isac newton

INTRO:

Sir Isaac Newton (Woolsthorpe-by-Colsterworth, 25 dicembre 1642 – Londra, 20 marz0 1727) è stato un matematico, fisico, filosofo naturale, astronomo, teologo e alchimista inglese; citato anche come Isacco Newton è considerato uno dei più grandi scienziati di tutti i tempi e fu Presidentedella Royal Society.

Noto soprattutto per il suo contributo alla meccanica classica Isaac Newton contribuì in maniera fondamentale a più di una branca del sapere. Pubblicò i Philosophiae Naturalis Principia Mathematica nel 1687, opera nella quale descrisse la legge di gravitazione universale e, attraverso le sue leggi del moto, stabilì i fondamenti per la meccanica classica. Newton inoltre condivise con Gottfried Wilhelm Leibniz la paternità dello sviluppo del calcolo differenziale o infinitesimale.

Newton fu il primo a dimostrare che le leggi della natura governano il movimento della Terra e degli altri corpi celesti. Egli contribuì alla rivoluzione scientifica e al progresso della teoria eliocentrica. A Newton si deve anche la sistematizzazione matematica delle leggi di Keplero sul movimento dei pianeti. Oltre a dedurle matematicamente dalla soluzione del problema della dinamica applicata alla forza di gravità (problema dei due corpi) ovvero dalle omonime equazioni di Newton, egli generalizzò queste leggi intuendo che le orbite (come quelle delle comete) potevano essere non solo ellittiche, ma anche iperboliche e paraboliche.

Newton fu il primo a dimostrare che la luce bianca è composta dalla somma (in frequenza) di tutti gli altri colori. Egli, infine, avanzò l’ipotesi che la luce fosse composta da particelle da cui nacque la teoria corpuscolare della luce in contrapposizione ai sostenitori della teoria ondulatoria della luce, patrocinata dall’astronomo olandese Christiaan Huygens e dall’inglese Young e corroborata alla fine dell’Ottocento dai lavori di Maxwell e Hertz. La tesi di Newton trovò invece conferme, circa due secoli dopo, con l’introduzione del “quanto d’azione” da parte Max Planck (1900) e l’articolo di Albert Einstein (1905) sull’interpretazione dell’effetto fotoelettrico a partire dal quanto di radiazione elettromagnetica, poi denominato fotone. Queste due interpretazioni coesisteranno nell’ambito della meccanica quantistica, come previsto dal dualismo onda-particella.

Isaac Newton occupa una posizione di grande rilievo nella storia della scienza e della cultura in generale. Il suo nome è associato a una grande quantità di leggi e teorie ancora oggi insegnate: si parla così di dinamica newtoniana, di leggi newtoniane del moto, di legge di gravitazione universale. Più in generale ci si riferisce al newtonianesimo come a una concezione del mondo che ha influenzato la cultura europea per tutto il Seicento.

Era un filosofo della natura che utilizzava metodi matematici ed enunciava leggi del moto diverse da quelle che compaiono sui nostri manuali. Newton era però attratto dalla filosofia della natura. Ben presto cominciò a leggere le opere di Cartesio, in particolare un’opera pubblicata nel 1673 in cui le curve vengono rappresentate per mezzo di equazioni. Negli anni in cui era studente a Cambridge alla cattedra presiedevano due figure di grande rilievo: Isaac Barrow e Henry Moro che esercitarono una forte influenza sul ragazzo. Newton, negli anni seguenti, costruì le sue scoperte matematiche e sperimentali facendo riferimento a un gruppo ristretto di testi

Newton nacque a Woolsthorpe-by-Colsterworth, nel Lincolnshire il 25 dicembre del 1642 o il 4 gennaio del 1643, in una famiglia di allevatori. Suo padre, anch’egli di nome Isaac, morì tre mesi prima della sua nascita. Tre anni dopo, sua madre Anna Ayscough, si risposò con un tale di nome Barnabas Smith, di sessant’anni, lasciando il piccolo Isaac alle cure dei nonni materni. In quegli anni egli fu molto infelice: odiava il suo patrigno e pare che una volta sia giunto a minacciare di incendiare la sua casa.

Nel 1652, quando Isaac aveva dieci anni, il patrigno morì lasciandogli un’eredità non indifferente con cui poté pagarsi l’istruzione alla King’s School, a Grantham. Alloggiava presso la famiglia Clark, imparentata con i Newton. Sembrerebbe aver avuto una relazione sentimentale con Catherine Storer, figliastra del padrone di casa. Probabilmente non fu una cosa importante ma fu praticamente l’unica relazione sentimentale che Newton ebbe nella sua vita.

Si racconta che Newton nel 1666, l’annus mirabilis, fosse seduto sotto un melo nella sua tenuta a Woolsthorpe quando una mela gli cadde sulla testa. Ciò, secondo la leggenda diffusa da Voltaire, lo fece pensare alla gravitazione e al perché la Luna non cadesse sulla terra come la mela. Cominciò a pensare dunque a una forza che diminuisse con l’inverso del quadrato della distanza, come l’intensità della luce. Newton però non tenne conto delle perturbazioni planetarie e di conseguenza i suoi calcoli sul moto della Luna non erano corretti. Deluso smise quindi di pensare alla gravitazione.

