Hij wordt herinnerd als een sleutelfiguur in de wetenschappelijke revolutie en er wordt vaak verwezen naar zijn vermeende ontmoeting met een appel als jonge volwassene. Maar hoe legden Isaac Newtons kindertijd en vroege ideeën de basis voor zijn latere doorbraken in de wetenschap, waardoor hij aantoonbaar onze grootste wetenschapper ooit werd?

Vroege eenzaamheid

Alle kinderen houden van spelen. Zo leren ze. Maar Isaac Newtons ideeën over spelen waren nooit van de ruige en stoeiende soort waar de meeste jongeren van genieten.

Geboren als postume zoon van een heer-boer in 1642, had hij het platteland van het zeventiende-eeuwse Lincolnshire als zijn speelterrein. Desondanks zijn er geen verwijzingen naar hem die in bomen klimt, bossen verkent en in beken peddelt zoals andere kinderen.

Woolsthorpe Manor, Newtons ouderlijk huis, zoals te zien op pagina 76 van Memoirs of Sir Isaac Newton's life, door William Stukeley, 1752 (Credit: Public Domain).

Zijn grootmoeder - zijn voogdes in zijn jonge jaren - was zich bewust van de sociale status van de familie als minderjarige adel en de plaatselijke jongens werden ongeschikt geacht als Isaacs speelkameraadjes. Gedurende zijn hele leven maakten deze vroege ontberingen van vriendschap met leeftijdsgenoten van Newton een eenling.

Later schreef hij in zijn aantekeningen dat hij, toen hij in de jaren 1650 op de Grammar School in Grantham zat, probeerde zijn schoolgenoten te betrekken bij wat hij "filosofisch spel" noemde, maar ze waren niet geïnteresseerd. Mentale spelletjes pasten bij Newton, maar fysieke activiteiten, zoals jagen en worstelen, waren meer hun stijl.

Newton zat echter niet stil en schreef over het uitvoeren van enkele experimenten met springen met behulp van de wind - het testen hoeveel de sterkte van de wind de gesprongen afstand bevorderde of belemmerde.

Natuurlijk had hij geen middelen om dit nauwkeurig te meten, hoewel men denkt dat hij een eenvoudige anemometer maakte om de kracht van de wind te meten, of deze nu lichter of sterker was, zo niet de precieze snelheid. Lengtes van touw konden worden gebruikt om de relatieve gesprongen afstanden weer te geven, maar alleen hij kon gissen of de inspanning die hij in elke sprong stak identiek was, zodat de wind de enige variabele was.

Wat de tekortkomingen van deze eerste experimenten ook mogen zijn, ze tonen aan hoe de mechanica van de natuurlijke wereld hem van kinds af aan intrigeerde. Zijn enthousiasme om ze te onderzoeken zou zijn hele lange leven blijven bestaan.

Vroege uitvindingen

Newtons schoolgenoten waren gefascineerd door het speelgoed dat hij maakte, zo niet door de fijne kneepjes van de fabricage. Lantaarns die aan vliegers hingen en eruitzagen als spoken in het donker, joegen de plaatselijke bevolking angst aan.

Toen er in Grantham een nieuwe windmolen werd gebouwd, observeerde Newton en bouwde zijn eigen werkende model, aangedreven door een muis in een soort hamsterwiel. Newton klaagde dat "Mr Miller", zoals hij het beestje noemde, zo vaak het graan at dat hij geacht werd te malen, maar het model was een aanzienlijke prestatie, met handgesneden tandwielen en assen.

J.M.W. Turner, North East View of Grantham Church, Lincolnshire, c.1797 (Credit: Public Domain).

Newton maakte ook poppenhuismeubels voor de Clarke-meisjes toen ze in de apotheek van William Clarke in Grantham logeerden, en een karretje op wielen dat hij als een skateboard door de gangen van het Clarke-huis gebruikte. Misschien waren deze snelle capriolen de kiem voor zijn latere ideeën over beweging en traagheid.

De bronnen van Newtons onmiskenbare handvaardigheid zijn moeilijk te achterhalen. Hij had duidelijk enig aangeboren talent, maar misschien leerde een bediende in zijn huis, Woolsthorpe Manor, hem enkele elementaire timmervaardigheden en het gebruik van gereedschap.

William Clarke kan hem hebben geleerd hout te bewerken, metaal te bewerken en met glas om te gaan. We weten dat Clarke hem liet zien hoe hij geneesmiddelen moest mengen en destilleren - kennis die hij later ontwikkelde en verfijnde in zijn alchemistische studies en experimenten.

