Newton,Sir Isaac (1642-1727), engelsk naturfilosof, allmänt ansedd som den mest originella och inflytelserika teoretikern i vetenskapens historia. Förutom sin uppfinning av den infinitesimala kalkylen och en ny teori om ljus och färg, omvandlade Newton den fysiska vetenskapens struktur med sina tre rörelselagar och lagen om universell gravitation. Som grundsten i den vetenskapliga revolutionen på 1600-talet kombinerade Newtons arbete bidrag från Kopernikus, Kepler, Galileo, Descartes och andra till en ny och kraftfull syntes. Tre århundraden senare fortsätter den struktur som blev resultatet – den klassiska mekaniken – att vara ett hoppfullt men inte mindre elegant monument över hans genialitet.
Liv & Karaktär – Isaac Newton föddes för tidigt på juldagen 1642 (4 januari 1643, ny stil) i Woolsthorpe, en by nära Grantham i Lincolnshire. Det faderlösa spädbarnet var postumt son till en analfabet och yeoman (som också hette Isaac) och var vid födseln tillräckligt litet för att rymmas ”i en kvartskruka”. När han var knappt tre år gammal placerade Newtons mor, Hanna (Ayscough), sin förstfödde hos sin mormor för att gifta om sig och bilda en andra familj med Barnabas Smith, en förmögen rektor från närliggande North Witham. Mycket har gjorts av Newtons postuma födelse, hans långvariga separation från sin mor och hans oöverträffade hat mot sin styvfar. Fram till dess att Hanna återvände till Woolsthorpe 1653 efter sin andra mans död förvägrades Newton sin mors uppmärksamhet, en möjlig ledtråd till hans komplexa karaktär. Newtons barndom var allt annat än lycklig, och under hela sitt liv var han på gränsen till känslomässig kollaps och föll ibland i våldsamma och hämndlystna attacker mot både vänner och fiender.
I samband med att hans mor återvände till Woolsthorpe 1653 togs Newton från skolan för att uppfylla sin födslorätt som bonde. Lyckligtvis misslyckades han med detta kall och återvände till King’s School i Grantham för att förbereda sig för inträde till Trinity College i Cambridge. Många anekdoter finns bevarade från den här perioden om Newtons tanklöshet som nybliven bonde och hans bristfälliga prestationer som student. Men vändpunkten i Newtons liv kom i juni 1661 när han lämnade Woolsthorpe för Cambridge University. Här trädde Newton in i en ny värld, en värld som han så småningom kunde kalla sin egen.
Och även om Cambridge var ett enastående centrum för lärande hade den vetenskapliga revolutionens anda ännu inte trängt in i dess gamla och något förbenade läroplan. lite är känt om Newtons formella studier som student, men han fick troligen stora doser av Aristoteles och andra klassiska författare, och av allt att döma var hans akademiska prestationer ojämna. År 1664 undersökte Isaac Barrow, Lucasian professor i matematik i Cambridge, Newtons förståelse av Euklides och fann den ytterst bristfällig. Vi vet nu att Newton under sina studieår var djupt uppslukad av privatstudier, att han privat behärskade verk av René Descartes, Pierre Gassendi, Thomas Hobbes och andra viktiga personer inom den vetenskapliga revolutionen. 1664 hade Newton börjat behärska Descartes’ Géométrie och andra former av matematik långt före Euklids Elementar, vilket framgår av en serie bevarade anteckningsböcker. Barrow, som själv var en begåvad matematiker, hade ännu inte förstått Newtons genialitet.
1665 tog Newton sin kandidatexamen i Cambridge utan hedersbetygelser eller utmärkelser.Eftersom universitetet var stängt de kommande två åren på grund av pest återvände Newton till Woolsthorpe i mitten av året. Där gjorde han under de följande 18 månaderna en rad originella bidrag till vetenskapen. Som han senare erinrade sig: ”Allt detta skedde under de två peståren 1665 och 1666, för under dessa dagar var jag i min bästa ålder för uppfinningar och tänkte mer på matematik och filosofi än någonsin sedan dess”. Inom matematiken utformade Newton sin ”methodof fluxions” (infinitesimal kalkyl), lade grunden för sin teori om ljus och färg och fick en betydande insikt i problemet med planets rörelse, insikter som så småningom ledde till publiceringen av hansPrincipia(1687).