Nel 1679, Newton ritornò alle sue idee sulla gravità, sulla meccanica classica, e sugli effetti di queste sulla determinazione delle orbite dei pianeti e sulle leggi di Keplero. Consultò su questo Robert Hooke e John Flamsteed, astronomo reale. Newton avrebbe probabilmente tenuto per sé le proprie scoperte, se Edmund Halley non gli avesse chiesto di trovare risposta ad un problema di meccanica celeste. Newton gli mostrò il suo manoscritto intitolato De Motu Corporum (1684) che conteneva le tre leggi del moto. Halley convinse Newton a pubblicare quelle carte ed egli, inserendo il manoscritto in un’opera più ampia, diede alle stampe i Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principi matematici della filosofia naturale) comunemente chiamati Principia.

L’opera, pubblicata a spese di Halley in tre volumi nel 1687, è unanimemente considerata un capolavoro assoluto della storia della scienza; con essa Newton stabilì le tre leggi universali del movimento che non sono state migliorate per i successivi trecento anni. Egli usò la parola latina gravitas (peso) per la determinazione analitica della forza che sarebbe stata conosciuta come gravità, e definì la legge della gravitazione universale. Nello stesso lavoro presentò la prima determinazione analitica, basata sulla legge di Boyle, sulla velocità del suono nell’aria.

Con i Principia, Newton venne riconosciuto internazionalmente e conquistò un circolo di ammiratori, fra cui fu importante il matematico di origini svizzere Nicolas Fatio de Duillier, con il quale stabilì un’intensa relazione che durò fino al 1693. La fine di quest’amicizia portò Newton a un esaurimento nervoso. Durante questo esaurimento Newton si avvicinò molto alla pazzia e scrisse lettere deliranti e accusatorie ad alcuni suoi amici, tra i quali anche Locke. Alcuni ritengono che alla causa di questo momentaneo esaurimento nervoso ci fossero i vapori di mercurio respirati negli esperimenti alchemici. Altri ritengono che ci siano correlazioni, comunque non dimostrate, tra i suoi forti esaurimenti nervosi e alcune sue importanti scoperte. Nel 1696 per risollevarlo da questa crisi Charles Montagu gli offrì un posto alla zecca reale.

Nella parte giovanile della sua vita Newton si dedicò alla matematica pura (anche se essa gli serviva prevalentemente per risolvere problemi fisici). In questo campo si dedicò soprattutto all’analisi scoprendo alcune formule per il calcolo di pi greco e l’espansione in serie del logaritmo naturale, ossia le serie di Mercator e trovò un metodo per approssimare le serie armonica tramite i logaritmi. Scoprì poi le identità di Newton e il metodo di Newton. Una delle sue scoperte più importanti (pubblicata per la prima volta da Wallis nella sua Algebra del 1685) fu il teorema binomiale: una formula che consente di elevare a una qualsiasi potenza un binomio.

Tuttavia Newton in matematica è noto soprattutto per l’invenzione, indipendentemente da Leibniz, del calcolo infinitesimale. Anche se questa scoperta era fondata su basi poco chiare e rigorose avrebbe avuto un’importanza fondamentale per lo sviluppo, non solo della matematica ma anche della fisica. Questa invenzione era stata preannunciata già da matematici come Wallis, Barrow, Fermat, Torricelli e Cavalieri, ma solo con Newton (e Leibniz) essa assunse la forma che rimase canonica negli sviluppi successivi.

Newton studiò la dispersione ottica di un raggio di luce bianca che attraversa un prisma di vetro e si scompone nei vari colori. Si accorse per primo che cambiando la direzione dei raggi colorati con una lente, in modo che convergessero in un secondo prisma, si riotteneva la luce bianca. Invece isolando un raggio colorato e facendolo passare per un prisma esso rimaneva invariato. Newton concluse che la luce bianca era formata da tutti gli altri colori messi insieme. Gli studi sulla natura della luce portarono Newton a capovolgere la teoria di Hooke, secondo il quale i colori derivavano dalla rifrazione sui diversi materiali. Newton affermò invece che il colore non è una qualità dei corpi bensì della luce stessa. Dopo alcuni dubbi iniziali, egli divenne un convinto sostenitore della teoria corpuscolare della luce. In base a tale concezione, la luce è costituita da microscopiche particelle che vengono lanciate dalla sorgente in tutte le direzioni e con velocità elevatissima. Le ricerche di Newton sulla luce sono raccolte in tre libri chiamati Opticks. In essi vengono descritte le leggi dell’ottica geometrica, i fenomeni della riflessione e della rifrazione; vi si afferma anche che a ciascun colore corrisponde un diverso indice di rifrazione e che la luce bianca del Sole può essere scomposta, mediante prismi, nei sette colori dello spettro che la compongono.

Newton analizzò anche quelli che oggi sono detti anelli di Newton (descritti anche da Robert Hooke nella sua Micrographia del 1664) e concluse che gli aloni colorati che si vedevano nei telescopi di allora fossero dovuti alla rifrazione della luce bianca (fenomeno chiamato aberrazione cromatica).

THE END