Newton,Sir Isaac (1642-1727), engelsk naturfilosof, der generelt anses for at være den mest originale og indflydelsesrige teoretiker i videnskabens historie. Ud over sin opfindelse af infinitesimalregningen og en ny teori om lys og farver forvandlede Newton strukturen i den fysiske videnskab med sine tre bevægelseslove og loven om universel gravitation. Som hjørnesten i den videnskabelige revolution i det 17. århundrede kombinerede Newtons arbejde Copernicus’, Keplers, Galileos, Descartes’ og andres bidrag til en ny og kraftfuld syntese. Tre århundreder senere er den resulterende struktur – den klassiske mekanik – fortsat et lovende, men ikke mindre elegant monument over hans geni.
Liv & Karakter – Isaac Newton blev født for tidligt juleaftensdag 1642 (4. januar 1643, ny stil) i Woolsthorpe, en bygd nær Grantham i Lincolnshire. Det faderløse spædbarn var posthumt søn af en analfabetisk yeoman (der også hed Isaac) og var ved fødslen lille nok til at passe “ind i en kvartkrukke”. Da han var knap tre år gammel, anbragte Newtons mor, Hanna (Ayscough), sin førstefødte hos sin bedstemor for at gifte sig igen og stifte endnu en familie med Barnabas Smith, en velhavende rektor fra det nærliggende North Witham. Der er blevet gjort meget ud af Newtons posthume fødsel, hans langvarige adskillelse fra sin mor og hans uovertrufne had til sin stedfar. Indtil Hanna vendte tilbage til Woolsthorpe i 1653 efter sin anden mands død, blev Newton nægtet sin mors opmærksomhed, hvilket muligvis er et fingerpeg om hans komplekse karakter. Newtons barndom var alt andet end lykkelig, og gennem hele sit liv var han på grænsen til følelsesmæssigt sammenbrud og faldt af og til i voldelige og hævngerrige angreb mod både venner og fjender.
Med sin mors tilbagevenden til Woolsthorpe i 1653 blev Newton taget fra skolen for at opfylde sin fødselsret som landmand. Heldigvis mislykkedes han i dette kald og vendte tilbage til King’s School i Grantham for at forberede sig på at blive optaget på Trinity College i Cambridge. Der er bevaret talrige anekdoter fra denne periode om Newtons åndsforladthed som nybagt landmand og om hans dårlige præstationer som studerende. Men vendepunktet i Newtons liv kom i juni 1661, da han forlod Woolsthorpe for at tage til Cambridge University. Her trådte Newton ind i en ny verden, en verden, som han med tiden kunne kalde sin egen.
Men selv om Cambridge var et fremragende læringscenter, var den videnskabelige revolutions ånd endnu ikke trængt ind i det gamle og noget forstenede pensum.Man ved ikke meget om Newtons formelle studier som studerende, men han fik sikkert store doser af Aristoteles og andre klassiske forfattere.Og efter alt at dømme var hans akademiske præstationer ikke udpræget gode. I 1664 undersøgte Isaac Barrow, Lucasian professor i matematik i Cambridge, Newtons forståelse af Euklid og fandt den yderst mangelfuld. Vi ved nu, at Newton i sine studieår var dybt optaget af privatstudier, at han privat beherskede værker af René Descartes, Pierre Gasendi, Thomas Hobbes og andre af den videnskabelige revolutions hovedpersoner.En række bevarede notesbøger viser, at Newton i 1664 var begyndt at beherske Descartes’ Géométrie og andre former for matematik langt forud for Euklids Elementer. Barrow, der selv var en dygtig matematiker, havde endnu ikke forstået Newtons genialitet.
I 1665 tog Newton sin bachelorgrad i Cambridge uden udmærkelse.Da universitetet var lukket i de næste to år på grund af pest, vendte Newton tilbage til Woolsthorpe midt på året. Her leverede han i de følgende 18 måneder en række originale bidrag til videnskaben. Som han senere mindedes: “Alt dette skete i de to pestår 1665 og 1666, for i de dage var jeg i min bedste alder for opfindelser og tænkte mere på matematik og filosofi end på noget andet tidspunkt siden”. I matematik udtænkte Newton sin ‘fluxionsmetode’ (infinitesimalregning), lagde grunden til sin teori om lys og farver og opnåede en betydelig indsigt i problemet med planetarisk bevægelse, en indsigt, der i sidste ende førte til udgivelsen af hans Principia (1687).
