Isaac Newton

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	« Non so come il mondo potrà giudicarmi ma a me sembra soltanto di essere un bambino che gioca sulla spiaggia, e di essermi divertito a trovare ogni tanto un sasso o una conchiglia più bella del solito, mentre l'oceano della verità giaceva insondato davanti a me. »
	(Isaac Newton)

Sir Isaac Newton (Woolsthorpe-by-Colsterworth, 25 dicembre 1642 – Londra, 20 marzo 1727^[1]) è stato un filosofo, matematico, fisico e alchimista inglese. Citato anche come Isacco Newton, è considerato da molti una delle più grandi menti di tutti i tempi. Fu Presidente della Royal Society.

Universalmente noto soprattutto per il suo contributo alla meccanica classica, — è nota agli scolari di tutto il mondo la "storiella" di Newton e la mela, — Isaac Newton contribuì in maniera fondamentale a più di una branca del sapere. Pubblicò i “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” nel 1687, nella quale descrisse la legge di gravitazione universale e, attraverso le sue leggi del moto, creò i fondamenti per la meccanica classica. Newton inoltre condivise con Gottfried Wilhelm Leibniz la paternità dello sviluppo del calcolo differenziale.

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. 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 da tutti gli altri colori. Egli, infine, avanzò l'ipotesi che la luce fosse composta da particelle (per approfondimenti si veda dualismo onda-particella).

Indice
Indice 1 Biografia 1.1 Infanzia 1.2 Maturità 1.3 Ultimi anni 1.4 Personalità e interessi 2 I contributi scientifici 2.1 Matematica 2.2 I Principia 2.3 Ottica 2.4 Il metodo scientifico 3 La mela di Newton 4 Influenza sui posteri 5 Curiosità 6 Opere 7 Note 8 Bibliografia e altre letture 9 Voci correlate 10 Altri progetti 11 Collegamenti esterni

[modifica] Biografia

[modifica] Infanzia

Newton nacque a Woolsthorpe-by-Colsterworth, nel Lincolnshire, in una famiglia di allevatori. Suo padre (anche lui di nome Isaac) morì tre mesi prima della sua nascita. Quando Newton aveva tre anni sua madre (Anna Ayscough) si risposò con un nuovo marito e lasciò il piccolo Isaac alle cure della nonna. In questi anni fu molto infelice: odiava il suo patrigno e sembra addirittura che una volta arrivò persino a minacciare di incendiare la sua casa.

Nel 1653, quando Isaac aveva 11 anni il patrigno morì lasciando un'eredità non indifferente con cui poté pagarsi l'istruzione alla King's School, Grantham. Alloggiava presso la famiglia Clark, imparentata con i Newton. Sembrerebbe che abbia 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. Durante quel periodo aveva preso strane abitudini:costruiva meridiane, orologi ad acqua e modelli funzionanti di mulini. Nel 1659, la madre lo costrinse a abbandonare gli studi e lo richiamò a casa per accudire i campi ma si rivelò un pessimo agricoltore. Alla fine il suo maestro convinse sua madre a fargli proseguire gli studi al Trinity College di Cambridge dove si trasferì nel 1661.

A quel tempo gli insegnamenti del College erano basati su Aristotele ma Newton preferiva filosofi più moderni Cartesio, Galileo, Copernico e Keplero.

[modifica] Maturità

Nel 1665, scoprì il teorema binomiale. Poco dopo il College fu chiuso per via della peste che si stava diffondendo nella zona partendo da Londra. Newton approfittò di questa interruzione per proseguire gli studi per conto suo; durante questo periodo scoprì le Identità di Newton, il metodo di Newton, approssimò le serie armonica tramite i logaritmi e iniziò a sviluppare il calcolo infinitesimale.

Newton sviluppò il calcolo indipendentemente da Leibniz, che però usò una notazione più precisa. È certo che Newton scoprì il calcolo dieci anni prima di Leibniz, ma pubblicò la sua scoperta molto dopo. Newton sostenne di non aver pubblicato il suo lavoro per timore di essere deriso. Dal 1699 alcuni membri della Royal Society accusarono Leibniz di plagio, e iniziò una violenta contesa su chi avesse inventato il calcolo. Questa disputa amareggiò le vite di entrambi i contendenti fino alla morte di Leibniz nel 1716. Anche dopo la sua morte Newton continuò a denigrare la memoria dell'avversario fino al punto che, secondo alcuni, sarebbe arrivato a compiacersi di avergli "spezzato il cuore". ^{[2] [3]}

Divenne Professore Lucasiano di matematica nel 1669. A quei tempi tutti i fellow di Cambridge erano ordinati preti anglicani anche se questo non era esplicitamente richiesto. Facendo leva su questo, Newton si rivolse al Re Carlo II e non divenne sacerdote.

