Η πιο μοναχική ιδιοφυΐα

Περιγράφοντας τη ζωή του, λίγο πριν από το θάνατό του, ο Newton έθεσε τις συνεισφορές του ως εξής:«Δεν ξέρω τι μπορεί να φαίνομαι στον κόσμο, αλλά, όσον αφορά τον εαυτό μου, μοιάζω σαν αγόρι που παίζει στην ακτή της θάλασσας. , και να εκτρέπομαι πότε πότε βρίσκοντας ένα πιο λείο βότσαλο ή ένα πιο όμορφο κοχύλι από το συνηθισμένο, ενώ ο μεγάλος ωκεανός της αλήθειας βρισκόταν ακάλυπτος μπροστά μου.»

Ένα πράγμα που ο Νεύτων δεν έκανε ποτέ, στην πραγματικότητα, ήταν να παίξει στην ακτή. Στην πραγματικότητα, αν και επωφελήθηκε πολύ από την περιστασιακή αλληλεπίδραση με επιστήμονες αλλού στη Βρετανία και στην Ήπειρο -συχνά μέσω ταχυδρομείου- δεν έφυγε ποτέ από την περιοχή του μικρού τριγώνου που συνδέει τη γενέτειρά του, το Woolsthorpe, το πανεπιστήμιό του, το Cambridge και την πρωτεύουσά του, το Λονδίνο. . Ούτε φαινόταν να «παίζει» με οποιαδήποτε έννοια της λέξης που χρησιμοποιούμε οι περισσότεροι από εμάς. Η ζωή του Νεύτωνα δεν περιελάμβανε πολλούς φίλους, ή οικογένεια με τους οποίους ένιωθε κοντά, ή ακόμα και έναν μόνο εραστή, γιατί, τουλάχιστον μέχρι τα τελευταία του χρόνια, το να κάνεις τον Νεύτωνα να κοινωνικοποιηθεί ήταν κάτι σαν να πείθεις γάτες να μαζευτούν για ένα παιχνίδι Scrabble. Ίσως το πιο χαρακτηριστικό ήταν μια παρατήρηση ενός μακρινού συγγενή, του Χάμφρεϊ Νιούτον, ο οποίος υπηρέτησε ως βοηθός του για πέντε χρόνια:είδε τον Νεύτωνα να γελάει μόνο μία φορά—όταν κάποιος τον ρώτησε γιατί κάποιος θα ήθελε να σπουδάσει τον Ευκλείδη.

Ο Νεύτωνας είχε ένα καθαρά αδιάφορο πάθος για την κατανόηση του κόσμου, όχι την επιθυμία να τον βελτιώσει προς όφελος της ανθρωπότητας. Κατά τη διάρκεια της ζωής του απέκτησε μεγάλη φήμη, αλλά δεν είχε κανέναν να τη μοιραστεί. Πέτυχε πνευματικό θρίαμβο, αλλά ποτέ αγάπη. Έλαβε τις υψηλότερες διακρίσεις και τιμές, αλλά πέρασε μεγάλο μέρος του χρόνου του σε διανοητικές διαμάχες. Θα ήταν ωραίο να μπορούσαμε να πούμε ότι αυτός ο γίγαντας της διανόησης ήταν ένας συμπονετικός, ευχάριστος άνθρωπος, αλλά αν είχε τέτοιες τάσεις, έκανε καλή δουλειά να τις καταστείλει και να βγει ως αλαζονικός μισάνθρωπος. Ήταν το είδος του ανθρώπου που, αν λέγατε ότι ήταν μια γκρίζα μέρα, θα έλεγε, «όχι, στην πραγματικότητα ο ουρανός είναι μπλε». Ακόμα πιο ενοχλητικό, ήταν το είδος που μπορούσε να το αποδείξει. Ο φυσικός Ρίτσαρντ Φάινμαν εξέφρασε τα συναισθήματα πολλών επιστημόνων όταν έγραφε ένα βιβλίο με τίτλο, Τι σε νοιάζει τι σκέφτονται οι άλλοι; Ο Νεύτωνας δεν έγραψε ποτέ απομνημονεύματα, αλλά αν το είχε, πιθανότατα θα το έλεγε Ελπίζω να σε νευρίασα πραγματικά , ή ίσως, Μην με ενοχλείς, γαϊδούρι .

Σήμερα όλοι συλλογιζόμαστε σαν Νευτώνειες. Μιλάμε για τη δύναμη του χαρακτήρα ενός ανθρώπου και την επιτάχυνση της εξάπλωσης μιας ασθένειας. Μιλάμε για σωματική, ακόμη και ψυχική αδράνεια, και για την ορμή μιας αθλητικής ομάδας. Το να σκεφτόμαστε με τέτοιους όρους θα ήταν πρωτόγνωρο πριν από τον Νεύτωνα. Το να μην σκέφτεσαι με τέτοιους όρους είναι ανήκουστο σήμερα. Ακόμη και εκείνοι που δεν γνωρίζουν τίποτα από τους νόμους του Νεύτωνα, έχουν βυθιστεί στις ιδέες του. Και έτσι το να μελετήσουμε το έργο του Νεύτωνα σημαίνει να μελετήσουμε τις δικές μας ρίζες.

Η τάση του Νεύτωνα για τη μοναξιά και η πολύωρη δουλειά του ήταν, τουλάχιστον από την άποψη των πνευματικών του επιτευγμάτων, μεγάλες δυνάμεις. Ωστόσο, εάν η υποχώρησή του στη σφαίρα του νου ήταν ευλογία για την επιστήμη, είχε μεγάλο κόστος για τον άνθρωπο και φαίνεται ότι συνδέθηκε με τη μοναξιά και τον πόνο της παιδικής του ηλικίας.

Είχε έρθει στον κόσμο στις 25 Δεκεμβρίου 1642, σαν ένα από εκείνα τα χριστουγεννιάτικα δώρα που δεν είχατε βάλει στη λίστα σας. Ο πατέρας του είχε πεθάνει λίγους μήνες νωρίτερα και η μητέρα του, Χάνα, πρέπει να πίστευε ότι η ύπαρξη του Ισαάκ θα αποδεικνυόταν μια βραχύβια ταλαιπωρία, γιατί ήταν προφανώς πρόωρος και δεν αναμενόταν να επιβιώσει.

Περισσότερα από 80 χρόνια αργότερα, ο Νιούτον είπε στον σύζυγο της ανιψιάς του ότι ήταν τόσο μικροσκοπικός στη γέννηση που μπορούσε να χωρέσει σε ένα δοχείο και τόσο αδύναμος που έπρεπε να έχει ένα στήριγμα στο λαιμό του για να το κρατήσει στους ώμους του. Τόσο τρομερή ήταν η κατάσταση του μικρού μπαμπούλα που δύο γυναίκες που στάλθηκαν για προμήθειες μερικά μίλια μακρύτερα σκαρφίστηκαν, σίγουρες ότι το παιδί θα ήταν νεκρό πριν επιστρέψουν. Έκαναν όμως λάθος. Το στήριγμα του λαιμού ήταν όλη η τεχνολογία που χρειαζόταν για να κρατήσει το βρέφος στη ζωή.

