السير إسحاق نيوتن ( ; 4 يناير [OS 25 ديسمبر] 1643 - 31 مارس [OS 20 مارس] 1727) كان عالمًا إنجليزيًا متميزًا، تشمل خبرته المتنوعة الرياضيات والفيزياء وعلم الفلك والكيمياء واللاهوت والتأليف والاختراع. لقد لعب دورًا محوريًا في كل من الثورة العلمية وعصر التنوير اللاحق. عمله المبدع، Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية)، الذي صدر لأول مرة في عام 1687، كان بمثابة التوحيد الكبير الافتتاحي في الفيزياء ووضع المبادئ الأساسية للميكانيكا الكلاسيكية. امتدت مساهمات نيوتن المهمة إلى مجال البصريات، ويُنسب إليه الفضل بالاشتراك مع عالم الرياضيات الألماني جوتفريد فيلهلم لايبنتز في تطوير حساب التفاضل والتكامل المتناهي الصغر، على الرغم من أن نيوتن قد صاغه قبل عدة سنوات. علاوة على ذلك، قام نيوتن بتطوير وصقل المنهج العلمي، حيث تعتبر أعماله على نطاق واسع الأكثر تأثيرًا في ظهور العلم الحديث.
السير إسحاق نيوتن ( ؛ 4 يناير [OS 25 ديسمبر] 1643 - 31 مارس [OS 20 مارس] 1727) كان عالمًا إنجليزيًا متعدد الثقافات، وكان عالم رياضيات وفيزيائيًا وعالم فلك وكيميائيًا وعالم لاهوت ومؤلفًا ومخترعًا. لقد كان شخصية رئيسية في الثورة العلمية وعصر التنوير الذي أعقبها. حقق كتابه Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية)، والذي نُشر لأول مرة عام 1687، أول توحيد عظيم في الفيزياء وأنشأ الميكانيكا الكلاسيكية. كما قدم نيوتن أيضًا مساهمات أساسية في مجال البصريات، ويشارك في الفضل مع عالم الرياضيات الألماني جوتفريد فيلهلم لايبنتز في صياغة حساب التفاضل والتكامل المتناهي الصغر، على الرغم من أنه طور حساب التفاضل والتكامل قبل سنوات من لايبنتز. ساهم نيوتن في المنهج العلمي وصقله، ويعتبر عمله الأكثر تأثيرًا في ظهور العلم الحديث.
في صفحات كتابه المبادئ، أوضح نيوتن القوانين الأساسية للحركة والجاذبية العالمية، والتي شكلت النموذج العلمي السائد لعدة قرون حتى استبدالها في نهاية المطاف بالنظرية النسبية. ومع ذلك، تستمر هذه القوانين في تقديم تقديرات تقريبية دقيقة للغاية لمعظم الظواهر الفيزيائية التي تتميز بسرعات منخفضة (أقل بكثير من سرعة الضوء) ومجالات جاذبية ضعيفة. باستخدام إطاره الرياضي للجاذبية، نجح نيوتن في استخلاص قوانين كبلر لحركة الكواكب، وشرح أنماط المد والجزر، ومسارات المذنبات، ومبادرة الاعتدالات، ومختلف الظواهر السماوية الأخرى، وبالتالي أسس بشكل قاطع نموذج مركزية الشمس للنظام الشمسي. لقد قام بحل مشكلة الجسمين ثم قدم بعد ذلك مشكلة الأجسام الثلاثة الأكثر تعقيدًا. أثبت نيوتن أن المبادئ المتطابقة تحكم حركة كل من الأجسام الأرضية والسماوية. تم التحقق من صحة فرضيته القائلة بأن الأرض عبارة عن جسم كروي مفلطح من خلال القياسات الجيوديسية التي أجراها ألكسيس كليروت، وتشارلز ماري دي لا كوندامين، وباحثين آخرين، مما أقنع غالبية العلماء الأوروبيين بتفوق الميكانيكا النيوتونية مقارنة بالأطر النظرية السابقة. بالإضافة إلى ذلك، كان أول من حدد عمر الأرض تجريبيًا ووضع تصورًا لشكل مبكر من نفق الرياح الحديث. علاوة على ذلك، كان نيوتن أول من قدم تقديرًا كميًا لكتلة الشمس.
قام نيوتن ببناء التلسكوب العاكس الافتتاحي وقام بصياغة نظرية متقدمة للألوان، مبنية على ملاحظة مفادها أن المنشور يشتت الضوء الأبيض إلى مكوناته من الطيف المرئي. تم تجميع أبحاثه المكثفة حول الضوء في أطروحته، البصريات، التي نُشرت عام 1704. وكان رائدًا في استخدام المنشور كموسعات للأشعة وفي مصفوفات المنشورات المتعددة، وهي مكونات أثبتت فيما بعد أهميتها في تطوير أجهزة الليزر القابلة للضبط. ابتكر نيوتن أيضًا ربعًا مزدوج الانعكاس وكان أول من افترض تأثير Goos-Hänchen. علاوة على ذلك، فقد وضع قانونًا تجريبيًا للتبريد، يمثل الصيغة الأولية لانتقال الحرارة ويعمل بمثابة الأساس الرسمي لانتقال الحرارة بالحمل الحراري؛ وقام بأول حساب نظري لسرعة الصوت؛ وقدم مفاهيم السائل النيوتوني والجسم الأسود. وكان أيضًا أول من أوضح تأثير ماغنوس. بالإضافة إلى ذلك، أجرى التحليل الأولي لتدفق كويت. بالإضافة إلى تطوره الرائد في حساب التفاضل والتكامل، كانت مساهمات نيوتن الرياضية هائلة. قام بتعميم نظرية ذات الحدين لأي أس حقيقي، وقدم سلسلة Puiseux، وكان أول من أوضح نظرية بيزوت، وصنف بشكل منهجي غالبية منحنيات المستوى المكعب، وساهم بشكل كبير في التحقيق في تحويلات كريمونا، وابتكر منهجية لتقريب جذور الوظائف، وأنشأ صيغ نيوتن-كوتس للتكامل العددي، وقدم أول صياغة صريحة لسلسلة تايلور العامة. علاوة على ذلك، كان نيوتن رائدًا في مجال حساب التفاضل والتكامل للتغيرات، وقام بصياغة وحل المشكلة الأولية في الاحتمال الهندسي، وتصور أول تكرار للانحدار الخطي، وكان شخصية أساسية في تحليل المتجهات.
شغل نيوتن مناصب زميلًا في كلية ترينيتي، وفي سن 26 عامًا، تم تعيينه أستاذ لوكازي الثاني للرياضيات في جامعة كامبريدج. على الرغم من كونه مسيحيًا متدينًا، إلا أنه رفض سرًا عقيدة الثالوث، وهو موقف غير تقليدي دفعه إلى رفض الأوامر المقدسة في كنيسة إنجلترا، على عكس معظم أقرانه في هيئة التدريس في كامبريدج. بالإضافة إلى عمله المهم في العلوم الرياضية، كرّس نيوتن جهدًا كبيرًا لدراسة الخيمياء والتسلسل الزمني للكتاب المقدس، على الرغم من أن الكثير من هذه الأبحاث ظلت غير منشورة حتى بعد فترة طويلة من وفاته. كان متحالفًا سياسيًا مع حزب اليمينيين، وقد خدم فترتين قصيرتين كعضو في البرلمان عن جامعة كامبريدج، من 1689 إلى 1690 و1701 إلى 1702. وفي عام 1705، منحته الملكة آن لقب فارس. أمضى العقود الثلاثة الأخيرة من حياته في لندن، حيث عمل كمراقب (1696–1699) ثم رئيسًا (1699–1727) لدار سك العملة الملكية، حيث قام بتحسين دقة وأمان العملات البريطانية. كما شغل منصب رئيس الجمعية الملكية من 1703 إلى 1727.
الحياة المبكرة
ولد إسحاق نيوتن في يوم عيد الميلاد، 25 ديسمبر 1642، وفقًا للتقويم اليولياني المستخدم آنذاك في إنجلترا (أو 4 يناير 1643، نيو ستايل)، في Woolsthorpe Manor في Woolsthorpe-by-Colsterworth، وهي قرية صغيرة في لينكولنشاير. وكان والده، الذي يُدعى أيضًا إسحاق نيوتن، قد توفي قبل ولادته بثلاثة أشهر. ولد نيوتن قبل الأوان، وكان طفلا صغيرا. وبحسب ما ورد ادعت والدته، هانا أيسكوف، أنه كان من الممكن أن يكون مناسبًا داخل كوب ربع لتر. عندما كان نيوتن في الثالثة من عمره، تزوجت والدته مرة أخرى من القس برنابا سميث وانتقلت للعيش معه، تاركة ابنها في رعاية جدته لأمه، مارجري أيسكوف (ني بليث). نشأ لدى نيوتن كراهية شديدة تجاه زوج أمه، وكان يشعر بالاستياء تجاه والدته بسبب زواجها مرة أخرى، وهو الشعور الذي ظهر في تدوينة من قائمة الخطايا التي ارتكبها حتى سن 19 عامًا: "تهديد والدي وأمي سميث بإحراقهما والمنزل الذي فوقهما". وبعد ذلك أنجبت والدة نيوتن ثلاثة أطفال - ماري وبنجامين وهانا - من زواجها الثاني.
مدرسة الملك
منذ سن الثانية عشرة إلى السابعة عشرة تقريبًا، تلقى نيوتن تعليمه في مدرسة الملك في جرانثام، حيث درس اللاتينية واليونانية القديمة، ومن المحتمل أن يكون قد اكتسب أساسًا رياضيًا كبيرًا. بعد ذلك، سحبته والدته من المدرسة، وعاد إلى وولستثورب بحلول أكتوبر 1659. وبعد أن ترمل للمرة الثانية، حاولت والدته إجباره على العمل في الزراعة، وهي مهنة كان يكرهها بشدة. ومع ذلك، نجح هنري ستوكس، أستاذ مدرسة الملك، والقس ويليام أيسكوف، عم نيوتن، في إقناع والدته بالسماح له باستئناف دراسته. مدفوعًا بالرغبة في الانتقام من أحد المتنمرين في ساحة المدرسة، والذي هزمه نيوتن وأهانه في مشاجرة جسدية، تفوق أكاديميًا، وأصبح الطالب الأعلى مرتبة وميز نفسه بشكل ملحوظ من خلال بناء الساعات الشمسية ونماذج طاحونة الهواء.
جامعة كامبريدج
في يونيو 1661، تم قبول نيوتن في كلية ترينيتي في جامعة كامبريدج، بعد أن أوصى به عمه، القس ويليام أيسكوف، الذي كان من خريجي كامبريدج. في البداية، سجل نيوتن كطالب فرعي، وقام بتمويل تعليمه من خلال واجبات خادم المنزل حتى حصل على منحة دراسية في عام 1664. غطت هذه المنحة تكاليف دراسته الجامعية لمدة أربع سنوات إضافية، مما أدى إلى إكمال درجة الماجستير في الآداب. في ذلك الوقت، كانت تعاليم كامبريدج في الغالب ذات طابع أرسطي، وهي فلسفة درسها نيوتن جنبًا إلى جنب مع المفكرين المعاصرين، بما في ذلك رينيه ديكارت، وعلماء الفلك مثل جاليليو جاليلي وتوماس ستريت. قام بتوثيق سلسلة من "الأسئلة" حول الفلسفة الميكانيكية في دفتر ملاحظاته. وفي عام 1665، اكتشف نظرية ذات الحدين المعممة وبدأ في صياغة نظرية رياضية أصبحت فيما بعد حساب التفاضل والتكامل. بعد وقت قصير من حصول نيوتن على درجة البكالوريوس في الآداب من كامبريدج في أغسطس 1665، أغلقت الجامعة مؤقتًا كإجراء احترازي ضد الطاعون العظيم.
على الرغم من أن أدائه الأكاديمي كطالب في كامبريدج لم يكن مميزًا بشكل خاص، فقد وُصفت دراسات نيوتن الخاصة والسنوات التي أعقبت حصوله على درجة البكالوريوس مباشرة بأنها "الأغنى والأكثر إنتاجية على الإطلاق التي شهدها عالم". شهد العامان اللاحقان، اللذان قضاهما في منزله في وولستورب، تطور نظرياته في حساب التفاضل والتكامل والبصريات وقانون الجاذبية. يقول الفيزيائي لويس ترينشارد مور: "لا توجد أمثلة أخرى للإنجازات في تاريخ العلم يمكن مقارنتها بإنجازات نيوتن خلال هاتين السنتين الذهبيتين."
وُصِف نيوتن بأنه شخص منظم بدقة فيما يتعلق بتدوين الملاحظات، ووضع علامات على الصفحات المهمة بشكل منهجي. فهارسه، مرتبة أبجديًا حسب الموضوع، تشبه أنظمة الفهرسة الحديثة. عكست مكتبة نيوتن الواسعة مساعيه الفكرية المتنوعة، ووُصف بأنه "مفكر جانوسي"، قادر على تجميع التخصصات التي تبدو متباينة لتعزيز التقدم المبتكر. لاحظ ويليام ستوكلي إتقان نيوتن في استخدام الأدوات الميكانيكية والكتابة، موضحًا بالتفصيل كيف كانت غرفة نيوتن في جرانثام تتميز بجدران مزينة بصور مرسومة بدقة "للطيور والوحوش والرجال والسفن والمخططات الرياضية". كما سلط ستوكلي الضوء على "مهارة نيوتن غير المألوفة وصناعته في الأعمال الميكانيكية".
عاد نيوتن إلى جامعة كامبريدج في أبريل 1667، وحصل على انتخابه كزميل في كلية ترينيتي في أكتوبر من نفس العام. في حين كان يُطلب من الزملاء عادةً أن يتم ترسيمهم ككهنة أنجليكانيين، إلا أن هذا التفويض لم يتم تطبيقه بصرامة خلال فترة الترميم؛ يكفي إعلان التوافق مع كنيسة إنجلترا. التزم نيوتن رسميًا قائلًا: "إما أن أجعل اللاهوت موضوعًا لدراستي وسأأخذ الأوامر المقدسة عندما يصل الوقت المنصوص عليه في هذه القوانين [7 سنوات]، أو سأستقيل من الكلية." قبل ذلك، كان نيوتن قد أعطى اهتمامًا محدودًا للمسائل الدينية، حيث اشترك مرتين في المقالات التسعة والثلاثين، التي تشكل العقيدة التأسيسية لكنيسة إنجلترا. ومع ذلك، بحلول عام 1675، أصبحت هذه القضية لا مفر منها، حيث شكلت وجهات نظره الدينية غير التقليدية عائقًا كبيرًا.
حظيت مساهمات نيوتن العلمية بإعجاب إسحاق بارو، الأستاذ اللوكاسي، الذي سعى إلى تطوير مسيرته الدينية والإدارية (أصبح بارو فيما بعد ماجستير في كلية ترينيتي بعد ذلك بعامين). في عام 1669، بعد عام واحد فقط من حصوله على درجة الماجستير، خلف نيوتن بارو في منصب الأستاذية. أكد نيوتن أن أستاذيته يجب أن تمنحه إعفاءً من شرط الرسامة. قبل الملك تشارلز الثاني، الذي كانت موافقته الملكية ضرورية، هذا المنطق، وبالتالي منع التعارض المباشر بين قناعات نيوتن الدينية الشخصية والعقيدة الأنجليكانية. تم هذا التعيين عندما كان نيوتن يبلغ من العمر 26 عامًا.
