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Isaac Newton

 

Isaac Newton (4 janvier 1643, au manoir de Woolsthorpe près de Grantham - 31 mars 1727, Kensington) était un philosophe, mathématicien, physicien et astronome anglais.

Les dates du 25 décembre 1642 et 20 mars 1727 que l'on trouve parfois pour la naissance et le décès d'Isaac Newton font référence au calendrier julien, mais correspondent bien au 4 janvier et au 31 mars du calendrier grégorien ; lequel ne fut adopté en Grande-Bretagne qu'en 1752.

 

Biographie

Isaac Newton n'est pas un élève très attentif, préférant observer la nature. Sa mère le rappelle à l'âge de 16 ans pour s'occuper du domaine familial peu après le décès de son beau-père. Il reprendra ses études et entrera à Trinity College à Cambridge en 1661. Newton était l'élève d'Isaac Barrow à Cambridge. À cette époque, la plupart des diplômés en sciences de cette université se destinaient à devenir ministres anglicans, mais Newton s'y refusa et put obtenir le professorat lucasien.

Il repose aujourd'hui à l'abbaye de Westminster

Théories scientifiques

 

Ensemble des théories

Sir Isaac Newton est à l'origine de théories scientifiques dont on admet qu'elles ont révolutionné la science, notamment en optique, en mathématiques et surtout en mécanique.

Plusieurs écrivains en ont fait un héros de l'Angleterre, comme Pope qui dira : « Les lois de la nature étaient cachées dans la nuit. Dieu dit "Que Newton soit!" et la lumière fut.»

Claude Henri de Rouvroy, comte de Saint-Simon, fit de Newton un quasi-Dieu, la gravitation "universelle" remplaçant Dieu dans son idéologie. Cette conception fut suivie par l'école saint-simonienne au XIXe siècle et dans la première moitié du XXe siècle, et influença Auguste Comte et tout le courant positiviste.

Newton a formulé les trois lois, dites lois de Newton, qui ont permis l'essor de ce qu'on appelle la mécanique classique. En mathématique infinitésimale il trouva un moyen de lever les indéterminations dans le calcul des tangentes ou dérivés (méthode des fluxions, dont le traité ne sera publié qu'en 1736).

Première édition des Principia Mathematica annotée de la main d'Isaac Newton.
En 1685, il généralisa les lois de la gravitation que Robert Hooke venait de formuler et les utilisa comme base de son système du monde, où la gravitation, force d'attraction universelle, est la cause du mouvement. Son ouvrage majeur, Principes mathématiques de la philosophie naturelle fut publié en 1687 (traduit en français par la marquise du Châtelet en 1756). Les méthodes de calcul qu'il y utilise en font un précurseur du calcul vectoriel.

Dans le domaine de l'optique, il améliore en 1671 le télescope à réflexion de Gregory, et il publie en 1704 son traité Opticks démontrant que la lumière blanche est formée de plusieurs couleurs.

Bien que cet aspect de sa vie soit moins connu, Newton se passionna également pour l'alchimie et la théologie.

« L'espace est de durée éternelle et de nature immuable, et ce parce qu'il est l'effet émanant d'un être éternel et immuable. Si jamais l'espace n'avait pas existé, Dieu, à ce moment-là, n'aurait été présent nul part... Si nous disons avec Descartes que l'étendue est le corps, ne frayons-nous pas manifestement la voie à l'athéisme ? tant parce qu'alors l'étendue n'est pas une créature mais est de toute éternité, que parce que nous en avons une idée absolue sans rapport à Dieu, et qu'ainsi nous pouvons concevoir que l'étendue existe, tout en imaginant que Dieu n'existe pas ? » (De Gravitatione).

Il est aussi réputé avoir passé une quinzaine d'années à calculer, à partir des écrits bibliques, la date de la fin du monde. ... laquelle est désormais dépassée.

En mécanique, la plupart de ses principes, déjà mis à mal par le développement de la thermodynamique au XIXe sc., ont été balayés par la relativité d'Einstein et la dualité onde-corpuscule. Cependant le génie de sa mécanique relationnelle était de simplifer beaucoup, ce qui contribua au développement des recherches dans le domaine de la mécanique simple, où la masse s'identifie à la matière et où l'on suppose une continuité parfaite.

Les lois de Newton

Statue d'Isaac Newton à Trinity College, Cambridge.
Isaac Newton est avant tout le père de la mécanique moderne grâce aux trois lois qui portent son nom et dont on donne ci-après les énoncés tels qu'ils sont enseignés de nos jours :

Le principe d'inertie

Dans un référentiel galiléen, le centre d'inertie d'un corps (ou "objet") persiste dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme tant que la somme des forces extérieures qui s'appliquent sur lui est nulle.

La Relation Fondamentale de la Dynamique

L'application d'une force sur un objet, modifie la vitesse de ce dernier. L'accélération résultante a la même direction et le même sens que la force appliquée, est proportionnelle à celle-ci et inversement proportionnelle à la masse m de l'objet.

Ce qui peut être résumé dans la relation

Loi de la réaction

Si un corps A applique une force sur le corps B, alors, en réaction, le corps B applique sur le corps A une force de même direction, de même intensité et de sens opposé à , c'est à dire .