Dal 1670 al 1672 si occupò di ottica. Durante questo periodo studiò la rifrazione della luce dimostrando che un prisma può scomporre la luce bianco in uno spettro di colori, e quindi una lente e un secondo prisma possono ricomporre lo spettro in luce bianca. Da questo lavoro concluse che ogni telescopio rifrattore avrebbe sofferto della dispersione della luce in colori, ed inventò il telescopio riflettore per aggirare il problema. (Solo più avanti, quando divennero disponibili vetri con diverse proprietà rifrattive, divenne possibile costruire lenti acromatiche).

Nel 1671 la Royal Society lo chiamò per una dimostrazione del suo telescopio riflettore. Il loro interesse lo incoraggiò a pubblicare le note “On Colours” (“Sui colori”) che più tardi arricchì nel suo lavoro “Opticks” (“Ottica”). Quando Robert Hooke criticò alcune delle sue idee, Newton ne fu così offeso che si ritirò dal dibattito pubblico e i due rimasero nemici fino alla morte di Hooke.

Una volta disse, in una lettera a Hooke datata 5 febbraio 1676,

	« Se ho visto più lontano, è perché stavo sulle spalle di giganti »

benché questa frase, coniata nel Medioevo dalla Scuola di Chartres, appaia come segno di modestia, alcuni ritengono che fu pungente: Hooke infatti era un uomo di bassa statura.

L'impegno di Newton per la scienza è chiaramente dimostrato da un particolare esperimento sull'ottica. Avendo l'idea che il colore fosse provocato dalla pressione sull'occhio, egli premette un ago da cucito intorno al suo occhio fino a quando poté dare dei colpetti al retro dello stesso, notando spassionatamente "cerchi bianchi, scuri e colorati" fintanto che continuava ad agitarlo".

Newton pensava che la luce fosse composta di particelle. Fisici successivi preferirono una spiegazione basata sulle onde in base ai risultati di alcuni esperimenti.

Nel suo “Hypothesis of Light” (“Ipotesi sulla luce”) del 1675, Newton postulò l'esistenza dell'etere per trasmettere le forze tra le particelle. Successivamente Henry More, un collega di Cambridge, ravvivò il suo interesse per l'alchimia tanto che rimpiazzò la teoria dell'etere con forze occulte basate sulle idee ermetiche, sull'attrazione e repulsione tra particelle.

La disputa Leibniz-Newton sulla paternità del calcolo

Gottfried Wilhelm Leibniz In un carteggio con Leibniz del 1677 Newton rivelò, sotto forma cifrata il principio fondamentale del suo calcolo differenziale e Leibniz rispose spiegando i principi dei suoi lavori in questo campo. La disputa ebbe inizio nel 1695 quando Wallis riferì a Newton che in Europa il calcolo era considerato un' invenzione del matematico tedesco. Successivamente durante il suo soggiorno a Londra, Leibniz fu accusato di aver plagiato Newton. Egli allora si appellò alla Royal Society nel 1704 chiedendo giustizia. Nel 1708 il fisico Keill, difese vigorosamente Newton in un articolo su un giornale. Per via dell'insistenza di Leibniz la Royal Society nominò una commissione incaricata di studiare la questione. Sembra che Newton, nella sua carica di presidente, abbia influito sulla scelta della commissione. Ovviamente dunque questa diede ragione a Newton sostenendo la sua paternità dell'invenzione del calcolo e accusando Leibniz di plagio. Probabilmente Newton stesso redasse il rapporto finale senza firmarlo. Nel 1712 venne pubblicato il carteggio di cinquant'anni prima riguardante il calcolo intitolato “Commercium epistolicum”. Leibniz si scagliò violentemente contro Newton mettendo in discussione la paternità della teoria della gravitazione universale e la sua ortodossia religiosa, accusandolo di appartenere alla setta dei Rosacroce. Newton rispose a tono e la disputa coinvolse la maggior parte dei matematici del tempo trasformandosi in un vero e proprio caso diplomatico che tra l'altro ostacolò la diffusione delle teorie newtoniane nel continente. Ancora nel 1726, dieci anni dopo la morte di Leibniz, Newton eliminò dai “Principia” ogni accenno al fatto che i due avessero sviluppato indipendentemente il calcolo infinitesimale. Oggi si riconosce la priorità di Newton ma si pensa anche che Leibniz abbia sviluppato il calcolo indipendentemente.

