Isaac newton-biographie

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Isaac newton-biographie

  1. 1. Isaac Newton (1642-1727) Physicien, mathématicien et astronome anglais né à Woolsthorpe, Lincolnshire, le 25 décembre 1642 et mort à Londres le 23 mars 1727. À sa naissance, on le trouve si chétif qu'on pense qu'il ne survivra pas et ces parents décident de le baptiser très rapidement. Il est le seul fils de Hannah Ayscough et d'Isaac Newton, homme illettré et sans instruction, mort 3 mois avant sa naissance. En 1645, sa mère se remarie avec un pasteur d'âge avancé, Barnabas Smith, et le confie à sa grand-mère jusqu'à sa 11e année où il vit dans un grand domaine isolé Woolsthorpe. Il en veut énormément à sa mère et son beau-père, c'est un être qu'on qualifierait aujourd'hui de névrosé. En 1657, il entre au collège de Grantham et se passionne pour les sciences mais ses relations avec les autres élèves sont difficiles. On lui reconnaît une prédilection pour les constructions mécaniques et une grande habileté manuelle. Il préfère la compagnie des filles, et aura la seule aventure amoureuse qu'on lui connaisse. À 17 ans, il est rappelé par sa mère de nouveau veuve avec 3 enfants. Il se désintéresse complètement des travaux fermiers et en 1661, entre au Trinity College de Cambridge ou il est distingué par son maître, le mathématicien I. Barrow... Ces moyens modestes l'obligent à servir les titulaires jusqu'en 1664. C'est un bourreau de travail ; un ancien élève dira : "En 5 ans, la seule fois que je l'entendis rire, fut lorsqu'on lui demandait ce qu'il allait faire de l'ouvrage d'Euclide qu'il venait de se procurer." Il médite sur Aristote, Galilée, Gassendi, et enfin Descartes. Il apprend la rhétorique scolastique et la logique aristotélicienne, reçoit les leçons de Barrow, s'imprègne des idées de l'école des néoplatoniciens de Cambridge, à laquelle appartenait également Barrow et dont Henry More était le chef de file. En 1664, il dresse 45 têtes de chapitre pour organiser ses lectures et son travail. En 1665, Newton est bachelier ès arts. La peste sévissant à Londres, il retourne chez lui, à Woolsthorpe et durant son séjour de 18 mois, il se livre à la réflexion et à la recherche, posant les jalons de son œuvre scientifique. La tradition situe à cette époque la fameuse histoire de la pomme, qui lui aurait donné l'idée de la loi d'attraction. Néanmoins, il ne fait pas connaître ses résultats, car il n'éprouve aucun besoin de publier et sa réflexion sur la gravitation est encore loin de son aboutissement. En octobre 1667, Newton est élu membre du Trinity College, et obtient le master of arts l'année suivante. En 1669, il est nommé « professeur lucasien » et succède à la chaire de mathématiques de Barrow. Il remplira avec zèle ses fonctions de professeur pendant 26 ans. Sa théorie des couleurs et ses travaux d'optique s'achèvent en 1670.
