Newton,Sir Isaac (1642-1727), filozof naturalist englez, considerat în general ca fiind cel mai original și influent teoretician din istoria științei. Pe lângă inventarea calculului infinitezimal și a unei noi teorii a luminii și a culorii, Newton a transformat structura științei fizice cu cele trei legi ale mișcării și cu legea gravitației universale. Fiind cheia de boltă a revoluției științifice din secolul al XVII-lea, lucrarea lui Newton a combinat contribuțiile lui Copernic, Kepler, Galileo, Descartes și ale altora într-o sinteză nouă și puternică. Trei secole mai târziu, structura rezultată – mecanica clasică – continuă să fie un monument neașteptat, dar nu mai puțin elegant, al geniului său.
Viața & Caracter – Isaac Newton s-a născut prematur în ziua de Crăciun 1642 (4 ianuarie 1643, stil nou) în Woolsthorpe, un cătun de lângă Grantham în Lincolnshire. Fiu post-mortem al unui yeoman analfabet (numit și el Isaac), copilul orfan de tată a fost suficient de mic la naștere pentru a încăpea „într-un sfert de vas”. Când abia împlinise trei ani, mama lui Newton, Hanna (Ayscough), și-a încredințat primul născut bunicii sale pentru a se recăsători și a întemeia o a doua familie cu Barnabas Smith, un rector bogat din North Witham, din apropiere. S-a făcut mult caz de nașterea postumă a lui Newton, de separarea sa prelungită de mama sa și de ura sa de neegalat față de tatăl său vitreg. Până când Hanna s-a întors la Woolsthorpe în 1653, după moartea celui de-al doilea soț, lui Newton i-a fost refuzată atenția mamei sale, un posibil indiciu al caracterului său complex. Copilăria lui Newton nu a fost deloc fericită, iar de-a lungul vieții sale a fost la limita colapsului emoțional, căzând ocazional în atacuri violente și răzbunătoare împotriva prietenilor și dușmanilor deopotrivă.
Cu întoarcerea mamei sale la Woolsthorpe în 1653, Newton a fost luat de la școală pentru a-și îndeplini dreptul său din naștere ca fermier. Din fericire, a eșuat în această vocație și s-a întors la King’s School din Grantham pentru a se pregăti pentru intrarea la Trinity College, Cambridge. Numeroase anecdote supraviețuiesc din această perioadă despre distragerea lui Newton ca fermier începător și despre performanțele sale slabe ca student. Însă punctul de cotitură în viața lui Newton a avut loc în iunie 1661, când a părăsit Woolsthorpe pentru Universitatea Cambridge. Aici Newton a intrat într-o lume nouă, una pe care, în cele din urmă, o putea numi a sa.
Deși Cambridge era un centru remarcabil de învățătură, spiritul revoluției științifice nu pătrunsese încă în programul său de studii vechi și oarecum osificat.Se știu puține lucruri despre studiile formale ale lui Newton în calitate de student, dar probabil că a primit doze mari de Aristotel, precum și de alți autori clasici.Și după toate aparențele, performanța sa academică a fost nedistinctivă. În 1664, Isaac Barrow, profesorul Lucasian de matematică de la Cambridge, a examinat înțelegerea lui Newton despre Euclid și a constatat că îi lipsește cu desăvârșire. Acum știm că, în timpul anilor de studenție, Newton a fost adânc absorbit de studii particulare, că și-a însușit în particular lucrările lui René Descartes, PierreGassendi, Thomas Hobbes și ale altor figuri majore ale revoluției științifice.O serie de caiete de notițe existente arată că, până în 1664, Newton începuse să stăpânească Géométrie a lui Descartes și alte forme de matematică cu mult înainte de Elementele lui Euclid. Barrow, el însuși un matematician înzestrat,încă nu apreciase geniul lui Newton.
