L'idée que la gravité terrestre est la cause de la chute d'objets au sol n'était pas nouvelle : même les anciens, par exemple Platon, le savaient. Mais comment mesurer la force de cette attraction ? Cette puissance est-elle la même partout sur Terre ? — ces questions ont intrigué, réfléchi et mis en doute les scientifiques et les philosophes depuis Newton, l'auteur de la loi universelle de la gravitation.
Lorsque Kepler découvrit sa troisième loi, il se trouva dans une telle situation qu'il commença à douter d'avoir raison. En 1619 Kepler publié dans son célèbre ouvrage "L'harmonie de la structure de l'univers", a partiellement répondu à ces questions et a failli découvrir une loi importante. Mais il ne pouvait pas tirer une conclusion complètement rationnelle des considérations qu'il avait faites. De plus, Kepler attribuait le mouvement des planètes à certaines forces gravitationnelles mutuelles et était prêt à accepter la loi des "proportions quadratiques" (c'est-à-dire que l'effet est inversement proportionnel au carré de la distance). Mais il a rapidement abandonné cette loi et a conclu à la place que la force de gravité est inversement proportionnelle à la distance entre les planètes, plutôt qu'au carré de la distance entre elles. Kepler n'a pas eu l'occasion de justifier scientifiquement les lois qu'il a découvertes, qui se rapportent à la base mécanique du mouvement planétaire.
Les prédécesseurs directs de Newton à cet égard étaient ses compatriotes - Gilbert et surtout Hooke. En 1660, Gilbert publie un livre intitulé "Sur l'aimant". Gilbert y décrit les propriétés du magnétisme par analogie avec les phénomènes gravitationnels entre la Lune et la Terre. Un autre ouvrage publié à titre posthume par Gilbert note que la Lune et la Terre exercent une influence l'une sur l'autre comme deux aimants, et que cette influence est proportionnelle à leurs masses. Cependant, le contemporain et rival de Newton dans l'activité scientifique était Robert Hooke, qui se rapprochait le plus de la vérité scientifique. Le 1666 mars 21, c'est-à-dire peu de temps avant que Newton ne plonge pour la première fois dans les mystères de la mécanique céleste, Robert Hooke publie son article "La variation de la force de gravité d'un corps qui tombe en fonction de sa distance au centre de la terre". " Il a présenté ses recherches lors d'une réunion de la Royal Society à Londres. se rendant compte que les résultats de ses études préliminaires n'étaient pas satisfaisants, Hooke décida de déterminer la force du vol au moyen d'oscillations pendulaires. Cette idée était le produit d'un haut niveau d'intelligence, et l'effet scientifique était également à cette échelle. Deux mois plus tard, dans un autre discours lors de la même réunion, Hooke a suggéré que la force qui maintient les planètes sur leurs orbites doit être similaire à la force qui fait osciller un pendule. Beaucoup plus tard, alors que Newton préparait son grand travail scientifique pour publication, Hooke en vint indépendamment à l'idée que "la force qui régit le mouvement des planètes doit être mesurée en relation avec la distance" et décrit l'image globale de "l'universel". Loi du mouvement". . Mais voici la différence entre le talent et le génie. Les conclusions de Hooke sont restées dans l'œuf et il n'a pas eu l'occasion de travailler avec ses idées et ses hypothèses jusqu'au bout. Newton était l'auteur de la grande découverte.
