Isaac Newton Da Wikipedia, lenciclopedia libera. bussola Disambiguazione – Se stai cercando lasteroide, vedi 8000 Isaac Newton. Sir Isaac NewtonRitratto di Sir Godfrey Kneller, 1702, olio su tela Sir Isaac Newton Ritratto di Sir Godfrey Kneller, 1702, olio su tela Firma di Newton Firma di Newton Sir Isaac Newton (Woolsthorpe-by-Colsterworth, 25 dicembre 1642 – Londra, 20 marzo 1727[1]) è stato un matematico, fisico, filosofo naturale, astronomo, teologo e alchimista inglese. Citato anche come Isacco Newton, è considerato una delle più grandi menti di tutti i tempi. Fu Presidente della Royal Society. Noto soprattutto per il suo contributo alla meccanica classica — molti hanno presente laneddoto 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, 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 lipotesi 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 dallastronomo olandese Christiaan Huygens e dallinglese Young e corroborata alla fine dellOttocento dai lavori di Maxwell e Hertz. La tesi di Newton trovò invece conferme, circa due secoli dopo, con lintuizione del quanto dazione di Max Planck e i lavori di Einstein sullinterpretazione delleffetto fotoelettrico e la conseguente introduzione del quanto di radiazione elettromagnetica, il fotone. Queste due interpretazioni saranno risolte nellambito della meccanica quantistica con la teoria del 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 cosi di dinamica newtoniana, di leggi newtoniane del moto, di teorie della gravitazione. 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 unopera 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. Le sue letture giovanili lo mettono in contatto con quanto di più innovativo si può trovare sul mercato. Indice [nascondi] 1 Biografia 1.1 Infanzia 1.2 Maturità 1.3 La mela e la gravità 1.4 Il successo e la psiche 1.5 Ultimi anni 1.6 Personalità e interessi 2 I contributi scientifici 2.1 Matematica 2.2 I Principi della meccanica 2.3 Ottica 2.4 Il metodo scientifico 3 La mela di Newton 4 Influenza sui posteri 5 Opere 6 Opere di Newton e traduzioni 7 Curiosità 8 Note 9 Bibliografia 10 Voci correlate 11 Altri progetti 12 Collegamenti esterni Biografia[modifica | modifica sorgente] Infanzia[modifica | modifica sorgente] Woolsthorpe Manor, il luogo di nascita di Newton Newton nacque a Woolsthorpe-by-Colsterworth, nel Lincolnshire il 25 dicembre del 1642[1], in una famiglia di allevatori. Suo padre, anchegli 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 sessantanni, 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. 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.[2] Nel 1652, quando Isaac aveva dieci anni, il patrigno morì lasciandogli uneredità non indifferente con cui poté pagarsi listruzione alla Kings 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 lunica 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. Alla fine del 1658, 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 come Cartesio, Galileo, Niccolò Copernico e Keplero. Maturità[modifica | modifica sorgente] 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 di isolamento quasi assoluto, e a soli 22 anni, scoprì le Identità di Newton, il metodo di Newton, approssimò le serie armonica tramite i logaritmi e cominciò a sviluppare il calcolo infinitesimale. Newton sviluppò il calcolo infinitesimale 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 cominciò 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 dellavversario fino al punto che, secondo alcuni, sarebbe arrivato a compiacersi di avergli spezzato il cuore.[3][4] 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. Frontespizio della quarta edizione di Opticks Dal 1670 al 1672 si occupò di ottica. Durante questo periodo studiò la rifrazione della luce dimostrando che un prisma può scomporre la luce bianca 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, e inventò il telescopio riflettore per aggirare il problema. (Solo più avanti, quando divennero disponibili vetri con diverse proprietà rifrattive, divenne possibile costruire lenti acromatiche). Negli anni 70 rifiutò la filosofia meccanicista cartesiana, ritenendola fonte di conseguenze teologicamente errate. Inoltre si convinse che la vera filosofia naturale non sia da cercare nelle opere dei suoi contemporanei, ma piuttosto nelle opere dellantica tradizione alchemica e nei libri sacri. 