Isaac Newton
Van Wikipedia
 |
|
Sir Isaac Newton (Woolsthorpe (Lincolnshire), 4 januari 1643 – Kensington (Londen), 31 maart 1727) was een Brits natuurkundige, filosoof, wiskundige, sterrenkundige, theoloog en alchemist. Newtons werk betekende een belangrijke aanzet tot de wetenschappelijke revolutie.
Hij wordt dan ook algemeen erkend als één der zeer groten in de wetenschap in dezelfde klasse als Archimedes en eigenlijk de belangrijkste natuurkundige tot Einstein. Volgens een recente peiling onder leden van de Britse Royal Society was Newton zelfs ongeëvenaard in de hele geschiedenis van de wetenschap [1].
Volgens Einstein was Newton een groter geleerde dan hijzelf, omdat Newton behalve geniaal theoreticus (zoals Einstein) tevens een baanbrekend experimentator was.
Inhoud |
[bewerk] Jeugd en studiejaren
Volgens de Gregoriaanse kalender, die in Engeland pas in 1752 de Juliaanse kalender verving, werd Newton geboren op bovenstaande data. Volgens de Juliaanse kalender, die tijdens Newtons leven in Engeland van kracht was, leefde hij van 25 december 1642 tot 20 maart 1727.
Newtons ouders hadden een boerenbedrijf. Zijn vader overleed drie maanden voor zijn geboorte. Hij werd te vroeg geboren en aanvankelijk werd voor zijn leven gevreesd. Toen hij pas twee jaar was, hertrouwde zijn moeder met een geestelijke en trok dadelijk in bij haar nieuwe man in een naburig dorp. Newton werd aan de zorgen van zijn grootmoeder en oom overgelaten. Tot zijn zestiende volgde hij zijn lagere en middelbare schoolopleiding in Grantham, waar hij bekend werd door zijn mooie mechanische modellen: poppemeubels voor meisjes, een kar met handaandrijving voor de inzittende, zonnewijzers, windmolens en vliegers met lantarens die hij 's nachts opliet.
Toen Newton tien jaar was, werd zijn moeder voor de tweede maal weduwe en keerde terug naar Woolsthorpe, met een stiefbroertje en twee stiefzusjes voor Isaac. Ze hoopte dat haar zoon het landbouwbedrijf dat ze van haar tweede man had geërfd zou uitbaten. Het boerenbedrijf boeide Newton echter helemaal niet, en vroeg om verder te mogen studeren. Hij vertrok op zijn achttiende jaar (1660) naar Cambridge. De ontmoeting met de wiskundige Isaac Barrow maakte een diepe indruk op hem. Hij bestudeerde er onder andere de Elementen van Euclides, de Geometria van Descartes, de Arithmetica infinitorum van Wallis en de Dialogo van Galilei.
[bewerk] Hoogleraar in Cambridge
In 1669 werd hij verkozen tot zogenaamde Lucasian professor in de wiskunde. Deze leerstoel vereiste bij wijze van uitzondering dat de hoogleraar niet in de Anglicaanse kerk werkzaam zou zijn, waarschijnlijk om meer tijd voor de wetenschap te hebben. Daarom vroeg en verkreeg Newton van koning Karel II ontheffing van de verplichting om priester worden. Zo werd een conflict tussen Newtons godsdienstige opvattingen en de Anglicaanse kerk vermeden.
Newton werd lid van het wetenschappelijk genootschap de Royal Society. Van 1703 tot 1727 was hij voorzitter.
[bewerk] Muntmeester en directeur van de Munt
In 1696 verhuisde Newton naar Londen om muntmeester te worden. Hij pakte het werk op zijn gebruikelijke systematische manier aan en bestreed onder meer valsemunters. Van 1699 tot zijn dood was hij directeur van Munt (Master of the Mint). Voor zijn werk bij de Munt werd hij geridderd door Queen Anne in 1705. In 1717 zorgde Newton voor de overgang van het Pound Sterling van de zilveren naar de gouden standaard die bijdroeg aan de welvaart van Engeland.
[bewerk] Belangrijkste ontdekkingen
Voor zijn vijfentwintigste jaar had hij zijn drie fundamentele ontdekkingen gedaan: de universele gravitatie, differentiaal- en integraalrekening en dispersie (kleurschifting). Ook had hij toen al de eerste spiegeltelescoop geconstrueerd.