  2. 2. Newton construit en 1671, un télescope avec comme objectif un miroir sphérique, dénué d'aberrations chromatiques. La réalisation de ce télescope (télescope de Newton) lui ouvre les portes de la Royal Society le 11 janvier 1672. En février de cette même année, il expose sa théorie de la lumière : la lumière blanche est le mélange de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. C'est le début de sa longue querelle avec R. Hooke. Lorsqu'on contredit sa théorie, il devient colérique et même paranoïaque. En 1677, il met la dernière main à son ouvrage lorsque le feu détruit sa chambre, il sombre alors dans un état dépressif profond et ses proches craignent pour sa santé mentale. En 1675, il publie un nouveau travail sur la lumière, où figure sa théorie corpusculaire. Pour expliquer les irisations des lames minces et l'expérience d'interférences dite « des anneaux de Newton », il attribue toutefois aux particules lumineuses certaines propriétés ondulatoires. Ces travaux ainsi que ses observations sur la diffraction de la lumière ne seront publiés qu'en 1704, après la mort de Hooke. Il développe aussi des vues moins scientifiques sur la nature des couleurs, présentée comme une théorie mixte : la lumière est composée de corpuscules de grosseur variable selon la couleur et qui ébranlent l'éther, y créant des ondes. En tant que professeur de Théologie à Cambridge, il doit devenir prêtre, mais sa pensée arianiste le lui interdit. Il obtient une dispense royale en 1675, ce qui lui permettra de conserver sa chaire sans entrer dans les ordres. À partir de 1677, il abandonne l'optique pour se consacrer à la nouvelle "philosophie" c'est-àdire la chimie et l'alchimie. Jeova Sanctus Unus (anagramme de Isaacus Neuutonus) devient un des membres les plus importants de la société clandestine des alchimistes anglais. Il cherche à comprendre les étapes chimiques qui transforment les corps et la matière. Il effectue de nombreuses expériences et ses expérimentations iront jusqu'à avaler toutes sortes de produits, notamment du mercure. D'août 1684 et pendant 2 ans, Newton va entièrement consacrer sa vie à la rédaction de "De motu corporum in gyrum" qui deviendra son œuvre majeure les "Principia ". L'astronome E. Halley le consulter à Cambridge au sujet des lois de Kepler et des orbites elliptiques des planètes. Les réponses de Newton sont à ce point convaincantes que Halley le presse, en 1685, de publier ses découvertes sur la gravitation. La Royal Society va demander en 1686 à Halley (bien que désargenté) de les publier. C'est en 1687 que paraît l'ouvrage " Principia " ou les Principes mathématiques de philosophie naturelle. Newton y applique les mathématiques à l'étude des phénomènes naturels, parmi lesquels le mouvement occupe le premier rang. La force, dont l'origine et la nature nous demeurent inconnues, est uniquement définie par ses manifestations. Il y expose sa théorie de l'attraction universelle et la loi d'où se déduisent les trois lois de Kepler. Newton donne également les lois du choc, étudie le mouvement des fluides. Grâce aux mesures de l'astronome J. Picard, il calcule la précession des équinoxes et l'aplatissement terrestre, énonce la théorie des marées, établit l'orbite des comètes, etc. Hooke crie au plagiat. En 1693, il est en pleine dépression, la rumeur prétend même qu'il est mort. Il s'en remet mais c'est la fin de sa période créatrice. Il devient fonctionnaire de la couronne, travail honorifique bien rémunéré et loge à la tour de Londres.