Αν ο Νεύτωνας δεν είδε ποτέ τη χρήση του να έχει ανθρώπους στη ζωή του, ίσως αυτό ήταν επειδή η μητέρα του δεν φαινόταν ποτέ να τον χρησιμοποιεί πολύ τον . Όταν ήταν 3 ετών, παντρεύτηκε έναν πλούσιο πρύτανη, τον αιδεσιμότατο Barnabas Smith. Πάνω από το διπλάσιο της ηλικίας της Hannah, ο Smith ήθελε μια νεαρή σύζυγο αλλά όχι έναν νεαρό θετό γιο.

Δεν μπορεί κανείς να είναι σίγουρος σε τι είδους οικογενειακή ατμόσφαιρα οδήγησε αυτό, αλλά είναι πιθανώς ασφαλές να υποθέσει κανείς ότι υπήρξαν κάποιες εντάσεις, αφού, χρόνια αργότερα, σε σημειώσεις που έγραψε για την παιδική του ηλικία, ο Isaac θυμάται «απειλώντας τον πατέρα και τη μητέρα μου τον Smith να καούν αυτοί και το σπίτι από πάνω τους.»

Ο Ισαάκ δεν είπε πώς αντέδρασαν οι γονείς του στην απειλή του, αλλά το αρχείο δείχνει ότι σύντομα εξορίστηκε στη φροντίδα της γιαγιάς του. Ο Άιζακ κι εκείνη τα πήγαιναν καλύτερα, αλλά ο πήχης είχε πέσει αρκετά χαμηλά. Σίγουρα δεν ήταν κοντά - σε όλα τα γραπτά και τις μουντζούρες που άφησε πίσω του ο Ισαάκ δεν υπάρχει ούτε μια στοργική ανάμνηση της. Από τη θετική πλευρά, δεν υπάρχουν επίσης αναμνήσεις ότι ήθελε να της βάλει φωτιά και να κάψει το σπίτι.

Όταν ο Ισαάκ ήταν 10 ετών, ο αιδεσιμότατος Σμιθ πέθανε και επέστρεψε για λίγο στο σπίτι, μπαίνοντας σε ένα νοικοκυριό που τώρα περιελάμβανε τα τρία μικρά παιδιά από τον δεύτερο γάμο της μητέρας του. Μερικά χρόνια μετά το θάνατο του Smith, η Hannah τον έστειλε σε ένα πουριτανικό σχολείο στο Grantham, 8 μίλια από το Woolsthorpe. Ενώ σπούδαζε εκεί, επιβιβάστηκε στο σπίτι ενός φαρμακοποιού και χημικού ονόματι Γουίλιαμ Κλαρκ, ο οποίος θαύμαζε και ενθάρρυνε την εφευρετικότητα και την περιέργεια του Νεύτωνα. Ο νεαρός Ισαάκ έμαθε να αλέθει χημικά με γουδί και γουδοχέρι. μέτρησε τη δύναμη των καταιγίδων πηδώντας μέσα και κόντρα στον άνεμο και συγκρίνοντας την απόσταση των αλμάτων του. έφτιαξε έναν μικρό ανεμόμυλο προσαρμοσμένο να τροφοδοτείται από ένα ποντίκι που τρέχει σε διάδρομο και ένα τετράτροχο καρότσι στο οποίο καθόταν και τροφοδοτούσε γυρίζοντας μια μανιβέλα. Δημιούργησε επίσης έναν χαρταετό που έφερε ένα αναμμένο φανάρι στην ουρά του και το πετούσε τη νύχτα, τρομάζοντας τους γείτονες.

Αν και τα πήγαινε καλά με τον Κλαρκ, οι συμμαθητές του ήταν μια διαφορετική ιστορία. Στο σχολείο, το ότι ήταν διαφορετικός και σαφώς πνευματικά ανώτερος, έφερε στον Νεύτωνα την ίδια αντίδραση τότε όπως και σήμερα - τα άλλα παιδιά τον μισούσαν. Η μοναχική αλλά έντονα δημιουργική ζωή που έζησε ως αγόρι ήταν προετοιμασία για τη δημιουργική αλλά βασανισμένη και απομονωμένη ζωή που θα ζούσε στο μεγαλύτερο μέρος —αν και ευτυχώς όχι σε όλη— της ενήλικης ζωής του.

Καθώς ο Νεύτων πλησίαζε στα 17 του, η μητέρα του τον τράβηξε από το σχολείο, αποφασισμένη να επιστρέψει στο σπίτι για να διαχειριστεί την οικογενειακή περιουσία. Αλλά ο Νεύτωνας δεν αποδείχτηκε αγρότης, αποδεικνύοντας ότι μπορείς να είσαι ιδιοφυΐα στον υπολογισμό των τροχιών των πλανητών και ολότελα klutz όταν πρόκειται για την καλλιέργεια μηδικής. Επιπλέον, δεν τον ένοιαζε. Καθώς οι φράχτες του ερήμωσαν και οι χοίροι του περνούσαν στα χωράφια με καλαμπόκι, ο Νεύτων κατασκεύασε υδάτινους τροχούς σε ένα ρυάκι ή απλώς διάβαζε. Όπως έγραψε ο Ρίτσαρντ Γουέστφολ, βιογράφος του Νεύτωνα, επαναστάτησε ενάντια σε μια ζωή που πέρασε «βοσκώντας πρόβατα και φτυαρίζοντας κοπριά».

Ευτυχώς, παρενέβη ο θείος του Νεύτωνα και ο παλιός του δάσκαλος από το Γκράνθαμ. Αναγνωρίζοντας την ιδιοφυΐα του Ισαάκ, τον έβαλαν να τον στείλουν στο Trinity College στο Κέμπριτζ τον Ιούνιο του 1661. Εκεί θα εκτεθεί στην επιστημονική σκέψη της εποχής του—μόνο για να επαναστατήσει και να την ανατρέψει μια μέρα. Οι υπηρέτες γιόρτασαν τον αποχωρισμό του, όχι επειδή τον χαιρόντουσαν, αλλά επειδή πάντα τους φερόταν σκληρά. Η προσωπικότητά του, όπως δήλωσαν, δεν ταίριαζε παρά μόνο στο πανεπιστήμιο.