În 1665 Newton și-a luat diploma de licență la Cambridge fără onoruri sau distincții.Deoarece universitatea a fost închisă pentru următorii doi ani din cauza ciumei,Newton s-a întors la Woolsthorpe la mijlocul anului. Acolo, în următoarele 18 luni,a adus o serie de contribuții originale la știință. După cum și-a amintit mai târziu: „Toate acestea s-au petrecut în cei doi ani de ciumă, 1665 și 1666, pentru că în acele zile eram în floarea vârstei pentru invenții și mă gândeam la matematică și filozofie mai mult decât oricând de atunci încoace”. În matematică, Newton a conceput „metoda fluxurilor” (calculul infinitezimal), a pus bazele teoriei sale despre lumină și culoare și a obținut o înțelegere semnificativă a problemei mișcării planetare, înțelegeri care au dus în cele din urmă la publicarea lucrării salePrincipia (1687).
În aprilie 1667, Newton s-a întors la Cambridge și, în ciuda șanselor mari, a fost ales membru minor la Trinity. Succesul a urmat norocul. În anul următora devenit senior fellow după ce și-a luat diploma de master în arte, iar în1669, înainte de a împlini 27 de ani, i-a succedat lui Isaac Barrowca profesor de matematică Lucasian. Atribuțiile acestei numiri i-au oferit lui Newton ocazia de a organiza rezultatele cercetărilor sale optice anterioare,iar în 1672, la scurt timp după ce a fost ales membru al Societății Regale, a comunicat prima sa lucrare publică, un studiu strălucit, dar nu mai puțin controversat, despre natura culorii.
În prima dintr-o serie de dispute acerbe, Newton a intrat în conflict cu celebrul curator de experimente al societății, strălucitorul dar fragilul Robert Hooke. Controversa care a urmat, care a continuat până în 1678, a stabilit un model în comportamentul lui Newton. După o primă încăierare, el s-a retras în liniște.Cu toate acestea, în 1675 Newton s-a aventurat cu încă o lucrare, care a stârnit din nou fulgere, de data aceasta acuzat de afirmații că ar fi plagiat de laHooke. Acuzațiile erau complet nefondate. Ars de două ori, Newton s-a retras.
În1678, Newton a suferit o gravă cădere emoțională, iar în anul următor mama sa a murit. Reacția lui Newton a fost de a tăia contactul cu ceilalțiși de a se absorbi în cercetarea alchimică. Aceste studii, cândva o rușine pentru cercetătorii lui Newton, nu erau meditații greșite, ci investigații riguroase în forțele ascunse ale naturii. Studiile alchimice ale lui Newton au deschis căi teoretice care nu se găseau în filozofia mecanică, viziunea lumii care a susținut primele sale lucrări. În timp ce filozofia mecanică reducea toate fenomenele la impactul materiei în mișcare, tradiția alchimică susținea posibilitatea atracției și repulsiei la nivel de particule. Descoperirile ulterioare ale lui Newton în mecanica celestă pot fi atribuite în parte intereselor sale alchimice.Prin combinarea acțiunii la distanță și a matematicii, Newton a transformat filosofia mecanică prin adăugarea unei cantități misterioase, dar nu mai puțin măsurabile, forța gravitațională.
În 1666, după cum spune tradiția, Newton a observat căderea unui măr în grădina sa din Woolsthorpe, amintindu-și mai târziu: „În același an am început să mă gândesc că gravitația se extinde până la globul Lunii”. Memoria lui Newton nu a fost exactă. De fapt, toate dovezile sugerează că conceptul de gravitație universală nu a răsărit cu totul din capul lui Newton în 1666, ci era în gestație de aproape 20 de ani. În mod ironic, Robert Hooke a contribuit la nașterea lui. În noiembrie 1679, Hooke a inițiat un schimb de scrisori care se referea la problema mișcării planetare. Deși Newton a întrerupt în grabă corespondența, scrisorile lui Hooke au oferit o legătură conceptuală între atracția centrală și o forță care scade odată cu pătratul distanței. Cândva, la începutul anului 1680, Newton pare să fi tras în liniște propriile concluzii.
