Sir Isaac Newton, par Sir Godfrey Kneller, 1702. (Photo : © National Portrait Gallery, Londres, CC BY-NC-ND 3.0)
Isaac Newton est connu pour ses travaux sur la gravité et le calcul, parmi ses nombreuses réalisations. Les découvertes et les efforts d'auto-promotion de l'un des hommes les plus brillants de l'histoire se cumulent à une vie fascinante. Newton appliquerait ses talents dans de nombreux domaines. La lumière, la musique, la Bible, peu de sujets dépassaient son intérêt et ses compétences. Quelles étaient ces myriades d'activités ?
Lisez la suite pour découvrir les contributions monumentales d'Isaac Newton.
L'Enfance d'Isaac Newton
Trinity College, Cambridge, où le jeune Newton a étudié. (Photo : Wikimedia Commons, Domaine Public)
Isaac Newton est né en décembre 1642 dans le Lincolnshire, en Angleterre. À l'époque, l'Angleterre plongeait rapidement dans la guerre civile anglaise qui entraînerait une période d'interrègne (pas de roi) avant la restauration du roi Charles II en 1660. La règle d'interrègne était profondément puritaine et ancrée dans la philosophie religieuse. Au dire de tous, Newton avait une vie de famille difficile et était généralement malheureux. Il montra très tôt un talent pour les mathématiques et en 1661, il entra au Trinity College de Cambridge. C'est à Cambridge que Newton a étudié, enseigné et commencé à étudier le fonctionnement de l'univers.
Mécanique Newtonienne
Newton's Cradle, which demonstrates principles of Newtonian Physics. (Photo: Stock Photos from DSLAVEN/Shutterstock)
Isaac Newton est peut-être mieux connu pour sa « découverte » de la gravité. Alors que la gravité a toujours existé, la légende dit que Newton a eu une révélation lorsqu'il a été frappé par une pomme tombant d'un arbre. Bien qu'il ait été le premier à proposer une théorie de la gravitation universelle, ses contributions à notre compréhension du monde physique étaient, en fait, beaucoup plus larges. Le célèbre ouvrage de Newton intitulé Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Principes mathématiques de la philosophie naturelle, 1687) expose les relations que chaque élève du secondaire apprend aujourd'hui dans son introduction à ce que l'on appelle la mécanique Newtonienne.
“Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” d'Isaac Newton annoté de sa main gagnée pour la deuxième édition. (Photo : Billthom via Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)
Les Principia décrivent la loi de la gravitation universelle – la découverte de Newton selon laquelle tous les objets de l'univers exercent une attraction gravitationnelle les uns sur les autres en quantités pouvant être calculées en fonction de leurs masses respectives et de leur distance. Le livre en trois volumes a également introduit trois lois du mouvement. La première est qu'un objet en mouvement restera en mouvement à la même vitesse à moins qu'il n'agisse sur une force extérieure. La seconde décrit une équation importante : la force est égale à la masse multipliée par l'accélération. Enfin, le troisième est un dicton courant du fait physique : pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée.
L'Optique
Une réplique du deuxième télescope à réflexion de Newton. (Photo : Andrew Dunn via Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0)
Newton a fait des avancées significatives dans le domaine de l'optique. Alors qu'il était professeur à Cambridge, il a étudié la lumière réfractée à travers un prisme qui, comme sur la pochette de l'album Pink Floyd, divise la lumière blanche en ses couleurs composantes. Il s'est rendu compte que le spectre des couleurs est intrinsèque aux différents rayons de lumière. La lumière conserve sa couleur peu importe où elle brille. Les faisceaux peuvent également être ramenés en un seul faisceau de lumière blanche à l'aide d'un autre prisme. Newton croyait également que la lumière était composée de particules – une opinion que son célèbre collègue scientifique Robert Hooke a rejeté avec véhémence en faveur d'une théorie des ondes.
