J.D. Ponce sur Isaac Newton : Une Analyse Académique des Principia E-Book

J.D. Ponce

• Herausgeber: J.D. Ponce
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Französisch

Veröffentlichungsjahr: 2024

Beschreibung

Cet essai passionnant se concentre sur l'explication et l'analyse des Philosophiæ naturalis principia mathematica, de Isaac Newton, communément appelés Principia, l'une des œuvres les plus influentes de l'histoire et dont la compréhension, en raison de sa complexité et de sa profondeur, échappe à la compréhension à la première lecture. Que vous ayez déjà lu les Principia ou non, cet essai vous permettra de vous immerger dans chacune de ses significations, ouvrant une fenêtre sur la pensée scientifique de Newton et sa véritable intention lorsqu'il a créé cette œuvre immortelle.

Leseprobe

J.D. PONCE SUR

ISAAC NEWTON

UNE ANALYSE ACADÉMIQUE DES

PRINCIPIA

© 2024 par J.D. Ponce

INDICE

CONSIDÉRATIONS PRÉLIMINAIRES

Chapitre I : CONTEXTE HISTORIQUE DE LA FIN DU XVIIE SIÈCLE

Chapitre II : INFLUENCES ET CONTROVERSES RELIGIEUSES

Chapitre III : PARADIGMES SCIENTIFIQUES AVANT NEWTON

Chapitre IV : LES ANTECEDENTS DE NEWTON

Chapitre V : L'ESPACE ET LE TEMPS NEWTONIENS

Chapitre VI : LES TROIS LOIS DU MOUVEMENT

Chapitre VII : MÉTHODES DE PREUVE EMPIRIQUE & D'INDUCTION

Chapitre VIII : FONDEMENTS DE LA GÉOMÉTRIE ET ​​DU CALCUL

Chapitre IX : LA GRAVITATION UNIVERSELLE

Chapitre X : MOUVEMENT PLANÉTAIRE

Chapitre XI : APPLICATIONS DE LA THÉORIE GRAVITATIONNELLE

Chapitre XII : DÉFINITIONS ET AXIOMES

Chapitre XIII : LE MOUVEMENT DES FLUIDES

Chapitre XIV : LA PROPOSITION DE RÉSISTANCE

Chapitre XV : LES LEMMES DE NEWTON

Chapitre XVI : LOIS DU MOUVEMENT EN MÉCANIQUE CÉLESTE

Chapitre XVII : LA THÉORIE GRAVITATIONNELLE

Chapitre XVIII : DYNAMIQUE ORBITALE

Chapitre XIX : LOIS DE KEPLER ET LA SYNTHÈSE NEWTONIENNE

Chapitre XX : MARÉES

Chapitre XXI : PRÉCESSION PLANÉTAIRE

Chapitre XXII : L'IMPACT SUR L'ASTROPHYSIQUE MODERNE

Chapitre XXIII : 50 CITATIONS CLÉS DE NEWTON

CONSIDÉRATIONS PRÉLIMINAIRES

La publication des « Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica » d'Isaac Newton en 1687 a marqué le début d'une nouvelle ère de la raison qui a bouleversé la dynamique de la philosophie scientifique moderne. Au cœur des Principia, Newton a introduit l'empirisme et révolutionné la compréhension humaine du monde physique. Le cadre alliant mathématiques et observation qu'il présentait a bouleversé le paradigme de la compréhension des phénomènes qui soutiennent l'univers.

Dans le domaine scientifique, la modélisation et l'hypothèse peuvent être utilisées dans de nombreuses disciplines. Cependant, Newton a proposé le premier ensemble de principes naturels concernant les lois de la gravitation et du mouvement, accompagnés de preuves tangibles. Les répercussions de ses travaux dépassent largement le cadre scientifique : elles touchent la philosophie et les débats sociaux sur la causalité, le monde déterministe et l'existence. Les hypothèses qui ont fondé ces lois ont donné un sentiment de prévisibilité à l'univers naturel inanimé en pleine ébullition et ont profondément transformé la vie humaine.

D'un point de vue existentiel, les principes posés par Newton se retrouvent dans les différentes branches de la physique moderne, de l'astronomie, de l'ingénierie et dans les concepts du libéralisme qui ont ébranlé les fondements de l'establishment durant les Lumières européennes. Les interfaces entre le raisonnement mathématique et les faits dans les « Principia » ont brisé les chaînes et les notions qui enfermaient la civilisation dans l'ignorance et ont ouvert la voie à une ère scientifique révolutionnaire.