Între timp, în cafenelele din Londra, Hooke, Edmund Halley și Christopher Wren s-au luptat fără succes cu problema mișcării planetare. În cele din urmă, în august 1684, Halley i-a făcut o vizită legendară lui Newton la Cambridge, sperând să primească un răspuns la enigma sa: Ce tip de curbă descrie o planetă pe orbita sa în jurul soarelui, presupunând o lege de atracție inversă pătrată? Atunci când Halley a pus întrebarea, răspunsul prompt al lui Newton a fost „o elipsă”. Când a fost întrebat de unde știa că este o elipsă, Newton a răspuns că o calculase deja. Deși Newton răspunsese în particular la una dintre ghicitorile universului – și doar el deținea abilitatea matematică de a face acest lucru -, în mod caracteristic a greșit calculul. După alte discuții, a promis că îi va trimite lui Halley un nou calcul imediat. Îndeplinindu-și parțial promisiunea, Newton a produs De Motu din 1684. Din această sămânță, după aproape doi ani de muncă intensă, a apărut Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Se poate spune că este cea mai importantă carte publicată în istoria științei. Dar dacă Principia a fost creația lui Newton, Hooke și Halley au fost nimic mai puțin decât niște moașe.
Deși Principia a fost bine primită, viitorul ei a fost pus sub semnul întrebării înainte de apariție. Și aici Hooke a fost din nou în centrul atenției, de data aceasta susținând (nu fără justificare) că scrisorile sale din 1679-1680 i-au adus un rol în descoperirea lui Newton. Dar fără efect. Newton a fost atât de furios pe Hook încât a amenințat că va suprima cu totul Cartea a III-a din Principia, denunțând în cele din urmă știința ca fiind „o doamnă impertinent litigioasă”. Newton a cedat și în cele din urmă a consimțit la publicare. Dar în loc să recunoască contribuția lui Hooke, Newton a șters sistematic orice mențiune posibilă a numelui lui Hooke. Ura lui Newton față de Hooke a fost mistuitoare. Într-adevăr, Newton a refuzat ulterior publicarea Opticks (1704) și s-a retras practic din Royal Society până la moartea lui Hooke în 1703.
După publicarea Principia, Newton s-a implicat mai mult în afacerile publice. În 1689 a fost ales să reprezinte Cambridge în Parlament, iar în timpul șederii sale la Londra a făcut cunoștință cu John Locke, faimosul filozof, și cu Nicolas Fatio de Duillier, un tânăr matematician strălucit care a devenit un prieten intim. Cu toate acestea, în 1693, Newton a suferit o tulburare nervoasă severă, nu foarte diferită de depresia sa din 1677-1678. Cauza este deschisă la interpretări: surmenaj; stresul controversei; pierderea inexplicabilă a prieteniei cu Fatio; sau poate otrăvirea cronică cu mercur, rezultatul a aproape trei decenii de cercetări alchimice. Este posibil ca fiecare factor să fi jucat un rol. Știm doar că Locke și Samuel Pepys au primit scrisori ciudate și aparent deranjate, care au stârnit îngrijorarea pentru „discompostura lui Newton în cap, sau în minte, sau în ambele”. Oricare ar fi fost cauza, la scurt timp după ce și-a revenitNewton a căutat o nouă poziție în Londra. În 1696, cu ajutorul lui CharlesMontague, membru al Trinity și mai târziu conte de Halifax, Newton a fost numitWarden și apoi Maestru al Monetăriei. Noua sa poziție s-a dovedit a fi „cea mai potrivită”, iar el a părăsit Cambridge pentru Londra fără regrete.
În timpul anilor petrecuți la Londra, Newton s-a bucurat de putere și de succes în lume. Poziția sa la Monetărie i-a asigurat un statut social și economic confortabil, iar el a fost un administrator activ și capabil. După moartea lui Hooke în 1703, Newtona fost ales președinte al Societății Regale și a fost reales anual până la moartea sa. În 1704 a publicat cea de-a doua sa lucrare majoră, Opticks,bazată în mare parte pe lucrări realizate cu zeci de ani înainte. A fost făcut cavaler în 1705.