I april 1667 vendte Newton tilbage til Cambridge og blev mod hårde odds valgt som minor fellow på Trinity. Succes fulgte efter held og lykke. Det følgende år blev han senior fellow efter at have taget sin master of arts-grad, og i1669, inden han havde nået sin 27-års fødselsdag, efterfulgte han Isaac Barrow som Lucasian Professor of Mathematics. Opgaverne i forbindelse med denne udnævnelse gav Newton mulighed for at organisere resultaterne af sine tidligere optiske undersøgelser, og i 1672, kort efter at han var blevet valgt ind i Royal Society, afleverede han sin første offentlige artikel, en strålende, men ikke mindre kontroversiel undersøgelse af farvernes natur.
I den første af en række bitre stridigheder kom Newton op at slås med selskabets berømte kurator for eksperimenter, den kvikke, men sprøde Robert Hooke. Den efterfølgende kontrovers, som fortsatte indtil 1678, etablerede et mønster i Newtons adfærd. Efter en indledende skænderi trak han sig stille og roligt tilbage.Ikke desto mindre vovede Newton i 1675 at skrive endnu en artikel, som igen blev lynet af, denne gang anklaget for at have plagieret fra Hooke. Anklagerne var helt ubegrundede. Newton blev brændt to gange og trak sig tilbage.
I1678 fik Newton et alvorligt følelsesmæssigt sammenbrud, og i det følgendeår døde hans mor. Newtons reaktion var at afbryde kontakten med andre og fordybe sig i alkymistisk forskning. Disse studier, der engang var pinlige for Newton-forskere, var ikke vildledte drømmerier, men strenge undersøgelser af de skjulte kræfter i naturen. Newtons alkymistiske studier åbnede teoretiske muligheder, som ikke fandtes i den mekaniske filosofi, det verdenssyn, der var grundlaget for hans tidlige arbejde. Mens den mekaniske filosofi reducerede alle fænomener til virkningen af materie i bevægelse, fastholdt den alkymistiske tradition muligheden for tiltrækning og frastødning på partikulært niveau. Newtons senere indsigt i himmellegemekanikken kan delvis spores til hans alkymistiske interesser.Ved at kombinere handling på afstand og matematik ændrede Newton den mekaniske filosofi ved at tilføje en mystisk, men ikke mindre målbar størrelse, nemlig tyngdekraften.
I 1666 observerede Newton ifølge traditionen, at et æble faldt ned i hans have i Woolsthorpe, og senere husker han: “I det samme år begyndte jeg at tænke på, at tyngdekraften strakte sig til månens kredsløb”. Newtons hukommelse var ikke nøjagtig. Faktisk tyder alt på, at begrebet universel tyngdekraft ikke kom helt ud af Newtons hoved i 1666, men at det var næsten 20 år under opvækst. Ironisk nok var Robert Hooke med til at give det liv. I november 1679 indledte Hooke en brevveksling, der vedrørte spørgsmålet om planetarisk bevægelse. Selv om Newton skyndsomt afbrød korrespondancen, skabte Hooke i sine breve en begrebsmæssig forbindelse mellem central tiltrækning og en kraft, der falder med afstandens kvadrat. På et tidspunkt i begyndelsen af 1680 synes Newton stille og roligt at have draget sine egne konklusioner.
I mellemtiden kæmpede Hooke, Edmund Halley og Christopher Wren i Londons kaffehuse forgæves med problemet med planetarisk bevægelse. Til sidst, i august 1684, aflagde Halley et legendarisk besøg hos Newton i Cambridge i håb om et svar på hans gåde: Hvilken type kurve beskriver en planet i sin bane om solen under forudsætning af en omvendt kvadratisk tiltrækningslov? Da Halley stillede spørgsmålet, var Newtons umiddelbare svar “en ellipse”. Da Newton blev spurgt, hvordan han vidste, at det var en ellipse, svarede han, at han allerede havde beregnet den. Selv om Newton privat havde besvaret en af universets gåder – og han var den eneste, der havde den matematiske evne til at gøre det – havde han på en karakteristisk måde fejlplaceret beregningen. Efter yderligere diskussion lovede han at sende Halley en ny beregning med det samme. Som delvis opfyldelse af sit løfte fremlagde Newton sin De Motu fra 1684. Fra dette frø udkom efter næsten to års intenst arbejde Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Den er uden tvivl den vigtigste bog, der er udgivet i videnskabens historie. Men hvis Principia var Newtons hjernebarn, så var Hooke og Halley intet mindre end jordemødre.
