El siguiente artículo forma parte de una biografía de Sir Isaac Newton , matemático y científico inglés, autor de los Principia . En ella se retratan los años posteriores al nacimiento de Newton en 1643, su educación, así como sus primeras contribuciones científicas, antes de la redacción de su obra principal, los Principia Mathematica , en 1685.
Isaac Newton es conocido por muchos descubrimientos científicos, entre ellos las leyes del movimiento, la teoría de la gravedad y el cálculo básico. Aunque Newton era conocido principalmente por sus descubrimientos en matemáticas y física, también dedicó mucho esfuerzo y estudio a la química, la historia bíblica y la óptica. Uno de los escritos más famosos de Newton fue Principia , donde describió algunos de sus principales descubrimientos sobre el tiempo, la física, las matemáticas y el cálculo. Aunque sus teorías pronto se volvieron universales, se enfrentó a mucha oposición a sus primeras teorías. En concreto, su teoría de la gravedad se enfrentó a las críticas de científicos destacados como Christiaan Huygens y Leibniz. Tras unos años de debate, el concepto de gravedad de Newton se aceptó universalmente y se convirtió en la figura dominante en el continente europeo. [1]
Isaac Newton nació el 25 de diciembre de 1642 según el calendario gregoriano (4 de enero de 1643 según el calendario gregoriano , que es el que se utiliza actualmente) [2] en Woolsthorpe Manor en Woolsthorpe-by-Colsterworth , una aldea en el condado de Lincolnshire . (En el momento del nacimiento de Newton, Inglaterra no había adoptado el calendario gregoriano y, por lo tanto, su fecha de nacimiento se registró como el 25 de diciembre, según el calendario juliano ).
Newton nació tres meses después de la muerte de su padre, un próspero granjero también llamado Isaac Newton. Su padre fue descrito como un "hombre rico y sin educación". Nacido prematuramente , el joven Isaac era un niño pequeño; su madre Hannah Ayscough dijo, según se dice, que podría haber cabido dentro de una taza de un cuarto de galón. Cuando Newton tenía tres años, su madre se volvió a casar y se fue a vivir con su nuevo marido, el reverendo Barnabas Smith, dejando a su hijo al cuidado de su abuela materna, Margery Ayscough. El joven Isaac no quería a su padrastro y sentía cierta enemistad hacia su madre por casarse con él, como lo revela esta entrada en una lista de pecados cometidos hasta los 19 años: "Amenazar a mi padre y a mi madre con quemarlos a ellos y a la casa que había sobre ellos". [3] Más tarde, su madre regresó después de que su marido muriera.
Desde los 12 a los 16 años, Newton residió con William Clarke , boticario , en Grantham , donde adquirió su interés por la química. Mientras vivía con la familia Clarke, Newton se educó en la escuela secundaria gratuita (donde su firma aún se puede ver en el alféizar de una ventana de la biblioteca). Pasó gran parte de su tiempo en actividades independientes y le fue mal en la escuela. [4] [ se necesita una mejor fuente ] Newton también estaba cautivado por los dispositivos mecánicos y el dibujo. No solo analizaba dibujos y máquinas, sino que los construía él mismo. Desde molinos de viento hasta relojes, Newton construyó modelos de muchos objetos que lo rodeaban en su vida cotidiana. [5] Fue expulsado de la escuela y en octubre de 1659 se lo encontraba en Woolsthorpe-by-Colsterworth, donde su madre, viuda por segunda vez, intentó convertirlo en granjero, lo que odiaba. [6] Henry Stokes, maestro de la King's School, convenció a su madre para que lo enviara de nuevo a la escuela para que pudiera completar su educación. El tío de Newton también tuvo influencia para convencer a su madre para que lo enviara de nuevo a la escuela, ya que podía ver la capacidad natural de Isaac. Esto lo hizo a la edad de dieciocho años, logrando un admirable informe final.