Si racconta, ma l'aneddoto è sicuramente falso, che Newton (sempre nel 1666, l'annus mirabilis) fosse seduto sotto un melo nella sua tenuta a Woolsthorpe quando una mela gli cadde sulla testa. Ciò, sempre secondo la leggenda, lo fece pensare alla gravitazione e al perché la Luna non cadesse sulla terra come la mela. Iniziò 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 Flamsteed astronomo reale. Newton avrebbe probabilmente tenuto per sé le sue scoperte se Edmund Halley non gli avesse chiesto la risposta di un problema meccanico. 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 amplia, diede alle stampe i “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” (Principi matematici della filosofia naturale) comunemente chiamati Principia.

L'opera, pubblicata nel 1687 in tre volumi, 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 diventata 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 ad 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.^[4]

Si racconta altresì che la sua decisione di restare casto per il resto della vita fu presa per sfruttare la nevrosi creativa a sostegno della scienza. Alcuni forti esaurimenti nervosi coincidevano con le più importanti scoperte di Newton: la gravità e il principio di azione-reazione. Prima delle scoperte della psicoanalisi, Newton intuì su di sé il legame fra fattori sessuali ed esaurimento nervoso e tra questi e le facoltà creative.

Nel 1696 per risollevarlo da questa crisi Charles Montagu gli offrì un posto alla zecca reale.

[modifica] Ultimi anni

Newton si trasferì a Londra per prendere il posto di guardiano della Zecca Reale nel 1696, poi fu cancelliere dello Scacchiere. Si fece carico del grande programma di nuova coniazione delle monete inglesi, seguendo il cammino di Master Lucas (e favorendo la nomina di Edmond Halley a sovraintendente della zecca di Chester). Newton divenne direttore della Zecca alla morte di Lucas nel 1699. Questi incarichi erano intesi come sinecure, ma Newton li prese seriamente, esercitando il suo potere per riformare la moneta e punire i falsari. Egli si ritirò dai suoi incarichi a Cambridge nel 1701.

La riforma monetaria di Newton anticipò il gold standard che l'Inghilterra adotterà per prima nel 1717, seguita da altre nazioni nei secoli successivi, fino all'adozione statunitense ai primi del Novecento. Newton stabilì un cambio fisso fra la sterlina e l'oncia d'oro; inoltre, elaborò dei metodi per aumentare la produttività della zecca, con misure per un maggior controllo della quantità d'oro e argento nelle monete coniate. Riuscì in questo modo a chiudere le filiali provinciali della Banca d'Inghilterra e a tornare a una produzione centralizzata della moneta.

Nel 1697 gli arrivò una copia del problema della brachistocrona che Bernoulli aveva ideato come una sfida a tutti matematici d'Europa e in particolare a Newton. Egli risolse il problema in una notte e inviò la risposta al matematico svizzero non firmata. Bernoulli la riconobbe però immediatamente.

Newton fu anche un membro del Parlamento dal 1689 al 1690 e nel 1701, ma il suo solo intervento registrato fu per lamentarsi di una corrente d'aria fredda e la richiesta che venisse chiusa la finestra. Nel 1701 Newton pubblicò anonimamente una legge della termodinamica ora conosciuta come "legge di Newton del raffreddamento" nel “Philosophical Transactions of the Royal Society”.

Nel 1703 Newton divenne presidente della Royal Society ed un associato della Académie des Sciences. Nella sua posizione alla Royal Society, Newton si fece nemico di John Flamsteed, l'Astronomo reale, tentando di rubare il suo catalogo di osservazioni. Nel 1705 fu investito del titolo di cavaliere dalla Regina Anna. Newton non si sposò mai, né ebbe figli riconosciuti.