Telescopen

In 1660 ging Newton op zeventienjarige leeftijd naar de universiteit van Cambridge. In die tijd was de nabijgelegen Stourbridge Fair, die jaarlijks in september werd gehouden, de zeventiende-eeuwse versie van e-bay, waar bijna alles kon worden gekocht, van inkt tot ijzerwaren, kruiden tot brillen. Newton kocht er een prisma en mogelijk ook andere glazen voorwerpen zoals lenzen en spiegels.

Eerst speelde hij met het prisma en bewonderde de mooie regenbogen, maar dat was niet genoeg voor hem.

Hij moest weten hoe en waar de kleuren vandaan kwamen wanneer kleurloos daglicht door kleurloos glas scheen. Anderen beweerden dat het het effect van het glas was dat de kleuren creëerde, waarvan men dacht dat ze bestonden uit gradaties van licht en schaduw.

Gezicht in vogelvlucht op Trinity College, Cambridge, met Great Gate en Great Court op de voorgrond, Nevile's Court en Wren Library op de achtergrond. David Loggan print, 1690 (Credit: Public Domain).

Newton weerlegde dit met zijn "cruciale experiment", waaruit bleek dat de kleuren er zijn, gecombineerd in het witte licht, en gescheiden en zichtbaar gemaakt kunnen worden wanneer het glas ze in verschillende mate brekend.

Newton leerde zichzelf hoe hij lenzen moest slijpen en spiegels perfect moest polijsten. Door deze vaardigheden te combineren met zijn kennis van metaalbewerking en timmerwerk kon hij zijn kleine maar opmerkelijk efficiënte refractietelescoop maken. Dit prachtige instrument leverde hem in 1672 het lidmaatschap van de Royal Society of London op.

Aantoonbare waarheden

Newton staat niet bekend om zijn werk als astronoom, die zijn telescoop gewoon gebruikte om planeten, sterren en manen te observeren voor zijn plezier of voor wetenschappelijke studie. Anderen konden dat ook.

Hij wilde veeleer weten hoe en waarom hemellichamen hun plaats behielden en bewogen zoals ze deden. De zekerheid dat 'iets' de sterren op hun plaats hield, leidde tot zijn theorie van de zwaartekracht - een onzichtbare kracht die in het hele universum werkzaam was.

Portret van Isaac Newton door Sir Godfrey Kneller, 1689 (Credit: Public Domain).

Dit was een impopulair concept in een tijd waarin de wetenschap mystieke ideeën losliet ten gunste van aantoonbare waarheden. De mogelijkheid dat de zwaartekracht van de maan de getijden op aarde beïnvloedde, was iets waar hij zijn hele leven aan werkte om te kwantificeren.

Voor andere wetenschappers besefte Newton dat de planeetbewegingen, hun banen, gehoorzaamden aan de omgekeerde kwadratenwet. Terwijl zijn collega's van de Royal Society vermoedden dat dit het geval zou kunnen zijn, had hij al de wiskundige vergelijkingen uitgewerkt om te bewijzen dat het zo was. Op die manier bracht hij de wiskunde op weg naar de nieuwe discipline van de "fluxies", of calculus, zoals het tegenwoordig bekend staat.

Dit waren enkele van Isaac Newtons vroege ideeën en de fundamenten voor zijn latere werk. Zijn hele leven in de wetenschap was echter altijd een werk-in-uitvoering. Hij was zelden tevreden met het voltooide stuk; theorieën konden worden verbeterd, wiskundige vergelijkingen gecontroleerd en opnieuw gecontroleerd.

Tot aan zijn dood op vierentachtigjarige leeftijd bleef hij proberen zijn werk te perfectioneren, te leren en ideeën te ontwikkelen. Misschien was het zijn nooit aflatende zoektocht om het goed te doen die hem tot onze grootste wetenschapper ooit maakte.

The World of Isaac Newton door Toni Mount wordt gepubliceerd door Amberley Publishing op 15 oktober 2020. Toni is een schrijver, geschiedenisleraar en spreker met dertig jaar persoonlijke en academische studie. Haar eerste carrière was in de wetenschap voordat ze vele jaren les gaf. In deze nieuwste studie, The World of Isaac Newton, keert ze terug naar haar eerste liefde, de wetenschap, met de kans om een frisse blik te werpen op een van's werelds beroemdste personages.