Isaac Newton

Isaac Newton

Isaac Newton, en 1689.

Naissance	25 décembre 1642 J 4 janvier 1643 G
Lieu de naissance	Manoir Woolsthorpe, Angleterre
Date de décès	20 mars 1727 J 31 mars 1727 G
Lieu de décès	Kensington, Angleterre
Nationalité	Anglais
Profession	Scientifique

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Isaac Newton est un scientifique anglais né le 25 décembre 1642 et mort le 20 mars 1727 (à 84 ans) à Kensington, en Angleterre.

Il est considéré comme l'un des plus grands scientifiques de tous les temps en raison de ses nombreuses découvertes importantes. Il est surtout reconnu pour avoir énoncé la théorie de la gravitation universelle, créé le calcul infinitésimal, décrit la diffraction de la lumière et conçu le télescope.

Biographie[modifier | modifier le wikicode]

La maison natale de Newton

Isaac Newton naît au manoir de Woolsthorpe dans le Lincolshire en Angleterre, de parents fermiers. Son enfance n'est pas heureuse : son père meurt trois mois avant sa naissance, sa mère se remarie quand il a trois ans, il est placé chez sa grand-mère et élevé par son oncle. Il va à l'école mais à seize ans sa mère le rappelle à Woolshtorpe pour s'occuper du domaine familial.

Cependant sa mère s'aperçoit qu'il est doué pour les études et le renvoie à l'école. A dix-huit ans, il entre au Trinity College de Cambridge. Il y étudie l'arithmétique, la géométrie, l'astronomie et la théologie et devient Bachelor of Arts¹. Mais la peste arrive à Cambridge en 1665 et il retourne à Woolsthorpe pendant 2 ans. Durant cette période, il expérimente beaucoup, notamment en optique, et travaille assidûment les mathématiques.

En 1669, il rentre à Cambridge et devient professeur de mathématiques. Il rédige un compte-rendu qui expose sa méthode des fluxions, à la base du calcul infinitésimal, mais ne le publie pas. Tout s'accélère en 1672 : l'invention du télescope à miroir et la publication de ses travaux sur la lumière le rendent célèbre au Royaume-Uni.

Principes mathématiques de la philosophie naturelle

Newton est tourmenté, solitaire et probablement dépressif. Il vit seul, ne se marie pas et travaille en permanence, allant jusqu'à oublier de dormir ou de manger. Il répugne à publier ses travaux, et il faut toute l'insistance de l'astronome Edmond Halley pour qu'il fasse paraître son œuvre majeure Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Principes mathématiques de la philosophie naturelle) en 1687. Il y expose la loi de la gravitation, ses principes physiques fondamentaux et la méthode des fluxions.

Des polémiques de plagiat naissent. Robert Hooke accuse Newton de l'avoir plagié sur la décomposition de la lumière et sur le principe des inverses carrés dans la loi de la gravitation. A l'inverse, Newton accuse Gottfried Leibniz d'avoir plagié son travail sur le calcul infinitésimal. Aujourd'hui, on considère que le calcul infinitésimal a été inventé indépendamment par Newton (qui est le premier à travailler sur le sujet) et Leibniz (qui est le premier à publier).

Dans les années 1690, Newton traverse une période de dépression, probablement due à la mort de sa mère et à la destruction de son laboratoire. Il est très émotif, souffre d'hallucinations et de paranoïa. En 1696, il démissionne de Trinity College et devient gardien de la monnaie. Il s'implique beaucoup dans cette fonction et lutte avec acharnement contre la fausse monnaie.

En 1703, il est nommé président à vie de la Royal Society. En 1705, il est anobli par la reine. Il tombe malade en 1724 et souffre de la goutte. Il meurt chez lui le 31 mars 1727 à l'âge de 84 ans après un voyage très fatigant à Londres. Son corps est inhumé dans la nef de l'abbaye de Westminster, aux côtés des rois d'Angleterre.

Travaux et idées[modifier | modifier le wikicode]

Les lois de Newton permettent de calculer les orbites des planètes

Isaac Newton est considéré comme l'un des pères de la science moderne. C'est un adepte de la méthode expérimentale (comme Galilée ou Francis Bacon). Il accumule les observations des phénomènes avec de multiples expérimentations, puis cherche à en déduire les lois de la nature sous forme de relations et formules mathématiques.²

Physique[modifier | modifier le wikicode]

Newton est le fondateur de la mécanique, domaine de la physique qui étudie le mouvement. Il a expliqué le principe de la gravitation et les trois lois universelles du mouvement (principe d'inertie, principe de l'action et de la réaction, proportionnalité des forces et des accélérations). Il a aussi étudié la vitesse du son et les effets de la température sur les corps.