Morì a Kensington, Londra, il 20 marzo 1727 all'età di 84 anni e fu sepolto nell'Abbazia di Westminster. Voltaire, che era presente al funerale, disse che era stato sepolto come un re. Per lui Alexander Pope scrisse un famoso poemetto che inizia così:

(EN) « Nature and nature's laws lay hid in night; God said: «Let Newton be!», and all was light »	(IT) «  La natura e le leggi della natura giacevano nascoste nella notte; Dio disse: «Che Newton sia!», e luce fu »

Invece sulla tomba fu inciso l'epitaffio:

(LA) « Sibi gratulentur mortales tale tantumque exstitisse humani generis decus »	(IT) « Si rallegrino i mortali perché è esistito un tale e così grande onore del genere umano »

.

Dopo la morte il corpo è stato riesumato ed è stata trovata un'alta quantità di mercurio nei suoi capelli, probabilmente per via dei numerosi esperimenti di alchimia.

[modifica] Personalità e interessi

Newton era, a detta di molti, un uomo scorbutico e sgradevole. Era paranoico e temeva la povertà e le critiche degli altri. Era litigioso e si imbarcò in dispute accanite con molti suoi contemporanei come Hooke, Leibniz o Flamsteed.

Temeva che le sue idee poco ortodosse sulla religione potessero causargli problemi e tenne segreti i suoi scritti filosofici. Non solo, egli non pubblicò nemmeno, o pubblicò molto tardi, gran parte dei suoi scritti scientifici. Probabilmente fece ciò per paura delle critiche, ma alcuni ritengono che fosse guidato da convinzioni molto vicine al pitagorismo e che considerasse il sapere come bene da condividere solo tra pochi eletti.

Newton dedicò molto tempo anche all'alchimia: in un'epoca in cui i principi della chimica non erano chiari egli cercava di indagare sulla natura delle sostanze rifacendosi a tradizioni ermetiche ed effettuando esperimenti successivamente relegati nella pseudoscienza. John Maynard Keynes, che acquisì molti degli scritti di Newton sull'alchimia, disse che «Newton non fu il primo dell'età della ragione: fu l'ultimo dei maghi.» L'interesse di Newton nell'alchimia non può essere isolato dai suoi contributi alla scienza. Se non avesse creduto nell'idea occulta dell'azione a distanza, attraverso il vuoto, probabilmente non avrebbe sviluppato la sua teoria sulla gravità. Lo scienziato trascorreva il settembre di ogni anno immerso nelle pratiche alchemiche, il cui metallo prediletto era il mercurio.

Da un manoscritto lasciato inedito sappiamo che Newton non considerava l'alchimia come qualcosa di diverso dalle scienze esatte. La sua volontà era di dedicarsi allo studio di processi come la crescita e la vegetazione per capire appunto lo spirito vegetativo che sta alla base della crescita, concetto questo molto legato agli studi alchemici.

Newton si interessò molto anche di religione. Negli anni sessanta del XVII secolo, Newton scrisse numerosi opuscoli religiosi sulla interpretazione letterale della Bibbia. Credeva che in vari punti il testo del libro fosse stato forzato e falsificato e si adoperò in ogni misura per riuscire a trovare il significato originale del libro. La fede di Henry More nell'infinitezza dell'universo potrebbe aver influenzato le idee religiose di Newton. Studiando la Bibbia infatti Newton arrivò alla conclusione che il dogma trinitario fosse un'invenzione postuma. Un manoscritto che egli inviò a John Locke nel quale metteva in discussione l'esistenza della Trinità non fu mai pubblicato. In un manoscritto redatto nel 1704 nel quale descrive i suoi tentativi di estrarre informazioni scientifiche dalla Bibbia, stimò che la fine del mondo sarebbe avvenuta nell'anno 2060.^[5][6]

Fu considerato un precursore del deismo settecentesco per la sua fede in un Dio creatore immobile e trascendente dell'universo. Tale idea informò il metodo newtoniano, in particolare per il postulato di semplicità e uniformità dell'universo. Newton credeva che le Scritture fossero opera divina ma considerava Dio come un demiurgo, un "orologiaio" dell'Universo, essere impalpabile che lo aveva messo in moto. Vedeva come prova dell'esistenza di questo Essere la complessità dei moti planetari. Scrisse in una lettera del 10 dicembre 1682 a Richard Bentley:

	« Non credo che ciò [l'Universo] si possa spiegare solo con cause naturali, e sono costretto a imputarlo alla saggezza e all'ingegnosità di un essere intelligente »

Odiava la Chiesa cattolica e si oppose a i provvedimenti filo-cattolici che Giacomo II volle imporre all'Università di Cambridge. Forse per i suoi interessi alchemici è stato più volte accostato ad presunte organizzazioni segrete come la setta dei Rosacroce e il Priorato di Sion (di cui si dice che sia stato anche grande maestro).

