Isaac Newton est l’un des plus grands physiciens qui aient jamais vécu. Il est né moins d’un an après la mort de Galilée en Italie. Ses nombreux travaux en mathématiques, physiques ou encore astronomie ont jeté les bases de la science moderne. Découvrez la biographie de ce grand scientifique.

Jeunesse et éducation

Né prématurément le 4 janvier 1643 dans le petit village de Woolsthorpe-by-Colsterworth dans le Lincolnshire en Angleterre, Isaac Newton est le fils de deux fermiers. Il porte le même nom que son père décédé trois mois avant la naissance de son fils. Quand le petit garçon a trois ans, sa mère, Hannah Ayscough, épouse Barbaraas Smith, un homme d’église qui ne veut pas s’occuper de lui. Isaac Junior est alors confié à sa grand-mère Margery Ayscough. Cette séparation avec sa mère provoque chez lui un sentiment d’angoisse, d’agressivité et de peur. Lorsque son mari décède, Hannah Ayscough revient alors vivre dans la maison familiale avec ses trois enfants issus de sa deuxième union.

À partir de 12 ans, Newton fréquente la King’s School de Grantham et est logé sur place, jusqu’à ce que sa mère lui fasse arrêter sa scolarité pour devenir fermier. Cependant Newton découvre qu’il n’est pas fait pour l’agriculture. Grâce à son oncle, William Ayscough, il obtient l’aval de sa mère pour reprendre ses études.

En juin 1661, âgé de 18 ans, Newton entame des études au Trinity College de l’Université de Cambridge. Il y est rapidement repéré par son professeur, le mathématicien Isaac Barrow. Pour financer ses études, il travaille à temps partiel en tant que serviteur personnel d’étudiants plus riches. Au moment où il est étudiant en troisième année, il passe une grande partie de son temps à étudier les mathématiques et la philosophie naturelle (aujourd’hui nous l’appelons la physique). Il est également fasciné par l’alchimie.

Les cours enseignés à Trinity College portent sur les idées incorrectes d’Aristote de l’époque grecque. Cependant, Newton étudie en autodidacte les travaux plus récents de Galilée, Boyle, Descartes et KeplerAprès trois ans à Cambridge, il obtient une bourse de quatre ans et peut enfin se consacrer totalement à ses études.

Les premières découvertes

En 1665, Newton fait une découverte majeure en mathématiques. L’une de ses premières grandes réalisations est l’invention des « fluxions » ou calcul intégral, lui fournissant les outils mathématiques dont il a besoin pour le reste de son travail.

Malheureusement, en raison de la peste qui sévit à Londres, le Trinity College doit fermer ses portes. Newton continue à travailler chez lui à Woolsthorpe, notamment dans le domaine de l’optique. En utilisant un prisme pour séparer la lumière blanche, il remarque que la lumière blanche était un mélange de nombreux types de rayons, plutôt qu’une seule entité. Il continuera à travailler avec la lumière et la couleur au cours des prochaines années et publiera ses résultats dans Opticks en 1704.

Isaac Newton retourne à Cambridge en 1667. Il est alors rapidement élu membre du Trinity College. En 1668, il obtient une maîtrise. Un an plus tard, Isaac Barrow, le professeur lucasien de mathématiques au Trinity College démissionne. Newton est alors choisi pour le succéder. La chaire de professeur lucasien de mathématiques dispense Newton de la nécessité du tutorat. Cependant, il a l’obligation de donner un cours annuel de conférences. Comme sujet principal, Newton choisit son travail en optique.

Le télescope de Newton

 Suite à ses études sur la réfraction, il arrive à la conclusion que les télescopes à réfraction ou lunette astronomique présentent une aberration chromatique selon lui impossible à corriger. En 1671, il invente alors le télescope à réflexion par miroir concave aujourd’hui connu sous le nom de télescope de Newton. Cet instrument optique obtient un meilleur agrandissement que les autres appareils astronomiques. 

Isaac Barrow présente le télescope de Newton lors d’une réunion à la Royal Society. En 1672, le jeune inventeur est invité à présenter son instrument à la Royal Society de Londres, ce qui lui permet de l’intégrer.

Gravitation

En août 1684, Newton reçoit la visite de l’astronome britannique Edmond Halley, qui vient le consulter au sujet des lois de Kepler et des orbites elliptiques des planètes. Les réponses de Newton sont particulièrement convaincantes. Edmond Halley lui apporte les encouragements et l’aide financière nécessaires pour qu’il continue son travail. Trois mois plus tard, il reçoit un court traité de neuf pages intitulé De Motu.

En deux ans et demi, le traité De Motu devient Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, qui est l’œuvre
majeure de Newton et qui a fondé toute la science moderne.

Il y écrit la formulation de trois lois du mouvement et y déclare :

« Il existe un pouvoir de gravité propre à tous les corps, proportionnel aux diverses quantités de matière qu’ils contiennent ».

En mécanique, ses trois lois du mouvement, principes de base de la physique moderne, ont abouti à la formulation de la loi de la gravitation universelle.

Il est également connu pour la formule connue aujourd’hui sous le nom de binôme de Newton qui montre le développement de (a + b)n valable pour toute valeur rationnelle de n.

Départ de Cambridge

En 1696, il démissionne du Collège de Cambridge pour devenir directeur de la Maison de la Monnaie. Il fera emprisonner une centaine de faux-monnayeurs.

En 1699, il est nommé membre du conseil de la Royal Society. Puis, en 1703, il est élu président de la Royal Society. Deux ans plus tard, il est fait chevalier par la reine Anne, devenant Sir Isaac Newton.

Isaac Newton se consacre ensuite à la théologie. Sa santé se détériorant peu à peu, il meurt en 1727 à l’âge de 84 ans et est enterré à l’abbaye de Westminster, à Londres. C’est le premier scientifique à être honoré de cette manière.

Isaac Newton et la pomme

Une légende s’est développée sur la découverte de la gravitation par Isaac Newton. Alors qu’il était assis un jour sous un pommier, un de ses fruits lui serait tombé sur la tête. Cet événement lui aurait fait penser à la pesanteur. Il se serait demandé : pourquoi la Lune ne tombe-t-elle pas ? Quelle est la force qui la maintient sur son orbite ? Cet événement lui aurait fait penser à la pesanteur. Il en aurait déduit sa théorie de la gravitation universelle mais n’aurait pas éprouvé le besoin de publier ses résultats.

En mécanique, ses trois lois du mouvement, principes de base de la physique moderne, ont abouti à la formulation de la loi de la gravitation universelle.

Sources

Famous scientists

ESA

Britannica

Maths et tiques

Larousse