Alchimista, filosofo, teologo, astronomo, fisico, matematico...alcune persone straordinarie sono riuscite a essere tutto questo e rimanere impressi nella storia dell'umanità. Una di queste figure geniali fu Isaac Newton che, a quasi 300 anni dalla sua morte, ancora viene ammirato, rispettato e soprattutto, viene studiato in tutte le scuole del mondo.

Qual è stato il contributo di questo scienziato all'umanità?

Le leggi scoperte da Newton sono raccolti nei suoi Principi matematici della filosofia naturale, uno dei libri più influenti nella storia della scienza.

Se la fisica che studi a scuola proprio non ti piace, la cosa migliore è imparare a scoprire il lato umano dei più grandi scienziati della storia, per poterne apprezzare ancora meglio le scoperte scientifiche. Dopo aver letto qualcosa di più sulla vita e sulle opere di Newton, potresti guardare alla fisica con altri occhi e imparare a comprendere a fondo la portata del suo lavoro.

Intanto, puoi leggere il nostro articolo per sapere chi era Isaac Newton.

Fisica: chi era Isaac Newton?

Isaac Newton nacque in Inghilterra, il 4 marzo 1643, ma non conobbe mai suo padre morto durante la gravidanza della madre. A 3 anni, il piccolo Newton fu mandato a vivere con la nonna materna quando la madre si risposò. Si dice che non andasse molto d'accordo con il patrigno e che per tutta l'infanzia fu un bambino molto introverso.

Newton era un grande studioso di matematica.
I principi di matematica sono alla base della formazione di Newton!

Una delle prime scuole che frequentò, il King's School di Grantham, ancora conserva la sua firma sul parapetto della finestra della biblioteca. Quando compì 17 anni, Newton tornò a vivere con la madre, rimasta vedova per la seconda volta. Il giovane, però, non aveva alcuna intenzione di occuparsi delle terre di famiglia, non avendo né la passione per l'amministrazione né tantomeno quella per l'agricoltura o per l'allevamento.

Newton preferì proseguire gli studi, mostrando una forte predilezione per la matematica ancora prima di iniziare a studiare al Trinity College di Cambridge dove si laureò nel 1665.

I suoi studi furono influenzati non tanto dalla classica teologia aristotelica, quanto dalla visione rivoluzionaria per quei tempi, di scienziati come Cartesio, Galileo Galilei e Nicolò Copernico. L'interesse per la matematica nacque quando acquistò un libro di astrologia in cui non riusciva a comprendere tutte le formule utilizzate. Per questo volle approfondire la scienza dei numeri e studiò da autodidatta fino a quando non iniziò a definire la teoria della gravitazione universale.

Il suo primo teorema è stato il binomio di Newton secondo il quale è possibile scrivere il polinomio corrispondente alla potenza di un binomio in un modo abbastanza intuitivo.

Pochi mesi dopo l'inizio degli studi universitari nel 1661, dovette rientrare a Londra per via dello scoppio della peste bubbonica. Fu allora che passò un anno chiuso in casa della madre, studiando da solo e arrivando ad alcune scoperte.

Newton diventerà poi professore di matematica all'Università di Cambridge e sarà aletto anche membro e presidente della Royal Society. Alle sue attività in ambito astrofisico si è ispirato il fisico inglese Stephen Hawking, anche lui professore di Cambridge fino alla sua scomparsa nel 2018.

Ancora oggi, Newton è considerato come uno dei più grandi scienziati dei nostri tempi, dato che la scoperta della forza di gravità, le leggi sul moto dei corpi e lo studio sullo spettro di luce hanno dato impulso a tutte le scoperte successive nel campo della fisica, inclusa la teoria dei quanti a partire da Max Planck.

Sulla sua vita sentimentale si sa poco. Alcuni dicono che ebbe solo una storia platonica con la figlia di un farmacista e che preferì dedicare la propria vita alla studio. Morì il 20 marzo 1677 per complicazioni renali.

Le principali scoperte scientifiche di Isaac Newton

L'anno di confinamento per Newton rappresentò un'occasione per sviluppare la legge della gravitazione universale e studiare l'origine dei colori. Il primo telescopio riflettore con cui fu osservata la decomposizione della luce solare che incide su un prisma, fu proprio quello costruito da Newton nel 1668.

Il nome di Newton sarà sempre legato alla gravità.
Newton elaborò la legge della gravitazione universale!

Il filosofo inglese diede un contributo significativo in diverse discipline.

Nella matematica, per esempio, contribuì all'invenzione del calcolo infinitesimale e approfondì gli studi sulla geometria. Per la paternità dell'analisi infinitesimale entrò in conflitto con un giovane avvocato tedesco Gottfried Leibniz, che anni dopo gli scritti non pubblicati di Newton, divenne un importante matematico.

Il calcolo infinitesimale si basa su nozioni di algebra, geometria analitica e trigonometria e nonostante fosse studiato fin dall'antichità, fu grazie a Newton e a Leibniz che si gettarono le basi per l'applicazione moderna. Grazie a un modello matematico divenne possibile analizzare qualunque tipo di fenomeno in ogni ambito, dall'astrofisica all'economia. Oggi la finanza, l'intelligenza artificiale o i semplici motori di ricerca sono possibili proprio grazie ai progressi della matematica.

