Newton e la forza di gravità: vita e ricerche scientifiche

Isaac Newton è uno dei più importanti scienziati e pensatori occidentali, vissuto tra il XVII e il XVIII secolo. Oggi, è famoso soprattutto per la legge di gravitazione universale, la scoperta della “legge di gravità”. In questo articolo approfondiamo la sua vita e ne mostriamo alcuni aspetti meno noti.

La vita di Newton

Newton
Newton in un quadro di Godfrey Kneller. Fonte foto: Wikipedia.org.

Isaac Newton nasce a Woolsthorpe-by-Colsterworth, villaggio poco distante da Londra, da una famiglia di allevatori. Chi parla di Newton spesso evidenzia che il suo anno di nascita coincide con quello della morte di Galileo, il 1642. Tuttavia, questa informazione non è del tutto esatta. Infatti, è secondo il calendario giuliano, ancora in vigore in Inghilterra al tempo di Newton, che egli nasce in questa data. Ma per il calendario gregoriano è l’anno dopo, il 1643. Comunque, la data simboleggia un legame, quasi un filo rosso, tra i due scienziati, che non si conoscono.

Il padre di Isaac muore prima della nascita del figlio, che trascorre l’infanzia col patrigno e la madre. Anche se quest’ultima lo iscrive a scuola, spera che Isaac continui la carriera di allevatore. Invece, il giovane ripudia questa vita e trascorre il suo tempo nello studio, in quanto approfondisce matematica e chimica per suo conto, e nella fabbricazione di oggetti come aquiloni, clessidre e modellini funzionanti di mulini. Così, entra nell’Università di Cambridge. Ma, dato che non è tra gli studenti ricchi, serve alla mensa e rassetta le camere degli altri per pagare l’iscrizione. Comunque, terminati gli studi, già nel 1669 diviene professore di matematica.

Poi, nel 1687, pubblica Principi matematici della filosofia naturale, nel quale descrive i principi della dinamica e altre teorie scientifiche. Così, il testo gli garantisce fama internazionale. Tra le varie attività svolte nel corso della vita ricordiamo la presidenza della Royal Society (associazione scientifica britannica del 1600) ed è per due volte membro del Parlamento inglese. Newton muore a Londra nel 1726.

Newton e il suo annus mirabilis

Nel 1666 il College di Newton chiude per via della peste giunta in Inghilterra. Così, lo scienziato, che ha 24 anni, trascorre un anno intero in quarantena. Ma oggi ricordiamo proprio questo periodo come il suo annus mirabilis. Cioè, un anno che concentra le maggiori scoperte del giovane Isaac.

In effetti, Newton scopre già l’anno prima il teorema binomiale. Cioè, un metodo che permette di sviluppare le potenze con esponente intero e positivo di un qualsiasi binomio senza l’effettuazione di calcoli particolari. Così, egli continua durante l’epidemia lo studio della matematica e formula “l’Identità di Newton”, il “Metodo di Newton”, e il calcolo infinitesimale (di cui parleremo più avanti). Perciò, anche se Newton ha molteplici interessi, oggi lo conosciamo soprattutto in ambito matematico e fisico.

Tra scienza e magia

John Keynes dice riguardo a Newton:

«Newton non fu il primo dell’età della ragione. Egli fu l’ultimo dei maghi, l’ultimo dei Babilonesi e dei sumeri…l’ultimo bambino prodigio cui i Magi potevano rendere un omaggio discreto e meritato.»

Questa affermazione suona strana in riferimento all’iniziatore della scienza moderna. Tuttavia, in Newton rintracciamo elementi che lo rendono meno simile a uno scienziato e più a un alchimista e profeta. Cioè, egli riconosce nell’alchimia un’arte sacra ed è, a un’attenta lettura, impossibile la separazione tra questo aspetto e le sue ricerche scientifiche.