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. Isaac Newton, ritratto di Sir Godfrey Kneller (1689) Limpegno di Newton per la scienza è chiaramente dimostrato da un particolare esperimento sullottica. Avendo lidea che il colore fosse provocato dalla pressione sullocchio, egli premette un ago da calza 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 lesistenza delletere per trasmettere le forze tra le particelle. Successivamente Henry More, un collega di Cambridge, ravvivò il suo interesse per lalchimia tanto che rimpiazzò la teoria delletere con forze occulte basate sulle idee ermetiche, sullattrazione e repulsione tra particelle. La mela e la gravità[modifica | modifica sorgente] Si racconta che Newton nel 1666, lannus 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. Cominciò a pensare dunque a una forza che diminuisse con linverso del quadrato della distanza, come lintensità 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 unopera più ampia, diede alle stampe i Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principi matematici della filosofia naturale) comunemente chiamati Principia. Lopera, 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 nellaria. Il successo e la psiche[modifica | modifica sorgente] 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 unintensa relazione che durò fino al 1693. La fine di questamicizia 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.[5] Altri ritengono che ci siano correlazioni, comunque non dimostrate, tra i suoi forti esaurimenti nervosi e alcune sue importanti scoperte. (mettere citazione) Nel 1696 per risollevarlo da questa crisi Charles Montagu gli offrì un posto alla zecca reale. Ultimi anni[modifica | modifica sorgente] Tomba di Newton Newton si trasferì a Londra per prendere il posto di guardiano della Zecca Reale nel 1696. 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 lInghilterra adotterà per prima nel 1717, seguita da altre nazioni nei secoli successivi, fino alladozione statunitense ai primi del Novecento. Newton stabilì un cambio fisso fra la sterlina e loncia doro; inoltre, elaborò dei metodi per aumentare la produttività della zecca, con misure per un maggior controllo della quantità doro e argento nelle monete coniate. Riuscì in questo modo a chiudere le filiali provinciali della Banca dInghilterra 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 dEuropa 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 daria 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 e un associato della Académie des Sciences. Nella sua posizione alla Royal Society, Newton si fece nemico di John Flamsteed, lAstronomo 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 31 marzo 1727 alletà di 84 anni e fu sepolto nellAbbazia 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 comincia così: (EN) « Nature and natures 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 lepitaffio: (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 unalta quantità di mercurio nei suoi capelli, probabilmente per via dei numerosi esperimenti di alchimia. Personalità e interessi[modifica | modifica sorgente] Statua di Isaac Newton, Cappella del Trinity College, Cambridge 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 allalchimia: in unepoca 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 sullalchimia, disse che «Newton non fu il primo delletà della ragione: fu lultimo dei maghi.» Linteresse di Newton nellalchimia non può essere isolato dai suoi contributi alla scienza. Se non avesse creduto nellidea occulta dellazione 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. Newton cominciò a interessarsi di alchimia a seguito dello studio di Robert Boyle. Un altro dei punti di riferimento per la riflessione alchemica di Newton fu lalchimista americano George Starkey, la cui opera principale, l Introitus, fu studiata da Newton nella sua traduzione inglese del 1669, intitolata Secrets Reveald. Anche il circolo dei chemical philosophers, guidato da Samuel Hartlib e dallo stesso Starkey furono un catalizzatore della curiosità di Newton verso lalchimia. Lapice della riflessione alchemica di Newton viene raggiunto con il saggio intitolato Praxis, scritto nel 1693. Il trattato è suddiviso in una prima parte teorica di esplorazione della simbologia alchemica, seguito da una sezione dedicata allattività pratica dellalchimia. Questultima parte dà il nome allintero saggio. Praxis non venne mai pubblicato in vita e dopo la sua composizione, il coinvolgimento di Newton nellalchimia andò scemando. Da un manoscritto lasciato inedito sappiamo che Newton non considerava lalchimia 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. Unanalisi di tutti gli scritti di Newton rivela che di circa 3.600.000 parole solo 1.000.000 furono dedicate alle scienze, mentre circa 1.400.000 furono dedicate a soggetti religiosi[6][7]. 