Issac Newton (1642-1727)

Si on demande quel savant doit sa découverte à une pomme ? La réponse sera probablement unanime. Quelle meilleure démonstration souhaiter pour reconnaitre à l’imagerie populaire sa capacité à franchir les siècles et à s’enraciner dans la mémoire collective, au point de revêtir toutes les apparence de la vérité. Mais qu’en est-il ?
Isaac Newton (1642-1727) est né de parents fermiers, au manoir de Wolthorpe dans le Lincolnshire en Angleterre. Il n’a jamais connu son père qui mourut quelques mois après s’être marié, juste avant sa naissance. Lorsqu’il a trois ans, sa mère se remarie et va vivre dans un village voisin, Isaac est confié aux bons soins de sa grand-mère. À cinq ans, il intègre l’école primaire de Skilington, où il apprend l’écriture et le calcul. A douze ans il est placé en pension chez un apothicaire, afin de poursuivre sa scolarité au collège de Grantham. Au début de sa scolarité, il est un élève peu attentif qui obtient des résultats passables. Certains biographes mentionnent une altercation qu’il eut avec un camarade, et où son amour propre blessé le poussa à faire des efforts au point d’arriver à se hisser parmi les premiers de sa classe. Lorsqu’il a seize ans, sa mère perd son second mari et décide de le rappeler pour qu’il s’occupe de la propriété familiale. Il devient fermier et tombe amoureux de Mademoiselle Storey avec qui il se fiance. Pourtant sa grand-mère lui interdit de se marier avant d’avoir achevé les études qu’il vient juste de reprendre, après avoir convaincu son entourage qu’il n’avait aucun talent, ni aucun goût, pour les travaux de la ferme et la gestion d’un domaine. De nouveau scolarisé à Grantham, il cultive l’ambition d’entrer à un jour à l’université. Sa fiancée oubliée, il n’aura plus aucune autre compagne.

Ses professeurs voient en lui quelques capacités pour les études. Sans pressentir pour autant son génie, en 1661, ils lui permettent d’intégrer le Trinity Collège de Cambridge, où il entre en tant que sizar (au service d’un écolier plus âgé). A cette époque, l’université anglaise n’est pas très contraignante en matière de programmes et laisse même une relative liberté à ses élèves quand au choix des matières. C’est ainsi que Newton va étudier les éléments d’Euclide, les œuvres de François Viete (mathématicien français qui, le premier, a introduit des lettres dans l’écriture des équations algébriques). Il va aussi découvrir les travaux de Kepler, Descartes et Wallis (prêtre et mathématicien, professeur de géométrie à Oxford, membre fondateur de la Royal Académie de Londres), dont les travaux vont lui permettre d’aborder le calcul infinitésimal. Il va en outre s’intéresser à l’astronomie, à la théologie et à l’alchimie. Mais en 1665, il doit fuir Cambridge pour se réfugier dans son village natal, à cause d’une épidémie de peste. Il met à profit cette période pour approfondir les matières qui le passionnent. C’est alors qu’il fait ses découvertes scientifiques les plus marquantes. Il conçoit en pensée les principes qui animent l’univers. La légende populaire fait intervenir la fameuse pomme qui, lui tombant sur la tête alors qu’il fait sa sieste dans un verger, lui suggère les lois de l’attraction. Dans son histoire des mathématiques, Ferdinand Hoeffer commente: «Les découvertes qui devaient l’illustrer, n’existaient encore qu’en germe. Bien que dès cette époque elles fussent peut-être déjà écloses dans sa tête, elles devaient être pour le public comme non avenues, et par conséquent n’être d’aucun poids dans une incontestable question de priorité. En pareille matière, les vraies pièces de conviction ce sont les écrits imprimés, portant une date certaine». Nous devrons donc attendre une publication dans laquelle d’ailleurs la science de Newton n’aura aucunement recours à la fameuse pomme pour s’exprimer. Newton découvre également, lors d’une expérience qu’il réalise dans sa chambre provinciale, que la lumière blanche n’est pas une entité mais qu’elle résulte de la somme de lumières de différentes couleurs. Il se penche sur les mathématiques pures en se consacrant aux fluxions (autre nom du calcul différentiel, dont on lui attribue la découverte, conjointement à Leibnitz). L’épidémie passée, il rentre à Cambridge et retrouve Isaac Barrow, son professeur de mathématiques qui vient de lire un ouvrage de Mercator Logaritmotechnie, publié en 1666 et qui réalise que les démonstrations qui y sont produites, lui avaient été présentées bien auparavant par son élève. Barrow mesure enfin le véritable potentiel de Newton. Il l’aide jusqu’à ce qu’il obtienne le titre de fellow (membre associé) en 1667, puis, il démissionne de sa chaire de mathématiques pour la céder à son brillant élève.