Difatti, egli scrive anche un testo sull’argomento, Praxis. In effetti, esso ha un linguaggio privo di metafore e predilige spiegazioni meccanicistiche contro la mistica. Cioè, è la traduzione di temi alchemici in linguaggio scientifico. Tuttavia, le argomentazioni che l’inglese segue sono nel solco del sapere rinascimentale. Infatti, egli riflette sulla natura vegetativa, ritenuta sulla scia di Aristotele la tipologia di anima più elementare. Dunque, Newton compie esperimenti sui minerali, convinto che trovare tale vita in elementi inanimati, in particolare i metalli, permette il disvelamento di importanti saperi. Ma risultato di ciò è l’avvelenamento da mercurio, che gli esami sul suo corpo oggi confermano. Quindi, questi e altri esperimenti compiuti su sé stesso sono forse all’origine del suo disturbo bipolare.

Inoltre, Isaac dedica molte pagine non a temi scientifici, bensì religiosi. In particolare, tratta anche delle profezie, come nel Trattato sull’Apocalisse, in cui suggerisce le sue interpretazioni ai Testi Sacri. Così, ad esempio egli crede che la seconda venuta di Cristo avverrà nel 2060.

Insomma, la mente poliedrica di Newton lo porta a investigare in varie forme del sapere e ciò lo avvicina alla magia del periodo antico. Così, i suoi studi all’avanguardia hanno come base una forte conoscenza del sapere precedente.

Lo scontro tra Newton e Leibniz

Newton
il filosofo Gottfried Wilhelm von Leibniz. Fonte immagine: Godplaysdice.com

Uno scontro celebre è quello tra Newton e Leibniz relativo alla paternità della formula del calcolo infinitesimale. Infatti, da quanto sappiamo, Newton lavora a questo calcolo già negli anni sessanta. Tuttavia, sceglie di non divulgare queste ricerche perché non vuole troppa attenzione negativa su di lui. Invece, sembra che Leibniz ci lavori circa dieci anni dopo e per poi pubblicare la sua formula proprio la decade successiva.

Ma in cosa consiste il calcolo infinitesimale? In effetti, esso è la base concettuale di qualsiasi sistema continuo. Quindi, vale per fenomeni statistici, fisici, economici, tecnologici e astronomici. Anche se primi tentativi in questo verso sono già presenti nell’antichità, ad esempio nelle formule di Euclide e Archimede, in Europa viene abbandonato e recuperato solo in età moderna.

Dunque, come inizia la disputa? Dopo altri dieci anni dalla pubblicazione di Leibniz, un amico di Newton riferisce a quest’ultimo che in Europa la formula è nota come invenzione del filosofo tedesco. Così, inizia una lunga disputa pubblica tra i due, in cui Leibniz accusa anche Newton di far parte dei Rosacroce. Inoltre, diversi studiosi prendono le parti ora dell’uno ora dell’altro studioso. Infine, la faccenda diventa un caso diplomatico e trova risoluzione da parte della Royal Society, che dà ragione a Newton. Ma, come abbiamo detto, Isaac è il presidente di questa società. In effetti, oggi gli studiosi ritengono che ambo gli studiosi approfondiscono questo tema, l’uno in modo fisico-meccanico e l’altro in modo logico-deduttivo.

In effetti, ciò che conta non è la paternità della scoperta, quanto l’approccio per la ricerca suggerito dai due. Non a caso, Newton è il simbolo della ricerca induttiva. Infatti, oggi, quando pensiamo a Newton, lo abbiniamo soprattutto a due oggetti simbolo del suo pensiero induttivo: il prisma e la mela.

Il prisma

Innanzitutto, con “prisma ottico” o “prisma triangolare” intendiamo un pezzo di vetro o altro materiale trasparente che di solito riceve la forma geometrica del prisma regolare. Dunque, questo oggetto proietta un fascio di luce in un’altra direzione quando ne viene colpito. Ma la luce deviata dal prisma subisce una scomposizione. O almeno, questo è ciò appare all’occhio umano. Cioè, il fascio di luce non è più “bianco” ma assistiamo a un arcobaleno che scaturisce dal prisma. Così, Newton da giovane possiede un prisma di vetro e osserva tale fenomeno. Ma non dobbiamo credere che questa è la sua scoperta. Infatti, tali oggetti sono già noti nella sua epoca e venduti come giocattolo per i bambini. Tuttavia, Newton è il primo a chiedersi perché accada questo fenomeno.