على الرغم من إنجازاته النظرية العميقة، أثبت نيوتن أنه معلم غير فعال، حيث كانت محاضراته تشهد الحد الأدنى من الحضور باستمرار. لاحظ همفري نيوتن، مساعده، أن نيوتن سيصل في الوقت المحدد، وإذا كانت قاعة المحاضرات شاغرة، فإنه سيخفض مدة محاضرته إلى النصف من 30 إلى 15 دقيقة، ويخاطب الغرفة الفارغة، ثم ينسحب إلى مختبره لإجراء التجارب، وبالتالي يفي بواجباته التعاقدية. ومن جانبه، لم يُظهر نيوتن أي حماس للتدريس أو التفاعل مع الطلاب. طوال مسيرته الأكاديمية، تم تعيين ثلاثة طلاب فقط للدروس الخصوصية، ولم يحقق أي منهم تميزًا ملحوظًا.
في عام 1672، تم انتخاب نيوتن زميلًا في الجمعية الملكية (FRS).
مراجعة Geographia Generalis
شملت أستاذية لوكازي للرياضيات في كامبريدج واجب تدريس الجغرافيا. في عامي 1672 و1681، أشرف نيوتن على نشر الطبعات المنقحة والمصححة والمعدلة من كتاب Geographia Generalis، وهو كتاب جغرافية مدرسي نُشر في الأصل عام 1650 على يد الراحل بيرنهاردوس فارينيوس. في إطار Geographia Generalis، سعى فارينيوس إلى إنشاء إطار نظري يربط المبادئ العلمية بالمفاهيم الجغرافية الكلاسيكية، معرَّفًا الجغرافيا بأنها مزيج من العلوم والرياضيات البحتة المطبقة على القياس الكمي لمعالم الأرض. على الرغم من أنه لا يزال من غير المؤكد ما إذا كان نيوتن قد ألقى محاضرات عن الجغرافيا، فقد أكدت الترجمة الإنجليزية التي قام بها دوجديل وشو عام 1733 أن نيوتن نشر الكتاب ليستخدمه الطلاب أثناء محاضراته حول هذا الموضوع. يعتبر بعض العلماء Geographia Generalis أنه يمثل الحد الفاصل بين التقاليد القديمة والحديثة في تاريخ الجغرافيا، ويُنظر إلى مساهمات نيوتن في طبعاته اللاحقة على نطاق واسع على أنها مفيدة لتأثيرها الدائم.
الدراسات العلمية
الرياضيات
تم الاعتراف على نطاق واسع بإسهامات نيوتن في تطوير كل التخصصات الرياضية السائدة خلال عصره بشكل ملحوظ. بدأ عمله التأسيسي في حساب التفاضل والتكامل، والذي أطلق عليه اسم التدفقات، في عام 1664. وتوضح مخطوطة مؤرخة في 20 مايو 1665 أن نيوتن قد تقدم بالفعل في حساب التفاضل والتكامل بما يكفي لحساب المماسات والانحناءات لأي نقطة على منحنى مستمر. وبحلول عام 1665، توجت جهوده بحساب التفاضل والتكامل المنهجي الذي دمج التمايز والتكامل. قام بتطبيق هذا الإطار على التحليل الديناميكي للمنحنيات الجبرية والمتعالية، وهي منهجية وصفها الباحث توم وايتسايد بأنها "جديدة جذريًا، وغير مسبوقة بالفعل"، والتي قدمت لاحقًا الأساس النظري لمدارات القوة المركزية المفصلة في المبادئ. ومنذ ذلك الحين تم نشر مخطوطة إضافية من أكتوبر 1666 ضمن أوراق نيوتن الرياضية المجمعة. تم توثيق أطروحة نهائية عن حساب التفاضل والتكامل من قبل نيوتن في كتابه "كتاب النفايات". كان نيوتن يدرس الرياضيات بنفسه، ويجري أبحاثه بشكل مستقل. ويؤكد الباحث ريتشارد إس ويستفول هذا، قائلاً: "بكل المؤشرات المتوفرة لدينا، قام نيوتن بتعليمه في الرياضيات وبرنامجه البحثي بالكامل بمفرده." أطروحته، التحليل لكل aequationes numero terminorum infinitas، التي نقلها إسحاق بارو إلى جون كولينز في يونيو 1669، وصفها بارو لاحقًا في رسالة أرسلها في أغسطس إلى كولينز بأنها نتاج "عبقرية غير عادية وكفاءة في هذه الأشياء."
في وقت لاحق، دخل نيوتن في نزاع ملحوظ مع العالم الألماني جوتفريد فيلهلم لايبنتز بشأن الأسبقية في تطوير حساب التفاضل والتكامل. يُعرف الآن كلا العلماء بتطوير حساب التفاضل والتكامل بشكل مستقل، على الرغم من استخدام رموز رياضية متميزة. ومع ذلك، تؤكد الأدلة التاريخية أن نيوتن صاغ حساب التفاضل والتكامل في وقت أبكر بكثير من لايبنتز. على الرغم من التطور المبكر الذي قام به نيوتن، إلا أن تدوين لايبنتز اكتسب اعترافًا باعتباره أكثر ملاءمة، مما أدى إلى اعتماده من قبل علماء الرياضيات الأوروبيين القاريين، وبعد عام 1820، من قبل علماء الرياضيات البريطانيين.
أ. لاحظ روبرت هول، مؤرخ العلوم المتميز، أنه في حين أن لايبنتز يستحق التقدير لصياغته المستقلة لحساب التفاضل والتكامل، كان نيوتن رائدًا بشكل لا لبس فيه في تطويره، مؤكدًا:
ومع ذلك، فإن هذه الاعتبارات تحمل أهمية ثانوية عندما توضع جنبًا إلى جنب مع الحقيقة الأساسية، المعترف بها عالميًا منذ فترة طويلة، وهي أن نيوتن قد أتقن التقنيات الأساسية لحساب التفاضل والتكامل بحلول أواخر عام 1666، أي قبل تسع سنوات تقريبًا من لايبنتز. إن تأكيد نيوتن على أنه أتقن حساب التفاضل والتكامل الجديد قبل لايبنتز بوقت طويل، وحتى أنه بدأ في عرض قابل للنشر له في وقت مبكر من عام 1671، تم دعمه بأدلة واسعة النطاق. على الرغم من أن لايبنيز وزملائه حاولوا التقليل من ادعاءات نيوتن، إلا أن صحة هذا الجدول الزمني ظلت موضع جدل إلى حد كبير على مدار الـ 250 عامًا الماضية.
يشير هول أيضًا إلى أنه ضمن المبادئ، قام نيوتن ببراعة "بصياغة وحل المشكلات عن طريق تكامل المعادلات التفاضلية"، و"في الواقع، توقع في كتابه العديد من النتائج التي توصل إليها الدعاة اللاحقون لـ يعتبر حساب التفاضل والتكامل بمثابة إنجازاتهم الجديدة ". يسلط هول الضوء على تقدم نيوتن المتسارع في حساب التفاضل والتكامل مقارنة مع معاصريه، مؤكدًا أن نيوتن "قبل عام 1690 بوقت طويل... قد وصل تقريبًا إلى النقطة في تطوير حساب التفاضل والتكامل التي وصل إليها لايبنتز، واثنان من بيرنولي، ولاسبيتال، وهيرمان وآخرون من خلال الجهود المشتركة في الطباعة في أوائل القرن الثامن عشر." لقد لوحظ أن نظام نيوتن الترميزي يمتلك القدرة على تطوير تقنيات متعددة المتغيرات، مع بقاء تدوينه النقطي سائدًا في الفيزياء المعاصرة. وقد أكد العديد من الأكاديميين على الثراء العميق والعمق الذي تتمتع به مساهمات نيوتن. على سبيل المثال، لاحظ الفيزيائي روجر بنروز أنه "في معظم الحالات، لا تكون أساليب نيوتن الهندسية أكثر إيجازًا وأناقة فحسب، بل إنها تكشف عن مبادئ أعمق مما قد يصبح واضحًا من خلال استخدام تلك الأساليب الرسمية لحساب التفاضل والتكامل التي تبدو في الوقت الحاضر أكثر مباشرة." أوضح عالم الرياضيات فلاديمير أرنولد أن "مقارنة نصوص نيوتن بتعليقات خلفائه، من المثير للدهشة كيف أن العرض الأصلي لنيوتن أكثر حداثة وأكثر قابلية للفهم وأكثر ثراءً في الأفكار من الترجمة بسبب المعلقين لأفكاره الهندسية إلى اللغة الرسمية لحساب التفاضل والتكامل لايبنتز."
أدرجت أعمال نيوتن المكثفة حساب التفاضل والتكامل هندسيًا، معتمدًا على القيم الحدية لنسب الكميات الصغيرة متناهية الصغر. ضمن المبادئ، أوضح نيوتن هذا النهج بشكل واضح، حيث أطلق عليه "طريقة النسب الأولى والأخيرة"، وبرر عرضه من خلال الإشارة إلى تكافؤه مع "طريقة غير قابلة للتجزئة". وبالتالي، يُعرف المبادئ اليوم بأنه "كتاب مليئ بنظرية وتطبيق حساب التفاضل والتكامل المتناهي الصغر"، وهو وصف يتماشى مع وجهات النظر المعاصرة خلال عصر نيوتن، عندما "يتعلق كل الكتاب تقريبًا بحساب التفاضل والتكامل". كانت هذه المنهجية، التي تضمنت "واحدة أو أكثر من رتب الأشياء المتناهية الصغر"، واضحة في عمله الذي نشره عام 1684، De motu Corporum in gyrum، وفي أبحاثه المختلفة عن الحركة المنشورة "خلال العقدين السابقين لعام 1684".
افترض بعض العلماء أن فهم نيوتن للحدود كان إما غير دقيق أو مقيدًا. على العكس من ذلك، يرى عالم الرياضيات بروس بورسيو أن المبادئ لنيوتن تكشف عن فهم أكثر تقدمًا للحدود مما هو معترف به عمومًا، لا سيما من خلال كونه أول من قدم حجة إبسيلون.
تردد نيوتن في البداية في نشر حساب التفاضل والتكامل، خوفًا من الجدل والانتقادات المحتملة. حافظ على علاقة وثيقة مع عالم الرياضيات السويسري نيكولا فاتيو دي دويلييه. في عام 1691، بدأ دويلييه العمل على طبعة منقحة من المبادئ لنيوتن وشارك في المراسلات مع لايبنتز. بحلول عام 1693، توترت العلاقة بين دويلييه ونيوتن، مما أدى إلى التخلي عن مشروع الكتاب. منذ عام 1699 فصاعدًا، اتهم دويلييه علنًا لايبنتز بالسرقة الأدبية. تصاعد الوضع أكثر في عام 1708 عندما كرر عالم الرياضيات جون كيل اتهام لايبنتز بالسرقة الأدبية في مجلة الجمعية الملكية. اندلع الخلاف بالكامل في عام 1711، عندما أعلنت دراسة للجمعية الملكية أن نيوتن هو المكتشف الحقيقي ووصفت لايبنتز بأنه محتال. تم الكشف لاحقًا أن نيوتن نفسه هو من كتب الملاحظات الختامية للدراسة المتعلقة بليبنيز. كان هذا بمثابة بداية لجدال طويل وحاد ألقى بظلاله على حياة كلا الشخصين حتى وفاة لايبنتز عام 1716.
كانت المساهمة الرياضية الأولية المهمة لنيوتن هي نظرية ذات الحدين المعممة، التي تمت صياغتها بين عامي 1664 و1665، والتي تنطبق على أي أُس، وتم الإشادة بها باعتبارها "واحدة من أقوى وأهم النظريات في الرياضيات بأكملها". كما طور أيضًا هويات نيوتن (من المحتمل أنه لم يكن على علم بعمل ألبرت جيرار السابق في عام 1629)، وطريقة نيوتن، ومضلع نيوتن، ومنحنيات المستوى المكعب المصنفة بشكل منهجي (متعددة الحدود من الدرجة الثالثة تتضمن متغيرين). علاوة على ذلك، يُعرف نيوتن كمؤسس لنظرية تحويلات كريمونا وقدم مساهمات كبيرة في نظرية الاختلافات المحدودة، مما أكسبه تمييز "المساهم الوحيد الأكثر أهمية في استيفاء الفروق المحدودة" من خلال ابتكاراته العديدة في الصيغ. كان أول من صاغ نظرية بيزوت، واستخدم المؤشرات الكسرية، وطبق الهندسة الإحداثية لحل المعادلات الديوفانتية. تضمن عمله تقريب المجاميع الجزئية للمتسلسلة التوافقية باستخدام اللوغاريتمات، وهي تقنية أنذرت بصيغة الجمع لأويلر، وكان رائدًا في التطبيق الواثق وعكس متسلسلة القوى. كما قدم سلسلة Puisseux. كما قدم أيضًا أول صياغة صريحة لسلسلة تايلور العامة، والتي ظهرت في مسودة 1691-1692 لكتابه De Quadratura Curvarum. لقد ابتكر صيغ نيوتن-كوتس للتكامل العددي. تأثرت أبحاث نيوتن في المتسلسلات اللانهائية بعمل سيمون ستيفين حول الكسور العشرية. كما بدأ مجال حساب التفاضل والتكامل للتغيرات، حيث كان أول من صاغ وحل مشكلة ضمن هذا المجال: مشكلة نيوتن الدنيا للمقاومة، والتي طرحها وحلها في عام 1685 ونشرها لاحقًا في المبادئ في عام 1687. وتعتبر هذه المشكلة واحدة من أكثر المشكلات صعوبة التي تناولتها الطرق التغايرية قبل القرن العشرين. بعد ذلك، قام بتطبيق حساب التفاضل والتكامل للتغيرات لحل مشكلة منحنى الزمن القصير في عام 1697، وهو التحدي الذي طرحه يوهان برنولي في عام 1696، واشتهر بحله بين عشية وضحاها، وبالتالي كان رائدًا في هذا المجال من خلال عمله على هاتين المشكلتين. علاوة على ذلك، كان رائدًا في تحليل المتجهات، حيث أظهر تطبيق قانون متوازي الأضلاع لجمع الكميات الفيزيائية المتنوعة وإدراك أن هذه الكميات يمكن أن تتحلل إلى مكونات في أي اتجاه. يُنسب إليه الفضل في إدخال مفهوم المتجه في كتابه المبادئ، من خلال اقتراح تصور الكميات الفيزيائية مثل السرعة والتسارع والزخم والقوة على أنها كميات موجهة، وبالتالي ترسيخ نيوتن باعتباره "المنشئ الحقيقي لهذا الكائن الرياضي".
من المحتمل أن يكون نيوتن رائدًا في تطوير نظام تحليلي صارم للإحداثيات القطبية، حيث تجاوزت مساهماته في هذا الموضوع كل الآخرين خلال حياته من حيث العمومية والمرونة. عمله الذي صدر عام 1671، طريقة التدفقات، يسبق النشر الأولي لجاكوب برنولي حول هذا الموضوع في عام 1691. ويُعرف أيضًا بأنه المنشئ الصارم للإحداثيات ثنائية القطب.
تحتوي مخطوطة خاصة لنيوتن، يرجع تاريخها إلى الفترة من 1664 إلى 1666، على أقدم مشكلة معروفة في مجال الاحتمال الهندسي. تتعلق هذه المسألة باحتمالية سقوط كرة ضئيلة ضمن أحد القطاعين غير المتساويين في الدائرة. في تحليله، اقترح استبدال تعداد الأحداث بالتقييم الكمي واستبدال تقدير نسبة المنطقة بإحصاء من النقاط، مما أدى إلى الاعتراف به كمؤسس لعلم التجسيم.