A noter

Isaac Newton a donné son nom :

• en physique :
• à l'unité de force du système international (SI), le newton, symbole N, défini comme la force qui communique une accélération de 1 m/s² à un corps dont la masse est égale à 1 kg.
• à l'expérience du tube de Newton, destinée à montrer que des objets de masses volumiques différentes ont la même vitesse de chute dans le vide.
• en mathématique :
• au binôme de Newton, formule donnant le développement en série de (a + b)n pour n entier positif, quoique son apport original concerne plutôt le développement en série de (1 + x)? où l'exposant est un réel positif quelconque (série binomiale).
• à la méthode de Newton-Raphson en analyse numérique, utilisée pour calculer la valeur approchée d'une solution d'une équation.
• à la méthode de Newton-Cotes en analyse numérique, qui étend de manière générale la méthode des trapèzes et la méthode de Simpson pour le calcul des intégrales.
• au polygône de Newton, utilisé pour trouver les termes de développements de fonctions algébriques, quoique la méthode soit essentiellement due à Puiseux.
• à la formule d'interpolation de Newton, semblable à la formule d'interpolation de Lagrange mais écrite avec des différences divisées.
• au noyau newtonien, qui est à la base de la théorie mathématique unifiant la gravitation newtonienne et l'électrostatique de Coulomb.
• à la théorie du potentiel newtonien, nom donné par Gauss à la théorie évoquée ci-dessus, et qu'on appelle aussi théorie classique du potentiel.
• en optique, aux anneaux de Newton, dus au phénomène d'interférence.
• en astronomie, aux astéroïdes 662 Newtonia et 8000 Isaac Newton.
• en astronomie, au télescope de type Newton.

Les théories de Newton ne manquèrent pas d'être le sujet de controverses et de polémiques scientifiques durant le XVIIIe siècle. À partir de 1734, les partisans du système de Newton furent nommés les newtoniens, par opposition aux cartésiens.

Couvert d'honneurs dès 1671, président de la Royal Society de 1703 jusqu'à sa mort, il fut enterré à l'abbaye de Westminster.

Newton et les Faux-Monnayeurs

Newton estimait que 20% des pièces de monnaie mises en circulation pendant la Grande Réforme monétaire de 1696 étaient contrefaites. La contrefaçon était considérée comme un acte de trahison, passible de mort par écartèlement. Aussi horrible que fût ce châtiment, les tribunaux n'obéissaient ni à l'arbitraire ni au caprice. Les droits des hommes libres jouissaient d'une longue tradition en Angleterre et le ministère public devait apporter ses preuves devant le jury. On avait aussi le droit de plaider coupable. Faire condamner les criminels les plus évidents pouvait se révéler un casse-tête insoluble. Newton fut égal à ce qu'on attendait de lui.

Il rassembla des faits et prouva ses théories en se montrant aussi brillant que lorsqu'il démontrait scientifiquement sa loi. Entre juin 1698 et Noël 1699, il conduisit environ 200 contre-interrogatoires de témoins, d'informateurs et de suspects et il obtint les aveux dont il avait besoin. Il n'avait pas le droit de recourir à la torture, mais on s'interroge sur les moyens employés puisque Newton lui-même ordonna par la suite la destruction de tous les rapports d'interrogation. Quoi qu'il en soit il réussit et emporta la conviction du jury : en février 1699, dix prisonniers attendaient leur exécution.

Newton obtint son plus grand succès comme attorney royal contre William Chaloner. Celui-là était un escroc particulièrement retors qui s'était suffisamment enrichi pour se poser en riche bourgeois. Dans une pétition au Parlement, il accusa l'Hôtel des Monnaies de fournir des outils aux contrefacteurs, accusation qui n'était pas nouvelle, et il proposa que l'on lui permît d'inspecter les procédés de l'Hôtel des Monnaies pour les améliorer. Dans une pétition il présenta au Parlement ses plans pour une invention qui empêcherait toute contrefaçon. Pendant tout ce temps, il profitait de l'occasion pour frapper lui-même de la fausse monnaie, ce que Newton arriva au bout du compte à démontrer devant le tribunal compétent. Le 23 mars 1699, Chaloner fut pendu et écartelé.

Anecdotes

• Isaac Newton est un des héros de la Rubrique-à-brac, bande dessinée de Gotlib. Il y apparaît dans un gag récurrent dans lequel la légende selon laquelle il découvrit la théorie de la gravitation universelle en recevant une pomme sur la tête est parodiée de diverses façons.

• Newton est souvent présenté comme un fervent végétarien, toutefois rien ne permet d'appuyer cette hypthèse sinon des prescriptions d'ordres médicales vers la fin de sa vie qui lui recommandaient de manger des plats légers.

Oeuvres

• Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, Londres, 1687, 2e éd. 1713, 3e éd. 1726

• Newton (Isaac), Isaac Newton's Philosophiae naturalis principia mathematica / assembled and ed. by Alexandre Koyré and Isaac Bernard Cohen, with the assistance of Anne Whitman.
• Volume 1, Text. Cambridge [USA] : Harvard University Press, 1972. xl-547p. ISBN 0-674-66475-2.
• Volume 2, Introduction to Newton's Principia. Cambridge [USA] : Harvard University Press, 1971 ; rééd. 1978. ISBN 0-674-46193-2.