Og selv om Principia blev godt modtaget, var der tvivl om dens fremtid, før den udkom. Her var Hooke igen i centrum, og denne gang hævdede han (ikke uberettiget), at hans breve fra 1679-1680 gjorde ham fortjent til en rolle i Newtons opdagelse. Men uden effekt. Newton var så rasende på Hooke, at han truede med at undertrykke bog III af Principia helt og holdent og til sidst fordømte videnskaben som “en uforskammet procesfuld dame”. Newton faldt til ro og gav til sidst sit samtykke til offentliggørelse. Men i stedet for at anerkende Hooke’s bidrag slettede Newton systematisk enhver mulig omtale af Hooke’s navn. Newtons had til Hooke var udmattende. Newton tilbageholdt faktisk senere udgivelsen af sin Opticks (1704) og trak sig stort set tilbage fra Royal Society indtil Hookes død i 1703.
Efter udgivelsen af Principia blev Newton mere involveret i offentlige anliggender. I 1689 blev han valgt til at repræsentere Cambridge i parlamentet, og under sit ophold i London stiftede han bekendtskab med John Locke, den berømte filosof, og Nicolas Fatio de Duillier, en strålende ung matematiker, som blev en nær ven. I 1693 blev Newton imidlertid ramt af en alvorlig nervøs lidelse, ikke ulig hans sammenbrud i 1677-1678. Årsagen er åben for fortolkning: overarbejde, stress som følge af kontroverser, det uforklarlige tab af venskab med Fatio eller måske kronisk kviksølvforgiftning, som var resultatet af næsten tre årtiers alkymistisk forskning. Hver enkelt faktor kan have spillet en rolle. Vi ved kun, at Locke og Samuel Pepys modtog mærkelige og tilsyneladende forstyrrede breve, der gav anledning til bekymring for Newtons “forvirring i hovedet eller i sindet eller i begge dele”. Uanset hvad årsagen var, søgte Newton kort efter sin helbredelse en ny stilling i London. I 1696 blev Newton med hjælp fra CharlesMontague, der var stipendiat ved Trinity og senere jarl af Halifax, udnævnt til værkmester og derefter til møntmester. Hans nye stilling viste sig at være “yderst passende”, og han forlod Cambridge for London uden at fortryde.
I løbet af sine år i London nød Newton magt og verdslig succes. Hans stilling i Mønten sikrede ham en komfortabel social og økonomisk status, og han var en aktiv og dygtig administrator. Efter Hooke’s død i 1703 blev Newton valgt til præsident for Royal Society og blev hvert år genvalgt indtil sin død. I 1704 udgav han sit andet store værk, Opticks, som i vid udstrækning var baseret på arbejde, der var afsluttet årtier tidligere. Han blev slået til ridder i 1705.
Selv om hans kreative år var gået, fortsatte Newton med at udøve en dybtgående indflydelse på videnskabens udvikling. Royal Society var i realiteten Newtons instrument, og han spillede det til sin personlige fordel. Hans embedsperiode som præsident er blevet beskrevet som tyrannisk og autokratisk, og hans kontrol med de yngre disciples liv og karriere var nærmest absolut. Newton kunne ikke tåle modsigelser eller kontroverser – hans skænderier med Hooke giver enestående eksempler herpå. Men i senere stridigheder, som formand for Royal Society, samlede Newton alle de kræfter, han havde til rådighed. F.eks. offentliggjorde han Flamsteeds astronomiske observationer – et livsværk – uden forfatterens tilladelse, og i sin prioriteringstvist med Leibniz om regnearket, indkaldte Newton yngre mænd til at udkæmpe sin ordkrig, mens han bag linjerne i hemmelighed dirigerede angreb og modangreb.I sidste ende var selskabets handlinger ikke meget mere end forlængelser af Newtons vilje, og indtil sin død dominerede han videnskabens landskab uden rivaler. Han døde i London den 20. marts 1727 (31. marts, ny stil).
