L'enfance :
Isaac Newton voit le jour le 25 Décembre 1642 à Grantham dans le Lincolnshire. Ses parents sont fermiers mais son père décède 3 mois avant la naissance d'Isaac. Ce dernier est tellement chétif que sa mère pense qu'il ne survivra pas longtemps. Il a 3 ans lorsqu'il est séparé de sa mère qui s'est remariée avec le pasteur du village voisin. Il est confié à ses grands-parents maternels, gens d'église et de science. La séparation d'avec sa mère va lui forger un caractère égocentrique.
Jusqu'à l'âge de 12 ans, sa scolarité est médiocre. Après avoir dominé physiquement un camarade de classe lors d'une bagarre à la sortie du collège, il décide de le dominer également intellectuellement. De ce jour, il ne quitte pas la place de premier de la classe. Son caractère toujours égocentrique provoque en lui le désir de domination de ses rivaux qu'il considère comme des êtres inférieurs.
Il est logé chez une amie de sa mère qui possède une bibliothèque bien fournie en ouvrages scientifiques et en cadrans solaires. Les livres et les cadrans vont éveiller chez Isaac une passion pour la physique.
Les études :
Mais après 4 années de collège, sa mère le rappelle pour qu'il devienne fermier comme son père. C'est mal parti pour graver son nom à la postérité... Heureusement, certaines personnes de son entourage ont décelé chez Isaac des dons pour les sciences, l'un insiste pour qu'il intègre l'université, l'autre propose de payer ses frais de scolarité.
Il a 17 ans lorsqu'il intègre l'université de Cambridge. Il dévore toutes les publication scientifiques qu'il a sous la main : Descates, Gallilée, Gassendi... Il se comporte plus en autodidacte qu'en élève modèle. Il approfondit ses centres d’intérêts : mathématiques, géométrie, astronomie. En 18 mois, Isaac a assimilé seul, les fondements de l'analyse scientifique du XVII ème siècle, ce qui l'amène à la découverte du calcul infinitésimal. On est alors en 1664 et sa priorité est de poursuivre ses études indéfiniment, seule façon d'étancher sa soif de connaissances. Il décroche une bourse qui lui garantit 4 années d'études supplémentaires et un salaire. En 65, devenu bachelier, il envisage de poursuivre par une maîtrise mais l'Angleterre subit de plein fouet une épidémie de peste noire et ferme temporairement ses portes. Il revient au village natal et va fortement progresser en mathématiques, physique et optique.
En 1666, il a déjà fortement révolutionné la science de l'époque. Revenu à l'université, il mène de front ses propres recherches et son travail universitaire. En 67 et 68 il obtient 3 distinctions. En 69 il rédige un compte-rendu sur le calcul infinitésimal, jetant les bases de l'analyse mathématique moderne et obtient une chaire de professeur de mathématiques. 3 ans plus tard, à 29 ans, il fait son entrée à la prestigieuse Royal Society de Londres. Il réussit un tour de force : mettre au point un télescope à miroir sphérique dépourvu d'aberration chromatique.
Son œuvre :
En 1672 il prend la décision de publier ses travaux sur la lumière, publication qui le rend célèbre immédiatement. Ses découvertes font bien sûr l'objet de nombreuses controverses.
Dans un autre ouvrage sorti en 1675, il prouve grâce à un prisme que la lumière est constituée d'un spectre de plusieurs couleurs.
En 1684, newton est contacté par Edmond Halley à propos des orbites elliptiques des planètes. Halley, médusé par l'avancée de Newton dans ce domaine, le pousse à publier sur cette question, finançant même la publication de cet ouvrage, qui sort en 1687. C'est là l’œuvre majeure de Newton : Philosophiæ naturalis principia mathematica, (Principes mathématiques de la philosophie naturelle). Newton y démontre la mathématisation de la physique, le principe d'inertie, la proportionnalité des forces et des accélérations, le mouvement des fluides, des marées, mais surtout le joyau de son œuvre : sa théorie de l'attraction universelle : Les corps s’attirent avec une force proportionnelle au produit de leur masse et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. La simplicité et l'efficacité de cette théorie aura une très forte influence sur les autres sciences au XVIIIe siècle. Si le livre est bien accueilli en Grande-Bretagne, sur le continent en revanche la réaction est hostile.
Toutes ces années durant, la personnalité d'Isaac est restée complexe et tourmentée. Ses travaux sont régulièrement publiés plusieurs années après leur achèvement, il vit seul replié sur lui-même, oubliant souvent de manger ou de dormir. Son égocentrisme toujours exacerbé, ses relations avec ses pairs sont difficiles. Il s'oppose farouchement à nombre d'entre-eux, allant jusqu'à attendre la mort de l'un pour sortir une publication.
En 1677 il perd son professeur et mentor, ainsi que son meilleur ami. Ses recherches sur les couleurs de la lumière sont perdues dans l'incendie de son appartement. En 1679 sa mère est à l'agonie, il restera à son chevet jusqu'à son dernier souffle. Toutes ces pertes l'ont profondément affecté, en 1693 il traverse une grave période dépressive qui débouche sur des crises de folie. Il vit dans un étant de prostration de de paranoïa, il est sujet à des hallucinations.
