Isaac Newton: qui est-il? quel est son travail? Pourquoi est-il important?

Newton a largement contribué à révolutionner la science, à l’avancement de la théorie héliocentrique et a même été le premier à prouver que la lumière blanche est la somme, en fréquence, de toutes les autres couleurs.

Mais, comme nous allons le voir maintenant, Sir Isaac Newton est encore bien plus que cela.

Isaac Newton: qui est-il?

Isaac Newton, mathématicien et physicien anglais, est considéré comme l’un des plus grands scientifiques de tous les temps.

Il est né en 1642 à Woolsthorpe, dans le Lincolnshire, dans une famille de fermiers. Son père est mort alors qu’il était encore très jeune et sa mère s’est remariée avec un homme plus âgé.

Newton est confié à ses grands-parents maternels, une période qu’il qualifie de malheureuse. Des années plus tard, grâce à la mort de son beau-père qui lui a laissé un héritage considérable, il peut s’inscrire au King’s College, à Grantham.

En 1661, il entre à l’université de Cambridge. En 1667, il devient membre du Trinity College et, en 1669, professeur de mathématiques chez Lucas. C’est l’une de ses périodes les plus fécondes, comme il le reconnaît lui-même : c’est au cours de ces années que Isaac Newton commence à rédiger les Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, communément appelés Principia, qui seront publiés plus tard, en 1687.

Newton s’oppose alors à la tentative du roi Jacques II de transformer les universités en institutions catholiques, et est élu membre du parlement pour l’université de Cambridge en 1689. Après avoir déménagé à Londres, il devient gardien de la Monnaie royale en 1696, et en devient le président trois ans plus tard. Il devient également président de la Royal Society et est anobli par la reine Anne en 1705. Il meurt à Kensington, Londres, le 20 mars 1727 à l’âge de 84 ans et est enterré dans l’abbaye de Westminster.

Quel est son travail: sa production scientifique

La production scientifique de Newton est énorme. Lorsqu’il était encore étudiant, il a étudié l’optique: il a lu les travaux de Robert Hook et de Robert Boyle, a étudié la réfraction de la lumière à travers un prisme de verre et en est venu à identifier des modèles mathématiques et mesurables dans le phénomène des couleurs.

Isaac Newton a contribué à toutes les branches des mathématiques qu’il a étudiées, mais il est surtout célèbre pour ses solutions aux problèmes de différenciation et d’intégration de la géométrie analytique.

Sa contribution la plus célèbre à la science reste celle qu’il a apportée à la loi de la gravité. On dit que l’idée lui est venue en 1666 lorsqu’une pomme lui est tombée sur la tête. Cela l’a amené à réfléchir à la gravitation et à la raison pour laquelle la lune ne tombait pas sur terre comme la pomme: il a alors commencé à penser à une force qui diminuait avec l’inverse du carré de la distance, comme l’intensité de la lumière.

Le livre I des Principia pose en effet les fondements de la science mécanique, en développant les mathématiques du mouvement orbital autour des centres de force. Le livre II inaugure la théorie des fluides et calcule la vitesse des ondes sonores à partir de la densité de l’air.

Le livre III montre comment la loi de la gravité fonctionne dans l’univers: cependant, Isaac Newton n’a jamais pu résoudre le problème du mouvement de la Lune car il ne prenait pas en compte les perturbations planétaires.

C’est Einstein qui, des siècles plus tard, proposera une théorie alternative. Pendant près de trois cents ans, Newton a été considéré comme le fondateur de la physique moderne, et ses méthodes de recherche expérimentale étaient considérées comme innovantes.

Il s’intéresse également à la théologie, à l’histoire de la civilisation occidentale, à l’alchimie et à la chimie, et montre même une certaine passion pour le mysticisme.

Pourquoi est-il important?

Isaac Newton est devenu célèbre parce qu’il a prouvé les lois de Kepler décrivant le mouvement des planètes à partir de ses trois lois de la dynamique et de la formulation de la loi de la gravitation universelle. Tous ceux qui ont étudié un peu de physique connaissent Newton, et certainement même ont-ils découvert l’histoire de la pomme tombée sur la tête du grand scientifique comme une anecdote amusante.

Mais sommes-nous sûrs que c’était bien le cas? Hormis la pomme, dont on ne sait rien de précis, le reste de la théorie de Newton se trouve dans son grand ouvrage : Les principes mathématiques de la philosophie naturelle, dont la première édition date de 1687 et reste encore à ce jour une avancée majeure dans la connaissance de l’univers. Mais on n’y trouve pas la preuve explicite que la première loi de Kepler peut être démontrée à partir de la loi de la gravitation, c’est-à-dire que les planètes se déplacent sur des orbites elliptiques dont le Soleil est l’un des foyers.

Au début, personne n’a relevé cette lacune, peut-être aussi parce que les travaux de Newton étaient très difficiles à comprendre.

Le premier à souligner l’absence de démonstration complète fut, en 1710, Johann Bernoulli, un élève de Gottfried W.Leibniz, et ses remarques, ainsi que les réponses des élèves de Isaac Newton, s’inscrivirent en fait dans le cadre d’une vive querelle entre Newton et Leibniz, qui se disputaient le mérite de la découverte des méthodes de calcul de ce que nous appelons aujourd’hui l’analyse mathématique.

En bref: des questions très techniques sur la validité ou non d’une preuve mathématique se mêlaient à des ambitions personnelles et à des rivalités entre deux scientifiques européens de premier plan et leurs élèves. Finalement, la discussion s’est terminée parce que Isaac Newton a apporté quelques précisions dans la troisième édition de ses Principia…mais surtout parce que Leibniz, puis Newton, sont décédés.

Toujours est-il, l’importance des travaux de Newton n’est toujours pas à remettre en cause par le monde scientifique.