I april 1667 återvände Newton till Cambridge och valdes mot starka odds till en minor fellow vid Trinity. Framgång följde på tur. Året därpå blev han senior fellow efter att ha tagit sin magisterexamen, och 1669, innan han hade fyllt 27 år, efterträdde han Isaac Barrow som Lucasian Professor of Mathematics. Uppgifterna i samband med denna utnämning gav Newton möjlighet att organisera resultaten av sina tidigare optiska undersökningar, och 1672, kort efter att han valts in i Royal Society, lämnade han sin första offentliga uppsats, en lysande men inte mindre kontroversiell studie om färgens natur.
I den första av en rad bittra dispyter hamnade Newton i luven på sällskapets berömda kurator för experiment, den ljusa men spröda Robert Hooke. Den efterföljande kontroversen, som pågick fram till 1678, etablerade ett mönster i Newtons beteende. Efter en första skärmytsling drog han sig lugnt tillbaka. 1675 vågade sig Newton ändå på ännu en uppsats, som återigen blev blixtbelyst, den här gången anklagad för påståenden om att han hade plagierat frånHooke. Anklagelserna var helt ogrundade. Två gånger bränd drog sig Newton tillbaka.
1678 drabbades Newton av ett allvarligt känslomässigt sammanbrott, och året därpå dog hans mor. Newtons reaktion var att avbryta kontakten med andraoch fördjupa sig i alkemisk forskning. Dessa studier, som en gång var en skam för Newtons forskare, var inte missriktade funderingar utan rigorösa undersökningar av naturens dolda krafter. Newtons alkemiska studier öppnade teoretiska möjligheter som inte fanns i den mekaniska filosofin, den världsåskådning som låg till grund för hans tidiga arbete. Medan den mekaniska filosofin reducerade alla fenomen till inverkan av materia i rörelse, höll den alkemiska traditionen fast vid möjligheten av attraktion och repulsion på partikelnivå. Newtons senare insikter i himmelska mekanik kan delvis spåras till hans alkemiska intressen.Genom att kombinera verkan på avstånd och matematik omvandlade Newton den mekaniska filosofin genom att lägga till en mystisk men inte mindre mätbar storhet, gravitationskraften.
År 1666, enligt traditionen, observerade Newton hur ett äpple föll i hans trädgård i Woolsthorpe och minns senare: ”Samma år började jag tänka på att gravitationen skulle sträcka sig till månens omloppsbana”. Newtons minne var inte korrekt. I själva verket tyder allt på att begreppet universell gravitation inte kom till liv i Newtons huvud 1666, utan att det var nästan 20 år gammalt. Ironiskt nog var det Robert Hooke som hjälpte till att ge det liv. I november 1679 inledde Hooke en brevväxling som berörde frågan om planeternas rörelse. Även om Newton hastigt avbröt korrespondensen, gav Hookes brev en konceptuell koppling mellan central attraktion och en kraft som avtar med kvadraten på avståndet. Någon gång i början av 1680 tycks Newton i tysthet ha dragit sina egna slutsatser.
Under tiden kämpade Hooke, Edmund Halley och Christopher Wren i Londons kaffehus utan framgång med problemet med planetarisk rörelse. Slutligen, i augusti 1684, gjorde Halley ett legendariskt besök hos Newton i Cambridge i hopp om ett svar på hans gåta: Vilken typ av kurva beskriver en planet i sin bana runt solen, om man antar en omvänd kvadratisk attraktionslag? När Halley ställde frågan var Newtons färdiga svar ”en ellips”. På frågan hur han visste att det var en ellips svarade Newton att han redan hade beräknat den. Även om Newton privat hade besvarat en av universums gåtor – och han var den ende som hade den matematiska förmågan att göra det – hade han på ett karakteristiskt sätt missuppfattat beräkningen. Efter ytterligare diskussioner lovade han att genast skicka Halley en ny beräkning. Som ett partiellt uppfyllande av sitt löfte producerade Newton sin De Motu från 1684. Från detta frö, efter nästan två års intensivt arbete, kom Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Den är utan tvekan den viktigaste boken som publicerats i vetenskapshistorien. Men om Principia var Newtons hjärnbarn var Hooke och Halley inget mindre än barnmorskor.