Deși anii săi de creație au trecut, Newton a continuat să exercite o influență profundă asupra dezvoltării științei. De fapt, Societatea Regală a fost instrumentul lui Newton, iar el l-a jucat în avantajul său personal. Mandatul său de președinte a fost descris ca fiind tiranic și autocratic, iar controlul său asupra vieților și carierelor discipolilor mai tineri a fost aproape absolut. Newton nu suporta contradicțiile sau controversele – certurile sale cu Hooke oferă exemple singulare. Dar în disputele de mai târziu, în calitate de președinte al RoyalSociety, Newton a mobilizat toate forțele de care dispunea. De exemplu, a publicat observațiile astronomice ale lui Flamsteed – munca unei vieți – fără permisiunea autorului; iar în disputa sa prioritară cu Leibniz cu privire la calcul, Newton a înrolat oameni mai tineri pentru a lupta în războiul său de cuvinte, în timp ce în spatele liniilor dirija în secret atacul și contraatacul.În cele din urmă, acțiunile Societății au fost puțin mai mult decât prelungiri ale voinței lui Newton, iar până la moartea sa a dominat peisajul științei fără rival. A murit la Londra la 20 martie 1727 (31 martie, stil nou).
Matematică- Originea interesului lui Newton pentru matematică poate fi urmărită din timpul studenției sale la Cambridge. Aici Newton a făcut cunoștință cu o serie de lucrări contemporane, inclusiv o ediție a lui Descartes Géométrie,Arithmetica infinitorum a lui John Wallis și alte lucrări ale unor matematicieni proeminenți. Dar între 1664 și întoarcerea sa la Cambridge după ciumă, Newton a adus contribuții fundamentale la geometria analitică, algebră și calcul. Mai exact, el a descoperit teorema binomială, noi metode de expansiune a seriilor infinite și „metoda sa directă și inversă a fluxurilor”. După cum sugerează termenul, calculul fluxional este o metodă de tratare a cantităților care se schimbă sau care curg. Prin urmare, un „fluxion” reprezintă rata de variație a unui „fluent” – o cantitate care se schimbă sau curge continuu, cum ar fi distanța, suprafața sau lungimea. În esență, fluxiunile au fost primele cuvinteîntr-un nou limbaj al fizicii.
Anii creativi ai lui Newton în matematică s-au întins din 1664 până aproximativ în primăvara anului 1696. Deși predecesorii săi anticipaseră diverse elemente ale calculului, Newton a generalizat și a integrat aceste idei, dezvoltând în același timp metode noi și mai riguroase. Elementele esențiale ale gândirii sale au fost prezentate în trei tratate, primul apărând într-o lucrare de circulație privată, De analysi (Despre analiză), care a rămas nepublicată până în 1711. În 1671, Newton a elaborat o expunere mai completă a metodei sale privind infinitezimalele, care a apărut la nouă ani după moartea sa sub titlul Methodusfluxionum et serierum infinitarum (Metoda fluxiunilor și a seriilor infinite, 1736). În plus față de aceste lucrări, Newton a scris patru mici tratate, dintre care două au fost anexate la Opticks din 1704.
Newton și Leibniz. Alături de strălucirea sa, cea mai caracteristică trăsătură a carierei matematice a lui Newton a fost întârzierea publicării. Disputa de prioritate dintre Newton și Leibniz este un exemplu celebru, dar nefericit. Gottfried Wilhelm Leibniz, cel mai capabil adversar al lui Newton, a început să publice lucrări despre calcul în 1684, la aproape 20 de ani după ce au început descoperirile lui Newton. Rezultatul acestei discrepanțe temporale a fost o dispută acerbă care a făcut ravagii timp de aproape două decenii. Calvarul a început cu zvonuri potrivit cărora Leibniz ar fi împrumutat idei de la Newton și le-ar fi publicat în grabă. S-a încheiat cu acuzații de necinste și plagiat pur și simplu. Disputa privind prioritatea dintre Newton și Leibniz – care s-a extins în cele din urmă în domenii filosofice privind natura lui Dumnezeu și a universului – s-a întors în cele din urmă asupra ambiguității priorității. În prezent, este în general acceptat faptul că Newton și Leibniz au dezvoltat fiecare calculul în mod independent și, prin urmare, sunt considerați co-dezvăluitori. Dar, în timp ce Newton a fost primul care a conceput și dezvoltat metoda fluxiunilor, Leibniz a fost primul care a publicat rezultatele sale independente.
