|
En hommage à Newton
La physique de Newton (II) Pour Newton, on peut dire que tout commença au Trinity College et certainement en 1663 lorsqu'il acheta un traité d'astrologie judiciaire (prophétique) à la foire de Sturbridge mais auquel il ne comprit pas grand chose. Il se rendit compte qu'il lui manquait les bases de la géométrie. Il s'empressa alors d'acheter une édition anglaise des "Eléments" d'Euclide. Ecrit 1900 ans plus tôt, il était toujours considéré comme un "best seller" et placé en bonne place sur la devanture des librairies spécialisées, auprès de la "Géométrie" de Descartes. La version la plus courante était celle écrite en anglais par Isaac Barrow publiée en 1650 et réimprimée par la suite. Newton rapporta les "Eléments" chez lui et se mit à lire quelques pages pour retrouver les théorèmes et les figures dont il avait besoin pour comprendre l'ouvrage d'astrologie. Il avait à peine 21 ans et tout ce qu'il lut lui parut évident. Il mit finalement l'ouvrage de côté, au fond de sa bibliothèque, signalant dans ses notes que c'était "un livre insignifiant"... Mais rétrospectivement, on apprit qu'en fait il avait essentiellement lu l'index et quelques pages sans vraiment se plonger dans l'oeuvre... On y reviendra. Puis il acheta l'ouvrage de Descartes, le lut seul et le trouva cette fois... plutôt compliqué ! En fait, l'ouvrage était trop difficile pour lui, l'obligeant à lire 3 ou 4 pages à la fois, et plusieurs fois, pour essayer d'y comprendre quelque chose. Il termina l'ouvrage mais n'en tira aucun enseignement. Il y avait de quoi. Bien que Descartes était mort en 1649, ses idées étaient encore passablement nouvelles. Il fut par exemple le premier à utiliser des graphiques (le système cartésien de coordonnées) pour représenter des fonctions et créa le lien entre l'algèbre et la géométrie. C'est suite à cette constatation que Newton décida d'étudier les mathématiques à l'université, lui qui n'avait jamais vraiment été passionné par l'arithmétique à l'école. Ainsi que nous l'avons dit, en 1664 il obtint une bourse pour le Trinity College de Cambridge. Il est élu étudiant bien que son professeur de math, Isaac Barrow, ait déclaré que son élève manquait de connaissances concernant l'un des principaux textes de mathématiques, les "Éléments" d'Euclide. Et de fait Newton allait devoir apprendre l'analyse moderne sans avoir acquis les bases de la géométrie classique... Vexé mais intelligent, cette réflexion poussa Newton à reprendre l'ouvrage qu'il avait méprisé et se remit à l'étudier. Cette fois-ci, plus habile en géométrie, il le trouva moins "insignifiant" qu'il l'avait supposé. Et de fait, les "Eléments" resteront parmi ses livres favoris et l'aideront bien des années plus tard à expliquer au monde la Loi de la gravitation universelle... A consulter : Les Éléments d'Euclide (vf html 1804) Les Éléments d'Euclide (vf scannée 1626)
Cette fois on peut dire que Newton maîtrisait l'analyse et les mathématiques. Dans un manuscrit datée du 20 mai 1665, il n'avait que 23 ans, il décrit sa méthode des "fluxions" pour mesurer les variations de vitesse de n'importe quel objet, quelle que soit sa trajectoire. Cette méthode mathématique ne sera connue de ces collègues que trente ans plus tard ! Mais laissons le temps au temps. Nous reviendrons sur la méthode des "fluxions" un peu plus tard, lorsque nous discuterons de la loi de la gravitation. Quelques mois plus tard, pendant l'été de 1665, la peste bubonique régna à Londres et à Cambridge faisant 75000 victimes, obligeant Newton à se retirer en province, non loin du village de Woolsthorpe. Un grand incendie se produisit l'année suivante près de la Tour de Londres[1], si bien que le jeune Newton passa près de 18 mois en vacances forcées. Il écrivit dans sa biographie, qu'à cette époque "âgé d'à peine 24 ans, mes capacités d'invention étaient au maximum et je m’intéressais plus aux Mathématiques et à la Philosophie que je ne l’ai jamais fait depuis." Isolé dans sa chambre, parfois totalement occultée, il avait ramené un carnet de note de 140 pages blanches qu'il commença aussitôt à remplir de commentaires et de formules, réalisant diverses expériences en mécanique, en physique et en (al)chimie, au point que sa grand-mère s'inquiétait de ne jamais le voir prendre l'air. Sa chambre était transformée en cabinet de travail, un comportement que reconnaîtront encore aujourd'hui certains lecteurs sans doute un peu trop solitaires. Newton profita de ce congé pour résoudre une série de problèmes mécaniques de la vie courante et fit des découvertes essentielles en mathématiques. Il découvrit certaines propriétés de la lumière et s'occupa beaucoup de philosophie et d'alchimie. En fait son génie créateur ne connaîtra plus de répit. Le spectre de la lumière Expert en mathématiques et fier de dire qu’il ne faisait jamais d’hypothèses, en 1672 Newton écrivit au Secrétaire de la Royal Society, Henry Oldenburg, un commentaire qui s’avéra prémonitoire : "C’est une découverte (scientifique) qui m’a amené à faire ledit télescope et dont je ne doute pas qu’elle se montrera plus profitable que la communication de cet instrument, étant à mon jugement la plus étrange sinon la plus importante révélation faite à ce jour des opérations de la Nature." Trois semaines plus tard il révéla sa découverte : c’était la théorie de la lumière. En effet, quelques années plus tôt, en 1666, au cours d’une expérience qu’il qualifiera ultérieurement de “cruciale”, le jeune Newton découvrit le spectre de la lumière. Il avait déjà observé les irisations colorées autour de la Lune durant la nuit mais il pensait qu'il s'agissait d'un effet lié à la fatigue de ses yeux, éprouvant parfois de forts maux de tête quand il observait la Lune toute la nuit avec le prototype de télescope qu'il mettait au point. En 1663, en même temps que l'ouvrage d'astrologie, Newton avait acheté un prisme à la foire de Sturbridge. Délaissant un temps ce livre de géométrie trop difficile pour lui, il s'amusa souvent à faire tourner son prisme dans les rayons du Soleil. C'est durant l'une de ces expériences qu'il découvrit que la lumière blanche se décomposait exactement dans les mêmes couleurs que l'arc-en-ciel et étaient toujours disposées de la même façon. A lire : La lettre de Newton évoquant sa nouvelle théorie sur la lumière et les couleurs Philosophical Transactions of the Royal Society, No. 80 (19 Feb. 1671/2), pp. 3075-3087 Newton avait le pressentiment que la réunion des couleurs de l'arc-en-ciel pouvait donner de la lumière blanche. En effet, en modifiant la position du prisme avec précaution, sous certains angles il parvenait même à reproduire le faisceau blanc sans disperser la lumière. Bien que son expérience sera critiquée par le clergé romain jusqu’au début du XVIII |