ISAAC NEWTON

Isaac Newton (1643-1727)

Isaac Newton est un philosophe, mathématicien, physicien, alchimiste, astronome et théologien anglais. Newton est considéré comme l'un des plus grands génies et savants de l'histoire humaine.
Il est le seul, avec Einstein, à s'être attaqué avec succès au problème très difficile de la gravitation, mais ses intérêts furent nombreux et ses découvertes considérables. Du calcul différentiel et intégral à la mécanique, en passant par l'optique, ses travaux auraient suffi à faire la réputation d'une bonne douzaine de savants. Mais il s'occupa de chimie, de chronologie et surtout de théologie, bien plus que des mathématiques et de philosophie naturelle. Il goûta à la carrière politique et fut, pendant plus de trente ans, un grand commis de l'État.
C'est dans le manoir du hameau de Woolsthorpe dans le Lincolnshire en Angleterre que naquit le jour de Noël 1642, quelques mois après la mort de Galilée, Isaac Newton, fils d'Isaac Newton et de Hannah Ayscough.
On sait peu de choses du père d'Isaac qui semble-t-il, était un homme frustre et assez faible. Il mourut à l'âge de 37 ans, peu après son mariage et trois mois avant la naissance de son fils unique. Par contre, sa mère Hannah était issue d'une famille aisée venant du Yorkshire. Le petit Newton fut baptisé le 1er janvier 1643. Le registre porte la mention du baptême en 1642 mais jusqu'à l'introduction du calendrier grégorien en 1752, l'année, en Angleterre, commençait le 25 mars.
Alors qu'il avait 2 ans, sa mère se remarie et habite avec son nouvel époux à North Witham. Newton reste près de sa grand-mère maternelle, sous la tutelle de son oncle James Ayscough.

Vers l'âge de 12 ans, Isaac est envoyé à l'école secondaire de Grantham.
Il y était depuis 4 ans lorsque sa mère le rappela à Woolstorpe pour qu'il devienne fermier afin d'administrer son domaine, cadeau de son deuxième mari. Un petit propriétaire n'avait pas besoin de plus d'éducation. Mais la mère d'Isaac s'aperçut que son fils était très doué pour la mécanique et peu pour s'occuper du bétail. Elle le renvoya à l'école avec l'espoir qu'il entre en université.
À 17 ans, Newton se lie d'amitié avec une camarade de classe, la demoiselle Storey.
À 18 ans, Newton est admis à l'université de Cambridge où il allait y passer près de 40 années, d'abords comme étudiant, puis comme professeur.
Ses études ne lui permettaient pas d'épouser Miss Storey et le projet de mariage s'évanouit.
Newton resta célibataire toute sa vie.
Voltaire rapporte dans un écrit célèbre que: "Dans le cours d'une si longue vie, il n'a eu ni passion, ni faiblesse, il n'a jamais approché aucune femme, c'est ce qui m'a été confirmé par le médecin et le chirurgien qui ont assisté à sa mort".
À Cambridge, pendant ses études, il étudie l'arithmétique, la géométrie dans les éléments d'Euclide et la trigonométrie. Sa rencontre avec son professeur de science, Isaac Barrow, sera déterminante pour la suite de sa carrière académique.
Le professeur Barrow s'aperçoit très vite que Newton a des qualités exceptionnelles en mathématique et en physique, il démissionnera 6 ans plus tard pour céder la place à Isaac Newton.
À 25 ans, le jeune Newton devient bachelier des arts.

Image : Portrait d'Isaac Newton par Godfrey Kneller (1689).

De l'université à la ferme

La peste, qui se répand sur Londres en 1665, oblige Newton à revenir dans la ferme familiale. C'est de cette époque que remontent toutes ses grandes découvertes, son ami William Stukeley témoignera plus tard de l'épisode légendaire, de la pomme qui tomba de l'arbre sur la tête de Newton, lui révélant les lois de la gravitation universelle. Au cours de ces deux années de retraite forcée, agrémentées de séjours à Cambridge, Newton rédige cinq mémoires sur la nouvelle application des séries infinies à une méthode générale pour résoudre les propriétés des lignes courbes et des aires qu'elles limitent. À l'âge de 29 ans, Newton est élu à la Royal Society pour l'invention de son télescope. L'instrument réalisé par Newton avait pour objectif un miroir concave et le faisceau réfléchi était renvoyé latéralement.
En 1672, à l'âge de 30 ans, Newton décide de présenter une communication importante décrivant ses travaux sur la lumière, qui dataient des années 1666 et 1667. Cette communication allait propulser Newton dans la célébrité et faire de ses découvertes l'objet de nombreuses controverses. Ce premier mémoire marque l'histoire de la science physique moderne. Il y eu plusieurs années de controverses entre Isaac Newton et Robert Hooke à propos de la lumière et de la gravitation. Il ne publia son ouvrage sur l'optique, (il montre que la lumière n'est pas blanche mais qu'elle est constituée d'un spectre coloré), qu'après la mort de Hooke. Celui-ci mourut en 1703 et l'Optique fut publié dès 1704 accompagné de deux traités de mathématiques.