I suoi lavori più tardi - “The Chronology of Ancient Kingdoms Amended” (1728) e “Observations Upon the Prophecies of Daniel and the Apocalypse of St. John” (1733) - furono pubblicati dopo la sua morte. Egli riteneva che le sue ricerche più impegnative fossero quelle dedicate agli studi della cronologia antica.

[modifica] I contributi scientifici

[modifica] Matematica

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 scoprì un metodo per trovare i massimi e i minimi di una funzione attraverso la sua derivata. A differenza di molti suoi contemporanei applicò questo procedimento anche alle funzioni trascendenti, anche se il concetto di limite non era affatto definito all'epoca. Egli usava infatti nei suoi scritti privati termini ambigui come «flussione» o «infinitesimo». Newton si rese conto che «il problema delle tangenti» e quello «delle quadrature» erano uno l'inverso dell'altro ossia che la derivazione era l'inverso dell'integrazione. Per la verità passi importanti verso la dimostrazione di questo teorema (che non a caso è noto come teorema di Torricelli Barrow) erano già stati compiuti, ma il contributo di Newton fu di grande importanza. Grazie alle sue scoperte Newton ottenne alcune serie che esprimevano varie funzioni come una somma infinita di termini; per esempio la serie di Mercator, come già accennato.

[modifica] I Principia

Per approfondire, vedi la voce Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

L'opera più influente di Newton fu senza dubbio “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”, per i successivi trecento anni valido e attendibile testo scientifico. La loro pubblicazione è considerata da molti la nascita della fisica moderna. Per la prima volta la meccanica viene trattata in modo sistematico e matematico.

Nei “Principia” Newton tratta lo spazio e il tempo come enti assoluti ma, come già aveva fatto Galilei, riconosce in una certa misura la relatività del moto. Egli dice infatti che il moto assoluto si deve misurare rispettivamente a dei punti immobili ma che, come scrive nei “Principia”:

	« Non esistono luoghi immobili salvo quelli che dall'infinito e per l'infinito conservano , gli uni rispetto agli altri, determinate posizioni ; e così rimangono sempre immobili e costituiscono lo spazio che chiamiamo immobile[7] »

Questa ostica definizione è accentuata sia dal linguaggio dello scienziato, sia dalla grande difficoltà del problema.

Per approfondire, vedi la voce Principi della dinamica.

Nel primo e nel secondo volume Newton dà alcune importanti definizioni (la massa viene definita come "quantità di materia" e così via) e continua esponendo le tre fondamentali leggi del moto valide, seppur con qualche piccola modifica, anche oggi:

1. Ogni corpo persevera nello stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, a meno che non sia costretto a cambiare da forze impresse a mutare questo stato (principio di inerzia)
2. Il cambiamento di moto è proporzionale alla forza motrice impressa e avviene secondo la linea retta lungo la quale la forza è stata impressa (ossia, F = ma)
3. Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.

Nessuno prima di Newton aveva esposto questi principi in modo così chiaro e conciso. A queste leggi seguono alcuni corollari come per esempio il parallelogramma delle forze. Dopo ciò Newton inizia a descrivere il moto dei corpi, ad analizzare casi particolari e a enunciare teoremi sul movimento. Il tutto è trattato geometricamente senza far ricorso al calcolo infinitesimale la cui scoperta voleva ancora tenere segreta, né tanto meno al "metodo degli indivisibili" anche se riconosce esplicitamente che in questo modo potrebbero essere trattate in modo più semplice.

Successivamente nel secondo volume viene trattato il delicato caso del moto di un corpo in un fluido resistente. Anche se in questa sezione Newton compie qualche errore, i risultati raggiunti sono notevoli. Per esempio Newton, grazie alla legge di Boyle, ottiene un valore, seppur impreciso, per la velocità del suono.

