Isaac Newton

gigatos | februarie 2, 2022

Post Views: 10

Rezumat

Sir Isaac Newton (25 decembrie 1642 – 20 martie 1727 conform calendarului iulian, în vigoare în Anglia până în 1752; sau 4 ianuarie 1643 – 31 martie 1727 conform calendarului gregorian) a fost un fizician, matematician, mecanic și astronom englez, unul dintre părinții fizicii clasice.

Autor al lucrării fundamentale Începuturi matematice ale filosofiei naturale, în care a expus legea gravitației universale și cele trei legi ale mecanicii, care au stat la baza mecanicii clasice. A dezvoltat calculul diferențial și integral, teoria culorilor, a pus bazele opticii fizice moderne și a creat multe alte teorii matematice și fizice.

Membru (1672) și președinte (1703-1727) al Societății Regale din Londra.

Citește și, biografii – William Tyndale

Primii ani

Isaac Newton s-a născut în satul Woolsthorpe, Lincolnshire, în ajunul Războiului Civil. Tatăl lui Newton, Isaac Newton (1606-1642), un fermier mic, dar prosper, nu a trăit până la nașterea fiului său. Băiatul se născuse prematur și era bolnăvicios, așa că a durat mult timp până când a fost botezat. Cu toate acestea, a supraviețuit, a fost botezat (1 ianuarie) și numit Isaac în memoria tatălui său. Faptul că s-a născut în ziua de Crăciun a fost considerat de Newton ca fiind un semn special. În ciuda sănătății sale precare din copilărie, a trăit până la vârsta de 84 de ani.

Newton credea cu adevărat că familia sa descindea din nobili scoțieni din secolul al XV-lea, dar istoricii au descoperit că, în 1524, strămoșii săi erau țărani săraci. Până la sfârșitul secolului al XVI-lea, familia a devenit bogată și a trecut în categoria yeomen (proprietari de pământ). Tatăl lui Newton a moștenit o sumă mare de 500 de lire sterline și câteva sute de acri de pământ fertil ocupat de câmpuri și păduri.

În ianuarie 1646, mama lui Newton, Anne Ayscough (1623-1679), s-a recăsătorit. Avea trei copii cu noul ei soț, un văduv în vârstă de 63 de ani, și a început să nu-i mai acorde prea multă atenție lui Isaac. Patronul băiatului a fost unchiul său matern, William Ayscough. În copilărie, Newton, potrivit contemporanilor săi, era tăcut, retras și izolat, pasionat de lectură și de confecționarea de jucării tehnice: cadran solar, ceas cu apă, moară de vânt etc. Toată viața lui s-a simțit singur.

Tatăl vitreg a murit în 1653, iar o parte din moștenirea sa a trecut la mama lui Newton și a fost înregistrată imediat de către aceasta în numele lui Isaac. Mama s-a întors acasă, dar principala ei preocupare erau cei trei copii mai mici și gospodăria numeroasă; Isaac a rămas singur.

În 1655, Newton, în vârstă de 12 ani, a fost trimis la o școală din apropiere, în Grantham, unde a locuit în casa farmacistului Clark. Curând, băiatul a dat dovadă de abilități deosebite, dar în 1659 mama sa, Anne, l-a întors la moșie și a încercat să-i încredințeze fiului de 16 ani o parte din conducerea gospodăriei. Încercarea nu a avut succes – Isaac a preferat cititul cărților, scrierea de poezii și mai ales construirea de diverse mecanisme în locul tuturor celorlalte activități. În această perioadă, Anna a fost abordată de Stokes, învățătoarea lui Newton, și a început să o convingă să continue să îi predea fiului său neobișnuit de înzestrat; la această cerere s-au alăturat unchiul William și o cunoștință din Grantham a lui Isaac (rudă cu chimistul Clark) Humphrey Babington, membru al Colegiului Trinity din Cambridge. Cu un efort combinat, au reușit în cele din urmă să obțină ceea ce doreau. În 1661, Newton a absolvit cu succes școala și a plecat să-și continue studiile la Universitatea Cambridge.

Citește și, biografii – Hermann Göring

Colegiul Trinity (1661-1664)

În iunie 1661, Newton, în vârstă de 18 ani, a sosit la Cambridge. Conform statutului, a susținut un examen de latină, în urma căruia a fost informat că a fost admis la Trinity College (Colegiul Sfânta Treime) de la Universitatea din Cambridge. Mai mult de 30 de ani din viața lui Newton sunt asociați cu această instituție.

Colegiul, ca și restul universității, trecea prin momente dificile. Monarhia tocmai fusese restaurată în Anglia (1660), Regele Carol al II-lea a întârziat adesea plățile datorate universității, a concediat majoritatea personalului didactic numit în timpul revoluției. În total, 400 de persoane au locuit la Trinity College, inclusiv studenți, servitori și 20 de săraci cărora, conform cartei, colegiul trebuia să le dea de pomană. Procesul educațional se afla într-o stare deplorabilă.

Newton a fost înscris ca student „sizar”, căruia nu i s-au perceput taxe de școlarizare (probabil la sfatul lui Babington). Conform normelor vremii, un sizer era obligat să își plătească studiile prin diverse slujbe la universitate sau prin prestarea de servicii studenților mai înstăriți. Puține dovezi documentare sau amintiri din această perioadă a vieții sale au supraviețuit. În acești ani, caracterul lui Newton a prins contur – dorința de a merge până la capăt, intoleranța față de înșelăciune, calomnie și opresiune și indiferența față de faima publică. Încă nu avea prieteni.

În aprilie 1664, Newton, după ce a trecut examenele, a fost promovat într-o categorie superioară de studenți seniori (scholars), ceea ce îi dădea dreptul la o bursă și la continuarea studiilor la colegiu.

În ciuda descoperirilor lui Galileo, știința și filozofia la Cambridge erau încă predate conform lui Aristotel. Cu toate acestea, caietele de notițe ale lui Newton menționează deja Galileo, Copernic, cartezianismul, Kepler și teoria atomistă a lui Gassendi. Judecând după aceste caiete, a continuat să facă (în principal instrumente științifice) și a fost pasionat de optică, astronomie, matematică, fonetică și teoria muzicii. Potrivit amintirilor colegului său de cameră, Newton se dedica din toată inima studiilor, uitând de mâncare și de somn; probabil că, în ciuda dificultăților, acesta era modul de viață pe care și-l dorea el însuși.

Anul 1664 a fost bogat și în alte evenimente din viața lui Newton. Newton a trăit o răsturnare creativă, a început propria activitate științifică și a întocmit o listă extinsă (de 45 de articole) de probleme nerezolvate din natură și din viața umană (Questiones quaedam philosophicae). Mai târziu, liste similare au apărut de mai multe ori în manualele sale de lucru. În luna martie a aceluiași an, în departamentul de matematică al colegiului, nou înființat (1663), au început cursurile unui nou lector, Isaac Barrow, în vârstă de 34 de ani, un matematician important, viitorul prieten și profesor al lui Newton. Interesul lui Newton pentru matematică a crescut dramatic. A făcut prima sa descoperire matematică majoră: expansiunea binomială pentru orice exponent rațional (inclusiv pentru cei negativi) și, prin intermediul acesteia, a ajuns la principala sa metodă matematică – expansiunea unei funcții într-o serie infinită. Chiar la sfârșitul anului, Newton a devenit student universitar.

Fundamentul științific al lui Newton și sursa de inspirație pentru munca sa a fost influențată în cea mai mare măsură de fizicienii Galileo, Descartes și Kepler. Newton a completat scrierile lor, combinându-le într-un sistem universal al lumii. Alți matematicieni și fizicieni au avut o influență mai mică, dar semnificativă: Euclid, Fermat, Huygens, Wallis și profesorul său direct, Barrow. În caietul de student al lui Newton există o frază programatică:

Nu poate exista niciun suveran în filosofie în afară de adevăr… Ar trebui să le punem monumente de aur lui Kepler, Galileo și Descartes și să scriem pe fiecare dintre ei: „Platon este un prieten, Aristotel un prieten, dar prietenul principal este adevărul”.

Citește și, biografii – David Hume

„Anii de ciumă (1665-1667)

În ajunul Crăciunului din 1664 au început să apară cruci roșii pe casele londoneze – primele semne ale Marii Ciume. Până în vară, epidemia mortală s-a extins considerabil. La 8 august 1665, cursurile de la Trinity College au fost suspendate, iar personalul a fost dizolvat până la sfârșitul epidemiei. Newton s-a întors acasă, la Woolsthorpe, luând cu el principalele cărți, caiete și instrumente.

Aceștia au fost ani dezastruoși pentru Anglia – o ciumă devastatoare (o cincime din populație a murit numai în Londra), un război devastator cu Olanda și Marele Incendiu din Londra. Dar o mare parte din descoperirile științifice ale lui Newton au fost făcute în izolarea din „anii de ciumă”. Din notele care au supraviețuit reiese clar că Newton, în vârstă de 23 de ani, cunoștea deja metodele de bază ale calculului diferențial și integral, inclusiv expansiunea funcțiilor în serii și ceea ce mai târziu s-a numit formula Newton-Leibniz. A efectuat o serie de experimente optice inteligente și a demonstrat că albul este un amestec de culori din spectrul de culori. Newton și-a amintit mai târziu de acești ani:

La începutul anului 1665 am găsit metoda seriilor aproximative și regula transformării oricărei puteri a unui polinom în astfel de serii … în noiembrie am obținut metoda directă a fluctuațiilor; în ianuarie al anului următor am obținut teoria culorilor, iar în mai m-am apucat de metoda inversă a fluctuațiilor … În această perioadă mă aflam în cea mai bună perioadă a tinereții mele și eram mai interesat de matematică și filozofie decât în orice alt moment ulterior.

Dar cea mai importantă descoperire a sa din acești ani a fost legea gravitației universale. Mai târziu, în 1686, Newton i-a scris lui Halley:

În lucrări scrise cu mai bine de 15 ani în urmă (nu pot da o dată exactă, dar în orice caz a fost înainte de începerea corespondenței mele cu Oldenburg), am exprimat proporționalitatea pătratică inversă a gravitației planetelor față de Soare în funcție de distanță și am calculat raportul corect dintre gravitația Pământului și conatus recedendi al Lunii față de centrul Pământului, deși nu cu precizie.

Inexactitatea menționată de Newton se datorează faptului că Newton a preluat dimensiunile Pământului și valoarea accelerației gravitaționale din lucrarea lui Galileo Mechanica, unde erau citate cu o inexactitate considerabilă. Mai târziu, Newton a obținut datele mai precise ale lui Picard și a fost în cele din urmă convins de adevărul teoriei sale.

Este o legendă bine cunoscută faptul că Newton a descoperit legea gravitației observând un măr care cădea de pe o creangă de copac. Mărul lui Newton a fost văzut pentru prima dată de William Stukeley, biograful lui Newton (Memoirs of Newton”s Life, 1752):

După masa de prânz, vremea a fost caldă și am ieșit în livadă și am băut ceai la umbra meriilor. Mi-a spus că gândul gravitației îi venise în minte în timp ce stătea sub un copac exact în același mod. Era într-o dispoziție contemplativă când, deodată, un măr a căzut de pe o creangă. „De ce merele cad întotdeauna perpendicular pe pământ?” – s-a gândit el.

Legenda a devenit populară datorită lui Voltaire. De fapt, după cum se poate observa din manualele lui Newton, teoria gravitației universale s-a dezvoltat treptat. Un alt biograf, Henry Pemberton, citează mai detaliat raționamentul lui Newton (fără a menționa mărul): „comparând perioadele mai multor planete și distanțele lor față de Soare, a constatat că … această forță trebuie să scadă în proporție pătratică odată cu creșterea distanței”. Cu alte cuvinte, Newton a descoperit că din a treia lege a lui Kepler, care relaționează perioadele orbitelor planetelor cu distanța lor față de Soare, rezultă „formula pătratului invers” pentru legea gravitației (în aproximația orbitei circulare). Formularea finală a legii gravitației, care a intrat în manualele școlare, a fost redactată de Newton mai târziu, după ce legile mecanicii au devenit clare pentru el.

