सिद्धांत रहा, जब तक कि आइंस्टीन के सापेक्षता सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी ने इसे संशोधित नहीं किया।
रॉयल सोसाइटी और सार्वजनिक जीवन:--
1672 में, न्यूटन को रॉयल सोसाइटी का फेलो चुना गया, जो उस समय वैज्ञानिक अनुसंधान का प्रमुख संस्थान था। 1703 में वे इसके अध्यक्ष बने और मृत्यु तक इस पद पर रहे। अध्यक्ष के रूप में उन्होंने सोसाइटी को वैज्ञानिक अनुसंधान के केंद्र के रूप में मजबूत किया।
1696 में, न्यूटन को रॉयल मिंट (टकसाल) का वार्डन नियुक्त किया गया और 1699 में मास्टर। इस पद पर उन्होंने इंग्लैंड की मुद्रा प्रणाली के सुधार और जालसाजी के खिलाफ कड़े कदम उठाए। उनके प्रयासों से इंग्लैंड की आर्थिक स्थिति सुदृढ़ हुई।
1705 में, रानी ऐनी ने न्यूटन को नाइट की उपाधि दी, जिससे वे सर आइजक न्यूटन बन गए। यह सम्मान मुख्यतः उनके वैज्ञानिक योगदान के लिए नहीं, बल्कि उनकी राजनीतिक सेवाओं के लिए दिया गया था।
व्यक्तिगत जीवन और विशेषताएँ:--
न्यूटन एक जटिल व्यक्तित्व के स्वामी थे। वे अत्यंत मेहनती और समर्पित थे, अक्सर अपने शोध में इतने लीन हो जाते थे कि भोजन और नींद तक भूल जाते थे। उन्होंने कभी विवाह नहीं किया और अपना अधिकांश जीवन अकेले बिताया।
न्यूटन के व्यक्तित्व के कुछ विवादास्पद पहलू भी थे। वे आलोचना को बर्दाश्त नहीं कर पाते थे और अपने विरोधियों के प्रति कटुता रखते थे, जैसा कि लाइबनिज और हुक के साथ उनके विवादों में देखा जा सकता है। रॉबर्ट हुक के साथ उनका विवाद इतना तीव्र था कि हुक की मृत्यु के बाद, न्यूटन ने हुक के चित्रों और कार्यों को नष्ट करने की कोशिश की।
न्यूटन की धार्मिक मान्यताएँ भी असामान्य थीं। वे एक धर्मपरायण ईसाई थे, लेकिन त्रित्व (ट्रिनिटी) के सिद्धांत को नहीं मानते थे, जो उस समय विवादास्पद था। उन्होंने बाइबिल की व्याख्या और भविष्यवाणियों पर विस्तृत लेखन किया। वे रहस्यमयी (एल्केमी) में भी गहरी रुचि रखते थे और इस पर कई गुप्त नोट्स लिखे, हालाँकि उनके इस कार्य को उनके वैज्ञानिक योगदान की तरह मान्यता नहीं मिली।
बाद का जीवन और मृत्यु:--
अपने अंतिम वर्षों में, न्यूटन लंदन में रहे और रॉयल सोसाइटी के अध्यक्ष के रूप में सेवा की। वे इंग्लैंड के सबसे प्रतिष्ठित वैज्ञानिक बन गए थे। 1727 में, उन्हें पित्ताशय की पथरी की समस्या हुई और 31 मार्च को 84 वर्ष की आयु में उनका निधन हो गया।
न्यूटन को वेस्टमिंस्टर एब्बे में एक भव्य राजकीय समारोह में दफनाया गया, जहाँ उनकी कब्र पर लैटिन में लिखा है: "मृत्युवरणों को सुशोभित करने वाले यहाँ आइजक न्यूटन विश्राम कर रहे हैं... मानव जाति के लिए यह गर्व का विषय है कि ऐसा महान व्यक्ति उसके बीच रहा।"
विरासत और प्रभाव:--
न्यूटन का विज्ञान और मानव सभ्यता पर गहरा प्रभाव पड़ा। उनके कार्य ने वैज्ञानिक क्रांति को पूरा किया और आधुनिक विज्ञान की नींव रखी। न्यूटोनियन यांत्रिकी ने दो शताब्दियों तक भौतिकी पर राज किया और अभी भी अधिकांश दैनिक स्थितियों में सटीक रूप से लागू होता है।
न्यूटन के सम्मान में बल की SI इकाई को "न्यूटन" नाम दिया गया है। चंद्रमा पर न्यूटन नामक एक बड़ा गड्ढा है और कई विश्वविद्यालयों, संस्थानों और पुरस्कारों का नाम उनके नाम पर रखा गया है।
अलेक्जेंडर पोप ने न्यूटन की प्रशंसा में लिखा:
"प्रकृति और प्रकृति के नियम रात के अंधकार में छिपे थे;
भगवान ने कहा, न्यूटन हो जाओ! और सब कुछ प्रकाशित हो गया।"
हालाँकि, न्यूटन स्वयं अपनी उपलब्धियों को अधिक विनम्रता से देखते थे। उन्होंने कहा: "यदि मैंने दूसरों से आगे देखा है, तो यह विशालकायों के कंधों पर खड़े होने के कारण है।"
निष्कर्ष:--