Nel terzo volume Newton espone la legge di gravitazione universale che agisce, secondo Newton, in ogni luogo e per ogni corpo secondo la formula:

dove r è la distanza , m e M sono le masse dei due corpi e G è la costante di gravitazione universale che fu determinata sperimentalmente solo da Henry Cavendish nel 1798. Sulle cause di queste attrazione Newton (almeno ufficialmente) non si pronuncia (il famoso «Hypotheses non fingo») dicendo che, perché un'ipotesi venga considerata vera, è necessario solo che essa spieghi i fenomeni naturali.

La forma della legge di gravitazione universale non era nuova (era stata enunciata, ad esempio, da Boulliau nel 1645 e poi ripresa, tra gli altri, da Halley e Hooke), ma Newton per primo mostra come, attraverso la legge di gravitazione universale, si possano calcolare le orbite dei pianeti (o di qualsiasi altro corpo), scoprendo così che esse possono essere anche paraboliche e iperboliche e che dall'ipotesi della gravitazione possono essere derivate le leggi di Keplero. Successivamente spiega esaurientemente il moto delle comete.

In questo volume Newton compie l'unificazione tra la fisica galileiana e l'astronomia di Keplero. Infatti lo scienziato inglese riconduce ad un'unica causa, la legge di gravitazione universale, le leggi di Keplero e quelle della caduta dei gravi. Questo risultato ha un importanza cruciale in quanto Newton unifica i moti del cielo e delle terra aprendo così la via a una moltitudine di applicazioni che sarebbero poi state sviluppate appieno da molti altri scienziati.

[modifica] Ottica

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.

Newton analizzò anche quelli che oggi sono detti anelli di Newton (che erano stati descritti 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). Per ovviare a questo problema Newton costruì un telescopio riflettore che usa un grande specchio concavo per far convergere i raggi luminosi in un altro specchietto più piccolo inclinato di 45° così che esso li diriga nell'oculare. Per via dello specchio concavo l'immagine dell'oggetto è notevolmente ingrandita senza la benché minima aberrazione cromatica. Newton stesso costruì degli esemplari di questo telescopio che risultarono più piccoli e potenti degli altri telescopi di allora.

Più complesse furono le teorie che azzardò per spiegare i fenomeni luminosi secondo le quali nello spazio era diffusa una sostanza "finissima" chiamata etere. Secondo Newton la luce avrebbe riscaldato l'etere facendolo vibrare mentre esso avrebbe rifratto la luce. Newton aggiungeva che la luce avrebbe subito accelerazioni e decelerazioni per via delle variazioni di densità di questo mezzo. Tra l'altro alle variazioni di densità di questo presunto etere Newton, (pur non assumendo nessuna posizione pubblica) attribuiva la gravità, ma non era molto sicuro di questa supposizione.

In questa macchinosa teoria la luce appariva come un corpuscolo. Dopo che vari esperimenti ne accertarono la natura ondulatoria le sue ipotesi furono abbandonate e si preferirono quelle di Hooke e Huygens. Oggi tuttavia la meccanica quantistica parla di dualismo onda-particella anche se i fotoni hanno poco da spartire con i corpuscoli di Newton.

[modifica] Il metodo scientifico

Il metodo newtoniano, fondamentale nell'evoluzione delle sue scoperte scientifiche, consisteva, secondo il pensatore, in due parti fondamentali, ovvero un procedimento analitico, che procede dagli effetti alle cause, a cui succede un procedimento sintetico, che consiste nell'assumere le cause generali individuate come ragione dei fenomeni che ne derivano. A questi due procedimenti Newton applica quattro regole fondamentali, da lui così definite:

• Non dobbiamo ammettere spiegazioni superflue^[8];
• A uguali fenomeni corrispondono uguali cause;
• Le qualità uguali di corpi diversi debbono essere ritenute universali di tutti i corpi;
• Proposizioni inferite per induzione in seguito ad esperimenti, debbono essere considerate vere fino a prova contraria.

Questa ultima regola può essere ricollegata alla celebre affermazione di Newton, «Hypotheses non fingo»», in base alla quale il filosofo si ripromette di rifiutare qualsiasi spiegazione della natura che prescinda da una solida verifica sperimentale; non fingo ipotesi significa perciò l'impegno a non assumere alcuna ipotesi che non sia stata indotta da una rigida concatenazione di esperimenti e ragionamenti basati sulla relazione di causa e effetto. Ne restano perciò esclude tutte quelle "finte" ipotesi scientifiche sui fenomeni, proclamate, fino a quel momento, dalla metafisica.

