Isaac Newton (1642-1727)

Av Erik Tronstad

Isaac Newton tegnet av Godfrey Kneller i 1689.

Newton var britisk fysiker og matematiker. Best kjent er han nok for sin gravitasjonslov. Han var den første som fant frem til en formel som beskriver fenomenet gravitasjon.

I løpet av to-tre intense arbeidsår midt på 1660-tallet kom han langt med å utrede problemene omkring bevegelse, kraft, motkraft og gravitasjon. Alt da skrev han i store trekk det som skulle bli hans hovedverk, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, i ettertid stort sett bare omtalt som Principia. Verket kom imidlertid ikke ut før i 1687.

I første del av Principia legger Newton grunnlaget for mekanikken, læren om legemers bevegelse. Han utvikler der en matematisk beskrivelse av hvordan et legeme som er i bane rundt et annet, vil bevege seg.

I andre del går Newton løs på teorier om væsker. Der gir han matematiske beskrivelser og løsninger på hvordan væsker beveger seg og hvordan bevegelse skjer i væsker. Ut fra tettheten for luft, beregner han lydhastigheten i luft.

I tredje del viser Newton at gravitasjon er et universelt fenomen, som også opptrer utenfor Jorden. Tidligere var det klart at gravitasjon var et fenomen som virket her på vår planet, noe fallende legemer tydelig demonstrerte. I denne delen av Principia viser han at observasjoner av hvordan planetene og deres måner beveger seg, stemmer med hans teoretiske beregninger. Følgelig virker gravitasjon også der ute, langt borte fra Jorden. Ut fra gravitasjonskreftene mellom planetene beregnet Newton deres relative masser, samt den alt da kjente flattrykningen av både Jorden og Jupiter. Newton forklarte videre fenomenet flo og fjære, samt enkelt andre naturfenomener. Alt dette ble gjort ved nøyaktige beregninger.

Isaac Newton malt av Godfrey Kneller i 1702. Bildet henger i National Portrait Gallery i London

Principia dannet fundamentet for de neste århundrers utvikling innen astronomi og fysikk. Innen disse fagområdene finnes det neppe noe annet verk som kan sidestilles med Principia i betydning.

Også på andre områder innen fysikken gjorde Newton en pionerinnsats. Innen optikk gjorde han en rekke systematiske forsøk med glassprismer og lysbrytning. Noen av Newtons tanker om lys ble til dels sterkt kritisert av andre. Derfor drøyde det helt til 1692 før han publiserte sitt verk om optikk, Opticks. Da var alle kritikerne hans døde.

Newton står også som oppfinneren av reflektoren, et teleskop der lyset samles og fokuseres ved hjelp av speil. Det er i motsetning til teleskoper der linser og lysbrytning brukes for å oppnå det samme. I dag er alle store astronomiske teleskoper reflektorer.

Matematikken er et annet område der Newton satte store spor etter seg. Han ga bidrag til alle de delene av matematikken det den gang ble forsket på. Særlig kjent er han for sine bidrag til samtidsproblemer innen analytisk geometri, som gikk på å tegne tangenter til kurver (differensiering) og finne arealet som avgrenses av en kurve (integrasjon).

Med sine bidrag her la Newton grunnlaget for differensial- og integralregning. I ettertid deler han æren for dette med den tyske filosofen og matematikeren Gottfried Wilhelm Leibniz. Samtidig, og uavhengig av Newton, utviklet Leibniz tilsvarende matematiske teorier.

Newtons lærer, Isaac Barrow, trakk seg i 1669 som professor i matematikk, for at Newton skulle få stillingen. Det sier noe om hvilken fremragende matematiker han var.

Sitatet

Newton regnes som en av de fremste vitenskapelige hjerner som har levd. Alt i sin samtid fikk han oppleve anerkjennelse for sine store bidrag til naturvitenskap og matematikk. Samtidig var Newton tydeligvis stor nok til å ane hvor lite han og hans samtidige visste om naturen rundt dem.

På Newtons tid var for eksempel planetene Uranus, Neptun og Pluto ennå ikke oppdaget. Uranus ble oppdaget ved en tilfeldighet i 1781. Etter hvert som man fortsatte å observere Uranus, oppdaget man at dens observerte bane ikke stemte med den man beregnet ut fra Newtons gravitasjonslov. En mulighet var naturligvis at man der hadde funnet en feil eller mangel ved denne loven. En annen var at det et sted der ute fantes en til da ukjent planet, som virket inn på Uranus' bane.

Uavhengig av hverandre begynte engelskmannen John Couch Adams og franskmannen Urbain Jean Joseph Le Verrier å regne på problemet. De baserte seg begge på at Newtons teori var korrekt, og at årsaken var en til da ukjent planet. Begge kom til en omtrentlig posisjon for den ukjente planeten. Basert på Le Verriers beregninger fant Johann Gottfried Galle den ukjente planeten 22. september 1846. Planeten fikk senere navnet Neptun.

Oppdagelsen av Neptun var en enorm triumf for Newtons teorier og for den menneskelige hjerne. For første gang var en planet funnet, etter at dens eksistens og posisjon først var blitt beregnet. Du kan lese mer om dette i artikkelen Oppdagelsen av Neptun i Nytt om Romfart nummer 73, 1990, sidene 3-5.

På Newtons tid hadde man heller ingen begreper om avstanden til stjernene, selv om man visste at de ligger langt borte. Det drøyde helt til 1838, mer enn 100 år etter Newtons død, før Friedrich Wilhelm Bessel for første gang greide å bestemme avstanden til en stjerne, 61 Cygni.

Elektrisitet og magnetisme og teorier for elektromagnetiske fenomener var også ukjent på Newtons tid. De kom først et godt stykke ut på 1800-tallet. Radioaktivitet, protoner, elektroner, kvarker, kvantefysikk, kjernefysikk og atomfysikk var totalt fremmede fenomener og teorier på 1600- og 1700-tallet. Det samme var relativitetsteori, galakser, nøytronstjerner, pulsarer og svarte hull.

Listen kunne vært gjort mye lengre. Eksemplene ovenfor er mer enn tilstrekkelig til å illustrere sannheten i Newtons utsagn.

Bakgrunnsbildet

er et lite utsnitt av et bilde tatt med Hubble-romteleskopet. Det viser en kollisjon mellom de to galaksene NGC 4038 og NGC 4039. Samlet kalles de gjerne Følehornet. Grunnen er at hele strukturen av de to til sammen, som er langt større enn dette utsnittet, ser ut som et insekthode med to gigantiske følehorn.

Bilde: Brad Whitmore (STScI) og NASA

Så sent som etter 1910, nesten 200 år etter Newtons død, begynte astronomene å ane at stjerner er samlet i galakser. Enda senere kom erkjennelsen om at de faktisk kolliderer med hverandre, og kan lage merkverdige strukturer i rommet.

Publiseringsdato: 29.05.2003