Newton sub copacÎn partea a doua a articolului dedicat vieţii şi operei lui Isaac Newton vorbim despre numirea acestuia ca profesor lucasian, despre cercetările în domeniul opticii, despre impactul iniţial al cercetărilor newtoniene, conflictele cu alţi fizicieni ai vremii etc.

 

 

Sir Isaac Newton - viaţa şi opera (1)

 

LUCRĂRILE DIN PERIOADA EPIDEMIEI DE CIUMĂ

Când şi-a luat licenţa, în aprilie 1665, Newton a trecut practic neobservat. Pe cont propriu, fără a beneficia de îndrumarea cuiva, a continuat să studieze noile matematici şi filozofii, să-şi elaboreze propriile teorii şi să încredinţeze rezultatele muncii caietelor de notiţe. În 1665, universitatea a fost închisă din cauza unei epidemii de ciumă şi, în următorii 2 ani, a fost nevoit să stea acasă, meditând în voie asupra a tot ce învăţase. În această perioadă, Newton a pus bazele teoriei calcului diferenţial şi a dezvoltat o teorie mai veche în eseul Despre culori, care cuprindea majoritatea ideilor pe care avea să le dezvolte în lucrarea Optica. Tot în această perioadă, a studiat elementele mişcării circulare a corpurilor şi a aplicat calculele în cazul planetelor şi a Lunii, ajungând la concluzia că planetele susţinute pe orbite de o forţă invers proporţională cu pătratul distanţei dintre ele şi Soare - teorie care avea să fie de importanţă crucială pentru elaborarea legii atracţiei gravitaţionale. Lumea nu a aflat însă nimic despre aceste descoperiri.

 

 

CARIERA, DOMENIUL OPTICII ŞI DISCURSURILE INAUGURALE DE LA TRINITY COLLEGE

În 1667, după redeschiderea universităţii, Newton a fost primit într-o frăţie a colegiului. În 1669 Isaac Barrow, profesor lucasian de matematică, omul care îi trimisese lui John Collins (la LOndra) lucrarea De Analisy, a demisionat pentru a se dedica religiei, punându-l pe Newton ca succesor al său. Postul de profesor l-a scutit pe Newton de necesitatea de a lucra ca preparator, dar l-a obligat să ţină anual un curs. Prima temă a prelegerilor a fost aleasă din domeniul lucrărilor sale în domeniul opticii; în următorii trei ani (1670-1672), prelegerile au condus la eseul Despre culori, o lucrare care avea avea să fie revizuită şi să devină volumul 1 din Optica.

 

Descoperirea refracţiei luminii de către Newton

Descoperirea refracţiei luminii de către Newton de Pelagio Pelagi, 1827

 

De la Paralipomena lui Kepler, 1604, studierea opticii fusese o activitate centrală a revoluţiei ştiinţifice. Legea refracţiei luminii lui Descartes, conform căreia raportul dintre sinusul unghiului de incidenţă şi sinusul unghiului de refracţie este egal cu indicele de refracţie relativ al mediului doi faţă de primul mediu, susţinea ideea că Universul este construit conform unor regularităţi matematice. Descartes pusese lumina în centrul filozofiei mecaniciste a naturii; lumina, susţinea el, este mişcarea trimisă printr-un mediu material.

Newton a acceptat fără rezerve filozofia mecanicistă, deşi a ales teoria atomistă şi a susţinut că lumina este alcătuită din corpusculi de materie aflaţi în mişcare. Această concepţie corpusculară asupra luminii a constituit întotdeauna o teorie speculativă, aflată la periferia preocupărilor sale din domeniul opticii. Principala contribuţie a lui Newton a fost în domeniul culorilor. O teorie mai veche, care data cel puţin din vremea lui Aristotel, susţinea că un anumit spectru de culori, curcubeul de exemplu, se formează prin modificarea luminii, care, la origine, este albă. Descartes a aplicat această teorie în cazul culorilor spectrului solar şi l-a explicat printr-un ansamblu de tehnici mecaniciste.

În urma unor experimente întreprinse între 1665 şi 1666, în cadrul cărora a studiat un fascicul îngust de raze care era proiectat pe peretele unei camere întunecate, Newton a respins conceptul de modificare şi l-a înlocuit cu cel de descompunere. Practic, el respingea ideea că lumina este simplă şi omogenă, susţinând că este complexă şi eterogenă şi că fenomenul culorilor ia naştere prin descompunerea amestecului eterogen în componente simple: natura corpusculară a luminii este demonstrată prin faptul că razele de lumină, luate separat, au proprietăţi constante; în viziunea sa, astfel de proprietăţi presupun particule imuabile de materie. El susţinea că fiecare rază de lumină (particule de o anumită dimensiune) dă senzaţia de culoare atunci când intră în contact cu retina. A ajuns, de asemenea, la concluzia că razele de lumină se reflectă sub unghiuri diferite - de unde şi spectrul prismatic, un fascicul de raze eterogene, de exemplu, asemenea incidentei pe o muchie a prismei, separată sau descompusă de refracţie în elementele sale constitutive - şi că fenomene precum curcubeul iau naştere din descompunerea, prin refracţie, a luminii albe în fascicule de lumină colorată. Deoarece considera că în cazul lentilelor, aberaţia cromatică nu putea fi eliminată, Newton şi-a îndreptat atenţia către telescoapele cu reflexie, construind primul telescop de acest fel. Eterogenitatea luminii a constituit fenomenul fizicii optice de atunci încoace.

