Τα θαυμαστά χρόνια ( annie mirabiles) του Νεύτωνα στα χρόνια της επιδημίας.

Μια επιδημία βουβωνικής πανώλης (πανούκλα) έπληξε το Λονδίνο την περίοδο 1665-1666 και σκότωσε περίπου 100.000 ανθρώπους, σχεδόν το 1/4 του πληθυσμού του Λονδίνου.

 

"Φέρτε τους νεκρούς σας". Ένας δρόμος κατά τη διάρκεια της πανώλης 
στο Λονδίνο το 1665, με ένα κάρο για την περισυλλογή των νεκρών.

Καθώς εξαπλωνόταν η επιδημία άρχισαν να εφαρμόζονται διάφοροι περιορισμοί. O νεαρός  Isaak Newton (1642-1727), φοιτητής στο Trinity College του Πανεπιστημίου του Cambridge μόλις είχε πάρει το πτυχίο του ( Bathelor of Arts) και το καλοκαίρι του 1665 καθώς το Πανεπιστήμιο ανέστειλε τη λειτουργία του,  ο Νεύτωνας αναχώρησε για το πατρικό του σπίτι στο Woolsthorpe  στην επαρχία Lincolnshire.

Πλευρική όψη του Trinity College, Cambridge
από τον David Loggan, που δημοσιεύτηκε το 1690

Το πατρικό σπίτι του Νεύτωνα στο Woolsthorpe

Μεταξύ του καλοκαιριού του 1665 και της άνοιξης του 1667, ο Isaac Newton έκανε δύο μεγάλες επισκέψεις στο Woolsthorpe για να ξεφύγει από την πανούκλα που έπληξε το Κέιμπριτζ. Εκεί, ελευθερωμένος από τους περιορισμούς του περιορισμένου προγράμματος σπουδών και των ακαμψιών της πανεπιστημιακής ζωής, ο Newton είχε το χρόνο και το χώρο να αναπτύξει τις θεωρίες του σχετικά με τον λογισμό, την οπτική και τους νόμους της κίνησης και της βαρύτητας. Η εξαιρετικά παραγωγική εποχή του Νεύτωνα στο Woolsthorpe ονομάζεται  "Annie Mirabiles" ή τα  "Θαυμαστά Χρόνια". Στα τέλη του 1666 ο Νεύτωνας δεν είχε φτάσει στα αποτελέσματα που έκαναν τη φήμη του αθάνατη, είχε όμως θέσει τα θεμέλια  για τα σπουδαία επιτεύγματά του στα Μαθηματικά, στη Μηχανική και την Οπτική.

Για τα χρόνια της επιδημίας ο ίδιος ο Νεύτωνας λέει:

 "Στις αρχές του έτους 1665 βρήκα τη μέθοδο της προσεγγιστικής σειράς και τον κανόνα για την αναγωγή οποιουδήποτε διωνύμου σε μια τέτοια σειρά. Τον Μάιο του ίδιου χρόνου βρήκα τη μέθοδο των εφαπτομένων των Γκρέγκορυ και Slusius, και τον Νοέμβριο κατείχα την ευθεία μέθοδο των "ροών" (fluxions: Πρόκειται για όρο που έπλασε ο Νεύτωνας και εκφράζει τον ρυθμό μεταβολής (ή αλλιώς την παράγωγο ως προς τον χρόνο)  και τον Ιανουάριο του επόμενου χρόνου τη θεωρία περί χρωμάτων και τον επόμενο Μάιο έφτασα στην αντίστροφη μέθοδο των ροών. Και τον ίδιο χρόνο άρχισα να σκέφτομαι πως η βαρύτητα εκτείνεται έως την τροχιά της Σελήνης και (έχοντας βρει πώς να υπολογίσω τη δύναμη με την οποία ένα σφαιρικό σώμα που περιστρέφεται στο εσωτερικό μιας σφαίρας πιέζει την επιφάνεια της σφαίρας) από τον κανόνα του Κέπλερ για τις περιόδους περιφοράς των πλανητών που λέει ότι το τετράγωνο των χρόνων αυτών είναι ανάλογο προς τον κύβο της απόστασής τους από το κέντρο της τροχιάς τους, συμπέρανα ότι η δύναμη που κρατά τους πλανήτες στην τροχιά τους πρέπει να είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασής τους από το κέντρο γύρω από το οποίο περιστρέφονται: και έτσι συνέκρινα τη δύναμη που απαιτείται για να κρατηθεί η Σελήνη στην τροχιά της με τη δύναμη της βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης, και βρήκα παρόμοια αποτελέσματα. Όλα αυτά έγιναν στα δύο χρόνια της επιδημίας 1665-1666. Γιατί εκείνη την περίοδο ήμουν στην ακμή της δημιουργικής μου ικανότητας και έδινα τότε σημασία στα Μαθηματικά και τη Φιλοσοφία περισσότερο από ποτέ"

Πηγή: Richard Westfall, «Η ζωή του Ισαάκ Νεύτωνα», Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης.

