Isaac Newton - Définition et Explications

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Introduction

Isaac Newton
Portrait d’Isaac Newton par Godfrey Kneller (1689)
Portrait d’Isaac Newton par Godfrey Kneller (1689)
Naissance 4 janvier 1643
Woolsthorpe dans le Lincolnshire
Flag of England.svg Royaume d'Angleterre (L’Angleterre (England en anglais) est l'une des quatre nations constitutives du Royaume-Uni....)
Décès 31 mars 1727
Kensington
Union flag 1606 (Kings Colors).svg Royaume de Grande-Bretagne (La Grande-Bretagne (en anglais Great Britain) est une île bordant la côte nord-ouest de...)
Champ(s) Astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer...), mathématiques physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) et philosophie de la nature
Institution(s) Université de Cambridge (L'université de Cambridge est une université britannique connue dans le monde entier.), Royal Society
Célèbre pour Mécanique newtonienne (La mécanique newtonienne est une branche de la physique. Depuis les travaux d'Albert Einstein,...), gravitation (La gravitation est le phénomène d'interaction physique qui cause l'attraction...), calcul infinitésimal (Le calcul infinitésimal (ou calcul différentiel et intégral) est une branche des mathématiques,...)
Signature

Isaac Newton signature.svg

Isaac Newton (4 janvier 1643 – 31 mars 1727 , ou 25 décembre 1642 – 20 mars 1727 ) est un philosophe, mathématicien (Un mathématicien est au sens restreint un chercheur en mathématiques, par extension toute...), physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...), alchimiste et astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) anglais. Figure emblématique des sciences, il est surtout reconnu pour sa théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) de la gravitation universelle et la création, en concurrence avec Leibniz, du calcul infinitésimal.

En optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...), il a développé une théorie de la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) basée sur l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) selon laquelle un prisme décompose la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) blanche en un spectre visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre...). Il a aussi inventé le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) à réflexion composé d'un miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme...) primaire concave appelé télescope de Newton (Le télescope de Newton, souvent appelé communément un « Newton », est un dispositif...).

En mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...), il a établi les trois lois universelles du mouvement qui sont en fait des principes à la base de la grande théorie de Newton concernant le mouvement des corps, théorie que l'on nomme aujourd'hui Mécanique newtonienne ou encore Mécanique classique.

En mathématiques, Newton partage avec Gottfried Wilhelm Leibniz (Gottfried Wilhelm Leibniz (prononcer [ˈlaɪpnɪts]; parfois von Leibniz;...) la découverte du calcul infinitésimal. Il est aussi connu pour la généralisation (La généralisation est un procédé qui consiste à abstraire un ensemble de...) du théorème (Un théorème est une proposition qui peut être mathématiquement démontrée, c'est-à-dire une...) du binôme ( en mathématique, binôme, une expression algébrique ; voir aussi binôme de Newton...) et l'invention dite de la méthode de Newton permettant de trouver des approximations d'un zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr,...) (ou racine) d'une fonction d'une variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle...) réelle à valeurs réelles.

Newton a montré que le mouvement des objets sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) et des corps célestes sont gouvernés par les mêmes lois naturelles ; en se basant sur les lois de Kepler (En astronomie, les lois de Kepler décrivent les propriétés principales du mouvement...) sur le mouvement des planètes, il développa la loi universelle de la gravitation.

Son ouvrage Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, écrit en 1686, est considéré comme une œuvre majeure dans l'histoire de la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...). C'est dans celui-ci qu'il décrit la gravitation universelle, formule les trois lois du mouvement et jette les bases de la mécanique classique. Il a aussi effectué des recherches dans les domaines de la théologie, la philosophie et l'alchimie (L'alchimie est une discipline qui recouvre un ensemble de pratiques et de spéculations en...).

Biographie

Jeunesse

Woolsthorpe Manor, la maison (Une maison est un bâtiment de taille moyenne destiné à l'habitation d'une famille,...) natale d’Isaac Newton.