Newton vivió su infancia durante una de las épocas más turbulentas de Inglaterra, cuando comenzó la Guerra Civil en 1642. Aunque los efectos de los problemas del país pueden no haber afectado directamente a Newton, la escuela y las universidades de Inglaterra sin duda se vieron afectadas. Si fue para bien o para mal estaba por verse, pero Newton sin duda iba a tener una educación única debido al desequilibrio del país. [7]
La evidencia manuscrita muestra que el escrito más antiguo conocido de Newton, un libro de frases en latín, así como la primera carta de su puño y letra que se ha encontrado hasta ahora, dirigida a un "amigo cariñoso", fueron copiadas de una versión inédita de una obra sobre pedagogía latina de William Walker, un maestro de escuela y rector cuyo conocimiento de Newton está documentado desde 1665. Esto sugiere una influencia temprana del maestro de escuela en el filósofo natural cuando todavía era un colegial. [8]
En junio de 1661, fue admitido en el Trinity College de Cambridge como sizar , una especie de puesto de trabajo y estudio. [9] En ese momento, las enseñanzas de la universidad se basaban en las de Aristóteles , a quien Newton complementó con filósofos modernos como Descartes y astrónomos como Copérnico , Galileo y Kepler . En 1665, descubrió el teorema del binomio generalizado y comenzó a desarrollar una teoría matemática que más tarde se convirtió en el cálculo infinitesimal . Poco después de que Newton obtuviera su título en agosto de 1665, la universidad cerró como medida de precaución contra la Gran Plaga de Londres . Aunque no se había distinguido como estudiante de Cambridge, [10] los estudios privados de Newton en su casa de Woolsthorpe durante los siguientes dos años vieron el desarrollo de sus teorías sobre el cálculo, la óptica y la ley de la gravitación. En 1667 regresó a Cambridge como miembro del Trinity College. [11]
Newton había declarado que cuando había comprado un libro sobre astrología en la feria de Stourbridge , cerca de Cambridge, no pudo, debido a su ignorancia de la trigonometría , entender una figura del cielo que estaba dibujada en el libro. Por lo tanto, compró una edición inglesa de los Elementos de Euclides que incluía un índice de proposiciones y, después de haber consultado dos o tres que pensó que podrían ser útiles, las encontró tan obvias que las descartó "como un libro trivial", y se dedicó al estudio de la Geometría de René Descartes . Se dice que en su examen para una beca en Trinity, para la que fue elegido el 28 de abril de 1664, fue examinado sobre Euclides por Isaac Barrow , quien se sintió decepcionado por la falta de conocimiento de Newton sobre el tema. Newton se convenció de volver a leer los Elementos con cuidado y se formó una opinión más favorable del mérito de Euclides. [12]
El estudio de Newton de la geometría de Descartes parece haberle inspirado el amor por esta materia y le introdujo en las matemáticas superiores. En un pequeño libro de texto , fechado en enero de 1664, hay varios artículos sobre secciones angulares, la cuadratura de curvas y "líneas torcidas que pueden ser cuadraturadas", varios cálculos sobre notas musicales , proposiciones geométricas de François Viète y Frans van Schooten , anotaciones de la Aritmética de los infinitos de John Wallis , junto con observaciones sobre la refracción , sobre el pulido de "vidrios ópticos esféricos", sobre los errores de las lentes y el método de rectificarlos, y sobre la extracción de todo tipo de raíces , en particular las "en potencias afectadas". En este mismo libro, la siguiente entrada hecha por el propio Newton, muchos años después, da cuenta adicionalmente de la naturaleza de su trabajo durante el período en que era estudiante:
4 de julio de 1699. Consultando una relación de mis gastos en Cambridge, en los años 1663 y 1664, descubro que en el año 1664, un poco antes de Navidad, siendo yo entonces sofista mayor, compré las Misceláneas de Schooten y la Geometría de Cartes (habiendo leído esta Geometría y la Clavis de Oughtred completamente más de medio año antes), y tomé prestadas las obras de Wallis, y en consecuencia hice estas anotaciones a partir de Schooten y Wallis, en el invierno entre los años 1664 y 1665. En esa época encontré el método de las Series Infinitas; y en el verano de 1665, obligado a abandonar Cambridge por la plaga, calculé el área de la Hipérbola en Boothby , en Lincolnshire, con cincuenta y dos cifras mediante el mismo método.
Que Newton debe haber comenzado tempranamente a hacer observaciones cuidadosas de los fenómenos naturales lo demuestran las siguientes observaciones sobre los halos, que aparecen en su Óptica , libro ii, parte iv, obs. 13:
A veces aparecen coronas similares alrededor de la luna; pues a principios del año 1664, el 19 de febrero, por la noche, vi dos coronas de ese tipo a su alrededor. El diámetro de la primera o más interna era de unos tres grados, y el de la segunda de unos cinco grados y medio. A continuación, alrededor de la luna había un círculo blanco, y a continuación, alrededor de éste, la corona interior, que era de un verde azulado por dentro, junto al blanco, y de un amarillo y rojo por fuera; y a continuación, alrededor de estos colores, había azul y verde en el interior de la corona exterior, y rojo en el exterior. Al mismo tiempo, apareció un halo a unos 22 grados y 35 pies de distancia del centro de la luna. Era elíptico y su diámetro mayor era perpendicular al horizonte, y se extendía por debajo del punto más alejado de la luna.