Ο Isaac Newton στον κήπο του στο Woolsthorpe, το φθινόπωρο 

του 1665, Robert Hannah (1850) , Royal Institution, Αγγλία 

Σ' ένα δωμάτιο του πατρικού  του σπιτιού στο Woolsthorpe ο Νεύτωνας πραγματοποίησε τα πειράματα με το πρίσμα με τα οποία απέδειξε ότι το λευκό φως  δεν είναι βασικό χρώμα αλλά είναι μείγμα των επτά χρωμάτων της ίριδας, καταρρίπτοντας έτσι τη σχετική θεωρία του Αριστοτέλη. Το πείραμα του Νεύτωνα βασίστηκε στην ιδιότητα ενός πρίσματος να διαθλά κατά διαφορετική γωνία τα διάφορα χρώματα.

Σε ένα απόσπασμα από γράμμα του Νεύτωνα που γράφτηκε το 1671-2, προς στο επιστημονικό περιοδικό της εποχής PHILOSOPHICAL TRANSACTIONS, ο ίδιος λέει:

"Κύριοι,

Προκειμένου να εκπληρώσω την τελευταία υπόσχεση που σας έδωσα, θα σας γνωστοποιήσω, χωρίς άλλες τυπικότητες, ότι κατά την αρχή του έτους 1666 (οπότε ασχολήθηκα επίμονα με το τρόχισμα γυαλιών οπτικής σε σχήματα διαφορετικά από τα σφαιρικά) προμηθεύτηκα ένα τριγωνικό γυάλινο πρίσμα για να προσπαθήσω με τη βοήθειά του να ερευνήσω τα περίφημα φαινόμενα του φωτός.

Και, για το σκοπό αυτό, σκοτείνιασα το δωμάτιό μου και έφτιαξα μια μικρή τρύπα στο κάλυπτρο του παραθύρου μου, ώστε να αφήσω να εισέλθει η κατάλληλη ποσότητα φωτός του ήλιου, και τοποθέτησα το Πρίσμα μου στην είσοδο της φωτεινής δέσμης, με τρόπο ώστε αυτή να υποστεί διάθλαση και να προβληθεί στον απέναντι τοίχο. Ήταν αρχικά πολύ ωραίο να βλέπει κανείς τα ζωηρά και έντονα χρώματα που παράχθηκαν με αυτόν τον τρόπο.

Αλλά στη συνέχεια, καθώς ασχολήθηκα επίμονα με το να τα εξετάσω πιο προσεκτικά, εξεπλάγην, γιατί τα είδα να διατάσσονται σε μορφή παραλληλογράμμου, το οποίο σύμφωνα με τους ήδη αποδεκτούς νόμους της διάθλασης θα περίμενα να ήταν κύκλος .... πήρα ένα άλλο πρίσμα σαν το προηγούμενο και το τοποθέτησα με τέτοιον τρόπο, ώστε το φως περνώντας διαμέσου και των δύο να υποστεί διάθλαση με αντίθετο τρόπο και έτσι με τη βοήθεια του δεύτερου πρίσματος να επιστρέψει στην αρχική διεύθυνση από την οποία το πρώτο πρίσμα το είχε εκτρέψει. Με αυτόν τον τρόπο πίστευα ότι η κανονική επίδραση του πρώτου Πρίσματος θα εξουδετερωνόταν από το δεύτερο Πρίσμα, αλλά η εκτροπή η οφειλόμενη σε ανωμαλίες των Πρισμάτων θα μεγεθυνόταν από τη διπλή διάθλαση.

Το αποτέλεσμα ήταν ότι το φως το οποίο διασκορπίστηκε από το πρώτο Πρίσμα σε μορφή ορθογωνίου περιορίστηκε από το δεύτερο σε μια στρογγυλή δέσμη με τέτοια κανονικότητα σαν να μην είχε περάσει καθόλου μέσα από τα πρίσματα.

Έτσι, όποια κι αν ήταν η αιτία διαπλάτυνσης της φωτεινής δέσμης, αυτή αποκλειόταν να είναι οποιαδήποτε ανωμαλία ή τυχαίο ελάττωμα των πρισμάτων".

Πηγή: http://atlaswikigr.wikifoundry.com

Ο Νεύτων με το πρίσμα

Πηγές εικόνων: 

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A_street_during_the_plague_in_London_with_a_death_cart_and_m_Wellcome_V0010604.jpg

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trinity_College,_Cambridge_by_Loggan_1690_-_nypldigital_ps_prn_cd23_338.jpeg

https://artuk.org/discover/artworks/master-isaac-newton-in-his-garden-at-woolsthorpe-in-the-autumn-of-1665-216055

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Newton%27s_Experimentum_Crucis_(Grusche_2015).jpg

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sir_Isaac_Newton._Stipple_engraving_by_Meadows,_1809,_after_Wellcome_V0004278.jpg