Isaac Newton

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Newton nel 1702 ritratto da Godfrey Kneller.

	«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 (25 dicembre 1642 - 20 marzo 1727 del calendario giuliano; 4 gennaio 1643 – 31 marzo 1727 del calendario gregoriano), citato anche come Isacco Newton, fu un alchimista, matematico, fisico, scienziato e filosofo inglese. 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 la 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 del 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 (vedi: dualismo onda-corpuscolo).

[modifica] Biografia

[modifica] Infanzia

Isaac Newton

Newton nacque a Woolsthorpe-by-Colsterworth, nel Lincolnshire in una famiglia di allevatori. Suo padre (anche lui 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 fu un agricoltore spaventatoso. Alla fine il suo maestro convise 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

[modifica] Matematica

Nel 1665, scoprì il teorema binomiale, una formula che consente di elevare a una qualsisi potenza un binomio. Poco dopo il College chiuse 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. Scoprì anche una nuova formula per pi greco. Iniziò anche a sviluppare il calcolo infinitesimale

Newton sviluppò il calcolo indipendentemente da Gottfried Leibniz che usò però un’altra notazione. Anche se probabilmente Newton scoprì il calcolo prima di Leibniz 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 per chi avesse inventato il calcolo. Questa disputa amareggiò le vite di entrambi i contendenti fino alla morte di Leibnz nel 1716. Anche dopo la sua morte Newton continuò a denigrare la memoria dell’avversario.

Divenne professore Lucasiano di matematica nel 1669. A quei tempi tutti i fellow di Cambridge dovevano essere ordinati preti anglicani anche se questo non era esplicitamente indicato. Facendo leva su questo Newton ottenne il permnesso dal re Carlo II, e non divenne sacerdote.

[modifica] I suoi lavori sull'ottica

Frontespizio della quarta edizione di Opticks

Dal 1670 al 1672 egli si occupò di ottica. Durante questo periodo egli studiò la rifrazione della luce, dimostrando che un prisma può scomporre la luce bianca in uno spettro di colori, e quindi una lente ed un secondo prisma possono ricomporre uno spettro di molti colori 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 (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 Colour (Sui colori), che più tardi arricchì nel suo lavoro Opticks (Ottica). Quando Robert Hooke criticò alcune delle idee di Newton, egli ne fu così offeso che si ritirò dal dibattito pubblico. A causa della paranoia di Newton, i due uomini rimasero nemici fino alla morte di Hooke.

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

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

	«Se ho visto più lontano, è perché stavo sulle spalle di giganti»
	(Isaac Newton)

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.

Newton pensava che la luce fosse composta di particelle. Fisici successivi preferirono una spiegazione basata sulle onde in base ai risultati di alcuni esperimenti. Oggi la meccanica quantistica parla di "dualismo onda-corpuscolo" anche se i fotoni hanno poche somiglianze con i corpuscoli di Newton (per esempio corpuscoli rifratti accelerando attraverso un mezzo più denso).

Nel suo Hypothesis of Light (Ipotesi sulla Luce) del 1675, Newton contò sull'esistenza dell'etere per trasmettere le forze tra le particelle. Newton era in contatto con Henry More, il seguace di Platone a Cambridge nato a Grantham, sull'alchimia, ed ora il suo interesse su questa materia rinacque. Rimpiazzò l'etere con forze occulte basate sulle idee Ermetiche sull'attrazione e repulsione tra particelle.

[modifica] Meccanica e gravitazione

Isaac Newton ritratto da Godfrey Kneller (1689)

Si racconta, ma l'aneddoto è sicuramente falso, che Newton (sempre nel 1666, l'anno 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. Ma Newton non tenne conto delle perturbazioni planetarie e quindi i suoi calcoli sul moto della Luna non tornavano. 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 Hooke e Flamsteed astronomo reale. Newton avrebbe probabilmente tenuto per se 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). Questo conteneva le tre leggi del moto e sarebbe sato all’origine dei Principia. Halley convinse Newton a pubblicare quelle carte. Spinto da Halley infatti pubblicò i Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principi matematici della filosofia naturale) comunemente chiamati ‘’Principia’’

Furono pubblicati nel 1687 in tre volumi. In quest’opera, unanimemente considerata un capolavoro assoluto della storia della scienza, Newton stabilì le tre leggi universali del movimento che non sono state migliorate per 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. Conquistò un circolo di ammiratori, incluso 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 a alcuni suoi amici come Locke. Alcuni ritengono che alla causa di questo momentaneo esaurimento nervoso ci fossero i vapori di mercurio respirati negli esperimenti alchemici

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 facoltà creative.

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

[modifica] Ultimi anni

Tomba di Newton

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 '900. 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'Inghileterra e a tornare a una produzione centralizzata della moneta.

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 cavaliere dalla regina Anna. Newton non si sposò mai, né ebbe figli riconosciuti.

Morì a Londra il 20 marzo 1727 all’età di 84 anni e fu sepolto nell’ Abbazia di Westminster. Per lui Alexander Pope scrisse un famoso poemetto che inizia con:

(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 stanno nascoste nella notte; Dio disse “Newton sia!” e fu la luce»

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

Statua di Isaac Newton, Cappella del Trinity College, Cambridge

Newton era, a detta di molti, un uomo scorbutico e antipatico. Era paranoico e temeva la povertà o le critiche degli altri. Era litigioso e si imbarcò in liti 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 egli non pubblicasse i suoi scritti per delle convinzioni molto vicine al pitagorismo.

Newton era molto affascinato dall’alchimia. 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.

Newton si interessò molto anche di religione. Negli anni 1690, Newton scrisse numerosi opuscoli religiosi sulla interpretazione letterale della Bibbia. La fede di Henry More nell'infinitezza dell'universo ed il rifiuto del dualismo Cartesiano potrebbero aver influenzato le idee religiose di Newton. Un manoscritto che egli inviò a John Locke nel quale metteva in discussione l'esistenza della Trinità non fu mai pubblicato.

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 le aveva dedicate agli studi delle cronologia antica. 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 dell'alchimia.

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.

[modifica] Le leggi del movimento

Per approfondire, vedi la voce Principi della dinamica.

Fra le varie importanti scoperte e ipotesi formulate da Newton, un grande valore e una enorme durata nel tempo ebbero le sue tre leggi del movimento, ovvero i tre assiomi da lui preposti nel libro primo dei Principia. Esse affermano:

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)
Il cambiamento di moto è proporzionale alla forza motrice impressa e avviene secondo la linea retta lungo la quale la forza è stata impressa
Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.

[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;
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] 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] 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, Guide by I. Bernard Cohen ISBN 0-520-08817-4 University of California 1999 Attenzione: svelati errori comuni di traduzione!
Isaac Newton, Papers and Letters in Natural Philosophy, edito da I. Bernard Cohen ISBN 0-674-46853-8 Harvard 1958,1978
Richard S. Westfall, Never at Rest, ISBN 0-521-27435-4 (paperback) Cambridge 1980..1998. Attenzione: dopo una vita di studi, Westfall scopre che è ancora più imperscrutabile.
Stephen Hawking, ed. 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
Giovanni Pastore, Antikythera E I Regoli Calcolatori, Roma, 2006, s.e.