Το 1661 οι Ομιλίες και μαθηματικές επιδείξεις που σχετίζονται με δύο νέες επιστήμες, της μηχανικής και των κινήσεων του Γαλιλαίου ήταν λίγο περισσότερο από δύο δεκαετίες και, όπως και τα άλλα έργα του, δεν είχε ακόμη μεγάλη επίδραση στο πρόγραμμα σπουδών του Κέιμπριτζ. Πράγμα που σήμαινε ότι σε αντάλλαγμα για την υπηρεσία του και τις αμοιβές του, ο Νεύτωνας έλαβε μαθήματα που κάλυπταν όλα όσα οι μελετητές γνώριζαν για τον κόσμο, εφόσον αυτοί οι μελετητές ήταν ο Αριστοτέλης:Αριστοτελική κοσμολογία, Αριστοτελική ηθική, Αριστοτελική λογική, Αριστοτελική φιλοσοφία, Αριστοτελική φυσική, Αριστοτελική ρητορική… Διάβασε Αριστοτέλη στο πρωτότυπο, διάβασε σχολικά βιβλία για τον Αριστοτέλη, διάβασε όλα τα βιβλία του καθιερωμένου προγράμματος σπουδών. Δεν τελείωσε κανένα από αυτά, γιατί, όπως ο Γαλιλαίος, δεν έβρισκε πειστικά τα επιχειρήματα του Αριστοτέλη. Ωστόσο, τα γραπτά του Αριστοτέλη αποτελούσαν την πρώτη περίπλοκη προσέγγιση της γνώσης στην οποία εκτέθηκε ο Νεύτωνας, και ακόμη και όταν τα διέψευσε, έμαθε από την άσκηση πώς να προσεγγίζει τα διάφορα ζητήματα της φύσης και να τα σκέφτεται με οργανωμένο και συνεκτικό τρόπο. και με εκπληκτική αφοσίωση. Στην πραγματικότητα, ο Newton, ο οποίος ήταν άγαμος και σπάνια ασχολούνταν με ψυχαγωγικές δραστηριότητες, εργαζόταν 18 ώρες την ημέρα, επτά ημέρες την εβδομάδα. Ήταν μια συνήθεια που θα ακολουθούσε για πολλές δεκαετίες.

Απορρίπτοντας όλες τις μελέτες του Αριστοτέλη που συνέθεταν το πρόγραμμα σπουδών του Κέιμπριτζ, ο Νεύτων ξεκίνησε το μακρύ ταξίδι του προς έναν νέο τρόπο σκέψης το 1664, όταν οι σημειώσεις του υποδεικνύουν ότι είχε ξεκινήσει το δικό του πρόγραμμα μελέτης, διαβάζοντας και αφομοιώνοντας τα έργα του μεγάλου σύγχρονου Ευρωπαίοι στοχαστές, ανάμεσά τους ο Κέπλερ, ο Γαλιλαίος και ο Ρενέ Ντεκάρτ. Δεν ήταν τρομερά διακεκριμένος μαθητής, ο Newton κατάφερε ωστόσο να αποφοιτήσει το 1665 και να του απονεμηθεί ο τίτλος του λόγιου, μαζί με τέσσερα χρόνια οικονομικής υποστήριξης για πρόσθετες σπουδές.

Στη συνέχεια, το καλοκαίρι του 1665, ένα τρομερό ξέσπασμα πανώλης έπληξε το Κέιμπριτζ και το σχολείο έκλεισε, για να μην ξανανοίξει μέχρι την άνοιξη του 1667. Ενώ το σχολείο ήταν κλειστό, ο Νεύτων αποσύρθηκε στο σπίτι της μητέρας του στο Woolsthorpe και συνέχισε τη δουλειά του στο μοναξιά. Σε ορισμένες ιστορίες το έτος 1666 ονομάζεται annus mirabilis του Νεύτωνα , ή θαυματουργή χρονιά. Σύμφωνα με αυτήν την παράδοση, ο Νεύτωνας κάθισε στο οικογενειακό αγρόκτημα, εφηύρε τον λογισμό, κατάλαβε τους νόμους της κίνησης και, αφού είδε ένα μήλο που πέφτει, ανακάλυψε τον παγκόσμιο νόμο της βαρύτητας του.

Είναι αλήθεια ότι δεν θα ήταν μια κακή χρονιά. Αλλά δεν έγινε έτσι. Η θεωρία της παγκόσμιας βαρύτητας δεν ήταν τόσο απλή όσο μια μοναδική φωτεινή ιδέα που θα μπορούσε να έχει μέσα από μια θεοφάνεια, ήταν ένα ολόκληρο έργο που αποτέλεσε τη βάση μιας εντελώς νέας επιστημονικής παράδοσης. Επιπλέον, αυτή η εικόνα του βιβλίου με παραμύθια του Νεύτωνα και του μήλου είναι καταστροφική γιατί φαίνεται ότι οι φυσικοί σημειώνουν πρόοδο μέσα από τεράστιες και ξαφνικές ιδέες, όπως κάποιος που έχει χτυπηθεί στο κεφάλι και μπορεί τώρα να προβλέψει τον καιρό. Στην πραγματικότητα, ακόμη και για τον Νεύτωνα, η πρόοδος απαιτούσε πολλά χτυπήματα στο κεφάλι και πολλά χρόνια για να επεξεργαστεί τις ιδέες του και να κατανοήσει αληθινά τις δυνατότητές τους.

Ένας λόγος που οι περισσότεροι ιστορικοί αμφιβάλλουν για την ιστορία των θαυματουργών Θεοφανείων είναι ότι οι γνώσεις του Νεύτωνα στη φυσική κατά την περίοδο της πανώλης δεν ήρθαν μονομιάς, αλλά σε μια περίοδο τριών ετών—1664 έως 1666. Επιπλέον, δεν υπήρξε Νευτώνεια επανάσταση στο τέλος του εκείνη την περίοδο:Το 1666, ο Νεύτωνας δεν ήταν ακόμη Νευτώνειος. Εξακολουθούσε να σκέφτεται την ομοιόμορφη κίνηση ως προερχόμενη από κάτι εσωτερικό στο κινούμενο σώμα και με τον όρο «βαρύτητα», εννοούσε κάποια εγγενή ιδιότητα που προέρχεται από το υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένο ένα αντικείμενο, παρά μια εξωτερική δύναμη που ασκείται από τη γη. Οι ιδέες που ανέπτυξε τότε ήταν μόνο μια αρχή, μια αρχή που τον άφησε μπερδεμένο και μπερδεμένο για πολλά πράγματα, συμπεριλαμβανομένης της δύναμης, της βαρύτητας και της κίνησης - όλα τα βασικά που θα αποτελούσαν τελικά το αντικείμενο του σπουδαίου έργου του, The Principia Mathematica .

Κατά την επιστροφή του στο Trinity College την άνοιξη του 1667, ο Νεύτων εργάστηκε πυρετωδώς σε δύο πολύ διαφορετικά πεδία - την οπτική και τα μαθηματικά, ιδιαίτερα την άλγεβρα. Ο τελευταίος πλήρωσε άψογα γιατί σύντομα θεωρήθηκε ιδιοφυΐα από τη μικρή κοινότητα των μαθηματικών του Κέιμπριτζ. Ως αποτέλεσμα, όταν ο ισχυρός Άιζακ Μπάροου παραιτήθηκε από τη θέση του ως «Λουκάσιος καθηγητής μαθηματικών» -τη θέση που θα κατείχε ο Στίβεν Χόκινγκ μερικούς αιώνες αργότερα- ο Μπάροου κανόνισε ουσιαστικά να πάρει τη θέση του ο Νεύτωνας. Ο μισθός ήταν υπέροχος σύμφωνα με τα πρότυπα της εποχής:το πανεπιστήμιο του Νεύτωνα ήταν τώρα πρόθυμο να του χορηγήσει 10 φορές από ό,τι η μητέρα του ήταν διατεθειμένη να του παράσχει—100 £ ετησίως.