Aceste descoperiri, precum și multe dintre cele ulterioare, au fost publicate cu 20-40 de ani mai târziu decât au fost făcute. Newton nu urmărea faima. În 1670 îi scria lui John Collins: „Nu văd nimic de dorit în faimă, chiar dacă aș fi capabil să o câștig. Poate că ar crește numărul cunoscuților mei, dar tocmai acest lucru este ceea ce doresc cel mai mult să evit.” Prima sa lucrare științifică (nu a fost găsită decât 300 de ani mai târziu.

Citește și, mitologie – Tezeu

Începutul faimei științifice (1667-1684)

În martie și iunie 1666, Newton a vizitat Cambridge. În vară, însă, un nou val de ciumă l-a obligat să se întoarcă acasă. În cele din urmă, la începutul anului 1667, epidemia a dispărut, iar în aprilie Newton s-a întors la Cambridge. La 1 octombrie a fost ales membru al Colegiului Trinity, iar în 1668 a devenit maestru. I s-a alocat o cameră spațioasă și separată pentru cazare, i s-a alocat un salariu (2 lire sterline pe an) și i s-a repartizat un grup de studenți cu care petrecea câteva ore pe săptămână ocupându-se cu sârguință de subiecte academice standard. Cu toate acestea, nici atunci, nici mai târziu, Newton nu a devenit faimos ca profesor; prelegerile sale erau foarte puțin frecventate.

După ce și-a consolidat poziția, Newton a călătorit la Londra, unde, cu puțin timp înainte, în 1660, fusese înființată Societatea Regală din Londra – o organizație autoritară de oameni de știință proeminenți, una dintre primele Academii de Științe. Organul de presă al Societății Regale a fost revista Philosophical Transactions.

În 1669 au început să apară în Europa lucrări matematice care foloseau descompunerea în serii infinite. Deși profunzimea acestor descoperiri nu se compara cu cea a lui Newton, Barrow a insistat ca elevul său să înregistreze prioritatea sa în această privință. Newton a scris un rezumat scurt, dar rezonabil de complet, al acestei părți a descoperirilor sale, pe care a numit-o Analiza prin intermediul ecuațiilor cu un număr infinit de termeni. Barrow a trimis acest tratat la Londra. Newton i-a cerut lui Barrow să nu dezvăluie numele autorului lucrării (dar i-a scăpat). „Analysis” s-a răspândit printre specialiști și a căpătat o oarecare faimă în Anglia și nu numai.

În același an, Barrow a acceptat invitația regelui de a deveni capelan al curții și a demisionat din învățământ. La 29 octombrie 1669, Newton, în vârstă de 26 de ani, a fost ales pentru a-i succeda ca „Lucas Professor” de matematică și optică la Trinity College. În această poziție, Newton primea un salariu de 100 de lire sterline pe an, fără a include alte bonusuri și stipendii de la Trinity. De asemenea, noul post i-a oferit lui Newton mai mult timp pentru propriile cercetări. Barrow i-a lăsat lui Newton un vast laborator alchimic; în această perioadă Newton a devenit serios interesat de alchimie și a efectuat numeroase experimente chimice.

În același timp, Newton și-a continuat experimentele în domeniul opticii și al teoriei culorilor. Newton a investigat aberația sferică și cromatică. Pentru a le reduce la minimum, a construit un telescop cu reflector mixt: o lentilă și o oglindă sferică concavă, pe care le-a fabricat și le-a lustruit singur. James Gregory (1663) a propus pentru prima dată proiectul unui astfel de telescop, dar ideea nu a fost niciodată realizată. Primul proiect al lui Newton (1668) s-a dovedit a fi un eșec, dar următorul, cu o oglindă mai atent lustruită, în ciuda dimensiunilor sale mici, a oferit o mărire de 40x de o calitate excelentă.

Vestea despre noul instrument a ajuns rapid la Londra, iar Newton a fost invitat să prezinte invenția sa comunității științifice. La sfârșitul anului 1671 sau la începutul anului 1672, reflectorul a fost prezentat regelui și apoi Societății Regale. Aparatul a fost aclamat de toată lumea. Este probabil că și importanța practică a invenției a jucat un rol: observația astronomică era folosită pentru a determina ora exactă, ceea ce era esențial pentru navigația pe mare. Newton a devenit celebru, iar în ianuarie 1672 a fost ales membru al Societății Regale. Mai târziu, reflectoarele îmbunătățite au devenit principalele instrumente ale astronomilor și au fost folosite pentru a descoperi planeta Uranus, alte galaxii și deplasarea spre roșu.

La început, Newton a prețuit camaraderia colegilor din Societatea Regală, unde, pe lângă Barrow, erau membri James Gregory, John Wallis, Robert Hooke, Robert Boyle, Christopher Wren și alte figuri cunoscute ale științei engleze. Cu toate acestea, în curând au apărut conflicte obositoare, pe care Newton nu le-a apreciat foarte mult. În special, a existat o controversă zgomotoasă cu privire la natura luminii. Totul a început cu faptul că, în februarie 1672, Newton a publicat în Philosophical Transactions o descriere detaliată a experimentelor sale clasice cu prisme și a teoriei sale despre culoare. Hooke, care publicase anterior o teorie proprie, a argumentat că nu a fost convins de rezultatele lui Newton și a fost susținut de Huygens pe motiv că teoria lui Newton „contrazicea înțelepciunea convențională”. Newton nu a răspuns la criticile acestora decât șase luni mai târziu, dar până atunci numărul criticilor crescuse semnificativ.

Avalanșa de atacuri incompetente l-a iritat și deprimat pe Newton. Newton i-a cerut secretarului Societății Oldenburg să nu-i mai trimită scrisori critice și a făcut un jurământ pentru viitor: să nu se implice în dispute științifice. În scrisori se plângea că se afla în fața unei alegeri: fie să nu-și publice descoperirile, fie să-și petreacă tot timpul și energia respingând criticile neprietenoase ale profanilor. În cele din urmă a ales prima opțiune și și-a prezentat demisia din Societatea Regală (8 martie 1673). Nu fără dificultate, Oldenburg l-a convins să rămână, dar contactele sale științifice cu Societatea au fost reduse la minimum pentru o lungă perioadă de timp.

În 1673 au avut loc două evenimente importante. În primul rând: prin decret regal, vechiul prieten și patron al lui Newton, Isaac Barrow, s-a întors la Trinity, acum ca director („maestru”) al colegiului. Al doilea: Leibniz, cunoscut la acea vreme ca filosof și inventator, a devenit interesat de descoperirile matematice ale lui Newton. După ce a primit lucrarea lui Newton din 1669 despre seriile infinite și a studiat-o în profunzime, a continuat să dezvolte propria versiune de analiză. În 1676, Newton și Leibniz au avut un schimb de scrisori în care Newton a explicat o serie de metode ale sale, a răspuns la întrebările lui Leibniz și a sugerat existența unor metode și mai generale, încă nepublicate (adică calculul diferențial și integral general). Secretarul Societății Regale, Henry Oldenburg, l-a presat pe Newton pentru gloria Angliei să publice descoperirile sale matematice privind analiza, dar Newton a răspuns că se ocupase de un alt subiect timp de cinci ani și nu dorea să fie distras. Newton nu a răspuns la următoarea scrisoare a lui Leibniz. Prima publicație succintă despre versiunea lui Newton a analizei a apărut abia în 1693, când versiunea lui Leibniz se răspândise deja pe scară largă în Europa.

Sfârșitul anilor 1670 a fost trist pentru Newton. În mai 1677, Barrow, în vârstă de 47 de ani, a murit pe neașteptate. În iarna aceluiași an, un incendiu uriaș a izbucnit în casa lui Newton, iar o parte din arhivele manuscriselor lui Newton au ars. În septembrie 1677, Oldenburg, secretarul favorit al lui Newton la Royal Society, a murit, iar Hooke, care îl trata pe Newton în mod nefavorabil, a devenit noul secretar. În 1679, mama Annei s-a îmbolnăvit grav; Newton a lăsat totul pentru a se ocupa de ea și a participat activ la îngrijirea ei, dar starea mamei sale s-a înrăutățit rapid și a murit. Mama și Barrow au fost printre puținii oameni care au înveselit singurătatea lui Newton.

Citește și, biografii – Vlad Țepeș

„Începuturile matematice ale filosofiei naturale (1684-1686)

Povestea acestei lucrări, una dintre cele mai faimoase din istoria științei, a început în 1682, când trecerea cometei Halley a stârnit un interes sporit pentru mecanica cerească. Edmond Halley a încercat să îl convingă pe Newton să își publice „teoria generală a mișcării”, despre care se vorbea de mult timp în comunitatea științifică. Newton, care nu dorea să se implice în noi dispute și certuri științifice, a refuzat.

În august 1684, Halley a venit la Cambridge și i-a spus lui Newton că el, Wren și Hooke discutaseră despre cum să deducă elipticitatea orbitelor planetelor din formula legii gravitației, dar nu știau cum să abordeze soluția. Newton a spus că avea deja o astfel de probă și, în noiembrie, i-a trimis manuscrisul finit lui Halley. El a recunoscut imediat valoarea rezultatului și a metodei, l-a vizitat din nou pe Newton și, de data aceasta, a reușit să-l convingă să-și publice descoperirile. La 10 decembrie 1684 a apărut o însemnare istorică în procesul-verbal al Societății Regale:

Domnul Halley … l-a văzut recent pe domnul Newton la Cambridge și i-a arătat un tratat interesant, „De motu”. Conform dorinței domnului Halley, Newton a promis să trimită tratatul Societății.

Lucrările la această carte au continuat între 1684 și 1686. Potrivit amintirilor lui Humphrey Newton, rudă a savantului și asistent al acestuia în acești ani, la început Newton a scris „Elementele” între experimentele alchimice cărora le acorda cea mai mare atenție, apoi a fost fascinat și s-a dedicat cu entuziasm lucrului la cartea principală a vieții sale.

Publicația ar fi trebuit să fie finanțată de Royal Society, dar la începutul anului 1686, aceasta a publicat un tratat despre istoria peștilor care nu a avut căutare, ceea ce a dus la epuizarea bugetului. Halley a anunțat apoi că va suporta costurile de publicare a lucrării. Societatea a acceptat cu recunoștință această ofertă generoasă și i-a oferit lui Halley 50 de exemplare gratuite ale tratatului despre istoria peștilor, ca o compensație parțială.

Lucrarea lui Newton – poate prin analogie cu Începuturile filozofiei lui Descartes (1644) sau, potrivit unor istorici ai științei, o provocare la adresa cartezienilor – s-a numit Începuturi matematice ale filozofiei naturale (în latină Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), adică, în limbaj modern, Fundamentele matematice ale fizicii.

La 28 aprilie 1686, primul volum din Mathematical Beginnings a fost prezentat Societății Regale. Toate cele trei volume au fost publicate în 1687, după o editare de către autor. Tirajul (aproximativ 300 de exemplare) a fost epuizat în patru ani – foarte rapid pentru acea vreme.

Atât din punct de vedere fizic, cât și matematic, munca lui Newton este calitativ superioară celei a tuturor predecesorilor săi. Ea nu are o metafizică aristotelică sau carteziană, cu raționamente vagi și „cauze profunde” ale fenomenelor naturale, formulate vag și adesea exagerate. Newton, de exemplu, nu proclamă faptul că legea gravitației funcționează în natură, ci dovedește cu strictețe acest fapt, pe baza modelului observat al mișcării planetelor și a sateliților lor. Metoda lui Newton este de a crea un model al fenomenului „fără a inventa ipoteze”, iar apoi, dacă datele sunt suficiente, de a căuta cauzele acestuia. Această abordare, inițiată de Galileo, a însemnat sfârșitul vechii fizici. Descrierea calitativă a naturii a făcut loc celei cantitative – calculele, desenele și tabelele ocupă o parte considerabilă a cărții.

În cartea sa, Newton a definit în mod clar conceptele de bază ale mecanicii și a introdus câteva concepte noi, inclusiv mărimi fizice importante precum masa, forța externă și cantitatea de mișcare. Au fost formulate cele trei legi ale mecanicii. Este prezentată o derivare riguroasă a tuturor celor trei legi Kepler ale gravitației. Rețineți că au fost descrise și orbitele hiperbolice și parabolice ale unor corpuri cerești necunoscute lui Kepler. Newton nu discută în mod direct adevărul sistemului heliocentric copernican, dar îl implică; el chiar estimează abaterea Soarelui de la centrul de masă al sistemului solar. Cu alte cuvinte, Soarele în sistemul lui Newton, spre deosebire de cel al lui Kepler, nu se odihnește, ci se supune legilor generale ale mișcării. Sistemul general include și comete, ale căror orbite erau foarte controversate la acea vreme.

