Isaac Newton, il genio mirabile

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Newton nacque il giorno di Natale del 1642 a Woolsthorpe, nell’Inghilterra centrale.

Nemmeno un anno prima era morto Galileo Galilei, l’iniziatore di un percorso che Newton portò a risultati eccezionali.

Il padre del piccolo Isaac morì prima che della sua nascita e il piccolo fu affidato alla nonna materna, la madre si risposò. Isaac finì la scuola a Grantham, in seguito tornò al suo villaggio natale, per restarvi. Tuttavia un suo zio e il direttore della scuola convinsero la madre a mandarlo a Cambridge, dove il diciottenne entrò il 5 giugno 1661.

Un giovane Newton

All’Università

Dei primi tempi all’università l’evento più importante fu l’incontro col matematico I. Barrow, che in seguito avrebbe apprezzato il genio del giovane studente.

Nell’aprile del 1664 Newton ottenne una borsa di studio, che gli garantiva altri quattro anni di studio. Nell’inverno tra il 1664 e il 1665 cominciò quelle ricerche in matematica che lo avrebbero portato, in un paio d’anni, all’invenzione del calcolo infinitesimale, alla scoperta cioè dei metodi per il calcolo delle figure qualsiasi (calcolo integrale), alla determinazione della retta tangente a una curva (calcolo differenziale) e, soprattutto, a capire che i due problemi sono uno l’inverso dell’altro.

Nel 1665 conseguì il titolo di Bechelor of Arts. L’estate del 1665 fu macchiata da un’epidemia di peste (La grande peste di Londra). Newton tornò a Woolsthorpe, per meditare nella quiete della campagna inglese.

Newton e gli anni mirabiles

Tra le campagne del suo paese natale, Newton medita e riflette sul rapporto tra la forza centrifuga della Luna nel moto attorno alla Terra e la forza di gravità con cui la Terra attira gli oggetti posti sulla sua superficie.

Intuisce così che la forza con cui i pianeti tentano di allontanarsi dal Sole varia con l’inverso del quadrato della distanza dal Sole: è il primo passo verso la legge di gravitazione universale. Elabora poi la teoria secondo cui la luce bianca è un miscuglio di raggi diverso colore, rifratti (deviati) in maniera diversa se li si fa incidere su un prisma di vetro: di più l’azzurro, di meno il rosso.

Fa l’esperimento di proiettare il raggio su una parete e osserva così lo spettro della luce solare. Newton è abilissimo con le mani, tanto da preparare da solo gli strumenti che gli occorrono. Realizza per primo un telescopio a riflessione.

Tra il 1664 e il 1666 pone le basi delle sue grandiose realizzazioni. Restava molta strada per raggiungere la completezza delle sue opere, ma era partito col piede giusto, decisamente. Solo pochi anni prima, nel 1660, era un ragazzotto di provincia che sognava di andare all’università.

Sei anni dopo possedeva il calcolo infinitesimale ed era autore di notevoli scoperte di ottica e meccanica. Era uno dei più grandi matematici dell’Europa dell’epoca e uno dei filosofi naturali (antico termine che designava i fisici) più eminenti.

Nel 1667 rientrò finalmente a Cambridge, nel ’68 divenne Master of Arts e nel 1669 succedette a Barrow sulla cattedra di matematica, che avrebbe occupato sino al 1701.

Alchimia e pianeti

In questa nuova fase della sua vita Newton si dedicò a parecchi ambiti, tra cui anche la teologia, che oggi non ha nulla di scientifico. Ad ogni modo i studi in ambito scientifico furono importanti perché lo aiutarono a maturare l’opinione secondo cui la materia non è incapace di esercitare attrazione o repulsione, come invece voleva la filosofia cartesiana.

Secondo Newton le particelle di materia possono interagire tra loro con forse variabili con la distanza, una riflessione importante per la genesi della gravitazione universale.

Nell’inverno 1679-1680, stimolato da un carteggio con Robert Hooke, Newton provò a considerare il moto orbitale dei pianeti come dovuto a una forza centripeta che li fa deviare continuamente dalla traiettoria rettilinea.

Prima di allora si guardava al problema solo dal punto di vista della forza centrifuga. Quello era il primo passo verso una concezione moderna della forza e della meccanica. Newton giunse anche a dimostrare che la forza necessaria a far percorrere a un corpo un’orbita ellittica deve variare come l’inverso del quadrato della distanza.

Quattro anni dopo raccontò con semplicità questa scoperta, sbalordendo l’astronomo Edmund Halley, giunto apposta da Londra per interrogarlo sui suoi studi di meccanica.

I Principia e l’Ottica

Halley lo incoraggiò a proseguire: Newton era praticamente a un passo dalla fondazione della meccanica moderna, nella quale la forza non è più qualcosa che i corpi in moto posseggono (visione seicentesca) ma un’entità che modifica dall’esterno il moto dei corpi.

Nel 1687 vide la luce il suo capolavoro, i Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principi matematici di filosofia naturale). Halley curò l’edizione e sostenne le spese di stampa. Apparvero le leggi del moto newtoniane: il principio di inerzia, la legge di proporzionalità tra forza e variazione del moto (che oggi scriviamo F=ma), la legge di gravitazione universale e il Sistema del Mondo, ovvero la descrizione dei moti dei corpi del sistema solare.

Né la meccanica, né la vita dell’autore sarebbero più rimaste le stesse. Eletto deputato al parlamento nel 1689, Newton divenne in seguito direttore e poi governatore della Zecca. Nel 1693 l’intenso lavoro gli procurò un esaurimento nervoso, che fece temere per la sua salute: questa fase della sua vita segnò la fine dell’attività creativa di Newton.

Nel 1703 fu eletto presidente della Royal Society, carica in cui rimase fino alla morte. Nel 1704 fu pubblicata finalmente l’Ottica, l’altro pilastro sul quale riposa la sua fama. Se i Principia furono la base per la moderna fisica e matematica. l’Ottica fu il seme da cui nacque la moderna fisica sperimentale. Newton vi espose la teoria secondo cui la luce è formata da un’infinità di particelle emesse da un corpo in tutte le direzioni.

Il fascino dell’Ottica è accresciuto dal fatto che, nel corso delle varie edizioni, Newton vi aggiunse delle Questioni, ovvero dei problemi aperti di scienza, in cui lo troviamo più problematico e incline alle congetture.

Newton e il suo tempo

Isaac Newton è spesso ricordato per la celebre frase “Non invento ipotesi” (Hypotheses non fingo), apparsa nell’edizione del 1713 dei Principia. Ma ne faceva anch’egli, in definitiva, come tutti gli scienziati d’altronde.

Il detto ha però acquistato tale fama da far dimenticare che le ipotesi, come le prove sperimentali, sono entrambe necessarie alla scienza. La vita di Newton fu punteggiata da numerose e veementi polemiche (in genere su questioni di priorità) che lo videro opposto anche a Hooke per questioni di ottica e di meccanica e a Leibniz per l’invenzione del calcolo infinitesimale. Comunque Newton, Galilei, Cartesio, Leibniz e Huygens sono considerati i fondatori della scienza moderna, come metodo basato sulla matematica e sull’esperimento.

Il carattere chiuso e dispotico di Newton non facilitarono i rapporti col prossimo, ma il suo genio è indiscusso. Morì il 20 marzo 1727 e fu sepolto con grandi onori nell’abazia di Westminster. Il suo epitaffio invita i comuni mortali a rallegrarsi che si esistito un “tale e così grande orgoglio del genere umano”.

Aaronne Colagrossi

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