[modifica] La mela di Newton

La tradizione vuole che Newton fosse seduto sotto un albero di mele quando una mela cadde sulla sua testa e questo gli facesse capire che la forza gravitazionale terrestre e celeste fossero la stessa cosa. Questa in realtà è un'esagerazione di un episodio narrato da Newton stesso secondo il quale egli sedeva ad una finestra della sua casa (Woolsthorpe Manor) e vide una mela cadere dall'albero. In ogni modo si ritiene che anche questa storia sia stata inventata dallo stesso Newton più avanti negli anni, per dimostrare quanto fosse abile a trarre ispirazione dagli eventi di tutti i giorni. Uno scrittore suo contemporaneo, William Stukeley, registrò nelle sue Memoirs of Sir Isaac Newton's Life una conversazione con Newton a Kensington il 5 aprile 1726, nella quale Newton ricordava «quando per la prima volta, la nozione di forza di gravità si formò nella sua mente. Fu causato dalla caduta di una mela, mentre sedeva in contemplazione. Perché la mela cade sempre perpendicolarmente al terreno, pensò tra se e se. Perché non potrebbe cadere a lato o verso l'alto ma sempre verso il centro della terra.» L'episodio divenne famoso quando fu ripreso da Voltaire nella quindicesima delle sue Lettres philosophiques (1734).

[modifica] Influenza sui posteri

Le idee di Newton ebbero una rapida diffusione in Inghilterra anche grazie a persone come Edmund Halley. Così non fu per il continente europeo nel quale ebbero una storia più travagliata.

Sopratutto in Francia rimase a lungo molto diffusa la teoria cartesiana dei vortici che, rispetto a quella di Newton, aveva il vantaggio di essere comprensibile intuitivamente e senza matematica. Inoltre la gravità era giudicata dai cartesiani come una forza occulta e la sua accettazione non fu facile. Importante in questo campo fu la "propaganda" del filosofo illuminista Voltaire che, nel suo Elementi della filosofia di Newton e nelle sue Lettere filosofiche, si dimostrò un difensore di Newton; il successo di questi scritti contribuì non poco all'accettazione di queste teorie in Francia.

L'esperimento decisivo venne compiuto nel 1736. Dato che le teorie newtoniane prevedevano che la terra fosse schiacciata ai poli mente quelle cartesiane prevedevano che fosse allungata, nel 1735 partirono due spedizioni per verificare la forma effettiva della terra, una era diretta in Perù e l'altra per la Scandinavia. Il risultato dell'esperimento fu inequivocabile: la terra è schiacciata ai poli come Newton aveva previsto. Poco dopo altri successi confermarono nuovamente la teoria newtoniana e fecero cadere definitivamente quella cartesiana. Per esempio l'apparizione della cometa di Halley nel 1759 come previsto da Halley in base alle teorie newtoniane. Poco dopo Francesco Algarotti pubblicò “Il newtonianesimo per le dame”, la prima opera divulgativa delle teorie di Newton.

La meccanica celeste divenne in seguito, grazie ai lavori di Eulero, D'Alambert, Lagrange e Laplace, straordinariamente precisa e quando nel 1846, grazie ai calcoli teorici di John Couch Adams e Urbain Le Verrier, l'astronomo Johann Galle riuscì a scoprire il pianeta Nettuno, raggiunse il suo apice.

Nell'immaginario popolare Newton divenne l'eroe intellettuale per eccellenza, colui che aveva ricondotto la Natura e puri principi razionali abbandonando cause occulte. Concezione questa sbagliata in quanto Newton fu anche un alchimista, ma che ebbe vasta importanza. Il filosofo tedesco Immanuel Kant fu influenzato dalla visione newtoniana del mondo. L'ammirazione per Newton è ben testimoniata dai vari omaggi che molti artisti gli fecero: il poemetto di Alexander Pope e il suo epitaffio, il quadro di William Blake che lo rappresenta come divino geometra e il progetto utopistico di Etienne-Louis Boullée del suo cenotafio (1784). Quest'ultimo ebbe a dire «O Newton, come con la vastità della tua sapienza e la sublimità del tuo genio hai determinato la forma della terra, così ho concepito l'idea di racchiuderti nella tua stessa scoperta.»