Un punct slab al teoriei lui Newton privind gravitația, potrivit multor oameni de știință din acea vreme, a fost lipsa unei explicații privind natura acestei forțe. Newton a prezentat doar aparatul matematic, lăsând deschise întrebările legate de cauza gravitației și de mediul său material. Pentru o comunitate științifică educată în filozofia lui Descartes, aceasta a fost o abordare nefamiliară și provocatoare, și doar succesul triumfător al mecanicii celeste din secolul al XVIII-lea i-a forțat pe fizicieni să accepte temporar teoria lui Newton. Baza fizică a gravitației a devenit clară abia peste două secole mai târziu, odată cu apariția teoriei generale a relativității.

Aparatul matematic și structura generală a cărții au fost construite de Newton cât mai aproape de standardul de rigoare științifică recunoscut de contemporanii săi – Elementele lui Euclid. A evitat în mod deliberat să folosească analiza matematică aproape peste tot – utilizarea unor metode noi, necunoscute, ar fi pus în pericol credibilitatea rezultatelor. Totuși, această prudență a devalorizat metoda de prezentare a lui Newton pentru generațiile ulterioare de cititori. Cartea lui Newton a fost prima lucrare despre noua fizică și, în același timp, una dintre ultimele lucrări serioase care a folosit vechile metode de cercetare matematică. Toți adepții lui Newton foloseau deja metodele puternice de analiză matematică pe care acesta le crease. D”Alambert, Euler, Laplace, Clero și Lagrange au fost cei mai mari succesori direcți ai muncii lui Newton.

În timpul vieții autorului, cartea a fost publicată în trei ediții, de fiecare dată cu adăugiri și corecturi semnificative din partea autorului.

Citește și, biografii – George Bernard Shaw

Administrație (1687-1703)

Anul 1687 nu a fost marcat doar de publicarea marii cărți, ci și de conflictul lui Newton cu regele James al II-lea. În februarie, regele, într-o acțiune consecventă de restaurare a catolicismului în Anglia, a ordonat Universității din Cambridge să acorde o diplomă de masterat unui călugăr catolic, Alban Francis. Autoritățile universitare au ezitat, nevrând nici să încalce legea, nici să îl deranjeze pe rege; în curând, o delegație de cercetători, printre care și Newton, a fost convocată pentru a-l mustra pe Lordul Înalt Justițiar George Jeffreys, cunoscut pentru grosolănia și cruzimea sa. Newton s-a opus oricărui compromis care încalcă autonomia universitară și a convins delegația să adopte o poziție de principiu. În cele din urmă, rectorul universității a fost demis, dar dorința regelui nu a fost niciodată îndeplinită. Într-una dintre scrisorile sale din acești ani, Newton și-a expus principiile politice:

Orice om cinstit este obligat de legile lui Dumnezeu și ale oamenilor să se supună poruncilor legale ale regelui. Dar dacă Majestatea Sa este sfătuită să ceară ceva ce nu poate fi făcut prin lege, nimeni nu ar trebui să sufere vreun prejudiciu dacă neglijează o astfel de cerere.

În 1689, după răsturnarea regelui Iacob al II-lea, Newton a fost ales pentru prima dată în Parlament din partea Universității din Cambridge și a fost ales pentru puțin peste un an. A fost din nou membru al parlamentului în perioada 1701-1702. Există o anecdotă populară conform căreia a luat cuvântul o singură dată în Camera Comunelor, cerând să închidă o fereastră pentru a evita un curent de aer. De fapt, Newton și-a îndeplinit îndatoririle parlamentare cu aceeași integritate cu care și-a tratat toate afacerile.

În jurul anului 1691, Newton s-a îmbolnăvit grav (probabil otrăvit în timpul unor experimente chimice, deși alte versiuni includ suprasolicitarea, șocul după un incendiu care a dus la pierderea unor rezultate importante și boli legate de vârstă). Rudele se temeau pentru sănătatea sa mintală; mai multe dintre scrisorile sale din această perioadă care au supraviețuit prezintă semne de tulburări mintale. Abia la sfârșitul anului 1693 Newton și-a recăpătat complet sănătatea.

În 1679, Newton l-a întâlnit la Trinity pe Charles Montague (1661-1715), un aristocrat în vârstă de 18 ani care iubea știința și alchimia. Probabil că Newton i-a făcut o impresie puternică lui Montague, deoarece în 1696, devenit Lord Halifax, președinte al Societății Regale și Cancelar al Exchequer (adică ministru de finanțe al Angliei), Montague i-a sugerat regelui să-l numească pe Newton în funcția de curator al monetăriei. Regele și-a dat acordul, iar în 1696 Newton a preluat postul, a părăsit Cambridge și s-a mutat la Londra.

Pentru început, Newton a făcut un studiu amănunțit al tehnologiei de batere a monedelor, a pus ordine în hârtii și a reproiectat contabilitatea pentru ultimii 30 de ani. În același timp, Newton a promovat cu energie și pricepere reforma monetară în curs a lui Montague, restabilind încrederea în sistemul monetar englez, neglijat cu desăvârșire de predecesorii săi. În Anglia, în acești ani, au fost folosite aproape exclusiv monede incomplete, și nu în cantitate mică și monede contrafăcute. Desprinderea marginilor monedelor de argint era foarte răspândită, iar monedele nou bătute dispăreau imediat ce intrau în circulație, deoarece erau topite în masă, exportate în străinătate și ascunse în cufere. Montague a concluzionat apoi că situația putea fi schimbată doar prin recircularea tuturor monedelor care circulau în Anglia și prin interzicerea circulației monedelor tăiate, ceea ce presupunea o creștere drastică a productivității Monetăriei Regale. Pentru aceasta era nevoie de un administrator competent, iar acesta a fost exact omul pe care Newton l-a preluat în calitate de custode al Monetăriei în martie 1696.

Datorită acțiunilor energice ale lui Newton, în 1696 a fost înființată o rețea de sucursale ale Monetăriei în orașele din Anglia, în special în Chester, unde Newton l-a numit pe prietenul său Halley director de sucursală, ceea ce a dus la creșterea producției de monede de argint de 8 ori mai mare. Newton a introdus în tehnologia monetăriei utilizarea de granule inscripționate, după care șlefuirea criminală a metalului a devenit practic imposibilă. Monedele de argint vechi, defecte, au fost complet retrase din circulație și reconstituite în 2 ani, iar producția de monede noi a fost mărită pentru a face față cererii, iar calitatea acestora a fost îmbunătățită. În timpul unor reforme similare, oamenii au fost nevoiți să schimbe banii vechi cu greutate, după care cantitatea de numerar a scăzut atât la persoanele fizice (private și juridice), cât și la nivelul întregii țări, dar dobânzile și datoriile de credit au rămas aceleași, ceea ce a dus la stagnarea economiei. Newton a propus schimbul de bani la valoarea nominală, ceea ce a prevenit aceste probleme, iar lipsurile inevitabile au fost compensate prin împrumuturi de la alte țări (mai ales din Țările de Jos). Inflația a scăzut, dar datoria externă a statului a crescut la dimensiuni fără precedent în istoria Angliei până la mijlocul secolului. În acest timp, însă, s-a înregistrat o creștere economică considerabilă, ceea ce a dus la o creștere a impozitelor plătite către trezorerie (egale cu cele din Franța, deși Franța avea de 2,5 ori mai mulți locuitori), astfel încât datoria națională a fost achitată treptat.

În 1699 a fost finalizată recuperarea monedelor și, aparent ca o recompensă pentru serviciile sale, în acel an Newton a fost numit manager („maestru”) al monetăriei. Cu toate acestea, un om onest și competent în fruntea Monetăriei nu a convenit tuturor. Încă din primele zile, Newton a fost bombardat cu plângeri și denunțuri; comisii de verificare apăreau tot timpul. După cum s-a dovedit, multe dintre denunțuri proveneau de la falsificatori iritați de reformele lui Newton. Newton era în general indiferent la calomnii, dar nu ierta niciodată dacă acestea îi afectau onoarea și reputația. A fost implicat personal în zeci de anchete, iar peste 100 de falsificatori au fost depistați și condamnați; în absența unor circumstanțe agravante, aceștia au fost cel mai adesea exilați în coloniile nord-americane, dar mai mulți lideri au fost executați. Numărul monedelor contrafăcute în Anglia a scăzut considerabil. În memoriile sale, Montague a lăudat abilitățile administrative extraordinare ale lui Newton, care au asigurat succesul reformei. Astfel, reformele realizate de savant nu numai că au prevenit o criză economică, dar zeci de ani mai târziu au dus la o creștere semnificativă a bogăției țării.

În aprilie 1698, țarul rus Petru I a vizitat Monetăria de trei ori în cadrul „Marii Ambasade”; din păcate, detaliile vizitei sale și ale comunicării cu Newton nu s-au păstrat. Cu toate acestea, se știe că în anul 1700 în Rusia a avut loc o reformă a monedei, similară celei englezești. Iar în 1713, primele șase exemplare tipărite ale celei de-a doua ediții a Elementelor au fost trimise de Newton țarului Petru din Rusia.

Simbolul triumfului științific al lui Newton au devenit două evenimente în 1699: a început să predea sistemul newtonian al lumii la Cambridge (din 1704 – și la Oxford), iar Academia de Științe din Paris, un bastion al adversarilor săi cartezieni, l-a ales membru străin. În tot acest timp, Newton era încă membru și profesor la Trinity College, dar în decembrie 1701 a demisionat oficial din toate funcțiile sale de la Cambridge.

În 1703, președintele Societății Regale, lordul John Somers, a murit, după ce a participat doar de două ori în timpul celor cinci ani de președinție. În noiembrie, Newton a fost ales succesor al său și a condus Societatea pentru tot restul vieții sale – mai mult de douăzeci de ani. Spre deosebire de predecesorii săi, a participat personal la toate reuniunile și a făcut tot ce i-a stat în putință pentru a se asigura că Societatea Regală Britanică ocupă un loc de onoare în lumea științifică. Numărul membrilor Societății a crescut (printre care, în afară de Halley, se numărau Denis Papin, Abraham de Moivre, Roger Cotes și Brooke Taylor), s-au realizat și discutat experimente interesante, calitatea articolelor din reviste s-a îmbunătățit considerabil, iar problemele financiare au fost atenuate. Societatea a dobândit secretari plătiți și o reședință proprie (în Fleet Street); Newton a plătit din propriul buzunar costul mutării. În acești ani, Newton a fost invitat frecvent în calitate de consultant la diverse comisii guvernamentale, iar prințesa Caroline, viitoarea regină a Marii Britanii (soția lui George al II-lea), a petrecut ore întregi cu el la palat, purtând conversații pe teme filozofice și religioase.

Citește și, biografii – Langston Hughes

Ultimii ani

În 1704 a publicat (prima dată în limba engleză) o monografie, Optica, care a definit dezvoltarea acestei științe până la începutul secolului al XIX-lea. Acesta conținea un apendice, On the Quadrature of Curves, prima și destul de completă expunere a versiunii lui Newton de analiză matematică. Este, de fapt, ultima lucrare a lui Newton în domeniul științelor naturii, deși a trăit mai mult de 20 de ani. Catalogul bibliotecii pe care a lăsat-o în urma sa conținea în principal cărți de istorie și teologie, iar Newton și-a dedicat restul vieții acestor domenii. Newton a rămas administrator al Monetăriei, deoarece această funcție, spre deosebire de cea de supraveghetor, nu îi cerea să fie deosebit de activ. De două ori pe săptămână mergea la Monetărie, iar o dată pe săptămână la o reuniune a Societății Regale. Newton nu a călătorit niciodată în afara Angliei.

În 1705, regina Ana l-a făcut cavaler pe Newton. De acum înainte, el era Sir Isaac Newton. A fost pentru prima dată în istoria Angliei când titlul de cavaler a fost conferit pentru merite științifice; următoarea dată când s-a întâmplat acest lucru a fost peste un secol mai târziu (1819, în legătură cu Humphrey Davy). Cu toate acestea, unii biografi consideră că regina nu a fost motivată de știință, ci de politică. Newton și-a dobândit propria stemă și un pedigree nu foarte fiabil.