  3. 3. En 1699, il fabrique un sextant dont Hooke réclame la paternité. Il devient un des huit premiers associé étranger de l'Académie des Sciences de Paris. Lord Halifax, chancelier, le nomme, directeur de la Monnaie. Newton abandonne sa chaire de Cambridge pour s'acquitter de cette nouvelle charge. Il est élu président de la Royal Society en 1703 et le restera jusqu'à sa mort. Malgré sa position, Newton ne laissera jamais transparaître ses convictions. Lorsque son ami Whiston affichant ses idées arianistes perd sa chaire et sa carrière, il ne fera rien pour l'aider. En 1703, Hooke meurt. Newton publie la somme de ses recherches sur la lumière dans "Optiks", qui forme avec les "Principia " l'autre pilier de son œuvre. Il devient tyrannique et autocratique, et possède maintenant les moyens d'écraser les critiques. L'astronome Flamsteed (ennemi de Halley) travaille avec Newton sur les comètes depuis 1680. Newton a besoin des données de Flamsteed pour élaborer sa théorie lunaire, mais la collaboration tourne très mal. En 1712, Newton publie "Historia caelestis", l'œuvre de Flamsteed, et ce, sans son autorisation et comble d'ironie, la fait corriger par Halley. Leibniz, comme Hooke et Flamsteed, subit les rancœurs de Newton qui l'accuse de plagiat quant à l'invention du calcul infinitésimal ou différentiel. La querelle ne s'arrêtera pas en 1716 à la mort de Leibniz et durera 6 ans encore grâce à Bernoulli. Il est intransigeant et impitoyable dans cette dispute, n'hésite pas à rédiger lui-même, tout en le prétendant œuvre impartiale de la Royal Society, le "Commercium epistolicum", et à modifier quelques passages des "Principia " sur la deuxième édition pour renforcer sa revendication de priorité. Il est anobli par la Reine en 1705 avec le titre de baronnet et devient Sir Isaac Newton. En 1724, il fait partie des 48 actionnaires de la Compagnie des Indes Orientales. Il passe les dernières années de sa vie à asseoir son mythe pour les générations futures, étalant sa modestie, son goût pour la tranquillité et posant pour les artistes les plus célèbres. Il dicte sa biographie à J. Conduitt et W. Stukeley. Ces forces déclinent, incontinent, il est atteint de la goutte mais pas sénile. Il meurt le 23 mars 1727 à 85 ans, dans son lit après avoir refusé les derniers sacrements de l'Église. Il est inhumé en grande pompe à l'abbaye de Westminster, aux côtés des rois d'Angleterre. ________________________________________
  4. 4. Lagrange écrira à propos de Newton : « On ne découvre qu'une fois le système du monde ». ________________________________________ Newton a donné son nom à l'unité mécanique de force (N). Le kilogramme-force qui est la force appliquée à une masse de 1 kilogramme sous l'effet de la pesanteur terrestre, vaut 9,81 N. ________________________________________ Les mathématiques Il découvre le développement en série du binôme. L'étude des séries infinies et la construction de figures par le mouvement de points ou de lignes le conduisent à formuler la règle de différentiation d'une fonction d'une variable sujette à un accroissement infinitésimal, inventant ainsi le calcul des fluxions, qui est la version newtonienne du calcul différentiel. L'optique Travaillant à la recherche des dioptres parfaits, il se rend compte de la persistance d'une aberration chromatique importante, même lorsque l'aberration sphérique est diminuée. Lors de ses observations sur la lumière du Soleil, il conclut au caractère composite de la lumière blanche, et à l'inégale réfrangibilité des rayons de couleurs différentes. Il conçoit ensuite l'idée du télescope à miroir pour éviter la dispersion chromatique. Il étude les phénomènes d'interférence et les phénomènes des anneaux irisés (appelés aujourd'hui « anneaux de Newton ») produits par le passage de la lumière à travers une mince couche d'air située entre deux lamelles de verre. Newton propose une analogie entre les sept notes de la gamme musicale et les couleurs primaires (il en recense sept, ajoutant l'orange et l'indigo). Il hésite, quant à la nature de la lumière, entre une conception purement corpusculaire et une théorie vibratoire de l'éther, qu'il abandonnera. La gravitation universelle et les « Principia » Rapprochant la troisième loi de Kepler et la loi de la force centrifuge, il formule la loi de l'inverse carré des distances pour la force centripète qui agit sur les planètes ; mais la valeur du rayon terrestre alors disponible (Jean Picard - 1671) ne lui permet pas de démontrer la validité de sa théorie par l'accord entre la chute libre d'un objet sur Terre et le mouvement de la Lune. Les "Principia " donnent la présentation achevée de sa théorie du mouvement des corps et de son système du monde. Le livre Ier contient la théorie d'une dynamique générale mathématisée, avec la définition des notions fondamentales de force, mais aussi d'espace et de temps, absolus et relatifs, et l'énoncé des trois lois fondamentales ou « axiomes » du mouvement, c'est-à-dire la loi d'inertie, la proportionnalité du changement de la quantité de mouvement à la force, et l'égalité de l'action et de la réaction. Le livre II étudie le mouvement des corps solides et liquides dans les milieux résistants, pose les jalons de l'hydrodynamique, donne une théorie de la propagation des ondes et propose une
  5. 5. manière de déterminer la vitesse du son dans un milieu élastique en fonction de la densité et de la pression. Le livre III, « Sur le système du monde », est une application directe du livre Ier : le mouvement des planètes et de leurs satellites, celui des comètes, le phénomène des marées ont une seule et même explication, qui est aussi celle de la pesanteur : la force centripète de gravitation universelle. Newton unifie ainsi la mécanique céleste de Kepler et la mécanique terrestre de Galilée en une mécanique rationnelle. Il fallait en effet tenir compte de la variation de l'accélération avec la distance au centre de la Terre et avec la latitude ainsi que du mouvement relatif de la planète et du Soleil. Il effectue une première approche du problème de l'attraction de trois corps dans le cas Soleil-Terre-Lune, pour ce qui concerne la précession de la Terre (précession des équinoxes, due à l'inclinaison de l'axe de la Terre), la forme de la Terre (sphéroïde renflé à l'équateur, aplati aux pôles), la théorie des marées, les inégalités du mouvement de la Lune. Les sciences et la philosophie Cependant, la doctrine de Newton se présente comme une méthodologie positive dont les attendus ont été longtemps considérés comme universels pour la science « Aux mêmes effets, on doit, autant que possible, assigner les mêmes causes. » Newton prône la méthode de l'analyse et de la synthèse, étant entendu que la première doit précéder, en science, la seconde Sur la force d'attraction universelle qui agit instantanément à distance, il soutient que l'important était qu'elle fournît le moyen de faire des prédictions mathématiques, mais il ne se prononce pas sur la nature du mécanisme par lequel cette force agit. La "philosophie naturelle" comporte la question du Dieu créateur, dont Newton voyait la preuve dans l'organisation du système du monde. Théologie et alchimie Croyant, Newton s'intéresse à la théologie (il est arianiste opposé à la doctrine trinitaire) et à l'histoire biblique. Il rédige un ouvrage sur Les Prophéties de Daniel et l'Apocalypse de Saint Jean, publié en 1733, après sa mort. À ses yeux, les prophètes écrivaient dans un langage mystique précis qu'il faudrait déchiffrer pour comprendre leurs textes conformément à leur pensée, au lieu d'y projeter ses fantaisies comme le font communément les interprètes. Ses manuscrits alchimiques, dont certains ont trait à des expériences faites par lui-même, sont restés secrets jusqu'au XX e siècle. Ses spéculations dans cet ordre ont probablement un lien avec ses pensées sur la fermentation, en chimie, et sur l'éther, en optique. ________________________________________ Newton et ses ennemis Les psychanalystes sont formels : Robert Hooke le mécaniste, John Flamsteed l'astronome et Wilhem Leibniz le mathématicien payeront tous pour le crime de Barnabas Smith, ce pasteur de 67 ans, qui non content d'épouser la mère de Newton alors que celui-ci n'a que 3 ans a également chassé l'enfant du giron familial. Crise originelle d'un enfant solitaire, torturé, malheureux... Après avoir lu " Micrographia", paru en 1665, Newton a déjà pris en aversion Robert Hooke qu'il ne connaît pas encore. Hooke est chargé au sein de la Royal Society de présenter aux réunions hebdomadaires quelques expériences dont les membres pourront discuter. C'est un travail où il se montre très efficace.