Formuló las tres leyes del movimiento:
En enero de 1665 Newton se licenció en Artes . Las personas designadas (junto con los supervisores John Slade de Catharine Hall, Cambridge , y Benjamin Pulleyn de Trinity College, tutor de Newton) para examinar a los interrogadores [ aclaración necesaria ] fueron John Eachard de Catharine Hall y Thomas Gipps de Trinity University. [ aclaración necesaria ] Es un curioso accidente [ ¿según quién? ] que no tengamos información sobre los respectivos méritos de los candidatos a un título en este año, ya que el "ordo senioritis" de los licenciados en Artes para el año se omite en el "Libro de Gracia".
Se supone [¿ por quién? ] que fue en 1665 cuando el método de fluxiones (su término para el cálculo de variaciones ) se le ocurrió por primera vez a Newton. Hay varios documentos escritos a mano por Newton con fechas de 1665 [13] [ se necesita una mejor fuente ] y 1666 en los que se describe el método, en algunos de los cuales se utilizan letras punteadas o discontinuas para representar fluxiones (es decir, derivadas), y en algunos de los cuales se explica el método sin el uso de letras punteadas.
Tanto en 1665 como en 1666, el Trinity College fue despedido a causa de la Gran Plaga de Londres . En cada ocasión se acordó, como lo demuestran las entradas en el "Libro de conclusiones" del colegio, fechadas el 7 de agosto de 1665 y el 22 de junio de 1666, y firmadas por el rector del colegio, el Dr. Pearson, que a todos los miembros y estudiantes que fueron despedidos a causa de la peste se les permitiría un mes de pensión común. [ Aclaración necesaria ]
Newton debió abandonar la universidad antes de agosto de 1665 [ ¿según quién? ] , ya que su nombre no aparece en la lista de quienes recibieron becas extraordinarias en esa ocasión, y él mismo nos dice en el extracto de su cuaderno de notas ya citado que "la peste lo obligó a abandonar Cambridge" en el verano de ese año. Fue elegido miembro de su universidad el 5 de octubre de 1667. Había nueve vacantes, una causada por la muerte de Abraham Cowley el verano anterior, y los nueve candidatos seleccionados tenían todos el mismo nivel académico. Unas semanas después de su elección para una beca, Newton fue a Lincolnshire y no regresó a Cambridge hasta el siguiente febrero. En marzo de 1668, obtuvo su título de máster .
Durante los años 1666 a 1669 los estudios de Newton fueron muy diversos. Compró prismas y lentes en dos o tres ocasiones, y también productos químicos y un horno , aparentemente para experimentos químicos [ cita requerida ] ; pero también empleó parte de su tiempo en la teoría de fluxiones y otras ramas de las matemáticas puras. Escribió un artículo, De Analysi per Aequationes Numero Terminorum Infinitas , que puso, probablemente en junio de 1669, en manos de Isaac Barrow (entonces profesor Lucasiano de Matemáticas ), al mismo tiempo que le permitió comunicar su contenido a su amigo común John Collins (1624-1683), un matemático de no poca importancia. Barrow lo hizo el 31 de julio de 1669, pero mantuvo en secreto el nombre del autor y se limitó a decirle a Collins que era un amigo que se alojaba en Cambridge, que tenía un poderoso genio para tales asuntos. [ ¿ según quién? ] En una carta posterior del 20 de agosto, Barrow expresó su placer al escuchar la opinión favorable que Collins se había formado del artículo y agregó: "el nombre del autor es Newton, un miembro de nuestra universidad y un hombre joven, que está solo en su segundo año desde que obtuvo el grado de Maestro en Artes, y que, con un genio incomparable ( examine quo est acumen ), ha hecho un gran progreso en esta rama de las matemáticas". [ cita requerida ] Poco después, Barrow renunció a su cátedra y fue fundamental para asegurar la elección de Newton como su sucesor.
Newton fue elegido profesor Lucasiano el 29 de octubre de 1670. Su deber como profesor [ ¿según quién? ] era dar una conferencia al menos una vez a la semana durante el período lectivo sobre algún tema de geometría , aritmética , astronomía , geografía , óptica , estática o algún otro tema matemático , y también durante dos horas a la semana para permitir que cualquier estudiante que viniera a consultar con el profesor sobre cualquier dificultad que hubiera encontrado tuviera una audiencia. El tema que Newton eligió para sus conferencias fue la óptica. Estas conferencias no contribuyeron a ampliar su reputación, ya que la asistencia fue notablemente escasa; Newton con frecuencia dejaba a Newton dando conferencias frente a las paredes del aula. [ ¿según quién? ] Se presentó un relato de su contenido a la Royal Society en la primavera de 1672. [ cita requerida ]
Durante el año 1684, Edmund Halley visitó la casa de Newton. Durante su visita, Halley observó el notable desarrollo que Newton había llevado a cabo con respecto a la trayectoria de los objetos en el espacio, como las estrellas y los planetas. Newton se convenció de dar un paso adelante y presentar sus hallazgos al público en general, que pronto se hicieron públicos. La publicación, "Principios matemáticos de la filosofía natural", presentó las tres leyes por las que Newton se hizo famoso: ley de inercia, suma de fuerzas igual a la masa multiplicada por la aceleración y cada acción tiene una reacción igual y opuesta.