Och även om Principia mottogs väl, var dess framtid ifrågasatt redan innan den publicerades. Även här stod Hooke i centrum, och den här gången hävdade han (inte helt obefogat) att hans brev från 1679-1680 förtjänade honom en roll i Newtons upptäckt. Men utan resultat. Newton var så rasande på Hooke att han hotade att helt och hållet stryka bok III i Principia och slutligen fördömde han vetenskapen som ”en oförskämt stämningsfull dam”. Newton lugnade sig och gick slutligen med på att publicera boken. Men i stället för att erkänna Hookes bidrag strök Newton systematiskt varje möjligt omnämnande av Hookes namn. Newtons hat mot Hooke var tröttsamt. Newton höll senare tillbaka publiceringen av sin Opticks (1704) och drog sig praktiskt taget tillbaka från Royal Society fram till Hookes död 1703.
Efter att ha publicerat Principia blev Newton mer involverad i offentliga angelägenheter. År 1689 valdes han att representera Cambridge i parlamentet, och under sin vistelse i London blev han bekant med John Locke, den berömde filosofen, och Nicolas Fatio de Duillier, en briljant ung matematiker som blev hans intima vän. År 1693 drabbades Newton dock av en allvarlig nervös störning, inte helt olikt hans sammanbrott 1677-1678. Orsaken är öppen för tolkning: överarbete, stressen av kontroverser, den oförklarliga förlusten av vänskapen med Fatio eller kanske kronisk kvicksilverförgiftning, resultatet av nästan tre decennier av alkemisk forskning. Varje faktor kan ha spelat en roll. Vi vet bara att Locke och Samuel Pepys fick märkliga och till synes störda brev som föranledde en oro för Newtons ”missnöje i huvudet, i sinnet eller i bägge fallen”. Oavsett orsaken sökte Newton strax efter sitt tillfrisknande en ny position i London. Med hjälp av CharlesMontague, en ledamot av Trinity och senare greve av Halifax, utnämndes Newton 1696 till Warden och sedan Master of the Mint. Hans nya position visade sig vara ”mycket lämplig” och han lämnade Cambridge för London utan att ångra sig.
Under sina år i London åtnjöt Newton makt och världslig framgång. Hans ställning vid myntverket garanterade honom en bekväm social och ekonomisk status, och han var en aktiv och skicklig administratör. Efter Hookes död 1703 valdes Newton till ordförande för Royal Society och omvaldes årligen fram till sin död. År 1704 publicerade han sitt andra stora verk, Opticks, som till stor del baserades på arbete som slutförts flera decennier tidigare. Han blev adlad 1705.
Och även om hans kreativa år hade gått, fortsatte Newton att utöva ett djupt inflytande på vetenskapens utveckling. Royal Society var i själva verket Newtons instrument, och han spelade det till sin personliga fördel. Hans tid som president har beskrivits som tyrannisk och autokratisk, och hans kontroll över yngre lärjungars liv och karriärer var nästan absolut. Newton tålde inte motsägelser eller kontroverser – hans gräl med Hooke ger enastående exempel på detta. Men i senare tvister, som ordförande för Royal Society, samlade Newton alla krafter som stod till hans förfogande. Till exempel publicerade han Flamsteeds astronomiska observationer – ett livstids arbete – utan författarens tillstånd, och i sin prioriteringsstrid med Leibniz om kalkylen rekryterade Newton yngre män för att utkämpa sitt ordkrig, medan han bakom linjerna i hemlighet dirigerade anfall och motanfall.I slutändan var sällskapets åtgärder inte mycket mer än en förlängning av Newtons vilja, och fram till sin död dominerade han vetenskapens landskap utan rivaler. Han dog i London den 20 mars 1727 (31 mars i ny stil).
