Jest on pamiętany jako kluczowa postać rewolucji naukowej, a jego rzekome spotkanie z jabłkiem w młodości jest często przywoływane. Ale jak dzieciństwo i wczesne idee Isaaca Newtona położyły podwaliny pod jego późniejsze przełomowe odkrycia naukowe, czyniąc go prawdopodobnie największym naukowcem w historii?

Wczesna samotność

Wszystkie dzieci lubią się bawić - tak się uczą. Ale pomysły młodego Isaaca Newtona na zabawę nigdy nie były takie, jak zabawa, którą lubi większość dzieci.

Urodzony pośmiertnie w 1642 r. jako syn gentlemana-farmera, miał za swój plac zabaw krajobraz siedemnastowiecznego wiejskiego Lincolnshire. Mimo to nie ma wzmianek o tym, że wspinał się na drzewa, badał lasy i brodził w strumieniach jak inne dzieci.

Woolsthorpe Manor, dom dzieciństwa Newtona, przedstawiony na stronie 76 Memoirs of Sir Isaac Newton's life, by William Stukeley, 1752 (Credit: Public Domain).

Być może robiłby te rzeczy, ale prawdopodobnie byłby samotny. Jego babcia - opiekunka z wczesnych lat życia - była świadoma pozycji społecznej rodziny jako drobnej szlachty i miejscowi chłopcy byli uważani za nieodpowiednich towarzyszy zabaw Isaaca. Przez całe życie te wczesne pozbawienie przyjaźni rówieśników sprawiło, że Newton stał się samotnikiem.

W swoich notatkach zapisał później, że uczęszczając do Grammar School w Grantham w latach pięćdziesiątych XVI wieku, próbował zaangażować swoich szkolnych kolegów w coś, co nazwał "filozoficzną zabawą", ale nie byli zainteresowani. Gry umysłowe odpowiadały Newtonowi, ale zajęcia fizyczne, takie jak gonitwy i zapasy, były bardziej w ich stylu.

Newton nie był jednak osamotniony i pisał o przeprowadzeniu kilku eksperymentów ze skokami wspomaganymi wiatrem - sprawdzając, jak bardzo siła wiatru zwiększa lub zmniejsza odległość skoku.

Oczywiście nie miał możliwości dokładnego zmierzenia tego, choć uważa się, że wykonał podstawowy anemometr, aby zmierzyć siłę wiatru, czy jest on lżejszy czy silniejszy, jeśli nie jego dokładną prędkość. Długości sznurka mogły być użyte do pokazania względnych odległości, na jakie skakał, ale tylko on mógł zgadywać, czy wysiłek, jaki wkładał w każdy skok był identyczny, tak że wiatr był jedyną zmienną.

Niezależnie od niedociągnięć tych pierwszych eksperymentów, pokazują one, jak bardzo mechanika świata przyrody intrygowała go od dzieciństwa, a entuzjazm do jej badania utrzymywał się przez całe jego długie życie.

Wczesne wynalazki

Szkolni koledzy Newtona byli zafascynowani niektórymi zabawkami, które wykonał, jeśli nie zawiłościami produkcji. Latarnie, które zwisały z latawców, wyglądające w ciemności jak duchy, przerażały miejscowych.

Kiedy w Grantham budowano nowy wiatrak, Newton zaobserwował i zbudował własny działający model, napędzany przez mysz poruszającą się w czymś w rodzaju koła chomika. Newton narzekał, że równie często "Pan Miller", jak nazywał to stworzenie, zjadał ziarno, które miał mielić, ale model był sporym osiągnięciem, z ręcznie rzeźbionymi kołami zębatymi i osiami.

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

Newton wykonał również meble do domku dla lalek dla dziewczynek Clarke'ów, które mieszkały w sklepie aptekarskim Williama Clarke'a w Grantham, a także wózek na kółkach, którego używał jak deskorolki na korytarzach domu Clarke'ów. Być może te szybkie wybryki stały się zalążkiem jego późniejszych pomysłów na ruch i bezwładność.

Źródła niewątpliwej zręczności manualnej Newtona są trudne do wytropienia. Miał on oczywiście jakiś wrodzony talent, ale być może służący w jego domu, Woolsthorpe Manor, pokazał mu podstawowe umiejętności stolarskie i posługiwania się narzędziami.

