"Débute" 300 ans (3) Isaac Newton, la terre et le ciel

1987/06/01 Duoandikoetxea, J. Andoni Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Annus mirabilis

Figure . PM: La Lune pouvait compléter le chemin dans un intervalle de temps avec son mouvement tangentiel. PM': La Lune, par la simple attraction de la Terre, pouvait suivre le chemin

dans la même période

À Cambridge, Newton a dû apprendre des œuvres d'Aristote et de philosophes naturels officialistes, un environnement inapproprié pour mener à bien sa révolution scientifique. Mais en 1665, l'épidémie est venue en Angleterre et Newton a quitté l'université de Cambridge, de retour à Woolsthorpe, sa ville natale. En lui, en dehors des fonctions étudiantes, il a donné de nombreuses preuves de sa créativité, comme la recherche des flux, la nature de la lumière et la gravitation. En fait, comme beaucoup d'autres scientifiques, il a poursuivi le mouvement circulaire et a trouvé la loi de la force centripète.

D'ici là, Huygens avait déjà résolu ce problème, mais Newton ne le connaissait pas. Cette découverte indépendante a suivi le processus suivant, imaginant une boule qui se déplace sur la surface intérieure d'une sphère creuse : selon le principe d'inertie qu'elle connaissait d'avance, la boule tend à parcourir le droit chemin, mais comme elle se déplace de façon circulaire, elle peut arriver à la conclusion qui est citée dans ses mots : tous les corps qui se déplacent de façon circulaire souffrent d'une poussée centratique. Quantitativement Newton a également été en mesure d'exprimer mathématiquement cette force, à savoir F V 2 /R.

D'autre part, des années plus tard, il a reconnu que dans les pâturages de sa ferme était très intéressé, et que la chute d'une pomme a poussé à penser comment la gravité de la Terre pouvait atteindre l'orbite de la Lune. Celle de la pomme, avoir l'histoire ou mentir, est autre chose: Bien que Gauss était en faveur de la métaphore, il est vrai que Newton l'a mentionné.

Alors que nous nous éloignons du centre de la Terre (aussi bien dans les constructions supérieures que dans les montagnes supérieures), la gravité influence, pourquoi ne s'étendra-t-il pas jusqu'à l'orbite de la Lune ? Newton a conclu que la raison pour laquelle la lune reste dans son orbite était la même. Et la loi du mouvement circulaire et la troisième de Kepler (R 3 /T 2 = kte) qui était employée pour le cas du soleil et des planètes ! combinant:

F V 2 /R = 4 . 2R 2 /T 2 . R = 4 . 2 /R 2 . [R 3 /T 2 ];

Par conséquent, F R -2 a trouvé la loi de l'inverse du carré de distance, bien que pour le cas du Soleil et des planètes, et pour la Terre et la Lune qui se déplace autour d'elle.

Par conséquent, il a comparé la force nécessaire pour maintenir la Lune dans son orbite avec la force de gravité existante à la surface de la Terre (à travers les distances où la Lune et un corps détaché de la main sont attirés vers la Terre), trouvant des résultats très proches, mais pas aussi proches que d'être certain de la raison.

Figure . À gauche, le chemin d'un corps qui tombe, prolongé jusqu'au centre de la Terre. (selon Newton). A droite, le chemin intérieur de la Terre d'un corps gravité. (selon Hooke).

Pourquoi ces résultats ne sont-ils pas adaptés ? Car on dit souvent que la différence entre théorie et observation était due à une mauvaise mesure du rayon terrestre. Cependant, pour cette mesure désintéressée, il a conclu qu'il devait intervenir un autre facteur, le vortex cartésien. À 23-24 ans, Newton a fait le premier pas pour obtenir la clé de l'Univers. Cependant, ces pensées n'ont pas rapidement atteint la société scientifique, et l'erreur dont nous avons parlé a poussé Newton à abandonner ces recherches jusqu'en 1679.

Avec Hooke

En novembre 1679, comme secrétaire de la Royal Society, Hooke, essayant d'oublier les conflits avec Newton, lui a envoyé une lettre avec son analyse du mouvement planétaire. Newton ne voulait pas répondre, mais cependant, il a décrit Hooke une expérience pour démontrer la rotation de la Terre: un corps en chute libre d'une tour; comme la vitesse tangentielle de la partie supérieure de la tour est plus grande que celle de la base, le corps se détournera vers l'est (en suivant le chemin de la forme spirale) vers le centre de la Terre. Hooke réalise l'erreur: il croit que le chemin du corps serait semblable à l'ellipsoïde.

