
Newton, sir
Isaac (1642-1727), mathématicien, physicien et astronome
anglais, considéré comme l’un des plus grands scientifiques de
l’histoire.
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Newton a apporté
d’importantes contributions dans de nombreux domaines de la
science, qui sont à la base d’une grande partie des progrès
scientifiques réalisés depuis le XVIIe siècle.
Ses découvertes les plus connues s’inscrivent dans trois
domaines : les mathématiques, où il est l’un des inventeurs du
calcul infinitésimal ; l’optique, avec la découverte de la
dispersion de la lumière et la théorie des couleurs ; la
mécanique, où il a découvert et élaboré les lois de la gravitation
universelle.
FORMATION
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Né à Woolsthrope,
près de Grantham (Lincolnshire), Newton accomplit sa scolarité au
collège de Grantham et se montre très tôt passionné par les
sciences. Il rentre à l’université de Cambridge à l’âge de 18 ans.
Il y obtient sa licence en 1665, mais, la même année, il est
obligé de rentrer à Woolsthrope pour fuir la peste qui sévit alors
à Londres. Il interrompt ainsi ses études pour une durée de deux
ans. La légende veut que ce soit au cours de cette période que la
chute d’une pomme lui ait inspiré la loi de l’attraction
universelle des corps.
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En 1667, Newton retourne à Cambridge, où il est
élu membre associé de l’université. Il obtient sa maîtrise en
1668, puis est nommé rapidement professeur de mathématiques. Dans
ses enseignements, il prend beaucoup de libertés avec les
programmes universitaires et se consacre à l’étude des problèmes
qui l’intéressent en mathématique et en physique. Travaillant
seul, il fait alors des découvertes fondamentales qui établissent
immédiatement sa renommée.
LA METHODE
DES FLUX :
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La première
contribution importante de Newton s’inscrit dans le domaine des
mathématiques. Dès 1666, les questions qu’il se pose sur la
conception du monde, l’amènent à créer un nouvel outil
mathématique, le calcul des flux. Il généralise les
méthodes qui étaient utilisées pour tracer une tangente à une courbe
et pour calculer la surface délimitée par une courbe. Ces résultats
sont à la base du calcul différentiel et du calcul intégral. Ils ne furent pas
publiés immédiatement, si bien que Leibniz, qui avait développé
indépendamment une démarche similaire avec son analyse
infinitésimale, publiée en 1675, est longtemps apparu comme
l’inventeur de ces nouvelles techniques mathématiques.
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Newton contribue également aux progrès du calcul
par l’introduction de la méthode de développement en série (binôme
de Newton) et par la mise au point d’une méthode de résolution
numérique des équations.
L'OPTIQUE
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Dans
le domaine de l’optique, Newton construit le premier télescope en
1671. Il développe ensuite la théorie de la lumière et de la
couleur. Ses premiers résultats sont publiés en 1672, dans le
journal Royal Society’s Transaction. Ils soulèvent aussitôt
de fortes contestations qui amèneront par la suite Newton à rester
discret sur ses découvertes. C’est seulement en 1704, qu’il publie
son ouvrage fameux, Opticks, dans lequel il explique en
détails toutes les théories qu’il a pu établir dans le domaine de
l’optique. Ses résultats impressionnants concernent aussi bien
l’instrumentation que les lois physiques. Ainsi Newton explique
les phénomènes de réflexion et de réfraction de la lumière, la
formation des images par les lentilles, le mode de fonctionnement de
l’œil, la dispersion de la lumière blanche par le prisme et la
recomposition des différents types de lumière avec, par exemple,
l’expérience du disque de Newton. Il établit les bases de la théorie
des couleurs, donne une explication précise du phénomène de
l’arc-en-ciel et met en évidence les effets de coloration des lames
minces.