Matematik- Ursprunget till Newtons intresse för matematik kan spåras till hans studietid i Cambridge. Här blev Newton bekant med ett antal samtida verk, bland annat en utgåva av Descartes Géométrie, John Wallis’ Arithmetica infinitorum och andra verk av framstående matematiker. Men mellan 1664 och hans återkomst till Cambridge efter pesten gjorde Newton grundläggande bidrag till analytisk geometri, algebra och kalkyl. Han upptäckte särskilt binomialsatsen, nya metoder för expansion av oändliga serier och sin ”direkta och omvända metod för flussar”. Som termen antyder är fluxionskalkyl en metod för att behandla förändrade eller flödande storheter. Därför representerar en ”fluxion” förändringshastigheten hos en ”fluent” – en kontinuerligt föränderlig eller flödande storhet, t.ex. avstånd, area eller längd. I huvudsak var fluxioner de första orden i ett nytt fysikspråk.
Newtons kreativa år inom matematiken sträckte sig från 1664 till ungefär våren 1696. Även om hans föregångare hade förutsett olika delar av kalkylen, generaliserade och integrerade Newton dessa insikter samtidigt som han utvecklade nya och mer rigorösa metoder. De viktigaste delarna av hans tankar presenterades i tre avhandlingar, den första i en privat utgiven avhandling, De analysi (Om analys), som inte publicerades förrän 1711. År 1671 utvecklade Newton en mer fullständig redogörelse för sin metod för oändliga tal, som publicerades nio år efter hans död som Methodusfluxionum et serierum infinitarum (The Method of Fluxions and Infinite Series, 1736). Utöver dessa arbeten skrev Newton fyra små traktat, varav två bifogades hans Opticks från 1704.
Newton och Leibniz. Vid sidan av sin briljans var det mest karakteristiska draget i Newtons matematiska karriär den försenade publiceringen. Newtons prioriteringstvist med Leibniz är ett berömt men olyckligt exempel. Gottfried Wilhelm Leibniz, Newtons mest kapabla motståndare, började publicera artiklar om kalkyl 1684, nästan 20 år efter att Newtons upptäckter påbörjats. Resultatet av denna tidsmässiga diskrepans blev en bitter dispyt som rasade i nästan två decennier. Tortyren började med rykten om att Leibniz hade lånat idéer från Newton och skyndat sig att trycka dem. Den slutade med anklagelser om oärlighet och rent ut sagt plagiat. Tvisten om Newtons och Leibniz prioritet – som så småningom utvidgades till filosofiska områden om Guds och universums natur – handlade i slutändan om tvetydighet i fråga om prioritet. Man är nu allmänt överens om att Newton och Leibniz var och en av dem utvecklade kalkylen oberoende av varandra, och därför betraktas de som medupptäckare. Men medan Newton var den förste som tänkte ut och utvecklade sin flödesmetod, var Leibniz den förste som publicerade sina oberoende resultat.
Optik.Newtons optiska forskning, liksom hans matematiska undersökningar, började under hans studieår i Cambridge. Men till skillnad från hans matematiska arbete blev Newtons studier i optik snabbt offentliga. Kort efter att han valts in i Royal Society 1671 publicerade Newton sin första artikel i Philosophical Transactions of the Royal Society. Denna uppsats, och andra som följde, byggde på hans forskning i grundutbildningen och på hans Lucasian-föreläsningar i Cambridge.
Under 1665-1666 utförde Newton ett antal experiment om ljusets sammansättning. Med utgångspunkt i Keplers och Descartes skrifter var Newtons viktigaste upptäckt att synligt (vitt) ljus är heterogent – det vill säga att vitt ljus består av färger som kan betraktas som primära. Genom en briljant serie experiment visade Newton att prismor separerar snarare än modifierar vitt ljus. I motsats till Aristoteles och andra antikas teorier ansåg Newton att vitt ljus är sekundärt och heterogent, medan de separata färgerna är primära och homogena. Av kanske lika stor betydelse visade Newton också att färgerna i spektrumet, som tidigare ansågs vara kvaliteter, motsvarar en observerad och kvantifierbar ”grad av föränderlighet”.
