Isaac Newton

Isaac Newton (n. 4 ianuarie 1642, Woolsthrope, Grantham, d. 31 martie 1726, Kensington, Londra) a fost un renumit om de stiinta englez, matematician, fizician si astronom, presedinte al Royal Society. Isaac Newton este savantul aflat la originea teoriilor stiintifice care vor revolutiona stiinta, in domeniul opticii, matematicii si in special al mecanicii. In 1687 a publicat lucrarea Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, in care a descris Legea atractiei universale si, prin studierea legilor miscarii corpurilor, a creat bazele mecanicii clasice. A contribuit, impreuna cu Gottfried Wilhelm von Leibniz, la inventarea si dezvoltarea calculului diferential si a celui integral. Newton a fost primul care a demonstrat ca legile naturii guverneaza atat miscarea globului terestru, cat si a altor corpuri ceresti, intuind ca orbitele pot fi nu numai eliptice, dar si hiperbolice sau parabolice. Tot el a aratat ca lumina alba este o lumina compusa din radiatii monocromatice de diferite culori.

Newton a fost un fizician, inainte de toate. Laboratorul sau urias a fost domeniul astronomiei, iar instrumentele sale geniale au fost metodele matematice, unele dintre ele inventate de el insusi. Newton nu s-a lasat antrenat de latura pur astronomica si matematica a activitatii sale, ci a ramas de preferinta fizician. In aceasta consta neobisnuita tenacitate si economia gandirii sale. Pana la Newton si dupa el, pana in timpurile noastre, omenirea n-a cunoscut o manifestare a geniului stiintific, de o forta si o durata mai mare.

Newton a fost primul care si-a dat seama de aceasta. Spencer ne comunica urmatoarele cuvinte ale lui Newton, rostite cu putin timp inaintea mortii sale: 'Nu stiu cum arat eu in fata lumii, dar mie mi se pare ca sunt un baiat care se joaca pe malul marii si se distreaza cautand din timp in timp pietricele mai colorate decat de obicei, sau o scoica rosie, in timp ce marele ocean al adevarului se intinde necunoscut in fata mea.'

Newton s-a nascut in preajma izbucnirii marelui razboi civil in Anglia, a fost martorul executarii lui Carol I, al guvernarii lui Cromwell, al Restauratiei Stuartilor, al asa-numitei 'glorioase revolutii, fara varsare de sange din 1688, si a murit la varsta de 84 de ani, cand regimul constitutional era consolidat. Dar furtunile politice n-au lasat, se pare, urme adanci asupra vietii lui Newton. El a ramas, cel putin in aparenta, un 'filozof' apolitic, in acel sens larg in care cuvantul era folosit in vechime.

Viata lui Newton a decurs linistita, pasnica si monotona; el a murit necasatorit, iar calatoriile lui s-au marginit la mici distante, netrecand granitele Angliei. Newton s-a bucurat de o sanatate robusta, niciodata nu a avut prieteni apropiati, de o varsta cu el.

Cu toata amploarea extraordinara a preocuparilor sale stiintifice, Newton nu a fost un geniu universal, ca Leonardo da Vinci, sau un 'polihistor, ca Leibniz. Gandirea si activitatea lui s-au concentrat asupra 'filozofiei naturale sau a fizicii, matematicii si astronomiei.

Preocuparile teologice si istorice ale lui Newton pot fi considerate doar ca un tribut inevitabil pe care l-a platit epocii, ca si multi dintre contemporanii lui, desi el insusi era uneori inclinat sa considere preocuparile sale in domeniul teologiei si religiei drept activitatea lui principala.

Newton s-a nascut in satul Woolsthorpe, situat la 10 km sud de oraselul Grantham, in apropierea tarmului rasaritean al Angliei.