Antes de Newton, hubo otros filósofos que propusieron ideas para describir el movimiento de los cuerpos celestes. Kepler y Galileo Galilei estudiaron a menudo la forma en que caían los objetos para comprender el movimiento de los planetas. Sin embargo, fue Newton quien logró el mayor éxito al plasmar sus teorías en leyes. Los estudiantes aprenden estos conceptos en la escuela primaria y son aplicables a todos los aspectos imaginables de la vida. [14]
En el año 1688, Newton fue elegido miembro del parlamento de la convención de la Universidad de Cambridge, donde permaneció durante dos años. Durante su estancia en Cambridge, pudo conocer a varias personas famosas como John Locke y Nicolas Fatio de Duillier. Newton pudo formar vínculos de por vida con estas dos figuras en cuestión de dos años. Christiaan Huygens también entró en escena, ya que Newton y él habían tenido desacuerdos en el pasado sobre la gravedad. Las dos figuras tuvieron varias discusiones prolongadas sobre su debate y pudieron llegar a un acuerdo. Poco después, Newton entró en un período de la vida en el que la escritura se convirtió en su prioridad. Comenzó editando su libro, Principia . A pesar de los ajustes que hizo, la nueva versión de Principia fue abandonada en el año 1693 debido al estado mental de Newton. Se autodenominó como un colapso mental que erradicó los ajustes que hizo a su famosa escritura. Newton tenía una novela diferente en la que trabajó durante el mismo período de tiempo llamada Praxis. Este texto consta de cinco borradores de literatura escrita por Newton que tienen que ver con la química. Durante este período, Newton estudió varias áreas de trabajo, incluida la religión, el cálculo y la química. [15]
Según Alfred Rupert Hall, el primer telescopio reflector práctico fue construido por Newton en 1668. [18] Más tarde, un prototipo de este tipo de diseño pasó a llamarse telescopio newtoniano o reflector de Newton .
El 21 de diciembre de 1671, el Dr. Seth Ward , obispo de Salisbury , lo propuso como candidato a la admisión en la Royal Society y el 11 de enero de 1672 fue elegido miembro de la Sociedad. En la reunión en la que Newton fue elegido, leyó una descripción de un telescopio reflector que había inventado y "se ordenó que el secretario escribiera una carta al Sr. Newton para informarle de su elección en la Sociedad, agradecerle la comunicación de su telescopio y asegurarle que la Sociedad se ocuparía de que se hiciera todo lo posible por él en relación con esta invención". [ cita requerida ]
En su respuesta al secretario el 18 de enero de 1672, Newton escribe: "Deseo que en su próxima carta me informe durante cuánto tiempo la sociedad continúa con sus reuniones semanales; porque, si las continúan durante algún tiempo, me propongo que se consideren y examinen como un relato de un descubrimiento filosófico que me indujo a fabricar dicho telescopio y que, no dudo, resultará mucho más gratificante que la comunicación de que ese instrumento es, a mi juicio, el descubrimiento más extraño, si no el más considerable, que se ha hecho hasta ahora sobre las operaciones de la naturaleza". [ cita requerida ]
Esta promesa se cumplió en una comunicación que Newton dirigió a Henry Oldenburg , secretario de la Royal Society, el 6 de febrero de 1672, y que fue leída ante la sociedad dos días después. La totalidad está impresa en el número 80 de Philosophical Transactions .