  6. 6. Fils d'un homme d'Église, Hooke naît en 1635 sur l'île de Wight. Garçon maladif, il vivra pourtant, malgré ses migraines, jusqu'à 70 ans. C'est un pur mécaniste pour qui la nature doit être considérée comme une vaste machine. Enfant, il fait montre comme Newton, d'une grande ingéniosité manuelle. Comme Newton, il découvre seul les mathématiques. Diplômé d'Oxford en 1663, il fréquente le groupe fondateur de la Royal Society et devient l'assistant de Robert Boyle. C'est Hooke qui construit la pompe grâce à laquelle Boyle peut établir ses fameuses lois. Et c'est grâce à Boyle qu'il entre dans la société savante. Par quatre fois, Hooke va s'élever contre Newton : pour la théorie des couleurs, déclarant que Newton s'est inspiré de son "Micrographia" auquel, qui plus est, il n'aurait rien compris ; pour une question de réfraction-diffraction mis en valeur par Newton ; pour un nouveau type de sextant ; enfin, pour sa théorie de la gravitation. Cette théorie, lui-même l'a courtisée, sans jamais la posséder. Car si Hooke est une sorte de génie boulimique (il dévore les 6 premiers livres d'Euclide en une semaine) et un touche-à-tout brillant, il n'entre en revanche jamais dans la profondeur des sujets. De fait c'est un habitué des revendications de paternité. En 1658, il a l'idée de construire une "montre"... Mais le projet n'aboutit pas. Quand 15 ans plus tard, Huygens construit une montre dont les aiguilles sont mues par un ressort en spirale, Hooke crie au voleur. Rien ne prouve qu'il ait eu l'idée du ressort en spirale. Élu à la présidence de la Royal Society, il n'y restera pas longtemps. Quand les " Principia " paraissent, plus personne (hormis Newton) n'écoute ses appels aux armes. Reclus, cynique, il meurt vaincu en 1703. Durant sa longue maladie contractée en 1660 à 14 ans, John Flamsteed, va étudier l'astronomie. Ayant soumis anonymement à la Royal Society une série d'observation du ciel, il fait son entrée dans le cercle des savants. À 29 ans, le roi l'installe à Greenwich au tout nouvel observatoire royal. Son salaire y est modeste et Flamsteed doit utiliser ses propres finances pour équiper et poursuivre l'objectif qu'il s'est fixé : reprendre la carte du ciel de Tycho Brahé et la compléter. Il entre en correspondance avec Newton en 1680 à l'occasion du passage dans le ciel de deux comètes. Newton qui travaille alors sur une théorie lunaire a besoin des observations de Flamsteed et Flamsteed des lumières de Newton. Mais Newton est l'ami de Halley et Flamsteed déteste Halley, son éternel rival qui le remplacera à la tête de l'observatoire royal. Parce qu'il estime que Flamsteed tarde à publier les résultats de ses observations, Newton lui force la main et charge Halley de superviser la publication. L'astronome se voit ainsi "voler" une œuvre sur laquelle il a passé 35 ans de sa vie. " Historia caelestis", est publié, mais en 1714, Flamsteed brûle les trois quarts des ouvrages. Il meurt en 1719. Ses assistants finiront son travail et publieront en 1725, son "Historia caelestis Britannica", sa version, faisant passer la carte du ciel connu de 1000 à 3000 étoiles. Gottfried Wilhelm Leibniz naît à Leipzig en 1646. Fils d'un professeur de l'université, il fait l'admiration de ses enseignants. À 25 ans, il a déjà une correspondance fournie avec les membres de l'Académie des Sciences et de la Royal Society. Mais s'il a hérité d'une intelligence exceptionnelle, il est sans fortune et va passer sa vie à monnayer ses services dans les cours européennes. Il servira les princes de Hanovre, le tsar et les Habsbourg. Il est autant versé en politique et en sciences physiques qu'en mathématiques. Dans les années 1670, il est en correspondance avec John Collins qui lui fait part des travaux non publiés de Newton, son "protégé". À l'époque, tous les mathématiciens d'Europe s'intéressent au traitement des nombres infinitésimaux, Leibniz également, mais il a 10 ans de retard sur Newton. Malgré ce retard, il sera le premier à publier en 1684, son calcul différentiel. Newton, lui, a laissé moisir au fond d'un placard sa théorie des fluxions. L'anglais ne se pardonne pas cette erreur et accuse son rival de plagiat. Il présente une correspondance de1673 avec Leibniz, pour montrer son antériorité.
  7. 7. Si Newton, usant d'influence, semble obtenir gain de cause, le temps a donné raison à Leibniz dont on utilise encore le calcul différentiel. La théorie des fluxions est tombée aux oubliettes. Atteint de la goutte, Leibniz meurt le 14 novembre 1716. ________________________________________ Références : Encyclopaedia Universalis 1997, Encyclopédie Larousse Bordas, 1998 Les cahiers de Science et Vie n°13 - 1993, Les pères fondateurs de la science : Newton Astronomie pratique n°52 - 2000 WWW.... _______________________________ Cette page est extraite d'un site concernant les unités de mesure dont l'adresse est : http://www.utc.fr/~tthomass/Themes/Unites/index.html

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