Despre originea familiei Newton din Woolsthorpe exista foarte putine informatii. Pana la dobandirea titlului de noblete, Newton se interesa, pare-se, foarte putin de stramosii lui. Cum se intampla adeseori, familia isi amintea, dintre stramosi, numai de bunici. Este adevarat ca dupa ce a devenit 'Sir Isaac', Newton a prezentat Camerei heraldice un tablou genealogic oficial, cuprinzand pe toti ascendentii sai pana la tatal stra-strabunicului, John Newton.

Mama lui Isaac ramasese vaduva si a decis sa se marite cu Barnabas Smith, un om bogat, de doua ori mai batran decat ea. Acesta insa si-a dorit o sotie fara copii, astfel incat a fost nevoita sa il abandoneze pe Isaac (pe atunci in varsta de 3 ani), pe care l-a lasat in grija bunicii lui. In 1656, s-a inapoiat la Woolsthorpe cu trei copii - fratele si surorile lui Isaac. Baiatul avea 15 ani; el putea fi un ajutor in gospodarie si mama l-a adus in 1658 de la Grantham inapoi la Woolsthorpe. El a ramas la tara 2 ani, timp destul de indelungat pentru un adolescent. In afara de cateva anecdote, se stie foarte putin despre aceasta perioada importanta din viata lui Isaac, cand s-au format caracterul si inclinatiile lui.

In relatarile despre perioada scolara a vietii lui Newton, aparute dupa moartea sa, este greu sa se deosebeasca faptele reale de legende. In ele se reflecta clar dorinta fireasca de a scoate in evidenta acele trasaturi ale lui care s-au manifestat cu toata puterea mai tarziu. Scoala din Grantham, unde Newton a petrecut aproape 5 ani, a avut, probabil, o mare influenta asupra formarii caracterului sau, contribuind la insusirea matematicii, limbii latine si a teologiei, necesare pentru studiile universitare.

Newton avea pasiunea de a construi jucarii mecanice complicate, modele de mori de apa si de soare. Copilului ii placea sa confectioneze zmeie, pe care, uneori, le inalta noaptea, agatandu-le felinare de hartie colorata si raspandind cu aceasta ocazie, in gluma, zvonuri despre o noua cometa. Sotul nepoatei lui Newton, Condwitt, povesteste ca acesta considera drept prima sa experienta de fizica aceea pe care a facut-o in 1658, si anume: dorind sa determine puterea vantului in timpul furtunii, el a masurat lungimea sariturii sale proprii in directia vantului si in sens contrar.

Mai multe marturii confirma ca Newton avea talent la desen. Pe peretii camerei sale din casa farmacistului erau atarnate desene, portrete ale conducatorilor scolii de la Grantham, chipul regelui Carol I (acest tablou din camera lui Newton ne permite sa ne facem o idee despre sentimentele sale politice regaliste in epoca lui Cromwell). Sub chipul regelui se aflau versuri, pe care vechii biografi le atribuiau lui Newton insusi.

Perioadei de la Grantham ii apartine singura, dupa cat se pare, idila din viata lui Newton. In casa farmacistului Clark el s-a imprietenit cu mica Miss Storey, pe care o crestea farmacistul. Mai tarziu, prietenia, dupa presupunerile biografilor, s-a transformat in dragoste si s-a pus la cale casatoria lor. Ulterior insa, cand Newton s-a hotarat definitiv pentru cariera universitara, el a renuntat la intentia de a se casatori. Dupa traditia medievala, membrii colegiului trebuiau sa ramana celibatari. Mistress Vincent (fosta miss Storey) isi amintea la batranete ca Newton era un tanar tacut, ganditor si serios, care participa fara placere la jocurile tovarasilor sai. El prefera sa ramana acasa, chiar in societatea fetelor, carora le facea adeseori masute, dulapioare si alte jucarii. Ii placea de asemenea, dupa spusele ei, sa culeaga ierburi de leac.