يُنسب إلى نيوتن الأصول الأوروبية الحديثة للإقصاء الغوسي. بين عامي 1669 و1670، لاحظ نيوتن أن نصوص الجبر المعاصرة تفتقر إلى تعليمات لحل المعادلات الآنية، وهو النقص الذي عالجه لاحقًا. على الرغم من أن ملاحظاته ظلت غير منشورة لعقود من الزمن، إلا أن إصدارها في نهاية المطاف أدى إلى أن يصبح كتابه المدرسي مؤثرًا للغاية، حيث أنشأ طريقة الاستبدال وأدخل المصطلحات الحاسمة لـ "الإبادة" (المعروفة حاليًا باسم الإزالة).
خلال ستينيات وسبعينيات القرن السابع عشر، حدد نيوتن 72 من أصل 78 "نوعًا" من المنحنيات المكعبة، وصنفها إلى أربعة أنواع متميزة وقام بتنظيم النتائج التي توصل إليها في المنشورات اللاحقة. ومع ذلك، كشفت مخطوطة من تسعينيات القرن السابع عشر، تم تحليلها لاحقًا، أن نيوتن قد حدد جميع المنحنيات المكعبة البالغ عددها 78 منحنيًا، لكنه اختار عدم نشر المنحنيات الستة المتبقية لأسباب غير معلنة. في عام 1717، وبمساعدة نيوتن على الأرجح، أثبت جيمس ستيرلينغ أن جميع المنحنيات المكعبة تنتمي إلى أحد هذه الأنواع الأربعة. أكد ستيرلينغ أن هذه الأنواع الأربعة يمكن استخلاصها من خلال إسقاط مستوٍ من نوع واحد، وهو ادعاء تم إثباته في عام 1731، بعد أربع سنوات من وفاة نيوتن.
في عام 1693، انخرط نيوتن لفترة وجيزة في نظرية الاحتمالات، وهو ما يتوافق مع صموئيل بيبس فيما يتعلق بمسألة نيوتن-بيبس. تتعلق هذه المشكلة باحتمالية رمي الستات من عدد محدد من أحجار النرد. تم تعريف النتيجة "أ" على أنها ستة على الأقل تظهر من ستة أحجار نرد، والنتيجة "ب" تظهر على الأقل ستتين من اثني عشر حجر نرد، والنتيجة "ج" تظهر على الأقل ثلاث ستات من ثمانية عشر حجر نرد. لقد حدد نيوتن بشكل صحيح النتيجة "أ" باعتبارها الأكثر احتمالاً، في حين اختار بيبس النتيجة "ج" بشكل غير صحيح. ومع ذلك، فإن الأساس المنطقي البديهي لنيوتن لحله يحتوي على عيوب.
البصريات
في عام 1666، لاحظ نيوتن أن طيف الألوان الخارج من المنشور عند موضع الحد الأدنى من الانحراف يبدو مستطيلًا، حتى عندما يكون شعاع الضوء الساقط دائريًا. يشير هذا إلى أن المنشور يكسر ألوانًا مختلفة بزوايا مختلفة. قادته هذه الملاحظة إلى استنتاج أن اللون هو خاصية جوهرية للضوء، وهو مفهوم كان في السابق موضوعًا لنقاش كبير.
من عام 1670 إلى عام 1672، ألقى نيوتن محاضرات في علم البصريات، قام خلالها بالتحقيق في انكسار الضوء. لقد أثبت أن الصورة متعددة الألوان التي ينتجها المنشور، والتي أطلق عليها اسم الطيف، يمكن إعادة تشكيلها إلى ضوء أبيض باستخدام عدسة ومنشور ثانٍ. تشير الدراسات المعاصرة إلى أن تحليل نيوتن وإعادة تركيبه للضوء الأبيض قد تأثر بالكيمياء الجسيمية.
في عمله عام 1671 حول حلقات نيوتن، استخدم منهجية غير مسبوقة في القرن السابع عشر. قام بحساب متوسط جميع الاختلافات المرصودة ثم قام بعد ذلك بحساب الانحراف بين هذا المتوسط وقيمة الحلقة الأولى، وبالتالي قدم تقنية قياسية الآن لتخفيف ضوضاء القياس، وهي طريقة لم يتم توثيقها في أي مكان آخر في ذلك الوقت. وقام لاحقًا بتوسيع "أسلوب قتل الأخطاء" هذا ليشمل دراساته عن الاعتدالات في عام 1700، وهو نهج وصف بأنه "غير مسبوق على الإطلاق". اختلف هذا التطبيق في أن نيوتن "اشترط قيمًا جيدة لكل من أوقات الاعتدال الأصلية، ولذلك ابتكر طريقة تسمح لها بالتصحيح الذاتي". كما طور نيوتن تقنية معروفة اليوم باسم تحليل الانحدار الخطي. لقد صاغ أول "المعادلتين العاديتين" المرتبطتين بالمربعات الصغرى العادية، وحدد متوسط مجموعة بيانات قبل 50 عامًا من توبياس ماير (الذي كان يُنسب إليه تقليديًا باعتباره أول ممارس)، وتأكد من أن مجموع القيم المتبقية هو الصفر، وبالتالي فرض خط الانحدار عبر النقطة المتوسطة. لقد ميز بين مجموعتي بيانات متباينتين وربما اعتبر الحل الأمثل فيما يتعلق بالتحيز، على الرغم من أنه لم يكن واضحًا من حيث الفعالية.
أثبت نيوتن أن الضوء الملون يحتفظ بخصائصه الجوهرية بغض النظر عن تفاعله مع الأشياء. ومن خلال عزل شعاع ملون وتوجيهه على الأسطح المختلفة، أظهر أن لون الضوء يظل ثابتًا سواء كان منعكسًا أو متناثرًا أو منقولاً. ونتيجة لذلك، افترض أن اللون ينتج عن تفاعل الكائنات مع الضوء الملون الموجود مسبقًا، وليس من الكائنات التي تولد اللون بنفسها. يُعرف هذا المفهوم بنظرية نيوتن للألوان. وقد أسست ورقته البحثية التي صدرت عام 1672 حول طبيعة الضوء الأبيض والألوان الإطار الأساسي لجميع الأبحاث اللاحقة حول الألوان ورؤية الألوان.
قادته أبحاث نيوتن إلى استنتاج أن عدسات التلسكوب الكاسرة تعاني بطبيعتها من الانحراف اللوني، أي تشتت الضوء إلى ألوان مختلفة. للتحايل على هذه المشكلة، ابتكر وبنى تلسكوبًا يستخدم المرايا العاكسة كهدف بدلاً من العدسات. إن تطوير هذه الأداة، المعروفة اليوم كأول تلسكوب عاكس وظيفي والمعروف باسم التلسكوب النيوتوني، استلزم التغلب على التحديات المتعلقة بتحديد مادة مرآة مناسبة وإتقان تقنيات التشكيل. التصميمات السابقة للتلسكوبات العاكسة إما ظلت نظرية أو أثبتت عدم نجاحها، مما جعل جهاز نيوتن أول جهاز عملي حقًا. قام نيوتن بتأريض مراياه بدقة من سبيكة مخصصة من معدن منظار عالي الانعكاس، مستخدمًا ظاهرة حلقات نيوتن لتقييم الجودة البصرية لتلسكوباته. وبحلول أواخر عام 1668، نجح في إنتاج هذا التلسكوب العاكس الأولي، وهو عبارة عن أداة يبلغ طولها حوالي ثماني بوصات والتي أنتجت صورًا أكثر وضوحًا وتكبيرًا. قام نيوتن بتوثيق ملاحظاته، مشيرًا إلى قدرته على تمييز أقمار المشتري الجليلية الأربعة ومرحلة هلال كوكب الزهرة باستخدام تلسكوبه العاكس الجديد. وفي عام 1671، طلبت الجمعية الملكية عرضًا لاختراعه. وقد دفعه هذا الاهتمام إلى نشر ملاحظاته الأولية بعنوان عن الألوان، والتي وسعها فيما بعد إلى العمل الأساسي Opticks. بعد انتقادات روبرت هوك لبعض مفاهيم نيوتن، شعر نيوتن بالإهانة، وانسحب في البداية من الخطاب العام. ومع ذلك، حدثت مراسلات قصيرة بينهما في الفترة من 1679 إلى 1680، بدأها هوك، سكرتير الجمعية الملكية آنذاك، لطلب مساهمات نيوتن في معاملات الجمعية. دفع هذا التفاعل نيوتن في النهاية إلى صياغة دليل يوضح أن المسارات الإهليلجية لمدارات الكواكب تنشأ من قوة جذب مركزي تتناسب عكسيًا مع مربع ناقل نصف القطر.
في مجال علم الفلك، يُعرف نيوتن أيضًا برؤيته القائلة بأن المواقع المرتفعة توفر ظروف مراقبة فائقة. وأرجع هذه الميزة إلى "الهواء الأكثر هدوءًا وهدوءًا" الموجود فوق طبقات الغلاف الجوي الأكثر كثافة واضطرابًا، والتي أشار إليها باسم "السحب الأكبر"، وبالتالي التخفيف من تأثير وميض النجوم.
افترض نيوتن أن الضوء يتكون من جسيمات أو جسيمات تعرضت للانكسار من خلال تسارعها عند دخولها إلى وسط أكثر كثافة. وبينما كان يقترب من تفسير يشبه الموجة للأنماط الدورية للانعكاس والانتقال التي لوحظت في الأفلام الرقيقة (Opticks Bk. II, Props. 12)، فقد حافظ في الوقت نفسه على نظريته حول "النوبات"، التي تهيئ الجسيمات إما للانعكاس أو النقل (Props.13). على الرغم من تفضيله المعلن لنظرية الجسيمات، أقر نيوتن في البصريات أن الضوء أظهر خصائص تشبه الجسيمات وخصائص موجية. لقد افترض أن الجسيمات يجب أن تتفاعل مع الموجات داخل وسط ما لتفسير أنماط التداخل وظاهرة الحيود الأوسع.
في عمله عام 1675، فرضية الضوء، اقترح نيوتن وجود الأثير كوسيلة لنقل القوى بين الجسيمات. أدت مشاركته مع الفيلسوف الأفلاطوني في كامبريدج هنري مور إلى إحياء اهتمامه بالكيمياء. بعد ذلك، استبدل نيوتن مفهوم الأثير بقوى غامضة، معتمدًا على المبادئ الهرمسية للتجاذب والتنافر بين الجسيمات. ومن الضروري أن ندرك أن مساهماته العلمية ترتبط ارتباطًا وثيقًا بتحقيقاته في الكيمياء، خاصة في الفترة التاريخية التي لم يتم فيها بعد تحديد خط واضح بين الكيمياء والعلم.
لقد طور نيوتن دراسة الاستجماتيزم من خلال تأسيس أسسها الرياضية. اكتشف أن انكسار أقلام الضوء المائلة يؤدي إلى تكوين نقطتين متمايزتين في الصورة، وهو اكتشاف أثر لاحقًا في أبحاث توماس يونج.
في عام 1704، نشر نيوتن البصريات، وهو العمل الذي وضح نظريته الجسيمية للضوء. اختتمت الرسالة بسلسلة من الاستفسارات، والتي تم تقديمها على شكل أسئلة لم يتم حلها وبيانات إيجابية. تمشيًا مع نظريته عن الجسيمات، افترض نيوتن أن المادة العادية تتكون من "جسيمات أكبر" وتكهن بشكل من أشكال التحول الكيميائي، كما هو موضح في السؤال 30: "أليست الأجسام الإجمالية والضوء قابلة للتحويل إلى بعضها البعض، ولا يجوز للأجسام أن تتلقى الكثير من نشاطها من جزيئات الضوء التي تدخل في تركيبها؟" علاوة على ذلك، قدم الاستعلام 6 المفهوم الأساسي للجسم الأسود. يتم الاستشهاد بـ Opticks بشكل متكرر باعتباره واحدًا من "أقدم نماذج الإجراءات التجريبية."
في عام 1699، قدم نيوتن إلى الجمعية الملكية نسخة محسنة من الربع العاكس، المعروف أيضًا باسم الثماني، وهو جهاز من المحتمل أن يكون قد ابتكره في وقت مبكر من عام 1677. وتحظى هذه الأداة بأهمية لكونها الربع الأول الذي يشتمل على مرآتين، وهي ميزة زادت بشكل كبير من دقة القياس من خلال تقديم منظور ثابت لكل من الأفق والأجرام السماوية في نفس الوقت. على الرغم من تشييده، لا يبدو أن ربع نيوتن قد صمد حتى يومنا هذا. وفي وقت لاحق، طور جون هادلي رباعيه العاكس المزدوج، والذي يحمل تشابهًا مذهلاً مع تصميم نيوتن الأصلي. ومع ذلك، من المحتمل أن هادلي لم يكن على علم باختراع نيوتن السابق، الأمر الذي أدى تاريخيًا إلى غموض بشأن المنشئ الحقيقي للجهاز.
في عام 1704، صمم نيوتن مرآة محترقة وكشف النقاب عنها للجمعية الملكية. يتكون هذا الجهاز من سبع مرايا زجاجية مقعرة، يبلغ قطر كل منها حوالي قدم واحد. تُقدر الطاقة الإشعاعية القصوى المحتملة بـ 460 وات سم⁻²، وهو أداء يتميز بأنه "أكثر إشراقًا حراريًا من ألف شمس (1000 × 0.065 وات سم⁻²)،" مشتق من شدة الإشعاع الشمسي المقدرة بـ 0.065 وات سم⁻² في لندن خلال مايو 1704. وبالتالي، فإن ذروة الكثافة الإشعاعية التي يحتمل أن تحققها هذه المرآة تشير إلى أن نيوتن "ربما أنتج أعظم كثافة من الإشعاع الناتج عن بواسطة وكالة بشرية قبل وصول الأسلحة النووية في عام 1945." تشير الروايات المعاصرة لديفيد غريغوري إلى أن المرآة تسببت في تدخين المعادن، وغلي الذهب، وتسببت في تزجيج الأردواز. وقد اعتبرها ويليام ديرهام أقوى مرآة مشتعلة في أوروبا خلال تلك الحقبة.
