Isaac Newton

Sir Isaac Newton (25 décembre 1642 – 20 mars 1726/27 dans le calendrier julien, soit 4 janvier 1643 – 31 mars 1727 dans le calendrier grégorien) est un polymathe anglais — mathématicien, physicien, astronome, théologien et alchimiste — universellement considéré comme l'un des savants les plus influents de l'histoire et comme une figure centrale de la révolution scientifique. Son ouvrage majeur, Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Principes mathématiques de la philosophie naturelle), publié pour la première fois en 1687, jette les fondements de la mécanique classique en formulant les lois du mouvement et la loi de la gravitation universelle. Newton apporta également des contributions déterminantes à l'optique, partagea avec Gottfried Wilhelm Leibniz la paternité du développement du calcul infinitésimal, et occupa les fonctions de maître de la Monnaie royale et de président de la Royal Society. Son œuvre unifia la physique des cieux et celle de la Terre au sein d'un même cadre mathématique, instaurant un paradigme de la science naturelle qui domina la pensée occidentale pendant plus de deux siècles.

Jeunesse et formation

Isaac Newton naquit prématurément le jour de Noël 1642 au manoir de Woolsthorpe, dans le Lincolnshire, en Angleterre. Son père, également prénommé Isaac Newton, était un fermier prospère mais analphabète, qui mourut trois mois avant la naissance de son fils. Lorsque Newton eut trois ans, sa mère, Hannah Ayscough, se remaria et le laissa aux soins de sa grand-mère maternelle, expérience que les biographes ont mise en relation avec sa tendance, tout au long de sa vie, à l'insécurité et à l'hostilité dans ses relations personnelles.

Newton fréquenta la King's School de Grantham, où il manifesta son ingéniosité mécanique en construisant des maquettes de moulins à vent et des cadrans solaires. En 1659, sa mère, de nouveau veuve, le rappela à Woolsthorpe pour gérer le domaine familial, mais son evidente inaptitude aux travaux agricoles — combinée à l'intervention de son oncle William Ayscough et de son maître d'école — conduisit à sa réintégration dans l'école. En 1661, il fut admis au Trinity College de Cambridge en qualité de subsizar, c'est-à-dire d'étudiant travaillant en échange de son entretien.

À Cambridge, Newton découvrit les œuvres de René Descartes, Johannes Kepler, Galilée et d'autres pionniers de la nouvelle philosophie naturelle. Il obtint sa licence en 1665. Lorsque l'université ferma cette même année en raison de la grande peste, Newton regagna Woolsthorpe pour deux ans, période célébrée par la suite comme son annus mirabilis (« année miraculeuse »). Durant ces années, il posa les bases du calcul différentiel et intégral (qu'il nommait « méthode des fluxions »), mena des expériences sur la nature de la lumière et des couleurs, et commença les analyses qui devaient aboutir à sa théorie de la gravitation — inspirée, selon le récit célèbre sinon apocryphe, par la chute d'une pomme observée dans son jardin.

Contributions scientifiques

Mathématiques

Les premiers travaux mathématiques majeurs de Newton portèrent sur le théorème du binôme, qu'il généralisa aux exposants fractionnaires et négatifs. Sur cette base, il développa vers 1665–1666 sa méthode des fluxions, une technique de calcul des taux de variation instantanés et des aires sous les courbes — en substance, le calcul différentiel et intégral. Bien que Leibniz ait développé indépendamment un calcul équivalent dans les années 1670 et l'ait publié le premier, déclenchant ainsi la célèbre querelle de priorité sur l'invention du calcul infinitésimal, la méthode de Newton fut abondamment appliquée dans ses propres travaux de physique. Il contribua également à la résolution numérique des équations (méthode de Newton), à la classification des courbes cubiques et à la théorie de l'interpolation.

Optique

Entre 1666 et 1672, Newton conduisit une série d'expériences optiques révolutionnaires. À l'aide d'un prisme de verre, il démontra que la lumière blanche n'est pas une entité simple, mais un mélange hétérogène de rayons de différentes couleurs, chacun se réfractant selon un angle caractéristique. Cette découverte réfutait la conception aristotélicienne et cartésienne selon laquelle la couleur n'était qu'une modification de la lumière blanche pure. Newton conclut que la dispersion de la lumière rendait les lunettes astronomiques intrinsèquement sujettes à l'aberration chromatique et inventa en conséquence le télescope à réflexion, achevé en 1668, utilisant un miroir courbe à la place d'une lentille. Il communiqua un mémoire sur ses théories optiques à la Royal Society en 1672, provoquant de vives critiques — notamment de la part de Robert Hooke — qui blessèrent profondément sa susceptibilité et contribuèrent à sa réticence à publier. Ses résultats furent ultérieurement réunis dans l'Opticks (1704), ouvrage remarquable par son emploi de « questions » expérimentales proposant de nouvelles pistes de recherche.

