Isaac Newton

Sir Isaac Newton (25 december 1642 – 20 maart 1726/27) was een Engels natuurkundige, wiskundige, astronoom, alchemist, theoloog en bestuurder, die algemeen wordt beschouwd als een van de invloedrijkste wetenschappers uit de geschiedenis en als een centrale figuur van de wetenschappelijke revolutie. Met zijn werk Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687) legde hij de grondslagen van de klassieke mechanica door de bewegingswetten en de wet van de universele zwaartekracht te formuleren. Daarnaast leverde hij baanbrekende bijdragen aan de optica, wordt hij naast Gottfried Wilhelm Leibniz gerekend tot de uitvinders van de differentiaal- en integraalrekening, en bekleedde hij hoge functies als Warden en later Master of the Royal Mint en president van de Royal Society. Zijn werk verenigde de natuurkunde van de hemel en die van de aarde in één wiskundig kader en vestigde een paradigma van natuurwetenschap dat meer dan twee eeuwen lang het westerse denken zou beheersen.

Vroege leven en opleiding

Isaac Newton werd op eerste kerstdag 1642 (4 januari 1643 volgens de gregoriaanse kalender) te vroeg geboren op Woolsthorpe Manor in Woolsthorpe-by-Colsterworth, in het Engelse graafschap Lincolnshire. Zijn vader, die eveneens Isaac Newton heette, was een welvarende maar ongeletterde boer die drie maanden vóór de geboorte van zijn zoon overleed. Toen Newton drie jaar oud was, hertrouwde zijn moeder, Hannah Ayscough, en liet zij hem achter in de zorg van zijn grootmoeder van moederskant — een ervaring die biografen in verband hebben gebracht met zijn levenslange neiging tot onzekerheid en afstandelijkheid in persoonlijke relaties.

Newton bezocht The King's School in Grantham, waar hij mechanische vindingrijkheid aan de dag legde door het bouwen van modellen van windmolens en zonnewijzers. In 1659 haalde zijn moeder, inmiddels voor de tweede keer weduwe geworden, hem terug naar Woolsthorpe om het familiebezit te beheren, maar zijn evidente ongeschiktheid voor het boerenbestaan — in combinatie met de tussenkomst van zijn oom William Ayscough en zijn schoolmeester — leidde tot zijn herplaatsing op school. In 1661 werd hij toegelaten tot Trinity College in Cambridge als subsizar, een student die kost en inwoning bekostigde door huishoudelijke diensten te verrichten.

In Cambridge maakte Newton kennis met het werk van René Descartes, Johannes Kepler, Galileo Galilei en andere pioniers van de nieuwe natuurfilosofie. In 1665 behaalde hij zijn bachelordiploma. Toen de universiteit dat jaar wegens de Grote Pest werd gesloten, keerde Newton twee jaar lang terug naar Woolsthorpe — een periode die nadien werd gevierd als zijn annus mirabilis ("wonderjaar"). In die tijd legde hij de basis voor de differentiaal- en integraalrekening (door hem "fluxies" genoemd), voerde hij experimenten uit naar de aard van licht en kleur, en begon hij aan de analyse die uiteindelijk tot zijn zwaartekrachttheorie zou voeren — beroemd, zij het wellicht apocrief, geïnspireerd door het zien vallen van een appel in zijn tuin.

Wetenschappelijke prestaties

Wiskunde

Newtons vroegste belangrijke wiskundige werk betrof de binomiale stelling, die hij veralgemeniseerde naar niet-gehele en negatieve exponenten. Op deze basis ontwikkelde hij rond 1665–1666 zijn methode der fluxies, een techniek voor het berekenen van momentane veranderingssnelheden en oppervlakten onder krommen — in wezen de differentiaal- en integraalrekening. Hoewel Leibniz in de jaren 1670 onafhankelijk een equivalente rekening ontwikkelde en als eerste publiceerde, hetgeen aanleiding gaf tot de beruchte prioriteitsstrijd, werd Newtons methode uitvoerig toegepast in zijn eigen natuurkundige werk. Hij leverde daarnaast bijdragen aan de numerieke oplossing van vergelijkingen (de methode van Newton), de classificatie van derdegraadskrommen en de interpolatietheorie.

Optica

Tussen 1666 en 1672 voerde Newton een reeks baanbrekende optische experimenten uit. Met een glazen prisma toonde hij aan dat wit licht geen enkelvoudige eenheid is, maar een heterogene mengeling van stralen van verschillende kleuren, die elk onder een eigen karakteristieke hoek worden gebroken. Deze ontdekking weerlegde de heersende aristotelische en cartesianische opvatting dat kleur een modificatie van zuiver wit licht was. Newton concludeerde dat de dispersie van licht lenstelescopen inherent onderhevig maakte aan chromatische aberratie, en vond daarom de spiegeltelescoop uit, voltooid in 1668, waarbij een gekromde spiegel in plaats van een lens werd gebruikt. In 1672 zond hij een verhandeling over zijn optische theorieën naar de Royal Society, waar deze scherpe kritiek opwekte — met name van Robert Hooke — die zijn kwetsbaarheid diep raakte en bijdroeg aan zijn terughoudendheid om te publiceren. Zijn bevindingen werden later gebundeld in de Opticks (1704), opmerkelijk vanwege het gebruik van experimentele "queries" (vragen) die verdere onderzoeksrichtingen voorstelden.