Cependant pour l'exactitude de l'histoire, il ne faut pas oublier d'autres scientifiques créatifs de son époque, comme Robert Hooke qui ont participé aux expériences, discuté et posé des questions essentielles difficiles, point de départ des problèmes que Isaac Newton a résolu. L'histoire a un peu trop oublié Robert Hooke et elle rétablit son importance. Il est important de lire sa vie, car ses expériences très variées ont été fondamentales.

		Le savais-tu ?
	La pomme de Newton
On raconte que, alors que Newton se trouvait sous un pommier en 1666, une pomme tomba à ses pieds (et non pas sur sa tête comme beaucoup de gens le croient). Il s'est alors demandé pourquoi la pomme était descendue verticalement, en direction du centre de la terre, et pourquoi elle n'avait pas emprunté une autre trajectoire. Cette expérience serait à l'origine de sa théorie sur la gravitation qui explique l'attraction entre les corps.³

Mathématiques[modifier | modifier le wikicode]

Newton a contribué à développer l'analyse, grâce à son invention du calcul infinitésimal. Il étudie les infiniment petits avec sa méthode des fluxions. Mais ce seront les notations de Leibniz, plus rigoureuses et pratiques, qui seront finalement adoptées au XVIIIe siècle.

Il est aussi connu pour la formule du binôme de Newton, la méthode de Newton qui permet de trouver les nombres qui donnent zéro par une fonction, sa formule pour calculer $\pi$ et son étude des courbes cubiques (définies par une fonction de degré trois).

Réplique du télescope d’Isaac Newton (1672)

Astronomie[modifier | modifier le wikicode]

Newton a inventé un type de télescope qui porte son nom : le télescope newtonien. Il s'agit d'un télescope à miroir qui permet d'éviter les défauts des lunettes astronomiques à lentilles. Des télescopes newtoniens de plus en plus grands seront construits jusqu'à la moitié du XXe siècle. Après les difficultés de constructions feront préférer d'autres types de télescopes.

En 1677, il a énoncé comme principe que le mouvement des objets célestes obéit aux mêmes lois que les objets sur Terre. Il applique donc ses lois du mouvement et sa loi de la gravitation aux planètes du système solaire. En utilisant le calcul différentiel, il retrouve les lois de Kepler. Encore mieux : la mécanique newtonienne arrive à prédire les mouvements des astres. Quand Edmond Halley prédit le retour de la comète qui portera son nom, c'est le triomphe !

La décomposition de la lumière à travers un prisme

Optique[modifier | modifier le wikicode]

Newton a analysé la décomposition de la lumière en un arc-en-ciel à travers un prisme. Il a ainsi développé une théorie de la couleur originale : la lumière blanche est composée de toutes les couleurs visibles mélangées. Il a montré qu'un spectre pouvait être de nouveau réuni en passant dans un autre prisme.

Il développe aussi une théorie corpusculaire de la lumière : pour lui la lumière est composée de particules qui sont déviés par les prismes et réfléchis par un miroir. Ces corpuscules sont plus petits que ceux de la matières, et donc plus sensibles aux changements de vitesse et aux changements de milieux.

Le disque de Newton : une expérience à faire, proposée par le Musée des arts et métiers dans son livret sur les jeux d'optique.

Carte du Moyen-Orient par Newton

Religion et alchimie[modifier | modifier le wikicode]

Newton fut profondément religieux toute sa vie, et faisait partie des francs-maçons. Il a beaucoup étudié la Bible et la théologie, bien plus que les sciences. Il voyait la volonté et la toute-puissance de Dieu dans les lois de la physique, qui n'expliquent pas la stabilité du système solaire⁴

Newton s'initie à la chimie en 1666 par les livres de Robert Boyle. Il se plonge alors dans l'alchimie (les deux disciplines n'étaient pas encore séparées à l'époque). Dépité par les controverses, il garda le secret sur ses travaux, qui ne furent redécouverts qu'au XXe siècle. Rejetant l'athéisme de Diderot, Newton trouve dans l'alchimie un dépassement de la mécanique purement rationnelle et peut y assouvir sa soif de mystique.⁵

Œuvres[modifier | modifier le wikicode]

Son ouvrage Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, publié en 1687, est considéré comme une œuvre majeure dans l'histoire de la science et des idées. Il y expose ses lois du mouvement et la loi de la gravitation.