Det avgörande experimentet. Newtons mest berömda experiment, experimentum crucis, visade en teori om ljusets sammansättning. I ett mörkt rum lät Newton i korthet en smal solstråle passera från ett litet hål i en fönsterlucka genom ett prisma och på så sätt bryta upp det vita ljuset i ett avlångt spektrum på en tavla. Genom en liten öppning i tavlan valde Newton sedan ut en viss färg (t.ex. rött) som passerade genom ytterligare en öppning till ett andra prisma, genom vilket det bröts på en andra tavla. Det som till en början var vanligt vitt ljus spreds alltså genom två prismor.
Newtons ”avgörande experiment” visade att en utvald färg som lämnade det första prismat inte kunde separeras ytterligare av det andra prismat. Den utvalda strålen förblev samma färg och dess brytningsvinkel var konstant hela tiden. Newton drog slutsatsen att vitt ljus är en ”heterogen blandning av olika brytbara strålar” och att färgerna i spektrumet inte själva kan ändras individuellt, utan är ”ursprungliga och sammanhängande egenskaper”.
Newton utförde troligen ett antal av sina prismaexperiment i Cambridge innan pesten tvingade honom att återvända till Woolsthorpe. Hans Lucasian-föreläsningar, som senare delvis publicerades som Optical Lectures (1728), kompletterar andra undersökningar som publicerades i Society’s Transactions från februari 1672.
The Opticks. TheOpticks från 1704, som först utkom på engelska, är Newtons mest omfattande och lättillgängliga arbete om ljus och färg. I Newtons svärd var syftet med Opticks ”inte att förklara ljusets egenskaper genom hypoteser, utan att föreslå och bevisa dem genom förnuft och experiment.” Uppdelad i tre böcker rör sig Opticks från definitioner, axiom, satser och teorem till bevis genom experiment. Opticks är en subtil blandning av matematiska resonemang och noggranna observationer och blev modellen för experimentell fysik under 1700-talet.
TheCorpuscular Theory. Men Opticks innehöll mer än experimentella resultat. Under 1600-talet var det en utbredd uppfattning att ljuset, liksom ljudet, bestod av en vågformad eller undulatorisk rörelse, och Newtons främsta kritiker inom optiken – Robert Huoke och Christiaan Huygens – var vältaliga talesmän för denna teori.Men Newton höll inte med. Även om hans åsikter utvecklades med tiden var Newtons teori om ljuset i huvudsak korpuskulärt eller partikulärt. Eftersom ljus (till skillnad från ljud) färdas i raka linjer och kastar en skarp skugga, föreslog Newton att ljuset bestod av diskreta partiklar som rörde sig i raka linjer på samma sätt som tröghetskroppar. Eftersom experiment hade visat att egenskaperna hos de olika färgerna i ljuset var konstanta och oföränderliga, resonerade Newton att även ljusets material var konstant och oföränderligt – partiklar.
Vid olika tillfällen under sin karriär kombinerade Newton partikel- och vågteorierna om ljuset. I sin tidigaste dispyt med Hooke och återigen i hans Opticks från 1717, övervägde Newton möjligheten av en eterisk substans – ett allestädes närvarande elastiskt material som var mer subtilt än luft – som skulle utgöra ett medium för spridning av vågor eller vibrationer. Redan från början förkastade Newton Hookes och Huygens grundläggande vågmodeller, kanske för att de förbisåg periodicitetens subtilitet.
Frågan om periodicitet uppstod i samband med det fenomen som är känt som ”Newtons ringar”. I bok II av Opticks beskriver Newton en rad experiment som rör färgerna hos tunna filmer. Hans mest anmärkningsvärda observation var att ljus som passerar genom en konvex lins som pressas mot en platt glasplatta ger upphov till koncentriska färgade ringar (Newtons ringar) med omväxlande mörker. Newton försökte förklara detta fenomen genom att använda sig av partikelteorin tillsammans med sin hypotes om ”passningar av lätt överföring och reflektion”. Efter noggranna mätningar fann Newton att tjockleken på luftfilmen mellan linsen (med en given krökning) och glaset motsvarade avståndet mellan ringarna. Om mörkringar uppstod vid tjocklekar på 0, 2, 4, 6… , så motsvarar de färgade ringarna en udda talföljd, 1, 3, 5, 7, …. Även om Newtond inte spekulerade i orsaken till denna periodicitet, tyder hans första association av ”Newtons ringar” med vibrationer i ett medium på att han var villig att modifiera men inte överge partikelteorin.