Ainsi, l'héritage des Principia repose non seulement sur ses révélations empiriques, mais aussi sur son rôle catalyseur dans la transformation de la recherche et de l'innovation pour la postérité. Cet ouvrage fondateur a non seulement offert à l'humanité un modèle pour comprendre les mécanismes du monde physique, mais a également insufflé un sentiment d'émerveillement et une curiosité insatiable qui alimentent une soif inextinguible de connaissance. En d'autres termes, les Principia ont servi de catalyseur pour libérer la compréhension humaine des entraves de la tradition et du dogme et l'ouvrir à un monde empirique et intellectuellement rafraîchissant.

Chapitre I

Contexte historique de la fin du XVIIe siÈcle

La fin du XVIIe siècle fut marquée par une multitude de théories et d'approches, fruit de siècles de recherche intellectuelle dans le domaine scientifique. Le paradigme scientifique était fortement influencé par la conception aristotélicienne traditionnelle, qui considérait l'univers comme géocentrique, attribuant le mouvement des objets naturels à leurs caractéristiques naturelles. Pendant plus de mille ans, ce paradigme a dominé l'Europe, le monde islamique et même l'Empire byzantin.

Le XVIIe siècle, avec l'avènement de l'Union soviétique, apporta des changements importants à l'aristotélisme. L'introduction d'un système héliocentrique et la représentation d'un système géocentrique par rotation elliptique permirent la révolution copernicienne. De plus, l'introduction du télescope permit à Galilée de modifier le discours scientifique sur notre univers.

L'intégration des nouvelles avancées en mathématiques et en physique transforme fondamentalement la science. La loi et le mouvement de Descartes, la géométrie analytique, ainsi que les expériences novatrices de Boyle sur les gaz ont défini la nouvelle vision du monde de la physique.

Cette nouvelle focalisation sur l’observation empirique et l’expérimentation, qui a vu la création de la Royal Society en Angleterre et de l’Académie royale des sciences en France, a représenté un mouvement d’éloignement des traditions anciennes vers une compréhension plus systématique du monde naturel.

Il devenait de plus en plus évident, au cours de cette période d'activité scientifique, que l'ancien ordre s'affaiblissait, ce qui allait préparer le terrain aux changements surprenants attendus après la publication des Principia d'Isaac Newton.

Cependant, la réinterprétation et la Renaissance, ainsi que les changements apportés par la Réforme au cadre culturel mondial à la fin du XVIIe siècle, étaient toujours à prendre en compte. À cette époque, des valeurs novatrices, comme l'humanisme, interrogeaient et répondaient à leurs questions par la pensée rationnelle, l'art, la littérature et la science, surpassaient même largement les technologies. En Europe, la contestation de la suprématie flagrante de l'Église catholique par le mouvement de Réforme et l'émergence et la diffusion du protestantisme étaient très importantes. Parallèlement, une nouvelle orientation des œuvres classiques et une plus grande défense des croyances anciennes qu'il fallait remettre en question ont donné naissance à ce que l'on a appelé plus tard la révolution scientifique.

La fin du XVIIe siècle marque une période d'explorations mondiales sans précédent, les puissances européennes développant de nouveaux moyens de découverte, voire de conquête. Des commerçants et des explorateurs comme Christophe Colomb, Vasco de Gama et Ferdinand Magellan cherchèrent de nouveaux empires pour développer leurs échanges commerciaux et s'aventurèrent dans des territoires inexplorés. Ces expéditions ne se contentèrent pas de transformer les cartes du monde, mais apportèrent également des changements intellectuels à la société de l'époque. Une curiosité nouvelle pour les civilisations, les plantes et les animaux autrefois connus de ces sociétés s'installa, soulevant des questions fondamentales quant à leur relation au monde.

Les explorations scientifiques et autres ont suscité un intérêt accru pour l'histoire naturelle, la botanique, la zoologie et l'ethnographie. La circulation des idées, des connaissances et même des artefacts d'un continent à l'autre a favorisé les échanges et le dialogue culturels, éducatifs et informatifs. De plus, une nouvelle technique a permis une classification et une description plus précises, ainsi qu'une représentation des territoires et des espèces, parallèlement aux techniques modernes de cartographie et de taxonomie.

Outre ce qui précède, la diversité des biens et matériaux consommables provenant de différentes régions du monde a déclenché une révolution commerciale dans les pays développés, ce qui a accru le commerce et le financement internationaux et a donné naissance au capitalisme moderne. La circulation d'articles publiés sur les nouvelles découvertes, circulant de main en main et d'un universitaire à l'autre, a suscité des débats et a incité philosophes, érudits et théologiens à repenser les concepts et les idées sur lesquels ils fondaient auparavant leur raisonnement.