Newton conçoit et fabrique un télescope à réflexion, dépourvu d’aberration chromatique, qui utilise les propriétés du miroir sphérique. Il le présente en 1672 à la Royal Society, ce qui lui vaut d’en devenir membre. Il communique également ses premiers écrits sur la décomposition de la lumière qui font sensation. Il démontre, sans pour autant obtenir l’unanimité, ce que Grimaldi n’avait fait que pressentir. Le scientifique Robert Hooke concevait la lumière comme des ondulations et n’acceptait pas la vision corpusculaire de Newton dont la notoriété grandissante conduisit cependant l’Académie à ranger les travaux de Hooke au placard. Huygens également s’oppose à cette conception, il peine profondément Newton qui affirme ne plus vouloir publier ses nouveaux travaux, pour ne plus souffrir d ’avoir à les défendre. Il s’exprime ainsi dans sa correspondance:  «J’ai été tellement persécuté pour la théorie de la lumière que j’ai bien regretté l’imprudence avec laquelle j’ai quitté un bien aussi substantiel que le repos, pour courir après une ombre.» il ajoute :«je me suis dévoué à la philosophie, mais je veux lui dire un éternel adieu. Si je la cultive désormais ce sera pour mon propre plaisir et poussé par le seul attrait de la vérité; car je vois qu’en publiant une idée nouvelle on devient son esclave et obligé à la défendre». Ces écrits font apparaitre un trait de la personnalité de Newton qui répugne à s’exposer en public. Il a déjà écrit, en 1669, à un correspondant qui l’incitait à publier ses travaux sur la pesanteur : «Gardez vous de faire connaitre mon nom, cela pourrait augmenter le nombre de mes relations, ce que je tiens particulièrement à éviter».

Newton ne va pourtant pas totalement se renfermer sur lui-même. Bien qu’après avoir conçu vers 1666 l’idée de l’attraction, Il attendra de nombreuses années avant de le poser sur le papier. Poussons notre curiosité en lisant ce qu’écrit à ce sujet, en 1865, l’historien des sciences Joseph Bertrand dans son ouvrage Les fondateurs de l’astronomie moderne: «La grande découverte exposée et démontrée dans le livre « Principia » avec la plus lumineuse clarté est celle de l’attraction universelle; le Soleil attire les planètes, qui s’attirent elles même mutuellement. Cette secrète et mystérieuse vertu pénètre les profondeurs de la matière en établissant une dépendance mutuelle et comme un lien que rien ne peut rompre entre tous les éléments de ce vaste univers…mais parmi la divergence et la contrariété de tant de forces, comment découvrir la loi qui les dirige?...C’eut été tenter l’impossible que de vouloir résoudre un tel problème, et Newton devait avant tout simplifier. Il remplaça d’abord les orbites des planètes par des cercles ayant pour centre le Soleil, et celle de la lune par un cercle décrit autour de la Terre et fixe par rapport à elle. Les théorèmes de Huygens permettent de calculer la force dirigée vers le Soleil capable de perpétuer ces mouvements simples, et la troisième loi de Kepler montre dans quelle proportion elle doit s’affaiblir avec la distance. Ce premier pas offrait peu de difficulté. Trois savants éminents de Londres, Hooke, Wren et Halley, qui l’avaient heureusement tenté, étaient arrivés à des conclusions semblables: tous trois avaient aperçu l’importance du principe et la grandeur de l’édifice dont il devait être le fondement…mais tous trois l’avaient soulevé dans leur tête sans pouvoir en soutenir le poids…Quoique Newton satisfait de sa vie tranquille et retirée, ne communiquait rien au public. L’éclat de ses travaux ne pouvait rester complètement caché...Halley se rendit à Cambridge. Il s’exposait fort à être rebuté, et Newton était peu disposé d’habitude à faire ainsi largesse de ses trésors; mais touché par cet ardent désir de la vérité, et sensible peut-être à une admiration si bien mérité qui venait le trouver comme d’elle-même, il dépassa au contraire les espérances de Halley, et lui ouvrant avec une magnifique profusion la source intarissable de ses secrets d’une grandeur jusque-là sans exemple, il déchira tous les voiles et l’introduisit le premier dans le sanctuaire.»