Matematik- Newtons interesse for matematik kan spores tilbage til hans studietid i Cambridge. Her stiftede Newton bekendtskab med en række af samtidens værker, herunder en udgave af Descartes Géométrie, John Wallis’ Arithmetica infinitorum og andre værker af fremtrædende matematikere. Men i perioden mellem 1664 og hans tilbagevenden til Cambridge efter pesten leverede Newton grundlæggende bidrag til analytisk geometri, algebra og kalkulation. Han opdagede især binomialsatsen, nye metoder til ekspansion af uendelige serier og sin “direkte og omvendte metode til at beregne fløjninger”. Som udtrykket antyder, er fluxionsregning en metode til behandling af skiftende eller flydende størrelser. En “fluxion” repræsenterer således ændringshastigheden af en “fluent” – en kontinuerligt skiftende eller flydende størrelse, som f.eks. afstand, areal eller længde. I det væsentlige var fluxioner de første ord i et nyt fysiksprog.
Newtons kreative år inden for matematikken strakte sig fra 1664 til omkring foråret 1696. Selv om hans forgængere havde forudset forskellige elementer af beregningen, generaliserede og integrerede Newton disse indsigter, samtidig med at han udviklede nye og mere stringente metoder. De væsentligste elementer i hans tankegang blev præsenteret i tre afhandlinger, hvoraf den første udkom i en privat uddelt afhandling, De analysi (Om analyse), som ikke blev offentliggjort før 1711. I 1671 udviklede Newton en mere komplet redegørelse for sin metode for uendelige tal, som udkom ni år efter hans død som Methodusfluxionum et serierum infinitarum (The Methodus Fluxions and Infinite Series, 1736). Ud over disse værker skrev Newton fire mindre traktater, hvoraf to blev vedlagt hans Opticks fra 1704.
Newton og Leibniz. Ved siden af sin glans var det mest karakteristiske træk ved Newtons matematiske karriere den forsinkede offentliggørelse. Newtons prioritetsstrid med Leibniz er et berømt, men ulykkeligt eksempel. Gottfried Wilhelm Leibniz, Newtons dygtigste modstander, begyndte at udgive artikler om regning i 1684, næsten 20 år efter at Newtons opdagelser var begyndt. Resultatet af denne tidsmæssige uoverensstemmelse var en bitter strid, der rasede i næsten to årtier. Sagen begyndte med rygter om, at Leibniz havde lånt ideer fra Newton og skyndt sig at få dem trykt. Den endte med anklager om uærlighed og direkte plagiat. Newton-Leibniz’ prioritetsstrid – som til sidst udvidede sig til filosofiske områder vedrørende Guds og universets natur – drejede sig i sidste ende om tvetydigheden i prioritetsbegrebet. Der er nu almindelig enighed om, at Newton og Leibniz hver især udviklede regnestykket uafhængigt af hinanden, og derfor anses de for at være medopdagere. Men mens Newton var den første til at udtænke og udvikle sin fluxionsmetode, var Leibniz den første til at offentliggøre sine uafhængige resultater.
Optik.Newtons optiske forskning begyndte ligesom hans matematiske undersøgelser i løbet af hans studieår på Cambridge. Men i modsætning til hans matematiske arbejde blev Newtons studier i optik hurtigt offentliggjort. Kort efter at han var blevet valgt ind i Royal Society i 1671, offentliggjorde Newton sin første artikel i Philosophical Transactions of the Royal Society. Denne artikel og andre, der fulgte efter, byggede på hans forskning på universitetsniveau samt på hans Lucasian-forelæsninger i Cambridge.
I 1665-1666 udførte Newton en række eksperimenter om lysets sammensætning. Newton lod sig i første omgang lede af Keplers og Descartes’ skrifter og opdagede først og fremmest, at synligt (hvidt) lys er heterogent – det vil sige, at hvidt lys består af farver, der kan betragtes som primære. Gennem en strålende række eksperimenter viste Newton, at prismer adskiller hvidt lys i stedet for at modificere det. I modsætning til Aristoteles’ og andre oldtidsfolks teorier mente Newton, at hvidt lys er sekundært og heterogent, mens de separate farver er primære og homogene. Af måske lige så stor betydning viste Newton også, at spektrets farver, der tidligere blev anset for at være kvaliteter, svarer til en observeret og kvantificerbar “grad af foranderlighed”
Det afgørende eksperiment. Newtons mest berømte eksperiment, experimentum crucis, demonstrerede en teori om lysets sammensætning. Kort fortalt lod Newton i et mørkt rum en smal stråle af sollys passere fra et lille hul i en vindueslukker gennem et prisme, hvorved det hvide lys blev brudt op i et aflangt spektrum på en tavle. Derefter valgte Newton gennem en lille åbning i tavlen en bestemt farve (f.eks. rødt), som skulle passere gennem endnu en åbning til et andet prisme, hvorigennem det blev brydet på en anden tavle. Det, der oprindeligt var almindeligt hvidt lys, blev således spredt gennem to prismer.
