Isaac Newton

‘Indien ik verder zag dan anderen, komt dat doordat ik op de schouders van reuzen stond’

Isaac Newton 1642-1727

Het is ondoenlijk om het leven en de invloed van Isaac Newton, over wie talloze boeken en artikelen zijn geschreven, recht te doen op deze website. Hij is een van de grootste wetenschappers aller tijden.

Een trage start

In zijn jeugd echter deed weinig vermoeden dat hij dat zou worden. Hij werd geboren in het rustige dorp Woolsthorpe in Lincolnshire, Engeland, en genoot onderwijs in de nabijgelegen stad Grantham, waar hij niet opviel door zijn resultaten. Ook op Trinity College, Cambridge, blonk hij niet echt uit, wat veranderde toen de universiteit in 1665 en 1666 moest sluiten vanwege het gevaar van pestbesmetting. Newton keerde terug naar Woolsthorpe en wijdde zich twee jaar volledig aan de bestudering van de wetten der natuur en van de wiskunde, wat een drastische invloed zou hebben op de menselijke kennis. Hoewel hij in deze periode niets publiceerde, formuleerde en beproefde hij wel vele van de wetenschappelijke principes die de basis zouden vormen van zijn toekomstige verrichtingen. Het kon echter soms tientallen jaren duren voor hij teruggreep op zijn vroege ontdekkingen. Zijn gedachten over universele gravitatie bijvoorbeeld kwamen pas weer naar voren toen hij rond 1680 hierover een briefwisseling begon met Robert Hooke. Ook was het pas toen Edmund Halley Newton in 1684 uitdaagde om te verklaren waarom de planeten in een ellips om de zon draaien, zoals beschreven door Johannes Kepler, en Newton antwoordde dat hij dat al wist, dat hij zijn gravitatiewet formuleerde. Hij was zich echter al in de jaren zestig van de 17de eeuw in Woolsthorpe gaan bezighouden met het onderwerp nadat hij, zoals het verhaal gaat, een appel uit een boom zag vallen en zich afvroeg of de kracht die de appel naar de aarde trok ook elders in het heelal werkzaam kon zijn. Na zijn mededeling aan Halley moest Newton zijn berekeningen opnieuw uitvoeren omdat hij zijn oorspronkelijke aantekeningen was kwijtgeraakt. Het resultaat werd gepubliceerd in zijn beroemdste werk Philosophiae naturalis principia mathematica (1687). Deze gravitatiewet stelde dat alle materie andere materie aantrekt met een kracht die evenredig is met hun massa’s en omgekeerd evenredig met het kwadraat van hun onderlinge afstand. Dit universele principe was zowel van toepassing op de relatie tussen twee deeltjes op aarde als op die tussen de zon en de planeten. Hiermee kon Newton de door Kepler ontdekte elliptische banen verklaren.

De wetten van Newton

In hetzelfde werk bouwde Newton eerdere observaties van Galileo Galilei uit en formuleerde hij drie wetten die de kern vormen van de moderne natuurkunde. De traagheidswet stelt dat wanneer de som van de krachten die op een voorwerp werken, nul is, het voorwerp in rust is of zich met constante snelheid in een rechte lijn voortbeweegt. De tweede stelt dat een kracht de beweging van een voorwerp verandert volgens het product van de massa en de versnelling, een essentiële wet voor de dynamica. De derde wet verklaart dat de kracht waarmee een voorwerp op een ander voorwerp werkt, een even grote tegenkracht ondervindt. Afgezien van de vele toepassingsmogelijkheden van de door Newton in de Principia geformuleerde wetten, is het van belang dat alle eerdere speculaties over andere mechanische principes voor de aarde dan voor de rest van de kosmos nu opzij waren geschoven ten faveure van één enkel universeel systeem. Eenvoudige wiskundige wetten konden nu voor het eerst sinds de Oudheid een breed scala aan ogenschijnlijk niet-verwante feiten verklaren. De wiskundige uitdrukking van natuurkundige verschijnselen zette tevens de standaard voor de moderne fysica.

Verdere wapenfeiten

Newton verrichtte ook baanbrekend werk op andere terreinen. In zijn boek New theory about light and colours uit 1672 bewees hij dat wit licht bestaat uit alle kleuren van het spectrum. In Opticks (1704) formuleerde hij zijn invloedrijke (zij het deels incorrecte) deeltjestheorie over het licht. Belangrijk voor de wiskunde was het zogenaamde ‘binomium van Newton: Newton toonde zijn praktische kant met de uitvinding van de spiegeltelescoop in de jaren zestig van de 17de eeuw. Dit nieuwe instrument vermeed het probleem van de chromatische aberratie dat optrad bij de dioptrische kijker zoals Galilei die had uitgevonden.Tijdens zijn periode als directeur van de koninklijke Munt zijn 27 valsemunters geëxecuteerd.

Newton stelt Met hodis fluxionum (Fluxierekening) samen, zijn belangrijkste rekenkundige werk, dat pas in 1736 wordt uitgegeven. 1672 Theory about light and colours gepubliceerd als eerste van zijn werken. 1687 Philosophiae naturalis principia mathematica (Wiskundige beginselen van de natuurfilosofie), kortweg de Principia, gepubliceerd. 1704 Opticks gepubliceerd.