Isaac Newton

In breve

Newton è stato un fisico, un astronomo ma anche un filosofo, il primo a dimostrare che i movimenti della Terra e dei pianeti obbediscono alle medesime leggi di natura. Egli riuscì a fondere le scoperte di Copernico, Keplero e Galilei in una sintesi potente: attraverso la formulazione delle tre leggi del moto e della legge di gravitazione universale.

La vita

Isaac Newton nacque in Inghilterra, il giorno di Natale del 1642. Studiò a Cambridge, dedicandosi già in giovanissima età allo studio del calcolo infinitesimale. Tra il 1665 e il 1667 scrisse la prima formulazione della teoria della gravitazione universale. I suoi studi concernevano anche l'ottica, più specificatamente, Newton si dedicò all'osservazione della luce. In questo periodo scrisse la sua principale opera teorica I Principi matematici di filosofia naturale (1687). Nel 1703 divenne direttore della Royal Society e due anni dopo gli venne conferita la carica di Lord dalla regina Anna in persona. Newton morì di calcolosi renale il 30 marzo 1727.

Il metodo sperimentale

Newton definisce il suo metodo "sperimentale" e indica quattro regole a fondamento dello studio della fisica. Tali regole ineriscono al "come" la ricerca debba svolgersi e non al "che cosa". Dunque, la fisica non si occupa delle essenze, bensì del concatenarsi causale dei fenomeni. Infatti, Newton sostiene che la gravità esiste perché può essere dedotta attraverso l'osservazione, ma ribadisce che della sua intima natura non si può affermare alcunché. In conclusione, lo scienziato può validare solo ciò che emerge dagli esperimenti e dalle ipotesi conseguenti. Allo stesso tempo, egli deve astenersi dal sostenere ipotesi che non siano convalidate dall'esperienza.

Le quattro regole del metodo newtoniano

Prima regola	Nello studio della natura non si devono includere più cause di quelle sufficienti per spiegare i fenomeni naturali.
Seconda regola	Dalla prima regola si deduce che, dove è possibile, le medesime cause debbano essere attribuite a effetti dello stesso genere.
Terza regola	Estendendo la seconda regola alle qualità, si devono considerare proprie di tutti i corpi le qualità dei corpi che sono oggetto di osservazione.
Quarta regola	Si devono considerare vere le ipotesi ricavate per induzione dai fenomeni, fino a che i dati dell'esperienza non le perfezionino o le smentiscano.

Queste regole si fondano su una serie di principi

Lo studio della natura è lo studio dei fenomeni sperimentabili e non riguardano le essenze intime dei fenomeni inaccessibili all'esperienza.

Lo studio della natura è basato sulla possibilità di stabilire relazioni di causa ed effetto, il più possibile generalizzabili.

Poiché non è possibile fare tutti gli esperimenti e le esperienze perché infiniti, si deve acquisire un'adeguata selezione di esperienze confermate, allo scopo di universalizzare una certa esperienza e conferire determinate qualità a tutti i corpi.

L'esperienza può convalidare l'ipotesi o correggerla. Il metodo sperimentale newtoniano prevede che una teoria sia sempre correggibile e non possa mai arrivare a conclusioni definitive e immutabili.

La fisica newtoniana

Le tre leggi del moto

Come Galilei e Cartesio, Newton ritiene che l'intero universo sia retto da un ordine matematico. Il contenuto scientifico più rilevante si ritrova nelle tre leggi del moto, formulate nei Principi. Attraverso l'esposizione delle tre leggi, si possono rinvenire sia la concezione corpuscolare della natura, sia la visione geometrico-meccanicista cartesiana.

Legge I (inerzia)	Ciascun corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, salvo che sia costretto a mutare quello stato da forze impresse.
Legge II (proporzionalità tra movimento e forza)	Il cambiamento di moto è proporzionale alla forza motrice impressa e avviene lungo la linea retta secondo la quale la forza è stata impressa.
Legge III (azione e reazione)	A ogni azione corrisponde una reazione uguale o contraria.

Spiegazione delle tre leggi del moto

La legge di inerzia: secondo tale legge, un oggetto che viene lanciato non cessa di muoversi se non per effetto della resistenza dell'aria o della forza di gravità che lo attira verso terra. Poiché nello spazio la resistenza è minore, i pianeti invece possono perseverare nel loro moto.

Proporzionalità tra movimento e forza: secondo questa legge, se una forza genera un certo movimento, una forza doppia ne genererà uno doppio. Il movimento impresso si aggiunge o si sottrae a un movimento precedente, a seconda che essi siano o non siano contrari l'uno all'altro. Se due forze in moto sono tra loro su traiettorie oblique, si produrrà un terzo movimento, risultante dalla composizione dei precedenti.

Azione e reazione: è una legge formulata interamente da Newton, affermante che le azioni di due corpi sono sempre uguali tra loro e dirette verso parti opposte. Questo principio stabilisce una uguaglianza tra azione e reazione. Infatti, se si preme un dito su un sasso, la pressione del dito sul sasso corrisponde a una uguale e contraria pressione del sasso sul dito.

La legge di gravitazione universale

Nel terzo libro dei Principi, Newton formula la legge di gravitazione universale. Questa sostiene che la forza di gravitazione, con cui due corpi si attraggono, è direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. La legge di gravitazione universale regola tutti i rapporti fra corpi soggetti a una costante forza di attrazione. Essa, infatti, si applica sia ai pianeti che ruotano attorno al Sole, sia agli oggetti che cadono sulla terra. Quindi, più la massa è grande, maggiore sarà la forza di attrazione gravitazionale. È per questo motivo che, un oggetto di massa inferiore non può liberarsi da un oggetto di massa superiore, se non con grande sforzo. Si pensi, ad esempio, all'energia impiegata dai veicoli spaziali per abbandonare l'orbita terrestre.

La massa è distinta dal peso

Newton differenzia la massa dal peso. Più specificatamente, la massa viene definita come la quantità di materia invariabile di un corpo, su cui agisce la forza di gravità. Il peso, invece, è l'effetto della gravitazione ed è, dunque, variabile.

L'ordine del mondo

Newton crede che esista necessariamente una prima causa non meccanica e non necessaria, che è Dio. Quest'ultimo ha creato l'universo poiché senza un essere divino intelligente non vi sarebbe ordine nel mondo ma soltanto caos. Sull'ente divino non si può dire nulla, se non che sia un ente immateriale al di là di qualunque esperienza sensibile. Di Dio, però, possono parlare i fenomeni ordinati che si riescono a percepire. In conclusione, si può conoscere Dio a partire dalla struttura delle cose che appare perfetta e dalla quale si possono dedurre i suoi attributi.

La concezione corpuscolare della luce

Newton, nel campo dell'ottica, fece degli studi interessanti sulla rifrazione della luce in un prisma. Egli scoprì che la luce solare contiene tutti i colori e che essi sono separabili grazie al diverso angolo di rifrazione con cui attraversano un prisma. Dunque, Newton dimostrò che ogni colore può essere espresso in una formula matematica, in ragione dell'angolo di rifrazione prodotto dal prisma. Inoltre, secondo il matematico inglese, la luce è una sostanza corpuscolare e il fenomeno luminoso consiste nell'emissione di particelle di diversa grandezza, a cui corrispondono diversi colori. Tali particelle, durante il loro moto, producono delle onde.