The Opticks var Newtons mest lästa verk. Efter den första upplagan kom latinska versioner 1706 och 1719, och andra och tredje engelska upplagan 1717 och 1721. Den kanske mest provocerande delen av Opticks är det avsnitt som kallas ”Queries”, som Newton placerade i slutet av boken. Här ställde han frågor och vågade sig på åsikter om ljusets, materiens och naturkrafternas natur.
MekanikNewtons forskning i dynamik kan delas in i tre stora perioder: peståren 1664-1666, undersökningarna 1679-1680, efter Hookes korrespondens, och perioden 1684-1687, efter Halleys besök i Cambridge. Den gradvisa utvecklingen av Newtons tankar under dessa två decennier illustrerar komplexiteten i hans prestationer samt den långvariga karaktären hos vetenskapliga ”upptäckter”.
Myten om Newton och äpplet är kanske sann, men den traditionella beskrivningen av Newton och gravitationen är det inte. Visst började Newtons tidiga tankar om gravitation i Woolsthorpe, men vid tiden för hans berömda ”måntest” hade Newton ännu inte kommit fram till begreppet gravitationell attraktion. Tidiga manuskript tyder på att Newton i mitten av 1660-talet inte tänkte i termer av månens centrala dragningskraft mot jorden utan snarare i termer av månens centrifugalbenägenhet att avlägsna sig. Under inflytande av den mekaniska filosofin hade Newton ännu inte funderat på möjligheten av handling på avstånd, och han kände inte heller till Keplers två första planetariska hypoteser. Av historiska, filosofiska och matematiska skäl antog Newton att månens centrifugala ”strävan” var lika med och motsatt någon okänd mekanisk begränsning. Det senare härrörde från Keplers tredje hypotes (kvadraten på en planets omloppstid är proportionell mot kuben av dess medelavstånd till solen), formeln för centrifugalkraften (centrifugalkraften på en roterande kropp är proportionell mot kvadraten på dess hastighet och omvänt proportionell mot radien på dess omloppsbana) och antagandet om cirkulära omloppsbanor.
Nästa steg var att testa det inversa kvadratförhållandet mot empiriska data.För att göra detta jämförde Newton i själva verket begränsningen av månens ”strävan” att avlägsna sig med den observerade accelerationshastigheten hos fallande föremål på jorden. Problemet var att få fram korrekta data. Om man utgår från Galileos uppskattning att månen befinner sig 60 jordradier från jorden, borde månens begränsning ha varit 1/3600 (1/602) av gravitationsaccelerationen på jorden. Men Newtons uppskattning av jordens storlek var för låg, och hans beräkning visade att effekten på månen var ungefär 1/4000 av den på jorden. Som Newton senare beskrev det svarade måntestet ”ganska nära”. Men siffrorna för månen var inte exakta, och Newton övergav problemet.
I slutet av 1679 och början av 1680 förnyade en brevväxling med Hooke Newtons intresse. I november 1679, nästan 15 år efter månprovet, skrev Hooke till Newton angående en hypotes som presenterades i hans försök att bevisa jordens rörelse (1674). Här föreslog Hooke att planetariska omloppsbanor är resultatet av en tangentiell rörelse och ”en attraktiv rörelse mot den centrala kroppen”. I senare brev specificerade Hooke ytterligare en central attraktionskraft som avtar med kvadraten på avståndet. Som ett resultat av detta utbyte förkastade Newton sin tidigare uppfattning om centrifugala tendenser till förmån för en central attraktionskraft. Hookes brev gav viktiga insikter, men i efterhand kan man konstatera att även om Hookes intuitiva kraft verkar oöverträffad, så kom den aldrig i närheten av Newtons matematiska kraft, varken i princip eller i praktiken.
När Halley besökte Cambridge 1684 hade Newton redan påvisat sambandet mellan en omvänd kvadratisk attraktion och elliptiska banor. Till Halleys ”glädje och förvåning” lyckades Newton uppenbarligen där han och andra misslyckats. Med detta förändrades Halleys roll, och han fortsatte att vägleda Newton till publicering. Halley finansierade personligen Principia och såg till att den gick igenom tryckpressen till publicering i juli 1687.