Al di là della querelle tra Leibniz e Newton, che ricorda l'opposizione tra Tesla ed Edison, possiamo attribuire a Newton altre scoperte: gli operatori differenziali e le coordinate polari.

Newton diede impulso all'ottica con la studio dei colori che passano per un prisma di vetro, scoprendo che la proiezione cambia a seconda dell'angolatura. Fu lui a scoprire che la luce bianca non è altro che la somma di 7 colori e a ritenere che la luce fosse composta da particelle. Un altro genio della fisica, Albert Einstein, fu in grado di comprendere l'effetto fotoelettrico e spiegare le leggi che governano l'universo a partire dalla velocità della luce.

Il concetto di spettro nacque proprio dagli studi di Newton sulla luce. Il filosofo inglese, inoltre, ideò un telescopio riflettore per risolvere il problema della luce che, passando attraverso una lente, in parte veniva riflessa e solo in parte usciva scomposta in fasce colorate. Le sue ricerche in questo ambito sono state raccolte nel volume Opticks.

Il poliedrico Newton aveva anche interessi per l'alchimia, anche se per molto tempo i suoi scritti in materia non furono pubblicati.

Come nella tradizione degli studiosi del passato, Newton si interessò anche di filosofia e teologia, ma aveva anche una passione per le lingue e per la letteratura. Nei suoi scritti mistici, arrivò a ipotizzare il 2060 come la data dell'apocalisse.

Questo aspetto poliedrico di Newton lo accomuna a uno dei più misteriosi scienziati della storia, Nikola Tesla!

Isaac Newton e la legge di gravitazione

Nel programma di fisica che si studia a scuola, il nome di Newton è associato alla legge di gravitazione. Probabilmente, è anche la prima cosa che ti è venuta in mente iniziando a leggere questo articolo. Il motivo è semplice: si tratta di una delle più grandi scoperte scientifiche della storia.

Robert Hooke, Christopher Wren ed Edmondo Halley si riunirono per un dibattito sulla gravità nel 1684. Halley propose al suo amico Newton di risolvere una questione dibattuta da tempo immemore: l'orbita dei pianeti attratti dal Sole.

Newton aveva già una risposta e disse che la forma dell'orbita dei nostri pianeti non era circolare ma era un'ellisse, lasciando Halley a bocca aperta. Newton gli confessò che era arrivato a quelle conclusioni nel ventennio precedente e promise a Halley una dimostrazione scritta in materia. Il manoscritto si intitolava De motu corporum, ossia sul moto dei corpi. Fu Halley a convincere Newton a pubblicare queste scoperte e fu così che iniziò a scrivere i famosi Principia, ossia il libro Philosophiae naturalis principia mathematica. Lo stesso Halley contribuì a finanziarne la pubblicazione insieme alla Royal Society.

Con o senza mela, Newton lavorò per anni alle leggi fondamentali della fisica.
La leggenda della mela che cade dall'albero e dà inizio agli studi sulla gravità di Newton!

La legge di gravitazione universale di Newton espressa nei Principia, afferma che due corpi nell'universo si attraggono in modo direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale alla loro distanza elevata al quadrato.

La formula della legge di gravitazione universale è la seguente:

F12 è la forza, misurata in newton
G è la costante di gravitazione universale
m1 e m2 sono le masse di due corpi che si attraggono
r è la distanza tra i corpi misurata in metri
il vettore che collega i corpi

Con la legge di gravitazione universale Newton dimostra che la gravità non è una forza esercitata solamente dal Sole nei confronti dei pianeti, ma anche da questi nei confronti del Sole e da tutti i corpi.

Per Newton, quindi, l'attrazione tra i corpi era reciproca, il che spiegava i moti irregolari, necessari per mantenersi in orbita: non solo ellissi, ma anche parabole e iperbole.

Secondo una leggenda, lo studio sulla forza di gravità partì dal domandarsi il perché le mele degli alberi cadano verso il basso.

Le tre leggi di Newton

Il nome di Newton  associato alle tre leggi fondamentali della fisica, pubblicate nel 1687 dopo un intenso lavoro di ricerca.

La prima legge di Newton è la legge di inerzia. Un corpo muta il proprio stato di quiete (o di moto rettilineo uniforme) solo quando è soggetto a una forza esterna.

Il moto è provocato da una forza che interrompe lo stato di quiete dei corpi.
Secondo il principio di inerzia i corpi tendono a uno stato di quiete!

La seconda legge di Newton è il secondo principio della dinamica. L'accelerazione di un corpo è direttamente proporzionale alla forza esercitata su di esso e inversamente proporzionale alla sua massa.

La terza legge di Newton è il principio di azione e reazione. A ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.

Potresti approfondire i principi di Newton con il tuo insegnante di fisica e realizzare semplici esperimenti per vedere in azione le leggi fondamentali della dinamica. Potresti rimanere affascinato da altri grandi fisici della storia, come Marie Curie, due volte Premio Nobel per la fisica e per la chimica.

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Catia

Traduttrice e scrittrice con una passione per le lingue