Newtons “afgørende eksperiment” viste, at en udvalgt farve, der forlod det første prisme, ikke kunne adskilles yderligere af det andet prisme. Den udvalgte stråle forblev den samme farve, og dens brydningsvinkel var konstant hele vejen igennem. Newton konkluderede, at hvidt lys er en “Heterogen blanding af forskelligt refrangible stråler”, og at farverne i spektret ikke i sig selv kan ændres individuelt, men er “oprindelige og sammenhængende egenskaber”.
Newton udførte sandsynligvis en række af sine prismeeksperimenter i Cambridge, inden pesten tvang ham til at vende tilbage til Woolsthorpe. Hans Lucasian lectures, der senere blev udgivet delvist som Optical Lectures (1728), supplerer andre undersøgelser, der blev offentliggjort i Society’s Transactions fra februar1672.
TheOpticks. TheOpticks fra 1704, som først udkom på engelsk, er Newtons mest omfattende og lettilgængelige værk om lys og farver. I Newtons sværd var formålet med Opticks ‘ikke at forklare lysets egenskaber ved hjælp af hypoteser, men at foreslå og bevise dem ved fornuft og eksperimenter.’Opdelt i tre bøger bevægerOpticks sig fra definitioner, aksiomer,sætninger og teoremer til beviser ved eksperimenter. Opticks er en subtil blanding af matematisk ræsonnement og omhyggelig observation, og den blev model for eksperimentel fysik i det 18. århundrede.
Den korpuskulære teori. Men Opticks indeholdt mere end eksperimentelle resultater. I løbet af det 17. århundrede var det en udbredt opfattelse, at lys, ligesom lyd, bestod af en bølgende eller bølgende bevægelse, og Newtons største kritikere inden for optik – Robert Hooke og Christiaan Huygens – var velformulerede talsmænd for denne teori.Men Newton var uenig. Selv om hans synspunkter udviklede sig med tiden, var Newtons teori om lys i bund og grund korpuskulær eller partikulær. Da lys (i modsætning til lyd) bevæger sig i lige linjer og kaster en skarp skygge, foreslog Newton, at lyset var sammensat af diskrete partikler, der bevægede sig i lige linjer som inertielle legemer. Da eksperimenterne havde vist, at egenskaberne ved de forskellige farver i lyset var konstante og uforanderlige, mente Newton, at det samme gjaldt for selve lysets stof – partikler.
På forskellige tidspunkter i sin karriere kombinerede Newton faktisk partikel- og bølgeteorierne om lyset. I sin tidligste strid med Hooke og igen i sine Opticks fra 1717 overvejede Newton muligheden af et æterisk stof – et altgennemtrængende elastisk materiale, der var mere subtilt end luft – og som kunne udgøre et medium for udbredelsen af bølger eller vibrationer. Fra starten afviste Newton Hooke og Huygens’ grundlæggende bølgemodeller, måske fordi de overså periodicitetens finesse.
Spørgsmålet om periodicitet opstod med det fænomen, der er kendt som “Newtons ringe”. I bog II af Opticks beskriver Newton en række eksperimenter vedrørende farverne i tynde film. Hans mest bemærkelsesværdige observation var, at lys, der passerer gennem en konveks linse presset mod en flad glasplade, frembringer koncentriske farvede ringe (Newtons ringe) med vekslende mørke. Newton forsøgte at forklare dette fænomen ved at anvende partikelteorien i forbindelse med sin hypotese om “passer af let transmission og refleksion”. Efter omhyggelige målinger fandt Newton ud af, at tykkelsen af luftfilmen mellem linsen (med en given krumning) og glasset svarede til afstanden mellem ringene. Hvis der opstod mørke ringe ved en tykkelse på 0, 2, 4, 6, … , så svarer de farvede ringe til et ulige tals progression, 1, 3, 5, 7, 7, …. Selv om Newtond ikke spekulerede i årsagen til denne periodicitet, antyder hans indledende associering af “Newtons ringe” med vibrationer i et medium, at han var villig til at modificere, men ikke opgive partikelteorien.