Mécanique et gravitation

Le chef-d'œuvre de Newton, les Principia Mathematica, parut en 1687, sous les encouragements et avec le soutien financier d'Edmond Halley. Newton y établit les trois lois du mouvement : la loi d'inertie, la loi selon laquelle la force est égale au produit de la masse par l'accélération, et la loi selon laquelle toute action engendre une réaction égale et opposée. À partir de ces axiomes, joints à sa loi de la gravitation universelle — qui énonce que deux corps quelconques s'attirent avec une force proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare —, Newton déduisit les lois de Kepler sur le mouvement des planètes, expliqua les marées, rendit compte de la précession des équinoxes et analysa les trajectoires des comètes. En démontrant qu'une seule loi physique gouvernait à la fois les phénomènes célestes et terrestres, Newton renversa l'ancienne division aristotélicienne entre les cieux et la Terre et substitua à la philosophie naturelle qualitative une science mathématique et quantitative.

Carrière ultérieure

Dans les années 1690, les centres d'intérêt de Newton se tournèrent de plus en plus vers l'administration publique, la chronologie biblique et l'alchimie. En 1696, il fut nommé garde de la Monnaie royale, puis promu maître de la Monnaie en 1699, s'installant définitivement à Londres. À ce titre, il supervisa la grande refonte monétaire de 1696, poursuivit les faux-monnayeurs avec un zèle notable — notamment au moyen d'une longue campagne d'enquêtes et d'interrogatoires — et dirigea la Monnaie avec efficacité et rigueur jusqu'à sa mort. En 1703, il fut élu président de la Royal Society, fonction qu'il conserva jusqu'à son décès, dirigeant l'institution d'une main autoritaire. La reine Anne le fit chevalier en 1705, faisant de lui le premier savant ainsi honoré pour ses travaux, bien que cette distinction fût liée autant à ses activités politiques et monétaires qu'à ses accomplissements scientifiques.

Études privées : théologie et alchimie

Parallèlement à son œuvre scientifique, Newton consacra une attention considérable à des sujets qu'il garda en grande partie secrets. Homme profondément religieux mais hétérodoxe, il rejetait la doctrine de la Trinité — une position antitrinitarienne qui, si elle avait été professée ouvertement, lui aurait coûté sa charge de fellow à Cambridge. Il rédigea de nombreux écrits sur l'interprétation biblique, la prophétie et la chronologie, et étudia la théologie ancienne comme moyen de recouvrer une prisca sapientia, une sagesse originelle qui, selon lui, avait jadis contenu des vérités ultérieurement corrompues. Newton se livra également pendant des décennies à des recherches alchimiques, laissant plus d'un million de mots de notes expérimentales sur la transmutation des métaux. La relation entre ces occupations et sa science a fait l'objet de débats chez les historiens modernes ; beaucoup soutiennent que sa quête des forces cachées de la nature, qu'elles soient gravitationnelles ou alchimiques, relevait d'un unique programme intellectuel unifié.

Personnalité et controverses

Newton était notoirement secret, sensible à la critique et enclin aux querelles de priorité. Sa dispute avec Robert Hooke au sujet de l'optique, puis de la loi de l'inverse carré de la gravitation, fut amère et durable. La controverse la plus célèbre fut son conflit avec Gottfried Wilhelm Leibniz au sujet de l'invention du calcul infinitésimal, qui dégénéra en une querelle nationaliste entre mathématiciens anglais et continentaux. La Royal Society, sous la présidence de Newton, mena une enquête qui lui attribua la priorité — au moyen d'un rapport qu'il apparut plus tard avoir rédigé lui-même. Cette querelle laissa les mathématiques anglaises relativement isolées des avancées continentales au cours du XVIIIe siècle. Newton ne se maria jamais et compta peu d'amis intimes ; ses plus proches compagnons dans ses dernières années furent le jeune mathématicien suisse Nicolas Fatio de Duillier et John Conduitt, époux de sa nièce, qui l'assista à la Monnaie et conserva les récits de sa vie.

Mort et héritage

Newton mourut dans son sommeil à Kensington, à Londres, le 20 mars 1727 (ancien style), et fut inhumé avec une grande cérémonie dans l'abbaye de Westminster. Ses funérailles furent suivies par d'éminents hommes d'État et philosophes naturels ; Voltaire, témoin de la cérémonie, remarqua que l'Angleterre honorait un mathématicien comme d'autres nations honoraient des rois.

L'influence de Newton sur la science et la pensée est difficile à surestimer. Sa synthèse de la mécanique et de la gravitation devint le modèle même de la théorie scientifique réussie, et la « vision newtonienne du monde » — un univers de matière se mouvant dans un espace et un temps absolus selon des lois mathématiques déterministes — domina la physique jusqu'aux révolutions de la relativité et de la mécanique quantique au XXe siècle. Même après ces bouleversements, la mécanique newtonienne demeure le cadre opératoire de l'ingénierie courante, de la balistique et de la navigation céleste. Le newton (symbole N), unité de force du Système international, fut nommé en son honneur, de même que de nombreuses institutions scientifiques, des prix et le terme mathématique de « fluide newtonien ». L'épigramme fameux d'Alexander Pope résuma l'estime que ses contemporains portaient à son œuvre : « La Nature et ses lois étaient cachées dans la nuit : Dieu dit : Que Newton soit ! et tout fut lumière. »