Isaac Newton (1642-1726) est né à Woolsthorpe, dans le Lincolnshire. Son père est mort avant la naissance de Newton. Des sources disent que sa mère, traumatisée par la mort de son mari, a accouché prématurément et a donné naissance à Newton prématurément. Né prématurément, Newton était extrêmement petit et faible lorsqu'il était bébé. Malgré cela, Newton a vécu une vie longue et saine avec seulement des maladies occasionnelles à court terme. Selon leur statut économique, la famille Newton appartenait à la classe moyenne et était engagée dans l'agriculture. Quand Isaac atteint son adolescence, il est envoyé à l'école primaire. À l'âge de 12 ans, Newton a commencé à fréquenter une école publique à Ganteme. Pendant ses études, il a vécu dans la maison de Clark, un pharmacien local, pendant 6 ans, et c'est là que l'intérêt de Newton pour la chimie a commencé. Le 1660 juin 5, alors que Newton n'avait pas encore 18 ans, il fut admis au Trinity College. À cette époque, l'Université de Cambridge était l'un des centres scientifiques les plus prestigieux d'Europe, où l'enseignement de la philologie et des mathématiques était également très développé. Newton s'est concentré sur les mathématiques. Mais en même temps, en 1665, il obtient un baccalauréat en beaux-arts (linguistique).
Ses premières recherches scientifiques sont liées à l'étude de la lumière. Le scientifique a prouvé qu'il est possible de montrer la couleur blanche à l'aide d'un prisme. Observant le phénomène de réfraction de la lumière dans les films minces, il a observé un diagramme de diffraction appelé "anneau de Newton".
En 1666, une épidémie se déclare à Cambridge. L'épidémie a été largement considérée comme un fléau, des troubles sociaux et la panique se sont propagés parmi la population, et Newton a été contraint de retourner temporairement dans son village natal de Woolsthorpe. . Il a vécu dans des conditions rurales, sans littérature ni outils, et dans des conditions presque laïques. Newton, 24 ans, était alors complètement immergé dans l'océan de la pensée philosophique et logique. Il a passé beaucoup de temps avec des observations philosophiques sur les mystères de l'univers, l'univers, la terre, le temps et la psyché. Le plus grand produit de cette pensée et de cette réflexion - sa plus grande découverte - fut la découverte de la loi universelle de la gravitation.
C'était un jour d'été. Newton aimait s'asseoir dans le jardin, dehors et réfléchir. C'est alors qu'un événement bien connu et célèbre, connu de nous tous depuis le cours de physique de l'école, est tombé sur la tête d'Isaac Newton lorsqu'une pomme mûre s'est détachée du groupe. Le pommier qui a donné des ailes à cette idée a été transmis de génération en génération comme symbole de fierté de la famille Newton pendant de nombreuses années et a été préservé comme une valeur. Lorsque l'horloge a atteint son heure et s'est tarie, elle a été abattue et un monument historique en forme de chaise a été fabriqué à partir de son bois.
Newton réfléchissait depuis longtemps aux lois du processus de chute des objets au sol, et la pomme qui lui est tombée sur la tête l'a incité à réfléchir plus profondément à cette idée. A cause de ce phénomène, il se pose une nouvelle question : la chute des objets au sol est-elle la même partout sur le globe ? Autrement dit, est-il possible de confirmer que le corps tombe au sol à la même vitesse en haute montagne que dans les mines profondes ?
Mais comment Newton a-t-il découvert cette loi fondamentale, stimulée par la chute de la pomme ?