आइजक न्यूटन का जीवन और कार्य मानव बुद्धि की शक्ति का प्रमाण है। एक साधारण ग्रामीण परिवार में जन्मे व्यक्ति ने अपनी मेधा और परिश्रम से विज्ञान की दिशा ही बदल दी। उनके सिद्धांतों ने न केवल भौतिकी और गणित को बदला, बल्कि मानव जाति के ब्रह्मांड और प्रकृति के नियमों को समझने के तरीके को मौलिक रूप से परिवर्तित कर दिया।
न्यूटन की कहानी हमें सिखाती है कि जिज्ञासा, दृढ़ता और तर्कशीलता किस प्रकार मानव ज्ञान की सीमाओं को विस्तारित कर सकती हैं। वे न केवल एक महान वैज्ञानिक, बल्कि वैज्ञानिक विधि के प्रतीक बन गए - प्रकृति के रहस्यों को प्रयोग, अवलोकन और गणितीय विश्लेषण के माध्यम से समझने का मार्ग।
आज, जब हम अंतरिक्ष यान भेजते हैं, इमारतें बनाते हैं या प्रौद्योगिकी विकसित करते हैं, तो हम अक्सर न्यूटन के सिद्धांतों पर निर्भर होते हैं। इस प्रकार, तीन शताब्दियों बाद भी, न्यूटन की विरासत हमारे दैनिक जीवन और वैज्ञानिक प्रगति में जीवित है।
Biography:--
Isaac Newton (1643-1727) is one of the most influential personalities in the history of science. His contributions to physics, mathematics, astronomy and philosophy laid the foundation for the modern scientific revolution. Newton formulated the laws of motion and the theory of universal gravitation, discovered calculus and did important research in optics. His life and work are extremely important not only from a scientific point of view but also from a historical and cultural point of view.
Early life and education:--
Birth and childhood
Isaac Newton was born on 4 January 1643 in a village called Woolsthorpe-by-Colsterworth in Lincolnshire County, England. His father, also named Isaac Newton, had passed away before his birth. When Newton was three years old, his mother Hannah Newton remarried pastor Barnabas Smith and left Newton with his maternal grandmother Margery Ayscough. This had a profound effect on Newton's childhood and he had bitter feelings towards his stepfather and mother.
Early education:--
Newton received his early education at King's School, Grantham, where he was initially an average student. However, he later demonstrated his brilliance. In 1659, his mother forced him to leave school and take up farming, but Newton was not interested in agricultural work. His uncle and the school's headmaster recognized his talent and sent him back to school. In 1661, Newton enrolled at Trinity College, Cambridge.
Education at Cambridge:--
At Cambridge, Newton studied the traditional Aristotelian curriculum, but he was more influenced by the ideas of modern philosophers such as Descartes, Galileo, Copernicus and Kepler. In 1665, he received a Bachelor of Arts degree. In the same year, Cambridge was closed due to a plague epidemic and Newton returned to his hometown of Woolsthorpe. Here he developed his revolutionary ideas on gravity, calculus and optics in his "anumbus mirabilis" (miraculous year).
Scientific Contribution:--
Theory of Gravitation:--
Theory of Gravitation (Newton's Law of Universal Gravitation)
Isaac Newton presented the theory of gravity in his book "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" in 1687. This theory states that every object in the universe pulls every other object with an attraction force (gravitational force).