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 nellinfinitezza delluniverso potrebbe aver influenzato le idee religiose di Newton. Studiando la Bibbia infatti Newton arrivò alla conclusione che il dogma trinitario fosse uninvenzione postuma. Un manoscritto che egli inviò a John Locke nel quale metteva in discussione lesistenza della Trinità non fu mai pubblicato. In An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture, pubblicata la prima volta nel 1754, ventisette anni dopo la sua morte, prese in esame tutte le prove testuali ottenibili da fonti antiche su due passi della Bibbia: I Giovanni 5:7 e I Timoteo 3:16 per dimostrare linesistenza scritturale della dottrina trinitaria[8][9].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 nellanno 2060.[10][11] Fu considerato un precursore del deismo settecentesco per la sua fede in un Dio creatore immobile e trascendente delluniverso. Tale idea informò il metodo newtoniano, in particolare per il postulato di semplicità e uniformità delluniverso. Newton credeva che le Scritture fossero opera divina ma considerava Dio come un demiurgo, un orologiaio dellUniverso, essere impalpabile che lo aveva messo in moto. Vedeva come prova dellesistenza di questo Essere la complessità dei moti planetari. Scrisse in una lettera del 10 dicembre 1682 a Richard Bentley: « Non credo che ciò [lUniverso] si possa spiegare solo con cause naturali, e sono costretto a imputarlo alla saggezza e allingegnosità di un essere intelligente » Odiava la Chiesa cattolica e si oppose a i provvedimenti filo-cattolici che Giacomo II volle imporre allUniversità di Cambridge. Forse per i suoi interessi alchemici è stato più volte accostato a presunte organizzazioni segrete come la setta dei Rosacroce e il fantomatico Priorato di Sion (di cui si dice che sia stato anche grande maestro). Era vegetariano e a questa sua scelta etica si ispirò la critica alle crudeltà sugli animali contenuta negli Elementi della filosofia di Newton (1737) di Voltaire.[12] 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. I contributi scientifici[modifica | modifica sorgente] Matematica[modifica | modifica sorgente] Isaac Newton La disputa Leibniz-Newton sulla paternità del calcolo infinitesimale 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 uninvenzione 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 dellinsistenza 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 dellinvenzione del calcolo e accusando Leibniz di plagio. Probabilmente Newton stesso redasse il rapporto finale senza firmarlo. Nel 1712 venne pubblicato il carteggio di cinquantanni 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 laltro 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 gli storici della scienza tendono a riconoscere a Newton una priorità nelle applicazioni fisico-meccaniche del calcolo, e a Leibniz una priorità sugli aspetti logico-matematici e sui simboli usati per derivate e integrali.[13] Gli studi storici e filologici hanno anche messo in evidenza il grande contributo dato all’invenzione del calcolo sia dai matematici precedenti Newton e Leibniz, sia i contributi essenziali dei matematici successivi, fra cui i Bernoulli, Eulero, e altri. 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 allanalisi scoprendo alcune formule per il calcolo di pi greco e lespansione 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 linvenzione, indipendentemente da Leibniz, del calcolo infinitesimale. Anche se questa scoperta era fondata su basi poco chiare e rigorose avrebbe avuto unimportanza 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 e Leibniz ripresero e svilupparono un metodo scoperto circa cinquanta anni prima da Fermat per trovare i massimi e i minimi di una funzione attraverso la sua derivata.[14] A differenza di molti suoi contemporanei Newton applicò questo procedimento anche alle funzioni trascendenti, anche se il concetto di limite non era affatto definito allepoca. 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 linverso dellaltro ossia che la derivazione era linverso dellintegrazione. 