Optica.Cercetările optice ale lui Newton, ca și investigațiile sale matematice, au început în timpul anilor de licență laCambridge. Dar, spre deosebire de lucrările sale matematice, studiile lui Newton în domeniul opticii au devenit rapid publice. La scurt timp după ce a fost ales membru al Societății Regale în 1671, Newton a publicat prima sa lucrare în Philosophical Transactionsof the Royal Society. Această lucrare, precum și altele care au urmat, s-au bazat pe cercetările sale din timpul facultății, precum și pe prelegerile sale Lucasian de la Cambridge.
În 1665-1666, Newton a efectuat o serie de experimente privind compoziția luminii. Ghidat inițial de scrierile lui Kepler și Descartes, principala descoperire a lui Newton a fost că lumina vizibilă (albă) este eterogenă – adică, lumina albă este compusă din culori care pot fi considerate primare. Printr-o serie strălucită de experimente, Newton a demonstrat că prismele separă în loc să modifice lumina albă. Contrar teoriilor lui Aristotel și ale celorlalți antici, Newton susținea că lumina albă este secundară și eterogenă,în timp ce culorile separate sunt primare și omogene. Poate la fel de important, Newton a demonstrat, de asemenea, că culorile spectrului, despre care se credea că sunt calități, corespund unui „grad de refrangibilitate” observat și cuantificabil.”
Experimentul Crucial. Cel mai faimos experiment al lui Newton, experimentum crucis, a demonstrat istoria compoziției luminii. Pe scurt, într-o cameră întunecată, Newton a permis ca un fascicul îngust de lumină solară să treacă dintr-o mică gaură dintr-un oblon de fereastră printr-o prismă, descompunând astfel lumina albă într-un spectru alungit pe o planșă. Apoi, printr-o mică deschidere în tablă, Newton a selectat o anumită culoare (de exemplu, roșu) care să treacă printr-o altă deschidere către o a doua prismă, prin care a fost refractată pe o a doua tablă. Ceea ce a început ca lumină albă obișnuită a fost astfel dispersată prin două prisme.
„Experimentul crucial” al lui Newton a demonstrat că o culoare selectată care părăsește prima prismă nu poate fi separată mai departe de cea de-a doua prismă. Raza selectată a rămas de aceeași culoare, iar unghiul său de refracție a fost constant în tot acest timp. Newton a concluzionat că lumina albă este un „Amestec eterogen de raze diferit refractare” și că culorile din spectru nu pot fi modificate individual, ci sunt „Proprietăți originale și conlocuitoare”.
Newtona efectuat probabil un număr de experimente cu prisme la Cambridge înainte ca ciuma să-l forțeze să se întoarcă la Woolsthorpe. Prelegerile sale din Lucasian,publicate mai târziu în parte ca Optical Lectures (1728), completează altecercetări publicate în Transactions ale Societății care datează din februarie1672.
TheOpticks. TheOpticks din 1704, care a apărut pentru prima dată în limba engleză, este cea mai cuprinzătoare și mai ușor accesibilă lucrare a lui Newton despre lumină și culoare. După spusele lui Newton, scopul Opticks nu era „să explice proprietățile luminii prin ipoteze, ci să le propună și să le dovedească prin rațiune și experimente. „Împărțită în trei cărți, theOpticks trece de la definiții, axiome,propoziții și teoreme la demonstrarea prin experimente. Un amestec subtil de raționament matematic și observație atentă, Opticks a devenit modelul pentru fizica experimentală în secolul al XVIII-lea.