Dans l'une des pensées de Newton écrite plusieurs années plus tard, il a tiré la formule de l'expression mathématique de la loi de la gravitation des célèbres lois de Kepler. De plus, à cet égard, l'efficacité des recherches scientifiques de Newton, ses recherches personnellement menées dans le domaine de l'optique dans les directions de la "puissance lumineuse" ou du "niveau d'éclairage" ont pris de l'importance. La formule mathématique de la loi physique exprimant la « luminosité » ou le « niveau d'éclairement » est très similaire à la formule de la loi de la gravitation. Des concepts géométriques simples et une expérience directe montrent que, par exemple, si nous déplaçons un morceau de papier exposé à la lumière d'une bougie de deux fois la distance, le niveau d'éclairement de la surface du morceau de papier ne sera pas doublé, mais complètement .rt diminue d'un facteur trois, si on s'éloigne trois fois, l'éclairement diminue d'un facteur neuf, et la diminution se poursuit dans cet ordre. C'est ce que Newton appelait la loi de la "proportion quadratique", qui stipule simplement que la puissance de la lumière est inversement proportionnelle au carré de la distance. Newton soutient cette loi pour la théorie de la gravitation universelle, qui est encore à l'état hypothétique. Il a émis l'hypothèse que si l'attraction de la lune sur la terre fait tourner le satellite naturel autour de la terre, alors le mouvement des planètes autour du soleil devrait être causé par une force similaire. Mais il ne s'est pas limité à des hypothèses, mais a commencé à faire un livre de leurs expressions mathématiques et de leurs lois physiques. Il a fallu des décennies avant que les calculs n'arrivent à la fameuse "loi de la gravitation universelle". Il est à noter que ce calcul n'aurait pas pu perfectionner cette importante loi physique sans la puissante méthode mathématique de Newton, qui était nouvelle pour son époque et s'appelle maintenant calcul différentiel et intégral, et est peut-être restée pour lui sous la forme d'une hypothèse. disparu. En toute justice, il est permis de reconnaître les services de Robert Hooke. C'est-à-dire que le méticuleux Hooke, familier avec les conclusions scientifiques de Newton, lui a expliqué que le corps qui tombait devait dévier non seulement vers l'est, mais aussi vers le sud-est. L'expérience pratique a confirmé l'opinion de Hooke. Hooke a également corrigé une autre des erreurs de Newton : Newton pensait que la trajectoire d'un objet tombant tracerait une ligne hélicoïdale en raison du mouvement de rotation autour du noyau terrestre. Hook, d'autre part, dit que la ligne en spirale ne se forme que si la résistance de l'air est prise en compte, et dans l'espace, elle est elliptique, c'est-à-dire si cette chute est dans la direction du mouvement réel lorsque nous pouvons l'observer de hors de la terre, dit que c'est permis.
En vérifiant les recommandations de Hooke, Newton a découvert que les objets lancés avec une vitesse suffisante forment simultanément une trajectoire elliptique sous l'influence de la gravité terrestre. Perplexe devant ce raisonnement, Newton découvrit le fameux théorème : un corps sous l'influence d'une force semblable à la gravité terrestre dessine toujours l'une de certaines sections coniques (ellipse, hyperbole, parabole, et dans des cas particuliers un cercle et une droite). . De plus, Newton a déterminé que le centre des forces gravitationnelles agissant sur un corps en mouvement, c'est-à-dire le centre de concentration de toutes les forces gravitationnelles, est situé au foyer de la courbe considérée. C'est-à-dire que le centre du Soleil est situé au foyer commun des ellipses, la courbe tracée par les orbites des planètes.
Ayant obtenu de tels résultats, Newton s'est rendu compte qu'il avait théoriquement reproduit l'une des lois de Kepler, qui stipule que les orbites des planètes dessinent une ellipse dans l'espace et que le centre du Soleil est au foyer de cette ellipse. Mais ce rapprochement de la théorie et de l'observation satisfait à lui seul Newton. Il voulait être sûr si, selon cette théorie, il serait possible de calculer les éléments des orbites des planètes, c'est-à-dire s'il serait possible de déterminer tous les détails des mouvements des planètes. Au début, il n'a pas eu de chance.
John Conduitt écrit : "En 1666, il retourna de Cambridge au Lincolnshire pour rendre visite à sa mère... et alors qu'il restait assis à méditer dans ce verger, il lui vint à l'esprit que la force qui fait tomber une pomme au sol n'est pas confinée à une certaine distance de le sol, mais l'idée qu'il conservera son effet même à des distances beaucoup plus grandes que la pensée est venue. Pourquoi l'effet de cette force (qui force la pomme à tomber au sol) n'atteindrait-il pas, par exemple, la Lune ? se demandait Newton. Si tel est le cas, ce doit être la force qui doit influencer le mouvement de la lune et la maintenir sur son orbite. Sur la base de cette idée, il a commencé à calculer la valeur d'un tel effet. Il ne disposait pas de la littérature nécessaire à ses calculs, ce qui donnait une idée précise des dimensions de la terre. Pour cette raison, Afkor a travaillé sur la base des valeurs géodésiques de Norwood, qui étaient largement considérées comme étant de 60 milles par degré de latitude à la surface de la terre. Les résultats des calculs n'étaient pas d'accord avec les vues théoriques, et il fallait se contenter de l'hypothèse qu'il y a une autre force cumulative agissant sur la Lune en plus de la force du vol..."