On peut aussi citer :

De motu corporum in gyrum (Du mouvement des corps sur orbite), 1684 (mécanique céleste)
Opticks (Optique), 1704 (théories sur la lumière)
Arithmetica Universalis, publié en 1707 (divers concepts mathématiques)
Method of Fluxions and Infinite series (La Méthode des fluxions et des suites infinies), terminé en 1671, publication posthume en 1736 (calcul différentiel)
Of Natures Obvious Laws & Processes in Vegetation (Des lois évidentes de la nature et du processus de la végétation), 1671–75 (alchimie, non publié)

Postérité[modifier | modifier le wikicode]

Dans l'histoire des sciences[modifier | modifier le wikicode]

La diffusion des théories newtoniennes s'est faite assez lentement hors du Royaume-Uni. Les scientifiques français ont découvert l'oeuvre de Newton à partir de 1728. Maupertuis, Christian Huygens, Voltaire, la comtesse du Châtelet et L'Encyclopédie de Diderot et D'Alembert vont contribuer à sa diffusion durant le XVIIIe siècle. Les travaux de Newton sont à la source d'une révolution scientifique.⁶

La mécanique newtonienne triomphe au XIXe siècle avec la découverte de Neptune suite aux calculs d'Urbain le Verrier. Mais la thermodynamique et l'électro-magnétisme naissants mettent à mal les lois de la gravitation. Il faudra la mécanique relativiste d'Albert Einstein au début du XXe siècle pour élargir la gravitation à l'infiniment grand. Ce sera une nouvelle révolution scientifique.

Dans la culture[modifier | modifier le wikicode]

Dans l'art, Newton est généralement montré comme un savant génial capable de percer les mystères de la nature. En témoignent la peinture de William Blake (1795), la sculpture de Salvador Dali (1980) ou l'épitaphe d'Alexander Pope : « La Nature et ses lois gisaient dans la nuit. Alors Dieu dit "que Newton soit !" et la lumière fut. »

Dans la culture populaire, Isaac Newton est le génie scientifique par excellence. On peut citer le dessin animé Vision d'Escaflowne (1996) où il apporte la science à une planète pauvre, la série Star Trek : La Nouvelle Génération (1987-1994) où un des personnages joue aux échecs virtuels avec Newton ou la bande-dessinée La Rubrique-à-brac de Gotlib (1968-1972) qui fait de l'histoire de la pomme un gag récurrent.

Hommages[modifier | modifier le wikicode]

Une unité de mesure a été nommée le Newton (symbole N)
Le manoir de Woolsthorpe est devenu un musée des sciences
Mausolée de Newton (1731) à l'abbaye de Westminster
De 1978 à 1988, Newton apparaît sur les billets de 1 £
Statue de Newton regardant une pomme à ses pieds à l'Université d'Oxford
Statue d'Eduardo Paolozzo (1995) à la British Library
Un astéroïde a été nommé (8000)IsaacNewton

Hommages à Isaac Newton
Tombeau d'Isaac Newton à l'abbaye de Westminster
Isaac Newton, tableau de William Blake (1795)
Statue d'Isaac Newton au Trinity College
Rejeton du pommier de Newton à Woolsthorpe
Hommage à Newton, statue de Salvador Dali

Références[modifier | modifier le wikicode]

Bibliographie[modifier | modifier le wikicode]

Éloge de M. Newton, Fontenelle (dans Histoire de l'Académie royale des sciences - Année 1727), Imprimerie royale, Paris, 1729
La Structure des révolutions scientifiques, Thomas Kuhn, Flammarion, 1962
La malle de Newton, Loup Verlet, Gallimard, 1993
Newton, Richard Westfall, Flammarion, 1994
Newton ou le triomphe de l'alchimie, J.-P. Auffray, Le Pommier, 2000
Du monde clos à l'univers infini, Alexandre Koyré, Gallimard, 2003
Isaac Newton. Un destin fabuleux, James Gleick, Dunod, 2005

Liens externes[modifier | modifier le wikicode]

Biographie sur bibmath.net
Travaux mathématiques sur chronomath.fr
Biographie sur math-et-tique.fr
Biographie sur math-rometus.org
Isaac Newton mathématicien : les années de formation et les premiers écrits, entretien avec Marco Panza sur CultureMath
Lettre de Newton contenant sa nouvelle théorie sur la lumière et les couleurs sur Bibnum
Les principes mathématiques de la philosophie naturelle sur Gallica
Le pommier de Newton, article de Jean-Pierre Luminet sur le blog futura-science
Hooke correspondra à ce sujet avec Newton le 9 décembre 1679 et lui demandera son opinion sur l’hypothèse suivante : la composition des mouvements célestes en un mouvement direct selon la tangente (mouvement inertiel) et un mouvement d’attraction vers le centre du corps : mon hypothèse est que l’attraction est toujours en proportion inverse du carré de la distance entre les centres». Newton lui répondra le 13 décembre 1679. Cependant, il réclama la priorité sur la loi du carré inverse lorsque les travaux de Newton furent connus en 1687 sur Wikipedia pour Robert Hooke démonstrateur à la Royal Society, et responsable des expériences, un des plus grands scientifiques expérimentaux du XVIIe siècle et l'une des figures clés de la Révolution scientifique de l'époque moderne.