En 1696 il démissionne de ses fonctions à Cambridge pour devenir directeur de la maison de la monnaie grâce à l'appui d'un ancien de Cambridge. Il prend ses nouvelles fonctions très au sérieux, lui apportant un regain de statut économique et social. Il estime que 20% de la monnaie en circulation est contrefaite, la contrefaçon étant à l'époque punie par la peine capitale (écartèlement) si les preuves sont irréfutables. Il conduit 200 interrogatoires et obtient l'exécution de 10 escrocs.
En 1699 Newton est élu membre du conseil, puis président de la Royal Society, titre qu'il conservera jusqu'à son décès en 1727.
Entre 1701 et 1704, il sort plusieurs travaux sur le refroidissement par conduction, les températures d'ébullition et de fusion, et publiera enfin des travaux sur la lumière qu'il tenait caché depuis 20 ans.
En 1705 il est anobli par la reine. En 1720 il investit et perd une partie de sa fortune dans la Compagnie de la Mer du Sud. Il déclare à cette occasion : « Je sais prédire le mouvement des corps célestes, mais pas la folie des gens ».
Durant les dernière années de sa vie, Isaac se consacre à l'étude de la théologie. Sa santé se détériore gravement, problèmes rénaux, inflammation pulmonaire, goutte. Un dernier voyage à Londres pour présider une réunion à la Royal Society le fatigue plus qu'à l'accoutumée. De retour chez lui il reste alité jusqu'au 31 Mars 1727 où il rend son dernier souffle à l'âge de 84 ans.
Ses funérailles sont somptueuses. Son cercueil, exposé dans l'abbaye de Westminster, est porté en grande pompe et inhumé dans la nef aux côtés des rois d’Angleterre.
Voltaire, qui se trouve alors à Londres, commente, admiratif : « Ce fameux Newton, ce destructeur du système cartésien, a vécu honoré de ses compatriotes et a été enterré comme un roi qui aurait fait du bien à ses sujets. »
Newton est considéré comme l’un des plus grands génies et savants de l’histoire humaine.
L'héritage de Newton :
L'optique : alors que l'on croyait que la lumière était une onde, Isaac va démontrer qu'elle est de nature corpusculaire. (On sait aujourd'hui qu'elle est à la fois ondulatoire ET corpusculaire). On lui doit la décomposition du spectre lumineux au travers d'un prisme.
Seul, il améliore grandement la lunette de Gallilée en créant une formule optique toujours utilisée de nos jours : le télescope. Il remplace les lentilles de Gallilée par un miroir sphérique. Ce design lui permet de résoudre 2 problèmes d'un coup : une augmentation considérable du grossissement (ou à grossissement égal une réduction considérable de la longueur de l'instrument) et l'élimination des aberrations chromatiques qui étaient le principal problème des lunettes de Gallilée.
On est là au cœur de ses travaux sur la lumière : en passant au travers de plusieurs lentilles, les rayons lumineux sont censés converger vers l’œil en un seul point. Mais chaque couleur ayant sa propre longueur d'onde, le rouge converge en un point, et le bleu ou le vert convergent en d'autres points. Il y a autant de point de convergence qu'il y a de couleurs. D'où un effet de flou chromatique, chaque couleur ayant un réglage de mise au point différent des autres. Ce problème est résolu avec le miroir sphérique du télescope, désormais toutes les couleurs ont le même point de convergence, donnant ainsi des images d'une précision jusqu'alors inégalée. De nos jours on sait corriger les aberrations chromatiques sur les lentilles, mais cela a un prix. C'est en partie ce qui fait la différence entre une paire de jumelles ou un objectif photo premier prix et un autre très coûteux...
La gravitation : Newton établi les 3 lois universelles de mouvement, lois qui resteront inchangées durant plus de 2 siècles. Ces lois sont :
le principe d'inertie,
le principe fondamental de la dynamique,
le principe des actions réciproques.
C'est Albert Einstein qui complétera les lois de Newton en 1905.
Son œuvre majeure, principes mathématiques de la philosophie naturelle, décrit, entre autres, la théorie de l'attraction universelle. Il se concentre d'abord sur les interactions entre le soleil et les planètes, pour finir par généraliser sa théorie sur l'action à distance de presque tous les phénomènes de la nature. Selon sa loi, la gravitation n'est pas seulement une force exercée par le Soleil sur les planètes, mais tous les objets du cosmos s'attirent mutuellement, ajoutant que les planètes ne parcourent pas deux fois la même orbite. Ses travaux suffisent, aujourd'hui encore, à expliquer par le calcul le mouvement des astres au sein de notre système solaire.
Les mathématiques : La paternité du principe du calcul infinitésimal fut l'objet d'une controverse : Newton ou Leibniz ? newton rend hommage à Leibniz dans son œuvre principia, mais les membres de la Royal Society (dont Newton fait partie) accusent Leibniz de plagiat. Ce différend entachera la vie des deux hommes jusqu'à leur mort.
Isaac est le père des identités de Newton, de la méthode de Newton et des courbes cubiques planes (polynômes de degré trois à deux variables). Il est le premier à avoir utilisé des indices fractionnaires en géométrie analytique pour résoudre les équations diophantiennes. Il a aussi estimé les sommes partielles de séries harmoniques en utilisant des logarithmes (un résultat précurseur d'une célèbre formule d'Euler) et trouvé une formule pour calculer le nombre π.
Michel Havez, Septembre 2021.
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