Key points of the law of gravity
Universality
This force acts between all bodies (whether they are small or large).
It controls everything from an apple falling on the earth to the motion of planets and stars.
बल का सूत्र:--
गुरुत्वाकर्षण बल (F) दो पिंडों के द्रव्यमान (m₁ और m₂) के गुणनफल के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी (r) के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
- गणितीय रूप में:
- जहाँ:
- F = गुरुत्वाकर्षण बल
- G = गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक ()
- m₁, m₂ = दो पिंडों के द्रव्यमान
- r = दोनों पिंडों के केंद्रों के बीच की दूरी
- गुरुत्वाकर्षण बल की प्रकृति
यह हमेशा आकर्षण बल होता है (कभी प्रतिकर्षण नहीं)।
यह केंद्रों को मिलाने वाली रेखा की दिशा में कार्य करता है।
दूरी का प्रभाव
यदि दो पिंडों के बीच की दूरी दोगुनी कर दी जाए, तो गुरुत्वाकर्षण बल चौथाई रह जाता है (क्योंकि
)।
Tides in the sea occur due to the gravitational force of the Moon and the Sun.
Foundation of modern physics
This theory of Newton became the basis of classical mechanics.
Later Einstein's General Relativity Theory developed it further.
Importance of Gravitational Theory
Explanation of Celestial Motion
Newton's theory explained Kepler's laws of planetary motion.
It helped in understanding the motion of the Earth, Moon and Sun.
Cause of Tides
Tides in the sea occur due to the gravitational force of the Moon and the Sun.
Foundation of Modern Physics
This theory of Newton became the basis of classical mechanics.
Later, Einstein's General Relativity Theory developed it further.
Importance of Gravitational Theory:--
Explanation of celestial motion
Newton's theory explained Kepler's laws of planetary motion.
This helped in understanding the motion of the Earth, Moon and Sun.
Cause of tides
Tides in the sea are caused by the gravitational force of the Moon and the Sun.
Foundation of modern physics
This theory of Newton became the basis of classical mechanics.
Later, Einstein's General Relativity Theory developed it further.
Story of Newton and the apple:--
According to a famous legend, Newton, while sitting under an apple tree, saw the apple fall down. This inspired him that the same force that pulls the apple to the Earth also keeps the Moon in its orbit. However, how true this story is is disputed, but it is helpful in understanding Newton's theory.
Limitations of Newton's theory:-
This theory is not accurate at very high speeds or very strong gravitational fields (such as near black holes).
Einstein's theory of relativity removed these limitations, but Newton's theory is still used in everyday life and most engineering calculations.
Laws of motion:-
In Principia, Newton presented three laws of motion that became the cornerstone of classical mechanics:
Law of inertia:-
An object remains in its state of rest or uniform motion in a straight line unless an external force is applied. This law was also recognized by Galileo, but Newton formulated it clearly.
Law of force:-
The rate of change of momentum of an object is proportional to the force applied on it and this change occurs in the direction of the force. It is usually expressed as F=ma, where F is the force, m is the mass and a is the acceleration.
Law of action-reaction: Every action has an equal and opposite reaction. That is, when one object exerts a force on another object, the second object also exerts an equal force on the first in the opposite direction.
These laws help in understanding not only the motion of objects on Earth but also the motion of celestial bodies and are still applicable in most fields of engineering and physics today.
Discovery of Calculus:--
Newton developed calculus around 1665-66, which he called the "method of fluxions." Calculus is the branch of mathematics that deals with rates of change (differential calculus) and accumulation (integral calculus). It proved to be a powerful tool for physics and engineering.
Unfortunately, Newton did not publish his work immediately. Meanwhile, German mathematician Gottfried Leibniz independently developed and published calculus. This led to a bitter dispute over priority between Newton and Leibniz. Today historians agree that both developed calculus independently, although Newton did first but Leibniz published first. Leibniz's notation is more commonly used in modern calculus.
Contribution to Optics:--
Newton did important work on light and colors in the 1670s. At that time it was believed that prisms "produced" colors. Newton showed through experiments that white light is actually a mixture of light of different colors and that prisms only separate these.
He proposed the corpuscular theory of light, which stated that light was made up of tiny particles. This theory was in contrast to Huygens' wave theory. Later quantum mechanics showed that light had properties of both waves and particles (wave-particle duality).