Notes[modifier | modifier le wikicode]

↑ Diplôme comparable à une licence d'aujourd'hui
↑ « Tout ce qui n'est pas déduit des phénomènes, il faut l'appeler hypothèse ; et les hypothèses, qu'elles soient métaphysiques ou physiques, qu'elles concernent les qualités occultes ou qu'elles soient mécaniques, n'ont pas leur place dans la philosophie expérimentale. » Isaac Newton
↑ « Le temps devenant chaud, nous allâmes dans le jardin et nous bûmes du thé sous l’ombre de quelques pommiers, seulement lui et moi. Au cours de la conversation, il me dit qu’il s’était trouvé dans la même situation lorsque, longtemps auparavant, la notion de gravitation lui était subitement venue à l’esprit, tandis qu’il se tenait assis dans une humeur contemplative. Pourquoi cette pomme tombe-t-elle toujours perpendiculairement au sol, pensa-t-il en lui-même. Pourquoi ne tombe-t-elle pas de côté ou bien vers le haut, mais constamment vers le centre de la Terre ? Et si la matière attire ainsi la matière, cela doit être en proportion de sa quantité ; par conséquent, la pomme attire la Terre de la même façon que la Terre attire la pomme. » William Stukeley citant une rencontre avec Isaac Newton le 15 avril 1726
↑ « La gravité explique le mouvement des planètes, mais elle ne peut expliquer ce qui les mit en mouvement. Dieu gouverne toutes choses et sait tout ce qui est ou tout ce qui peut être. » John Meynard Keynes.
↑ « Newton n'est pas le premier de l'âge de la Raison. Il est le dernier des Babyloniens et des Sumériens, le dernier grand esprit qui a contemplé le monde visible et intellectuel avec les mêmes yeux que ceux qui ont commencé à construire notre héritage intellectuel il y a quelque 10 000 ans. » John Meynard Keynes
↑ Voir les travaux de Thomas Kuhn

Article mis en lumière la semaine du 18 octobre 2021.

[1] Diplôme comparable à une licence d'aujourd'hui

[2] « Tout ce qui n'est pas déduit des phénomènes, il faut l'appeler hypothèse ; et les hypothèses, qu'elles soient métaphysiques ou physiques, qu'elles concernent les qualités occultes ou qu'elles soient mécaniques, n'ont pas leur place dans la philosophie expérimentale. » Isaac Newton

[3] « Le temps devenant chaud, nous allâmes dans le jardin et nous bûmes du thé sous l’ombre de quelques pommiers, seulement lui et moi. Au cours de la conversation, il me dit qu’il s’était trouvé dans la même situation lorsque, longtemps auparavant, la notion de gravitation lui était subitement venue à l’esprit, tandis qu’il se tenait assis dans une humeur contemplative. Pourquoi cette pomme tombe-t-elle toujours perpendiculairement au sol, pensa-t-il en lui-même. Pourquoi ne tombe-t-elle pas de côté ou bien vers le haut, mais constamment vers le centre de la Terre ? Et si la matière attire ainsi la matière, cela doit être en proportion de sa quantité ; par conséquent, la pomme attire la Terre de la même façon que la Terre attire la pomme. » William Stukeley citant une rencontre avec Isaac Newton le 15 avril 1726

[4] « La gravité explique le mouvement des planètes, mais elle ne peut expliquer ce qui les mit en mouvement. Dieu gouverne toutes choses et sait tout ce qui est ou tout ce qui peut être. » John Meynard Keynes.

[5] « Newton n'est pas le premier de l'âge de la Raison. Il est le dernier des Babyloniens et des Sumériens, le dernier grand esprit qui a contemplé le monde visible et intellectuel avec les mêmes yeux que ceux qui ont commencé à construire notre héritage intellectuel il y a quelque 10 000 ans. » John Meynard Keynes

[6] Voir les travaux de Thomas Kuhn

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Isaac Newton

Sommaire

Biographie[modifier | modifier le wikicode]

Travaux et idées[modifier | modifier le wikicode]

Physique[modifier | modifier le wikicode]

Mathématiques[modifier | modifier le wikicode]