L'Angleterre n'ayant alors pas encore adopté le calendrier grégorien (Le calendrier grégorien est le calendrier actuellement utilisé en Europe et dans une grande...), la date de naissance d’Isaac Newton est enregistrée en date du 25 décembre 1642, au manoir (Un manoir (en latin : manerium) est la résidence ou la demeure (en latin manere :...) de Woolsthorpe près de Grantham, dans le Lincolnshire (Angleterre), de parents paysans. Son père meurt trois mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) avant sa naissance et sa mère, Hannah Ayscough se remarie quand le petit Isaac (ISAAC est un algorithme capable de générer des nombres pseudo-aléatoires, tombé dans le domaine...) a trois ans. Il est alors placé chez sa grand-mère sous la tutelle de son oncle ; son enfance semble ne pas être très heureuse. À cinq ans, il fréquente l’école primaire de Skillington, puis à douze ans celle de Grantham.

Il y reste quatre années jusqu’à ce que sa mère le rappelle à Woolsthorpe pour qu’il devienne fermier et qu’il apprenne à administrer son domaine. Pourtant, sa mère, s’apercevant que son fils était plus doué pour la mécanique que pour le bétail, l’autorisa à retourner à l’école pour peut-être pouvoir entrer un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) à l’université. À dix-sept ans, Newton tombe amoureux d’une camarade de classe, mademoiselle Storey. On l’autorise à la fréquenter et même à se fiancer avec elle, mais il doit terminer ses études avant de se marier. Finalement, le mariage ne se fit pas et Newton restera alors célibataire toute sa vie (La vie est le nom donné :).

Newton à Cambridge

L'étudiant et le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...)

À dix-huit ans, il entre alors au Trinity College de Cambridge (il y restera sept ans), où il se fait remarquer par son maître, Isaac Barrow. Il y étudie l’arithmétique, la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...) dans les Éléments d'Euclide (Euclide, en grec ancien Εὐκλείδης...) et la trigonométrie (La trigonométrie (du grec τρίγωνος /...), mais s’intéresse personnellement à l’astronomie, à l’alchimie et à la théologie. Il devient à vingt-cinq ans bachelier des arts, mais est contraint à suspendre ses études pendant deux années suite à l’apparition de la peste (La peste (du latin pestis, maladie contagieuse) est une maladie à multiples facettes qui est...) qui s’est abattue sur la ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour...) en 1665 ; il retourne dans sa région natale. C’est à cette période que Newton progresse fortement en mathématiques, physique et surtout en optique (il montre que la lumière n’est pas blanche mais qu’elle est constituée d’un spectre coloré) ; toutes les grandes découvertes qu’il explicitera dans les années suivantes découlent de ces deux années. C’est également à cette époque qu’aurait eu lieu l’épisode (vraisemblablement légendaire) de la pomme (La pomme est le fruit du pommier, arbre fruitier largement cultivé. L'étude de la culture...) qui tomba de l’arbre sur sa tête, lui révélant les lois de la gravitation universelle. Voici un témoignage venu bien plus tard, en 1752, de son ami William Stukeley citant une rencontre d’avril 1726 avec Newton :

« Après souper, le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) clément nous incita à prendre le thé au jardin, à l'ombre (Une ombre est une zone sombre créée par l'interposition d'un objet opaque (ou seulement...) de quelques pommiers. Entre autres sujets de conversation, il me dit qu'il se trouvait dans une situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un...) analogue lorsque lui était venue l'idée de la gravitation. Celle-ci avait été suggérée par la chute d'une pomme un jour que, d'une humeur contemplative, il était assis dans son jardin. »

Newton accélère dans ses recherches, il entame en 1666 l’étude des fonctions dérivables et de leurs dérivées à partir du tracé des tangentes sur la base des travaux de Fermat. Il classifie les cubiques et en donne des tracés corrects avec asymptotes, inflexions et points de rebroussement. En 1669, il rédige un compte rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie)...) sur les fondements du calcul infinitésimal qu’il appelle « méthode des fluxions ». Newton a fondé ainsi l’analyse mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide...) moderne.