Teoria corpusculară. Dar Opticks conținea mai mult decât rezultate experimentale. În timpul secolului al XVII-lea se susținea pe scară largă că lumina, ca și sunetul, consta într-o mișcare ondulatorie, iar criticii majori ai lui Newton în domeniul opticii – RobertHooke și Christiaan Huygens – au fost purtători de cuvânt articulați pentru această teorie.Dar Newton nu era de acord. Deși opiniile sale au evoluat în timp, teoria lui Newton despre lumină era în esență corpusculară, sau particulară. De fapt, întrucât lumina (spre deosebire de sunet) se deplasează în linii drepte și proiectează o umbră ascuțită, Newton a sugerat că lumina este compusă din particule discrete care se deplasează în linii drepte, la fel ca și corpurile inerțiale. Mai mult, din moment ce experimentele au arătat că proprietățile culorilor separate ale luminii erau constante și neschimbate, la fel, a argumentat Newton, era și materia luminii însăși – particule.
În diferite momente ale carierei sale, Newton a combinat, de fapt, teoria particulelor și cea a undelor de lumină. În prima sa dispută cu Hooke și din nou în Opticks din 1717, Newton a luat în considerare posibilitatea existenței unei substanțe eterice – o materie elastică atotcuprinzătoare, mai subtilă decât aerul – care ar oferi un mediu pentru propagarea undelor sau vibrațiilor. Încă de la început, Newton a respins modelele ondulatorii de bază ale lui Hooke și Huygens,poate pentru că acestea au trecut cu vederea subtilitatea periodicității.
Întrebarea periodicității a apărut odată cu fenomenul cunoscut sub numele de „inelele lui Newton”.În cartea a II-a din Opticks, Newton descrie o serie de experimentecu privire la culorile peliculelor subțiri. Cea mai remarcabilă observație a sa a fost aceea că lumina care trece printr-o lentilă convexă apăsată pe o placă de sticlă planăproduce inele colorate concentrice (inelele lui Newton) cu inele întunecate alternante. Newton a încercat să explice acest fenomen prin utilizarea teoriei particulelor în conjuncție cu ipoteza sa de „potriviri de transmisie și reflexie ușoară”. După ce a făcut măsurători atente, Newton a descoperit că grosimea peliculei de aer dintre lentilă (de o anumită curbură) și sticlă corespunde cu distanța dintre inele. Dacă inelele întunecate apăreau la grosimi de 0, 2, 4, 6… , atunci inelele colorate corespundeau unei progresii de numere impare, 1, 3, 5, 7, ….. Deși Newtond nu a speculat asupra cauzei acestei periodicități, asocierea sa inițială a „inelelor lui Newton” cu vibrațiile într-un mediu sugerează dorința sa de a modifica, dar nu de a abandona teoria particulelor.
Opticks a fost lucrarea lui Newton cea mai citită. După prima ediție, au apărut versiuni în latină în 1706 și 1719, iar a doua și a treia ediție în engleză în 1717 și 1721. Poate cea mai provocatoare parte a Opticks este secțiunea cunoscută sub numele de „Întrebări”, pe care Newton a plasat-o la sfârșitul cărții. Aici el a pus întrebări și și-a aventurat opiniile cu privire la natura zborului, a materiei și a forțelor naturii.
Mecanică.Cercetările lui Newton în domeniul dinamicii se împart în trei perioade majore: anii de ciumă 1664-1666, investigațiile din 1679-1680, în urma corespondenței lui Hooke, și perioada 1684-1687, în urma vizitei lui Halley la Cambridge. Evoluția treptată a gândirii lui Newton de-a lungul acestor două decenii ilustrează complexitatea realizărilor sale, precum și caracterul prelungit al „descoperirii” științifice.”