Ces rencontres avec les cultures locales ont également obligé les Européens à remettre en question les stéréotypes concernant l’hétérogénéité humaine et la structure sociale, qui étaient profondément ancrés dans les paradigmes existants.

Chapitre II

Influences et controverses religieuses

Au XVIIe siècle, l'Europe a connu d'importantes transformations sous l'influence de la religion, qui avait le pouvoir de dicter les coutumes sociales, l'éducation et même la recherche scientifique. La structure du savoir et le progrès étaient manipulés par une population puissante, sous l'influence de l'Église catholique et de diverses sectes protestantes. Pour répondre à leurs besoins, les civilisations n'ont cessé de modifier leur vision du monde et de modifier leur trajectoire.

Cette période est marquée par des débats religieux qui ont incité la société à une réflexion plus critique. Ces arguments reposaient sur l'interprétation des Écritures, la distinction idéologique et la juridiction de la religion visée. Ces enjeux sociétaux étaient d'une importance capitale et influençaient d'autres domaines de la vie, notamment la recherche scientifique. De ces enjeux sont nées de multiples tensions qui ont résonné dans tous les domaines de la controverse humaine. Ces débats permanents ont radicalement transformé la manière dont la pensée scientifique se développait et dont les nouvelles idées étaient acceptées dans les sociétés développées.

Newton ne fait pas exception. Il a dû concilier ses croyances avec les découvertes que sa religion lui transmettait personnellement. Ce qui a le plus influencé ses travaux en physique et en mathématiques, ce sont ses recherches scientifiques, mêlées à son interprétation de la religion et de la philosophie naturelle. Sa vision du monde et les doctrines intégrées à sa foi ont façonné la manière dont il a mené ses recherches scientifiques.

Les conflits religieux étaient au cœur des enjeux de l'époque et avaient, comme nous l'avons vu précédemment, de vastes implications, notamment sur le raisonnement scientifique. Ce dernier était souvent en conflit avec la religion prescrite, ce qui a entraîné de profonds bouleversements dans l'ordre intellectuel et culturel de la société. L'un des enjeux majeurs de l'époque était la lutte entre les croyances religieuses majoritairement acceptées et la nouvelle croyance dans le raisonnement et l'observation. Le conflit entre la foi et la réalité factuelle a suscité un renouveau du débat scientifique sur la relation de la religion à la plus puissante force sociale émergente, la science. Ce conflit complexe entre religion et science a conduit au développement de la pensée scientifique, dont sont issus des ouvrages contextuels ultérieurs comme les Principia de Newton.

Ces controverses religieuses eurent un impact évident sur la propagation et l'acceptation des concepts scientifiques. L'orthodoxie religieuse en place exerçait une influence considérable sur la majorité des institutions universitaires et l'opinion publique ; elle freina ainsi les nouvelles perspectives scientifiques. Les débats religieux étaient si âpres qu'ils causèrent encore plus de difficultés aux scientifiques pionniers, les forçant à élaborer des théories et des découvertes audacieuses tout en luttant contre les idéologies. Par conséquent, le lien entre les conflits religieux et le progrès scientifique devint de plus en plus clair, ce qui donna naissance aux turbulences intellectuelles de cette période.

Cette imbrication entre religion et pensée scientifique s'est caractérisée par un caractère plutôt rigide et ramifié, phénomène frappant. Certains chercheurs ont tenté de trouver un compromis entre foi et raison, tandis que d'autres ont adopté une approche plus radicale, forçant la science à s'opposer directement à la religion. Cette approche très fluide a donné naissance à une multitude d'opinions diverses, créant une culture scientifique moderne profondément complexe.

La correspondance de Newton révèle qu'il s'intéressait à la plupart des aspects de la foi chrétienne et leur accordait une grande importance. Il s'intéressait également pleinement aux questions liées à la chronologie biblique, à la prophétie et même à l'alchimie. Le plus étonnant, cependant, est la synthèse d'une dévotion religieuse débordante avec des travaux scientifiques. Dans un nombre remarquable de cas, sa croyance inébranlable en un univers organisé et gouverné par une divinité a servi de guide à la recherche scientifique.

L'ordre naturel des choses l'a poussé à rechercher activement des explications rationnelles et mathématiques à chaque phénomène naturel, et son observation de la nature était toujours imprégnée de la conviction que tout avait été ordonné. L'existence de Dieu a posé les fondations sur lesquelles un monde rationnel et prévisible pouvait être construit, ce qui lui a permis de se consacrer aux sciences naturelles.