C’est ainsi qu’en 1687, sous l’insistance de Halley, Newton livre au public son œuvre majeure et fondamentale Philosophiae naturalis principia mathematica. Elle marque une mathématisation de la physique et définit les grands principes de la mécanique classique: l’égalité de l'action et de la réaction, l'inertie et la  gravitation (tome I, p.45). On peut citer, au sujet du contenu de cette œuvre, qu’elle explique le phénomène des marées et les mouvements des planètes, qu’elle permet de comprendre pourquoi la Terre est aplatie à ses pôles, ou comment se produit la précession des équinoxes. Elle nous éclaire sur les mouvements des comètes où la masse des planètes, en regard de leur influence sur leurs propres satellites et elle solutionne bien d’autres questions qui n’avaient jusqu’alors trouvé aucune réponse satisfaisante. Pourtant, lors de sa sortie, ce livre ne fait pas l’unanimité. On reproche à l’auteur son manque de pédagogie ainsi que le fait qu’il ne sait (ou ne souhaite) pas «redescendre» au niveau du commun. Preuve en est que durant les trente années où il professe à Cambridge, il ne s’attacha aucun disciple et que ses salles de cours restèrent souvent vides, les jours où il y enseignait, sans que cela ne semble l’affecter outre mesure. Les Principia sont accueillis froidement par deux des plus éminents savants de l’époque, Huygens et Leibnitz qui, bien que tout à fait capable d’en comprendre les moindres finesses, les rejetèrent d’abord arbitrairement. Huygens se montra particulièrement dur. Ses commentaires retrouvés dans une correspondance avec Leibnitz le prouvent: «Je souhaite voir le livre de M. Newton; je veux bien qu’il ne soit pas cartésien, pourvu qu’il ne nous fasse pas de suppositions comme celle de l’attraction» (Descartes avait déjà proposé sa théorie des tourbillons pour justifier les mouvements célestes). Lorsque Huygens prend le temps de lire l’ouvrage, il commente à nouveau: «Pour ce qui est de la cause du reflux que donne M. Newton, je ne m’en contente nullement, ni de toutes les autres théories qu’il battit sur son principe d’attraction qui me parait absurde». Dans le menu livres anciens d'astronomie, je produit des textes qui réfutent les théories de Newton qui, pour sa part, et à son habitude, se montre indifférent à la critique. Suite à la déposition du roi Jacques II par Guillaume III d’Orange, Newton est nommé à la «Convention» en 1689, en tant que représentant du collège de Cambridge. Timide et piètre orateur, il n’y prit jamais la parole. Une anecdote raconte cependant que la seule fois ou on entendit sa voix, fut le jour où il demanda à un huissier de fermer une fenêtre d’où venait un courant d’air capable d’enrhumer l’orateur qui occupait la tribune. Heureusement, un an après sa nomination, la convention termine ses travaux et se dissout. Newton ne trouvera aucune opportunité qui lui permette de rester à Londres. Il revient donc à Cambridge où il reprend sa chaire de mathématiques. Le seul aspect positif de ce passage en politique est la relation durable qu’il lie avec un de ses anciens élèves, Charles Montagu, qui deviendra premier comte d’Halifax et sera nommé chancelier du grand échiquier (ministre du trésor).