Newton invented a reflecting telescope (the Newtonian telescope) in 1668, which was more powerful than refracting telescopes and was free from the problem of chromatic aberration. This invention earned him admission to the Royal Society.
Other contributions to mathematics:--
Apart from calculus, Newton also contributed to other areas of mathematics:
Binomial theorem: He generalized the binomial theorem to negative and fractional exponents.
Numerical Methods: He developed methods for the numerical solution of equations.
Classification of Curves: He made a systematic study of third order curves (cubic curves).
Principia Mathematica:--
"Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" (Mathematical Principles of Natural Philosophy), published in 1687, is Newton's most famous work and is considered one of the most important books in the history of science. In it, Newton presented the laws of motion and the theory of universal gravitation.
Principia is divided into three books:
First Book: Laws and Mathematical Principles of Motion, which contains the mathematical derivation of Kepler's laws.
Second Book: Motion in Matter, which studies the motion and resistance of fluids.
Third Book: World System, where Newton applied his principles to astronomical phenomena, such as the motion of planets, the motion of the moon, tides, etc.
The Principia redefined the scientific method and showed that natural phenomena could be accurately predicted using mathematical principles. It laid the foundation for Newtonian mechanics, which remained the dominant theory of physics for two centuries, until Einstein's theory of relativity and quantum mechanics modified it.
Royal Society and public life:--
In 1672, Newton was elected a Fellow of the Royal Society, the premier institution for scientific research at the time. In 1703 he became its president and held the position until his death. As president he strengthened the Society as a center for scientific research.
In 1696, Newton was appointed Warden of the Royal Mint and in 1699 Master. In this position he reformed England's currency system and took strong measures against counterfeiting. His efforts strengthened England's economic condition.
In 1705, Queen Anne knighted Newton, making him Sir Isaac Newton. This honor was given not primarily for his scientific contributions, but for his political services.
Personal life and characteristics:--
Newton had a complex personality. He was extremely hardworking and dedicated, often becoming so absorbed in his research that he forgot food and sleep. He never married and spent most of his life alone.
Newton also had some controversial aspects to his personality. He could not tolerate criticism and was bitter towards his opponents, as can be seen in his disputes with Leibniz and Hooke. His dispute with Robert Hooke was so intense that after Hooke's death, Newton tried to destroy Hooke's paintings and works.
Newton's religious beliefs were also unusual. He was a devout Christian, but did not believe in the doctrine of the Trinity, which was controversial at the time. He wrote extensively on biblical interpretation and prophecy. He was also deeply interested in alchemy and wrote many cryptic notes on it, although his work was not as recognized as his scientific contributions.
Later life and death:--
In his last years, Newton lived in London and served as President of the Royal Society. He had become England's most distinguished scientist. In 1727, he suffered from gallstones and died on March 31 at the age of 84.
Newton was buried in a lavish state ceremony at Westminster Abbey, where his tombstone bears the words in Latin: "Here rests Isaac Newton, the first to grace the graves... It is the pride of mankind that so great a man has lived among them."
Legacy and influence:--
Newton had a profound impact on science and human civilization. His work completed the Scientific Revolution and laid the foundations of modern science. Newtonian mechanics ruled physics for two centuries and still applies accurately to most everyday situations.
The SI unit of force is named "newton" in Newton's honor. There is a large crater called Newton on the moon and many universities, institutes and awards are named after him.
Alexander Pope wrote in praise of Newton:
"Nature and nature's laws were hidden in the darkness of night;
God said, Behold, Newton! and all was lighted."
Newton himself, however, viewed his achievements more modestly. He said: "If I have seen further than others, it is by standing on the shoulders of giants."
Conclusion:--
The life and work of Isaac Newton is a testament to the power of human intellect. Born in a simple rural family, the man changed the course of science through his ingenuity and hard work. His theories not only transformed physics and mathematics, but also fundamentally changed the way mankind understands the universe and the laws of nature.
Newton's story teaches us how curiosity, persistence and rationality can expand the boundaries of human knowledge. He became not just a great scientist but a symbol of the scientific method - the path to understanding the mysteries of nature through experimentation, observation and mathematical analysis.
Today, when we send spacecraft, construct buildings or develop technology, we often rely on Newton's principles. Thus, even three centuries later, Newton's legacy lives on in our daily lives and scientific progress.