William Clarke mógł nauczyć go obróbki drewna, metalu i szkła. Wiemy, że Clarke pokazał mu, jak mieszać i destylować lekarstwa - wiedzę, którą później rozwijał i doskonalił w swoich alchemicznych badaniach i eksperymentach.

Teleskopy

W 1660 roku, w wieku siedemnastu lat, Newton udał się na Uniwersytet Cambridge. W tamtych czasach pobliskie targi w Stourbridge, odbywające się co roku we wrześniu, były siedemnastowieczną wersją e-bay, gdzie można było kupić prawie wszystko, od atramentu do wyrobów żelaznych, przypraw do okularów. Newton kupił tam pryzmat i prawdopodobnie inne szklane przedmioty, takie jak soczewki i lustra.

Najpierw bawił się pryzmatem, podziwiając ładne tęcze, ale to nie było dla niego wystarczającym cudem.

Musiał wiedzieć, jak i skąd wzięły się kolory, gdy bezbarwne światło dzienne prześwitywało przez bezbarwne szkło. Inni twierdzili, że to efekt szkła tworzył kolory, które, jak sądzono, składały się ze stopni światła i cienia.

Widok z lotu ptaka na Trinity College w Cambridge, z Great Gate i Great Court na pierwszym planie, Nevile's Court i Wren Library w tle. Druk Davida Loggana, 1690 (Credit: Public Domain).

Newton obalił to swoim "kluczowym eksperymentem", pokazując, że kolory są tam, połączone w białym świetle, i mogą zostać rozdzielone i uwidocznione, gdy szkło załamuje je w różnym stopniu.

Newton nauczył się szlifować soczewki i polerować lustra do perfekcji. Połączenie tych umiejętności z wiedzą o metalurgii i stolarstwie umożliwiło mu wykonanie niewielkiego, ale niezwykle skutecznego teleskopu refrakcyjnego. Ten piękny instrument przyniósł mu w 1672 roku członkostwo w Towarzystwie Królewskim w Londynie.

Prawdy możliwe do udowodnienia

Newton nie jest znany ze swojej pracy astronoma, który używał swojego teleskopu do obserwacji planet, gwiazd i księżyców dla przyjemności lub badań naukowych. Inni mogli to robić.

Pewność, że "coś" utrzymuje gwiazdy w odpowiednim położeniu, doprowadziła go do teorii grawitacji - niewidzialnej siły działającej w całym wszechświecie.

Portret Isaaca Newtona autorstwa Sir Godfreya Knellera, 1689 (Credit: Public Domain).

Była to niepopularna koncepcja w czasach, gdy nauka porzucała mistyczne idee na rzecz prawd dających się udowodnić. Możliwość, że przyciąganie grawitacyjne Księżyca wpływa na pływy na Ziemi, była czymś, nad czym pracował przez całe życie, aby to skwantyfikować.

Jeszcze przed innymi naukowcami Newton zdawał sobie sprawę, że ruchy planet, ich orbity, są zgodne z prawem odwrotności kwadratu. Podczas gdy jego koledzy z Royal Society podejrzewali, że tak może być, on już opracował równania matematyczne, aby to udowodnić. W ten sposób rozwinął matematykę w nową dyscyplinę "fluxions", czyli rachunek, jak to jest znane dzisiaj.

To kilka z wczesnych pomysłów Isaaca Newtona, które stały się fundamentem jego późniejszej pracy. Jednak całe jego życie naukowe było zawsze pracą w toku. Rzadko był zadowolony z gotowego dzieła; teorie można było poprawiać, równania matematyczne sprawdzać i ponownie sprawdzać.

Wciąż starał się udoskonalać swoją pracę, ucząc się i rozwijając pomysły aż do śmierci w wieku osiemdziesięciu czterech lat. Być może to właśnie jego niekończące się dążenie do osiągnięcia celu uczyniło go naszym największym naukowcem.

The World of Isaac Newton autorstwa Toni Mount ukaże się nakładem Amberley Publishing 15 października 2020 r. Toni jest pisarką, nauczycielką historii i prelegentką z trzydziestoma latami studiów osobistych i akademickich. Jej pierwsza kariera była związana z nauką, zanim spędziła wiele lat na nauczaniu. W tym najnowszym studium, The World of Isaac Newton, widzi, jak powraca do swojej pierwszej miłości, nauki, z szansą na świeże spojrzenie na jednego znajsłynniejsze postacie świata.