Οι προσπάθειες του Νεύτωνα στην οπτική δεν του πήγαν το ίδιο καλά. Ενώ ήταν ακόμη φοιτητής είχε διαβάσει πρόσφατα έργα για την οπτική και το φως από τους επιστήμονες της Οξφόρδης Robert Boyle (1627-1691), ο οποίος ήταν επίσης πρωτοπόρος στη χημεία, και Robert Hooke (1635-1703), έναν άνδρα με «στρεβλή και χλωμό πρόσωπο» που ήταν καλός θεωρητικός αλλά λαμπρός πειραματιστής, όπως είχε δείξει στη δουλειά του ως βοηθός του Μπόιλ. Το έργο του Μπόιλ και του Χουκ ενέπνευσε τον Νεύτωνα, αν και ποτέ δεν το παραδέχτηκε. Σύντομα, όμως, όχι μόνο υπολόγιζε, αλλά πειραματιζόταν και άλεθε γυαλί και έκανε βελτιώσεις στο τηλεσκόπιο.

Ο Νεύτωνας επιτέθηκε στη μελέτη του φωτός από όλες τις γωνίες. Κόλλησε ένα κορδόνι σαν βελόνα στο μάτι του και το πίεσε μέχρι που είδε λευκούς και χρωματιστούς κύκλους. Το φως προήλθε από πίεση; Κοίταξε τον ήλιο για όσο άντεχε —τόσες μέρες χρειάστηκε να αναρρώσει— και σημείωσε ότι όταν κοίταζε μακριά από τον ήλιο τα χρώματα παραμορφώνονταν. Ήταν το φως πραγματικό ή προϊόν της φαντασίας; Για να μελετήσει το χρώμα στο εργαστήριο, ο Νεύτων άνοιξε μια τρύπα στο παντζούρι του ενιαίου παραθύρου στη μελέτη του και άφησε μια ηλιαχτίδα. Το λευκό φως του, νόμιζαν οι φιλόσοφοι, ήταν το πιο αγνό είδος, εντελώς άχρωμο.

Ο Χουκ είχε στείλει τέτοιο φως μέσα από τα πρίσματα και σημείωσε ότι από τα πρίσματα προήλθε έγχρωμο φως—οι διαφανείς ουσίες παράγουν χρώμα, κατέληξε ο Χουκ.

Τέτοιες παρατηρήσεις οδήγησαν τον Νεύτωνα σε μια θεωρία του χρώματος και του φωτός, την οποία επεξεργάστηκε μεταξύ 1666 και 1670. Το τελικό αποτέλεσμα ήταν το συμπέρασμα - τον εξόργισε όταν ο Χουκ το αποκάλεσε υπόθεση - ότι το φως αποτελείται από ακτίνες μικροσκοπικών «σωματιδίων, όπως τα άτομα. Γνωρίζουμε τώρα ότι οι ιδιαιτερότητες της θεωρίας του Νεύτωνα είναι λανθασμένες. Η ιδέα των σωματιδίων φωτός θα αναστηθεί από τον Αϊνστάιν μερικές εκατοντάδες χρόνια αργότερα—σήμερα ονομάζονται «φωτόνια»—αλλά τα φωτεινά σωμάτια του Αϊνστάιν είναι κβαντικά σωματίδια και δεν υπακούουν στους νόμους του Νεύτωνα.

Αν και η δουλειά του Νεύτωνα στο τηλεσκόπιο του έφερε φήμη, η ιδέα των φωτεινών σωματιδίων συναντήθηκε την εποχή του Νεύτωνα, όπως θα συνέβαινε στην εποχή του Αϊνστάιν, με μεγάλο σκεπτικισμό -ακόμη και εχθρότητα στην περίπτωση του Ρόμπερτ Χουκ, του οποίου η θεωρία είχε περιγράψει το φως ως αποτελούμενο από κύματα. . Επιπλέον, ο Χουκ παραπονέθηκε για το ότι ο Νιούτον δημιούργησε απλές παραλλαγές στα πειράματα που είχε πραγματοποιήσει προηγουμένως ο Χουκ και τα πέρασε ως δικά του.

Χρόνια παραλειπόμενων γευμάτων και άγρυπνων νυχτών που ερευνούσαν τα οπτικά για τον Νεύτωνα οδήγησαν σε μια πνευματική μάχη που γρήγορα έγινε πικρή και μοχθηρή. Για να γίνουν τα πράγματα χειρότερα, ο Χουκ ήταν ένας θρασύς άνθρωπος που πυροβόλησε από το ισχίο και συνέθεσε τις απαντήσεις του στον Νεύτωνα μέσα σε λίγες μόνο ώρες, ενώ ο Νεύτων, σχολαστικός και προσεκτικός σε όλα τα πράγματα, ένιωθε την ανάγκη να δουλέψει πολύ στις απαντήσεις του. . Σε μια περίπτωση, πέρασε μήνες.

Πέρα από την προσωπική εχθρότητα, εδώ ήταν η εισαγωγή του Νεύτωνα στην κοινωνική πλευρά της νέας επιστημονικής μεθόδου - τη δημόσια συζήτηση και την αμφισβήτηση των ιδεών. Ο Νεύτων δεν είχε γούστο γι' αυτό. Ήδη ένας που έτεινε προς την απομόνωση, ο Νεύτων αποσύρθηκε.

Βαριασμένος από τα μαθηματικά και έξαλλος με την κριτική της οπτικής του, στα μέσα της δεκαετίας του 1670 ο Νεύτων, στις αρχές της δεκαετίας του 30, αλλά με μαλλιά που ήταν ήδη γκρίζα και συνήθως άχτενα, είχε ουσιαστικά αποκοπεί από ολόκληρη την επιστημονική κοινότητα και θα παρέμενε κομμένος μακριά για την επόμενη δεκαετία. Αλλά υπήρχε μια άλλη αιτία για τη νέα του, σχεδόν πλήρη απομόνωση:Τα προηγούμενα αρκετά χρόνια είχε στρέψει σταδιακά το επίκεντρο των 100 ωρών εβδομάδων εργασίας του σε δύο νέα ενδιαφέροντα και δεν ήθελε να συζητήσει κανένα από αυτά με κανέναν. Για καλό λόγο—αυτά τα ενδιαφέροντα ήταν αναμφισβήτητα έξω από την επικρατούσα τάση:η μαθηματική και κειμενική ανάλυση της Βίβλου και η αλχημεία.

Ο Νεύτωνας πίστευε ότι η Βίβλος υποσχέθηκε ότι η αλήθεια θα αποκαλυπτόταν στους ευσεβείς ανθρώπους, αν και ορισμένα στοιχεία της μπορεί να μην ήταν εμφανή από μια απλή ανάγνωση του κειμένου. Πίστευε επίσης ότι οι ευσεβείς άνθρωποι του παρελθόντος, συμπεριλαμβανομένων μεγάλων αλχημιστών όπως ο Ελβετός γιατρός Παράκελσος, είχαν θετικές γνώσεις και τις συμπεριέλαβαν στα έργα τους σε κωδικοποιημένη μορφή για να τις κρύψουν από τους άπιστους. Αφού εξήγαγε τον δικό του νόμο της βαρύτητας, πείστηκε ακόμη και ότι ο Μωυσής, ο Πυθαγόρας και ο Πλάτωνας τον είχαν γνωρίσει όλοι πριν από αυτόν.