أجرى نيوتن أيضًا تحقيقات رائدة في مجال الكهرباء، ولا سيما بناء مولد إلكتروستاتيكي بدائي احتكاكي باستخدام كرة زجاجية. كان هذا أول مثال لاستخدام الزجاج لمثل هذا الجهاز، على عكس الكرات الكبريتية التي استخدمها سابقًا علماء مثل أوتو فون غيريكه. في عام 1675، قام بتوثيق تجربة توضح أن فرك جانب واحد من لوح زجاجي لتحفيز شحنة كهربائية يؤدي إلى انجذاب "الأجسام الخفيفة" إلى الجانب الآخر. وفسر هذه الظاهرة كدليل على أن القوى الكهربائية يمكن أن تخترق الزجاج. علاوة على ذلك، أبلغ نيوتن الجمعية الملكية أن الزجاج كان فعالًا في توليد الكهرباء الساكنة، وصنفه على أنه "كهرباء جيدة" قبل عقود من اكتساب هذه الخاصية اعترافًا واسع النطاق. يعتبر اقتراحه في البصريات، الذي يشير إلى أن الانعكاس البصري والانكسار ناتج عن تفاعلات عبر سطح كامل، بمثابة مقدمة لنظرية مجال القوة الكهربائية. واعترف أيضًا بالدور الأساسي للكهرباء في الطبيعة، وعزا إليها ظواهر مختلفة، بما في ذلك تأثيرات انبعاث الضوء وانعكاسه وانكساره وانعطافه وتسخينه. افترض نيوتن أن الكهرباء جزء لا يتجزأ من أحاسيس الجسم البشري، وتؤثر على العمليات من حركة العضلات إلى وظيفة الدماغ. أثرت نظريته في النقل العصبي بشكل كبير على أبحاث لويجي جالفاني، حيث ركزت فرضية نيوتن على الكهرباء كوسيط محتمل للنبضات العصبية، وبالتالي تحدي النظرية الهيدروليكية الديكارتية السائدة في ذلك العصر. وكان أيضًا أول من صاغ نظرية شاملة ومتوازنة تشرح العمل التآزري لكل من الآليات الكهربائية والكيميائية داخل الجهاز العصبي. قدم نموذج نيوتن للتشتت الكتلي، وهو مقدمة للتطبيق الناجح لمبدأ الفعل الأقل، إطارًا قويًا لفهم الانكسار، لا سيما من خلال منهجه القائم على الزخم.
في البصريات، كان نيوتن رائدًا في مفهوم المنشور الذي يعمل كموسعات شعاع ومصفوفات متعددة المنشور. تم اعتماد هذه التكوينات المنشورية لاحقًا بعد ما يقرب من 278 عامًا في أجهزة الليزر القابلة للضبط، حيث أثبتت موسعات شعاع المنشور المتعدد فعاليتها في تطوير أنظمة عرض الخطوط الضيقة. أدى تطبيق موسعات الأشعة المنشورية في النهاية إلى ظهور نظرية تشتت المنشور المتعدد.
كان نيوتن أول من افترض تأثير Goos-Hänchen، وهي ظاهرة بصرية تتميز بإزاحة جانبية بسيطة للضوء المستقطب خطيًا عند الانعكاس الداخلي الكلي. وقد أثبت هذه النظرية من خلال الملاحظات التجريبية والإطار النظري المستمد من النموذج الميكانيكي.
لقد ميز المجتمع العلمي في النهاية بين الإدراك الذاتي للون والمبادئ الموضوعية للبصريات الرياضية. في حين أن العالم الألماني الموسوعي يوهان فولفغانغ فون غوته قبل إلى حد كبير المبادئ النيوتونية، فقد حدد خللًا خطيرًا في تأكيدات نيوتن. افترض نيوتن أن الانكسار بدون لون أمر بعيد المنال، مما دفعه إلى استنتاج أن عدسات التلسكوب الموضوعية ستظل معيبة بطبيعتها بسبب عدم توافق اللونية والانكسار. ومع ذلك، أثبت دولوند لاحقًا عدم دقة هذا الاستدلال.
مبادئ الفلسفة الطبيعية الرياضيات
بدأ عمل نيوتن التأسيسي في نظرية الجاذبية في وقت مبكر من عام 1665. وبحلول عام 1679، استأنف أبحاثه في الميكانيكا السماوية، حيث قام بتحليل تأثير الجاذبية على مدارات الكواكب بالتزامن مع قوانين كبلر لحركة الكواكب. كان انخراطه المتجدد في الظواهر الفلكية مدفوعًا بشكل أكبر بظهور مذنب خلال شتاء 1680-1681، مما دفعه إلى المراسلة مع جون فلامستيد. بعد المناقشات مع روبرت هوك، صاغ نيوتن دليلًا يوضح أن مدارات الكواكب الإهليلجية تنشأ من قوة جذب مركزي تتناسب عكسيًا مع مربع ناقل نصف القطر. عُرضت هذه النتائج لاحقًا على إدموند هالي والجمعية الملكية في De motu Corporum in gyrum، وهي دراسة موجزة يبلغ طولها تسع صفحات تقريبًا، وتم تسجيلها رسميًا في سجل الجمعية الملكية في ديسمبر 1684. وفي هذا العمل، قدم نيوتن أيضًا مصطلح "القوة الجاذبة المركزية". كانت هذه الدراسة بمثابة الجوهر الأساسي الذي قام نيوتن لاحقًا بتوسيعه وتوسيعه ليشمل المبادئ الضخمة.
تم نشر العمل الأساسي، Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica، في 5 يوليو 1687، بتشجيع ودعم مالي من إدموند هالي. وفي هذه الأطروحة، أوضح نيوتن القوانين العالمية الثلاثة للحركة. بشكل جماعي، تحدد هذه القوانين التفاعل بين جسم ما، والقوى المطبقة عليه، وحركته اللاحقة، وبالتالي إنشاء حجر الأساس للميكانيكا الكلاسيكية. حفزت هذه المبادئ عددًا لا يحصى من التقدم التكنولوجي طوال الثورة الصناعية وظلت دون منازع لأكثر من قرنين من الزمان. يستمر عدد كبير من هذه المفاهيم الأساسية في دعم التقنيات المعاصرة غير النسبية. استخدم نيوتن المصطلح اللاتيني gravitas (بمعنى "الوزن") لوصف الظاهرة التي أطلق عليها لاحقًا اسم الجاذبية، وقام في نفس الوقت بصياغة قانون الجاذبية العامة. يمثل هذا الإنجاز الضخم التوحيد الكبير الافتتاحي في مجال الفيزياء. لقد نجح في حل مشكلة الجسمين ثم قدم بعد ذلك مشكلة الأجسام الثلاثة الأكثر تعقيدًا.
وفي نفس المنشور، قدم نيوتن طريقة تشبه حساب التفاضل والتكامل للتحليل الهندسي باستخدام "النسب الأولى والأخيرة". كما قدم أيضًا التحديد التحليلي الأولي لسرعة الصوت في الهواء، المشتق من قانون بويل، واستنتج تفلطح الشكل الكروي للأرض. علاوة على ذلك، فقد شرح تقدمة الاعتدالين كنتيجة لتأثير جاذبية القمر على شكل الأرض المفلطح، وبدأ التحقيق في الجاذبية في مخالفات حركة القمر، وقدم إطارًا نظريًا للتنبؤ بمدارات المذنبات، من بين العديد من المساهمات الأخرى. وثق كاتب سيرة نيوتن، ديفيد بروستر، أن التطبيق المعقد لنظرية الجاذبية الخاصة به على حركة القمر أثر بشكل كبير على صحة نيوتن. أثناء عمله على هذه المشكلة في الفترة من 1692 إلى 1693، ورد أن نيوتن "حُرم من شهيته ونومه"، وأبلغ عالم الفلك جون ماشين أن "رأسه لم يكن يؤلمه أبدًا إلا عندما كان يدرس الموضوع". روى بروستر أيضًا أن إدموند هالي أبلغ جون كوندويت أنه عندما حثه نيوتن على إنهاء تحليله، أجاب نيوتن باستمرار بأنه سبب له الصداع و"أبقاه مستيقظًا كثيرًا، لدرجة أنه لم يعد يفكر في الأمر بعد الآن". بالإضافة إلى ذلك، أجرى أول حساب تجريبي لعمر الأرض وتصور مقدمة لنفق الرياح المعاصر.
رسم نيوتن سيناريوهين أساسيين لجذب الجاذبية: قانون التربيع العكسي والقوة المركزية التي تتناسب طرديًا مع المسافة. لقد أثبت أن كلا المبدأين يؤديان إلى مدارات مقطعية مخروطية مستقرة وأن الأجسام المتناظرة كرويًا تتصرف كما لو أن كتلتها بأكملها مركزة في نقطة واحدة. في الفيزياء المعاصرة، قانون القوة الخطية هذا مماثل رياضيًا للقوة المرتبطة بالثابت الكوني.
طوّر نيوتن ميكانيكا الموائع بشكل ملحوظ من خلال الكتاب الثاني من المبادئ. تؤكد التحليلات اللاحقة دقة جميع مقترحاته الـ 53 تقريبًا، ولم يتبق سوى عدد قليل منها قابل للنقاش. تمثل المقترحات من 1 إلى 18 الاستكشاف الشامل الافتتاحي للحركة الخاضعة لمقاومة تتناسب مع السرعة أو مربعها. قاد هذا الباحث ريتشارد إس ويستفال إلى التأكيد على أن نيوتن "ابتكر، دون سابقة تقريبًا، المعالجة العلمية للحركة في ظل ظروف المقاومة، أي الحركة كما هي موجودة في العالم". ومن الجدير بالذكر أن الاقتراح 15 أظهر أن أي جسم في مدار دائري يعاني من السحب داخل الغلاف الجوي حيث تتناقص الكثافة عكسيًا مع المسافة سيتبع شكلًا حلزونيًا متساوي الزوايا، وهو اكتشاف تم تأكيده لاحقًا بشكل مستقل من قبل موردوتشو وفولبي (1973). في القسم التاسع من الكتاب الثاني، أسس نيوتن العلاقة الخطية بين المقاومة اللزجة وتدرج السرعة، والتي تميز الآن السائل النيوتوني، على الرغم من أن تجاربه تقدم أدلة مباشرة محدودة على اللزوجة. علاوة على ذلك، قام نيوتن بالتحقيق في الحركة الدائرية للسوائل وكان رائدًا في تحليل تدفق كويت، في البداية في الاقتراح 51 لأسطوانة دوارة واحدة، ثم توسع بعد ذلك في النتيجة الطبيعية 2 ليشمل التدفق بين أسطوانتين متحدة المركز. كما أصبح أول من قام بتحليل المقاومة التي تواجهها الأجسام المتماثلة المحورية التي تعبر وسطًا مخلخلًا.
ضمن المبادئ، قدم نيوتن التقدير الكمي الأولي لكتلة الشمس. قامت الطبعات اللاحقة، التي دمجت قياسات أكثر دقة، بتحسين حساباته لنسبة كتلة الشمس إلى الأرض إلى القيم الحديثة التقريبية. بالإضافة إلى ذلك، قام بحساب كتل وكثافات كوكب المشتري وزحل، وبالتالي إنشاء مقياس مقارن موحد لهذه الكيانات السماوية الأربعة: الشمس والأرض والمشتري وزحل. وقد تم الإشادة بهذا الإنجاز الخاص الذي حققه نيوتن باعتباره "تعبيرًا أسمى عن العقيدة القائلة بأن مجموعة واحدة من المفاهيم والمبادئ الفيزيائية تنطبق على جميع الأجسام الموجودة على الأرض، والأرض نفسها، والأجسام في أي مكان في جميع أنحاء الكون." وفقا لنيوتن، فإن النقطة الثابتة الحقيقية لم تكن على وجه التحديد مركز الشمس أو أي جرم سماوي آخر. وبدلاً من ذلك، افترض أن «مركز الثقل المشترك للأرض والشمس وجميع الكواكب يجب اعتباره مركز العالم»، وأن مركز الجاذبية هذا «إما أن يكون في حالة سكون أو يتحرك بشكل موحد للأمام في خط مستقيم». فضل نيوتن تفسير "السكون"، وذلك تماشيًا مع الإجماع السائد على أن مركز الكون، بغض النظر عن موقعه الدقيق، يظل ثابتًا.
واجه نيوتن انتقادات لدمجه "القوى الخفية" في الخطاب العلمي، وذلك بسبب افتراضه بوجود قوة غير مرئية قادرة على العمل عبر مسافات هائلة. بعد ذلك، في الطبعة الثانية لعام 1713 من كتابه المبادئ، دحض نيوتن هذه الانتقادات بشكل حاسم ضمن مدرسة عامة ختامية. وأكد أن الظواهر المرصودة أظهرت بشكل كافٍ جاذبية الجاذبية، حتى لو لم تكشف عن السبب الكامن وراءها. وبالتالي، فقد اعتبر أنه من غير الضروري وغير المناسب صياغة فرضيات تتعلق بجوانب لا تتضمنها الملاحظات التجريبية بشكل مباشر. وفي هذا السياق، اشتهر بصياغة العبارة "Hypotheses Non fingo".
وقد نال نشر المبادئ استحسان نيوتن الدولي. وقد اجتذب بعد ذلك مجموعة من المعجبين، وكان من بينهم عالم الرياضيات السويسري المولد نيكولا فاتيو دي دويلييه.
مساهمات مهمة أخرى
بحث نيوتن في انتقال الحرارة والطاقة، وطور قانونًا تجريبيًا للتبريد. يفترض هذا القانون أن معدل تبريد الجسم يتناسب طرديًا مع فرق درجة الحرارة بين الجسم والبيئة المحيطة به. تم توضيح ذلك لأول مرة في عام 1701، وهو يمثل إضفاء الطابع الرسمي الأولي على نقل الحرارة ووضع المبادئ الأساسية لنقل الحرارة بالحمل الحراري، والتي تم دمجها لاحقًا في عمل جوزيف فورييه.
قدم إسحاق نيوتن الوصف النوعي الأولي لما تم الاعتراف به رسميًا فيما بعد باسم تأثير ماجنوس، والذي سبق تحقيقات هاينريش ماجنوس التجريبية بحوالي قرنين من الزمان. في نص يعود لعام 1672، وثق نيوتن ملاحظته للاعبي التنس في كلية كامبريدج، مشيرًا إلى المسار المنحني لكرة التنس التي تضرب بشكل غير مباشر بحركة دورانية. وافترض أن التفاعل بين حركات الكرة الدورانية والانتقالية أدى إلى قيام جانب واحد بتفاعل أكثر قوة مع الهواء المحيط، مما أدى إلى "إحجام ورد فعل الهواء بشكل أكبر نسبيًا" على هذا الجانب. وقد شكل هذا نظرة ثاقبة مبكرة لفرق الضغط الذي يولد انحرافًا جانبيًا.
فلسفة العلوم
كانت مساهمات إسحاق نيوتن الفلسفية مؤثرة بشكل عميق، والفهم الشامل للوسط الفلسفي في أواخر القرن السابع عشر وأوائل القرن الثامن عشر يستلزم الاعتراف بدوره المحوري. على مر التاريخ، كان نيوتن معروفًا على نطاق واسع باعتباره شخصية أساسية في الفلسفة الحديثة. على سبيل المثال، سلط كتاب يوهان جاكوب بروكر تاريخ نقد الفلسفة (1744)، والذي يعتبر أول تاريخ حديث شامل للفلسفة، الضوء على نيوتن بشكل بارز باعتباره عقلًا فلسفيًا مركزيًا. أثر هذا التمثيل بشكل كبير على تصور الفلسفة الحديثة بين مفكري عصر التنوير البارزين، بما في ذلك دينيس ديدرو، وجان لو روند دالمبرت، وإيمانويل كانط.