Pana la sfarsitul vietii, Newton a intretinut raporturi de prietenie cu tovarasa jocurilor sale din copilarie, a ajutat-o si a vizitat-o ori de cate ori venea prin locurile natale. Fosta miss Storey a murit la varsta de 82 de ani. Casa farmacistului din Grantham era astfel, in multe privinte, placuta lui Newton. Se spune ca in cursul deselor sale drumuri la balciul din Grantham, tanarul fermier uita de insarcinarile gospodaresti care i se dadeau, lasa calul in paza batranului servitor care il insotea si petrecea ore in sir la familia Clark.

O data cu mutarea la Cambridge intervine o schimbare radicala in viata lui. Interesele familiale, ale gospodariei, cunostintele si prietenii, toate sunt uitate in atmosfera austera de la Trinity College.

Singurul profesor al lui Newton care a exercitat efectiv o mare influenta asupra lui a fost Isaac Barrow, primul profesor care a ocupat catedra Lucas. Isaac Barrow (1630 - 1667), tanar profesor pe vremea studentimii lui Newton, a devenit, probabil mai tarziu prietenul sau.

Cum s-a desfasurat viata de zi cu zi a lui Newton in primii ani la Cambridge? Despre aceasta s-au pastrat putine date. Se stie ca uneori lua parte la chefuri studentesti si juca carti. Probabil insa pentru a nu se singulariza printre ceilalti.

Tanarul Newton a fost econom si ordonat in cheltuielile sale; el cheltuia sume mai importante numai pe carti si aparate stiintifice. Veniturile lui, din momentul cand a devenit membru al colegiului, au fost destul de importante, atingand 200-250 de lire sterline pe an. Cu o asemenea suma pe vremea aceea se putea trai confortabil, mai ales in provincie.

Royal Society a devenit arena principala a luptei si a victoriilor stiintifice ale lui Newton. De la 30 noiembrie 1703 si pana la sfarsitul vietii, el a fost presedintele acestei societati.

Telescopul lui Newton a devenit curand un obiect de mandrie nationala in Marea Britanie si aparatul preferat al astronomilor englezi. Multe eforturi pentru perfectionarea lui s-au facut de catre Edmund Halley, inca din timpul cand traia Newton. El insusi a continuat sa lucreze, cel putin 10 ani, la imbunatatirea aparatului. In Optica se mentioneaza faptul ca in perioada 1681-1682 el a incercat sa inlocuiasca oglinda metalica cu un menisc de sticla, acoperit cu mercur pe partea convexa. Telescopul-reflector a fost folosit cu mult succes pentru descoperiri astronomice foarte importante de William Herschel, care a construit in 1789 un instrument, a carui oglinda avea un diametru de 122 cm. In secolul al XIX-lea, lordul Ross a construit un reflector si mai mare, cu o oglinda al carei diametru a atins 182 cm. Cu ajutorul acestui telescop au fost descoperite, printre altele, nebuloasele spirale, adica universuri noi, corespunzatoare galaxiei noastre.

Telescopul lui Newton poate fi considerat drept un preludiu la toata activitatea lui ulterioara.

Asa cum intr-o uvertura, care precede unei mari piesa muzicale, motivele principale se impletesc, tot astfel in telescopul lui Newton se pot urmari izvoarele tuturor directiilor principale ale gandirii si activitatii sale stiintifice ulterioare.

Ocolirea aberatiei cromatice a constituit inceputul tuturor cercetarilor optice ale lui Newton; cautarea aliajului potrivit pentru oglinzi a contribuit, probabil, intr-o masura insemnata la cercetarile sale chimice ulterioare si la competenta conducere a Monetariei. Scopul direct al telescopului - lumea astrilor - l-a atras pe Newton spre problemele de baza ale mecanicii ceresti ale astronomiei. In fine, munca sterila cu suprafetele nesferice, care a precedat reflectorul, era legata in mod inevitabil de geometria sectiunilor conice si de problemele generale ale analizei.