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. Uno dei maggiori contributi di Newton nel campo della matematica consiste nellintroduzione del metodo delle flussioni, ossia del calcolo differenziale e integrale, espresso mediante simboli algebrici. La pubblicazione di questi studi, nel 1704, provocò unaspra controversia con Leibniz circa la priorità dellinvenzione del calcolo differenziale, controversia che non si placò neppure con la morte di Newton. Grazie a questa teoria, descritta compiutamente nei Philosophiae naturalis pricipia mathematica, il mondo veniva presentato come una sorta di enorme macchina, il cui comportamento poteva essere spiegato e in buona parte previsto in base a pochi principi teorici. La nozione di gravitazione universale, ossia di azione istantanea a distanza, incontrò comunque una fortissima opposizione da parte di Leibniz e dei cartesiani (vedi Cartesio), che vedevano in essa una elemento di forte sapore metafisico, essendo detti filosofi convinti che lunico modo di un corpo per influire su un altro fosse quello del contatto diretto. I Principi della meccanica[modifica | modifica sorgente] Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Lopera più influente di Newton fu senza dubbio Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, per i successivi trecento anni valido e attendibile testo scientifico per la meccanica classica. La loro pubblicazione avvenuta nel 1687 è considerata da molti la nascita della fisica moderna. Per la prima volta la meccanica è trattata in modo sistematico e geometrico-matematico, anche se per la sua formulazione con lanalisi matematica si dovettero attendere le opere di meccanica di Eulero e quelle dell’epoca illuminista. Si tratta di unopera divisa in tre libri: i primi due riguardano la matematica, applicata ai moti dei corpi del vuoto e nei mezzi resistenti come laria o lacqua. Nel terzo libro presentò la sua cosmologia basata sullidea che i pianeti si muovono nello spazio vuoto, attratti verso il Sole da una forza inversamente proporzionale al quadrato della distanza. Le modalità di azione di queste forze sono ancora misteriose. Nei Principi 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 dallinfinito e per linfinito conservano, gli uni rispetto agli altri, determinate posizioni; e così rimangono sempre immobili e costituiscono lo spazio che chiamiamo immobile[15] » Questa ostica definizione è accentuata sia dal linguaggio dello scienziato, sia dalla grande difficoltà del problema. Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Principi della dinamica. Unedizione originale dei Principia del 1687. 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:[16] Primo principio (di inerzia) 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) Secondo principio (variazione del moto) 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) Terzo principio (di azione e reazione) A 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, secondo il quale due forze oblique si sommano con una risultante che è pari alla diagonale del parallelogramma che ha per lati le due forze.[17] Dopo ciò Newton comincia 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. Il primo libro dei Principia è chiamato Sul moto dei corpi ed è dedicato allo studio della dinamica dei corpi liberi, immersi nel vuoto ed è formato da 14 sezioni. Sono trattati i problemi del moto di un punto materiale soggetto a una forza centripeta, che descrive nei diversi casi orbite circolari, ellittiche, paraboliche o iperboliche. Si tratta soprattutto di problemi astronomici legati alla determinazione del moto di pianeti attorno al Sole, dei satellii attorno ai pianeti o del moto delle comete.[18] Nel secondo libro dei Principia viene trattato il moto di un corpo in un fluido resistente. Questo libro espone le leggi dell’idrostatica e dell’idrodinamica classica. 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. Sono esposti nel 2º libro anche difficili teoremi dinamici sul moto di un pianeta immerso in un fluido. Il motivo di questi teoremi è dovuto al fatto che al tempo di Newton la fisica Cartesiana non prevedeva l’esistenza del vuoto e quindi si considerava che i pianeti e i satelliti si potessero muovere solo in un fluido esteso negli spazi celesti. Newton dovette quindi trattare questi teoremi nel 2º libro. Nel capitolo conclusivo poi Newton dimostra che la fisica cartesiana è incompatibile con questi teoremi e con i risultati sperimentali desunti dalle osservazioni astronomiche. Egli dimostra quindi che la sua forza di gravitazione universale è una forza che agisce a distanza e che si trasmette nel vuoto e che i pianeti non sono spinti dai vortici corporei, come invece riteneva Cartesio.