Το ότι ο Νεύτων θα μετέτρεπε τις ιδέες του σε μια μαθηματική ανάλυση της Βίβλου είναι κατανοητό, δεδομένων των ταλέντων του. Το έργο του τον οδήγησε σε ό,τι θεωρούσε ακριβείς ημερομηνίες για τη δημιουργία, την κιβωτό του Νώε και άλλα βιβλικά γεγονότα. Υπολόγισε επίσης, και επανειλημμένα αναθεώρησε, μια πρόβλεψη βασισμένη στη Βίβλο για το τέλος του κόσμου. Η τελευταία του πρόβλεψη ήταν ότι ο κόσμος θα τελειώσει κάποια στιγμή μεταξύ 2060 και 2344.

Επιπλέον, ο Νεύτωνας αμφισβήτησε την αυθεντικότητα ορισμένων περικοπών και ήταν πεπεισμένος ότι μια τεράστια απάτη είχε διαφθείρει την κληρονομιά της πρώτης εκκλησίας για να υποστηρίξει την ιδέα του Χριστού ως Θεού - μια ιδέα που θεωρούσε ειδωλολατρική. Με λίγα λόγια, δεν πίστευε στο Trinity, κάτι που ήταν ειρωνικό, δεδομένου ότι ήταν καθηγητής στο Trinity College. Ήταν επίσης επικίνδυνο, γιατί ήταν σχεδόν βέβαιο ότι θα είχε χάσει τη θέση του, και ίσως πολύ περισσότερο, αν η άποψή του είχε μεταδοθεί σε λάθος άτομα. Όμως, ενώ ο Νεύτωνας ήταν αφοσιωμένος στην επανερμηνεία του Χριστιανισμού, ήταν πολύ προσεκτικός σχετικά με το να επιτρέψει στο έργο του να εκτεθεί στο κοινό—παρά το γεγονός ότι ήταν αυτό έργο, το έργο του για τη θρησκεία και όχι το επαναστατικό του έργο στην επιστήμη, το οποίο ο Νεύτων θεωρούσε ως το πιο σημαντικό του.

Το άλλο πάθος του Νεύτωνα εκείνα τα χρόνια - η αλχημεία - κατανάλωσε επίσης τεράστιο χρόνο και ενέργεια, και αυτές οι μελέτες θα συνεχίζονταν για 30 χρόνια, πολύ περισσότερο χρόνο από ό,τι αφιέρωσε ποτέ στο έργο του στη φυσική. Κατανάλωναν επίσης χρήματα, γιατί ο Νεύτων συγκέντρωσε και ένα εργαστήριο αλχημείας και μια βιβλιοθήκη.

Στις αλχημικές έρευνές του, ο Νεύτων διατήρησε τη σχολαστική επιστημονική του προσέγγιση, διενεργώντας μυριάδες προσεκτικά πειράματα και κρατώντας άφθονες σημειώσεις. Και έτσι ο μελλοντικός συγγραφέας του Principia —συχνά αποκαλείται το σπουδαιότερο βιβλίο στην ιστορία της επιστήμης— επίσης πέρασε χρόνια γράφοντας σημειωματάρια γεμάτα εργαστηριακές παρατηρήσεις όπως αυτές:

Διαλύουμε το πτητικό πράσινο λιοντάρι στο κεντρικό αλάτι της Αφροδίτης και το αποστάζουμε. Αυτό το πνεύμα είναι το πράσινο λιοντάρι, το αίμα του πράσινου λιονταριού Αφροδίτης, του Βαβυλωνιακού Δράκου που σκοτώνει τα πάντα με το δηλητήριό του, αλλά κατακτημένο από τα Περιστέρια της Νταϊάνας, είναι ο Δεσμός του Ερμή.

Γιατί ο Νεύτωνας παρέσυρε τόσο μακριά από την πορεία του; Όταν κανείς εξετάζει τις περιστάσεις, ένας παράγοντας ξεπερνά όλους τους άλλους:η απομόνωση του Νεύτωνα. Ακριβώς όπως η διανοητική απομόνωση οδήγησε στον πολλαπλασιασμό της κακής επιστήμης στον μεσαιωνικό αραβικό κόσμο, το ίδιο πράγμα φαινόταν να εμποδίζει τον Νεύτωνα, αν και στην περίπτωσή του, η απομόνωση ήταν αυτοεπιβεβλημένη, γιατί κρατούσε ιδιωτικές τις πεποιθήσεις του σχετικά με τη θρησκεία και την αλχημεία, όχι πρόθυμοι να γελοιοποιήσουν τυχαία ή ακόμα και να επικρίνουν ανοίγοντας τη συζήτηση σε διανοητική συζήτηση. Δεν υπήρχε ένας «καλός Νεύτωνας» και ένας «κακός Νεύτωνας», ένας λογικός και παράλογος Νεύτωνας, έγραψε ο φιλόσοφος της Οξφόρδης W.H. Νιούτον-Σμιθ. Μάλλον, ο Νεύτων παρέσυρε αποτυγχάνοντας να υποβάλει τις ιδέες του σε συζήτηση και αμφισβήτηση «στο δημόσιο φόρουμ», που είναι ένας από τους πιο σημαντικούς «κανόνες του θεσμού της επιστήμης».

Αλλεργικός στην κριτική, ο Νεύτων ήταν εξίσου διστακτικός στο να μοιραστεί το επαναστατικό έργο που είχε κάνει στη φυσική της κίνησης κατά τα χρόνια της πανώλης. Ως αποτέλεσμα, 15 χρόνια από τη θητεία του ως καθηγητής Λουκάσου, αυτές οι ιδέες παρέμειναν ένα αδημοσίευτο, ημιτελές έργο. Το 1684, σε ηλικία 41 ετών, αυτό το μανιακά εργατικό πρώην θαύμα είχε δημιουργήσει απλώς ένα σωρό αποδιοργανωμένων σημειώσεων και δοκιμίων για την αλχημεία και τη θρησκεία, μια μελέτη γεμάτη με ημιτελείς μαθηματικές πραγματείες και μια θεωρία της κίνησης που ήταν ακόμα μπερδεμένη και ημιτελής. Είχε διεξαγάγει λεπτομερείς έρευνες σε πολλά πεδία, αλλά δεν κατέληξε σε ορθά συμπεράσματα, αφήνοντας ιδέες για τα μαθηματικά και τη φυσική που έμοιαζαν με ένα υπερκορεσμένο διάλυμα αλατιού, παχύρρευστο σε περιεχόμενο, αλλά δεν είχαν ακόμη κρυσταλλωθεί.