Mais la plus grande controverse entre Newton et Hooke est celle de la loi de l'inverse carré.
Hooke qui fait des travaux sur l'attraction, ne connait pas cette loi et il ignore que Newton s'est déjà intéressé à la question. D'ailleurs quelques années plus tard, Hooke réclame son droit de priorité, accusant Newton de lui avoir volé l'idée. À 51 ans, Newton sombre dans une dépression nerveuse.
Il semble que l'incendie de ses appartements à Trinity College, qui détruisit son laboratoire de chimie et un grand nombre de manuscrits, auxquels il tenait beaucoup, fut la goutte de trop. Il devint méfiant, se vit des ennemis partout et fut à plusieurs reprises la proie d'hallucinations.
À 54 ans, Newton est nommé gardien de la monnaie de l'Angleterre et maitre de la monnaie, dès l'année suivante, sans pourtant abandonner sa chaire.
En 1701, Il présente sa loi sur le refroidissement par conduction, ainsi que des observations sur les températures d'ébullition et les températures de fusion. Enfin il décrivit un thermomètre et sa graduation entre des températures étalons.
Le 10 décembre 1701, Newton démissionne de la chaire lucasienne qu'il avait conservé à l'université de Cambridge, bien qu'il ne fait plus de cours depuis de nombreuses années.
Le 30 novembre 1703, il est élu président de la Royal Society et réélu à cette présidence, jusqu'à sa mort.
Newton est décédé le 20 mars à l'âge de 85 ans.

Image : Réplique du télescope de 6 pouces (150 mm) qu'Isaac Newton présenta à la Royal Society en 1672.
Newton a inventé le télescope à réflexion composé d'un miroir primaire concave, dépourvu d'aberration chromatique, appelé télescope de Newton.

Les théories de Newton

En optique, il a développé une théorie de la couleur basée sur l'observation selon laquelle un prisme décompose la lumière blanche en un spectre visible.
Ce n'est qu'en 1704, qu'il publie son traité Opticks dans lequel est exposé sa théorie corpusculaire de la lumière, l'étude de la réfraction, la diffraction de la lumière et sa théorie des couleurs.
En mécanique, il a développé la théorie du mouvement des corps, théorie que l'on nomme Mécanique newtonienne ou encore Mécanique classique.
En mathématiques, il a généralisé le théorème du binôme et inventé la méthode dite de Newton, permettant de trouver des approximations d'un zéro d'une fonction, d'une variable réelle à valeurs réelles.
Newton a montré que le mouvement des objets sur Terre et des corps célestes sont gouvernés par les mêmes lois naturelles, il développa la loi universelle de la gravitation. Les corps s'attirent avec une force proportionnelle au produit de leur masse et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. La simplicité et l'efficacité de cette théorie aura une très forte influence sur les autres sciences au XVIIIe siècle.

Image : L'ouvrage de Newton, Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, écrit en 1686, et publié en juillet 1687, est considéré comme une œuvre majeure dans l'histoire de la science. Cet ouvrage est connu aujourd'hui sous le nom de Principia Mathematica.
C'est dans celui-ci qu'il décrit la gravitation universelle, formule les trois lois du mouvement et jette les bases de la mécanique classique.

Image : La pomme ou le boulet de canon !
Newton s'est servi des mathématiques pour développer la loi sur la gravitation. Ce n'est pas en voyant une pomme tomber, comme on le relate souvent, mais c'est en pensant à un canon et à la trajectoire d'un boulet que Newton, déchiffre le mystère de la gravitation.
Il le révèle d'ailleurs dans son œuvre "Principia mathematica" parue en 1686. Isaac Newton a fait un dessin, où l'on voit une planète et un canon, placé en haut d'une colline.
Newton a donc compris que si l'on pouvait tirer un boulet de canon à une vitesse très grande, il tournerai autour de la Terre. Il calcule même que si le boulet atteignait la vitesse de 28 000 km/h, il entrerait alors en orbite.