El "descubrimiento filosófico" de Newton fue la constatación de que la luz blanca está compuesta por un espectro de colores. Se dio cuenta de que los objetos tienen color sólo porque absorben algunos de estos colores más que otros. [ cita requerida ]
Después de explicar esto a la Sociedad, prosiguió: "Cuando comprendí esto, dejé de lado mis antedichas cristalerías, pues vi que la perfección de los telescopios hasta entonces estaba limitada, no tanto por falta de vidrios verdaderamente diseñados según las prescripciones de los autores de óptica (que todos los hombres han imaginado hasta ahora), sino porque la luz misma es una mezcla heterogénea de rayos de diferente refracción. De modo que si un vidrio estuviera diseñado con tanta exactitud como para recoger cualquier tipo de rayos en un punto, no podría recoger también en el mismo punto aquellos que tienen la misma incidencia sobre el mismo medio y tienden a sufrir una refracción diferente . Es más, me asombré de que, viendo que la diferencia de refracción era tan grande, como la encontré, los telescopios pudieran llegar a la perfección en la que se encuentran ahora". Esta "diferencia de refracción" ahora se conoce como dispersión . [ cita requerida ]
Luego señala por qué "el cristal objetivo de cualquier telescopio no puede recoger todos los rayos que vienen de un punto de un objeto, para hacerlos reunirse en su foco en menos espacio que en un espacio circular, cuyo diámetro es la quincuagésima parte del diámetro de su apertura: lo cual es una irregularidad cientos de veces mayor que la que una lente de figura circular, de una sección tan pequeña como los cristales objetivo de los telescopios largos, causaría por la falta de idoneidad de su forma, si la luz fuera uniforme". [ cita requerida ] Añade: "Esto me hizo tomar en consideración los reflejos y encontrarlos regulares de modo que el ángulo de reflexión de todo tipo de rayos fuera igual a su ángulo de incidencia; comprendí que por su mediación los instrumentos ópticos podrían ser llevados a cualquier grado de perfección imaginable, siempre que se pudiera encontrar una sustancia reflectante, que se puliera tan finamente como el vidrio y reflejara tanta luz como la que transmite el vidrio, y también se pudiera lograr el arte de comunicarle una figura parabólica . Pero estas parecían dificultades muy grandes, y casi las he considerado insuperables, cuando consideré además que cada irregularidad en una superficie reflectante hace que los rayos se desvíen 5 o 6 veces más de su curso debido, que las irregularidades similares en una superficie refractante; de modo que se requeriría una curiosidad mucho mayor aquí, que en el cálculo de vidrios para la refracción. [ cita requerida ]
"En medio de estos pensamientos, la peste me obligó a abandonar Cambridge y pasaron más de dos años antes de que pudiera seguir adelante. Pero luego, después de haber pensado en una forma delicada de pulir, adecuada para el metal, mediante la cual, como imaginé, la figura también se corregiría hasta el final, comencé a probar qué se podría hacer de esta manera y, poco a poco, perfeccioné un instrumento (en las partes esenciales del mismo como el que envié a Londres), con el que podía discernir los cuatro concomitantes de Júpiter y les mostré diferentes tiempos a otros dos conocidos. También podía discernir la fase lunar de Venus , pero no muy claramente, ni sin cierta sutileza en la disposición del instrumento.
"Desde entonces no pude hacer más hasta el otoño pasado, cuando hice el otro. Y como éste era sensiblemente mejor que el primero (sobre todo para objetos diurnos), no dudo de que se perfeccionarán aún más gracias a los esfuerzos de quienes, como me informas, se están encargando de ello en Londres". [ cita requerida ]
Después de comentar que los microscopios parecen tan capaces de mejorar como los telescopios, añade:
Ahora procederé a informarles sobre otra deformidad más notable en sus rayos, que se encuentran en los grados intermedios de refrangibilidad. Y esta analogía entre los colores y la refrangibilidad es muy precisa y estricta; los rayos siempre coinciden exactamente en ambos, o discrepan proporcionalmente en ambos.
Más adelante, después de algunas observaciones sobre el tema de los colores compuestos, dice:
Podría añadir más ejemplos de esta naturaleza, pero concluiré con este general: que los colores de todos los cuerpos naturales no tienen otro origen que el de que están calificados de manera diversa para reflejar un tipo de luz en mayor abundancia que otro. Y esto lo he experimentado en una habitación oscura iluminando esos cuerpos con luz no compuesta de diversos colores. Porque de ese modo se puede hacer que cualquiera parezca de cualquier color. Allí no tienen un color apropiado, sino que siempre parecen del color de la luz que se proyecta sobre ellos, pero con esta diferencia, que son más vivos y vívidos a la luz de su color diurno. El minio aparece indistintamente de cualquier color con el que se ilustra, pero sin embargo es más luminoso en rojo, y así el biso aparece indistintamente de cualquier color con el que se ilustra, pero sin embargo es más luminoso en azul.
Y coloca allí un prisma transparente e incoloro, para refractar la luz que entra hacia la parte más alejada de la habitación, la cual, como dije, se difundirá de ese modo en una imagen oblonga y coloreada. Luego coloca una lente de un radio de aproximadamente tres pies (supóngase un amplio cristal de un telescopio de tres pies), a una distancia de aproximadamente cuatro o cinco pies de allí, a través de la cual todos esos colores puedan transmitirse a la vez, y hacerse que por su refracción se reúnan a una distancia más lejana de unos diez o doce pies. Si a esa distancia interceptas esta luz con una hoja de papel blanco, verás que los colores se convierten nuevamente en blancura al mezclarse.
Pero es necesario que el prisma y la lente estén colocados de forma estable y que el papel sobre el que se proyectan los colores se mueva de un lado a otro, pues con ese movimiento no sólo comprobarás a qué distancia la blancura es casi perfecta, sino que también verás cómo los colores se juntan y se desvanecen gradualmente en la blancura y, después de cruzarse en el lugar donde forman la blancura, se disipan y separan de nuevo y, en orden inverso, conservan los mismos colores que tenían antes de entrar en la composición. También puedes ver que, si alguno de los colores se intercepta en la lente, la blancura se transforma en los otros colores. Y, por tanto, para que la composición de la blancura sea perfecta, hay que tener cuidado de que ninguno de los colores caiga fuera de la lente.
Concluye su comunicación con las palabras:
Creo que esto es suficiente para una introducción a experimentos de este tipo, que si alguien de la Sociedad R. tiene la curiosidad de llevarlos a cabo, me complacería mucho que me informara con qué éxito: si algo parece defectuoso o que frustra esta relación, puedo tener la oportunidad de dar más instrucciones al respecto o de reconocer mis errores, si he cometido alguno.
La publicación de estos descubrimientos dio lugar a una serie de controversias que duraron varios años, en las que Newton tuvo que enfrentarse al eminente físico inglés Robert Hooke , Anthony Lucas (profesor de matemáticas en la Universidad de Lieja ), Franciscus Linus (médico de Lieja ) y muchos otros. Algunos de sus oponentes negaron la verdad de sus experimentos, negándose a creer en la existencia del espectro. Otros criticaron los experimentos, diciendo que la longitud del espectro nunca fue más de tres veces y media la anchura [ aclaración necesaria ] , mientras que Newton descubrió que era cinco veces la anchura. Parece que Newton cometió el error de suponer que todos los prismas darían un espectro de la misma longitud; las objeciones de sus oponentes lo llevaron a medir cuidadosamente las longitudes de los espectros formados por prismas de diferentes ángulos y diferentes índices de refracción , pero no fue llevado por ello al descubrimiento de los diferentes poderes dispersivos de las diferentes sustancias refractarias. [ cita requerida ]
Newton mantuvo la discusión con los objetores con gran cortesía y paciencia, pero el dolor que estas largas discusiones causaron a su mente sensible puede estimarse por su carta del 18 de noviembre de 1676 a Oldenburg : "Prometí enviarle una respuesta al señor Lucas el próximo martes, pero veo que apenas terminaré lo que he diseñado para poder tener una copia de ella para esa fecha, y por lo tanto le pido paciencia una semana más. Veo que me he convertido en un esclavo de la filosofía, pero si me libero del negocio del señor Lucas, me despediré resueltamente de ella eternamente, excepto lo que haga para mi satisfacción privada, o deje que salga después de mí; porque veo que un hombre debe decidirse a no publicar nada nuevo o convertirse en un esclavo para defenderla".
Fue una suerte [ ¿según quién? ] que estas disputas no apagaran el ardor de Newton tanto como él temía. Más tarde publicó muchos artículos en Philosophical Transactions sobre diversos aspectos de la óptica y, aunque algunas de sus opiniones son erróneas y ahora son rechazadas casi universalmente, sus investigaciones condujeron a descubrimientos que tienen un valor permanente. Logró explicar el color de las placas delgadas y gruesas ( difracción ) y la inflexión [ aclaración necesaria ] de la luz, y escribió sobre la doble refracción, la polarización de la luz y la visión binocular . También inventó un cuadrante reflector para observar los ángulos entre la Luna y las estrellas fijas, el mismo en todo lo esencial que el instrumento de navegación de importancia histórica más comúnmente conocido como cuadrante de Hadley . Este descubrimiento fue comunicado por él a Edmund Halley en 1700, pero no fue publicado ni comunicado a la Royal Society hasta después de la muerte de Newton, cuando se encontró una descripción del mismo entre sus documentos.
En marzo de 1673, Newton participó de manera destacada en una disputa en la universidad. La oratoria pública quedó vacante y surgió una disputa entre los directores de las facultades y los miembros del Senado sobre el modo de elección del cargo. Los directores reclamaban el derecho a nominar a dos personas, una de las cuales debía ser elegida por el Senado. El Senado insistió en que el modo adecuado era mediante una elección abierta. George Villiers, segundo duque de Buckingham , que era el rector de la universidad, se esforzó por alcanzar un compromiso que, según dice, "espero que por el momento satisfaga a ambas partes. Propongo que los directores puedan nominar por esta vez y que el cuerpo cumpla, pero interponiendo (si lo consideran apropiado) una protesta sobre su alegato de que esta elección no puede pasar de aquí en adelante como un precedente decisivo en perjuicio de su reclamo", [ cita requerida ] y, "teniendo en cuenta que entiendo que toda la universidad tiene consideración principalmente por el Dr. Henry Paman de St John's College y el Sr. Craven de Trinity College, recomiendo que ambos sean nominados". [ cita requerida ] Los directores, sin embargo, nominaron a los Dres. Paman y Ralph Sanderson (de St John's); al día siguiente, 121 miembros del senado registraron sus votos para Craven y noventa y ocho para Paman. En la mañana de la elección, se leyó una protesta en la que aparecía el nombre de Newton y se ingresó en la Regent House. Pero el vicerrector admitió a Paman esa misma mañana, y así terminó el primer concurso de carácter no científico en el que Newton participó. [ cita requerida ]
El 8 de marzo de 1673 Newton escribió a Oldenburg, el secretario de la Royal Society:
"Señor, deseo que usted consiga que se me expulse de ser más miembro de la Royal Society; porque, aunque honro a ese organismo, dado que veo que no les seré de beneficio ni (debido a esta distancia) podré participar de las ventajas de sus asambleas, deseo retirarme".
Oldenburg respondió a esto con una oferta para solicitar a la Sociedad que eximiera a Newton de los pagos semanales, como en una carta de Newton a Oldenburg, fechada el 23 de junio de 1673, dice: "Por su oferta sobre mis pagos trimestrales, le agradezco, pero no quiero que se moleste en obtener una exención si no lo ha hecho ya". [ cita requerida ] No parece que se haya hecho nada más en el asunto hasta el 28 de enero de 1675, cuando Oldenburg informó a la Sociedad que "el Sr. Newton se encuentra ahora en tales circunstancias que desea que se le exima de los pagos semanales". Ante esto, "el consejo acordó que se le dispensara, como a varios otros". [ cita requerida ]
El 18 de febrero de 1675 Newton fue aceptado formalmente en la Sociedad. La razón más probable por la que Newton deseaba que se le eximiera de estos pagos es que, como no estaba en el orden sagrado, su beca en el Trinity College caducaría en otoño de 1675, con la consiguiente reducción de sus ingresos. Pero recibió una patente de la Corona en abril de 1675, que le permitía, como profesor lucasiano, conservar su beca sin que se le exigiera tomar las órdenes sagradas. Esto debe haber aliviado las preocupaciones financieras de Newton, ya que en noviembre de 1676 donó 40 libras para la construcción de la nueva biblioteca del Trinity College. [ cita requerida ]
Se supone [¿ por quién? ] que fue en Woolsthorpe en el verano de 1666 que los pensamientos de Newton se dirigieron al tema de la gravedad. Se dice [¿ por quién? ] que se inspiraron cuando Newton vio caer una manzana de un árbol en la granja de su madre, una versión para la que hay evidencia histórica razonable. En una versión de la historia, se supone que la manzana cayó sobre la cabeza de Newton; esta versión parece haber sido inventada por Isaac D'Israeli . Voltaire es la autoridad para la primera versión de la historia. Obtuvo su información de la sobrina favorita de Newton, Catherine Barton , que se casó con John Conduitt , miembro de la Royal Society y uno de los amigos íntimos de Newton. Nunca se podrá saber cuánta verdad hay en lo que es una historia plausible y favorita, pero es seguro [ ¿según quién?] ] esa tradición marcaba un árbol como aquel del cual caía la manzana, hasta 1866, cuando, debido a la descomposición, el árbol fue cortado y su madera cuidadosamente preservada.
Johannes Kepler había demostrado mediante una elaborada serie de mediciones que
El hecho de que los cuerpos pesados siempre tengan una tendencia a caer a la Tierra, sin importar a qué altura se encuentren sobre la superficie terrestre, parece haber llevado a Newton a conjeturar [ ¿según quién? ] que la misma tendencia a caer a la Tierra podría haber sido la causa por la cual la Luna se mantuvo en su órbita alrededor de la Tierra.
Newton, al calcular a partir de las leyes de Kepler y suponiendo que las órbitas de los planetas eran círculos con el Sol en el centro, ya había demostrado [ ¿según quién? ] que la fuerza del Sol que actúa sobre los diferentes planetas debe variar como el cuadrado inverso de las distancias de los planetas al Sol. Por lo tanto, se vio llevado [ ¿según quién? ] a investigar si, si la atracción de la Tierra se extendiera a la Luna, la fuerza a esa distancia sería de la magnitud exacta necesaria para mantener a la Luna en su órbita. Encontró que la Luna, por su movimiento en su órbita, se desviaba de la tangente en cada minuto a través de un espacio de 13 pies (3,96 m). Pero al observar la distancia que recorre un cuerpo en un segundo desde la superficie de la Tierra y al calcular a partir de ella suponiendo que la fuerza disminuye en proporción al cuadrado inverso de la distancia, descubrió que la atracción de la Tierra a la distancia de la Luna arrastraría un cuerpo a través de 15 pies (4,57 metros) en un minuto. Newton consideró la discrepancia entre los resultados como una prueba de la inexactitud de su conjetura y "dejó de lado en ese momento cualquier otro pensamiento sobre este asunto". (Véase La bala de cañón de Newton .)
En noviembre de 1679, Robert Hooke (después de su nombramiento para gestionar la correspondencia de la Royal Society) inició un intercambio de cartas con Newton [ cita requerida ] : deseaba escuchar a los miembros sobre sus investigaciones, o sus puntos de vista sobre las investigaciones de otros. [19] La correspondencia más tarde dio lugar a una controversia. Hooke y Newton no estaban de acuerdo sobre la forma de la trayectoria de un cuerpo que cae desde una altura, teniendo en cuenta el movimiento de la Tierra alrededor de su eje. Newton reconoció más tarde que los intercambios de 1679-80 habían despertado de nuevo su interés latente en la astronomía. [20] Esto llevó a Newton a volver [ ¿según quién? ] a sus antiguas conjeturas sobre la Luna. La estimación que Newton había utilizado para el radio de la Tierra, que había sido aceptada por geógrafos y navegantes, se basaba en la estimación muy aproximada de que la longitud de un grado de latitud de la superficie de la Tierra medida a lo largo de un meridiano era de 60 millas náuticas. [ ¿ según quién? ] En una reunión de la Royal Society celebrada el 11 de enero de 1672, Oldenburg, el secretario, leyó una carta procedente de París en la que se describía el procedimiento seguido por Jean Picard para medir un grado y se indicaba específicamente la longitud exacta que calculaba que tenía. Es probable que Newton conociera esta medida de Picard y que, por tanto, se viera obligado a utilizarla cuando sus pensamientos se dirigieron hacia el tema. Esta estimación de la magnitud de la Tierra, que daba 691 millas (1112 km) a 10°, hizo que los dos resultados, cuya discrepancia Newton había considerado una refutación de su conjetura, coincidieran tan exactamente que ahora consideraba que su conjetura estaba plenamente establecida.
En enero de 1684, Sir Christopher Wren , Halley y Hooke se reunieron para discutir la ley de la gravedad y, aunque probablemente todos coincidieron [ ¿según quién? ] en la verdad de la ley del cuadrado inverso, no se consideró que esta verdad fuera cierta. Parece [ ¿según quién? ] que Hooke afirmó tener una solución al problema de la trayectoria de un cuerpo que se mueve alrededor de un centro de fuerza que atrae como el cuadrado inverso de la distancia, pero Halley declaró después de un retraso de algunos meses que Hooke "no había cumplido su palabra" al mostrar su solución a Wren y partió hacia Cambridge, en agosto de 1684, para consultar a Newton sobre el tema. Sin mencionar las especulaciones que se habían hecho, preguntó a Newton cuál sería la curva descrita por un planeta alrededor del Sol suponiendo que la fuerza del Sol disminuyera con el cuadrado de la distancia. Newton respondió rápidamente: "una elipse", y cuando Halley le preguntó por el motivo de su respuesta, respondió: "Bueno, la he calculado". Sin embargo, no pudo localizar el cálculo, pero prometió enviárselo a Halley. Después de que este último se marchara de Cambridge, Newton se puso a trabajar para reproducir el cálculo. Después de cometer un error y obtener un resultado diferente, corrigió su trabajo y obtuvo el resultado anterior.
En noviembre siguiente, Newton cumplió su promesa a Halley enviándole, por mano del señor Paget, miembro del Trinity College y maestro matemático del Christ's Hospital , una copia de su demostración; y muy poco después, Halley volvió a visitar Cambridge para hablar con Newton sobre el problema. A su regreso a Londres el 10 de diciembre de 1684, informó a la Royal Society "que había visto recientemente al señor Newton en Cambridge, quien le había mostrado un curioso tratado De Motu ", [ cita requerida ] que, a petición de Halley, prometió enviar a la Sociedad para que se inscribiera en su registro. "Se le pidió al señor Halley que recordara al señor Newton su promesa de asegurarse este invento hasta que tuviera tiempo de publicarlo", [ cita requerida ] y se le pidió a Paget que se uniera a Halley para instar a Newton a hacerlo. A mediados de febrero, Newton había enviado su artículo a Aston, uno de los secretarios de la Sociedad, y en una carta a Aston fechada el 23 de febrero de 1685, Newton le agradeció por "haber registrado sus nociones sobre el movimiento". Este tratado De Motu fue el punto de partida de los Principia [ ¿ según quién? ] y estaba destinado [ ¿según quién? ] a ser un breve relato de lo que esa obra pretendía abarcar. Ocupa veinticuatro páginas en octavo y consta de cuatro teoremas y siete problemas, algunos de los cuales son idénticos a algunas de las proposiciones más importantes de las secciones segunda y tercera del primer libro de los Principia .
Newton tuvo un mal desempeño en la escuela, hacía novillos y estaba entre los últimos de su clase.
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