[bewerk] Wiskunde
Als wiskundige staat Newton bekend als de mede-ontdekker van de infinitesimaalrekening (differentiaalrekening en integraalrekening, met Gottfried Wilhelm Leibniz). Tijdens hun leven ontstond een kwaadaardige ruzie wie de eerste ontdekker van de infinitesimaalrekening was. Ook is het binomium van Newton naar hem vernoemd en een numerieke iteratie-methode: de regel van Newton.
[bewerk] Klassieke mechanica
Newton schreef van 1684-1686 de Philosophiae Naturalis Principia Mathematica in het Latijn, beter bekend als de Principia. Hierin beschrijft hij de zwaartekrachtwet en wetten van Newton, waarmee hij de grondlegger werd van de Klassieke mechanica. De wet van de zwaartekracht stelt dat de aantrekkingskracht tussen twee massa's omgekeerd evenredig is met het kwadraat van hun onderlinge afstand. Toegepast op zon en planeten verklaart deze wet de al sinds de 1609/1619 algemeen bekende empirische wetten van Kepler.
[bewerk] Optica
Newton loste het raadsel van de kleuren op met zijn bekende prisma experiment: wit licht wordt in kleuren gebroken, die bij verdere breking geen andere kleuren opleveren. Samengevoegd leveren de kleuren weer wit licht op. Naast de Principia publiceerde hij de Opticks, een werk over optica in het Engels. Een door hem ontdekt interferentie-effect is naar hem vernoemd: de Newtonringen. Licht bestond volgens Newton uit deeltjes, waarmee hij breking, weerkaatsing en zijn ringen kon verklaren. Om chromatische aberratie (kleurschifting) te voorkomen bedacht en construeerde Newton de spiegeltelescoop.
[bewerk] Thermodynamica en hydrodynamica
Hij formuleerde ook een wet voor afkoeling (Newtonkoeling, waarbij de afkoelsnelheid evenredig is met het temperatuurverschil met de omgeving). Verder werkte hij aan hydrodynamica en definieerde het gedrag van eenvoudige vloeistoffen - de Newtoniaanse vloeistoffen, met een viscositeit onafhankelijk van de stroomsnelheid.
Behalve verschillende wetten is ook de eenheid van kracht, de Newton, naar hem vernoemd.
[bewerk] Wetten van Newton
[bewerk] Eerste wet: traagheid of inertie
Als de som van de krachten op een voorwerp nul is, dan is de versnelling nul. Een voorwerp beweegt dan met een constante snelheid in een rechte lijn, of het is in rust.
Een andere formulering van de eerste wet:
- Een voorwerp in beweging heeft de neiging in beweging te blijven.
- Een voorwerp in rust heeft de neiging in rust te blijven.
Om de bewegingstoestand van een voorwerp te veranderen is een resulterende kracht nodig die groter is dan nul.
[bewerk] Tweede wet: hoofdwet van de mechanica
De verandering in beweging van een voorwerp is evenredig met de resulterende kracht die op het voorwerp wordt uitgeoefend. Deze verandering volgt de rechte lijn waarlangs de kracht werkt. Als de massa constant is volgt hieruit de wet
- F = m · a
met F de resulterende kracht in N, m de massa van het voorwerp in kg en a de versnelling in m/s².
Hiermee wordt de eenheid van kracht gedefinieerd: 1 N = 1 kg m/s². Met "resulterende" kracht wordt bedoeld een kracht die overblijft als alle andere krachten in rekening zijn gebracht. Een kracht waarmee we tegen een muur duwen bijvoorbeeld is niet "resulterend" want de muur duwt even hard terug: daardoor verandert de bewegingstoestand van de muur niet.
[bewerk] Derde wet: actie en reactie
De kracht van A op B is even groot als, maar tegengesteld in richting van, de kracht van B op A. Actiekracht en reactiekracht werken in op verschillende voorwerpen.