بدءًا من الطبعة الثانية من عمله الأساسي، المبادئ، أدرج نيوتن قسمًا ختاميًا مخصصًا لفلسفة أو منهجية العلم. وفي هذا القسم، عبَّر بوضوح باللغة اللاتينية عن عبارة "hypotheses Non fingo"، والتي تُترجم إلى "أنا لا أتظاهر بالفرضيات". في هذا السياق، كان نيوتن يدعو ضد صياغة فرضيات غير مؤكدة في البحث العلمي. إن تأكيد نيوتن على أن "فرضيات غير دقيقة" أكد رفضه الانخراط في تكهنات بشأن الأسباب التي لا يتم إثباتها بشكل مباشر من خلال الظواهر التي يمكن ملاحظتها. يوضح هاربر أن فلسفة نيوتن التجريبية تفرض تمييزًا واضحًا بين الفرضيات، التي تُعرف بأنها تخمينات لم يتم التحقق منها، والافتراضات المستمدة من الظواهر والتي تم تعميمها لاحقًا من خلال الاستدلال الاستقرائي. أكد نيوتن أن البحث العلمي الأصيل يستلزم أسسًا صارمة للتفسيرات حصريًا على البيانات التجريبية، بدلاً من الاعتماد على التفكير التأملي. وبالتالي، جادل نيوتن بأن الفرضيات المتقدمة الخالية من الدعم التجريبي تعرض للخطر سلامة الفلسفة التجريبية، حيث يجب أن تعمل الفرضيات فقط كاقتراحات مؤقتة خاضعة للأدلة الرصدية.
ينص نصه اللاتيني الأصلي على ما يلي:
السبب الحقيقي وراء الجاذبية الشخصية هو الظواهر التي لا يمكن استنتاجها، & فرضيات غير دقيقة. Quick Enim Ex Phenomenis Non Deducitur، فرضية vocanda est؛ & الفرضيات، ميتافيزيقيا، فيزيائية، نوعية غامضة، ميكانيكية، في الفلسفة التجريبية مكان غير موجود. في الفلسفة، تقترح المقترحات استنتاج الظواهر واستخلاص العموم من خلال الاستقراء.
يُترجم هذا المقطع إلى:
"لم أتمكن حتى الآن من اكتشاف سبب خصائص الجاذبية هذه من الظواهر، ولا أضع أي فرضيات، لأن كل ما لا يُستنتج من الظواهر يسمى فرضية؛ والفرضيات، سواء كانت ميتافيزيقية أو فيزيائية، سواء كانت ذات صفات غامضة أو ميكانيكية، ليس لها مكان في الفلسفة التجريبية. في هذه الفلسفة يتم استنتاج افتراضات معينة من الظواهر، ثم تصبح عامة بواسطة الحث".
لقد طور نيوتن المنهج العلمي وصقله بشكل كبير. كانت تحقيقاته في خصائص الضوء خلال سبعينيات القرن السابع عشر مثالاً على منهجه المنهجي الصارم. وتضمن ذلك إجراء تجارب بشكل منهجي، وتسجيل الملاحظات بدقة، وأخذ قياسات دقيقة، ثم تصميم المزيد من التجارب بناءً على النتائج الأولية. وقام بعد ذلك بصياغة نظرية، وابتكر تجارب إضافية لاختبارها بدقة، وفي نهاية المطاف وثق العملية برمتها بتفاصيل كافية لتمكين العلماء الآخرين من تكرار كل مرحلة.
في أطروحته عام 1687، المبادئ، حدد نيوتن أربع قواعد أساسية: تنص القاعدة الأولى على ما يلي: "علينا ألا نعترف بأي أسباب للأشياء الطبيعية أكثر من الأسباب الحقيقية والكافية لتفسير ظهورها". وتفترض القاعدة الثانية ما يلي: "يجب علينا، قدر الإمكان، أن ننسب نفس الأسباب إلى نفس التأثيرات الطبيعية". وتؤكد القاعدة الثالثة: "إن صفات الأجسام التي لا تقبل تكثيف الدرجات ولا تخفيفها، والتي تبين أنها تنتمي إلى جميع الأجسام التي تقع في متناول تجاربنا، يجب اعتبارها صفات عالمية لجميع الأجسام على الإطلاق". أخيرًا، تنص القاعدة الرابعة على ما يلي: "في الفلسفة التجريبية، علينا أن ننظر إلى الافتراضات المستنتجة عن طريق الاستقراء العام من الظواهر على أنها دقيقة أو قريبة جدًا من الحقيقة، بغض النظر عن أي فرضيات مخالفة يمكن تخيلها، حتى يحين الوقت الذي تحدث فيه ظواهر أخرى، والتي يمكن من خلالها إما أن تصبح أكثر دقة، أو عرضة للاستثناءات." وشكلت هذه المبادئ فيما بعد المبادئ الأساسية للمنهجيات العلمية الحديثة.
تقدمت منهجية نيوتن العلمية بشكل كبير إلى ما هو أبعد من مجرد التنبؤ من خلال ثلاثة تحسينات حاسمة، وبالتالي تعزيز الإطار الاستنتاجي الافتراضي. أولاً، قدمت معيارًا أكثر تعقيدًا للتحقق التجريبي، مما يستلزم أن تحدد الظواهر المرصودة بدقة المتغيرات النظرية. ثانياً، حولت الاستفسارات النظرية المجردة إلى أسئلة قابلة للحل التجريبي من خلال القياس. ثالثًا، استخدم فرضيات مقبولة مبدئيًا لتوجيه التحقيقات، مما يسهل عملية التقديرات التقريبية المتعاقبة حيث أدت التناقضات إلى تطوير نماذج أكثر دقة. هذا النهج القوي، الذي يتميز بالقياسات التي تتوسطها النظرية، تم تبنيه لاحقًا من قبل أتباعه لتطبيق نظرياته على علم الفلك ولا يزال يشكل حجر الزاوية في الفيزياء المعاصرة.
الحياة اللاحقة
رويال مينت
خلال تسعينيات القرن السابع عشر، ألف نيوتن العديد من المقالات الدينية التي استكشفت التفسيرات الحرفية والرمزية للكتاب المقدس. إحدى المخطوطات، التي أرسلها نيوتن إلى جون لوك، تحدت صحة 1 يوحنا 5: 7 - المعروفة بالفاصلة اليوحناوية - وتوافقها مع مخطوطات العهد الجديد الأصلية؛ لم يتم نشر هذا العمل حتى عام 1785.
عمل نيوتن أيضًا كعضو في البرلمان عن جامعة كامبريدج في البرلمان الإنجليزي خلال عامي 1689 و1701. وتشير التقارير المتناقلة إلى أن مساهماته الوحيدة في الخطاب البرلماني تضمنت التعبير عن عدم الراحة بشأن مسودة باردة وطلب إغلاق النافذة. ومع ذلك، فقد سجل كاتب اليوميات في كامبريدج، أبراهام دي لا بريم، أن نيوتن يوبخ الطلاب الذين كانوا يزعجون السكان المحليين من خلال التأكيد على أن منزلًا معينًا مسكون بالأشباح.
في عام 1696، انتقل نيوتن إلى لندن ليتولى دور حارس دار سك العملة في عهد الملك ويليام الثالث، وهو المنصب الذي تم تأمينه من خلال رعاية تشارلز مونتاجو، إيرل هاليفاكس الأول، الذي كان آنذاك وزير الخزانة. أشرف على جهود إعادة العملة واسعة النطاق في إنجلترا، وواجه صراعات مع روبرت لوكاس، البارون لوكاس الثالث من شينفيلد، حاكم البرج، ورتب لإدموند هالي ليصبح نائب المراقب المالي لفرع تشيستر المؤقت. بعد وفاة توماس نيل في عام 1699، صعد نيوتن إلى منصب رئيس دار سك العملة، وهو الدور الذي شغله خلال العقود الثلاثة الأخيرة من حياته والذي أصبح معروفًا به على نطاق واسع. على الرغم من أن هذه التعيينات كانت تُعتبر عادةً أعمالًا غير ضرورية، إلا أن نيوتن تعامل معها بتفانٍ كبير. تخلى عن مسؤولياته في كامبريدج عام 1701 واستخدم سلطته لتنفيذ إصلاحات العملة ومحاكمة الأفراد المتورطين في عمليات القطع والتزوير.
بوصفه حارسًا ثم رئيسًا لدار سك العملة الملكية، قدر نيوتن أن ما يقرب من 20 بالمائة من العملات المعدنية التي تم جمعها خلال عملية إعادة سك العملة الكبرى عام 1696 كانت مزيفة. ويشكل التزييف خيانة عظمى، وهي جريمة يعاقب عليها بالشنق والرسم والتقطيع إلى أرباع. على الرغم من قسوة العقوبة، فإن تأمين الإدانات حتى ضد أفظع المجرمين كان يمثل تحديات كبيرة، ومع ذلك أظهر نيوتن فعالية ملحوظة في هذا المسعى.
من خلال تبنيه ستار الراعي المتكرر للحانات والحانات، جمع نيوتن شخصيًا جزءًا كبيرًا من أدلة التجريم. وعلى الرغم من العقبات الإجرائية التي تعترض الملاحقة القضائية والفصل بين السلطات الحكومية، فقد احتفظ القانون الإنجليزي بتقاليد هائلة وقديمة للسلطة. رتب نيوتن لتعيينه كقاضي سلام في جميع المقاطعات الأصلية. توجد رسالة أولية بخصوص هذه المسألة في الطبعة الأولى الشخصية لنيوتن من كتاب مبادئ الرياضيات للفلسفة الطبيعية، والذي من المفترض أنه كان يشرحه في تلك الفترة. بعد ذلك، بين يونيو 1698 وعيد الميلاد 1699، أجرى أكثر من 100 استجواب للشهود والمخبرين والمشتبه بهم. أدت جهوده إلى محاكمة ناجحة لـ 28 من صائغي العملات، ومن بينهم المزور غزير الإنتاج ويليام شالونر، الذي تم إعدامه لاحقًا شنقًا.
بالإضافة إلى جهوده ضد المزورين، عزز نيوتن تكنولوجيا سك العملة، مما أدى إلى خفض الانحراف المعياري لأوزان غينيا من 1.3 جرام إلى 0.75 جرام. بدءًا من عام 1707، أسس ممارسة اختبار عينة صغيرة من العملات المعدنية تزن رطلًا واحدًا أثناء تجربة العلبة، مما ساهم في تقليل هامش الخطأ المسموح به. وفي نهاية المطاف، وفرت ابتكاراته، التي ظلت فعالة حتى سبعينيات القرن الثامن عشر، للخزانة ما يقدر بنحو 41.510 جنيهًا إسترلينيًا في ذلك الوقت، أي ما يعادل حوالي 3 ملايين جنيه إسترليني في عام 2012، وبالتالي تحسين دقة العملات البريطانية. لقد قام بزيادة إنتاجية دار سك العملة بشكل كبير، مما أدى إلى رفع إنتاج العملات الأسبوعية من 15000 جنيه إسترليني إلى 100000 جنيه إسترليني. يُعرف أيضًا عن نيوتن أنه بدأ الأشكال المبكرة لدراسات الوقت والحركة، على الرغم من أن مساهماته تضمنت حسابات نظرية للقدرة البدنية بدلاً من تطوير نموذج إنتاجي صناعي موحد.
أثرت ارتباطات نيوتن في دار سك العملة الملكية بشكل كبير على الاهتمامات العلمية والتجارية الناشئة في تخصصات مثل علم العملات، والجيولوجيا، والتعدين، وعلم المعادن، وعلم القياس خلال أوائل القرن الثامن عشر.
كان لنيوتن منظور اقتصادي متقدم، حيث اعتبر الائتمان الورقي، مثل الدين الحكومي، علاجًا عمليًا وحكيمًا للقيود الكامنة في النظام النقدي المعدني البحت. وافترض أن التوسع في إصدار مثل هذا الائتمان الورقي يمكن أن يؤدي إلى خفض أسعار الفائدة، وبالتالي تعزيز النشاط التجاري وتوليد فرص العمل. كما حافظ نيوتن أيضًا على وجهة نظر غير تقليدية للأقلية مفادها أن تقييم كل من العملات المعدنية والورقية يتم تحديده من خلال الإدراك العام والثقة.
تولى نيوتن رئاسة الجمعية الملكية عام 1703 وأصبح عضوًا في أكاديمية العلوم الفرنسية. بصفته في الجمعية الملكية، أثار نيوتن عداوة جون فلامستيد، عالم الفلك الملكي، من خلال نشر كتاب فلامستيد Historia Coelestis Britannica قبل الأوان، وهو العمل الذي استخدمه نيوتن في بحثه الخاص.
الفروسية
منحت الملكة آن وسام الفروسية لنيوتن خلال فترة ملكية. ومن المرجح أن هذا التكريم كان مدفوعًا باعتبارات سياسية تتعلق بالانتخابات البرلمانية في مايو 1705، وليس اعترافًا بمساهماته العلمية أو خدمته كرئيس لدار سك العملة. وهو ثاني عالم يحصل على وسام الفروسية، بعد فرانسيس بيكون.
في أعقاب تقرير قدمه نيوتن إلى اللوردات المفوضين لخزانة صاحب الجلالة في 21 سبتمبر 1717، صدر إعلان ملكي في 22 ديسمبر 1717 يغير نسبة المعدنين بين العملات الذهبية والفضية، ويحظر تبادل الجنيهات الذهبية بأكثر من 21 شلنًا فضيًا. أدى هذا الإجراء عن غير قصد إلى ندرة الفضة، حيث تم استخدام العملات الفضية لمدفوعات الواردات، في حين تمت تسوية الصادرات بالذهب. أدى هذا إلى تحويل بريطانيا بشكل فعال من معيار الفضة إلى معيارها الذهبي الافتتاحي. ما إذا كانت هذه النتيجة مقصودة يظل موضوعًا للنقاش العلمي. يؤكد بعض العلماء أن نيوتن كان ينظر إلى مسؤولياته في دار سك العملة باعتبارها امتدادًا لمساعيه الخيميائية.
احتفظ نيوتن باستثمارات في شركة بحر الجنوب وتكبد خسائر لا تقل عن 10000 جنيه إسترليني، ومن المحتمل أن تتجاوز 20000 جنيه إسترليني (ما يعادل 4.4 مليون جنيه إسترليني في عام 2020)، عند انهيارها حوالي عام 1720. وعلى الرغم من هذه الخسائر، ضمنت ثروة نيوتن الكبيرة قبل الفقاعة بقاءه ثريًا عند وفاته. وتبلغ قيمة ممتلكاته حوالي 30 ألف جنيه إسترليني.
في سنواته الأخيرة، كان نيوتن يقيم أحيانًا في كرانبري بارك، بالقرب من وينشستر، وهي ملكية ريفية لابنة أخته وزوجها، على الرغم من أن مقر إقامته الأساسي بقي في لندن. عملت ابنة أخته غير الشقيقة، كاثرين بارتون، كمضيفة له في المناسبات الاجتماعية في مقر إقامته في شارع جيرمين في لندن. تُختتم رسالة محفوظة من عام 1700، كتبتها أثناء تعافيها من مرض الجدري، بعبارة نيوتن "عمك المحب جدًا"، وهو دليل على العناية العائلية المميزة لاتفاقيات الرسائل في القرن السابع عشر. وتشير المؤرخة باتريشيا فارا إلى أن فحوى الرسالة حنون وأبوي، حيث تقدم المشورة الطبية والاهتمام بمظهرها أثناء فترة النقاهة، دون أي إيحاءات رومانسية.
الثروة
شارك نيوتن بشكل دوري في الاستثمار النشط، ولا سيما المشاركة في فقاعة بحر الجنوب. عند وفاته، تم تقييم ممتلكاته بحوالي 30 ألف جنيه إسترليني، وهو مبلغ يعادل حوالي مليار جنيه إسترليني بالعملة المعاصرة.