Mechanica en zwaartekracht

Newtons meesterwerk, de Principia Mathematica, verscheen in 1687 onder aanmoediging en met financiële steun van Edmond Halley. Daarin stelde Newton drie bewegingswetten op: de wet van traagheid, de wet dat kracht gelijk is aan massa maal versnelling, en de wet dat elke actie een gelijke en tegengestelde reactie kent. Uit deze axioma's, samen met zijn wet van de universele zwaartekracht — die stelt dat elk tweetal lichamen elkaar aantrekt met een kracht evenredig met het product van hun massa's en omgekeerd evenredig met het kwadraat van hun onderlinge afstand — leidde Newton de wetten van Kepler over de planeetbeweging af, verklaarde hij de getijden, gaf hij rekenschap van de precessie van de equinoxen en analyseerde hij de banen van kometen. Door aan te tonen dat één enkele natuurwet zowel hemelse als aardse verschijnselen beheerste, wierp Newton de eeuwenoude aristotelische scheiding tussen hemel en aarde omver en verving hij de kwalitatieve natuurfilosofie door een wiskundige, kwantitatieve wetenschap.

Latere loopbaan

In de jaren 1690 verlegde Newtons belangstelling zich steeds meer naar openbaar bestuur, bijbelse chronologie en alchemie. In 1696 werd hij benoemd tot Warden of the Royal Mint en in 1699 bevorderd tot Master, waarbij hij voorgoed naar Londen verhuisde. In deze hoedanigheid leidde hij de grote hermuntiging van 1696 (de vernieuwing van het Engelse muntwezen), vervolgde hij vervalsers met opmerkelijke ijver — waaronder een langdurige campagne van onderzoek en verhoor — en bestuurde hij de Munt met efficiëntie en strengheid tot aan zijn dood. In 1703 werd hij gekozen tot president van de Royal Society, een ambt dat hij tot zijn dood zou bekleden en met autoritaire hand uitoefende. Koningin Anna sloeg hem in 1705 tot ridder, waarmee hij de eerste wetenschapper was die op deze wijze voor zijn wetenschappelijke werk werd geëerd, hoewel de eer net zozeer verbonden was aan zijn politieke en muntelijke activiteiten als aan zijn wetenschap.

Theologische en alchemistische studies

Naast zijn wetenschappelijke werk besteedde Newton enorme aandacht aan onderwerpen die hij grotendeels privé hield. Hij was een diep religieus, zij het onorthodox man, die de leer van de Drie-eenheid verwierp — een standpunt (antitrinitarisme) dat, indien openlijk verkondigd, hem zijn fellowship in Cambridge zou hebben gekost. Hij schreef uitvoerig over bijbelse uitleg, profetie en chronologie, en bestudeerde de oude theologie als middel om een prisca sapientia te herstellen, een oerwijsheid die volgens hem ooit waarheden had bevat die later waren verdorven. Newton besteedde bovendien tientallen jaren aan alchemistisch onderzoek en liet meer dan een miljoen woorden aan experimentele aantekeningen over goudmaking na. De moderne wetenschap heeft de verhouding tussen deze bezigheden en zijn natuurwetenschap uitvoerig bediscussieerd; veel historici betogen dat zijn zoektocht naar verborgen krachten in de natuur, of die nu gravitationeel of alchemistisch waren, deel uitmaakte van één samenhangend intellectueel programma.

Persoonlijkheid en controverses

Newton stond erom bekend geheimzinnig te zijn, gevoelig voor kritiek en vatbaar voor prioriteitsgeschillen. Zijn ruzie met Robert Hooke over de optica en later over de omgekeerd-kwadratenwet van de zwaartekracht was bitter en langdurig. Het beroemdste conflict was zijn twist met Gottfried Wilhelm Leibniz over de uitvinding van de differentiaalrekening, die escaleerde tot een nationalistische vete tussen Engelse en continentale wiskundigen. De Royal Society voerde onder Newtons presidentschap een onderzoek uit dat Newton in het gelijk stelde — op grond van een verslag dat later als door Newton zelf opgesteld werd onthuld. Het geschil isoleerde de Engelse wiskunde gedurende de achttiende eeuw relatief van de continentale ontwikkelingen. Newton trouwde nooit en had weinig intieme vrienden; zijn belangrijkste latere metgezel... zijn naaste kring omvatte onder meer de jonge Zwitserse wiskundige Nicolas Fatio de Duillier en de echtgenoot van zijn nicht, John Conduitt, die hem bij de Munt assisteerde en herinneringen aan zijn leven bewaarde.

Dood en nalatenschap

Newton overleed op 20 maart 1726/27 in zijn slaap te Kensington, Londen, en werd met grote plechtigheid begraven in Westminster Abbey. Zijn begrafenis werd bijgewoond door vooraanstaande staatslieden en natuurfilosofen; Voltaire, die de plechtigheid aanschouwde, merkte op dat Engeland een wiskundige eerde zoals andere naties koningen eerden.

Newtons invloed op wetenschap en denken valt moeilijk te overdrijven. Zijn synthese van mechanica en zwaartekracht werd hét toonbeeld van een succesvolle wetenschappelijke theorie, en het "newtoniaanse wereldbeeld" — een universum van materie die zich in absolute ruimte en tijd volgens deterministische wiskundige wetten beweegt — domineerde de natuurkunde tot aan de revoluties van relativiteitstheorie en kwantummechanica in de twintigste eeuw. Zelfs na die revoluties blijft de newtoniaanse mechanica het operationele kader voor alledaagse techniek, ballistiek en astronomische navigatie. De newton (symbool N), de SI-eenheid van kracht, is naar hem vernoemd, evenals talrijke wetenschappelijke instellingen, prijzen en de natuurkundige term "newtoniaanse vloeistof". Het beroemde grafschrift van Alexander Pope vatte het oordeel van zijn tijdgenoten samen: "Nature and Nature's laws lay hid in night: God said, Let Newton be! and all was light" — "De natuur en haar wetten lagen verscholen in de nacht: God zeide: Er zij Newton! en alles werd licht."