Contenu
- Il a créé le télescope moderne
- Newton a aidé à développer l'analyse spectrale
- Les lois du mouvement de Newton jettent les bases de la mécanique classique
- Il a créé la loi de la gravitation universelle et du calcul
L’un des scientifiques les plus influents de l’histoire, les contributions de Sir Isaac Newton aux domaines de la physique, des mathématiques, de l’astronomie et de la chimie ont contribué à l’inauguration de la révolution scientifique. Et bien que l'histoire d'une pomme qui tombe depuis longtemps sur sa tête savante soit probablement apocryphe, ses contributions ont changé la façon dont nous voyons et comprenons le monde qui nous entoure.
Il a créé le télescope moderne
Avant Newton, les télescopes standard fournissaient un grossissement, mais avec des inconvénients. Connu sous le nom de lunette astronomique, ils utilisaient des lentilles en verre qui changeaient la direction de différentes couleurs selon différents angles. Cela a provoqué des «aberrations chromatiques» ou des zones floues et floues autour des objets vus à travers le télescope.
Après de nombreux bricolages et tests, y compris la rectification de ses propres lentilles, Newton trouva une solution. Il a remplacé les lentilles de réfraction par des lentilles à miroir, y compris un grand miroir concave pour montrer l’image principale et un plus petit, réfléchissant, pour afficher cette image à l’œil. Le nouveau «télescope à réflexion» de Newton était plus puissant que les versions précédentes et, comme il utilisait un petit miroir pour faire rebondir l’image sur l’œil, il pouvait construire un télescope beaucoup plus petit et plus pratique. En fait, son premier modèle, construit en 1668 et donné à la Royal Society d’Angleterre, mesurait seulement six pouces de long (environ 10 fois plus petit que les autres télescopes de l’époque), mais pouvait grossir des objets 40 fois.
La conception du télescope simple de Newton est encore utilisée de nos jours, tant par les astronomes de basse-cour que par les scientifiques de la NASA.
Newton a aidé à développer l'analyse spectrale
La prochaine fois que vous regarderez un arc-en-ciel dans le ciel, vous pourrez remercier Newton de nous avoir d'abord aidé à comprendre et à identifier ses sept couleurs. Il a commencé à étudier la lumière et la couleur avant même de créer le télescope à réflexion, bien qu'il ait présenté l'essentiel de son témoignage plusieurs années plus tard, dans son livre de 1704, Opticks.
Avant Newton, les scientifiques adhéraient principalement aux théories anciennes sur la couleur, y compris celles d'Aristote, qui estimait que toutes les couleurs venaient de la luminosité (blanc) et de l'obscurité (noir). Certains pensaient même que les couleurs de l’arc-en-ciel étaient formées par l’eau de pluie qui colorait les rayons du ciel. Newton n'était pas d'accord. Il a effectué une série d'expériences apparemment sans fin pour prouver ses théories.
Travaillant dans sa pièce sombre, il dirigea une lumière blanche à travers un prisme en cristal placé sur un mur, qui se sépara en sept couleurs que nous appelons maintenant le spectre de couleurs (rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet). Les scientifiques savaient déjà que bon nombre de ces couleurs existaient, mais ils croyaient que le prisme lui-même transformait la lumière blanche en ces couleurs. Mais lorsque Newton a réfracté ces mêmes couleurs sur un autre prisme, elles se sont transformées en une lumière blanche, prouvant que la lumière blanche (et la lumière du soleil) était en réalité une combinaison de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel.
Les lois du mouvement de Newton jettent les bases de la mécanique classique
En 1687, Newton publia l'un des ouvrages scientifiques les plus importants de l'histoire, le Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, communément appelé le Principa. C'est dans ce travail qu'il a d'abord exposé ses trois lois du mouvement.
La loi de l’inertie stipule qu’au repos ou en mouvement, il restera au repos ou en mouvement sauf s’il est sollicité par une force extérieure. Donc, avec cette loi, Newton nous aide à expliquer pourquoi une voiture s’arrête quand elle heurte un mur, mais les corps humains à l’intérieur de la voiture continueront à avancer à la même vitesse constante jusqu’à ce que les corps atteignent une force externe, comme un tableau de bord ou airbag. Cela explique également pourquoi un objet lancé dans l'espace est susceptible de continuer à la même vitesse sur le même chemin à l'infini, sauf s'il entre en contact avec un autre objet qui exerce une force pour le ralentir ou changer de direction.
Vous pouvez voir un exemple de sa deuxième loi d'accélération lorsque vous faites du vélo. Dans son équation, cette force est égale à la masse fois l'accélération, ou F = ma, votre pédalage sur un vélo crée la force nécessaire pour accélérer. La loi de Newton explique également pourquoi des objets plus gros ou plus lourds nécessitent plus de force pour les déplacer ou les modifier, et pourquoi frapper un petit objet avec une batte de baseball produirait plus de dégâts que de frapper un gros objet avec cette même batte.
Sa troisième loi d'action et de réaction crée une symétrie simple pour la compréhension du monde qui nous entoure: pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Lorsque vous êtes assis sur une chaise, vous exercez une force sur la chaise, mais la chaise exerce une force égale pour vous maintenir en position verticale. Et quand une fusée est lancée dans l’espace, c’est grâce à la force arrière de la fusée sur le gaz et à la poussée vers l’avant du gaz sur la fusée.
Il a créé la loi de la gravitation universelle et du calcul
le Principa contient également certains des premiers ouvrages publiés par Newton sur le mouvement des planètes et la gravité. Selon une légende populaire, un jeune Newton était assis sous un arbre dans la ferme de sa famille lorsque la chute d’une pomme a inspiré l’une de ses théories les plus célèbres. Il est impossible de savoir si cela est vrai (et Newton lui-même n’a commencé à raconter l’histoire qu’en tant qu’homme âgé), mais c’est une histoire utile pour expliquer la science derrière la gravité. Il est également resté à la base de la mécanique classique jusqu’à la théorie de la relativité d’Albert Einstein.
Newton a établi que si la force de gravité retirait la pomme de l'arbre, il était également possible que la gravité exerce son pouvoir d'attraction sur des objets beaucoup, beaucoup plus loin. La théorie de Newton a permis de prouver que tous les objets, aussi petits qu'une pomme et aussi gros qu'une planète, sont soumis à la gravité. La gravité a contribué à maintenir les planètes en rotation autour du soleil et à créer les flux et reflux des rivières et des marées. La loi de Newton stipule également que les corps plus grands avec des masses plus lourdes exercent une attraction plus gravitationnelle. C’est pourquoi ceux qui marchent sur la lune beaucoup plus petite éprouvent un sentiment d’apesanteur, car ils exercent une force gravitationnelle moins importante.
Pour expliquer ses théories de la gravité et du mouvement, Newton a contribué à créer une nouvelle forme de mathématiques spécialisée. Connu à l'origine sous le nom de «fluxions», et à présent de calcul, il décrivait l'état de la nature en constante évolution et variable (comme la force et l'accélération), d'une manière que l'algèbre et la géométrie existantes ne pouvaient pas. Le calcul a peut-être été un fléau pour de nombreux lycéens et étudiants, mais il s’est révélé inestimable pour des siècles de mathématiciens, d’ingénieurs et de scientifiques.