31 marca 1727 roku zmarł Izaak Newton, dla wielu najwybitniejszy naukowiec wszech czasów. Przed Newtonem konstrukcja świata tkwiła w mrokach domysłów, wierzeń i mitów. Po nim już wiedziano, że kosmosem rządzą ścisłe matematyczne prawa.
Newton nie zapoczątkował rewolucji naukowej. Przed nim mroki natury oświetlali Galileusz, Johannes Kepler, Mikołaj Kopernik. Ale położył podwaliny pod nowoczesną fizykę.
Newton zostawił w spadku trzy podstawowe zasady dynamiki, prawo ciążenia oraz aparat matematyczny fizyki – rachunek różniczkowy. Dzięki tym prawom wszystkie zjawiska mechaniczne i grawitacyjne na Ziemi i w kosmosie dało się opisać, obliczyć, sklasyfikować. Dopiero XX wiek i badania nad atomem oraz odkrycie, że prędkość światła jest taka sama w każdym układzie odniesienia pokazały, że prawa Newtona nie pasują do zachowań atomu i fizyki kwantowej oraz nie sprawdzają się dla bardzo dużych prędkości.
Izaak Newton urodził się 25 grudnia 1642 roku w wiosce Lincolnshire w Anglii. Ojciec nie doczekał narodzin syna, matka oddała go na wychowanie babce. Dziecko zabrała kilka lat później, jak już wyszła po raz drugi za mąż za kaznodzieję i dusigrosza Barnabasa Smitha. Młody Izaak nie cierpiał ojczyma. Ciężkie doświadczenia dzieciństwa odcisnęły piętno na dorosłym Newtonie, który przejawiał skłonności do mistycyzmu i zachowań paranoidalnych.
Matce i ojczymowi groził podpaleniem domu. Ojczym do czegoś się jednak przydał, bo pierwsze obliczenia rachunku całkowego i różniczkowego przeprowadził w notatniku z aforyzmami zmarłego ojczyma.
W 1661 roku rozpoczął studia na Trinity College w Cambridge. Zaczął od filozofii, ale po dwóch latach zarzucił tę dziedzinę. Sam zaczął studiować matematykę. Gdzieś zanotował:
„Amicus Plato amicus Aristoteles magis amica veritas”. (Platon i Arystoteles to moi przyjaciele, ale najbliższym przyjacielem jest prawda.)
W 1665 roku, z powodu Wielkiej Zarazy, Newton wrócił do matki. Wspomina ten czas jako najbardziej twórczy w swoim życiu. Opierając się na geometrii Kartezjusza, stworzył rachunek różniczkowy – dział matematyki pozwalający na obliczenie szybkości zachodzących zmian dowolnych wielkości.
Dochodził stopniowo do odkrycia prawa ciążenia, praw mechaniki. Badał naturę światła.
Pracował nad przełomowymi dla nauki odkryciami, nie upubliczniając ich. Nieustannie je poprawiał, przepisywał, jakby przejawiał zespół Aspergera.
Do Cambridge wrócił w 1667 roku. Nauczyciel Newtona, Izaak Barrow, docenił geniusz wychowanka, który objął po profesorze katedrę matematyki.
Zbudował pierwszy teleskop zwierciadlany (reflektor). Zasłużył tym na przyjęcie w 1672 roku do Royal Society.
W Towarzystwie wygłosił pracę “Nowa teoria światła i barw”. Została skrytykowana przez prominentną postać Roberta Hooke’a. Newton dotknięty krytyką prowadził badania w samotności, nie przedstawiając wyników światu.
Dopiero kilkanaście lat w dziele Philosophiae naturalis principia mathematica przedstawił prawa dynamiki i ciążenia:
- Jeżeli na ciało nie działa żadna siła lub wszystkie siły równoważą się, to względem inercjalnego układu odniesienia porusza się ono ze stałą prędkością lub pozostaje w spoczynku. Jest to zasada bezwładności.
- Przyspieszenie ciała jest wprost proporcjonalne do działającej na nie siły i odwrotnie proporcjonalne do jego masy. Prawo to można wyrazić równaniem: przyspieszenie ciała jest równe działającej nań sile podzielonej przez jego masę (a = F/m).
- Każda akcja wywołuję równą jej i przeciwnie skierowaną reakcję.
Prawo powszechnego ciążenia Newtona stwierdza, że między dwoma ciałami działa siła przyciągająca, proporcjonalna do masy ich ciał i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.
Doświadczalne sprawdzenie (udowodnienie) praw dynamiki Newtona jest współcześnie podstawowym i obowiązkowym elementem nauczania fizyki w szkołach. Zmierzenie przyspieszenia różnych ciał podlegających działaniu różnych sił zajmuje jednak sporo czasu na lekcji.
Czy wiesz, że za pomocą cyfrowych bezprzewodowych czujników PASCO można to zrobić w ciągu 2-3 minut? Wystarczy wykorzystać gotowe doświadczenie „2 zasada dynamiki Newtona (wózek SMART na sprężynie)”, zamieszczone na stronie www.pasco.com.pl w części „Dla nauczycieli -> Opisy doświadczeń”. Równie atrakcyjne jest doświadczenie „3 zasada dynamiki Newtona”, choć z innego powodu: wykorzystuje ono technologię cyfrową do tego, by pomóc uczniom najpierw zrozumieć, a potem zapamiętać to prawo.
Wracając do Newtona – wydane w 1687 roku przez Edmunda Halleya dzieło Principia okazało się ogromnym sukcesem. Był to szczytowy moment w karierze uczonego, który dostąpił wielu zaszczytów.
Był członkiem parlamentu, dyrektorem Mennicy Królewskiej, prezesem Royal Society. Z rąk królowej Anny w 1705 roku odebrał tytuł szlachecki jako pierwszy uczony.
Newton prowadził też badania alchemiczne. Słynny ekonomista John Maynard Keynes kupił alchemiczne zapiski Newtona wyrokując po ich lekturze i analizie, że Newton był bardziej magikiem niż naukowcem. Droga do wybitnych osiągnięć może prowadzić przez krainę baśni i magii…
Newton często wpadał w złość, rzadko się śmiał i żartował. Najprawdopodobniej był homoseksualistą.
Opracowano na podstawie: 100 najwybitniejszych uczonych wszech czasów, John Simmons, Świat Książki, 1997
