Isaac Newton

Les débuts de la vie d'Isaac Newton

Isaac Newton, Sir Isaac Newton au complet, est né le 25 décembre 1642 (ancien calendrier) dans le village de Woolsthorpe, dans le Lincolnshire, en Angleterre. Son père, un fermier également appelé Isaac Newton, étant décédé quelques mois avant sa naissance, il n'est resté qu'avec sa mère, Hannah Ayscough. Environ deux ans après la mort de son premier mari, la mère de Newton s'est remariée, cette fois avec un homme riche et plus âgé, le pasteur Barnabas Smith.

Barnabas Smith emmène Hannah Ayscough dans le village voisin de Grantham, mais laisse le jeune Isaac Newton derrière lui. Il vit avec sa grand-mère jusqu'à la mort de Barnabas Smith en 1653. Les journaux intimes de Newton nous apprennent qu'il n'appréciait pas son beau-père. Ces journaux ont cependant été possibles, car il a appris à lire et à écrire auprès de sa mère et de sa grand-mère.

Après le décès de Barnabas Smith, la mère de Newton est retournée chercher son fils avec trois nouveaux enfants, les demi-frères et sœurs de Newton. Newton est envoyé dans une école secondaire à Grantham et doit gérer le domaine considérable que sa mère possède désormais à son retour, deux ans plus tard. Cependant, il n'est pas très doué pour cela, car il est constamment distrait. Il est donc renvoyé à la grammar school pour se préparer à l'université. Il entre au Trinity College en 1661.

L'éducation d'Isaac Newton

Comme nous venons de le dire, Newton a commencé son éducation à la maison, apprenant à lire et à écrire auprès de sa mère et de sa grand-mère. Il a ensuite fréquenté la grammar school et s'est préparé à l'université là-bas, à Grantham. Finalement, il entre au Trinity College de Cambridge en 1661.

Cambridge avait subi de profonds changements depuis la naissance de Newton jusqu'à ce qu'il la rejoigne. Auparavant, le collège était sous le contrôle de l'église catholique anglicane. Cependant, en raison des troubles politiques survenus entre 1642 et 1660, l'église a perdu son emprise sur Cambridge. Cela a permis l'émergence de la Royal Society of London en 1660, entre autres changements dans le monde intellectuel de l'époque.

Au Trinity College, Newton commence par étudier les classiques, comme Aristote. Il découvre bientôt des philosophes et des mathématiciens plus modernes comme Descartes, qui, contrairement à Aristote, considère que la matière est constituée de particules plus petites en mouvement et que tous les phénomènes naturels découlent de leur interaction mécanique.

Newton commence à écrire ses idées scientifiques dans un ensemble de notes appelé Quaestiones Quaedam Philosophicae. À partir de là, il a commencé à approfondir la physique et les concepts mathématiques, domaines qui ont propulsé sa carrière scientifique vers l'avant.

En avril 1655, Newton obtient son baccalauréat. Ses premières années productives sont les suivantes, lorsqu'il doitinterrompre ses études au Trinity College pendant la peste (1665-1667). Après des années de recherches supplémentaires et l'élaboration de ses Principia, Newton est devenu gardien, puis maître, de la Monnaie royale. Par la suite, il est également devenu président de la Royal Society.

La mort d'Isaac Newton

Au cours de ses dernières années, Isaac Newton a publié de nouvelles éditions de ses précédents ouvrages. Il a continué à diriger The Royal Mint et The Royal Society jusqu'à sa mort. Il décède à l'âge de 84 ans le 20 mars 1727. De multiples ouvrages posthumes ont été publiés après sa mort.

Inventions d'Isaac Newton

Isaac Newton a apporté des contributions à de multiples domaines, mais nous passerons en revue ses plus connues dans cette section.

Les contributions de Newton à la mécanique classique

Newton est peut-être le plus connu pour ses contributions à la mécanique classique. Ses trois lois du mouvement sont encore étudiées dans toutes les écoles et sont essentielles pour comprendre la physique et la mécanique contemporaines, en particulier le comportement des objets en mouvement.

Newton a énoncé ses trois lois du mouvement dans son livre"Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica", publié en 1687 :

En plus de ses lois du mouvement, Newton a également élaboré la loi de la gravitation universelle, qui décrit la force de gravité entre deux objets quelconques dans l'univers. Cette loi stipule que la force de gravité est proportionnelle au produit des masses des deux objets et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare (\(F_g = \frac{GM}{r^2}\)).

Les contributions de Newton à l'optique

Isaac Newton a également apporté d'importantes contributions au domaine de l'optique. Ses expériences avec la lumière et les prismes l'ont amené à découvrir que la lumière blanche est composée d'un spectre de couleurs, qui peuvent être séparées par un prisme.

Les travaux de Newton sur l'optique ont abouti à la publication de son livre"Opticks" en 1704, dans lequel il présente sa théorie de la lumière et de la couleur. Il propose que la lumière soit composée de particules, et non d'ondes comme le pensaient de nombreux scientifiques de son époque. Cette théorie a ensuite été remise en question par la théorie ondulatoire de la lumière, mais elle a jeté les bases du développement de la mécanique quantique au 20e siècle.