În 1707, Newton a publicat o colecție de prelegeri despre algebră intitulată Aritmetica universală. Metodele numerice pe care le conținea au marcat nașterea unei noi discipline promițătoare, analiza numerică.

În 1708 a început o dispută deschisă cu Leibniz pe tema priorității (vezi mai jos), în care au fost implicați chiar și membrii familiei regale. Această dușmănie între cele două genii a costat scump știința – școala matematică engleză și-a pierdut în curând activitatea timp de un secol, în timp ce școala europeană a ignorat multe dintre ideile remarcabile ale lui Newton, redescoperindu-le mult mai târziu. Conflictul nu a fost stins nici măcar la moartea lui Leibniz (1716).

Prima ediție a Elementelor lui Newton era de mult epuizată. Munca de mulți ani a lui Newton pentru a pregăti cea de-a doua ediție, clarificată și completată, a fost încununată de succes în 1710, când a apărut primul volum al noii ediții (ultimul, al treilea – în 1713). Tirajul inițial (700 de exemplare) a fost în mod clar insuficient, iar exemplare suplimentare au fost retipărite în 1714 și 1723. La finalizarea celui de-al doilea volum, Newton, ca o excepție, a trebuit să se întoarcă la fizică pentru a explica discrepanța dintre teorie și datele experimentale, și a făcut imediat o descoperire majoră – contracția hidrodinamică a unui jet. Teoria se potrivea acum bine cu experimentul. Newton a adăugat o „Exortație” la sfârșitul cărții, cu o critică devastatoare a „teoriei vortexului” cu care adversarii săi cartezieni încercau să explice mișcarea planetelor. La întrebarea firească „cum este de fapt?”, cartea urmează cu celebrul și cinstitul răspuns: „Motivul… proprietăților gravitației nu am putut încă să îl deduc din fenomene; nu concep ipoteze”.

În aprilie 1714, Newton și-a sintetizat experiențele în domeniul reglementărilor financiare și a prezentat Trezoreriei articolul „Observații privind valoarea aurului și a argintului”. Articolul conținea propuneri concrete de ajustare a valorii metalelor prețioase. Aceste propuneri au fost parțial acceptate și au avut un efect favorabil asupra economiei engleze.

Cu puțin timp înainte de moartea sa, Newton a fost una dintre victimele unei mari escrocherii financiare a South Seas Trading Company, susținută de guvern. A cumpărat titlurile de valoare ale companiei pentru o sumă mare și a insistat ca acestea să fie achiziționate de Royal Society. La 24 septembrie 1720, banca societății s-a declarat în faliment. Nepoata sa, Catherine, și-a amintit în însemnările sale că Newton a pierdut peste 20.000 de lire sterline, după care a susținut că poate calcula mișcarea corpurilor cerești, dar nu și nebunia mulțimilor. Cu toate acestea, mulți biografi consideră că Ecaterina nu se referea la o pierdere reală, ci la faptul că nu a reușit să obțină profitul așteptat. După ce compania a dat faliment, Newton s-a oferit să despăgubească Royal Society din propriul buzunar, dar oferta sa a fost respinsă.

Newton și-a dedicat ultimii ani din viață scrierii Cronologiei regatelor antice, pentru care a petrecut aproximativ 40 de ani pregătind cea de-a treia ediție a Începuturilor, care a apărut în 1726. Spre deosebire de cea de-a doua ediție, modificările din cea de-a treia au fost minore – în principal rezultatele noilor observații astronomice, inclusiv un ghid destul de complet al cometelor observate începând cu secolul al XIV-lea. Printre altele, a fost prezentată orbita calculată a cometei Halley, a cărei nouă apariție la acea vreme (1758) a confirmat în mod clar calculele teoretice ale lui Newton și Halley (la acea vreme deja decedați). Tirajul cărții poate fi considerat uriaș pentru o publicație științifică din acei ani: 1.250 de exemplare.

În 1725, sănătatea lui Newton a început să scadă simțitor și s-a mutat la Kensington, lângă Londra, unde a murit în somn, în noaptea de 20 (31) martie 1727.Nu a lăsat niciun testament scris, dar a lăsat o mare parte din marea sa avere rudelor sale apropiate cu puțin timp înainte de moarte. Este înmormântat în Westminster Abbey. Fernando Savater, conform scrisorilor lui Voltaire, descrie astfel funeraliile lui Newton:

A participat întreaga Londră. Mai întâi, corpul a fost expus public într-o trăsură funerară somptuoasă, flancată de lămpi uriașe, apoi a fost transportat la Westminster Abbey, unde Newton a fost înmormântat printre regi și oameni de stat proeminenți. În fruntea cortegiului funerar se afla Lordul Cancelar, urmat de toți miniștrii regali.

Citește și, biografii – Rudyard Kipling

Trăsături de caracter

Este dificil de realizat un portret psihologic al lui Newton, deoarece chiar și simpatizanții săi îi atribuie adesea calități diferite. Trebuie să ținem cont de cultul lui Newton în Anglia, care i-a obligat pe autorii memoriilor să îl înzestreze pe marele om de știință cu toate virtuțile imaginabile, ignorând contradicțiile reale din natura sa. În plus, spre sfârșitul vieții sale, caracterul lui Newton a dezvoltat trăsături precum bunăvoința, condescendența și sociabilitatea care nu îi erau caracteristice până atunci.

Newton era scund, de statură robustă, cu părul ondulat. Nu s-a îmbolnăvit aproape niciodată, și-a păstrat părul des (deja destul de grizonat de la vârsta de 40 de ani) și toți dinții, cu excepția unuia, până la bătrânețe. Nu a folosit niciodată (conform altor rapoarte, aproape niciodată) ochelari, deși era oarecum miop. Rar a râs sau s-a enervat, nu există nicio înregistrare în care să fi spus glume sau să fi dat dovadă de simțul umorului. Era atent și cumpătat cu banii, dar nu zgârcit. Nu a fost niciodată căsătorit. De obicei, se afla într-o profundă concentrare interioară, ceea ce îl făcea adesea să fie distrat: de exemplu, odată, când a invitat musafiri, s-a dus în cămară după vin, dar apoi i-a venit o idee științifică și s-a grăbit să se ducă în biroul său. Era indiferent la sport, muzică, artă, teatru și călătorii. Asistentul său își amintea: „Nu-și permitea nicio odihnă și niciun răgaz… considera că pierdea fiecare oră care nu este dedicată ocupației… Cred că era întristat de necesitatea de a cheltui timpul pentru mâncare și somn. Acestea fiind spuse, Newton a reușit să combine simțul practic și bunul simț, lucru evident în gestionarea cu succes a Monetăriei și a Societății Regale.

Crescut în tradiția puritană, Newton și-a stabilit o serie de principii rigide și de autorestricții. Și nu era înclinat să-i ierte pe alții ceea ce nu s-ar fi iertat pe sine; acest lucru a stat la baza multor conflicte ale sale (vezi mai jos). Era cald cu rudele și cu mulți colegi, dar nu avea prieteni apropiați, nu căuta compania altora, era distant. Cu toate acestea, Newton nu a fost insensibil sau indiferent la situația altora. Atunci când, după moartea surorii sale vitrege Anne, copiii săi au rămas fără mijloace de trai, Newton a numit beneficiarul copiilor minori, iar mai târziu fiica Annei, Catherine, a preluat educația. De asemenea, a ajutat în mod regulat și alte rude. „Fiind cumpătat și prudent, era în același timp foarte liber cu banii și era întotdeauna gata să ajute un prieten la nevoie, fără a fi obraznic. A fost deosebit de generos cu tinerii. Mulți oameni de știință englezi faimoși – Stirling, McLaren, astronomul James Pound și alții – și-au amintit cu profundă recunoștință de ajutorul oferit de Newton la începutul carierei lor științifice.

Citește și, istorie – Renașterea italiană

Conflicte

În 1675, Newton a trimis Societății tratatul său cu noi cercetări și speculații privind natura luminii. Robert Hooke a declarat în cadrul reuniunii că tot ceea ce era valoros în tratat se afla deja în cartea publicată anterior de Hooke, Micrografia. În conversații private, l-a acuzat pe Newton de plagiat: „Am arătat că domnul Newton a folosit ipotezele mele despre impulsuri și unde” (din jurnalul lui Hooke). Hooke a contestat prioritatea tuturor descoperirilor lui Newton în domeniul opticii, cu excepția celor cu care nu era de acord. Oldenburg l-a informat imediat pe Newton cu privire la aceste acuzații, iar acesta din urmă le-a considerat insinuări. De data aceasta, conflictul a fost rezolvat, iar oamenii de știință au făcut schimb de scrisori de conciliere (1676). Cu toate acestea, din acel moment și până la moartea lui Hooke (1703), Newton nu a mai publicat nicio lucrare despre optică, deși acumulase o cantitate uriașă de material pe care l-a sistematizat în monografia sa clasică, Optica (1704).

O altă controversă prioritară a fost descoperirea legii gravitației. Încă din 1666, Hooke a ajuns la concluzia că mișcarea planetelor este o suprapunere a căderii pe Soare datorită forței de gravitație a Soarelui și a mișcării inerțiale tangențiale la traiectoria planetei. În opinia sa, această suprapunere de mișcări este responsabilă pentru forma eliptică a traiectoriei planetei în jurul Soarelui. Cu toate acestea, el nu a putut să o demonstreze matematic și i-a trimis o scrisoare lui Newton în 1679, oferindu-și cooperarea în rezolvarea problemei. Scrisoarea sugera, de asemenea, că forța de atracție spre Soare scade în mod invers proporțional cu pătratul distanței. În replică, Newton a remarcat că se ocupase anterior de problema mișcării planetare, dar că abandonase aceste studii. De fapt, după cum arată documentele găsite ulterior, Newton s-a ocupat de problema mișcării planetelor încă din 1665-1669, când, pe baza legii a III-a a lui Kepler, a constatat că „tendința planetelor de a se îndepărta de Soare va fi invers proporțională cu pătratul distanțelor lor față de Soare”. Cu toate acestea, ideea de orbită a unei planete ca rezultat exclusiv al egalității dintre forțele de gravitație față de Soare și forța centrifugă nu fusese încă pe deplin dezvoltată de el la acea vreme.

Corespondența dintre Hooke și Newton s-a întrerupt ulterior. Hooke a revenit la încercarea de a trasa traiectoria planetei în conformitate cu legea pătratelor inverse. Cu toate acestea, și aceste încercări s-au dovedit a fi nereușite. Între timp, Newton s-a întors la studiul mișcării planetare și a rezolvat problema.

Când Newton își pregătea Elemente pentru publicare, Hooke i-a cerut lui Newton să stipuleze în prefață prioritatea lui Hooke pentru legea gravitației. Newton a obiectat că Bullwald, Christopher Wren și Newton însuși ajunseseră la aceeași formulă în mod independent și înaintea lui Hooke. A izbucnit un conflict care a otrăvit viețile celor doi oameni de știință.

Autorii moderni acordă credit atât lui Newton, cât și lui Hooke. Prioritatea lui Hooke constă în stabilirea problemei construirii traiectoriei planetei datorită suprapunerii căderii acesteia spre Soare conform legii pătratelor inverse și a mișcării prin inerție. De asemenea, este posibil ca scrisoarea lui Hooke să fi fost cea care l-a încurajat direct pe Newton să finalizeze problema. Cu toate acestea, Hooke însuși nu a rezolvat problema și nici nu a ghicit universalitatea gravitației,

Dacă unim toate ipotezele și gândurile lui Hooke despre mișcarea planetelor și gravitație, exprimate de acesta timp de aproape 20 de ani, întâlnim aproape toate concluziile principale ale „Elementelor” lui Newton, doar că exprimate într-o formă incertă și puțin demonstrabilă. Fără să rezolve problema, Hooke a găsit răspunsul. Cu toate acestea, în fața noastră nu se află un gând aruncat din întâmplare, ci, fără îndoială, rodul unei munci îndelungate. Hooke a avut intuiția strălucită a unui fizician-experimentator care discerne adevăratele relații și legi ale naturii într-un labirint de fapte. Cu o intuiție rară similară a experimentatorului îl întâlnim în istoria științei pe Faraday, dar Hooke și Faraday nu erau matematicieni. Lucrarea lor a fost completată de Newton și Maxwell.Lupta fără scop cu Newton pentru prioritate a aruncat o umbră asupra numelui glorios al lui Hooke, dar istoria a venit timpul, după aproape trei secole, să le aducă fiecăruia un omagiu. Hooke nu ar fi putut să meargă pe calea dreaptă și imaculată a începuturilor matematice ale lui Newton, dar pe căile sale ocolitoare, din care nu mai găsim acum nicio urmă, a ajuns în același loc.