LES
PRINCIPIA
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Composé à partir de
1683, présenté à l’Académie royale le 26 avril 1686 et publié en
1687, son ouvrage Philosophiae Naturalis Principia Mathematica
est celui qui contribue le plus à sa célébrité. Il semble qu’il
ait été encouragé dans ses travaux par la visite, en août 1684, d’Edmund
Halley, astronome et mathématicien anglais, qui s’est entretenu
avec lui du mouvement orbital. Ce livre marque une véritable
révolution dans l’histoire des sciences et suscite beaucoup
d’admiration, notamment en France, avec les éloges qu’en font
Voltaire et Lagrange.
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Dans ce livre, Newton établit les lois simples
qui permettent de comprendre l’Univers. Il définit les notions
de masse et de force et énonce les lois de la dynamique : principe
d’inertie, proportionnalité entre la force et l’accélération, lois
de l’action et de la réaction qui permettent de décrire le mouvement
des corps dans l’espace et sur la Terre. Il applique ces
considérations aux lois de Kepler sur le mouvement orbital des
planètes et obtient la loi de la gravitation universelle. C’est à
la découverte de cette loi que Newton doit sa plus grande
notoriété. Elle permet, en effet, de rendre compte de la plupart
des phénomènes astronomiques connus à l’époque, notamment ceux qui
concernent les phases de la Lune et le phénomène des marées.
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La publication des Principia marque aussi
la fin de l’isolement de Newton, mais très rapidement l’ouvrage
donne lieu à des controverses, notamment avec le philosophe Robert
Hooke qui prétend que Newton lui a volé une idée centrale du
livre, à savoir que les corps s’attirent avec une force
inversement proportionnelle au carré de la distance qui les
sépare. La polémique s’arrêtera rapidement et l’Histoire n’a pas
retenu ces accusations.
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En 1687, fort de sa notoriété, Newton organise la
résistance de l’université de Cambridge à la volonté du roi
Jacques II d’en faire une institution catholique. Après la
révolution de 1688, qui chasse le roi Jacques II de son trône,
l’université élit Newton comme l’un de ses représentants au
Parlement britannique. Les quatre années qui suivent sont des
années d’intense activité. Porté par le triomphe des Principia,
Newton tente de rassembler tous ses travaux antérieurs dans un
manuscrit final. Malheureusement, pendant l'été 1693, il présente
des symptômes de troubles émotifs graves qui mettent un terme à sa
période de créativité.
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La notoriété de Newton, ainsi que ses relations
avec le nouveau pouvoir lui permettent cependant d’être nommé aux
fonctions de directeur, puis de président de la Monnaie royale de
Londres, ville où il vit à partir de 1696. En 1703, il est élu
président de la Royal Society, titre qu’il conservera toute sa
vie. En tant que président de cette société, il fait publier les
résultats des observations astronomiques du premier astronome
officiel de la Couronne d’Angleterre, John Flamsteed. Il utilise
ces résultats pour finir de mettre au point sa théorie sur la
Lune, mais il ne peut échapper à un conflit avec John Flamsteed.
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Par ailleurs, après 1704, Newton s’engage dans une
violente controverse avec Leibniz au sujet de la primeur de
l’invention du calcul infinitésimal. En sa qualité de président de
la Royal Society, Newton demande à une commission d’enquêter sur
cette affaire et il rédige en secret un compte-rendu qui accuse
Leibniz de plagiat. Les conclusions de la commission enveniment la
querelle qui s’en trouve prolongée, ce qui aura des effets
malheureux jusqu’à la mort de Newton.
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Newton s’est aussi
intéressé à l’alchimie, à l’ésotérisme et à la théologie. Parmi
ses notes et ses écrits, particulièrement ceux des dernières
années de sa carrière, de nombreuses pages sont consacrées à ces
thèmes. Bien qu’il soit difficile d’établir des liens entre ces
centres d’intérêt et les découvertes scientifiques de Newton, ils
constituent un aspect intéressant de l’esprit d’une personnalité
tout à fait exceptionnelle.