Nous sommes en 1693. Depuis son retour à Cambridge, Newton laisse apparaitre une inquiétante tendance à la mélancolie et au repli sur lui-même. Son laboratoire d’alchimie vient de subir un incendie qui lui interdit de poursuivre toute recherche et a détruit bon nombre de ses écrits. Il sombre alors dans une infinie tristesse, perd le sommeil et sa mémoire devient défaillante. On a retrouvé une lettre de Huygens à ce sujet : «M. John Collins (mathématicien écossais, membre de la Royal Society, connu pour avoir relaté les querelles entre Leibnitz à Newton à propos du calcul différentiel) m’a raconté que l’illustre géomètre Isaac Newton, est tombé il y a dix huit mois en démence, soit par suite d’un trop grand excès de travail, soit par la douleur qu’il a eu d’avoir vu consumer par un incendie son laboratoire de chimie et plusieurs manuscrits importants. M. Collins a ajouté qu’à la suite de cet accident, s’étant présenté chez l’archevêque de Cambridge et ayant tenu des discours qui montraient l’aliénation de son esprit, ses amis se sont emparés de lui, ont entrepris sa cure, et l’ayant tenu renfermé dans son appartement, lui ont administré bon gré mal gré des remèdes au moyen desquels il a recouvré la santé, de sorte qu’à présent il recommence à comprendre son livre des principes». Les contemporains de Newton on tenté d’occulter ce triste épisode qui, tout au plus, témoigne que son génie n’était autre que celui d’un homme pas plus épargné qu’un autre par les aléas de la vie. En 1696, Halifax lui obtient le poste de «Directeur de la Monnaie», assorti d’une rente annuelle confortable. Newton s’acquittera de cette charge, sans pour autant abandonner ses recherches. En 1701, Il est appelé pour siéger au parlement et démissionne trois semaines après de son poste de fellow et de sa «chaire lucasienne» de mathématiques (du nom de Henry Lucas, membre du parlement de l‘université de Cambridge qui en 1663 fit voter le financement d’un poste de mathématiques appliquées. Le premier titulaire de cette chaire fut Isaac Barrow qui la léga à Newton. Cette chaire est de nos jour occupée par l’astrophysicien Stephen Hawking). Trois ans plus tard, Newton devient président de la Royal Society. Il se préoccupe des mouvements de la Lune, pour lesquels il souhaite vérifier ses hypothèses par des observations. Il demande à John Flamsteed, qui travaille à Greenwich, de lui fournir ses relevés. Ce dernier, qui souhaite corriger ses propres mesures avant de les remettre à Newton, ne peut les lui fournir rapidement. Il devra subir les agacements du savant. Faisant preuve d’un manque évident de courtoisie, Newton le remerciera en ces termes: «Après que je vous ai assisté quand vous étiez embourbé dans vos trois grands ouvrages, la théorie des satellites de Jupiter, votre catalogue des étoiles fixes et votre entreprise pour calculer le lieu de la Lune, après que je vous ai communiqué ce qui était parfait dans son genre, et de plus de valeur que plusieurs observations, ce qui m’a coûté plus de deux mois de rude travail, que je n’aurais jamais entrepris sans vous, et que je vous ai dit avoir entrepris pour avoir quelque chose à vous offrir en retour des observations que vous me faisiez espérer; et que néanmoins, cela fait et que n’ayant pas, ou apparence de les obtenir, ou d’avoir les copies de vos observations rectifiées, j’ai désespéré d’arranger la théorie de la Lune… Mais maintenant que vous m’offrez les observations antérieures à 1690, j’accepte votre offre avec reconnaissance».