Dunque, egli ripete l’esperimento in casa e fa un foro nella finestra da cui entra solo uno spiraglio di luce nella camera buia. Così, osserva che il fenomeno si ripresenta sempre. Poi, posiziona un altro prisma davanti al primo e constata che la luce torna bianca, si ricompone. Oggi sappiamo di tutti questi esperimenti grazie ai suoi taccuini.

I sette colori

In sintesi, Newton compie una serie di esperimenti empirici per comprendere questo fenomeno. Quindi, vede che esso si presenta sempre e che i colori in cui la luce si scompone sono sempre gli stessi e sempre disposti nello stesso modo. Dato che l’arcobaleno è una successione progressiva di colori più che la raccolta di una serie, egli distingue sette colori primari tra quelli che compaiono. Questa scelta sembra arbitraria, in quanto la gamma di colori dell’arcobaleno costituisce un unicum progressivo da un colore all’altro. Ma ciò trova ragione nella ricerca di un parallelismo con il numero delle note musicali. Cioè, Newton cerca un qualche ordine armonico che regola l’universo e le sue leggi. Questa scelta trova la sua ragione in ciò che abbiamo già detto a proposito della sua attenzione per il sapere alchemico. Perciò, ancora oggi il numero dei colori primari è sette.

La legge di gravitazione universale

Ma il calcolo infinitesimale non è l’unico pomo della discordia tra Newton e un altro studioso. Infatti, anche la legge di gravitazione universale, nota come “legge di gravità”, risulta al centro di una diatriba. Infatti, Robert Hooke, scienziato del Seicento, afferma che Newton l’ha copiata da lui. Però Isaac ha davvero compiuto delle ricerche già da prima. Del resto, Newton ammette che su questo argomento lavorano altri studiosi da cui lui trae ispirazione.

Ma di che si tratta? Innanzitutto, partiamo dal perché questa legge attrae tanti scienziati. Anche se il sistema copernicano, che vede la Terra e gli altri pianeti girare intorno al Sole, trova ampio seguito, esso pone alcuni interrogativi. Infatti, se la Terra gira su sé stessa e intorno al Sole, perché non sbalza via ciò che vi è sopra? Dunque, la risposta a tale domanda è proprio la forza di gravità! Ma solo dopo tale scoperta ogni dubbio intorno alla teoria svanisce.

Newton
Una simpatica illustrazione di Newton che scopre la gravità mentre osserva la caduta della mela dall’albero. Fonte immagine: Flickr.com

Così, la scoperta assume col tempo la dimensione di una storia. Infatti, molte illustrazioni mostrano Newton che scopre la gravità quando gli cade una mela in testa. In effetti, questa storia la inventa Voltaire. Tuttavia, Newton racconta qualcosa di simile. Cioè, afferma che lo spunto gli arriva dall’osservazione di una mela che cade dall’albero mentre guarda fuori dalla finestra della propria casa. Ma forse anche questa storia è un invenzione dello scienziato e semplifica l’introduzione alla sua scoperta.

Comunque, lo stesso Newton trova difficoltà ad accettare questa formula, non comprende cosa la giustifica e perché esiste. Chi risolve questi dubbi è Einstein con la teoria della relatività generale.

Luigi D’Anto’

Bibliografia

B. Dobbs, P. Lucarelli, Isaac Newton scienziato e alchimista. Il doppio volto del genio, Edizioni Mediterranee, 2002. L’anteprima del libro può essere letta a questo link.

Sitografia

Lezione di Piergiorgio Odifreddi su Isaac Newton.

Nota: l’immagine di copertina di questo articolo è tratta dal sito Store Norske Leksikon.

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