Par conséquent, jusqu'alors Newton n'a pas remarqué que le corps qui tombe sous ces conditions était soumis aux principes du mouvement orbital. Dans ce cas, il a imposé l'intuition de Hooke et surprend Newton. Celui-ci, contrarié par l'erreur, voulut corriger l'idée de Hooke sous l'hypothèse de la gravité uniforme. Newton a de nouveau tronqué et plein d'électeurs, Hooke lui a dit que la gravité était inversement proportionnelle au carré de la distance.

Des années plus tard, cette lettre a apporté à Newton de nombreuses plaintes de plagiat de Hooke, quand il a publié "Principia". Cependant, il a reconnu à Halley que la correction de la spirale réalisée par Hooke obligea Newton à trouver la clé du mouvement orbital. C'est pourquoi, en utilisant la méthode de limite et infinitésimale, je déduis: La deuxième loi de Kepler était équivalente à la force centrale et la forme d'ellipse obligeait à que cette force soit inversement proportionnelle au carré de la distance, établissant définitivement le problème des orbites.

En 1680, Newton, n'appréciant rien qui fût dirigé par Hooke, rompit de nouveau le dessert avec lui, au point de ne pas pouvoir arriver au concept de gravitation universelle, qui ne faisait qu'avec des dynamiques orbitales.

Enregistrement universel et " Débute "

En août 1684, Edmond Halley se rendit à Cambridge pour visiter Newton. Halley a demandé à Newton quelle était la forme des planètes autour du Soleil. Newton savait la bonne réponse (parce qu'il l'a montrée) : l'ellipse. Ne trouvant pas les papiers demandés par Halley, trois mois plus tard il lui a envoyé le travail intitulé " De motu corporum in gyrum (Du mouvement des corps tournant) ". Non seulement avec la résolution du problème original, mais aussi avec les graines mathématiques d'une science générale de la dynamique. Ce travail a été présenté en Décembre de la même année dans la Société royale.

Woolsthorpe Manor, la maison de Newton.

Dans les deux années suivantes, inclus dans l'infatigable sirimol créatif, Newton, à partir du livre " De motu ", a écrit son chef-d'œuvre "Philosophiae Naturalis Principa Mathematica", le plus haut chef-d'œuvre de la science moderne. En avril 1686, le manuscrit du livre I fut présenté dans la Société royale et ses membres décidèrent d'imprimer le livre immédiatement. La vérité est que Halley lui-même a dû avancer l'argent pour imprimer, étant Amanuense de l'Association. En dehors de cela, Halley a informé Newton de la plainte de Hooke.

En fait, cette dénonciation n'avait pas beaucoup de fondement: d'une part, Hooke n'a pas eu le concept de gravitation universelle actuelle, et d'autre part, (rappelons les années de l'épidémie) la loi d'inversion du carré de la distance que Newton a trouvée bien avant Hooke. En plus de tout cela, pour pouvoir bien refléter ce système, il fallait des mathématiques de grande puissance (analyse de Newton), et la seule provision de Hooke consistait en une incroyable intuition illimitée, rien d'autre. Furieux, Newton nettoyé toutes les citations de Hooke de son livre et, plus grave, III. Il a menacé quiconque ne publierait pas le livre. Pour le bonheur de la science, Halley la convainc. Pour empêcher Newton de briser son magnifique traité, achevé le processus d'impression en Juillet 1687, Samuel Pepys, directeur de la Royal Society, a signé le "imprimatur".

Comme cela a été dit, il a été divisé en trois livres "Principia". Dans la première, après quelques définitions de grande importance pour renforcer la dynamique, Newton a présenté trois lois si célèbres:

• Loi I: "Tout corps reste au repos ou en état de mouvement uniforme et direct, sauf si les forces imprimées le modifient". Newton lui-même a reconnu qu'il a pris ce principe de Galileo pour le reformuler dans son système.
• II. la loi: Le changement de mouvement est proportionnel à la force motrice imprimée et se fait dans la direction de ligne droite dans laquelle il est imprimé ". Dans ce cas, il a également prêté l'idée à Galilée en développant des limites inconnues, en particulier avec la description des forces centripètes.
• III. la loi: Il y a toujours une réaction égale pour chaque action. Les interactions de deux corps sont toujours les mêmes et dirigées vers les parties opposées ". Cette loi, contrairement aux deux précédentes, était complètement nouvelle. Le concept de gravitation universelle était déjà dans la tête de Newton : selon cette loi, la gravitation ne pouvait pas être réduite seulement au système solaire, mais toutes les planètes, satellites, comètes et étoiles devaient se mouvoir sous cette loi.