En 1669 toujours, Newton succède à son maître qui s'était démis pour se consacrer exclusivement à la théologie et reprend sa chaire de mathématiques. Trois ans plus tard, à l’âge de 29 ans, il entre à la Royal Society de Londres (Londres (en anglais : London - /?l?nd?n/) est la capitale ainsi que la plus grande ville...), où il fera la rencontre de Robert Boyle, homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...) très influent. Il réussit l’exploit de mettre au point (Graphie) un télescope à miroir sphérique dépourvu d’aberration chromatique. L’année d’après, il prit la décision de communiquer grandement sur ses travaux sur la lumière, ce qui le rendit célèbre d’un seul coup. Cette célébrité fit de ses découvertes l’objet de nombreuses controverses et querelles dont il avait horreur.

En 1675, dans son ouvrage Opticks il expose ses travaux sur la lumière et prouve qu’elle est constituée d’un spectre de plusieurs couleurs, à l’aide de son prisme. Il complète ses travaux en exposant (Exposant peut signifier:) sa théorie corpusculaire. Après avoir terminé ses travaux en optique, il est contacté en 1684 par l’astronome britannique Edmund Halley (le découvreur de la célèbre comète (En astronomie, une comète est un petit astre brillant constitué de glace et de...) éponyme) à propos des lois de Kepler sur les orbites elliptiques des planètes. Newton répond de manière convaincante et Halley le pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.) à publier ses travaux.

En 1687, il publie donc son œuvre majeure : Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. Cette œuvre marque le début de la mathématisation de la physique (La mathématisation de la physique s'opère par plusieurs approches distinctes :). Newton y expose le principe d’inertie, la proportionnalité (On dit que deux mesures sont proportionnelles quand on peut passer de l'une à l'autre en...) des forces et des accélérations, l’égalité de l’action et de la réaction, les lois du choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de...), il y étudie le mouvement des fluides, les marées, etc. Mais il expose aussi et surtout sa théorie de l’attraction universelle ! Les corps s’attirent avec une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) proportionnelle au produit de leur masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) et inversement proportionnelle au carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses...) de la distance qui les sépare. La simplicité et l'efficacité de cette théorie aura une très forte influence sur les autres sciences au XVIIIe siècle, particulièrement les sciences sociales comme nous le verrons. Toutefois, sur le moment, si le livre est bien accueilli en Grande-Bretagne, sur le continent (Le mot continent vient du latin continere pour « tenir ensemble », ou continens...) la réaction est hostile.

En 1687, il défend les droits de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Cambridge contre le roi Jacques II. Cette action lui vaut d'être élu membre du parlement britannique en 1689 quand le roi, vaincu, doit s'exiler. Durant son mandat il est très actif dans les débats.

Une personnalité complexe

Newton était doté d’une personnalité tourmentée et complexe. Il répugne à communiquer ses travaux et les publie souvent plusieurs années après les avoir finalisés. Il s’oppose souvent avec Robert Hooke à propos de la lumière et de sa théorie sur la gravitation. Newton attendra que Hooke meure pour publier ses travaux sur l’optique. Hooke accusa Newton de l’avoir plagié sur la théorie des inverses carrés, car ce dernier avait commencé ses travaux en parallèle de Hooke et sans rien dire à personne, ce qui rendit Hooke furieux. Newton prétendit alors n’avoir pas eu connaissance des recherches de Hooke et n’avoir pas lu ses travaux sur la gravitation. On sait aujourd’hui que Newton a menti, non pas par culpabilité, mais par son horreur du personnage.

En 1692-1693, il subit une grave période de dépression nerveuse, probablement due à la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si...) de sa mère, la destruction de son laboratoire d’alchimie, ou à l’excès de travail... Il subit de grands troubles émotifs et vit alors dans un état de prostration, vivant dans un état de paranoïa (La paranoïa est, au sens premier, une maladie mentale chronique du groupe des psychoses,...), et étant sujet à des hallucinations. Il mit trois ans à s’en remettre.