الموت
توفي نيوتن أثناء نومه في لندن في 20 مارس 1727 (31 مارس 1727)، عن عمر يناهز 84 عامًا. وقد حصل على جنازة رسمية، وهو أول تكريم من نوعه في إنجلترا لفرد يُحتفل به في المقام الأول لإنجازاته الفكرية. خدم اللورد المستشار، واثنين من الدوقات، وثلاثة إيرل كحاملي النعش، برفقة غالبية أعضاء الجمعية الملكية. تكمن رفاته في دير وستمنستر لمدة ثمانية أيام قبل دفنه في صحن الكنيسة. كان نيوتن أول عالم يتم دفنه داخل الدير. ويعتقد أن فولتير قد حضر جنازته. بصفته عازبًا، قام بتوزيع جزء كبير من ممتلكاته على أقاربه في سنواته الأخيرة وتوفي دون وصية. تم توريث أوراقه الشخصية إلى جون كوندويت وكاثرين بارتون.
وبعد وفاته، تم صب قناع الموت الجبس لنيوتن. تم استخدام هذا القناع لاحقًا من قبل النحات الفلمنكي جون مايكل ريسبراك لإنشاء تمثال لنيوتن. تمتلك الجمعية الملكية حاليًا هذه القطعة الأثرية.
كشف فحص شعر نيوتن بعد وفاته عن وجود الزئبق، والذي يُعزى على الأرجح إلى مساعيه الكيميائية. تم اقتراح التسمم بالزئبق كتفسير محتمل لسلوك نيوتن غريب الأطوار في سنواته الأخيرة.
الشخصية
وُصِف نيوتن بأنه فرد منضبط ومنضبط بشكل استثنائي كرّس وجوده لمساعيه الفكرية. وهو معروف بامتلاكه قدرة رائعة على العمل، والتي أعطاها الأولوية على رفاهيته الشخصية. مارس نيوتن أيضًا سيطرة صارمة على رغباته الجسدية، حيث كان مقتصدًا في استهلاكه للطعام والشراب واعتمد نظامًا غذائيًا نباتيًا في سنواته الأخيرة. وبينما كان نيوتن شخصية منعزلة وعصابية، فإنه لا يصنف على أنه مصاب بالذهان أو ثنائي القطب. وقد وُصِف بأنه "عالم موسوعي استثنائي" وكان "متنوعًا للغاية"، حيث شملت استفساراته الأولية تطوير الأبجدية الصوتية واللغة العالمية.
إن النطاق الواسع من مساعي نيوتن الفكرية واضح في مكتبته الشخصية، التي تضم 1752 مجلدًا مميزًا. تتألف نسبة كبيرة من النصوص اللاهوتية (27.2%، أو 477 كتابًا)، تليها أعمال الكيمياء (9.6%، 169 كتابًا)، والرياضيات (7.2%، 126 كتابًا)، والفيزياء (3.0%، 52 كتابًا)، وأخيراً علم الفلك (1.9%، 33 كتابًا). ومن اللافت للنظر أن المجلدات المتعلقة مباشرة بمساهماته العلمية الشهيرة شكلت أقل من 12% من المجموعة بأكملها.
على الرغم من ادعاءات الارتباط السابق، ظل نيوتن غير متزوج طوال حياته. أكد فولتير، الذي كان حاضرًا في لندن خلال جنازة نيوتن، أن نيوتن "لم يكن أبدًا حساسًا لأي عاطفة، ولم يكن خاضعًا لنقاط الضعف المشتركة بين البشر، ولم يكن لديه أي تجارة مع النساء - وهو الظرف الذي أكده لي الطبيب والجراح الذي حضره في لحظاته الأخيرة". أجزاء من مراسلاتهم موجودة. وانتهى ارتباطهما بشكل مفاجئ وغير مفهوم في عام 1693، بالتزامن مع تجربة نيوتن للانهيار العصبي، والذي تجلى من خلال إرسال رسائل غير منتظمة واتهامية إلى معارفه صموئيل بيبس وجون لوك. في رسالته إلى لوك، زعم نيوتن أن لوك حاول "توريطه" مع "النساء وبوسائل أخرى". قدم نيوتن نفسه على أنه متواضع نسبيًا فيما يتعلق بإنجازاته، وذكر في مذكرات لاحقة، "لا أعرف كيف قد أبدو للعالم، ولكن بالنسبة لنفسي أبدو أنني كنت فقط مثل صبي يلعب على شاطئ البحر، وأسلي نفسي بين الحين والآخر بالعثور على حصاة أكثر نعومة أو صدفة أجمل من المعتاد، في حين أن محيط عظيم من الحقيقة يكمن أمامي غير مكتشف." ومع ذلك، فقد أظهر قدرة تنافسية شديدة وكان يحمل في بعض الأحيان الاستياء ضد خصومه الفكريين، حيث لجأ إلى الهجمات الشخصية عندما كان ذلك مفيدًا من الناحية الاستراتيجية - وهي سمة سائدة بين العديد من معاصريه. على سبيل المثال، في رسالة موجهة إلى روبرت هوك في فبراير 1675، أقر قائلاً: "إذا رأيت أبعد، فذلك من خلال الوقوف على أكتاف العمالقة". افترض بعض المؤرخين أن هذا البيان، الذي تم تأليفه خلال فترة الخلاف بين نيوتن وهوك بشأن الاكتشافات البصرية، يشكل إهانة غير مباشرة ضد هوك، الذي يُزعم أنه كان قصير القامة وأحدب، وليس مجرد تعبير عن التواضع. على العكس من ذلك، فإن القول المأثور الشهير المتعلق بالوقوف على أكتاف العمالقة، والذي يظهر في أعمال مثل قصيدة شاعر القرن السابع عشر جورج هربرت جاكولا برودنتوم (1651)، ينقل في المقام الأول أن "القزم على أكتاف العملاق يرى أبعد من الاثنين"، وبالتالي يضع نيوتن نفسه ضمنًا، بدلاً من هوك، بصفته "القزم" ذو الرؤية المتفوقة.
علم اللاهوت
الآراء الدينية
على الرغم من نشأته الأنجليكانية، فقد صاغ نيوتن، بحلول العقد الثالث من عمره، معتقدات هرطقة، مما دفع المؤرخ ستيفن سنوبيلين إلى وصفه بالهرطقة. ومع ذلك، خلال حياته، كان يُنظر إلى نيوتن على أنه لاهوتي عميق ومتميز، ويحظى باحترام معاصريه، كما يتضح من توماس تينيسون، رئيس أساقفة كانتربري آنذاك، عندما قال له: "أنت تعرف الألوهية أكثر منا جميعًا معًا"، ووصفه الفيلسوف جون لوك بأنه "رجل ذو قيمة كبيرة ليس فقط لمهارته الرائعة في الرياضيات ولكن في اللاهوت أيضًا ومعرفته الكبيرة بالكتاب المقدس حيث أعرف القليل من أمثاله." بحلول عام 1680، أصبحت مكانته في الدراسات الكتابية راسخة. التمس جون ميل مشورته فيما يتعلق بطبعة نقدية للعهد الجديد، وانخرطا في تبادل قصير للرسائل المتعلقة بتفسير الفصول الأولى من سفر التكوين. استشار توماس بيرنت نيوتن بشأن الإصدارات الأولية من Telluris theoria sacra، وشارك في مناقشات مع هنري مور في كامبريدج فيما يتعلق بتفسير صراع الفناء.
وثّق ويليام ستوكلي مثابرة نيوتن في قراءته ودراسته للكتاب المقدس:
كان اهتمام نيوتن العميق بالكتاب المقدس لا مثيل له في إنجلترا، كما يتضح من أعماله المنشورة، والعديد من المخطوطات غير المنشورة، والحالة البالية للغاية لكتابه المقدس الشخصي، مما يدل على دراسته المكثفة والمتكررة.
بدءًا من عام 1672، قام نيوتن بتوثيق تحقيقاته اللاهوتية بدقة في دفاتر ملاحظات خاصة، والتي ظلت غير قابلة للوصول حتى إصدارها للعامة في عام 1972. ركزت نصف كتابات نيوتن الواسعة على اللاهوت والكيمياء، وبقيت الأغلبية غير منشورة. تُظهر هذه الوثائق معرفته العميقة بنصوص الكنيسة المبكرة وتشير إلى اصطفافه مع آريوس، الذي تحدى عقيدة الثالوث الأرثوذكسية وهزمه أثناسيوس في الخلاف اللاهوتي المتعلق بقانون الإيمان. كان نيوتن ينظر إلى المسيح على أنه وسيط إلهي بين الله والبشرية، خاضع للآب الذي خلقه. كان اهتمامه الخاص يكمن في النبوة، ومع ذلك فقد اعتبر الثالوثية هي "الارتداد العظيم".
فشل نيوتن في البداية في محاولاته للحصول على إحدى الزمالتين اللتين قدمتا الإعفاء من شرط الرسامة. ومع ذلك، في عام 1675، حصل في النهاية على إعفاء حكومي يعفيه وجميع شاغلي كرسي لوكازي اللاحقين من هذا الالتزام.
اعتبر نيوتن عبادة يسوع المسيح باعتباره الله عبادة الأصنام، وهي ممارسة اعتبرها الخطيئة الأساسية. في عام 1999، أكد سنوبيلين أن "إسحاق نيوتن كان مهرطقًا. لكن... لم يُعلن أبدًا عن عقيدته الخاصة - والتي كان الأرثوذكس سيعتبرونها متطرفة للغاية. لقد أخفى إيمانه جيدًا لدرجة أن العلماء ما زالوا يكشفون عن معتقداته الشخصية." يشير تحليل سنوبيلين إلى أن نيوتن كان، على الأقل، من المتعاطفين مع السوسينيانيين (كما يتضح من ملكيته وقراءته الشاملة لثمانية نصوص سوسينية على الأقل)، ومن المحتمل أنه أريوسي، ومن المؤكد تقريبًا أنه مناهض للثالوث.
على الرغم من أن قوانين الحركة والجاذبية العامة التي اكتشفها نيوتن هي أكثر اكتشافاته شهرة، إلا أنه حذر من تفسير الكون باعتباره نظامًا ميكانيكيًا بحتًا، أقرب إلى الساعة الكبرى. لقد أوضح قائلاً: "لذلك يمكن للجاذبية أن تحرك الكواكب، ولكن بدون القوة الإلهية لا يمكنها أبدًا أن تضعها في مثل هذه الحركة الدائرية، كما هو الحال بالنسبة للشمس."
وبخلاف شهرته العلمية، كانت دراسات نيوتن المكثفة للكتاب المقدس وآباء الكنيسة الأوائل على نفس القدر من الأهمية. قام بتأليف أعمال في النقد النصي، ومن أبرزها سرد تاريخي لتحريفين بارزين للكتاب المقدس وملاحظات على نبوءات دانيال ورؤيا القديس يوحنا. حسب نيوتن أن صلب يسوع المسيح قد حدث في 3 أبريل 33 م، وهو تاريخ يتوافق مع أحد التقديرات التاريخية المقبولة تقليديًا.
اعتنق نيوتن الإيمان بعالم جوهري عقلاني، ومع ذلك فقد رفض صراحة الهايلوزوية المتأصلة في فلسفات جوتفريد فيلهلم لايبنتز وباروخ سبينوزا. لقد أكد أن الكون المنظم والمنظم ديناميكيًا كان مفهومًا، ويتطلب بالفعل الفهم، من خلال العقل النشط. ذكر نيوتن في مراسلاته أن هدفه من تأليف المبادئ هو إنشاء "مثل هذه المبادئ التي قد تساعد في اعتبار البشر اعتقادًا بوجود إله." لقد رأى دليلاً على التصميم الذكي داخل النظام الكوني، مؤكدًا أن "مثل هذا التوحيد الرائع في نظام الكواكب يجب أن يكون له تأثير الاختيار". ومع ذلك، أكد نيوتن أن التدخل الإلهي سيكون ضروريًا في النهاية لتصحيح النظام بسبب التراكم التدريجي لعدم الاستقرار. وردًا على ذلك، سخر لايبنتز من هذا الرأي قائلاً: "إن الله تعالى يريد أن يملأ ساعته من وقت لآخر: وإلا فإنها ستتوقف عن الحركة. ويبدو أنه لم يكن لديه البصيرة الكافية لجعلها حركة دائمة."
وقد دافع أتباعه، صامويل كلارك، عن موقف نيوتن لاحقًا في إحدى المراسلات البارزة. وبعد قرن من الزمان، قدمت أطروحة بيير سيمون لابلاس، الميكانيكا السماوية، تفسيرًا طبيعيًا لاستقرار مدارات الكواكب، متجنبة الحاجة إلى التدخل الإلهي الدوري. يتجلى التناقض الصارخ بين علم الكون الميكانيكي عند لابلاس ومنظور نيوتن بشكل واضح في رد العالم الفرنسي الشهير على نابليون، الذي انتقد غياب الخالق في كتابه Mécanique céleste: "Sire, j'ai pu me passer de cette Hypothèse" ("سيدي، يمكنني الاستغناء عن هذه الفرضية").
لقد ناقش المجتمع العلمي بشكل موسع موقف إسحاق نيوتن من عقيدة الثالوث. اقترح ديفيد بروستر، كاتب سيرة نيوتن الأولي ومجمع مخطوطاته، أن نيوتن شكك في صحة بعض المقاطع التي تدعم الثالوث، لكنه لم ينكر بوضوح العقيدة نفسها. ومع ذلك، في القرن العشرين، كشف فك تشفير مخطوطات نيوتن المشفرة، التي حصل عليها جون ماينارد كينز وآخرون، عن رفضه القاطع لمذهب التثليث.
أيد إسحاق نيوتن بشكل عام إعادة الشعب اليهودي المستقبلية إلى أرض إسرائيل، معتبرًا ذلك عنصرًا من عناصر نبوءة الكتاب المقدس، رغم أنه تجنب تحديد تاريخ محدد. كان هذا المنظور سائدًا بين اللاهوتيين والفلاسفة الطبيعيين في القرن السابع عشر وأوائل القرن الثامن عشر، وشمل الأفراد المرتبطين بالجمعية الملكية والمؤسسات الأكاديمية. بالنسبة لنيوتن ومعاصريه، بما في ذلك جون لوك ودانيال ويتبي، كانت الإدانة بالترميم المستقبلي بمثابة حجة لاهوتية مضادة للانتقادات الربوبية، وليس تعليقًا على المجتمعات اليهودية المعاصرة. وكان يهدف إلى تعزيز تأكيدات المسيحية المسيحانية من خلال الإشارة إلى النبوءات المحققة والمتوقعة.
الفكر الديني
لقد دافع الكتّاب العقلانيون عن الفلسفة الميكانيكية التي دافع عنها إسحاق نيوتن وروبرت بويل باعتبارها بديلاً موثوقًا لوحدة الوجود والحماس الديني. وقد حظي هذا النهج بقبول حذر من كل من الدعاة الأرثوذكس والمنشقين، بما في ذلك المثقفين. واعتبر الوضوح والبساطة الملحوظة في البحث العلمي فعالين في مواجهة التجاوزات العاطفية والميتافيزيقية للحماسة الخرافية والتهديد الملحوظ للإلحاد. في الوقت نفسه، استفادت الموجة الثانية من الربوبيين الإنجليز من اكتشافات نيوتن لتوضيح جدوى "الدين الطبيعي".
وجدت الانتقادات التي استهدفت "التفكير السحري" في عصر ما قبل التنوير والأبعاد الغامضة للمسيحية أساسها في فهم روبرت بويل الميكانيكي للكون. قام نيوتن بتطوير مفاهيم بويل بشكل أكبر، حيث قدم إثباتًا رياضيًا، وبشكل ملحوظ، حقق انتشارًا واسع النطاق لهذه الأفكار.