Newton a également découvert le phénomène du mélange des couleurs, qui se produit lorsque deux couleurs de lumière différentes sont combinées pour créer une troisième couleur. Il a également mis au point le premier télescope à réflexion, connu sous le nom de télescope newtonien, qui utilise un miroir incurvé pour réfléchir la lumière au lieu d'une lentille.

Les contributions de Newton au calcul

La principale contribution de Newton au calcul est qu'il a inventé cette discipline mathématique. À l'époque, il y avait une grande controverse à ce sujet, car Gottfried Leibniz a également développé le calcul en parallèle et seulement un peu plus tard que Newton. Les deux scientifiques se sont empêtrés dans une querelle sur leur rôle dans l'invention du calcul et l'importance de leurs contributions jusqu'à la mort de Leibniz.

Malgré les désaccords autour du calcul, Newton poursuit ses travaux dans ce domaine. Il a développé le calcul pour l'aider à calculer le taux de changement de la vitesse d'un objet qui tombe.

Il a inventé l'idée que les dérivés et les intégrales sont des opérations mathématiques opposées. Les dérivés sont actuellement utilisés pour :

• Trouver le taux de changement d'une quantité (crucial pour le développement du calcul par Newton).
• Trouver la valeur approximative d'une fonction.
• Trouver l'équation de la tangente à une courbe en un point donné.
• Trouver les maxima, les minima et les points d'inflexion d'une courbe.
• Déterminer si une équation est croissante ou décroissante entre deux points.

Les intégrales, en revanche, sont largement utilisées en mathématiques pour trouver :

• La valeur moyenne d'une courbe.
• La surface entre deux courbes
• L'aire sous une courbe

Et en physique pour trouver :

• Le centre de gravité et le centre de masse
• La masse et le moment d'inertie des satellites
• La vitesse et la trajectoire d'un satellite
• La poussée

En plus de cela, la méthode de Newton permettait de calculer les maximums et les minimums des fonctions. Cette méthode a été développée au fil des années et n'est plus appliquée telle que Newton l'a conçue, mais Newton a fourni la graine de cet outil très utile en calcul.

Isaac Newton et le pommier

Isaac Newton et le pommier est une célèbre anecdote historique qui est souvent utilisée pour illustrer la découverte par Newton de la loi de la gravitation universelle. Selon l'histoire, Newton était assis sous un pommier dans son jardin lorsqu'une pomme est tombée et l'a frappé à la tête. Cet événement l'a amené à réfléchir à la nature de la gravité et l'a incité à mener d'autres expériences et observations.

Fig. 3. Newton et les pommes qui ont éveillé son intérêt pour la gravité.

Bien que l'histoire soit probablement enjolivée, elle comporte une part de vérité. Newton a effectivement écrit sur le concept de gravité et le mouvement des objets dans son livre"Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica". Ce livre est largement considéré comme l'une des œuvres les plus importantes de l'histoire des sciences, car il introduit le concept de force gravitationnelle et jette les bases de la physique moderne.

Indépendamment de l'exactitude de l'histoire, l'image de Newton assis sous un pommier est devenue un symbole durable de la découverte et de l'innovation scientifiques.

Isaac Newton : Faits

Voici quelques faits curieux sur Newton :

1. Isaac Newton était un alchimiste passionné, mais il gardait son intérêt secret. Il a passé une grande partie de sa vie à essayer de trouver la pierre philosophale, censée transformer les métaux communs en or.
2. Il a inventé le calcul, une branche des mathématiques utilisée pour résoudre des problèmes de physique, d'ingénierie et d'économie. Il l'a fait près d'une décennie avant Leibniz, bien que ce soit ce dernier qui soit associé à cette invention.
3. Newton a été anobli par la reine Anne en 1705, devenant ainsi Sir Isaac Newton.
4. Newton était un homme profondément religieux et a beaucoup écrit sur la théologie et la Bible.
5. Il a souffert de plusieurs dépressions nerveuses tout au long de sa vie. Il montrait déjà des signes de troubles émotionnels dans ses premiers journaux intimes, et il luttait sévèrement contre la critique.
6. Newton a entretenu d'âpres rivalités avec plusieurs scientifiques de son époque. Il est entré en conflit avec Robert Hooke, qui l'accusait d'avoir volé son travail. Il s'est également battu avec Gottfried Leibniz pour savoir qui avait inventé le calcul en premier et qui avait le plus contribué à cette nouvelle branche de la science. Newton a accusé Leibniz d'avoir volé ses idées, mais Leibniz a pu prouver qu'il avait développé certains des fondements les plus élémentaires du calcul de façon indépendante. Enfin, Newton avait également de sérieux désaccords avec l'astronome John Flamsteed. Certaines des observations de Flamsteed sur les comètes ont fourni des indications utiles pour la loi de la gravitation de Newton. Cependant, Flamsteed estimait que Newton ne l'avait pas crédité correctement ; en fait, Newton a supprimé toutes les citations du travail de Flamsteed dans sa deuxième édition des Principia.