ThePrincipia. Newtons mästerverk är uppdelat i tre böcker. Principias bok I börjar med åtta definitioner och tre axiom, de senare är nu kända som Newtons rörelselagar. Ingen diskussion om Newton skulle vara fullständig utan dem: (1) Varje kropp fortsätter i sitt viloläge, eller i en jämn rörelse i en rak linje, såvida den inte tvingas ändra detta tillstånd genom krafter som påförs den (tröghet). (2) Förändringen av rörelsen är proportionell mot den påtryckta drivkraften och sker i riktning mot den raka linje i vilken denna kraft påtrycks (F= ma). (3) Till varje handling finns det alltid en motsatt och lika stor reaktion.Efter dessa axiom fortsätter Newton steg för steg med satser, teorem och problem.
I bok II av Principia behandlar Newton kroppars rörelse genom motståndskraftiga medier samt rörelsen hos vätskor i sig själva. Eftersom bok II inte ingick i Newtons ursprungliga skiss har den traditionellt sett verkat något malplacerad. Det är dock anmärkningsvärt att Newton mot slutet av bok II (avsnitt IX) visar att de virvlar som Descartes åberopade för att förklara planetarisk rörelse inte kunde vara självförsörjande, och att virvelteorin inte heller stämde överens med Keplers tre planetariska regler. Syftet med bok II blir då tydligt. Efter att ha misskrediterat Descartes system drar Newton slutsatsen: I bok III, med undertiteln Världens system, utvidgade Newton sina tre rörelselagar till att omfatta världens ramar och visade slutligen ”att det finns en gravitationskraft som är inriktad på alla kroppar och som står i proportion till de olika mängder materia som de innehåller”. Newtons lag om universell gravitation säger att F = G Mm/R2, det vill säga att all materia dras till varandra med en kraft (F) som är proportionell mot produkten av deras massa (Mm) och omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet (R2) mellan dem. G är en konstant vars värde beror på vilka enheter som används för massa och avstånd. För att demonstrera kraften i sin teori använde Newton gravitationsdragningskraften för att förklara planeternas och deras månars rörelse, ekvinoxernas precession, tidvattnets verkan och kometernas rörelse. Sammanfattningsvis förenade Newtons universum himmel och jord med en enda uppsättning lagar. Det blev den fysiska och intellektuella grunden för den moderna världsbilden.
Principia, som kanske är den mest kraftfulla och inflytelserika vetenskapliga avhandling som någonsin publicerats, kom i ytterligare två upplagor under Newtons livstid, 1713 och 1726.
Övriga undersökningar. Under hela sin karriär bedrev Newton forskning inom teologi och historia med samma passion som han ägnade sig åt kemi och vetenskap. Även om vissa historiker har försummat Newtons icke-vetenskapliga skrifter råder det knappast något tvivel om hans hängivenhet för dessa ämnen, vilket hans manuskript vittnar om. Newtons skrifter om teologiska och bibliska ämnen uppgår ensamma till cirka 1,3 miljoner ord, vilket motsvarar 20 av dagens standardböcker. Även om dessa skrifter säger lite om Newtons vetenskap, berättar de en hel del om Isaac Newton.
Newtons sista gest före döden var att vägra ta emot sakramentet, ett beslut som hade en viss betydelse på 1700-talet. Även om Newton pliktskyldigt uppfostrades i den protestantiska traditionen var hans mogna åsikter om teologi varken protestantiska, traditionella eller ortodoxa. I sina privata tankar och skrifter förkastade Newton en mängd doktriner som han ansåg vara mystiska, irrationella eller vidskepliga. Med ett ord var han unitarier.
Newtons forskning utanför vetenskapen – inom teologi, profetior och historia – var angelägen om sammanhang och enhet. Hans passion var att förena kunskap och tro, att förena naturens bok med skriftens bok. Men trots elegansen i hans tankar och djärvheten i hans sökande förblev Isaac Newtons gåta kvar. I slutändan är Newton lika mycket en gåta för oss som han utan tvekan var för sig själv.
RobertA. Hatch
Universityof Florida