Relația lui Newton cu Hooke a rămas tensionată și după aceea. De exemplu, atunci când Newton a prezentat Societății o nouă construcție a sextantului pe care o inventase, Hooke a susținut imediat că el inventase un astfel de dispozitiv cu mai bine de 30 de ani înainte (deși nu construise niciodată un sextant). Cu toate acestea, Newton era conștient de valoarea științifică a descoperirilor lui Hooke și l-a menționat de mai multe ori pe oponentul său, acum decedat, în Optica sa.

În afară de Newton, Hooke a avut dispute prioritare cu mulți alți oameni de știință englezi și continentali, printre care Robert Boyle, pe care l-a acuzat că și-a însușit o îmbunătățire a pompei de aer, și secretarul Societății Regale, Oldenburg, care susținea că Huygens i-a furat lui Hooke, prin intermediul lui Oldenburg, ideea ceasului cu arc în spirală.

Mitul conform căruia Newton ar fi ordonat distrugerea singurului portret al lui Hooke este discutat mai jos.

John Flemsteed, eminentul astronom englez, l-a întâlnit pe Newton la Cambridge (1670), când Flemsteed era încă student, iar Newton era maestru. Cu toate acestea, aproape în același timp cu Newton, Flemsteed a devenit și el celebru – în 1673 a publicat tabele astronomice de o calitate remarcabilă, pentru care regele i-a acordat o audiență personală și titlul de „astronom regal”. Mai mult, regele a făcut să fie construit un observator la Greenwich, lângă Londra, care a fost pus la dispoziția lui Flemstead. Cu toate acestea, regele a considerat că banii pentru dotarea observatorului reprezintă o cheltuială inutilă și aproape toate veniturile lui Flemsteed au fost folosite pentru a construi instrumente și a administra observatorul.

La început, relația dintre Newton și Flemsteed a fost una de bun-simț. Newton pregătea o a doua ediție a Elementelor și avea mare nevoie de observații exacte ale lunii pentru a construi și (teoria primei ediții a mișcării lunii și a cometelor era nesatisfăcătoare. A fost, de asemenea, important pentru validarea teoriei gravitaționale a lui Newton, care a fost aspru criticată de cartezianii de pe continent. Flemsteed i-a furnizat de bunăvoie datele solicitate, iar în 1694 Newton i-a spus cu mândrie lui Flemsteed că o comparație între datele calculate și cele experimentale a arătat coincidența lor practică. În unele scrisori, Flemstead l-a îndemnat pe Newton să stipuleze prioritatea sa, a lui Flemstead, în cazul în care se foloseau observații; acest lucru se aplica în primul rând lui Halley, pe care Flemstead îl disprețuia și îl suspecta de necinste științifică, dar putea însemna și o lipsă de încredere în Newton însuși. În scrisorile lui Flemstead încep să apară resentimente:

Sunt de acord: sârma este mai valoroasă decât aurul din care este făcută. Totuși, am colectat acest aur, l-am curățat și l-am spălat și nu îndrăznesc să cred că apreciați atât de puțin ajutorul meu doar pentru că l-ați primit atât de ușor.

Conflictul deschis a început cu o scrisoare din partea lui Flemsteed, în care acesta își cerea scuze pentru că a găsit o serie de erori sistematice în unele dintre datele furnizate lui Newton. Acest lucru a amenințat teoria lui Newton despre Lună și l-a obligat să refacă calculele, în timp ce credibilitatea celorlalte date a fost, de asemenea, zdruncinată. Newton, care nu putea tolera necinstea, a fost extrem de iritat și chiar a bănuit că Flemsteed făcuse aceste greșeli în mod deliberat.

În 1704, Newton l-a vizitat pe Flemstead, care obținuse în acel moment noi date de observație extrem de precise, și l-a rugat să îi transmită aceste date; în schimb, Newton a promis că îl va ajuta pe Flemstead să publice lucrarea sa majoră, Marele Catalog Stelar. Cu toate acestea, Flemsteed a început să tergiverseze din două motive: catalogul nu era încă complet, iar el nu mai avea încredere în Newton și se temea de furtul inestimabilelor sale observații. Flemstead a folosit calculatoarele experimentate care i-au fost date pentru a-și finaliza lucrările pentru a calcula pozițiile stelelor, în timp ce Newton era interesat în primul rând de Lună, planete și comete. În cele din urmă, în 1706, a început tipărirea cărții, dar Flemstead, care suferea de gută dureroasă și devenea din ce în ce mai suspicios, i-a cerut lui Newton să nu deschidă exemplarul sigilat al tipografiei înainte de finalizarea tipăririi; Newton, care avea nevoie urgentă de date, a ignorat acest ordin și a scris valorile corecte. Tensiunea a crescut. Flemstead l-a făcut scandal pe Newton pentru că a încercat să facă personal mici corecții la erori. Tipărirea cărții a decurs extrem de lent.

Din cauza dificultăților financiare, Flemstead nu și-a plătit cotizația de membru și a fost exclus din Royal Society; o nouă lovitură a venit din partea reginei, care, se pare că la cererea lui Newton, a transferat controlul observatorului către Societate. Newton i-a dat un ultimatum lui Flemsteed:

Ați prezentat un catalog imperfect, în care lipsesc multe lucruri, nu ați dat pozițiile stelelor care erau de dorit și am auzit că tipărirea s-a oprit din cauza lipsei lor. Așadar, se așteaptă de la dumneavoastră următoarele: fie că îi veți trimite finalul catalogului dumneavoastră doctorului Arbetnott, fie că îi veți trimite cel puțin datele de observații necesare pentru final, astfel încât să se poată trece la tipărire.

Newton a amenințat, de asemenea, că întârzierile suplimentare vor fi considerate insubordonare față de ordinele Majestății Sale. În martie 1710 Flemsteed, după plângeri aprinse privind nedreptatea și intrigile dușmanilor săi, a predat totuși ultimele foi ale catalogului său, iar la începutul anului 1712 a fost publicat primul volum, intitulat Istoria celestă. Acesta conținea toate datele de care Newton avea nevoie, iar un an mai târziu nu a întârziat să apară o ediție revizuită a cărții Iniquity, cu o teorie mult mai precisă despre Lună. Un Newton răzbunător nu a inclus nici o mulțumire pentru Flemsteed și a tăiat toate referințele la acesta care erau prezente în prima ediție. Ca răspuns, Flemsteed a ars toate cele 300 de exemplare nevândute ale catalogului în șemineul său și a început să pregătească o a doua ediție, deja pe gustul său. A murit în 1719, dar prin eforturile soției și prietenilor săi, această ediție remarcabilă, mândria astronomiei engleze, a fost publicată în 1725.

Succesorul lui Flemsteed la Observatorul Regal a fost Halley, care, de asemenea, a clasificat imediat toate observațiile sale pentru a-i împiedica pe rivalii săi să fure datele. Nu a existat niciun conflict cu Halley, dar, în cadrul reuniunilor Societății, Newton l-a mustrat în mod repetat pe Halley pentru că nu dorea să împărtășească datele de care Newton avea nevoie.

Pe baza documentelor existente, istoricii științei au stabilit că Newton a creat calculul diferențial și integral încă din 1665-1666, dar nu l-a publicat decât în 1704. Leibniz și-a dezvoltat versiunea sa de analiză în mod independent (începând cu 1675), deși impulsul inițial al gândirii sale a venit probabil din zvonurile conform cărora Newton avea deja un astfel de calcul, precum și din conversațiile științifice din Anglia și din corespondența cu Newton. Spre deosebire de Newton, Leibniz a publicat imediat versiunea sa și, ulterior, împreună cu Jacob și Johann Bernoulli, a promovat pe scară largă această descoperire epocală în întreaga Europă. Majoritatea oamenilor de știință de pe continent nu aveau nicio îndoială că Leibniz descoperise analiza.

Răspunzând la rugămințile prietenilor săi, care făceau apel la patriotismul său, Newton, în cartea a doua a lucrării sale „Elemente” (1687), a spus:

În scrisorile, pe care acum aproximativ zece ani le-am schimbat cu un matematician foarte priceput, domnul Leibniz, l-am informat că posed o metodă de determinare a maximelor și minimelor, de trasare a tangentelor și de rezolvare a unor probleme similare, aplicabilă în egală măsură atât la termeni raționali, cât și iraționali, și am ascuns metoda prin schimbarea literelor din următoarea propoziție: „când se dă o ecuație care conține un număr oarecare de mărimi curente, găsiți fluidele și invers”. Cel mai eminent soț mi-a răspuns că și el a atacat o astfel de metodă și mi-a comunicat metoda sa, care părea să nu se deosebească aproape deloc de a mea, și asta numai în termeni și în scrierea formulelor.

În 1693, când Newton a publicat în sfârșit primul rezumat al versiunii sale de analiză, a avut un schimb de scrisori prietenești cu Leibniz. Newton a raportat:

Wallis al nostru a atașat la Algebra sa, care tocmai a apărut, câteva dintre scrisorile pe care vi le-am scris la vremea mea. Astfel, mi-a cerut să expun în mod deschis metoda pe care v-am ascuns-o atunci prin rearanjarea literelor; am făcut acest lucru cât am putut de pe scurt. Sper că nu am scris nimic care să vă fie neplăcut, iar dacă s-a întâmplat, vă rog să mă informați, pentru că prietenii îmi sunt mai dragi decât descoperirile matematice.

După prima publicare detaliată a analizei lui Newton (anexa matematică la Optica, 1704), în Acta eruditorum a lui Leibniz a apărut o recenzie anonimă cu aluzii jignitoare la adresa lui Newton. În recenzie se spunea clar că Leibniz este autorul noului calcul. Leibniz însuși a negat cu tărie că recenzia ar fi fost scrisă de el, dar istoricii au reușit să găsească un proiect scris de mâna sa. Newton a ignorat articolul lui Leibniz, dar discipolii săi au răspuns cu indignare, după care a izbucnit un război de priorități la nivel european, „cea mai rușinoasă dispută din întreaga istorie a matematicii”.

La 31 ianuarie 1713, Royal Society a primit o scrisoare de la Leibniz, care conținea o formulare conciliantă: acesta era de acord că Newton ajunsese la propria analiză „pe principii generale similare cu ale noastre”. Un Newton furios a cerut înființarea unei comisii internaționale pentru a clarifica prioritatea. Nu a durat mult: o lună și jumătate mai târziu, după ce a studiat corespondența lui Newton cu Oldenburg și alte documente, comisia a recunoscut în unanimitate prioritatea lui Newton, și într-o formulare, de data aceasta jignindu-l pe Leibniz. Decizia comisiei a fost publicată în Proceedings of the Society, cu toate documentele justificative anexate. Stephen Hawking și Leonard Mlodinow, în „A Brief History of Time” (O scurtă istorie a timpului), afirmă că acest comitet era format doar din oameni de știință loiali lui Newton și că majoritatea articolelor în apărarea lui Newton au fost scrise de mâna lui și apoi publicate în numele unor prieteni.

Ca răspuns, începând din vara anului 1713, Europa a fost inundată de pamflete anonime care apărau prioritatea lui Leibniz și susțineau că „Newton își însușește onoarea care aparține altuia”. De asemenea, pamfletele îl acuzau pe Newton că a furat rezultatele lui Hooke și Flemsteed. Prietenii lui Newton, la rândul lor, l-au acuzat pe Leibniz însuși de plagiat; conform versiunii lor, în timp ce se afla la Londra (1676), Leibniz a citit lucrările și scrisorile nepublicate ale lui Newton la Royal Society, după care Leibniz a publicat ideile acolo și le-a făcut să treacă drept ale sale.

Războiul a continuat fără încetare până în decembrie 1716, când abatele lui Antonio Schinella Conti i-a spus lui Newton: „Leibniz a murit – disputa s-a încheiat”.

