Isaac Newton

Op 4 januari 1643, vandaag 375 jaar geleden, werd de Engelse natuurkundige en wiskundige Isaac Newton geboren. Hij is één van de grootste wetenschappers die we kennen. Hij heeft belangrijke ontdekkingen gedaan op het gebied van hemelmechanica, licht en zwaartekracht.

Het werk van Newton is gebundeld in drie delen die samen de Philosophea Naturalis Principia Mathematica worden genoemd. Meestal afgekort als de Principia. In dit werk beschrijft Newton zijn drie bewegingswetten die vandaag de dag nog steeds de basis vormen van de klassieke hemelmechanica. In de Principia beschrijft Newton ook zijn ideeën over de zwaartekracht.

De bewegingswetten van Newton

Het worden wetten genoemd maar in feite zijn het beschrijvingen van fundamentele waarheden over ons heelal.

De eerste wet van Newton – de traagheidswet

Een voorwerp in rust zal in rust blijven totdat met door een kracht van buitenaf op wordt uitgeoefend. Een object in beweging blijft met dezelfde snelheid in beweging en beweegt in dezelfde richting totdat er een kracht van buitenaf op wordt uitgeoefend. Een voorwerp waarop geen resulterende kracht werkt, is in rust of beweegt zich rechtlijnig met een constante snelheid voort.

De tweede wet van Newton – kracht verandert de snelheid

Als er een kracht wordt uitgeoefend op een massa dan zal die worden versneld. Hoe groter de massa van het voorwerp dat wordt versneld hoe groter de kracht moet zijn om het voorwerp te versnellen. De verandering van de snelheid is recht evenredig met de resulterende kracht en volgt de rechte lijn waarin de kracht werkt.

De derde wet van Newton – actie is reactie

Voor iedere actie is er eenzelfde tegengestelde reactie.

Newton’s onthullingen over de zwaartekracht

Herinner je je het verhaal over de appel die op Newton’s hoofd viel? Het verhaal is mogelijk niet tot in alle details juist maar Newton observeerde klaarblijkelijk een appel die uit een boom viel en hij dacht dat de appel om op de grond te kunnen vallen moest versnellen vanaf nul toen die nog in de boom hing.

Uitgaande van zijn tweede wet wordt de versnelling geproduceerd als er een kracht wordt uitgeoefend op een object. Newton dacht na over wat die kracht dan zou moeten zijn. Hij begreep dat deze kracht de zwaartekracht moest zijn zoals iedere middelbare scholier tegenwoordig weet.

Newton’s grootste onthulling was dat de kracht van de zwaartekracht zich niet uitstrekt tot aan de toppen van de appelbomen. Als een appelboom bijvoorbeeld zo hoog als een berg zou zijn dan zou de appel nog steeds vallen. De kracht zou er nog steeds zijn en Newton’s inzicht was dat de zwaartekracht zich nog veel verder zou uitstrekken…. tot aan de Maan. Hij herkende dat de baan van de Maan om de Aarde het gevolg was van de zwaartekracht

De zwaartekracht is inderdaad ook aanwezig in de ruimte. Tegenwoordig zien astronomen de ideeën van Newton over de zwaartekracht als de universele wet van de aantrekking.

Anderen die Newton volgden – zoals Albert Einstein – verfijnden ons begrip over de zwaartekracht. De meest nauwkeurige beschrijving van de zwaartekracht vinden we terug in de algemene relativiteitstheorie van Einstein die stelt dat de zwaartekracht een gevolg is van de ruimte-tijd kromming.

Als de bijdrage van Newton aan de wetenschap alleen zijn drie bewegingswetten en zijn begrip van de universele aantrekkingskracht was geweest dan hadden we hem herdacht als één van de grootste wetenschappers die we hebben gehad maar Newton liet het hier niet bij. Hij bouwde ook de eerste praktische bruikbare spiegeltelescoop, leverde een belangrijke bijdrage aan de ontdekking van calculus en hij onderzocht hoe licht door een prisma gebroken wordt in een spectrum van kleuren.

Newton zelf wist dat er nog veel meer ontdekt moest worden. Hij zei daar over:

“Ik weet niet wat ik mogelijk beteken voor de wereld maar voor mezelf denk ik dat ik alleen een jongetje ben dat aan het strand speelt en die af en toe een gladdere kiezel vindt of een mooiere schelp dan gebruikelijk terwijl er een oceaan van waarheid voor me ligt die nog onontdekt is.”

In het verleden werd vaak 25 december 1642 aangeduid als de geboortedag van Isaac Newton maar dat begint te veranderen. Tegenwoordig wordt steeds vaker 4 januari 1643 gezien als de correcte geboortedag. Dat heeft te maken met het feit dat in de tijd dat Newton werd geboren Engeland zich midden in een periode van 150 jaar bevond waarin er een andere kalender werd gebruikt dan in de rest van Europa. De rest van Europa was in die tijd al omgeschakeld naar de Gregoriaanse kalender. Dat is de kalender die we tegenwoordig nog steeds gebruiken. In Engeland werd in die tijd nog de Juliaanse kalender gebruikt die als gevolg van een andere berekening van schrikkeljaren tien dagen achter liep. Newton zelf zou dus zeggen dat hij op 25 december 1642 geboren is.

De algemene relativiteitstheorie van Einstein die in 1916 werd gepubliceerd was geen vervanging voor Newton’s theorie over de zwaartekracht. De relativiteitstheorie van Einstein veranderde ons begrip over de zwaartekracht op een manier zodat massieve objecten worden gezien als veroorzakers van verstoringen in de ruimte—tijd die door passerende objecten wordt ervaren als zwaartekracht.

Eerste publicatie: 4 januari 2018