Les discussions autour de la nature et de la présence infinies de Dieu l'ont inspiré à croire en un espace et un temps absolus, ce qui met en lumière la mécanique newtonienne et a nourri ses idées en physique. Ces réflexions, guidées par la logique, lui ont permis de développer une perception riche et vivante du temps et de l'espace, qui a été très bénéfique au développement de la physique classique. Sa conviction que les phénomènes naturels doivent être appréhendés à travers la volonté divine, en plus d'être perçus comme la fin de la causalité mécanique, définit particulièrement sa méthodologie scientifique. Les opinions personnelles de Newton étaient donc profondément liées à ses travaux scientifiques, l'aidant à approfondir sa compréhension du monde naturel et, ce faisant, influençant profondément l'histoire des sciences.

Chapitre III

Paradigmes scientifiques avant Newton

La révolution scientifique était un processus d'évolution rationnelle plutôt qu'un phénomène isolé, ses explications s'appuyant sur des siècles d'efforts scientifiques et intellectuels. Nicolas Copernic, Galilée et Kepler comptent parmi les personnalités qui ont grandement influencé cette époque. Mathématicien et astronome, Copernic, à l'âge de 36 ans, a théorisé que la Terre n'était pas le centre de l'Univers, mais le Soleil, autour duquel la Terre tournait. Cette théorie est connue sous le nom de théorie héliocentrique. Bien que sa théorie du système héliocentrique de l'astronomie ait suscité d'innombrables débats, elle est finalement devenue la base de l'astronomie moderne. La contribution de Copernic a été confirmée par le physicien Galilée, qui a contribué à façonner la méthode scientifique moderne et à l'astronomie. En observant le ciel avec un télescope, il fit des observations clés qui étayèrent la théorie héliocentrique de Galilée et expliquèrent les théories plus complexes de Copernic, favorisant ainsi de nouveaux progrès scientifiques et logiques. Le mathématicien et astronome allemand Kepler, connu pour avoir formulé les trois lois du mouvement planétaire, postulant que la Terre et tous les autres corps célestes suivaient des orbites mathématiquement définies, s'ajouta aux contributions de Copernic et de Galilée. Ces deux hommes révolutionnèrent la notion même d'univers et ouvrirent la voie à l'ère de Newton.

Dans l'histoire de la philosophie naturelle, Bacon et Descartes ont profondément façonné le raisonnement scientifique baconien et cartésien. L'attrait empirique de Bacon pour l'observation et le catalogage ordonné de l'information a contribué à jeter les bases de la physique newtonienne ultérieure. Parallèlement, les innovations de Descartes en géométrie analytique et son dualisme corps-esprit ont non seulement élargi, mais aussi façonné les dialogues scientifiques et philosophiques de l'époque.

Il convient également de souligner les contributions des premiers anatomistes tels que Vésale et Harvey, qui ont considérablement fait progresser l'empirisme en médecine et transformé à jamais l'anatomie et la physiologie. Leurs démonstrations et découvertes anatomiques stupéfiantes ont marqué l'histoire de la médecine, soulignant la nécessité de l'observation et de l'expérimentation.

Dans le contexte des hypothèses pré-newtoniennes, la philosophie corpusculaire fut proposée par Boyd et Hooke, qui permirent de grandes avancées dans la clarification des propriétés de la matière et de ses relations, lesquelles devinrent plus tard le fondement de la théorie atomique. De plus, l'essor des études alchimiques, bien que richement mystiques, permit une meilleure compréhension des transformations chimiques et des substances impliquées.

L'une des principales difficultés résidait dans la vision du monde elle-même, qui semblait issue d'une philosophie aristotélicienne et d'une cosmologie ptolémaïque. Ces cadres religieux, dominés par les érudits au cours des derniers siècles, bloquaient l'émergence de nouveaux points de vue et le développement de nouvelles théories globales. De plus, l'absence de stratégies expérimentales et d'une approche scientifique systématisée retardait la compréhension du fonctionnement de la nature. La création de certains systèmes de procédures standardisées axées sur l'observation et l'analyse limitait la collecte de données quantitatives fiables.