Lucrarea lui Newton marchează o nouă eră în fizică și matematică. A finalizat crearea, începută de Galileo, a unei fizici teoretice bazate, pe de o parte, pe date experimentale și, pe de altă parte, pe descrieri cantitative și matematice ale naturii. În matematică, au apărut metode analitice puternice. În fizică, construcția unor modele matematice adecvate ale proceselor naturale și investigarea intensivă a acestor modele cu implicarea sistematică a întregii puteri a noului aparat matematic a devenit principala metodă de cercetare a naturii. Secolele care au urmat au dovedit extraordinara rodnicie a acestei abordări.

Citește și, istorie – Complotul prafului de pușcă

Filosofia și metoda științifică

Newton a respins cu fermitate abordarea populară a lui Descartes și a adepților săi cartezieni de la sfârșitul secolului al XVII-lea, care prevedea că, în construirea unei teorii științifice, trebuie mai întâi, prin „discernământul minții”, să se găsească „cauzele profunde” ale fenomenului investigat. În practică, această abordare a condus adesea la ipoteze exagerate despre „substanțe” și „proprietăți ascunse” care nu puteau fi verificate prin experiență. Newton credea că în „filozofia naturală” (adică în fizică) sunt permise doar acele ipoteze („principii”, acum preferă denumirea de „legi ale naturii”) care rezultă direct din experimente fiabile, generalizând rezultatele acestora; el numea ipoteze, insuficient fundamentate prin experimente, ipoteze. „Tot ceea ce… nu este dedus din fenomene trebuie numit ipoteză; ipotezele de proprietăți metafizice, fizice, mecanice, ascunse nu-și au locul în filosofia experimentală”. Exemple de principii sunt legea gravitației și cele 3 legi ale mecanicii din „Elemente”; cuvântul „principii” (Principia Mathematica, tradus în mod tradițional prin „principii matematice”) se regăsește și în titlul cărții sale principale.

Într-o scrisoare adresată lui Pardis, Newton a formulat „regula de aur a științei”:

Cea mai bună și cea mai sigură metodă de filosofare ar trebui, după părerea mea, să fie mai întâi să investigăm cu sârguință proprietățile lucrurilor și să stabilim aceste proprietăți prin experimente, iar apoi să ne îndreptăm treptat spre ipoteze care să explice aceste proprietăți. Ipotezele nu pot fi utile decât pentru a explica proprietățile lucrurilor, dar nu este nevoie să le încărcăm cu responsabilitatea de a defini aceste proprietăți dincolo de limitele revelate de experiment… în definitiv, se pot inventa multe ipoteze pentru a explica orice nouă dificultate.

O astfel de abordare nu numai că punea fanteziile speculative în afara științei (de exemplu, raționamentul cartezian despre proprietățile „materiei subtile”, ca și cum ar fi explicat fenomenele electromagnetice), dar era mai flexibilă și mai fructuoasă, deoarece permitea modelarea matematică a unor fenomene pentru care nu fusese încă descoperită nicio cauză fundamentală. Acesta a fost cazul gravitației și al teoriei luminii – natura lor a devenit clară mult mai târziu, ceea ce nu a împiedicat aplicarea cu succes a modelelor newtoniene timp de secole.

Faimoasa frază „Hypotheses non fingo” nu înseamnă, desigur, că Newton a subestimat importanța găsirii „cauzelor profunde”, dacă acestea sunt confirmate fără echivoc de experiență. Principiile generale derivate din experiment și corolarii acestora trebuie, de asemenea, să facă obiectul unei verificări experimentale, ceea ce poate duce la o corecție sau chiar la o modificare a principiilor. „Întreaga dificultate a fizicii … constă în a recunoaște forțele naturii din fenomenele de mișcare și apoi în a explica celelalte fenomene prin aceste forțe”.

Newton, ca și Galileo, credea că toate procesele naturale se bazează pe mișcarea mecanică:

Ar fi de dorit să deducem din principiile mecanicii restul fenomenelor naturii… căci multe lucruri mă fac să presupun că toate aceste fenomene sunt cauzate de anumite forțe, cu ajutorul cărora particulele corpurilor, din motive încă necunoscute, fie tind unele spre altele și se unesc în figuri regulate, fie se resping reciproc și se îndepărtează una de alta. Deoarece aceste forțe sunt necunoscute, încercările filosofilor de a explica fenomenele naturii au rămas până acum fără rezultat.

Newton a formulat metoda sa științifică în cartea sa Optica:

La fel ca în matematică, în testarea naturii, în investigarea unor probleme dificile, metoda analitică trebuie să preceadă metoda sintetică. Această analiză constă în a deduce prin inducție concluzii generale din experimente și observații și în a nu admite obiecții împotriva lor care nu ar proveni din experimente sau din alte adevăruri sigure. Căci ipotezele nu sunt luate în considerare în filosofia experimentală. Deși rezultatele obținute prin inducție din experimente și observații nu pot servi încă drept dovadă a concluziilor generale, aceasta este totuși cea mai bună modalitate de a trage concluzii, pe care natura lucrurilor o permite.

Cartea a treia a Începuturilor (prima dintre ele este o variantă a lui Occam”s Razor:

Regula I. În natură nu ar trebui să se accepte alte cauze în afara celor care sunt adevărate și suficiente pentru a explica fenomenele… natura nu face nimic în zadar, dar ar fi zadarnic să realizăm prin mulți ceea ce se poate face prin mai puțini. Natura este simplă și nu se lăfăie în cauze superflue ale lucrurilor…

Concepțiile mecaniciste ale lui Newton s-au dovedit a fi greșite – nu toate fenomenele naturale derivă din mișcarea mecanică. Cu toate acestea, metoda sa științifică s-a impus în știință. Fizica modernă a investigat și aplicat cu succes fenomene a căror natură nu a fost încă clarificată (de exemplu, particulele elementare). De la Newton încoace, științele naturale au dezvoltat convingerea fermă că lumea poate fi cunoscută deoarece natura este organizată conform unor principii matematice simple. Această certitudine a devenit baza filozofică a progresului extraordinar al științei și tehnologiei.

Newton a dezvoltat calculul diferențial și integral în același timp cu G. Leibniz (puțin mai devreme) și independent de acesta. Înainte de Newton, operațiile cu infinitezimali nu erau integrate într-o teorie unificată și erau de natura unor vrăjeli dispersate (vezi Metoda indivizibilului). Crearea unei analize matematice sistematice a redus rezolvarea problemelor relevante la un nivel în mare măsură tehnic. A apărut un set de concepte, operații și simboluri, care au devenit punctul de plecare pentru dezvoltarea ulterioară a matematicii. Următorul secol, secolul al XVIII-lea, a fost un secol de dezvoltare rapidă și extrem de reușită a metodelor analitice.

Probabil că Newton a ajuns la ideea de analiză prin intermediul metodelor diferențiale, pe care le-a abordat pe larg și în profunzime. Cu toate acestea, în „Elementele” sale, Newton aproape că nu a folosit infinitezimalele, rămânând la metodele vechi (geometrice) de demonstrație, dar în alte lucrări le-a folosit în mod liber.Punctul de plecare pentru calculul diferențial și integral au fost lucrările lui Cavalieri și mai ales ale lui Fermat, care era deja capabil (pentru curbele algebrice) să traseze tangente, să găsească extremele, punctele de inflexiune și curbura curbei, să calculeze aria segmentului acesteia. Dintre ceilalți predecesori, Newton însuși i-a numit pe Wallis, Barrow și pe savantul scoțian James Gregory. Conceptul de funcție nu exista încă; el a tratat toate curbele din punct de vedere cinematic ca fiind traiectorii ale unui punct în mișcare.

Încă din studenție, Newton și-a dat seama că diferențierea și integrarea sunt operații reciproce. Această teoremă de bază a analizei apăruse deja, mai mult sau mai puțin clar, în lucrările lui Torricelli, Gregory și Barrow, dar numai Newton și-a dat seama că pe această bază se puteau face nu numai descoperiri individuale, ci și un puternic calcul sistematic, ca și algebra, cu reguli clare și posibilități uriașe.

Newton nu s-a preocupat de publicarea versiunii sale de analiză timp de aproape 30 de ani, deși în scrisori (în special către Leibniz) a împărtășit de bunăvoie o mare parte din ceea ce a realizat. Între timp, versiunea lui Leibniz a circulat pe scară largă și în mod deschis în Europa încă din 1676. Abia în 1693 apare prima prezentare a versiunii lui Newton – ca apendice la Tratatul de algebră al lui Wallis. Trebuie să recunoaștem că terminologia și simbolistica lui Newton sunt destul de stângace în comparație cu cele ale lui Leibniz: fluxia (derivată), fluenta (prima formă), moment de cantitate (diferențială) etc. Doar notația newtoniană „o” pentru infinitezimalul dt a supraviețuit în matematică (totuși, această literă a fost folosită anterior de Gregory în același sens), iar punctul de deasupra literei ca simbol al derivatei timpului.

Newton a publicat o expunere suficient de completă a principiilor analizei abia în lucrarea On the Quadrature of Curves (1704), anexată la monografia sa Optics. Aproape tot materialul expus era gata în anii 1670-1680, dar abia acum Gregory și Halley l-au convins pe Newton să publice lucrarea, care, cu 40 de ani întârziere, a devenit prima lucrare tipărită a lui Newton despre analiză. Aici Newton apare derivatele de ordin superior, găsește valorile integralelor unei varietăți de funcții raționale și iraționale și dă exemple de soluții ale ecuațiilor diferențiale de ordinul 1.

În 1707 a fost publicată o carte intitulată Aritmetica universală. Acesta conține o varietate de metode numerice. Newton a acordat întotdeauna o mare atenție soluțiilor aproximative ale ecuațiilor. Faimoasa metodă a lui Newton a făcut posibilă găsirea rădăcinilor ecuațiilor cu o viteză și o precizie de neimaginat până atunci (publicată în Wallis” Algebra, 1685). Forma modernă a metodei iterative a lui Newton a fost dată de Joseph Raphson (1690).

În 1711, „Analiza prin intermediul ecuațiilor cu un număr infinit de termeni” a fost tipărită în sfârșit, 40 de ani mai târziu. În această lucrare, Newton explorează cu aceeași ușurință atât curbele algebrice, cât și cele „mecanice” (cicloid, quadratrix). Apar derivate parțiale. În același an, a fost publicată „Metoda diferențelor”, în care Newton a propus o formulă de interpolare pentru trecerea prin (n + 1) puncte de date cu abscise de ordinul n, egal sau inegal, ale polinomului de ordinul n-lea. Aceasta este formula diferenței, analogă formulei lui Taylor.

În 1736, a publicat postum ultima sa lucrare „Metoda fluctuațiilor și a seriilor infinite”, care a avansat semnificativ în comparație cu „Analiza prin intermediul ecuațiilor”. Conține numeroase exemple de găsire a extremelor, tangentelor și a normalelor, de calculare a razelor și a centrelor de curbură în coordonate carteziene și polare, de găsire a punctelor de inflexiune etc. În cadrul aceleiași lucrări, se realizează și pătrate și redresări ale diferitelor curbe.

Newton nu numai că a dezvoltat această analiză în mod complet, dar a încercat, de asemenea, să-i justifice principiile în mod riguros. În timp ce Leibniz tindea spre ideea de infinitezimale reale, Newton a propus (în Elemente) o teorie generală a tranzițiilor limită, pe care a numit-o oarecum înfloritor „metoda relațiilor de început și sfârșit”. Este vorba de termenul modern de „limită” (lat. limes), deși nu există o descriere inteligibilă a esenței termenului, ceea ce implică o înțelegere intuitivă. Teoria limitelor este prezentată în 11 lemne din cartea I a Începuturilor; o lemă se găsește și în cartea a II-a. Aritmetica limitelor este absentă, nu există nicio dovadă a unicității limitei și nu este dezvăluită relația sa cu infinitezimalele. Cu toate acestea, Newton subliniază, pe bună dreptate, rigoarea mai mare a acestei abordări în comparație cu metoda „brută” a indivizibilului. Cu toate acestea, în cartea a II-a, prin introducerea „momentelor” (diferențiale), Newton confundă din nou problema, tratându-le de fapt ca fiind infinitezimale.

Este demn de remarcat faptul că Newton nu a fost deloc interesat de teoria numerelor. Se pare că era mult mai interesat de fizică decât de matematică.

Citește și, biografii – Edred al Angliei

Mecanică

Lui Newton i se atribuie rezolvarea a două probleme fundamentale.