The Opticks var Newtons mest læste værk. Efter den første udgave udkom latinske udgaver i 1706 og 1719, og anden og tredje engelske udgave i 1717 og 1721. Den måske mest provokerende del af Opticks er det afsnit, der er kendt som “Queries”, som Newton placerede i slutningen af bogen. Her stillede han spørgsmål og gav sin mening til kende om lysets, stoffets og naturkræfternes natur.
Mekanik Newtons forskning i dynamik falder i tre store perioder: pestårene 1664-1666, undersøgelserne i 1679-1680 efter Hookes korrespondance og perioden 1684-1687 efter Halleys besøg i Cambridge. Den gradvise udvikling af Newtons tanker i løbet af disse to årtier illustrerer kompleksiteten af hans resultater samt den langvarige karakter af videnskabelige “opdagelser”.”
Mens myten om Newton og æblet måske er sand, er den traditionelle fremstilling af Newton og tyngdekraften det ikke. Newtons tidlige tanker om tyngdekraften begyndte ganske vist i Woolsthorpe, men på tidspunktet for hans berømte “måneprøve” var Newton endnu ikke nået frem til begrebet tyngdekrafts tiltrækning. Tidlige manuskripter tyder på, at Newton i midten af 1660’erne ikke tænkte på månens centrale tiltrækning mod jorden, men snarere på månens centrifugaltendens til at trække sig tilbage. Under indflydelse af den mekaniske filosofi havde Newton endnu ikke overvejet muligheden af handling på afstand, og han kendte heller ikke Keplers to første planetariske hypoteser. Af historiske, filosofiske og matematiske grunde antog Newton, at månens centrifugale “anstrengelse” var lig med og modsat en ukendt mekanisk begrænsning. Af samme grund antog han også en cirkulær bane og en omvendt kvadratisk relation, som blev afledt af Keplers tredje hypotese (kvadratet på en planets omløbstid er proportional med kuben af dens gennemsnitlige afstand til solen), formlen for centrifugalkraften (centrifugalkraften på et roterende legeme er proportional med kvadratet på dets hastighed og omvendt proportional med banens radius) og antagelsen om cirkulære baner.
Det næste skridt var at afprøve den omvendte kvadratrelation på empiriske data.For at gøre dette sammenlignede Newton i realiteten begrænsningen af månens “bestræbelse” på at fjerne sig med den observerede accelerationshastighed for faldende genstande på jorden. Problemet var at få nøjagtige data. Hvis man går ud fra Galileos vurdering af, at månen befinder sig 60 jordradier fra jorden, skulle månens begrænsning have været 1/3600 (1/602) af tyngdeaccelerationen på jorden. Men Newtons skøn over jordens størrelse var for lavt, og hans beregning viste, at virkningen på månen var ca. 1/4000 af den på jorden. Som Newton senere beskrev det, svarede månetesten “temmelig tæt på”. Men tallene for månen var ikke nøjagtige, og Newton opgav problemet.
I slutningen af 1679 og begyndelsen af 1680 fornyede en brevveksling med Hooke Newtons interesse. I november 1679, næsten 15 år efter måneforsøget, skrev Hooke til Newton om en hypotese, der blev fremlagt i hans forsøg på at bevise jordens bevægelse (1674). Her foreslog Hooke, at planetariske kredsløb er resultatet af en tangentiel bevægelse og “en tiltrækkende bevægelse mod det centrale legeme”. I senere breve specificerede Hooke yderligere en central tiltrækningskraft, der faldt med kvadratet på afstanden. Som følge af denne udveksling afviste Newton sin tidligere opfattelse af centrifugale tendenser til fordel for en central tiltrækning. Hooke’s breve gav afgørende indsigt, men selv om Hooke’s intuitive kraft i tilbageblik synes uden sidestykke, kom den aldrig i nærheden af Newton’s matematiske kraft i princippet eller i praksis.
Da Halley besøgte Cambridge i 1684, havde Newton allerede påvist sammenhængen mellem en omvendt kvadratisk tiltrækning og elliptiske baner. Til Halleys “glæde og forbløffelse” lykkedes det tilsyneladende Newton, hvor han og andre havde fejlet. Dermed skiftede Halleys rolle, og han fortsatte med at vejlede Newton i retning af en offentliggørelse. Halley finansierede personligt Principia og førte den gennem pressen til udgivelse i juli 1687.