Ο σπόρος που θα εξελισσόταν στη μεγαλύτερη πρόοδο της επιστήμης που είχε δει ποτέ ο κόσμος φύτρωσε όταν ο Νεύτων συναντήθηκε με έναν συνάδελφό του που έτυχε να περνούσε από το Κέιμπριτζ στη ζέστη του τέλους του καλοκαιριού του 1684. Τον Ιανουάριο εκείνου του μοιραίου έτους, ο αστρονόμος Έντμουντ Χάλεϋ— της φήμης του κομήτη—είχε συμμετάσχει σε μια συνάντηση της Βασιλικής Εταιρείας του Λονδίνου, μιας επιστημονικής κοινωνίας με επιρροή αφιερωμένη στην επιστήμη, συζητώντας ένα καυτό θέμα της ημέρας με δύο από τους συναδέλφους του.

Δεκαετίες νωρίτερα, χρησιμοποιώντας πλανητικά δεδομένα άνευ προηγουμένου ακρίβειας που συνέλεξε ο Δανός ευγενής Tycho Brahe (1546-1601), ο Johannes Kepler είχε ανακαλύψει τρεις νόμους που φαινόταν να περιγράφουν τις τροχιές των πλανητών. Δήλωσε ότι οι τροχιές των πλανητών ήταν ελλείψεις με τον ήλιο σε μία από τις εστίες και εντόπισε ορισμένους κανόνες που υπακούουν οι τροχιές αυτές - για παράδειγμα, ότι το τετράγωνο του χρόνου που χρειάζεται ένας πλανήτης για να ολοκληρώσει μια τροχιά είναι ανάλογο με τον κύβο του η μέση απόσταση του από τον ήλιο. Κατά μία έννοια, οι νόμοι του ήταν όμορφες και συνοπτικές περιγραφές του τρόπου με τον οποίο οι πλανήτες κινούνται στο διάστημα, αλλά κατά μία άλλη έννοια ήταν κενές παρατηρήσεις, ad hoc δηλώσεις που δεν παρείχαν καμία εικόνα για το γιατί θα έπρεπε να ακολουθούνται τέτοιες τροχιές.

Ο Χάλεϋ και οι δύο συνάδελφοί του υποψιάζονταν ότι οι νόμοι του Κέπλερ αντανακλούσαν κάποια βαθύτερη αλήθεια. Συγκεκριμένα, υπέθεσαν ότι όλοι οι νόμοι του Κέπλερ θα ακολουθούσαν αν υποθέσει κανείς ότι ο ήλιος τραβούσε κάθε πλανήτη προς αυτόν με μια δύναμη που αδυνατούσε αναλογικά με το τετράγωνο της απόστασης του πλανήτη, μια μαθηματική μορφή που ονομάζεται «αντίστροφος τετράγωνος νόμος». /P>

Το ότι μια δύναμη που εκπέμπεται προς όλες τις κατευθύνσεις από ένα μακρινό σώμα όπως ο ήλιος θα πρέπει να μειώνεται αναλογικά με το τετράγωνο της απόστασής σας από αυτό το σώμα μπορεί να υποστηριχθεί από τη γεωμετρία. Φανταστείτε μια γιγαντιαία σφαίρα τόσο μεγάλη που ο ήλιος φαίνεται σαν μια απλή κουκκίδα στο κέντρο της. Όλα τα σημεία στην επιφάνεια αυτής της σφαίρας θα βρίσκονται σε ίση απόσταση από τον ήλιο, επομένως, ελλείψει οποιουδήποτε λόγου να πιστεύουμε το αντίθετο, θα μαντέψει κανείς ότι η φυσική επιρροή του ήλιου - ουσιαστικά, το «πεδίο δυνάμεώς» του - θα πρέπει να κατανεμηθεί εξίσου στο επιφάνεια της σφαίρας.

Τώρα φανταστείτε μια σφαίρα που είναι, ας πούμε, διπλάσια. Οι νόμοι της γεωμετρίας μας λένε ότι ο διπλασιασμός της ακτίνας της σφαίρας αποδίδει μια επιφάνεια που είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη, επομένως η ελκτική δύναμη του ήλιου θα κατανεμηθεί τώρα σε τέσσερις φορές το τετραγωνικό μήκος. Θα ήταν λογικό, λοιπόν, ότι σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο αυτής της μεγαλύτερης σφαίρας, η έλξη του ήλιου θα ήταν το ένα τέταρτο της ισχυρής από πριν. Έτσι λειτουργεί ένας νόμος αντίστροφου τετραγώνου—όταν πηγαίνετε πιο έξω, η δύναμη μειώνεται αναλογικά με το τετράγωνο της απόστασής σας.

Ο Χάλεϋ και οι συνεργάτες του υποψιάζονταν ότι πίσω από τους νόμους του Κέπλερ βρισκόταν ένας νόμος αντίστροφου τετραγώνου, αλλά μπορούσαν να το αποδείξουν; Ένας από αυτούς - ο Ρόμπερτ Χουκ - είπε ότι μπορούσε. Ο άλλος, ο Κρίστοφερ Ρεν, ο οποίος είναι περισσότερο γνωστός σήμερα για το έργο του ως αρχιτέκτονας αλλά ήταν επίσης γνωστός αστρονόμος, πρόσφερε στον Χουκ ένα βραβείο ως αντάλλαγμα για την απόδειξη. Ο Χουκ το αρνήθηκε. Ήταν γνωστό ότι είχε αντίθετη προσωπικότητα, αλλά οι λόγοι που έδωσε ήταν ύποπτοι:Είπε ότι θα καθυστερούσε να αποκαλύψει την απόδειξή του, ώστε οι άλλοι, αποτυγχάνοντας να λύσουν το πρόβλημα, να εκτιμήσουν τη δυσκολία του. Ίσως ο Χουκ είχε λύσει πραγματικά το πρόβλημα. Ίσως σχεδίασε επίσης ένα dirigible που θα μπορούσε να πετάξει στην Αφροδίτη. Σε κάθε περίπτωση, δεν παρείχε ποτέ την απόδειξη.

Επτά μήνες μετά από αυτή τη συνάντηση, ο Χάλεϊ βρέθηκε στο Κέιμπριτζ και αποφάσισε να αναζητήσει τον μοναχικό καθηγητή Νεύτωνα. Όπως ο Χουκ, ο Νιούτον είπε ότι είχε κάνει δουλειά που θα μπορούσε να αποδείξει την εικασία του Χάλεϋ. Όπως ο Χουκ, δεν το σκέφτηκε. Έψαξε σε κάποια χαρτιά αλλά, μη βρίσκοντας την απόδειξή του, υποσχέθηκε να τα ψάξει και να τα στείλει αργότερα στο Χάλεϊ. Πέρασαν μήνες και ο Χάλεϊ δεν έλαβε τίποτα. Δεν μπορεί να μην αναρωτηθεί κανείς τι σκεφτόταν ο Χάλεϊ. Ρωτάει δύο εξελιγμένους ενήλικες αν μπορούν να λύσουν ένα πρόβλημα και ο ένας λέει «Ξέρω την απάντηση αλλά δεν λέω!» ενώ ο άλλος λέει, ουσιαστικά, «ο σκύλος έφαγε την εργασία μου». Ο Ρεν κράτησε την ανταμοιβή.