Nel XX secolo ci si è però accorti dell'inesattezza della concezione newtoniana dello spazio e del tempo. Infatti nella teoria della relatività di Albert Einstein lo spazio ed il tempo assoluti non esistono più e sono rimpiazzati da un'entità chiamata spazio-tempo dove lo spazio e il tempo si influenzano a vicenda. Questa considerazione porta a dei cambiamenti nelle leggi del moto e della meccanica classica che però a basse velocità (relativamente alla velocità della luce di 299.729 km/s) sono praticamente impercettibili.

[modifica] Curiosità

• Si dice che Newton abbia riso una sola volta in vita sua: quando uno studente gli chiese se valesse la pena di studiare gli Elementi di Euclide ^[9]
• La tomba di Newton viene citata nel libro di Dan Brown “Il codice da Vinci”, l'indizio finale infatti è legato al monumento funebre di Newton e all'amico Alexander Pope.

[modifica] Opere

• Method of Fluxions (1671)
• De Motu Corporum (1684)
• Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687)
• Opticks (1704)
• Arithmetica Universalis (1707)

Postumi

• Short Chronicle,
• The System of the World,(1728)
• Optical Lectures,(1728)
• Universal Arithmetic,(1728)
• The Chronology of Ancient Kingdoms, Amended e De mundi systemate (1728).
• An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture (1754)

[modifica] Note

1. ^ data secondo il calendario giuliano in vigore all'epoca; secondo il calendario gregoriano è nato invece il 4 gennaio 1643 e deceduto il 31 marzo 1727.
2. ^ Fisher, Ernest Peter (1997). Aristotele, Einstein e gli altri: 145-146.
3. ^ Hawking, Stephen (2007). Dal Big Bang ai buchi neri: 201.
4. ^ Gleick, James (2003). Isaac Newton: 136-137.
5. ^ The Hebrew University of Jerusalem - Isaac Newton's manuscripts on apocalypse, Solomon's temple to be exhibited for first time at Hebrew U.
6. ^ Corriere.it - La fine del mondo secondo Newton
7. ^ Rossi, Paolo (a cura di) (2006). Storia della scienza vol 1 p.427.
8. ^ Tale regola è desunta da Guglielmo di Ockham
9. ^ Fisher, Ernest Peter (1997). Aristotele, Einstein e gli altri: 139.

[modifica] Bibliografia e altre letture

• James Gleick. Isaac Newton. Knopf, 2003. Hardcover, 288 pagine, ISBN 0375422331.
• John Maynard Keynes. Essays in Biography. W W Norton & Co, 1963. Paperback, ASIN 039300189X. Keynes si interessò molto a Newton e possedette diversi dei suoi scritti privati.
• Isaac Newton (1642-1727). The Principia: a new Translation, I. Bernard Cohen, University of California, 1999 ISBN 0-520-08817-4.
• Newton e la meccanica celeste Universale Electa/Gallimard. ISBN 88-445-0062-0.
• Isaac Newton. Papers and Letters in Natural Philosophy. Harward, edito da I. Bernard Cohen, 1958, 1978 ISBN 0-674-46853-8
• Richard S. Westfall. Never at Rest. Cambridge 1980-1998. ISBN 0-521-27435-4 (paperback).
• Stephen Hawking (a cura di). On the Shoulders of Giants. ISBN 0-7624-1348-5. Brani tratti dai Principia di Newton nel contesto di altri scritti selezionati di Copernico, Keplero, Galileo ed Einstein.
• Gale Christianson. In the Presence of the Creator: Isaac Newton & his times. 1984. ISBN 0-02-905190-8.
• Francesco Algarotti. Il newtonianesimo per le dame.
• Ernest Peter Fisher. Aristotele, Einstein e gli altri. Raffaello Cortina Editore.
• Paolo Rossi (diretta da). Storia della scienza vol 1.

[modifica] Voci correlate

[modifica] Altri progetti

• Wikimedia Commons contiene file multimediali su Isaac Newton
• Wikiquote contiene citazioni di o su Isaac Newton

[modifica] Collegamenti esterni

• (EN) Biografia su MacTutor
• L'edizione dei principia del 1687, in latino (file PDF, 496 pagine)
• The Newton Project - Imperial College London