În plus, Newton a îngropat definitiv ideea, înrădăcinată încă din antichitate, că legile mișcării corpurilor terestre și cerești sunt complet diferite. În modelul său de lume, întregul univers se supune unei singure legi care permite formularea matematică.

Axiomatica lui Newton consta din trei legi, pe care el însuși le-a formulat după cum urmează.

1. Orice corp continuă să fie menținut într-o stare de repaus sau de mișcare uniformă și rectilinie până când și dacă nu este obligat de o forță aplicată să schimbe această stare. 2. Modificarea cantității de mișcare este proporțională cu forța aplicată și are loc în direcția liniei drepte de-a lungul căreia acționează această forță. 3. La o acțiune există întotdeauna o contraacțiune egală și opusă, altfel, interacțiunile dintre două corpuri sunt egale și orientate în direcții opuse.

Prima lege (legea inerției), într-o formă mai puțin clară, a fost publicată de Galileo. Galileo a permis mișcarea liberă nu numai în linie dreaptă, ci și în cerc (aparent din motive astronomice). Galileo a formulat și cel mai important principiu al relativității, pe care Newton nu l-a inclus în axiomatica sa, deoarece acest principiu este o consecință directă a ecuațiilor dinamicii pentru procesele mecanice (consecința V din Elemente). În plus, Newton a considerat spațiul și timpul ca fiind concepte absolute, unificate pentru întregul univers, și a subliniat explicit acest lucru în Elemente.

Newton a dat, de asemenea, definiții stricte ale unor concepte fizice, cum ar fi cantitatea de mișcare (care nu a fost folosită în mod clar de Descartes) și forța. El a introdus în fizică conceptul de masă ca măsură a inerției și, în același timp, proprietățile gravitaționale. Anterior, fizicienii utilizau conceptul de greutate, dar greutatea unui corp nu depinde doar de corpul în sine, ci și de mediul înconjurător (de exemplu, distanța față de centrul Pământului), astfel încât era nevoie de o caracteristică nouă, invariantă.

Euler și Lagrange au finalizat matematizarea mecanicii.

Citește și, biografii – Fernand Léger

Gravitația universală și astronomia

Aristotel și susținătorii săi vedeau gravitația ca pe un impuls al corpurilor din „lumea sublunară” către locurile lor naturale. Alți filozofi antici (printre care Empedocle și Platon) au considerat gravitația ca fiind tendința corpurilor înrudite de a se uni. În secolul al XVI-lea, acest punct de vedere a fost susținut de Nicolaus Copernicus, al cărui sistem heliocentric considera Pământul ca fiind doar una dintre planete. Opinii similare au fost susținute de Giordano Bruno și Galileo Galilei. Johannes Kepler credea că nu forța interioară a corpurilor este cea care le face să cadă, ci forța de atracție a Pământului. Nu doar Pământul atrage piatra, ci și piatra atrage Pământul. În opinia sa, forța de gravitație se extinde cel puțin până la Lună. În scrierile sale ulterioare, a sugerat că gravitația scade odată cu distanța și că toate corpurile din sistemul solar sunt supuse atracției reciproce. Natura fizică a gravitației a fost încercată de René Descartes, Gilles Roberval, Christiaan Huygens și alți oameni de știință din secolul al XVII-lea.

Kepler a fost primul care a sugerat că mișcarea planetelor este controlată de forțele care vin de la Soare. În teoria sa existau trei astfel de forțe: una, circulară, împinge planeta de-a lungul orbitei, acționând tangențial la traiectorie (datorită acestei forțe planeta se mișcă), cealaltă atrage și împinge planeta departe de Soare (datorită ei orbita planetei este eliptică), iar cea de-a treia acționează peste planul eclipticii (deci orbita planetei se află într-un singur plan). El a considerat că forța circulară scade în mod invers proporțional cu distanța față de Soare. Niciuna dintre aceste trei forțe nu a fost identificată cu gravitația. Teoria lui Kepler a fost respinsă de cel mai important astronom teoretician de la jumătatea secolului al XVII-lea, Ismael Bulliald, care credea, în primul rând, că planetele se deplasează în jurul Soarelui nu sub influența unor forțe care vin dinspre acesta, ci prin mișcare internă și, în al doilea rând, că, dacă ar exista o forță circulară, aceasta ar scădea invers față de a doua putere a distanței, și nu față de prima putere, așa cum credea Kepler. Descartes credea că planetele sunt purtate în jurul Soarelui de vortexuri gigantice.

Jeremy Horrocks a sugerat că există o forță de la Soare care controlează mișcarea planetelor. Potrivit lui Giovanni Alfonso Borelli, trei forțe provin de la Soare: una care propulsează planeta de-a lungul orbitei sale, una care atrage planeta spre Soare și una care o respinge (centrifugă). Orbita eliptică a unei planete este rezultatul opoziției dintre cele două. În 1666, Robert Hooke a sugerat că doar forța de atracție față de Soare este suficientă pentru a explica mișcarea planetelor, trebuie doar să presupunem că orbita planetară este rezultatul unei combinații (suprapunere) a căderii pe Soare (datorată forței de atracție) și a mișcării de inerție (tangentă la traiectoria planetei). În opinia sa, această suprapunere de mișcări este responsabilă pentru forma eliptică a traiectoriei planetei în jurul Soarelui. Păreri similare, dar într-o formă destul de incertă, au fost exprimate și de Christopher Wren. Hooke și Wren au ghicit că forța gravitațională scade în mod invers proporțional cu pătratul distanței față de Soare.

Cu toate acestea, nimeni, înainte de Newton, nu reușise să demonstreze clar și matematic legătura dintre legea gravitației (forță invers proporțională cu pătratul distanței) și legile mișcării planetare (legile lui Kepler). Mai mult, Newton a fost cel care a ghicit pentru prima dată că gravitația acționează între două corpuri din univers; mișcarea unui măr care cade și rotația lunii în jurul pământului sunt guvernate de aceeași forță. În cele din urmă, Newton nu a publicat doar formula presupusă pentru legea gravitației universale, ci a propus un model matematic complet:

Împreună, această triadă este suficientă pentru a investiga pe deplin cele mai complexe mișcări ale corpurilor cerești, punând astfel bazele mecanicii celeste. Astfel, abia cu scrierile lui Newton începe știința dinamicii, inclusiv aplicarea acesteia la mișcarea corpurilor cerești. Până la crearea teoriei relativității și a mecanicii cuantice, nu a fost necesară nicio modificare fundamentală a modelului în cauză, deși aparatul matematic a trebuit să se dezvolte considerabil.

Primul argument în favoarea modelului newtonian a fost derivarea riguroasă a legilor empirice ale lui Kepler din acesta. Următorul pas a fost teoria mișcării cometelor și a lunii, prezentată în Inception. Mai târziu, cu ajutorul gravitației newtoniene, toate mișcările observate ale corpurilor cerești au fost explicate cu mare precizie; un mare merit revine lui Euler, Clero și Laplace, care au dezvoltat teoria perturbațiilor pentru aceasta. Bazele acestei teorii au fost puse de Newton, care a analizat mișcarea lunii folosind metoda sa obișnuită de expansiune a seriilor; în acest fel a descoperit motivele pentru neregulile (inegalitățile) cunoscute atunci în mișcarea lunii.

Legea gravitației a rezolvat nu numai problemele de mecanică cerească, ci și o serie de probleme fizice și astrofizice. Newton a oferit o metodă de determinare a maselor Soarelui și ale planetelor. El a descoperit cauza mareelor: atracția lunii (chiar și Galileo considera că mareele sunt un efect centrifug). În plus, a calculat masa Lunii cu o bună precizie după ani de zile de date privind înălțimea mareelor. O altă consecință a gravitației a fost precesia axei Pământului. Newton a recunoscut că, deoarece Pământul este aplatizat în apropierea polilor, axa sa este trasă de atracția Lunii și a Soarelui și că se deplasează lent pe o perioadă de 26.000 de ani. Astfel, vechea problemă a „echinocțiilor precedente” (observată pentru prima dată de Hipparchus) a găsit o explicație științifică.

Teoria gravitației a lui Newton a dus la mulți ani de dezbateri și critici ale conceptului său pe termen lung. Cu toate acestea, succesele remarcabile ale mecanicii celeste din secolul al XVIII-lea au confirmat opinia că modelul newtonian era adecvat. Primele abateri observabile de la teoria lui Newton în astronomie (deplasarea periheliului lui Mercur) au fost descoperite abia 200 de ani mai târziu. Aceste deviații au fost explicate în curând de teoria generală a relativității (teoria newtoniană s-a dovedit a fi o aproximare. De asemenea, RG a umplut teoria gravitației cu conținut fizic, specificând un suport material al forței gravitaționale – metrica spațiu-timp – și a permis eliminarea acțiunii cu rază lungă de acțiune.

Citește și, biografii – Harold al II-lea al Angliei

Optica și teoria luminii

Newton a făcut descoperiri fundamentale în domeniul opticii. A construit primul telescop cu oglinzi (reflector) în care, spre deosebire de telescoapele cu lentile, nu existau aberații cromatice. De asemenea, a studiat în detaliu dispersia luminii, a arătat că trecerea luminii albe printr-o prismă transparentă se transformă într-o serie continuă de raze de culori diferite datorită refracției diferite a razelor de culori diferite, Newton punând astfel bazele teoriei corecte a culorii. Newton a creat teoria matematică a inelelor de interferență descoperite de Hooke, care de atunci au fost numite „inelele lui Newton”. Într-o scrisoare adresată lui Flemsteed, a expus o teorie detaliată a refracției astronomice. Dar principala sa realizare a fost stabilirea fundamentelor opticii fizice (nu doar geometrice) ca știință și dezvoltarea bazei matematice a acesteia, transformând teoria luminii dintr-o colecție de fapte întâmplătoare într-o știință cu un bogat conținut calitativ și cantitativ, bine fundamentată experimental. Experimentele optice ale lui Newton au devenit un model de investigație fizică profundă timp de decenii.

În această perioadă au existat multe teorii speculative despre lumină și cromatică; în principal, Aristotel („diferitele culori sunt un amestec de lumină și întuneric în proporții diferite”) și Descartes („diferitele culori sunt create de rotația particulelor de lumină la viteze diferite”) au avut probleme. Hooke în micrografia sa (1665) a oferit o variantă a punctului de vedere aristotelic. Mulți credeau că culoarea nu este un atribut al luminii, ci al obiectului iluminat. Discordia generală a fost exacerbată de o cascadă de descoperiri din secolul al XVII-lea: difracția (1665, Grimaldi), interferența (1665, Hooke), refracția cu raze duble (1670, Erasmus Bartolin, studiată de Huygens), estimarea vitezei luminii (1675, Römer). Nu exista o teorie a luminii compatibilă cu toate aceste fapte.

În discursul său ținut în fața Royal Society, Newton i-a infirmat atât pe Aristotel, cât și pe Descartes și a demonstrat în mod convingător că lumina albă nu este primară, ci este formată din componente colorate cu diferite „grade de refractivitate”. Aceste componente sunt primare – niciun truc al lui Newton nu le-ar putea schimba culoarea. Astfel, simțul subiectiv al culorii avea o bază obiectivă solidă – în terminologia modernă, lungimea de undă a luminii, care putea fi evaluată prin gradul de refracție.

În 1689, Newton a încetat să mai publice în domeniul opticii (deși și-a continuat cercetările) – conform legendei populare, a jurat să nu mai publice nimic în acest domeniu în timpul vieții lui Hooke. În orice caz, în 1704, la un an după moartea lui Hooke, a fost publicată monografia sa Optica (în limba engleză). În prefață există un indiciu clar al conflictului cu Hooke: „Nevoit să fiu atras în dispute pe diverse chestiuni, am amânat această publicare și aș fi amânat-o și mai mult, dacă nu ar fi existat insistența prietenilor mei. În timpul vieții autorului, Optica, ca și Elementele, a avut trei ediții (1704, 1717, 1721) și multe traduceri, inclusiv trei în limba latină.

Istoricii disting două grupuri de ipoteze despre natura luminii la acea vreme.