În timp ce mitul lui Newton și al mărului poate fi adevărat, relatarea tradițională a lui Newton și a gravitației nu este. Cu siguranță, primele gânduri ale lui Newton cu privire la gravitațieau început la Woolsthorpe, dar la momentul faimosului său „test al lunii” Newton nu ajunsese încă la conceptul de atracție gravitațională. Manuscrisele timpurii sugerează că, la mijlocul anilor 1660, Newton nu se gândea în termeni de atracție centrală a lunii spre pământ, ci mai degrabă la tendința centrifugă a lunii de a se îndepărta. Sub influența filozofiei mecanice, Newton nu luase încă în considerare posibilitatea acțiunii la distanță; el nu cunoștea nici primele două ipoteze planetare ale lui Kepler. Din motive istorice, filozofice și matematice, Newton a presupus că „strădania” centrifugă a lunii este egală și opusă unei constrângeri mecanice necunoscute. Din aceleași motive, el a presupus, de asemenea, o orbită circulară și o relație pătratică inversă.Aceasta din urmă a fost derivată din cea de-a treia ipoteză a lui Kepler (pătratul perioadei orbitale a unei planete este proporțional cu cubul distanței sale medii față de soare), din formula forței centrifuge (forța centrifugă asupra unui corp în rotație este proporțională cu pătratul vitezei sale și invers proporțională cu raza orbitei sale) și din ipoteza orbitelor circulare.
Următorul pas a fost să testeze relația inversă pătratică în raport cu datele empirice.Pentru a face acest lucru, Newton, de fapt, a comparat constrângerea „efortului” Lunii de a se îndepărta cu rata observată de accelerare a obiectelor în cădere pe pământ. Problema era de a obține date exacte. Pornind de la estimarea lui Galileo, conform căreia luna se află la 60 de raze terestre de Pământ, constrângerea lunii ar fi trebuit să fie de 1/3600 (1/602) din accelerația gravitațională pe Pământ. Dar estimarea lui Newton cu privire la dimensiunea Pământului a fost prea mică, iar calculele sale au arătat că efectul asupra Lunii a fost de aproximativ 1/4000 din cel de pe Pământ. După cum Newton a descris-o mai târziu, testul lunii a răspuns „destul de aproape”. Dar cifrele pentru lună nu erau exacte, iar Newton a abandonat problema.
Între 1679 și începutul anului 1680, un schimb de scrisori cu Hooke i-a reînnoit lui Newton interesul. În noiembrie 1679, la aproape 15 ani după testul cu luna, Hooke i-a scris lui Newton cu privire la o ipoteză prezentată în încercarea sa de a demonstra mișcarea Pământului (1674). Aici Hooke propunea că orbitele planetare rezultă dintr-o mișcare tangențială și „o mișcare de atracție față de corpul central”. În scrisori ulterioare, Hooke a mai specificat o forță centrală de atracție care scade odată cu pătratul distanței. Ca urmare a acestui schimb, Newton a respins noțiunea sa anterioară de tendințe centrifuge în favoarea atracției centrale. Scrisorile lui Hooke au oferit o perspectivă crucială.Dar, în retrospectivă, dacă puterea intuitivă a lui Hooke pare de neegalat, aceasta nu s-a apropiat niciodată de puterea matematică a lui Newton în principiu sau în practică.
Când Halley a vizitat Cambridge în 1684, Newton demonstrase deja relația dintre o atracție pătratică inversă și orbitele eliptice. Spre „bucuria și uimirea” lui Halley, Newton aparent a reușit acolo unde el și alții au eșuat. Odată cu acest lucru, rolul lui Halley s-a schimbat și a continuat să-l ghideze pe Newton spre publicare. Halley a finanțat personal Principia și a urmărit ca aceasta să fie tipărită și publicată în iulie 1687.
ThePrincipia. Capodopera lui Newton este împărțită în trei caiete. Cartea I a Principia începe cu opt definiții șitrei axiome, acestea din urmă cunoscute acum ca legile de mișcare ale lui Newton. Nicio discuție despre Newton nu ar fi completă fără ele: (1) Orice corp continuă în starea sa de repaus sau de mișcare uniformă în linie dreaptă, cu excepția cazului în care este constrâns să schimbe această stare de forțele care i se imprimă (inerție). (2) Schimbarea mișcării este proporțională cu forța motrice imprimată și se face în direcția liniei drepte în care este imprimată această forță (F= ma). (3) La orice acțiune există întotdeauna o reacție opusă și egală.urmând aceste axiome, Newton procedează pas cu pas cu propoziții,teoreme și probleme.