Zie ook: Wetten van Newton
[bewerk] Verdere interessen
Behalve voor exacte wetenschappen had Newton ook voor andere onderzoeksterreinen belangstelling. Interessant is dat hij een groot deel van zijn leven meer bezig was met theologie en andere Bijbelse disciplines dan met natuurkunde en wiskunde. Naar eigen zeggen lag daar zelfs zijn grootste liefde. Naar hedendaagse inzichten was Newton soms met zeer onwetenschappelijke zaken bezig, met name de alchemie. Dankzij Newtons reputatie op het gebied van de alchemie verkreeg hij op instigatie van Charles Montague de betrekking van ‘warden’ (muntmeester) aan de Koninklijke Munt in Londen. Overigens was Newtons interesse in zijn tijd niet abnormaal want de meeste geleerden tijdens de Renaissance hadden actieve belangstelling voor alchemie en astrologie. In zijn persoonlijke leven was hij bepaald een zonderling. Hoewel hij in zijn jeugd liever met meisjes optrok dan met jongens, schijnt hij later voor vrouwen geen belangstelling te hebben gehad.
[bewerk] Anekdote van de appel en de maan
Tijdens de pestepidemie in 1666 moest de jonge Newton zijn studie in Cambridge onderbreken en keert hij terug naar zijn geboorteplaats. Uit die periode stamt de anekdote van de appel en de Maan. Hij bestaat in vier versies en wordt door verschillende schrijvers uit die tijd genoemd. Newtons neef John Conduitt vertelt in zijn biografie van Newton dat deze in de boomgaard van zijn moeder lag te peinzen. Waarom viel de Maan niet op de Aarde, net zoals de appel die hij op de grond zag vallen? Hiermee brak Newton na tweeduizend jaar met het idee van Aristoteles dat op aarde en in de hemel andere natuurwetten moesten gelden. Zowel de appel als de maan zijn onderhevig aan de zwaartekracht.
De schrijver William Stukeley noteerde een gesprek uit 1726 in zijn Memoirs of Sir Isaac Newton's Life waarin Newton zelf zich herinnerde hoe het begrip gravitatie in hem op kwam: "Het werd veroorzaakt door het vallen van een appel, toen ik zat te peinzen". De anekdote geeft een stap aan in het rijpingsproces van Newton.
Op het terrein van National Physical Laboratories in Teddington (ten ZW van Londen) staat een boom waarvan wordt gezegd dat hij gekweekt is uit een zaadje van de legendarische appelboom waaruit Newton een appel zag vallen.
[bewerk] Bescheiden
In een brief aan zijn collega onderzoeker Robert Hooke schreef Newton in 1677:
Als ik verder heb gezien dan anderen, komt dat doordat ik op de schouders van reuzen stond. (hij doelde waarschijnlijk op Kepler en Galilei)
Aan het einde van zijn leven schreef Newton bescheiden en beeldend:
Ik was als een jongen die op het strand speelt en zich vermaakt door een nog mooiere steen of schelp te vinden, terwijl de grote oceaan van de waarheid onontdekt voor mij lag.
[bewerk] Publicaties van Newton
- (artikelen in de Philosophical Transactions of the Royal Society)
- Method of Fluxions (1671)
- Of Natures Obvious Laws & Processes in Vegetation (1671–75), onuitgegeven werk over alchemie
- De Motu Corporum in Gyrum (1684)
- Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687)
- Opticks (1704)
- Rapporten als Meester van de Munt (1701-25)
- Arithmetica Universalis (1707)
- Short Chronicle, The System of the World, Optical Lectures, The Chronology of Ancient Kingdoms, Amended and De mundi systemate werdemn na zijn dood uitgegeven in 1728.
- An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture (1754)
[bewerk] Trivia
Onvermijdelijk suggereren sommigen dat Newton homofiel was wegens zijn kennelijke desinteresse voor vrouwen maar directe bewijzen hiervoor ontbreken. Zover bekend heeft hij geen nakomelingen verwekt. Maar hij was wel een dierenliefhebber. Isaac Newton had een hond genaamd Diamond. Ook het kattenluikje is door hem uitgevonden.
[bewerk] Naar Newton vernoemd
- http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=23 XMM-Newton Europese satelliet voor rontgensterrekunde
- http://xmm.vilspa.esa.es/ idem, Operations Centre
- http://www.ing.iac.es/ Isaac Newton group of telescopes
[bewerk] Verder lezen
Westfall, R.S.: Never at rest. A biography of Isaac Newton, Cambridge, 1998
 |
Meer afbeeldingen die bij dit onderwerp horen kunt u vinden op de pagina Isaac Newton op Wikimedia Commons. |