Outre les fondements théoriques pré-newtoniens, l'absence de navigation mondiale et d'observation du ciel constituait un sérieux obstacle à la science. Les estimations de précision, combinées à l'absence de montres précises et de méthodes de calcul longitudinal, rendaient les pratiques de navigation particulièrement imparfaites. Les voyages maritimes étaient extrêmement dangereux, entraînant la perte de nombreux navires et de nombreuses vies humaines. Comme la navigation, l'observation des étoiles était entravée par les limitations des télescopes et par des spéculations astronomiques élémentaires de bas niveau, qui conduisaient à des prédictions beaucoup trop approximatives et imprécises.

La croyance en une cosmologie géocentrique limitait la conception de la mécanique céleste, ce qui entravait la compréhension du mouvement planétaire. Le modèle géocentrique de l'univers reposait sur la Terre comme centre de tout. Cependant, il peinait à expliquer avec précision les mouvements étranges des différents corps célestes, ce qui constituait l'une des nombreuses étapes nécessaires à l'évolution constante de la cosmologie, ainsi qu'à l'élaboration de cadres rationnels permettant de prédire les orbites des lunes et des planètes.

Parallèlement, la culture sociale et religieuse de l'époque posait des défis considérables à la recherche scientifique. Les systèmes de croyances religieuses en place exerçaient un pouvoir considérable sur la communauté scientifique et pouvaient censurer tout point de vue opposé ou toute nouvelle interprétation de la nature. Les concepts intellectuellement libérateurs étaient étroitement contrôlés par l'attachement à des croyances établies, ce qui limitait la portée de la recherche scientifique et l'acceptation de théories radicales. La crainte généralisée de la punition ou des représailles décourageait nombre de personnes d'aller à l'encontre des opinions largement répandues, freinant ainsi le progrès scientifique.

Chapitre IV

Les antécédents de Newton

La biographie d'Isaac Newton aurait fait l'objet d'une attention et de recherches universitaires, notamment à l'époque de sa naissance et de ses études. Isaac Newton naquit le jour de Noël 1642. Sa mère, Hannah Ayscough Newton, était mariée à un fermier du même nom et résidait dans le Lincolnshire. Son père décéda trois mois avant sa naissance, et sa mère dépendit largement de sa famille élargie pour l'aider durant sa petite enfance.

Dès son plus jeune âge, Isaac s'intéressait à la lecture et comprenait le monde naturel. À l'école primaire, il fréquenta la King's School de Grantham, où il était hébergé dans un internat qui revenait à la maison le week-end. C'est à cette époque qu'il commença à apprécier les mathématiques et les sciences, et qu'il s'intéressa progressivement à d'autres matières.

Sa fréquentation de la King's School lui permit plus tard d'accéder aux travaux des savants anciens et modernes. Ce fut le centre de son zèle intellectuel et de ses activités ultérieures. Il expliqua plus tard que ces événements lui avaient permis d'acquérir une vaste éducation.

De même, la motivation et le soutien de sa famille, notamment de son oncle, le révérend William Ayscough, ont nourri une partie de l'enfance de Newton en développant ses talents, qui, dans son cas particulier, étaient déjà les plus remarquables. Une autre autorité sur Newton affirme que ses premières relations familiales, et surtout sa mère Hannah, lui ont offert un foyer nourricier où le travail bien fait et la discipline étaient considérés comme essentiels. La mort prématurée de son père a conduit Newton à être élevé par sa grand-mère. Il ne fait aucun doute que cela l'a profondément marqué. Ces conditions familiales durant son enfance ont peut-être nourri l'esprit curieux qui a finalement construit son identité.

À 19 ans, Newton s'installa à Cambridge pour poursuivre ses études. À l'université, Stokes et Barrow furent ses tuteurs. Ils lui permirent d'acquérir une formation avancée en mathématiques et d'entamer des études de philosophie, qu'il comptait poursuivre plus tard, car tout le monde, y compris sa famille, l'attendait de lui.

Ses tuteurs remarquèrent son talent exceptionnel et lui offrirent les occasions nécessaires pour démontrer ses compétences. On dit que Barrow inspira et aida Newton dans ses nouvelles recherches scientifiques, qui lui permirent d'acquérir les concepts les plus récents en mathématiques et en physique.

Ces relations ont été essentielles pour façonner et modeler le haut niveau de pensée innovante de Newton, ce qui l’a motivé à défier le courant dominant et à tenter de réaliser des réalisations extraordinaires.

Outre ces mentors individuels, Newton fut également influencé par les nombreuses œuvres publiées par d'autres contemporains, qu'il chercha à combiner pour développer ultérieurement un style personnel distinctif. La rencontre de ces cultures différentes, ainsi que les conseils de chercheurs plus anciens, façonnèrent son esprit pour ses œuvres et ses succès ultérieurs.