الكيمياء
تم تخصيص ما يقرب من مليون كلمة من أصل عشرة ملايين كلمة لنيوتن من الأوراق الموجودة للكيمياء. يتكون جزء كبير من كتابات نيوتن الخيميائية من نسخ مشروحة من مخطوطات أخرى. عادةً ما تدمج النصوص الخيميائية المعرفة الحرفية العملية مع البحث الفلسفي، وغالبًا ما تستخدم التلاعب بالألفاظ والرموز والصور المعقدة لحماية أسرار الحرف الباطنية. ربما اعتبرت السلطات الكنسية بعض العناصر الموجودة في أوراق نيوتن هرطقة.
في عام 1888، بعد ستة عشر عامًا من فهرسة أوراق نيوتن، احتفظت جامعة كامبريدج بمجموعة محدودة من الأوراق بينما أعادت الباقي إلى إيرل بورتسموث. بحلول عام 1936، عرض أحد أحفاده هذه الأوراق للبيع في دار سوثبي للمزادات، حيث تم تقسيم المجموعة وبيعها بحوالي 9000 جنيه إسترليني. كان جون ماينارد كينز من بين ما يقرب من ثلاثين من مقدمي العروض الذين حصلوا على أجزاء من المجموعة في المزاد. أعاد كينز بعد ذلك تجميع ما يقدر بنصف أوراق نيوتن الخيميائية قبل أن يورث مجموعته إلى جامعة كامبريدج في عام 1946.
تتم حاليًا رقمنة جميع كتابات إسحاق نيوتن الخيميائية الموثقة وإتاحتها عبر الإنترنت من خلال مشروع أجرته جامعة إنديانا، بعنوان "كيمياء إسحاق نيوتن"، كما تم تلخيصها أيضًا في كتاب منشور.
تشمل المساهمات العلمية التأسيسية لإسحاق نيوتن القياس الكمي لجاذبية الجاذبية، والكشف عن أن الضوء الأبيض يشتمل على ألوان طيفية غير قابلة للتغيير، وتطوير حساب التفاضل والتكامل. ومع ذلك، يوجد جانب أقل فهمًا وأكثر غموضًا من حياة نيوتن، يتضمن مجالًا من النشاط يمتد لحوالي ثلاثين عامًا، والذي أخفاه إلى حد كبير عن معاصريه وأقرانه. ويشير هذا إلى تعامل نيوتن مع الكيمياء، أو "الكيمياء"، كما كان يُطلق عليها كثيرًا في إنجلترا في القرن السابع عشر.
خلال شهر يونيو 2020، تم عرض صفحتين لم يتم إصدارهما سابقًا من شروح إسحاق نيوتن على كتاب جان بابتيست فان هيلمونت المتعلق بالطاعون، De Peste، للبيع بالمزاد عبر الإنترنت من قبل Bonhams. وفقًا لبونهامز، فإن فحص نيوتن لهذا النص، الذي أجراه في كامبريدج أثناء عزلته الذاتية من وباء الطاعون الدبلي في لندن في الفترة من 1665 إلى 1666، يمثل تعليقه المكتوب الأكثر شمولاً على الطاعون. وفيما يتعلق بالطرق العلاجية، وثق نيوتن أن "الأفضل هو الضفدع المعلق من ساقيه في المدخنة لمدة ثلاثة أيام، والذي تقيأ أخيرًا ترابًا به حشرات مختلفة، على طبق من الشمع الأصفر، وبعد فترة وجيزة مات. إن الجمع بين مسحوق الضفدع مع الإفرازات والمصل الذي تم تصنيعه على شكل أقراص استحلاب ووضعها على المنطقة المصابة أدى إلى التخلص من العدوى وإخراج السم".
تراث
التعرف
افترض جوزيف لويس لاغرانج، عالم الرياضيات والفيزياء البارز، في كثير من الأحيان أن نيوتن يمثل قمة العبقرية البشرية. وأشار كذلك إلى أن نيوتن كان "الأكثر حظًا، لأننا لا نستطيع أن نجد أكثر من مرة نظامًا للعالم يمكن تأسيسه". قام الشاعر الإنجليزي الشهير ألكسندر بوب بتأليف المرثية الشهيرة:
الطبيعة وقوانينها مختبئة في الليل.
قال الله، ليكن نيوتن! وكان كل شيء نورًا.
ومع ذلك، لم يُسمح بهذا النقش على نصب نيوتن التذكاري في كنيسة وستمنستر. يقرأ المرثية في النهاية ما يلي:
H. S. E. إسحاق نيوتن Eques Auratus، / Qui، animi viprope divinâ، / Planetarum Motus، Figuras، / Cometarum Semitas، Oceanique Aestus. Suâ Mathesifacem praeferente / Primus Demonstravit: / Radiorum Lucis dissimilitudines، / Colorumque inde nascentium proprietates، / Quas nemo antea vel suspicatus erat، pervestigavit. / Naturae، Antiquitatis، S. Scripturae، / Sedulus، sagax، fidus Interpres / Dei O. M. Majestatem Philosophiâ asseruit، / Evangelij Simplicitatem Moribus Expressit. / Sibi gratulentur Mortales، / Tale tantumque exstitisse / HUMANI GENERIS DECUS. / نات. الخامس والعشرون من ديسمبر م. MDCXLII. أوبيت. العشرين. مارس. MDCCXXVI،
ترد أدناه ترجمة لهذا النقش:
هنا يرقد إسحاق نيوتن، الفارس، الذي بقوة عقله تقريبًا، ومبادئ رياضية خاصة به، اكتشف مسار وأشكال الكواكب، ومسارات المذنبات، والمد والجزر في البحار، والاختلافات في أشعة الضوء، وما لم يتخيله أي عالم آخر من قبل، خصائص الألوان التي تنتجها هذه الطريقة. لقد كان مجتهدًا وحكيمًا وأمينًا، في شروحه للطبيعة والعصور القديمة والكتب المقدسة، وأثبت بفلسفته عظمة الله القدير والصالح، وعبّر عن بساطة الإنجيل في أخلاقه. يبتهج البشر بوجود مثل هذه الزينة العظيمة للجنس البشري! ولد في 25 ديسمبر 1642، وتوفي في 20 مارس 1726.
صنف الكاتب العلمي جون ج. سيمونز نيوتن باعتباره الشخصية الأولى في The Scientific 100، وهو تصنيف مستمد من تقييم نوعي للتأثير التراكمي للعلماء، واصفًا إياه بأنه "الشخصية الأكثر تأثيرًا في تاريخ العلوم الغربية". وصف الفيزيائي بيتر رولاندز نيوتن بأنه "الشخصية المركزية في تاريخ العلم"، مؤكدا أنه "أكثر من أي شخص آخر هو مصدر ثقتنا الكبيرة في قوة العلم". أشارت مجلة نيو ساينتست إلى نيوتن باعتباره "العبقري الأعظم والشخصية الأكثر غموضًا في تاريخ العلم". وبالمثل، أعلن الفيلسوف والمؤرخ ديفيد هيوم أن نيوتن هو "أعظم وأندر عبقري ظهر على الإطلاق في زخرفة النوع وتعليمه". في مونتيسيلو، مقر إقامته الشخصي، احتفظ توماس جيفرسون - الأب المؤسس ورئيس الولايات المتحدة - بصور لجون لوك، والسير فرانسيس بيكون، ونيوتن. ووصف هؤلاء الثلاثة بأنهم "أعظم ثلاثة رجال عاشوا على الإطلاق، دون أي استثناء"، وعزا إليهم تأسيس "أساس تلك الهياكل الفوقية التي نشأت في العلوم الفيزيائية والأخلاقية". وقد لاحظ الكاتب والفيلسوف فولتير فيما يتعلق بنيوتن أنه "إذا اجتمع كل عباقرة الكون، فيجب على نيوتن أن يقود الفرقة". وصف طبيب الأعصاب والمحلل النفسي إرنست جونز نيوتن بأنه "أعظم عبقري في كل العصور". كان عالم الرياضيات غيوم دي لوبيتال يحمل تبجيلًا شبه أسطوري لنيوتن، ويوضح ذلك من خلال تحقيق عميق وإعلان: "هل يأكل السيد نيوتن، أو يشرب، أو ينام مثل الرجال الآخرين؟ أنا أمثله لنفسي باعتباره عبقري سماوي، منفصل تمامًا عن المادة."
وُصف نيوتن بأنه "الشخصية البارزة في الثورة العلمية" و"ببساطة الأكثر تميزًا" بين العديد من المفكرين المتميزين في عصره. وقد وصف العالم الموسوعي يوهان فولفجانج فون جوته عام 1642، وهو العام الذي توفي فيه جاليليو جاليلي وميلاد نيوتن، بأنه "عيد الميلاد في العصر الحديث". اعتبر فيلفريدو باريتو، وهو عالم متعدد الثقافات، نيوتن أعظم فرد في تاريخ البشرية. خلال الذكرى المئوية الثانية لوفاة نيوتن في عام 1927، أعلن عالم الفلك جيمس جينز أنه "بالتأكيد أعظم رجل علم، وربما أعظم مفكر شهده الجنس البشري". وبالمثل، اقترح الفيزيائي بيتر رولاندز أن نيوتن «ربما كان يمتلك أقوى عقل في تاريخ البشرية بأكمله». بدأ نيوتن أربعة تحولات تحويلية في البصريات، والرياضيات، والميكانيكا، والجاذبية، وتوقع أيضًا تحولًا خامسًا في الكهرباء، على الرغم من افتقاره إلى القدرة في سنواته الأخيرة على تحقيق ذلك بالكامل. تعتبر مساهماته على نطاق واسع هي الأكثر أهمية في تطوير العلوم الحديثة.
لاحظ مؤرخ العلوم جيمس جليك أن نيوتن "اكتشف جوهرًا أساسيًا للمعرفة الإنسانية أكثر من أي شخص آخر قبله أو بعده"، موضحًا:
كان المهندس الرئيسي للعالم الحديث. لقد أجاب على الألغاز الفلسفية القديمة حول الضوء والحركة، واكتشف الجاذبية بشكل فعال. لقد أظهر كيفية التنبؤ بمسارات الأجرام السماوية وهكذا أسس مكاننا في الكون. لقد جعل المعرفة شيئاً جوهرياً: كمياً ودقيقاً. ووضع المبادئ، وهي تسمى قوانينه.
وصف الفيزيائي لودفيج بولتزمان المبادئ لنيوتن بأنه "أول وأعظم عمل كتب على الإطلاق عن الفيزياء النظرية." وبالمثل، أشار الفيزيائي ستيفن هوكينج إلى المبادئ باعتبارها "ربما أهم عمل منفرد تم نشره على الإطلاق في العلوم الفيزيائية". أشاد عالم الرياضيات والفيزياء جوزيف لويس لاغرانج بـ المبادئ باعتبارها "أعظم إنتاج للعقل البشري"، معربًا عن "شعوره بالذهول من مثل هذا التوضيح لما يمكن أن يكون عقل الإنسان قادرًا عليه".
أكد الفيزيائي إدوارد أندرادي أن نيوتن "كان قادرًا على بذل جهد عقلي مستدام أكبر من أي رجل، قبله أو بعده". وعلق أيضًا على أهمية نيوتن التاريخية، قائلاً:
من وقت لآخر في تاريخ البشرية، يظهر رجل ذو أهمية عالمية، يغير عمله تيار الفكر البشري أو التجربة الإنسانية، بحيث يكون كل ما يأتي بعده يحمل دليلاً على روحه. مثل هذا الرجل كان شكسبير، مثل هذا الرجل كان بيتهوفن، مثل هذا الرجل كان نيوتن، ومن بين الثلاثة، مملكته هي الأكثر انتشارًا.
أشاد الفيزيائي وعالم الرياضيات الفرنسي جان بابتيست بيوت بعبقرية نيوتن، قائلاً:
لم تكن سيادة الفكر مثبتة بشكل عادل ومعترف بها بالكامل من قبل. . . في الرياضيات وفي العلوم التجريبية بلا نظير ولا مثال؛ يجمع بين عبقرية كليهما في أعلى درجاتها.
على الرغم من تنافسه الملحوظ مع جوتفريد فيلهلم لايبنتز، إلا أن لايبنتز نفسه اعترف بمساهمات نيوتن. عندما سألتها صوفيا شارلوت، ملكة بروسيا، في حفل عشاء عام 1701 بشأن رأيه في نيوتن، أجاب لايبنتز:
بالنظر إلى الرياضيات من بداية العالم إلى الوقت الذي عاش فيه نيوتن، فإن ما فعله كان النصف الأفضل بكثير.
عالم الرياضيات إي.تي. وضع بيل نيوتن جنبًا إلى جنب مع كارل فريدريش غاوس وأرخميدس كواحد من علماء الرياضيات الثلاثة البارزين في التاريخ، وهو شعور ردده دونالد إم ديفيس، الذي لاحظ بالمثل تصنيف نيوتن الثابت مع هذين الرقمين. في مقال نشر عام 1962 في معلم الرياضيات، أجرى والتر كروسبي إيلز تقييمًا موضوعيًا لتحديد أكثر علماء الرياضيات تميزًا على مر العصور، ووضع نيوتن في المرتبة الأولى بين أفضل 100 عالم، وهو تصنيف تم تأكيده إحصائيًا حتى بعد حساب الخطأ المحتمل. كما صنف كليفورد أ. بيكوفر، محرر العلوم والمؤلف، نيوتن باعتباره عالم الرياضيات الأكثر تأثيرًا في كتابه الصادر عام 2001، عجائب الأرقام، والذي أدرج العشرة الأوائل. في رفيق كامبريدج لإسحاق نيوتن (2016)، وُصِف نيوتن بأنه "شخص استثنائي في حل المشكلات" منذ سن مبكرة، وربما لا مثيل له في تاريخ البشرية. ويُنظر إليه في النهاية على أنه أحد أفضل اثنين أو ثلاثة من أعظم العلماء النظريين، إلى جانب جيمس كليرك ماكسويل وألبرت أينشتاين؛ عالم الرياضيات الأول، إلى جانب كارل ف. غاوس؛ وتجريبي رائد. وهذا المزيج الفريد يضع "نيوتن في صف منفرد بين العلماء التجريبيين، إذ يجد المرء صعوبة في التفكير في أي مرشح آخر كان في المرتبة الأولى حتى في اثنتين من هذه الفئات". علاوة على ذلك، تم تسليط الضوء على قدرته الاستثنائية على وضع مساعيه العلمية ضمن منظور أوسع، خاصة عند مقارنتها بالعلماء اللاحقين. كان غاوس نفسه يكن تقديرًا كبيرًا لأرخميدس ونيوتن، حيث استخدم مصطلحات مثل clarissimus أو magnus للإشارة إلى مثقفين بارزين آخرين، بما في ذلك علماء الرياضيات والفلاسفة، لكنه احتفظ بصيغة التفضيل summus حصريًا لنيوتن. عند إدراكه للتأثير العميق لأعمال نيوتن على علماء مثل لاغرانج وبيير سيمون لابلاس، أعلن غاوس عبارته الشهيرة، "يظل نيوتن سيدًا لكل الأساتذة إلى الأبد!"