Dupa acest preludiu cu telescopul, s-au succedat fazele cele mai importante ale vietii stiintifice a lui Newton. La o saptamana de la admiterea lui ca membru al Societatii Regale, el scrie urmatoarele randuri semnificative secretarului Societatii, Oldenburg: "N-ati putea sa-mi comunicati in apropiata dv. scrisoare, cat timp vor mai dura sedintele saptamanale ale Societatii, caci eu doresc sa supun aprobarii Societatii Regale o comunicare asupra unei descoperiri in fizica, descoperire care m-a dus la construirea telescopului. Nu ma indoiesc ca acest referat va fi mai placut decat comunicarea despre aparat; caci dupa judecata mea, este vorba de cea mai remarcabila, daca nu si cea mai importanta descoperire care s-a facut vreodata cu privire la fenomenele naturii."Newton s-a antrenat in polemica, a trebuit sa scrie criticilor scrisori lungi, care treceau prin mainile secretarului Societatii Regale - Oldenburg. Il iritau obiectiile nefondate, era jignit cand concluziile sale erau calificate ipoteze - cuvant pe care nu-l putea suferea. "Stiti - scria el lui Oldenburg - ca adevarata metoda de a descoperi insusirile lucrurilor consta in a le deduce din experienta. V-am mai spus ca teoria mea este concludenta pentru mine. nu numai pentru ca sunt infirmate toate presupunerile contrarii, ci si pentru ca decurge din experientele pozitive si hotaratoare." Raspunzand pentru a doua oara iezuitului Paradis prin intermediul lui Oldenburg, Newton repeta din nou, iritat: "Trebuie sa observ, inainte de toate, ca teoria mea despre refractia luminii si despre culori consta exclusiv in determinarea unor insusiri ale luminii fara a emite vreo ipoteza despre originea ei".Daca tinem seama ca Newton a lucrat si in domeniul acusticii, cel putin teoretic, vedem ca urmele activitatii sale pot fi constatate in toate domeniile fizicii: in mecanica, in caldura, in teoria despre sunet, lumina, electricitate si magnetism si in domeniul acelor fenomene, care astazi sunt reunite sub denumirea de "fizica moleculara".Newton era, fara indoiala, un om profund religios si in afara de aceasta, un teolog erudit. In 1703, John Locke scria nepotului sau, King: "Newton este intr-adevar un savant remarcabil, nu numai datorita uimitoarelor sale realizari in domeniul matematicii, ci si in teologiei, gratie vastelor sale cunostinte in Sfanta Scriptura, putini putandu-se compara cu el". Newton se bucura de asemenea mare celebritate ca teolog si in cercuri mai largi.Triumful stiintific al lui Newton in ultimele decenii se impletea intr-un anumit grad cu o bunastare exterioara: onorurile palatului, respectul discipolilor, ingrijire buna acasa. Nepoata sa a continuat sa locuiasca la el si nu s-a despartit de el nici dupa ce s-a maritat a doua oara cu Condwitt. Batranetea lui a fost linistita, fara complicatii si zguduiri bruste. Abia la varsta de 80 de ani s-a constatat la Newton o afectiune serioasa a vezicii, insotita de o litiaza. Cu toate ca detinea o functie inalta, el a ramas pana in ultimele zile modest si simplu in relatiile cu oamenii si in imbracaminte. Dupa marturia multor contemporani, in infatisarea sa exterioara, Newton nu avea nimic deosebit, care sa atraga atentia. Era de statura sub-mijlocie, indesat si cu o privire vie si patrunzatoare. Numarul destul de mare de portrete in ulei confirma parerile contemporanilor sai. Newton se bucura de o sanatate excelenta ; pana la sfarsitul vietii sale el a pierdut doar o singura masea si si-a pastrat pana la sfarsit un par des si frumos, de un alb splendid la batranete, dupa marturia lui Condwitt. Parul si-l lega uneori cu o funda. Newton nu era un bun tovaras de conversatie, fiind mereu cufundat in ganduri. In legatura cu aceasta s-au pastrat multe anectode despre felul sau de a fi distrat. Econom si socotit, el isi ajuta intotdeauna cu placere prietenii si rudele. Dupa moartea sa a ramas o mostenire importanta, de 32.000 lire sterline.Starea sanatatii lui Newton s-a inrautatit vizibil in 1725. In acel an Londra a fost vizitata de preceptorul lui Ludovic al XV-lea, abatele Alary, si Newton a putut prezida inca sedinta solemna a Societatii Regale, tinuta cu acest prilej.Din 1725, Newton si-a incetat de fapt serviciul la Monetarie si si-a predat functiile sotului nepoatei sale - Condwitt. El a fost mutat la Kensington, iar pe 28 februarie 1727 merge la Londra pentru a prezida sedinta Societatii regale. La inapoiere in Kensington, la 4 martie, a avut o criza de litiaza. Cateva zile, mai erau sperante ca Newton se va insanatosi; la 18 martie Newton mai citise ziarele si avusese o convorbire cu medicul sau si cu Condwitt. In seara aceleiasi zile el si-a pierdut cunostinta si a murit linistit in noaptea de 20 spre 21 martie, in varsta de 84 de ani. Corpul lui Newton a fost adus de la Kensington la Londra si inmormantat in cadrul unei ceremonii solemne la Westminster. Peste patru ani, rudele lui Newton au ridicat la mormantul sau un monument cu chipul lui, decorat cu diferite embleme si simboluri.

