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Biographie : Isaac Newton (1642-1727), père de la mécanique classique

Crédits : Flickr / The Public Domain Review

Considéré comme l’un des plus grands scientifiques de tous les temps, Isaac Newton est le fondateur de la mécanique classique (gravitation universelle). Cet éminent scientifique a été maintes fois reconnu pour son important travail dans de nombreuses disciplines.

Jeunesse et études

Isaac Newton (1642-1727), originaire de Woolsthorpe (Angleterre), a été éduqué par sa grand-mère maternelle. Lors de ses études au lycée, il vécut chez un pharmacien qui lui a transmis des connaissances en chimie. Alors qu’il n’était encore qu’un petit garçon, Isaac Newton fabriquait déjà des appareils de transport mécanique, des éoliennes, des cadrans solaires, ou encore des cerfs-volants avec des lanternes attachées à leur tige.

À l’âge de 16 ans, la mère d’Isaac Newton retire ce dernier du système éducatif pour en faire un fermier, une entreprise qui échouera. Toutefois, un ancien professeur de lycée ayant remarqué les facultés intellectuelles de l’adolescent parvient à convaincre sa mère. Ainsi, le jeune Isaac est préparé à entrer à l’Université de Cambridge, ce qui se produira finalement en 1661, plus précisément au Trinity College. Au passage, le jeune homme était un subsizar, c’est-à-dire un étudiant assumant des corvées au sein de l’établissement au lieu de payer des droits d’inscription.

Au Trinity College, Isaac Newton étudie de nombreuses disciplines : la géométrie, l’arithmétique et la trigonométrie pour commencer, puis l’optique ainsi que l’astronomie. Le mathématicien de renom Isaac Barrow prend l’étudiant sous son aile, et l’aide à développer son talent qui s’est concrétisé par un diplôme en 1665.

L’application du savoir

Juste après avoir obtenu son diplôme, une épidémie de peste bubonique se déclare et Isaac retourne à Woolsthorpe pendant deux années. Le jeune homme de 23 ans profite de cette période pour travailler sur des sujets tels que le mouvement, l’optique, ainsi que les mathématiques. Ce fut également la période ou il fit ses premières découvertes concernant la gravitation.

Tout le monde connaît la fameuse légende de la pomme tombant d’un arbre alors que le jeune scientifique tentait de déterminer quelle force était à l’origine du maintien de la Lune dans son orbite autour de la Terre. Or, l’intéressé suppose que la force d’attraction gravitationnelle agissant sur la pomme devrait être la même que celle qui agit sur la Lune. Ainsi est née ce que l’on nomme la loi en carré inverse, une équation – également applicable au Soleil et aux autres planètes – indiquant que la force de gravité dépend du carré inverse de la distance entre deux objets.

Lumière et optique

À l’époque d’Isaac Newton, la lumière blanche était considérée comme uniforme et homogène. Et pourtant, en faisant passer un rayon de Soleil à travers un prisme, le scientifique découvre le spectre, c’est-à-dire une bande de lumière colorée. Cette expérience avait sûrement déjà été menée auparavant, mais Isaac Newton parvient à prouver que les différences de couleur sont déterminées par leur degré de réfrangibilité, une propriété qu’il a lui-même définie. Il s’agit de la capacité qu’ont les rayons lumineux à se réfracter (ou se tordre) sous l’effet de telle ou telle matière. Ces travaux ont permis au chercheur d’affirmer que la lumière du Soleil était en réalité une combinaison de toutes les couleurs du spectre.

En 1667, Isaac Newton retourne au Trinity College et y est nommé Master of Arts. L’homme continue ses expériences avec le prisme, et cela donne lieu à la création en 1668 d’un réflecteur doté d’un miroir de 3,3 cm dont le facteur de grossissement est d’environ 40. Cette invention connue sous le nom de télescope de Newton fut reconnue par la Royal Society, qui publia une fiche technique dédiée.

Crédits : Wikimedia Commons

Membre de la Royal Society

En 1669, Isaac Newton confie à Isaac Barrow un manuscrit nommé De Analysi. Il s’agit d’une compilation de conclusions tirées par Newton au sujet du calcul intégral et différentiel (méthode des fluxions). Rappelons que cette discipline est à l’origine de nombreux concepts : calcul de valeurs minimales et maximales dans les fonctions, calcul de superficies comportant des courbes, taux de changement de quantité ou encore inclinaison des courbes sur un point donné. La même année, Isaac Newton succède à Isaac Barrow pour enseigner les mathématiques à la Royal Society qui le nommera membre à part entière en 1672. Il en deviendra finalement le président en 1703.

L’œuvre de sa vie

En 1679, Isaac Newton reprend son ancienne idée d’une attraction planétaire basée sur le carré inverse de la distance entre le Soleil et les planètes. Ses recherches l’amèneront à publier en 1687 un ouvrage baptisé Philosophiae naturalis principia mathematica. Il s’agit des principes à la base de la grande théorie du scientifique concernant le mouvement des corps, une théorie plus connue sous le nom de “mécanique newtonienne” (ou mécanique classique).

À ces lois générales du mouvement fondées en particulier sur le principe de relativité des mouvements, Newton ajoute sa loi de la gravitation universelle permettant d’interpréter aussi bien la chute des corps que le mouvement de la Lune autour de la Terre. De plus, cette idée se trouve être étendue à tout le système solaire, ce qui suscite l’intérêt de toute la communauté scientifique. C’est ainsi qu’il est devenu également possible d’expliquer clairement les irrégularités du mouvement lunaire, les petites variations dans le changement des saisons ou encore le mouvement des marées.

Autres faits

Isaac Newton est également connu pour la généralisation du théorème du binôme et l’invention connue sous le nom de “méthode de Newton” permettant de trouver des approximations d’un zéro (ou racine) d’une fonction d’une variable réelle à valeurs réelles.

Entre 1696 et 1699, Isaac Newton est nommé Directeur de la Monnaie au gouvernement. Il y fut chargé de la réforme complète de la monnaie. Pour lutter contre la contrefaçon, il instaura avec succès des standards de poids et de composition.

Son deuxième grand traité baptisé Opticks (traité sur l’optique) paru en 1704 contient ses théories sur la lumière et les couleurs ainsi que ses découvertes faites en mathématiques. Il faut savoir qu’en 1717, une seconde édition de ce même traité contenait une partie constituée de spéculations et autres réflexions ayant donné des pistes pour le développement de l’ingénierie, les sciences naturelles et surtout la physique moderne.

Par ailleurs, il faut savoir que, outre son travail scientifique, Isaac Newton a laissé derrière lui de nombreux ouvrages traitant de chimie, d’alchimie ou encore de chronologie. Enfin, n’oublions pas que les systèmes actuels impliquant des vitesses inférieures à celle de la lumière sont encore soumis aux principes qu’Isaac Newton a formulés il y a environ trois siècles !

Sources : Encyclopédie de l’AgoraAstrofiles

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