Newton este adesea considerat un susținător al teoriei corpusculare a luminii; de fapt, el nu a emis „ipoteze”, așa cum obișnuia să facă, ci a recunoscut cu ușurință că lumina poate fi legată și de undele din eter. Într-un tratat prezentat Societății Regale în 1675, el scrie că lumina nu poate fi pur și simplu vibrații în eter, deoarece s-ar putea, de exemplu, să se propage printr-un tub curbat, așa cum face sunetul. Dar, pe de altă parte, el sugerează că propagarea luminii excită vibrații în eter, ceea ce dă naștere la difracție și la alte efecte ondulatorii. În esență, Newton, conștient în mod clar de meritele și dezavantajele ambelor abordări, propune un compromis, teoria undei corpusculare a luminii. În lucrările sale, Newton a descris în detaliu un model matematic al fenomenelor luminoase, lăsând deoparte problema purtătorului fizic al luminii: „Doctrina mea despre refracția luminii și despre culori constă doar în stabilirea unor proprietăți ale luminii, fără nicio ipoteză despre originea ei. Optica ondulatorie, atunci când a apărut, nu a respins modelele lui Newton, ci le-a absorbit și le-a extins pe o nouă bază.

În ciuda aversiunii sale față de ipoteze, Newton a plasat o listă de probleme nerezolvate și posibile răspunsuri la sfârșitul Opticii. Cu toate acestea, în acei ani își putea permite acest lucru – autoritatea lui Newton a devenit incontestabilă după Inception și puțini au îndrăznit să-l deranjeze cu obiecții. Unele dintre ipotezele sale s-au dovedit a fi profetice. În special, Newton a prezis:

Citește și, biografii – Rudolf I al Sfântului Imperiu Roman

Alte lucrări în fizică

Newton a fost primul care a dedus viteza sunetului într-un gaz, pe baza legii Boyle-Mariotte. El a sugerat existența legii frecării vâscoase și a descris compresia hidrodinamică a unui jet. El a propus formula legii rezistenței unui corp într-un mediu diluat (formula lui Newton) și, pe baza acesteia, a analizat una dintre primele probleme referitoare la forma cea mai favorabilă a corpului aerodinamic (problema aerodinamică a lui Newton). În Elemente, el a exprimat și a argumentat ipoteza corectă că o cometă are un nucleu solid a cărui evaporare sub influența căldurii solare formează o coadă vastă îndreptată întotdeauna în direcția opusă soarelui. Newton s-a ocupat, de asemenea, de transferul de căldură, unul dintre rezultate fiind numit legea Newton-Richmann.

Newton a prezis aplatizarea Pământului la poli, estimând-o la aproximativ 1:230. Newton a folosit modelul unui fluid omogen pentru a descrie Pământul, a aplicat legea gravitației universale și a luat în considerare forța centrifugă. În același timp, Huygens, care nu credea în forța de gravitație pe distanțe lungi și aborda problema în mod pur cinematic, a făcut calcule similare. În consecință, Huygens a prezis o compresie mai mult de jumătate mai mare decât cea a lui Newton, 1:576. Mai mult, Cassini și alți cartezieni au demonstrat că Pământul nu era comprimat, ci întins la poli ca o lămâie. Ulterior, deși nu imediat (compresia reală este de 1:298. Motivul diferenței dintre această valoare și valoarea Huygens sugerată de Newton este că modelul fluidului omogen nu este încă complet precis (densitatea crește semnificativ cu adâncimea). O teorie mai precisă, care ia în considerare în mod explicit dependența densității de adâncime, a fost elaborată abia în secolul al XIX-lea.

Б. Kuznetsov consideră că studiile alchimice ale lui Newton au fost încercări de a descoperi structura atomistică a materiei și a altor forme de materie (de exemplu, lumina, căldura, magnetismul). Interesul lui Newton pentru alchimie a fost dezinteresat și mai degrabă teoretic:

Atomistica sa se bazează pe ideea unei ierarhii de corpusculi formați de forțe din ce în ce mai puțin intense de atracție reciprocă a părților. Această idee a unei ierarhii infinite de particule discrete de materie este legată de ideea de unitate a materiei. Newton nu a crezut în existența unor elemente incapabile să se transforme unele în altele. Dimpotrivă, el a presupus că ideea indecompozabilității particulelor și, în consecință, a diferențelor calitative dintre elemente era legată de posibilitățile limitate din punct de vedere istoric ale tehnologiei experimentale.

Această presupunere este confirmată de însăși declarația lui Newton: „Alchimia nu se ocupă de metale, așa cum cred oamenii ignoranți. Această filozofie nu este una dintre cele care servesc deșertăciunii și înșelăciunii, ci servește mai degrabă la binefacere și edificare, iar principalul lucru aici este cunoașterea lui Dumnezeu”.

Citește și, biografii – Gustave Courbet

Teologie

Fiind un om profund religios, Newton a privit Biblia (ca și orice altceva) dintr-o perspectivă raționalistă. Respingerea de către Newton a Trinității lui Dumnezeu pare să fie legată de această abordare. Cei mai mulți istorici cred că Newton, care a lucrat mulți ani la Colegiul Sfintei Treimi, nu a crezut el însuși în Sfânta Treime. Cercetătorii lucrărilor sale teologice au descoperit că opiniile religioase ale lui Newton erau apropiate de arianismul eretic (vezi articolul lui Newton „A Historical Tracing of Two Notable Distorsions of Holy Scripture”).

Gradul de apropiere a opiniilor lui Newton de diferitele erezii condamnate de Biserică a fost evaluat în diferite moduri. Istoricul german Fiesenmayer a sugerat că Newton a acceptat Trinitatea, dar mai aproape de înțelegerea ortodoxă orientală a acesteia. Istoricul american Stephen Snobelin, citând o serie de dovezi documentare, a respins cu fermitate acest punct de vedere și l-a clasificat pe Newton ca fiind socinian.

Totuși, în exterior, Newton a rămas loial Bisericii de stat a Angliei. A existat un motiv întemeiat pentru acest lucru: statutul din 1697 privind suprimarea blasfemiei și a impietății pentru negarea oricăreia dintre persoanele Sfintei Treimi prevedea pierderea drepturilor civile și, în caz de recidivă, pedeapsa cu închisoarea. De exemplu, prietenul lui Newton, William Whiston, a fost deposedat de rangul de profesor și expulzat de la Universitatea Cambridge în 1710 pentru afirmațiile sale conform cărora crezul Bisericii primare era arianismul. Cu toate acestea, în scrisorile adresate unor oameni cu vederi asemănătoare (Locke, Halley și alții), Newton a fost destul de sincer.

Pe lângă antitrinitarism, concepția religioasă a lui Newton conține elemente de deism. Newton credea în prezența materială a lui Dumnezeu în fiecare punct al universului și se referea la spațiu ca fiind „senzorialul lui Dumnezeu” (latină sensorium Dei). Această idee panteistă reunește într-un singur ansamblu viziunile științifice, filozofice și teologice ale lui Newton, „toate domeniile de interes newtonian, de la filozofia naturală la alchimie, reprezintă diferite proiecții și, în același timp, diferite contexte ale acestei idei centrale care l-a stăpânit în mod nemijlocit”.

Newton a publicat (în parte) rezultatele studiilor sale teologice la o vârstă târzie, dar acestea au început mult mai devreme, nu mai târziu de 1673. Newton a propus propria versiune a cronologiei biblice, a lăsat lucrări de hermeneutică biblică și a scris un comentariu la Apocalipsa. A studiat limba ebraică, a studiat Biblia prin metoda științifică, folosind calcule astronomice legate de eclipsele solare, analize lingvistice etc. pentru a-și susține opiniile. Conform calculelor sale, sfârșitul lumii nu va veni înainte de 2060.

Manuscrisele teologice ale lui Newton sunt acum păstrate la Ierusalim, în Biblioteca Națională.

Inscripția de pe mormântul lui Newton spune:

Aici se odihnește Sir Isaac Newton, care, cu o putere de rațiune aproape divină, a fost primul care a explicat prin metoda sa matematică mișcările și formele planetelor, traiectoria cometelor și mareele oceanelor.

O statuie ridicată pentru Newton la Trinity College în 1755 poartă un poem din Lucretius:

Newton însuși și-a estimat realizările mai modest:

Nu știu cum mă percepe lumea, dar eu mă gândesc la mine ca la un băiat care se joacă pe plajă, care se distrează căutând din când în când o pietricică mai colorată sau o scoică mai frumoasă, în timp ce marele ocean al adevărului se întinde în fața mea neexplorat.

Lagrange a spus: „Newton a fost cel mai fericit dintre muritori, pentru că există un singur univers și Newton i-a descoperit legile.

Vechea pronunție rusă a numelui de familie al lui Newton este „Nevton”. Împreună cu Platon, el este menționat cu respect de M. V. Lomonosov în poemele sale:

Potrivit lui A. Einstein, „Newton a fost primul care a încercat să formuleze legi elementare care guvernează cursul temporal al unei clase largi de procese din natură cu un grad ridicat de exhaustivitate și precizie” și „… a exercitat prin scrierile sale o influență profundă și puternică asupra concepției despre lume în ansamblu”.

La începutul anilor 1942-1943, în timpul celor mai dramatice zile ale bătăliei de la Stalingrad, cea de-a 300-a aniversare a lui Newton a fost sărbătorită pe scară largă în URSS. A fost publicată o colecție de articole și o carte biografică a lui S.I. Vavilov. În semn de recunoștință față de poporul sovietic, Societatea Regală a Marii Britanii a oferit Academiei de Științe a URSS un exemplar rar al primei ediții a lucrării „Principiile matematice ale lui Newton” (1687) și o schiță (una dintre cele trei) a scrisorii lui Newton către Alexander Menshikov, în care îl informa despre alegerea sa în cadrul Societății Regale din Londra:

Societatea Regală știe de mult timp că Împăratul vostru a făcut progrese în domeniul artelor și al științelor în Imperiul său. Și acum am aflat cu mare bucurie de la comercianții englezi că Excelența Voastră, dând dovadă de cea mai mare politețe, de un respect deosebit pentru științe și de dragoste pentru țara noastră, intenționează să devină membru al Societății noastre.

Newton ocupă un loc important în istoria creării unei imagini cuprinzătoare a universului. Potrivit laureatului Premiului Nobel Steven Weinberg:

Cu Isaac Newton începe cu adevărat visul modern al unei teorii definitive.

Newton este numit după el:

Câteva legende comune au fost deja citate mai sus: „mărul lui Newton”, singura sa apariție parlamentară.

Există o legendă conform căreia Newton a făcut două găuri în ușa sa, una mai mare și una mai mică, pentru ca cele două pisici ale sale, una mare și una mică, să poată intra singure în casă. În realitate, Newton nu a avut niciodată pisici sau alte animale de companie.

Un alt mit îl acuză pe Newton că a distrus singurul portret al lui Hooke deținut cândva de Societatea Regală. În realitate, nu există nici măcar o singură dovadă care să susțină o astfel de acuzație. Allan Chapman, biograful lui Hooke, dovedește că nu a existat niciun portret al lui Hooke (ceea ce nu este surprinzător, având în vedere costul ridicat al portretelor și dificultățile financiare permanente ale lui Hooke). Singura sursă pentru sugestia unui astfel de portret este o referință la un portret realizat de un savant german, Zacharias von Uffenbach, care a vizitat Royal Society în 1710, dar Uffenbach nu vorbea engleza și probabil că se referea la un alt membru al Societății, Theodore Haak. Portretul lui Haak a existat și a supraviețuit până în ziua de azi. Un argument suplimentar în favoarea opiniei că portretul lui Hooke nu a existat niciodată este faptul că Richard Waller, prietenul și secretarul lui Hooke, a publicat în 1705 o colecție postumă a lucrărilor lui Hooke, cu ilustrații de o calitate excelentă și o biografie detaliată, dar fără un portret al lui Hooke; de asemenea, toate celelalte lucrări ale lui Hooke nu conțin un portret al savantului.

Uneori, lui Newton i se atribuie un interes pentru astrologie. Dacă a făcut-o, aceasta a fost rapid înlocuită de deziluzie.

Din faptul că Newton a fost numit pe neașteptate superintendent al Monetăriei, unii biografi au concluzionat că Newton era membru al unei loje masonice sau al unei alte societăți secrete. Cu toate acestea, nu au fost găsite dovezi documentare care să susțină această ipoteză.

Citește și, biografii – Lafcadio Hearn

Ediții canonice

Ediția clasică completă a scrierilor lui Newton în 5 volume în limba originală:

Corespondență selecționată în 7 volume:

Citește și, biografii – Alessandro Valignano

Traduceri în limba rusă

sursele