 

 

Newton pictând

Isaac Newton de William Blake

 

Nu există nicio dovadă care să ateste că descoperirile sale din matematică sau conţinutul Principiilor şi teoria culorilor (descrisă amănunţit de Newton în prelegerile inaugurale susţinute la Canbridge) au avut vreun impact asupra publicului. Teoria culorilor şi a celorlalte culori, a fost făcută publică lumii prin societatea regală din Londra, care fusese fondată în 1660. Când Newton a fost numit profesor lucasian, numele său nu le spunea nimic membrilor Societăţii Regale; totuşi, în 1671, aceştia auziseră de telescopul newtonian cu reflexie şi au cerut să-l vadă. La începutul anului 1672, încântat de entuziasmul cu care fusese primit telescopul său şi de faptul că fusese ales membru al Societăţii, Newton le-a prezentat celorlalţi membri şi o comunicare ştiinţifică despre teoriile sale cu privire la culori. Deşi unii membri nu au fost de acord cu părerile lui, lucrarea a fost bine primită.

 

CONTROVERSE

Printre criticii lucrării lui Newton s-a numărat şi Robert Hooke, un membru important al Societăţii Regale, care se considera expert în domeniul opticii. Prin urmare, acesta a scris o critică condescendentă la adresa noului membru, o lucrare care ar fi enervat orice om normal. Totuşi, Newton nu a putut face faţă criticilor în mod raţional. În mai puţin de un an de la depunerea lucrării, era atât de tulburat de schimbul de păreri cu membrii Societăţii, încât a rupt legăturile cu aceştia şi s-a izolat.

În 1675, în timpul unei vizite la Londra, Newton a avut impresia că l-a auzit pe Hooke acceptând teoria sa referitoare la culori. Acest lucru l-a încurajat să înainteze o a doua lucrare, un studiu asupra fenomenelor culorilor în straturi subţiri, care era identică lucrării ce avea să apară în volumul al doilea din Optica. Scopul lucrării era de a explica culorile corpurilor solide, arătând modul în care lumina poate fi descompusă în elementele sale constitutive prin reflexie şi prin refracţie. Această teorie nu avea să reziste, însă lucrarea a fost importantă pentru că demonstra pentru prima dată existenţa fenomenelor optice periodice. El a descoperit inele colorate concentrice în pana  de aer dintre o lentilă şi o lamă de sticlă; distanţa dintre aceste inele concentrice (inele lui Newton) depinde de grosimea penei de aer. În 1704, combinând prelegerile despre optică cu lucrarea din 1675 cu o serie de materiale adiţionale, Newton şi-a publicat Optica.

 

 

În 1675, Newton trimisese Societăţii Regale şi o altă comunicare; şi aceasta a produs noi controverse. Intitulată O ipoteză care explică proprietăţile luminii, aceasta era o prezentare generală a fenomenelor din natură. Se pare că  Hooke a susţinut că Newton îl plagiase, fapt care l-a scos din nou din minţi pe cel din urmă. Totuşi, conflictul a fost soluţionat repede printr-un schimb de scrisori formale şi excesiv de politicoase care nu au reuşit să ascundă dispreţul pe care cei doi savanţi îl simţeau unul faţă de celălalt.

Newton se angajase, de asemenea, într-un al doilea schimb (probabil cel mai important dintre toate) de scrisori cu un cerc de iezuiţi englezi din Liege pe tema teoriei culorilor. Deşi obiecţiile acestora erau nefondate, faptul că afirmau că experimentele lui erau greşite l-a făcut pe Newton să-şi piardă cumpătul. Corespondenţa a continuat până în 1678, când Newton a suferit o depresie nervoasă. Un an mai târziu, moartea mamei sale l-a făcut să se izoleze şi mai mult. Timp de şase ani  a refuzat orice discuţie pe subiecte ştiinţifice, cu excepţia cazurilor în care corespondenţa era iniţiată de alţii, dar şi pe aceasta o întrerupea cât mai curând posibil.

Sir Isaac Newton - viaţa şi opera (3)