Délaissant quelque peu l’astronomie et les mathématiques, Newton reprendra ses travaux d’alchimiste. L’idée de la transmutation des métaux l’a hanté durant toute son existence. Il travaille assidument pour n’arriver à aucun résultat, si ce n’est qu’il approfondit un domaine alors rempli de mystères. Il en dégagera cependant quelques idées qui feront leur chemin. Par exemple dans son second grand ouvrage, Traité d’optique (ci-contre), publié en 1704, il évoque une «affinité élective des corps», comme cause des combinaisons chimiques, indépendamment de toute structure mécanique ou physique. Il est ainsi parmi les premiers à dissocier aussi clairement les propriétés physiques et chimiques des corps. Enfin, dans ce même traité, bien que défendant le caractère corpusculaire de la lumière, il ne s’oppose pas à la considérer comme une onde, à partir du moment ou on admet que les phénomènes ne peuvent se produire qu’au sein d’un milieu éthéré. Sans pour autant que les vibrations seules de ce milieu ne produisent elles-mêmes aucune lumière. Newton, anobli en 1705, devient Sir Isaac Newton, nommé président perpétuel de la Société Royale de Londres, il est associé à toutes les sociétés savantes du continent.

Newton qui croit en Dieu affirme: «J'ai une croyance totale dans la Bible comme Parole de Dieu, écrite par ceux qu’il a inspirés. Je l’étudie tous les jours». Il rejette la Trinité; pour lui, l’adoration de Jésus est une idolâtrie. Il passe autant de temps à réfléchir à ces questions que pour ses études scientifiques, convaincu qu’il y a deux moyens d’envisager l’Univers. L’un réside dans une étude approfondie du «Livre de la nature» et l’autre dans une étude méticuleuse des écritures. Pour lui, Dieu est Le grand architecte. Newton produit des écrits théologiques, l’extrait qui suit lui est attribué: «Si l'on pense qu'il est possible que Dieu ait produit une intelligence si parfaite qu'elle puisse, en accord avec Lui, produire à son tour des créatures d'un ordre inférieur, on est loin de diminuer le pouvoir divin ; on le rehausse. Car le pouvoir qui peut faire advenir des créatures, non seulement directement, mais par le truchement d'autres créatures, est considérablement  pour ne pas dire infiniment plus grand». Il entretient une correspondance avec l’évêque Brunet qui, après avoir considéré la création, s’interroge sur le délai de six jours paraissant bien court pour avoir permis au tout puissant d’achever son œuvre. Newton le rassure et lui explique qu’à l’origine des temps, l’éternité toujours permanente n’ayant ni mesure ni terme ne comptait pas de jours. Newton, bien que croyant fervent, utilise ici ses talents de mécanicien pour expliquer que: «Quelle qu’elle soit, la force qui a produit la rotation du globe lui a imprimé un mouvement uniforme accéléré. Si on admet que dans la première année la terre n’a accompli qu’un seul tour, suivant les lois de la mécanique elle en aura fait trois la seconde année, cinq pendant la troisième, et c’est après cent quatre vingt deux années révolues que la vitesse définitive de trois cent soixante cinq jours par an étant acquise, la force a pu cesser son action. Les jours à l’origine des choses étaient donc fort longs». Il se veut humble lorsqu’il porte un regard sur son œuvre. Il dit à quel point il a conscience de la devoir à ses prédécesseurs: «Si j'ai vu plus loin, c'est que j'étais assis sur des épaules de géants». On peut enfin noter que les Principia seront traduits en Français au XVIII^ème siècle par la marquise Émilie du Châtelet, compagne de Voltaire et probablement la seule de son sexe alors capable de comprendre Newton. L’éminent homme finit tranquillement ses jours, goûtant l’admiration de ses contemporains et meurt à l’âge de quatre vingt quatre ans, des suites d’une crise de goutte. Il repose à l'abbaye de Westminster, au coté des rois d’Angleterre (ci-contre, son tombeau). Considéré comme l’une des plus grande figure scientifique de tous les temps, Newton laisse son nom à une unité de force dans le système international. Un newton (N) représente la force qui communique une accélération de 1 m/s² (1 mètre par seconde, par seconde) à un corps dont la masse est égale à 1 kg.