Ο Νεύτων βρήκε πράγματι την απόδειξη που έψαχνε, αλλά όταν την εξέτασε ξανά ανακάλυψε ότι ήταν λάθος. Αλλά ο Νεύτων δεν το έβαλε κάτω - ξαναδούλεψε τις ιδέες του και τελικά τα κατάφερε. Εκείνο τον Νοέμβριο έστειλε στον Χάλεϋ μια πραγματεία εννέα σελίδων που έδειχνε ότι και οι τρεις νόμοι του Κέπλερ ήταν πράγματι μαθηματικές συνέπειες ενός νόμου της έλξης αντίστροφου τετραγώνου. Ονόμασε το σύντομο φυλλάδιο De Motu Corporum in Gyrum (On the Motion of Bodies in an Orbit) .

Ο Χάλεϊ ήταν ενθουσιασμένος. Αναγνώρισε τη θεραπεία του Νεύτωνα ως επαναστατική και ήθελε η Βασιλική Εταιρεία να τη δημοσιεύσει. Αλλά ο Νεύτων αποδοκιμάστηκε. «Τώρα ασχολούμαι με αυτό το θέμα», είπε, «θα μάθαινα ευχαρίστως το κάτω μέρος του προτού δημοσιεύσω τις εργασίες μου».

Για τους επόμενους 18 μήνες, ο Νεύτωνας δεν έκανε τίποτα άλλο από το να δουλέψει για την επέκταση της πραγματείας που θα γινόταν η Principia . Ήταν μια μηχανή φυσικής. Ήταν πάντα συνήθεια του, όταν ασχολούνταν με ένα θέμα, να παραλείπει τα γεύματα και ακόμη και να κοιμάται. Η γάτα του, ειπώθηκε κάποτε, είχε παχύνει με το φαγητό που άφηνε καθισμένο στο δίσκο του και ο παλιός συγκάτοικός του στο κολέγιο ανέφερε ότι συχνά έβρισκε τον Newton το πρωί ακριβώς εκεί που τον είχε αφήσει το προηγούμενο βράδυ, δουλεύοντας ακόμα στο το ιδιο ΠΡΟΒΛΗΜΑ. Αλλά αυτή τη φορά ο Νεύτων ήταν ακόμη πιο ακραίος. Αποκόπηκε σχεδόν από κάθε ανθρώπινη επαφή. Σπάνια έβγαινε από το δωμάτιό του και στις σπάνιες περιπτώσεις που έβγαινε στην τραπεζαρία του κολεγίου, συχνά έπινε ένα ή δύο τσιμπήματα ενώ ήταν ακόμα όρθιος και μετά επέστρεφε γρήγορα στα δωμάτια του.

Επιτέλους ο Νεύτων είχε κλείσει την πόρτα στο αλχημικό εργαστήριό του και είχε εγκαταλείψει τις θεολογικές του έρευνες. Συνέχισε να δίνει διαλέξεις, όπως του ζητήθηκε, αλλά αυτές οι διαλέξεις έμοιαζαν περίεργα σκοτεινές και αδύνατο να τις ακολουθήσουν. Αργότερα ανακαλύφθηκε γιατί:ο Νεύτων απλώς εμφανιζόταν σε κάθε μάθημα και διάβαζε από τα πρόχειρα προσχέδια του Principia .

Ο Νεύτωνας μπορεί να μην ώθησε πολύ το έργο του στη δύναμη και την κίνηση τις δεκαετίες από τότε που ψηφίστηκε ως μέλος στο Trinity. αλλά ήταν, στη δεκαετία του 1680, πολύ μεγαλύτερη διάνοια από ό,τι ήταν στα χρόνια της πανούκλας της δεκαετίας του 1660. Είχε πολύ μεγαλύτερη μαθηματική ωριμότητα και από τις σπουδές του στην αλχημεία, περισσότερη επιστημονική εμπειρία.

Κατά ειρωνικό τρόπο, ένας από τους καταλύτες για την ανακάλυψη του Νεύτωνα ήταν μια επιστολή που θυμόταν ότι είχε λάβει πέντε χρόνια νωρίτερα από τον Ρόμπερτ Χουκ. Η ιδέα που πρότεινε ο Χουκ ήταν ότι η τροχιακή κίνηση θα μπορούσε να θεωρηθεί ως το άθροισμα δύο διαφορετικών τάσεων. Σκεφτείτε ένα αντικείμενο (όπως ένας πλανήτης) που περιφέρεται σε μια κυκλική διαδρομή γύρω από κάποιο άλλο αντικείμενο που το έλκει (όπως ο ήλιος). Ας υποθέσουμε ότι το σώμα σε τροχιά είχε την τάση να συνεχίζει σε ευθεία γραμμή, δηλαδή να πετάει από την καμπύλη τροχιά του και να πυροβολεί ευθεία, όπως ένα αυτοκίνητο του οποίου ο οδηγός έχασε μια καμπύλη στη βροχή. Αυτό είναι που οι μαθηματικοί αποκαλούν την κίνηση προς την «εφαπτομενική κατεύθυνση».

Ας υποθέσουμε, επίσης, ότι το σώμα είχε μια δεύτερη τάση, μια έλξη προς το κέντρο της τροχιάς. Οι μαθηματικοί αποκαλούν την κίνηση προς αυτή την κατεύθυνση «ακτινική κίνηση». Μια τάση προς την ακτινική κίνηση, είπε ο Χουκ, μπορεί να συμπληρώσει μια τάση προς την εφαπτομενική κίνηση, έτσι ώστε, μαζί, αυτές οι δύο τάσεις να παράγουν τροχιακή κίνηση.

Είναι εύκολο να δούμε πώς αυτή η ιδέα θα είχε απήχηση στον Νεύτωνα. Θυμηθείτε ότι, βελτιώνοντας τον Νόμο της Αδράνειας του Γαλιλαίου, ο Νεύτωνας είχε προτείνει στο «Βιβλίο των Απορριμμάτων» ότι όλα τα σώματα τείνουν να συνεχίσουν να κινούνται σε ευθεία γραμμή, εκτός εάν ενεργούνται από μια εξωτερική αιτία ή δύναμη. Για ένα σώμα που βρίσκεται σε τροχιά, η πρώτη τάση, να απομακρυνθεί από την τροχιά σε ευθεία γραμμή, προκύπτει φυσικά από αυτόν τον νόμο. Ο Νεύτωνας συνειδητοποίησε ότι αν προσθέσετε σε αυτήν την εικόνα μια δύναμη που έλκει ένα σώμα προς το κέντρο της τροχιάς, τότε έχετε δώσει επίσης την αιτία της ακτινικής κίνησης που ήταν το δεύτερο απαραίτητο συστατικό του Χουκ.