Epitaful de pe mormamtul sau contine urmatorul text: "Aici se odihneste Sir Isaac Newton, nobil, care cu o ratiune aproape divina a demonstrat cel dintai, cu faclia matematicii, miscarea planetelor, caile cometelor si fluxurile oceanelor. El a cercetat deosebirile razelor luminoase si diferitele culori care apar in legatura cu acesta, ceea ce nu banuia nimeni inaintea lui. Interpret sarguincios, intelept si corect al naturii, al antichitatii si al Sfintei Scripturi, el a afirmat prin filozofia sa maretia Dumnezeului atotputernic, iar prin caracterul sau exprima simplitatea evanghelica. Sa se bucure muritorii, ca a existat o asemenea podoaba a speciei umane. Nascut la 25 decembrie 1642, decedat la 20 martie 1727".

Lucrari in domeniul opticii

Intre 1670 si 1672 Newton s-a ocupat mai mult cu problemele de optica. In acest timp a studiat refractia luminii, demonstrand ca o prisma de sticla poate descompune lumina alba intr-un spectru de culori si ca adaugarea unei lentile si a unei alte prisme poate recompune lumina alba. Pe baza acestei descoperiri a construit un telescop cu reflexie, care a fost prezentat in 1671 la Royal Society. Newton a probat ca lumina este alcatuita din particule. Cercetarile ulterioare au demonstrat natura ondulatorie a luminii, pentru ca, mai tarziu, in mecanica cuantica sa se vorbeasca despre dualismul corpuscul-unda.De asemenea, modelul de telescop folosit azi este cel introdus de catre Newton.

Teoria gravitatiei

In 1679 Newton reia studiile sale asupra gravitatiei si efectelor ei asupra orbitelor planetelor, referitoare la legile lui Kepler cu privire la miscarea corpurilor ceresti, si publica rezultatele in lucrarea De Motu Corporum ('Asupra miscarii corpurilor', 1684).In lucrarea Philosophiae naturalis principia mathematica ('Principiile matematice ale filozofiei naturale', 1687), Newton stabileste cele trei legi universale ale miscarii (Legile lui Newton), referitoare la inertia de repaus si miscare si la principiul actiune-reactiune. Foloseste pentru prima data termenul latin gravitas (greutate), pentru determinarea analitica a fortelor de atractie, si defineste Legea atractiei universale.