[19] Nel terzo libro dei Principia, chiamato Sul sistema del mondo Newton espone la legge di gravitazione universale che agisce, secondo Newton, in ogni luogo e per ogni corpo. La forza di attrazione gravitazionale su un corpo di massa m, generata dal campo gravitazionale di un corpo di massa M, è data da: \vec F_{G} = - G \frac{m \cdot M}{r^2} \cdot \frac{\vec r}{|r|} dove \vec r è il vettore che congiunge i centri di massa (da M a m), e G è la costante di gravitazione universale che fu determinata sperimentalmente solo da Henry Cavendish nel 1798. Si precisa che Newton non pubblica nel 3º libro la legge di gravitazione nella formula algebrica sopraindicata, ma la illustra con una serie di teoremi o proposizioni relativi al moto dei pianeti.[20] La formula sopraindicata sarà poi espressa nei trattati successivi, in particolare quelli compilati dal matematico svizzero-tedesco Leonhard Euler, dalla matematica francese Emilie du Chatelet e dai successivi trattati di Meccanica razionale e Astronomia. Sulle cause di queste attrazione Newton (almeno ufficialmente) non si pronunciò. Egli espresse la celebre frase «Hypotheses non fingo», la quale significa che affinché unipotesi sia considerata vera, è necessario soltanto che spieghi i fenomeni naturali. La forma della legge di gravitazione universale non era nuova (era stata enunciata, per esempio, da Ismaël Boulliau nel 1645 e poi ripresa, tra gli altri, da Halley e Robert Hooke), ma Newton per primo dimostrò 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 dallipotesi della gravitazione possono essere derivate le leggi di Keplero. Successivamente spiega esaurientemente il moto delle comete. In questo volume Newton compie lunificazione tra la fisica galileiana e lastronomia di Keplero. Infatti lo scienziato inglese riconduce a ununica causa, la legge di gravitazione universale, le leggi di Keplero e quelle della caduta dei gravi. Questo risultato ha unimportanza cruciale in quanto Newton unifica i moti del cielo e della terra aprendo così la via a una moltitudine di applicazioni che sarebbero poi state sviluppate appieno da molti altri scienziati. Ottica[modifica | modifica sorgente] Dispersione di un raggio di luce in un prisma. 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 Optiks. In essi vengono descritte le leggi dellottica 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). Il telescopio riflettore costruito da Newton. 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 nelloculare. Per via dello specchio concavo limmagine delloggetto 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 letere 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 laltro 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. Il metodo scientifico[modifica | modifica sorgente] Isaac Newton Il metodo newtoniano, fondamentale nellevoluzione 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 nellassumere 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[21]; 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 a 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 limpegno 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 escluse tutte quelle finte ipotesi scientifiche sui fenomeni, proclamate, fino a quel momento, dalla metafisica. La mela di Newton[modifica | modifica sorgente] La tradizione vuole che Newton fosse seduto sotto un albero di mele quando una mela cadde sulla sua testa e questo gli fece capire che la forza gravitazionale terrestre e celeste sono la stessa cosa. Questa in realtà è unesagerazione di un episodio narrato da Newton stesso secondo il quale egli sedeva a una finestra della sua casa (Woolsthorpe Manor) e vide una mela cadere dallalbero. 