ThePrincipia. Newtons mesterværk er opdelt i tre hæfter. Principia’s bog I begynder med otte definitioner og tre aksiomer, sidstnævnte er nu kendt som Newtons bevægelseslove. Ingen diskussion af Newton ville være komplet uden dem: (1) Ethvert legeme fortsætter i sin hviletilstand eller ensartede bevægelse i en lige linje, medmindre det tvinges til at ændre denne tilstand af kræfter, der påvirkes det (inerti). (2) Ændringen i bevægelsen er proportional med den påtrykte drivkraft og sker i retning af den lige linje, i hvilken denne kraft er påtrykt (F= ma). (3) Til enhver handling er der altid en modsatrettet og lige stor reaktion.Efter disse aksiomer fortsætter Newton trin for trin med sætninger, teoremer og problemer.
I bog II af Principia behandler Newton legemers bevægelse gennem modstandsdygtige medier samt selve bevægelsen af væsker. Da bog II ikke var en del af Newtons oprindelige skitse, har den traditionelt set ud til at virke lidt malplaceret. Ikke desto mindre er det bemærkelsesværdigt, at Newton nær slutningen af Bog II (afsnit IX) påviser, at de hvirvler, som Descartes påberåbte sig for at forklare planetarisk bevægelse, ikke kunne være selvbærende; hvirvelteorien var heller ikke i overensstemmelse med Keplers tre planetariske regler. Formålet med Bog II bliver derefter klart. Efter at have miskrediteret Descartes’ system konkluderer Newton: “Hvordan disse bevægelser udføres i det frie rum uden hvirvler, kan forstås af den første bog, og jeg vil nu behandle det mere udførligt i den følgende bog.”
I bog III, der har undertitlen “Systemet for verden”, udvidede Newton sine tre bevægelseslove til at omfatte verdensrammen og viste til sidst, “at der er en tyngdekraft, der er rettet mod alle legemer, proportionel med de forskellige mængder stof, som de indeholder”. Newtons lov om universel gravitation siger, at F = G Mm/R2; det vil sige, at alt stof tiltrækkes gensidigt med en kraft (F), der er proportional med produktet af deres masse (Mm) og omvendt proportional med kvadratet på afstanden (R2) mellem dem. G er en konstant, hvis værdi afhænger af de enheder, der anvendes for masse og afstand. For at demonstrere kraften i sin teori brugte Newton gravitationstiltrækningen til at forklare planeternes og deres måners bevægelse, jævndøgnets præcession, tidevandets virkning og kometernes bevægelse. Alt i alt forenede Newtons univers himmel og jord med et enkelt sæt love. Det blev det fysiske og intellektuelle fundament for det moderne verdensbillede.
Principia, der måske er den mest kraftfulde og indflydelsesrige videnskabelige afhandling, der nogensinde er udgivet, udkom i yderligere to udgaver i Newtons levetid, i 1713 og 1726.
Andre undersøgelser. Igennem hele sin karriere forskede Newton i teologi og historie med samme lidenskab som i kemi og videnskab. Selv om nogle historikere har negligeret Newtons ikkevidenskabelige skrifter, er der ikke megen tvivl om hans hengivenhed over for disse emner, hvilket hansmanuskripter rigeligt vidner om. Newtons skrifter om teologiske og bibelske emner alene udgør ca. 1,3 millioner ord, hvilket svarer til 20 af nutidens bøger af standardlængde. Selv om disse skrifter siger meget lidt om newtonsk videnskab, fortæller de os en hel del om Isaac Newton.
Newtons sidste gestus før døden var at nægte at modtage nadveren, en beslutning af en vis betydning i det 18. århundrede. Selv om Newton pligtskyldigt blev opdraget i den protestantiske tradition, var hans modne synspunkter om teologi hverken protestantiske, traditionelle eller ortodokse. I sine egne tanker og skrifter afviste Newton en lang række doktriner, som han anså for mystiske, irrationelle eller overtroiske. Med et ord var han unitarianer.
Newtons forskning uden for videnskaben – inden for teologi, profeti og historie – var meget opsøgende med hensyn til sammenhæng og enhed. Hans lidenskab var at forene viden og tro, at forene naturens bog med skriftens bog. Men selv om hans tanker var så elegante og hans søgen så dristig, var Isaac Newton stadig en gåde. I sidste ende er Newton lige så meget en gåde for os, som han uden tvivl var det for ham selv.
RobertA. Hatch
Universityof Florida