Newton à Londres

Isaac Newton (Godfrey Kneller, National Portrait Gallery Londres, 1702)

En 1696, il quitte Cambridge pour devenir d'abord gardien de la Royal Mint puis maître de la monnaie (Le Théâtre de la Monnaie (De Munt en néerlandais) est la salle d'opéra de...) dès l’année suivante. Ce poste honorifique est obtenu grâce à l'appui de Charles Montagu un ancien de Cambridge alors Chancelier de l’Échiquier. Il s'impliqua beaucoup dans cette fonction.

Newton estimait que 20 % des pièces de monnaie mises en circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) pendant la Grande Réforme monétaire de 1696 étaient contrefaites. La contrefaçon était considérée comme un acte de trahison, passible de mort par écartèlement, à condition que les preuves soient irréfutables. Newton rassembla donc des faits et démontra ses théories de manière rigoureuse. Entre juin 1698 et Noël 1699, il conduisit environ 200 contre-interrogatoires de témoins, d'informateurs et de suspects et il obtint les aveux dont il avait besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...). Il n'avait pas le droit de recourir à la torture, mais on s'interroge sur les moyens employés puisque Newton lui-même ordonna par la suite la destruction de tous les rapports d'interrogation. Quoi qu'il en soit il réussit et emporta la conviction du jury : en février 1699, dix prisonniers attendaient leur exécution.

Newton obtint son plus grand succès comme attorney royal contre William Chaloner. Celui-là était un escroc particulièrement retors qui s'était suffisamment enrichi pour se poser en riche bourgeois. Dans une pétition au Parlement, Chaloner accusa l'Hôtel (Un hôtel est un établissement offrant un service d’hébergement payant,...) des Monnaies de fournir des outils aux contrefacteurs, accusation qui n'était pas nouvelle, et il proposa qu'on lui permît d'inspecter les procédés de l'Hôtel des Monnaies pour les améliorer. Dans une pétition, il présenta au Parlement ses plans pour une invention qui empêcherait toute contrefaçon. Pendant tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) ce temps, Chaloner profitait de l'occasion pour frapper lui-même de la fausse monnaie, ce que Newton arriva (Arriva est un groupe privé britannique spécialisé dans le transport public de voyageurs. Il...) au bout du compte à démontrer devant le tribunal (Le tribunal ou juridiction (de jus dicere : littéralement, « dire le...) compétent. Le 23 mars 1699, Chaloner fut pendu et écartelé.

En 1699, il est nommé membre du conseil de la Royal Society et y est élu président en 1703. Il garde cette place jusqu’à sa mort. Auparavant, en 1701, il lit lors d’une réunion le seul mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) qu’il a fait connaître et présente sa loi sur le refroidissement par conduction, ainsi que des observations sur les températures d’ébullition et de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...). Il décide alors de quitter sa chaire lucasienne à l’université de Cambridge.

En 1705, il est anobli par la Royauté peut-être moins en raison de ses travaux scientifiques ou de son rôle à la Monnaie que de la proximité d'élections.. En 1717, il analyse les pièces de monnaie et en tire une relation or-argent ; cette relation est officialisée par une loi de la reine Anne. Isaac Newton tombe malade en 1724. Trois ans plus tard, il se remet à peine d’une crise de goutte qu’il se rend à Londres pour présider une réunion de la Royal Society. Ce voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel...) le fatigue terriblement... De retour à Kensington, il doit rester alité et meurt le 31 mars 1727, à l'âge de 84 ans. Son corps fut alors porté en grande pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) et inhumé dans la nef (La nef est la partie d'une église allant du portail à la croisée du transept et qui...) de l'abbaye de Westminster (L’abbaye de Westminster est l'église la plus célèbre de Londres. La...), aux côtés des rois d’Angleterre.

Newton est considéré comme l’un des plus grands génies et savants de l’histoire humaine.

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