Αλλά πώς το περιγράφετε μαθηματικά, και συγκεκριμένα, πώς κάνετε τη σύνδεση μεταξύ της συγκεκριμένης μαθηματικής μορφής του νόμου του αντίστροφου τετραγώνου και των ιδιαίτερων μαθηματικών ιδιοτήτων των τροχιών που ανακάλυψε ο Κέπλερ;

Φανταστείτε να χωρίζετε τον χρόνο σε μικροσκοπικά διαστήματα. Σε κάθε διάστημα, το αντικείμενο που βρίσκεται σε τροχιά μπορεί να θεωρηθεί ότι κινείται εφαπτομενικά κατά μια μικρή ποσότητα και, ταυτόχρονα, ακτινικά κατά μια μικρή ποσότητα. Το δίχτυ αυτών των δύο κινήσεων είναι να το επιστρέψουμε στην τροχιά του, αλλά λίγο πιο μακριά κατά μήκος του κύκλου από εκεί που είχε ξεκινήσει. Η επανάληψη αυτού πολλές φορές έχει ως αποτέλεσμα μια οδοντωτή τροχιά που μοιάζει με κύκλο. Ωστόσο, εάν τα χρονικά διαστήματα είναι αρκετά μικροσκοπικά, η διαδρομή μπορεί να γίνει όσο πιο κοντά σε έναν κύκλο θα ήθελε κανείς, και εάν τα διαστήματα είναι απειροελάχιστα, η διαδρομή, για όλους τους πρακτικούς σκοπούς, είναι ένας κύκλος.

Αυτή ακριβώς είναι η περιγραφή των τροχιών που τα νέα μαθηματικά του Νεύτωνα - ο λογισμός - του επέτρεψαν να δημιουργήσει. Έφτιαξε μια εικόνα στην οποία ένα σώμα σε τροχιά κινείται εφαπτομενικά και «πέφτει» ακτινικά, δημιουργώντας ένα οδοντωτό μονοπάτι, και στη συνέχεια πήρε την οριακή περίπτωση κατά την οποία τα ευθύγραμμα τμήματα των οδοντωτών γίνονται εξαφανιστικά μικρά. Αυτό λειαίνει αποτελεσματικά την οδοντωτή διαδρομή του δοντιού σε κύκλο. Η τροχιακή κίνηση, από αυτή την άποψη, είναι απλώς η κίνηση κάποιου σώματος που εκτρέπεται συνεχώς από την εφαπτομενική του διαδρομή από τη δράση μιας δύναμης που το έλκει προς κάποιο κέντρο. Η απόδειξη ήταν στην πουτίγκα:Χρησιμοποιώντας τον νόμο του αντίστροφου τετραγώνου για να περιγράψει την κεντρομόλο δύναμη στα μαθηματικά των τροχιών του, ο Νεύτων δημιούργησε τους τρεις νόμους του Κέπλερ, όπως είχε ζητήσει ο Χάλεϋ.

Το να δείξουμε ότι η ελεύθερη πτώση και η τροχιακή κίνηση είναι και οι δύο περιπτώσεις των ίδιων νόμων της δύναμης και της κίνησης ήταν ένας από τους μεγαλύτερους θριάμβους του Νεύτωνα γιατί διέψευσε μια για πάντα τον ισχυρισμό του Αριστοτέλη ότι οι ουρανοί και η γη σχηματίζουν διαφορετικά βασίλεια. Εάν οι αστρονομικές παρατηρήσεις του Γαλιλαίου αποκάλυψαν ότι τα χαρακτηριστικά άλλων πλανητών μοιάζουν πολύ με αυτά της γης, το έργο του Νεύτωνα έδειξε ότι οι νόμοι της φύσης ισχύουν και για άλλους πλανήτες και δεν είναι μοναδικοί στον πλανήτη γη.

Η βαρυσήμαντη ιδέα ότι η βαρύτητα είναι καθολική φαίνεται ότι αναδύθηκε σταδιακά στον Νεύτωνα, καθώς εργαζόταν σε αναθεωρήσεις των πρώτων σχεδίων του Principia . Προηγουμένως, αν οι επιστήμονες υποψιάζονταν ότι οι πλανήτες ασκούσαν δύναμη βαρύτητας, πίστευαν ότι η βαρύτητα των πλανητών επηρέαζε μόνο τα φεγγάρια τους, αλλά όχι τους άλλους πλανήτες, σαν να ήταν κάθε πλανήτης ένας ξεχωριστός κόσμος από μόνος του με τους δικούς του νόμους. Πράγματι, ο ίδιος ο Νεύτωνας είχε αρχίσει να ερευνά μόνο εάν η αιτία της πτώσης πραγμάτων στη γη θα μπορούσε επίσης να εξηγήσει την έλξη της γης στο φεγγάρι και όχι την έλξη του ήλιου στους πλανήτες. Τελικά, όμως, άρχισε να αμφισβητεί τη συμβατική σκέψη και έγραψε σε έναν Άγγλο αστρονόμο ζητώντας δεδομένα σχετικά με τους κομήτες του 1680 και 1684, καθώς και τις τροχιακές ταχύτητες του Δία και του Κρόνου καθώς πλησίαζαν ο ένας τον άλλον. After performing some grueling calculations on that very accurate data and comparing the results, he became convinced that the same law of gravity applies everywhere and revised the text that he published as Principia to reflect that.

The strengths of Newton’s laws did not lie solely in their revolutionary conceptual content. With them he could also make predictions of unprecedented accuracy, and compare them to the results of experiments. For example, employing data on the distance of the moon, and the radius of the earth, and taking into account such minutiae as the distortion of the moon’s orbit due to the pull of the sun, the centrifugal force due to the earth’s rotation, and the deviations of the earth’s shape from a perfect sphere, Newton concluded that, at the latitude of Paris, a body dropped from rest should fall 15 feet and one-eighth of an inch in the first second. This, the ever-fastidious Newton reported, matched experiments to better than 1 part in 3,000. What’s more, he painstakingly repeated the experiment with different materials—gold, silver, lead, glass, sand, salt, water, wood, and wheat. Every single body, he concluded, no matter what its composition, and no matter whether on earth or in the heavens, attracts every other body, and the attraction always follows the same law.

Halley, proving his value not just as publisher and informal editor but also as marketer, sent copies of Principia to all the leading philosophers and scientists of the time. The book took Britain by storm, and word of it spread quickly in coffee houses and intellectual circles all around Europe. It soon became clear that Newton had written a book destined to reshape human thought—the most influential work in the history of science. And yet one of Newton’s most far-sighted observations was that the smooth pebbles and pretty shells of truth he had discovered were the beginning and not the end of our quest to understand the laws of nature, that despite the successes of his theory, a “great ocean of truth” was yet to be discovered—an ocean we would not begin to understand for another 200 years.

Leonard Mlodinow received his Ph.D. in theoretical physics from the University of California, Berkeley, was an Alexander von Humboldt Fellow at the Max Planck Institute, and was on the faculty of the California Institute of Technology.

Excerpt from the upcoming book: The Upright Thinkers by Leonard Mlodinow Copyright © 2015 by Leonard Mlodinow. Published
 by arrangement with Pantheon Books, an imprint of The Knopf Doubleday Publishing Group, a division of Random House LLC.

This article originally appeared in the Winter 2015 Nautilus Quarterly.