L'étude des lois du mouvement elliptique a servi de facteur dans l'avancement des recherches de Newton. Mais encore, Newton a constamment supposé qu'il y avait un facteur ou une source d'erreur qui était négligé dans la théorie. Le doute interne de Newton est resté jusqu'à ce que les calculs aient été réconciliés avec les résultats de l'observation. Ce n'est qu'en 1682 que Newton a pu utiliser les valeurs plus précises de la longueur du méridien terrestre, enregistrées par le scientifique français Picard. Connaissant la longueur du méridien, le scientifique calcula le diamètre de la Terre et obtint de nouveaux résultats dans ses calculs. Le scientifique était ravi que toutes ses opinions scientifiques précédentes aient été clairement confirmées. La force qui a fait tomber la pomme au sol était la même que la force qui contrôlait le mouvement de la lune.
Ce résultat a célébré pour Newton la découverte d'une grande loi physique fondamentale à la suite de ses nombreuses années d'hypothèses et de calculs scientifiques approfondis. Les livres de compte du scientifique se sont avérés exacts. Les hypothèses ont été confirmées. Enfin, il était maintenant fermement convaincu que ses observations scientifiques sur la structure de l'univers étaient vraies. Les lois du mouvement de la lune et des planètes, et même des comètes, qui sont considérées comme errant dans l'espace, lui sont devenues complètement claires. Il est devenu possible d'analyser et de prédire scientifiquement les mouvements de tous les corps célestes du système solaire, du Soleil lui-même, et même des étoiles et des systèmes stellaires.
Fin 1683, Newton présente à la Royal Society sa doctrine des lois universelles du mouvement sous la forme d'une série de théorèmes sur le mouvement des planètes.
l'idée était si ingénieuse qu'il n'y avait personne qui voulait partager la renommée et le prestige qui l'accompagnait, qui essayait de se l'approprier ou qui en était jaloux. Parce que ceux qui comprenaient l'essence de cet enseignement étaient très peu nombreux. Sans aucun doute, avant Newton, plusieurs scientifiques anglais se sont approchés de la solution de ce problème. Mais comprendre la difficulté d'une question ne signifie pas savoir comment la résoudre. Faisons connaissance avec les conclusions de certains d'entre eux:
Le célèbre architecte Christopher Wren explique le mouvement des planètes par le processus de leur poursuite du Soleil (ou de sa chute) et l'évalue comme le résultat d'un mouvement initial. L'astronome Halley croyait que la force dans les lois de Kepler est inversement proportionnelle au carré de la distance, mais il n'a pas pu le prouver. Hooke assura aux membres de la Royal Society que toutes les idées présentées dans les « Fondations » leur avaient été proposées cent fois, et que c'était une grave erreur qu'elles n'aient pas été reconnues plus tôt. Huygens, d'autre part, a complètement et fermement rejeté l'idée d'une attraction mutuelle des particules et des corps en général, et il a déclaré que seules les particules constitutives des corps peuvent s'attirer. Leibniz, cependant, pensait que la force qui détournait les voyageurs du mouvement rectiligne et les déplaçait dans une direction circulaire ne pouvait être que l'effet d'un fluide éthéré grumeleux qui remplissait l'univers. Bernoulli et Cassini étaient fortement d'accord avec cette idée.
Mais petit à petit tout le bruit s'est éteint. La grande découverte a été pratiquement confirmée dans tous les cercles scientifiques. Les services rendus par le scientifique à la science étaient reconnus. Newton - En tant que grand génie qui a révélé les secrets du mouvement universel, il a laissé une marque indélébile dans l'histoire de l'humanité...
