Isaac Newton (1642. december 25. - 1727. március 20.)

Angol fizikus, matematikus, csillagász, filozófus és alkimista volt; a történelem egyik legnagyobb hatású tudósa.

Isaac Newton, minden idők legjelentősebb tudósa, Angliában született 1642-ben, ugyanabban az évben, amikor Galilei meghalt. Az ifjú Newtont az édesanyja még ki is vette az iskolából, remélve, hogy jó gazda válik majd belőle, de a sors aztán mégis úgy hozta, hogy a Cambridge-i Egyetemre járhatott. Itt aztán mindent elsajátított, amit csak lehetett. Életében véghez vitt munkássága alapján elmondhatjuk, hogy minden idők egyik legnagyobb tudósa vált belőle, aki nagyban hozzájárult a világ későbbi fejlődésében. Newton 1727-ben halt meg, a Westminster Abbeyben temették el - ő volt az első tudós, akinek ez megadatott.
Korszakalkotó műve a Philosophia Naturalis Principia Mathematica (A természetfilozófia matematikai alapelvei, 1687), melyben leírja az egyetemes tömegvonzás törvényét valamint az általa lefektetett axiómák révén megalapozta a klasszikus mechanika tudományát. Ő volt az első, aki megmutatta, hogy az égitestek és a Földön lévő tárgyak mozgását ugyanazon természeti törvények határozzák meg. Matematikai magyarázattal alátámasztotta Kepler bolygómozgási törvényeit, kiegészítve azzal, hogy a különböző égitestek nem csak elliptikus, de akár hiperbola- vagy parabolapályán is mozoghatnak. Törvényei fontos szerepet játszottak a tudományos forradalomban és a heliocentrikus világkép elterjedésében.
Mindemellett optikai kutatásokat is végzett. Ő fedezte fel azt is, hogy a prizmán megfigyelhető színek valójában az áthaladó fehér fény alkotóelemei, nem pedig a prizma fényt színező hatásának tudható, valamint hogy a fénynek kettős természete van (részecske és hullám).

Sötétben bújt Természet és Törvény,
Szólott az Úr: - Legyen Newton! - s lőn fény.
(Alexander Pope: Sir Isaac Newton sírfelirata)


Newton első törvénye - a tehetetlenség törvénye

Van olyan viszonyítási rendszer, melyben minden test nyugalomban marad, vagy egyenesvonalú egyenletes mozgást végez, míg egy külső erőhatás ennek megváltoztatására nem készteti.


Azt a vonatkoztatási rendszert, amelyhez viszonyítva egy test mozgására érvényes ez a törvény, inerciarendszernek nevezzük. Az inerciarendszer maga is nyugalomban van, vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez, és bármely hozzá viszonyított tökéletesen magárahagyott test mozgására érvényes a tehetetlenség törvénye.
Már Arisztotelész is megfigyelte, hogy álló testek nyugalomban maradnak, amíg külső hatás nem éri őket. Úgy vélte, hogy a nyugalom a természetes állapot, a mozgáshoz van szükség kiváltó okra. Newton megállapította, hogy mind a nyugalmi helyzet, mind az egyenletes mozgás stabil állapot, és a gyorsulás az, amihez külső hatásra van szükség - ezt a külső hatást nevezzük erőnek. A mindennapi körülmények között megfigyelhető helyzetekben egy ilyen, minden mozgó testre ható erőhatás a súrlódás, ez lehetett az, ami Arisztotelészt megtévesztette.
Az első törvény arra is rámutat, hogy a nap körül keringő bolygók, mivel nem egyenes vonalú mozgást végeznek, külső erőhatás alatt kell, hogy álljanak: ez pedig a gravitáció.


Newton második törvénye - a dinamika alaptörvénye

Egy pontszerű test 'a' gyorsulása egyenesen arányos a testre ható, a gyorsulással azonos irányú 'F' erővel, és fordítottan arányos a test 'm' tömegével.

A törvény képlettel kifejezett, elterjedt formája: F = ma, ahol

• F az erő vektora
• m a gyorsítandó tömeg
• a a gyorsulás vektora

Az összefüggés megmutatja, hogy minél nagyobb egy testre ható erők eredője, annál nagyobb a test gyorsulása. A törvény definiálja tömeg fogalmát, amely a testek állandó jellemzője, az erő és a gyorsulás arányának meghatározója.


Newton harmadik törvénye - az erő-ellenerő törvénye

Ha egy testre egy másik test F erővel hat, akkor a második test az első testre ugyanekkora nagyságú, fordított irányú ellenerővel hat.


A törvény következménye, hogy a kalapács ugyanakkora erővel hat a szögre, mint a szög a kalapácsra (mivel azonban a kalapács tömege nagyobb, a második törvény értelmében a gyorsulása arányosan kisebb lesz), hasonlóképp egy bolygó ugyanakkora erővel vonzza a napot, mint a nap a bolygót (de a nap tömege sokszorosa a bolygóénak, a jelentkező gyorsulás mértéke tehát eltér), stb.
A törvény erősebb változata azt is előírja, hogy az erőknek a két (pontszerű) testet összekötő egyenesre kell esniük. Noha gravitációs erőkre ez a változat mindig igaz, elektromágneses erők esetében nem minden esetben érvényes.


A törvények jelentősége

Newton törvényei a gravitáció törvényével, valamint a függvényanalízis (differenciálszámítás és integrálszámítás) terén elért eredményeivel párosítva elsőként tették lehetővé a fizikai jelenségek széles skálájának precíz, kvantitatív leírását. Ilyen jelenség a merev testek forgása, testek mozgása folyadékban, a ferde hajítások, az ingák lengése, az árapály, vagy a Hold és a bolygók mozgása. A második és harmadik törvény következménye, a lendületmegmaradás törvénye volt az elsőként felfedezett megmaradási törvény.
A három törvényt több, mint 200 éven keresztül megfigyelésekkel és kísérletekkel igazolták, egészen 1916-ig, amikor Albert Einstein relativitáselmélete, a mindennapokban ritkán előforduló jelenségek pontosabb jellemzésével kiváltotta. Nem atomi méretű testek, nem extrém környezetben való mozgásának leírására azonban mind a mai napig kiválóan alkalmazhatók.