أكد الكيميائي ويليام كروبر، على عبقرية نيوتن التي لا مثيل لها في كتابه الفيزيائيون العظماء، مؤكدًا:
يخلص أحد التقييمات بشكل لا لبس فيه إلى أن نيوتن يمثل أعظم عبقري مبدع في تاريخ الفيزياء. لم يتمكن أي متنافس آخر على هذا التمييز الفائق - بما في ذلك أينشتاين، وماكسويل، وبولتزمان، وغيبس، وفاينمان - من معادل إنجازات نيوتن المتكاملة باعتباره منظرًا وتجريبيًا وو عالم رياضيات.
عرض ألبرت أينشتاين صورة لنيوتن في دراسته، إلى جانب صور مايكل فاراداي وجيمس كليرك ماكسويل. افترض أينشتاين أن تطوير نيوتن لحساب التفاضل والتكامل، وخاصة بالتزامن مع قوانينه للحركة، يشكل "ربما أعظم تقدم في الفكر كان لفرد واحد شرف تحقيقه على الإطلاق". وشدد كذلك على التأثير العميق لنيوتن، ملاحظًا:
يمكن اعتبار التقدم الكامل لفهمنا فيما يتعلق بالعمليات الطبيعية، والذي كان محور اهتمامنا حتى الآن، بمثابة تطور عضوي نابع من مفاهيم نيوتن.
في عام 1999، وصفت دراسة استقصائية شملت 100 من علماء الفيزياء البارزين في ذلك العصر أينشتاين بأنه "أعظم فيزيائي على الإطلاق"، وحصل نيوتن على المركز الثاني. على العكس من ذلك، صنف استطلاع متزامن لعلماء الفيزياء العامة نيوتن على أنه في المقدمة. طرحت دراسة استقصائية مزدوجة أجريت عام 2005، والتي شملت كل من الجمهور وأعضاء الجمعية الملكية البريطانية، استفسارين: أي فرد، نيوتن أو أينشتاين، قدم مساهمات إجمالية أكثر أهمية في العلوم، وأي فرد قدم مساهمات إيجابية أكبر للإنسانية. عبر كلا المجموعتين الديموغرافيتين وفي كلا السؤالين، أشار الإجماع السائد إلى أن نيوتن قدم المساهمات الإجمالية الأكثر أهمية.
وفي عام 1999، اعترفت مجلة تايم بأن نيوتن هو شخصية القرن في القرن السابع عشر. احتل المرتبة السادسة في استطلاع هيئة الإذاعة البريطانية لعام 2002 لـ أعظم 100 بريطاني. ومع ذلك، في عام 2003، وصفه استطلاع أجرته هيئة الإذاعة البريطانية (بي بي سي) بأنه أعظم بريطاني، وجاء ونستون تشرشل في المركز الثاني. علاوة على ذلك، في عام 2009، صوت له طلاب جامعة كامبريدج على أنه أعظم كانتابريجي.
أنشأ الفيزيائي ليف لانداو مقياسًا لوغاريتميًا، يتراوح من 0 إلى 5، لتقييم الفيزيائيين بناءً على إنتاجيتهم وعبقريتهم. حصل نيوتن على أعلى تصنيف ممكن وهو 0، بينما حصل أينشتاين على 0.5. تم منح المرتبة 1 لشخصيات بارزة في ميكانيكا الكم، بما في ذلك فيرنر هايزنبرغ وبول ديراك، وتم وضع لانداو نفسه، الحائز على جائزة نوبل ومكتشف الميوعة الفائقة، في المرتبة 2 على هذا المقياس.
تم تسمية وحدة القوة المشتقة من النظام الدولي للوحدات، نيوتن، تكريمًا له.
معظم الوثائق العلمية والتقنية الباقية لإسحاق نيوتن موجودة في جامعة كامبريدج. تحتوي مكتبة جامعة كامبريدج على المجموعة الأكثر شمولاً، مع أوراق إضافية موجودة في كلية كينجز، وكلية ترينيتي، ومتحف فيتزويليام. يتم الاحتفاظ بأرشيف مخصص لكتاباته اللاهوتية والكيميائية في مكتبة إسرائيل الوطنية، وتكمله مجموعات أصغر في مؤسسة سميثسونيان، ومكتبة جامعة ستانفورد، ومكتبة هنتنغتون. تحتفظ الجمعية الملكية في لندن أيضًا بمجموعة مختارة من مخطوطاته. في عام 2015، أدركت اليونسكو الأهمية العالمية لمجموعة إسرائيل من خلال إدراجها في السجل الدولي لذاكرة العالم، مع إضافة مجموعات كامبريدج والجمعية الملكية إلى هذا السجل في عام 2017.
حكاية أبل
لقد روى نيوتن في كثير من الأحيان قصة مفادها أن نظريته في الجاذبية كانت مستوحاة من ملاحظة سقوط تفاحة من الشجرة. يُعتقد على نطاق واسع أن هذه القصة دخلت الخطاب الشعبي بعد أن شاركتها كاثرين بارتون، ابنة أخت نيوتن، مع فولتير. بعد ذلك، وثّق فولتير في مقالة عن الشعر الملحمي (1727) أن "السير إسحاق نيوتن، وهو يمشي في حدائقه، خطر بباله نظام الجاذبية لأول مرة عندما رأى تفاحة تسقط من شجرة".
وعلى الرغم من التشكيك في صحة قصة التفاحة أحيانًا، إلا أن معارف نيوتن نسبوا الرواية إليه مباشرة، على الرغم من أنهم لم يدرجوا تفاصيل ملفقة للتفاحة التي ضربت رأسه. قام ويليام ستوكلي، الذي يمكن الوصول إلى حساب مخطوطته لعام 1752 من خلال الجمعية الملكية، بتسجيل محادثة مع نيوتن في كنسينغتون في لندن في 15 أبريل 1726، جاء فيها:
ذهبنا إلى الحديقة، & شربت ثيا تحت ظلال بعض أشجار التفاح، هو فقط، & نفسي. أخبرني أنه وسط أحاديث أخرى، كان في نفس الوضع الذي كان عليه عندما خطرت في ذهنه فكرة الجاذبية في السابق. "لماذا يجب أن تهبط تلك التفاحة دائمًا بشكل عمودي على الأرض،" فكر في نفسه: حدث ذلك بسبب سقوط تفاحة، بينما كان يجلس في مزاج متأمل: "لماذا لا تتحرك جانبًا أو لأعلى؟ ولكن باستمرار إلى مركز الأرض؟ بالتأكيد، السبب هو أن الأرض تجذبها. يجب أن تكون هناك قوة جذب في المادة. ويجب أن يكون مجموع قوة الجذب في مادة الأرض في مركز الأرض، وليس في أي جانب من جوانبها". ولذلك فإن هذه التفاحة تسقط بشكل عمودي، أو باتجاه المركز، إذا كانت المادة تجذب المادة بهذه الطريقة؛ لذلك فإن التفاحة تجذب الأرض، كما تجذب الأرض التفاحة
قدم جون كوندويت، الذي عمل كمساعد لنيوتن في دار سك العملة الملكية وكان متزوجًا من ابنة أخت نيوتن، وصفًا لهذا الحدث في كتاباته عن السيرة الذاتية لنيوتن:
في عام 1666 تقاعد مرة أخرى من كامبريدج ليعيش مع والدته في لينكولنشاير. وبينما كان يتجول متأملًا في الحديقة، خطر في ذهنه أن قوة الجاذبية (التي جلبت تفاحة من شجرة إلى الأرض) لا تقتصر على مسافة معينة من الأرض، بل يجب أن تمتد هذه القوة إلى أبعد بكثير مما كان يُعتقد عادةً. لماذا لا يكون بارتفاع القمر قال لنفسه & إذا كان الأمر كذلك، فلا بد أن يؤثر ذلك على حركتها. ربما يبقيها في فلكها، عندها وقع في حساباته ماذا سيكون تأثير هذا الافتراض.
تكشف دفاتر ملاحظات نيوتن أنه كان يتداول في أواخر ستينيات القرن السابع عشر حول مفهوم أن الجاذبية الأرضية تمتد إلى القمر، وفقًا لنسبة مربعة عكسية، وهي فكرة سبق أن حدسها علماء آخرون. في حوالي عام 1665، أجرى نيوتن تحليلات كمية، مع الأخذ في الاعتبار الفترة المدارية للقمر وبعده، إلى جانب توقيت سقوط الأجسام على الأرض. ومع ذلك، لم ينشر نيوتن هذه النتائج في ذلك الوقت لأنه كان يفتقر إلى الدليل على أن جاذبية الأرض تعمل كما لو كانت كتلتها بأكملها مركزة في مركزها، وهو إثبات قد يستغرق عقدين من الزمن لإكماله.
يشير التحليل الشامل للسجلات التاريخية، المدعومة بعلم التعمرات وتحليل الحمض النووي، إلى أن شجرة تفاح محددة في حديقة في وولستثورب مانور هي التي أشار إليها نيوتن. سقطت هذه الشجرة بسبب عاصفة حوالي عام 1816، لكنها عادت بعد ذلك إلى النمو من جذورها، ويتم الحفاظ عليها الآن كمنطقة جذب سياحي تحت إشراف الصندوق الوطني.
وتتم حاليًا زراعة ذرية من الشجرة الأصلية خارج البوابة الرئيسية لكلية ترينيتي، كامبريدج، وتقع أسفل الغرفة التي كان يشغلها نيوتن أثناء دراسته هناك. تقدم مجموعة الفاكهة الوطنية في بروغدال في كنت طعومًا من عيناتها، والتي تبدو متطابقة من الناحية البستانية مع زهرة كينت، وهو صنف من تفاح الطهي يتميز بلحمه الخشن.
الإحياء
يقع نصب نيوتن التذكاري، الذي تم تشييده عام 1731، في كنيسة وستمنستر، وتحديدًا إلى الشمال من مدخل الجوقة، بجوار شاشة الجوقة وبالقرب من قبره. قام النحات مايكل ريسبراك (1694–1770) بتنفيذ هذه القطعة من الرخام الأبيض والرمادي، بناءً على تصميم المهندس المعماري ويليام كينت. يصور النصب التذكاري نيوتن متكئًا فوق تابوت، واضعًا مرفقه الأيمن على العديد من كتبه البارزة ويده اليسرى تشير نحو لفيفة تحمل تصميمًا رياضيًا. يوجد فوق هذا الشكل هرم وكرة سماوية يوضحان علامات دائرة الأبراج ومسار مذنب عام 1680. كما تصور لوحة بارزة المعجون وهو يتفاعل مع الأدوات العلمية، بما في ذلك التلسكوب والمنشور.
بين عامي 1978 و1988، ظهر تصوير لنيوتن، صممه هاري إيكلستون، على الأوراق النقدية من الفئة D بقيمة 1 جنيه إسترليني الصادرة عن بنك إنجلترا، والتي كانت آخر الأوراق النقدية بقيمة جنيه إسترليني التي تنتجها المؤسسة. يظهر الجانب الخلفي من هذه الملاحظات نيوتن وهو يحمل كتابًا، مصحوبًا بتلسكوب ومنشور وخريطة للنظام الشمسي.
تُعرض دمية لإسحاق نيوتن، وهو يحدق في تفاحة موضوعة عند قدميه، في متحف جامعة أكسفورد للتاريخ الطبيعي. في لندن، يهيمن تمثال برونزي كبير بعنوان نيوتن، على اسم ويليام بليك، والذي أنشأه إدواردو باولوزي في عام 1995 والمستوحى من نقش ويليام بليك، على ساحة المكتبة البريطانية. بالإضافة إلى ذلك، تم نصب تمثال برونزي لنيوتن في عام 1858 في المنطقة الوسطى من غرانثام، حيث التحق بالمدرسة، ويقع في مكان بارز أمام قاعة جرانثام جيلدهول.
تم تصنيف المنزل الريفي في وولستورب كمبنى مدرج من الدرجة الأولى من قبل إنجلترا التاريخية، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى أهميته باعتباره مسقط رأسه والموقع "حيث اكتشف الجاذبية وطور نظرياته فيما يتعلق بانكسار الضوء".
معهد الفيزياء (IOP) تمنح وسامها الأكثر تميزًا، وسام إسحاق نيوتن، الذي تم تسميته على شرفه، للأفراد لمساهماتهم المهمة عالميًا في مجال الفيزياء. تم تدشين هذه الجائزة عام 2008.
التنوير
يؤكد فلاسفة ومؤرخو عصر التنوير الأوروبيون عمومًا أن نشر نيوتن لكتابه المبادئ كان بمثابة لحظة محورية في الثورة العلمية وبدأ عصر التنوير. كان تصور نيوتن للكون الذي تحكمه قوانين طبيعية وعقلانية مفهومة بمثابة عنصر أساسي للفكر التنويري. قامت شخصيات مثل جون لوك وفولتير بتوسيع مبادئ القانون الطبيعي إلى الأطر السياسية، والدعوة إلى الحقوق الأصيلة. وبالمثل، قام الفيزيوقراطيون وآدم سميث بدمج وجهات النظر الطبيعية لعلم النفس والمصلحة الذاتية في النظريات الاقتصادية. وبدورهم، انتقد علماء الاجتماع الهياكل الاجتماعية القائمة لمحاولتها فرض الروايات التاريخية على النماذج الطبيعية للتقدم. في حين أعرب جيمس بورنيت، واللورد مونبودو، وصموئيل كلارك في البداية عن تحفظات بشأن جوانب معينة من عمل نيوتن، إلا أنهم في النهاية قاموا بالتوفيق بينه وبين تفسيراتهم الدينية العميقة للطبيعة.
يعمل
تم نشره خلال حياته
- التحليل بالمعادلات العددية اللانهائية (1669، نُشر عام 1711)
- الطبيعة والقوانين الواضحة & العمليات في الغطاء النباتي (غير منشورة، ج. 1671–75)
- De motu body in gyrum (1684)
- مبادئ الفلسفة الطبيعية الرياضية (1687)
- Scala Graduum Caloris. أوصاف السعرات الحرارية & amp؛ التوقيع (1701)
- البصريات (1704)
- تقارير بصفته سيد دار سك العملة (1701–1725)
- الحساب العالمي (1707)
تم النشر بعد وفاته
- نظام العالم (نظام العالم) (1728)
- محاضرات بصرية (1728)
- التسلسل الزمني للممالك القديمة المعدل (1728)
- ملاحظات عن دانيال ورؤيا القديس يوحنا (1733)
- طريقة التدفقات (1671، نُشرت عام 1736)
- سرد تاريخي لاثنين من التحريفات البارزة للكتاب المقدس (1754)
- عناصر فلسفة نيوتن، كتاب لفولتير
- قائمة رؤساء الجمعية الملكية
- المراجع
المراجع
ملاحظات
الاقتباسات
قائمة المراجع
أساسي
الدين
- صور شخصية للسير إسحاق نيوتن في معرض الصور الوطني، لندن
- أعمال بقلم أو عن إسحاق نيوتن في أرشيف الإنترنت
- أعمال إسحاق نيوتن (كتب صوتية للملكية العامة)
الأرشيفات الرقمية
- مشروع نيوتن الذي استضافته جامعة أكسفورد
- أوراق إسحاق نيوتن الموجودة في أرشيفات الجمعية الملكية.
- مخطوطات نيوتن المحفوظة في مكتبة إسرائيل الوطنية.
- أوراق نيوتن، التي كان يمكن الوصول إليها سابقًا عبر مكتبة كامبريدج الرقمية، غير متاحة حاليًا.
- برنهاردوس فارينيوس، الجغرافيا العامة، حرره إسحاق نيوتن، الطبعة الثانية (كامبريدج: جوان. هايز، 1681).