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 Newtons 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 sé e sé. Perché non potrebbe cadere a lato o verso lalto ma sempre verso il centro della Terra.» Lepisodio divenne famoso quando fu ripreso da Voltaire nella quindicesima delle sue Lettres philosophiques (1734). Influenza sui posteri[modifica | modifica sorgente] Newton ritratto da William Blake come il Divin Geometra 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. Soprattutto 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 allaccettazione di queste teorie in Francia. Progetto del cenotafio di Newton (Etienne-Louis Boullée 1784) Progetto del cenotafio di Newton (interno) Lesperimento decisivo venne compiuto nel 1736. Dato che le teorie newtoniane prevedevano che la terra fosse schiacciata ai poli mentre quelle cartesiane prevedevano che fosse allungata, nel 1735 partirono due spedizioni per verificare la forma effettiva della terra, una era diretta in Perù e laltra per la Scandinavia. Il risultato dellesperimento 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 lapparizione 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, DAlambert, Joseph-Louis Lagrange e Laplace, straordinariamente precisa e quando nel 1846, grazie ai calcoli teorici di John Couch Adams e Urbain Le Verrier, lastronomo Johann Galle riuscì a scoprire il pianeta Nettuno, raggiunse il suo apice. Nellimmaginario popolare Newton divenne leroe intellettuale per eccellenza, colui che aveva ricondotto la Natura a 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. Lammirazione 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). Questultimo 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 lidea di racchiuderti nella tua stessa scoperta.» Nel XX secolo ci si è però accorti dellinesattezza della concezione newtoniana dello spazio e del tempo. Infatti nella teoria della relatività di Albert Einstein lo spazio e il tempo assoluti non esistono più e sono rimpiazzati da unentità 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 299 792,458 km/s) sono praticamente impercettibili. Opere[modifica | modifica sorgente] Un pendolo di Newton sopra un volume dei Principia De Motu Corporum (1684) Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687) Opticks (1704) Tractatus de quadratura curvarum (scritto nel 1665 e pubblicato 1704) Arithmetica Universalis (1707) De analysis (scritto nel 1669 e pubblicato 1711) Postumi Praxis (scritto nel 1693) Optical Lectures (Lezioni di ottica del 1669-1671, pubblicate 1728) The System of the World (Il sistema del mondo 1728) Universal Arithmetic (1728) Observation upon the Prophecies of Daniel and Apocalypse of St. John (1733) Method of Fluxions (scritto nel 1711 e pubblicato nel 1736) The Chronology of Ancient Kingdoms, Amended (1728). An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture (1754) Short Chronicle I manoscritti segreti di Newton, di carattere teologico e iniziatico (in primis il Trattato sullApocalisse[22]), vennero messi all’asta (Sotheby’s) nel 1939 dai suoi eredi. L’economista inglese John Maynard Keynes ne acquistò una buona metà, che lasciò al King’s College di Cambridge. L’altra parte venne acquistata dall’orientalista ebreo Abraham Salomon Ezekiel Yahuda, e donata in seguito allo Stato d’Israele, che a sua volta li affidò alla Biblioteca Nazionale di Gerusalemme. Dal 2003 alcuni di questi manoscritti sono stati messi in mostra, ma la gran parte è ancora inedita. Opere di Newton e traduzioni[modifica | modifica sorgente] Isaac Newton, Principi Matematici della filosofia naturale, vol. I, nella collana Classici della scienza, Torino Utet, prima edizione 1965, ristampa 1997 Isaac Newton, Scritti di ottica, vol. II, nella collana Classici della scienza, Torino Utet, prima edizione 1978, ristampa 1997 Isaac Newton, The Principia: a new Translation, I. Bernard Cohen, University of California, 1999 ISBN 0-520-08817-4. Isaac Newton, Papers and Letters in Natural Philosophy. Harward, edito da I. Bernard Cohen, 1958, 1978 ISBN 0-674-46853-8 Isaac Newton, Trattato sullApocalisse, Torino, Bollati Boringhieri, 1994, 2011, trad. e cura Maurizio Mamiani, (con testo a fronte) Curiosità[modifica | modifica sorgente] A Newton è attribuita linvenzione della botola per gatti o gattaiola[23]. Possedendo una gatta e un cucciolo, avrebbe realizzato due buchi nella porta della sua camera da letto, uno più piccolo per il gattino e un altro, più grande, per la gatta madre[24]. Tuttavia vi è chi, con riferimento a una certa tradizione aneddotica sullo scienziato, ritiene poco verosimile la presenza di animali domestici, siano essi stati cani o gatti, nella camera da letto dello scienziato.[24] Note[modifica | modifica sorgente]
Posted on: Tue, 26 Nov 2013 17:45:39 +0000
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