În Cartea a II-a a Principiilor, Newton tratează Mișcarea corpurilor prin medii rezistente, precum și mișcarea fluidelor în sine. Deoarece Cartea a II-a nu făcea parte din schița inițială a lui Newton, ea a părut în mod tradițional oarecum deplasată. Cu toate acestea, este demn de remarcat faptul că aproape de sfârșitul Cărții a II-a (Secțiunea IX) Newton demonstrează că vortexurile invocate de Descartes pentru a explica mișcarea planetară nu puteau fi autosuficiente; de asemenea, teoria vortexurilor nu era în concordanță cu cele trei reguli planetare ale lui Kepler. Scopul Cărții a II-a devine atunci clar. După ce discreditează sistemul lui Descartes, Newton concluzionează: „Cum se realizează aceste mișcări în spațiul liber, fără vortexuri, poate fi înțeles din prima carte; și voi trata acum mai pe larg acest lucru în cartea următoare.”
În Cartea a III-a, subintitulată Sistemul lumii, Newton a extins cele trei legi ale mișcării la cadrul lumii, demonstrând în final „că există o putere de gravitație care tinde spre toate corpurile, proporțională cu acestecantități diferite de materie pe care le conțin”. Legea gravitației universale a lui Newton afirmă că F = G Mm/R2; adică, toate materiile se atrag reciproc cu o forță (F) proporțională cu produsul dintre masele lor (Mm) și invers proporțională cu pătratul distanței (R2) dintre ele. G este o constantă a cărei valoare depinde de unitățile utilizate pentru masă și distanță. Pentru a demonstra puterea teoriei sale, Newton a folosit atracția gravitațională pentru a explica mișcarea planetelor și a sateliților lor, precesia echinocțiilor, acțiunea mareelor și mișcarea cometelor. În concluzie, universul lui Newton a unit cerul și pământul cu un singur set de legi. Acesta a devenit fundamentul fizic și intelectual al viziunii moderne asupra lumii.
Pe care este probabil cel mai puternic și mai influent tratat științific publicat vreodată, Principia a apărut în alte două ediții în timpul vieții lui Newton, în 1713 și 1726.
Alte cercetări. De-a lungul carierei sale, Newton a efectuatcercetări în teologie și istorie cu aceeași pasiune cu care a urmăritalchimia și știința. Deși unii istorici au neglijat scrierile neștiințifice ale lui Newton, există puține îndoieli cu privire la devotamentul său față de aceste subiecte, după cum atestă amplu manuscrisele sale. Numai scrierile lui Newton despre subiecte teologice și biblice însumează aproximativ 1,3 milioane de cuvinte, echivalentul a 20 de cărți de lungimea standard de astăzi. Deși aceste scrieri spun puțin despre știința newtoniană, ele ne spun multe despre Isaac Newton.
Gestul final al lui Newton înainte de moarte a fost acela de a refuza sacramentul, o decizie cu oarecare consecințe în secolul al XVIII-lea. Deși Newton a fost educat cu devotament în tradiția protestantă, opiniile sale mature despre teologie nu au fost nici protestante, nici tradiționale, nici ortodoxe. În intimitatea gândurilor și scrierilor sale,Newton a respins o serie de doctrine pe care le considera mistice, iraționale sau superstițioase. Într-un cuvânt, a fost un unitarian.
Cercetarea lui Newton în afara științei – în teologie, profeție și istorie – a fost acută pentru coerență și unitate. Pasiunea sa era de a uni cunoașterea și credința,de a împăca Cartea Naturii cu Cartea Scripturii. Dar, cu toată eleganța gândirii sale și îndrăzneala căutării sale, enigma lui Isaac Newton a rămas. În cele din urmă, Newton este la fel de mult o enigmă pentru noi cum a fost, fără îndoială, pentru el însuși.
RobertA. Hatch
Universitatea din Florida
.