À l'époque, les premiers télescopes utilisaient des lentilles de réfraction pour agrandir un champ de vision. Newton était préoccupé par les aberrations chromatiques dues aux prismes réfractant la lumière. En conséquence, il a commencé à développer un télescope à réflexion qui utilisait des miroirs pour agrandir une image. Il fabriqua son premier télescope en 1668. En 1671, il montra sa dernière version à la Royal Society of London, dont il devint bientôt membre. C'était un succès, et les télescopes newtoniens sont encore fabriqués dans des variantes aujourd'hui.
Le Calcul
“La méthode des fluxions et des séries infinies, avec son application à la géométrie des lignes courbes” de Newton, écrit en 1671 mais publié à titre posthume en 1736. (Photo : Bibliothèque Beinecke, Université de Yale, Domaine Public)
Qui a entendu parler de Gottfried Leibniz ? La réponse est nettement moins de gens que ceux qui connaissent le nom de Newton. Ceci est largement dû à la renommée de Newton dans d'autres domaines. Cependant, le nom de l'autre fondateur du calcul est entré dans l'histoire pour ses tensions académiques avec le physicien anglais. Le calcul est essentiellement l'étude des courbes en déterminant l'aire sous elles ou leurs pentes. L'Allemand Leibniz a publié ses travaux sur les courbes avant Newton. Cependant, les notes antérieures de Newton ont démontré qu'il avait mis au point ses propres méthodes au cours de ses études sur le mouvement planétaire.
Alors qui a inventé le calcul ? Eh bien, selon Newton, c’était lui. De sa position puissante dans la Royal Society, Newton a pris la « décision » d'un comité « impartial » en sa faveur. Cependant, les deux sont généralement reconnus aujourd'hui. Plutôt que de tricher l’un sur l’autre, ils ont probablement fait leurs développements en parallèle, comme cela arrive souvent dans les STEM.
Autres Disciplines : Alchimie, Religion et Musique
L'illustration d'Isaac Newton du Temple de Salomon, tiré de son « La chronologie des anciens royaumes modifiés », 1728. Cette édition est conservée à la Bibliothèque des livres rares et des manuscrits de Beinecke, Université de Yale. (Photo : Wikimedia Commons, Domaine Public)
Au XVIIe siècle, la science était un domaine plutôt ouvert. Des choses telles que les horoscopes et la recherche de la pierre philosophale n'ont pas été méprisées même par les scientifiques les plus établis. Newton s'intéressait beaucoup à l'alchimie, qui à l'époque était étroitement liée au domaine qui s'est développé en chimie moderne. Il a expérimenté avec des métaux et des concoctions, brûlant à un moment donné son laboratoire avec la plupart de ses notes.
Poursuivant une tradition classique, Newton considérait la musique comme ayant des liens scientifiques avec la nature. Newton a ajouté de l'orange et de l'indigo aux cinq couleurs existantes de l'arc-en-ciel, car son étude de la lumière semblait profondément liée aux gammes musicales. Même la religion était un domaine dans lequel Newton cherchait à faire sa marque. Newton a étudié et illustré le Temple de Salomon sur la base de ses lectures des Écritures et de ses idées sur la géométrie sacrée. Il a également écrit sur les anciennes civilisations de la Bible dans un ouvrage intitulé The Chronology of Ancient Kingdoms Amended, publié à titre posthume en 1728.
La postérité d'un génie
Pommier de Newton à Porter's Lodge, Cambridge. (Photo : Photos d'archives d'EMILY GOODWIN/Shutterstock)
Newton a atteint une renommée rare de son vivant. Polymathe, il a révolutionné des domaines disparates. Décédé à 84 ans en 1727, il a laissé derrière lui une Royal Society façonnée par son leadership, une mythologie plus grande que nature et les lois de l'univers qui sont encore enseignées aujourd'hui.
La bibliothèque Wren du Trinity College de Cambridge, où sont conservées de nombreuses œuvres de Newton. (Photo : Andrew Dunn via Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0)
Bien que compliquée par la relativité générale d'Einstein et d'autres développements plus récents, la physique newtonienne explique une grande partie de ce que nous voyons aujourd'hui : des boules de billard roulant à toute vitesse sur des tables, des voitures accélérant et des plongeurs sautant des plates-formes. Pour Newton, étudier le monde était un domaine en soi.
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