'Filozofia naturala' a lui Newton

Issac Newton nu a fost nici metafizician de profesie ca Henry More, nici in acelasi timp filozof si om de stiinta ca Ren Descartes. Filozofia il preocupa numai in masura in care are nevoie pentru a pune bazele investigatiei sale matematice a naturii. Fizica sa, mai exact, filozofia naturala a lui Newton nu poate fi disociata de conceptele inteligibile de timp absolut si spatiu absolut, opuse timpului si spatiului sensibil sau datorite simtului comun. Timpul absolut, adevarat si matematic, este numit de Newton Durata. In ceea ce priveste structura interna a spatiului, a 'diviza' spatiul, adica a separa in mod efectiv si real 'partile' sale, este imposibil, imposibilitate care nu interzice efectuarea unor distinctii 'abstracte' si 'logice' si nu ne impiedica sa deosebim 'parti' inseparabile in spatiul absolut. Infinitatea si continuitatea spatiului absolut implica aceasta distinctie. Din aceasta deriva afirmatia ca miscarea absoluta este miscarea in raport cu spatiul absolut, si toate miscarile relative implica miscari absolute. Miscarea absoluta este insa foarte greu, daca nu imposibil de determinat. Noi percepem lucrurile in spatiu, miscarile lor in raport cu alte lucruri, adica miscarile lor relative, dar nu miscarile lor absolute in raport cu spatiul insusi. In plus, miscarea insasi, starea de miscare, desi diametral opusa starii de repaus, este totusi absolut indiscernabila de aceasta din urma. Asadar, noi putem distinge efectiv miscarile absolute de miscarile relative sau chiar de repaus numai in cazul in care determinarea fortelor care actioneaza asupra corpurilor nu se bazeaza pe perceptia schimbarilor ce intervin in relatiile mutuale ale corpurilor respective. Miscarea rectilinie nu ofera aceasta posibilitate, conditiile necesare sunt intrunite doar de miscarea circulara, care da nastere unor forte centrifuge a caror determinare permite recunoasterea existentei ei intr-un corp dat si chiar sa-i masuram viteza, fara a trebui sa ne interesam de pozitia sau de comportamentul vreunui alt corp decat al celui care se roteste. Descoperirea caracterului absolut al rotatiei constituie o confirmare decisiva a conceptiei despre spatiu a lui Newton, ea o face accesibila cunoasterii noastre empirice si, fara sa o lipseasca de functia si de statutul ei metafizic, ii asigura rolul si locul de concept stiintific fundamental. Caci daca miscarea inertiala, adica miscarea rectilinie si uniforma, devine - exact ca si repausul - starea naturala a unui corp, atunci miscarea circulara, care in orice punct al traiectoriei isi schimba directia, pastrand totodata o viteza unghiulara constanta, apare din punctul de vedere al legii inertiei ca o miscare nu uniforma, ci constant accelerata. Spre deosebire insa de simpla translatie, acceleratia a fost intotdeauna ceva absolut si asa a ramas pana la emiterea teoriei relativitatii generale de catre Einstein, care o lipseste de caracterul sau absolut. Or, ca sa realizeze acest lucru, Einstein a trebuit sa re-inchida Universul si sa nege structura 'geometrica' euclidiana a spatiului, confirmand astfel logica conceptiei newtoniene.

In optica

• Inelele lui Newton, datorite fenomenului de interferenta.

• Discul lui Newton, un dispozitiv cu ajutorul caruia se demonstreaza ca suprapunerea tuturor culorilor din spectru reconstituie lumina alba.

In fizica:

• Unitatea de masura a fortei in Sistemul International: un Newton, cu simbolul N, reprezinta forta care aplicata unui corp cu masa de 1 kg ii imprima o acceleratie de 1 m/s.

• Unitatea de masura a momentului fortei: un newton-metru, cu simbolul Nm, reprezinta forta de 1 newton aplicata unui suport perpendicular pe o axa si aflat la o distanta de 1 metru de acea axa.

• Tubul lui Newton, folosit pentru demonstrarea ca in vid obiectele de masa diferita cad cu aceeasi viteza.

• Legile lui Newton referitoare la miscarea mecanica.