Isaac Newton, minden idők egyik legnagyobb hatású természettudósa 1643. január 4-én született Woolsthorpe-ban. 1661-től a Cambridge Egyetemen tanult, 1667-től a Trinity College tanára lett, majd 1669-ben a matematika professzorává léptették elő, és e pozíciójában 1696-ig aktívan dolgozott. A leghatékonyabb évei 1665–1666-ban voltak, annak ellenére, hogy a pestisjárvány miatt nem dolgozhatott Cambridge-ből. Ezekben az években írta egyik főművét, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” (A természetfilozófia matematikai alapelvei) címmel, de az csak később, 1687-ben jelent meg.
1671-ben a Royal Society tagja lett, majd 1703-tól élete végéig (1727-ig) annak elnöke. Jelentős műve, az „Optika” 1704-ben jelent meg, majd 1705-ben Cambridge-ben lovaggá ütötték. Élete utolsó évtizedeiben Newton Európa-szerte a legelismertebb természettudós lett. Ezekben az évtizedekben főleg a korábbi fő műveit dolgozta át.
Newtont még mindig a modern fizika egyik alapítójának tartják. A következőkben áttekintjük természettudományos munkásságának fő területeit.
Sir Isaac Newton portréja 1689-ből. Forrás: James Thronill munkája Sir Godfrey Kneller festménye alapján - (https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=37337)
Optika
1664-ben, még diákként, Newton számos optikával kapcsolatos, angol fizikusok által írt tanulmányt olvasott, többek között Robert Boyle és Robert Hooke műveit. Éveken keresztül végzett kísérleteket prizmával, amelyek során matematikai összefüggéseket fedezett fel. Rájött, hogy a prizma a fehér fényt a színkép különböző színeire bontja, egy másik prizma pedig a spektrumot vissza tudja állítani fehér fénnyé.
Optikai kutatásainak eredménye volt az is, hogy saját kezűleg csiszolt tükrökkel épített egy újfajta teleszkópot, amit ma Newton-távcsőnek nevezünk.
Newton távcsövének másolata. Forrás: Wikipedia.org (https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=513483)
Matematika
Matematikai ismereteit szintén úgy alapozta meg, hogy tanulmányokat olvasott, pl. William Oughtred, John Wallis, illetve René Descartes műveit. A matematika több területén ért el eredményeket, de különösen a differenciál- és integrálszámítás megalapozásában alkotott maradandót. 1669-ben tette közzé kutatásait „A végtelen sorok elemzéséről” címmel. Az integrál- és differenciálszámítást Newtontól függetlenül Gottfried Wilhelm Leibniz is kidolgozta, eltérő módszerekkel. Ma már egyértelmű, hogy az analízis megalapozásához Newton és Leibniz hasonló mértékben járultak hozzá, egymástól függetlenül, ám az elsőségről Newton és Leibniz, illetve kortársaik között évtizedekig tartó vita alakult ki, nehezítve a brit és az európai kontinens tudósai közti kommunikációt is.
Mechanika és gravitáció
Jól ismert a történet, miszerint ahogy leesett egy alma a fáról, úgy jött rá Newton, hogy ugyanaz az erő szabályozza a Hold mozgását is, ami az almáét. Számításokat végzett arra vonatkozóan, hogy mekkora erő szükséges ahhoz, hogy a Hold a pályáján maradjon, és hogy milyen erő hat egy objektumra a Föld felszínén. Ingával kapcsolatban is végzett számításokat: az inga hossza és a lengési ideje közötti összefüggést kereste. Azzal is foglalkozott, hogy milyen pályán mozog egy égitest, amire a távolság négyzetével fordítottan arányos erő hat: ellipszis alakú pályán. Erről az eredményről Edmond Halley-t is értesítette 1684-ben. Halley érdeklődése is hozzájárult, hogy Newton ezt az elméletét kidolgozta, és hogy fő művében, a Principiában is írt erről egy részt. Halley Newton elmélete alapján jósolta meg, hogy mikorra várható a róla elnevezett üstökös visszatérése.
Newton mechanikáját az emberiség tudománytörténetének egyik legnagyobb teljesítményenként tartjuk még mindig számon. Később többen kiegészítették, köztük Pierre Simon de Laplace is, ám a lényegen nem változtattak. A 19. század végén derült csak ki, hogy Newton elméletének korlátai vannak, amelyeken túl már a kvantummechanikára és a relativitáselméletre van szükség.
Egy oldal Newton alapvető munkájából, a Principiából (1726-os kiadás). Forrás: Wikipedia.org (https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29543)
Newton emlékezete
Newton munkásságára számos elnevezés emlékeztet a mai napig. A matematikában több módszer, algoritmus és formula viseli a nevét. A fizika területén is több elméletet és szakkifejezést neveztek el róla. A Newton által feltalált tükrös távcső a mai napig a nevét viseli, ám nagyobb obszervatóriumok is őrzik az emlékét. A Kanári-szigeteken található az Isaac Newton Teleszkópcsoport, amely három távcsőből áll: a William Herschel-teleszkópból, az Isaac Newton-teleszkópból és a Jacobus Kapteyn-teleszkópból. Egy űrtávcsövet, a röntgentartományban mérő XMM-Newtont is Isaac Newton tiszteletére nevezték el.
A munkássága alapján az ő nevét viselő szakkifejezéseken túl Newton maradandót alkotott a természettudomány több területén. A tudományhoz fűződő viszonyát így fogalmazta meg:
„Olyan vagyok, mint a tengerparton játszó gyermek, aki játék közben imitt-amott egy, a szokottnál laposabb kavicsot vagy szebb kagylót talál, míg az igazság nagy óceánja egészében felfedezetlenül terül el tekintetem előtt.”
Szerző: Nagy Zsófia, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet