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En 2024 des étudiants, de 3-ème, m'avaient demandé des infos sur les travaux d'Isaac Newton, j'avais été surpris et comme Newton n'apparaît pratiquement qu'en raison de ses recherches sur la lumière dans mon travail de recherche pour le site, je n'avais pas trop envie de me lancer. Mais ! Je connaissais, comme tout un chacun ses travaux sur la gravité de la pomme et la curiosité aidant, j'ai approfondi mes connaissances. J'ai découvert qu'en fait, Newton était le grand-père de la physique moderne d'aujourd'hui. J'ai pris des notes j'ai lu et j'ai envoyé tout çà à mes jeunes correspondants de classe de troisième.
L'été dernier, un jour de pluie, il y a eu beaucoup, je me suis amusé à mettre en ordre tout ce que j'avais noté sur le grand physicien. J'ai rédigé, peaufiné et mis mon texte au placard. Dernièrement je suis retombé dessus et je l'ai montré à un ami. Il l'a trouvé très bien et ma conseillé de le publier. J'ai hésité car ça ne cadre pas avec la site en général, mon ami a insisté en me disant que peu de gens connaissent le Newton de mon texte et que dans ma démarche de vulgarisation, je me devais de le faire.
Voici donc ce que je sais d'Isaac NEWTON
Sommaire
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Contexte historique : Newton, 1665–1687
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Des conceptions anciennes au renouvellement scientifique : Aristote → Galilée → Descartes → Newton
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Notions fondamentales : masse, mouvement, force
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Les trois lois de Newton
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La chute des corps : de Galilée à Newton
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La gravitation universelle
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Les référentiels et la relativité galiléenne
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Forces fictives : centrifuge, Coriolis
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Travail, forces vives et naissance du concept d’énergie
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Applications : balistique et résistance de l’air
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Conclusion : l’héritage scientifique de Newton
L’Année où Newton bâtit un monde nouveau
En 1665, la peste se répand silencieusement dans les rues de Cambridge. Les portes du Trinity College se referment. Les salles de cours s’éteignent une à une. Les étudiants s’éparpillent dans la campagne.
Un jeune professeur de vingt-trois ans, timide, discret, encore inconnu, rassemble quelques livres et instruments et quitte lui aussi l’université. Son nom n’a encore rien de mythique : Isaac Newton.
Il rentre à Woolsthorpe, le hameau de son enfance, un lieu modeste où rien ne laissait présager qu’allait naître l’une des plus grandes révolutions intellectuelles de l’humanité.
Ce que Newton va accomplir dans ce retrait forcé relève presque de la légende. Ce n’est pas un mythe qu’on enjolive : ce sont ses propres mots, confiés à son ami William Stukeley.
Alors que le monde s’effondre autour de lui, Newton invente des outils mathématiques entièrement nouveaux — les fluxions, ancêtres du calcul différentiel. Il trouve aussi les séries infinies qui permettront à la science d’exprimer l’infiniment petit. Il découvre les lois de la lumière et des couleurs, en décomposant les rayons du Soleil avec des prismes rudimentaires. Et surtout, il commence à méditer sur un phénomène d’apparence banale : la gravité.
Il écrit :
« J’étais alors à la fleur de l’âge de l’invention. »
Une phrase simple, presque humble, mais qui marque l’une des plus extraordinaires explosions créatives jamais connues.
Une retraite, un génie, un monde renversé
L’idée surgit peut-être sous un pommier — peu importe que l’histoire soit embellie ; ce qui compte, c’est l’intuition foudroyante :
la force qui fait tomber la pomme est peut-être la même que celle qui retient la Lune autour de la Terre.
Une nouvelle vision du cosmos, unifiée, symétrique, mathématisée.
Mais Newton ne publie rien. Ses cahiers s’empilent, denses, souvent indéchiffrables. Il sait que son approche, entièrement géométrique, frapperait son époque de stupeur. Il attend. Il peaufine. Il se méfie de la critique.
Ce n’est qu’en 1684 qu’Edmond Halley — l’homme qui donnera son nom à la célèbre comète — vient le trouver. Une question obsède la communauté savante :
Une force décroissant en 1/r² produit-elle une orbite elliptique ?
Newton répond qu’il l’a déjà démontré. Mais il ne retrouve pas le manuscrit, alors, il recommence. Encore plus loin. Encore plus haut.
Il étend la question : et si cette force expliquait toutes les trajectoires du système solaire ?
Halley admire le résultat et convainc Newton de publier.
Newton hésite, reprend, réécrit, approfondit encore.
Pendant près de deux ans, il travaille avec une intensité qui effraie même ses proches. Il en oublie de dormir et de manger. Il semble absorbé par une vision qu’il est seul à percevoir.
Et puis, enfin, en 1687, paraît un livre qui changera le destin du monde :
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.
Un traité austère, sans figures superflues, d’une densité vertigineuse, écrit dans un langage géométrique du XVIIe siècle. Mais sous son apparence sévère se cache un trésor :
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les lois du mouvement,
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la gravitation universelle,
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la mécanique céleste,
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l’unité du monde terrestre et céleste.
Halley écrit dans sa préface :
« Aucun mortel ne s’est approché aussi près des dieux. »
D’Aristote à Newton : quatre visions du mouvement
Avant de comprendre l’exploit de Newton, il faut remonter dans le temps.
Un voyage qui nous ramène à Athènes, puis à Pise, puis à Paris.
Un voyage qui montre à quel point le concept même de « mouvement » fut long à apprivoiser.
Newton n’est pas né dans le vide : il surgit à la fin d’une chaîne intellectuelle de deux mille ans.
Et à chaque maillon, un homme pose une pierre essentielle… ou une barrière à renverser.
Aristote — le monde des lieux naturels
Imaginez un monde où chaque chose possède une place qui lui est destinée :
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la terre et l’eau descendent,
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l’air et le feu montent,
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les cieux tournent indéfiniment,
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tout mouvement rectiligne nécessite une cause qui l’entretienne.
C’est le monde d’Aristote.
Pour Aristote, rien ne continue par lui-même.
Un objet lancé finit toujours par s’arrêter.
Pourquoi ? Parce que ce mouvement « violent » n’est pas naturel.
Il est entretenu par quelque chose — ce qu’il appelle l’impetus, une sorte d’élan interne qui s’épuise.
Ainsi, un objet lancé ne suit pas une parabole, mais une ligne droite… avant de tomber verticalement lorsqu’il a « consommé » son impetus.
À nos yeux modernes, cela semble naïf.
Mais au IVᵉ siècle avant notre ère, c’était d’une cohérence totale.
Pendant près de deux millénaires, ce modèle règne absolument.
Galilée — l’audace de l’expérience
Le monde d’Aristote commence à vaciller au XVIIᵉ siècle, dans une petite pièce de Florence, Où un homme écoute des clochettes.
Cet homme, c’est Galilée, et il n’a qu’une question : comment tombe un corps ?
Il fait rouler des billes sur des plans inclinés.
Il ralentit la chute pour mieux la comprendre.
Il constate que les distances parcourues en temps égaux suivent la suite des nombres impairs : 1, 3, 5, 7…
Et de là, par génie, il déduit que :
La distance parcourue est proportionnelle au carré du temps.
Mais surtout, Galilée renverse Aristote sur un point crucial :
Un objet n’a pas besoin d’une force pour continuer son mouvement.
S’il ralentit, c’est à cause des frottements.
Et si l’on pouvait supprimer ces frottements, se demande-t-il ?
Alors, le mouvement continuerait pour toujours.
La graine du principe d’inertie venait de germer.
Pourtant, Galilée commet une petite erreur :
il pense que ce mouvement « naturel » est circulaire, suivant la courbure de la Terre.
Il ne franchit pas encore la barrière mentale du mouvement rectiligne infini.
Toutefois il a ouvert une porte.
Le monde ne sera plus jamais aristotélicien.
Une des nombreuses expérience de Galilée.
Pour infos...
Musée Galilée à Florence
Situé dans le Palazzo Castellani, un édifice du XIe siècle, le musée est entièrement consacré à l'histoire des sciences. Il met en lumière des instruments conçus au XVIIe siècle pour la démonstration expérimentale de théories scientifiques dans des domaines tels que la mécanique, l'hydrostatique et la pneumatique. On y trouve également divers instruments utilisés en astronomie.
Un espace interactif permet aux visiteurs de réaliser ou de simuler certaines expériences.
Tarif : 9 €.
Horaires d'ouverture : 9h30-18h00 ( sauf le mardi : 9h30-13h00).
Fermeture : 1er janvier et 25 décembre.
Système solaire de
René Descartes
Descartes — Dieu, la matière et les lois
Descartes apporte un autre souffle, aussi métaphysique que mécanique.
Pour lui, Dieu ne crée pas seulement le monde : il le conserve dans un état constant.
Ainsi, il affirme que la « quantité de mouvement » totale de l’univers reste la même.
Il ne s’agit pas de notre quantité de mouvement moderne, mais d’un concept voisin.
Descartes pose :
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une première ébauche de conservation,
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une vision mécanique de la nature,
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un mouvement rectiligne uniforme en l’absence d’interaction.
Mais son raisonnement reste imprécis.
Il confond quantité de mouvement et force.
Il persiste à croire que les particules se déplacent en tourbillons cosmiques.
Il refuse l’idée d’action à distance.
Descartes fait avancer la pensée, mais son système reste trop rigide pour embrasser la réalité.
Newton — le renversement final
Lorsque Newton arrive, tous les ingrédients sont sur la table :
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le rejet de l’impetus,
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l’intuition galiléenne de l’inertie,
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l’idée cartésienne de conservation,
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les lois de Kepler sur les planètes.
Ce qu’il manque, c’est le liant.
Le principe organisateur.
Le cadre mathématique.
Et c’est Newton qui fait la synthèse.
Il comprend que le mouvement est une propriété mesurable.
Que la force n’est pas une qualité vague mais une cause précise.
Que les mêmes lois s’appliquent au boulet de canon et à Jupiter.
Il écrit en langage géométrique, mais pense en physicien moderne.
Il est le premier à voir l’Univers comme un système de causes et d’effets reliés par des équations.
En cela, Newton n’est pas seulement un génie :
Il est l’homme qui achève la longue transition du monde ancien vers le monde moderne.
Une révolution invisible mais totale
En l’espace d’un siècle, l’humanité passa ainsi :
D'un monde où les pierres tombent “par nature”
→ à un monde où elles tombent selon une loi mathématique.
D'un ciel séparé et parfait
→ à un cosmos régi par les mêmes règles que la Terre.
D'une science qualitative
→ à une science quantitative.
Ce chapitre marque la fin du vieux monde aristotélicien.
Le suivant marquera le début du monde newtonien : celui où la masse, le mouvement, la force deviennent des grandeurs définies, mesurables, calculables.