Malgré cela, d'une manière logique, ils recueillaient toutes les parties du "puzzle". Par exemple, la mesure exacte de la radio que tant burukomin a donné à Newton qui avait fait Picard (qui, comme il a été écrit à de nombreuses reprises, est devenu si nerveux dans les mains de Newton que, nerveusement, il n'a pas pu refaire le calcul ancien et a dû le faire un assistant).

Schéma d'une machine avec mouvement permanent qui fonctionnerait avec des courants gravitationnels, réalisé par Newton.

En outre, le livre I, XII. Au point b), il réussit à démontrer que la force gravitationnelle d'attraction d'une sphère se produit lorsque toute la masse de la sphère se trouvait au centre de masse, en utilisant une démonstration très élégante (même Newton en fut fasciné).

II. Tout comme Descartes a rejeté la philosophie d'Aristote, Newton détruit la théorie des «violents cartésiens». Par exemple, LII. Dans la proposition, cette théorie a prouvé qu'elle ne peut pas se conformer aux lois de Kepler : c'est-à-dire, le mouvement circulaire interne dans les fluides rocheux violents, sous la gravité, deviendrait un chemin spiral, de sorte que les planètes toucheraient le Soleil. La théologie chrétienne médiévale est tombée vers le bas.

III. VII du livre dans la proposition, Newton a présenté sa découverte la plus célèbre; la loi de la gravitation universelle " gravitatem in corpora universa fieri, eamque proportionalem esse quantitati materiae in singulis ". C'est-à-dire qu'il y a une force de gravité qui correspond à tous les corps ; proportionnelle au nombre de morts qu'ils ont. Dans les mots d'aujourd'hui, " l'interaction gravitationnelle qui se produit entre deux corps est exprimée par deux forces attrayantes égales, directement proportionnelle à leurs masses et inversement proportionnelles au carré de la distance entre les deux " (Physique générale (II) Département de physique des États-Unis. ). Quantitativement, nous pouvons écrire comme:

F = G . m 1 m 2 /e 2 ,

où m1 et m2 sont les masses des deux corps, r la distance entre eux et G la constante de gravitation.

Par cette loi, Newton a démocratisé ", détruisant la hiérarchie pour les corps célestes inventés jusqu'alors. Étant son instrument utile dans les mains, Newton avait un grand avantage pour expliquer une série de phénomènes incompris au cours des siècles:

• Les fluctuations des marées, reliant les effets gravitationnels du Soleil et de la Lune sur les mers.
• Prenant comme base la masse de la Terre, il ouvrit la voie aux masses solaires et planétaires.
• Il a souligné le pourquoi de la modification de l'axe de rotation des planètes, clarifiant la précession des équinoxes.
• En raison de la rotation, il a prédit que les axes des planètes sont inférieurs aux diamètres perpendiculaires à eux.
• Quant aux comètes, laissant l'hypothèse que leur trajectoire est correcte, je déduis qu'ils accomplissent une ligne conique. Il a ajouté à la comète de 1680 son orbite parabolique, et dans les années suivantes, Halley, en utilisant la théorie de Newton, a noté la voie royale de sa comète, ellipse de grande excentricité, avec une période d'environ 75 ans.

Dernières années

Trinity College XVIII. À la fin du XXe siècle.

Épuisé sa capacité créative, Newton n'a apporté aucune contribution importante après la publication du "Principia". Dans d'autres tâches, il a insisté pour fixer la position exacte de la Lune en tenant compte des attractions du Soleil et de la Terre. Pour ce faire, il a eu plusieurs problèmes avec le directeur de l'Observatoire royal, Flamsteed, qui a été forcé d'utiliser les résultats de ses observations sur les positions de la Lune, profitant de sa grande puissance contre le désir de Flamsted de les obtenir. Il est venu à expliquer certaines des aberrations de notre planète, mais, bien sûr, il s'est avéré impossible de déterminer la position exacte de la lune (" dans cinq ou six équations ", comme il le voulait); le problème des trois corps est impossible à résoudre.

Enfin, nous dirons que l'influence de Newton sur le plan scientifique et philosophique serait très importante. Le concept de science qu'il a construit a duré jusqu'à l'arrivée d'Einstein. Euler, Lagrange, Hamilton et d'autres scientifiques, buvant de leur source, ont brillé le système de Newton. L'astronome Herschel a découvert Uranus, etc. Après eux, on pouvait apprécier la respiration de Newton, illuminant le chemin...