L'histoire

Newton, Galilée et la gravité

Newton, Galilée et la gravité


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L'une des rares choses dont je me souviens de mon cours de physique au lycée est que mon professeur m'a dit que Newton avait découvert des choses comme la loi universelle de la gravitation simplement parce que sa prémisse initiale était correcte. Newton a supposé que « les choses se déplaçant en ligne droite ont tendance à continuer à bouger à moins qu'elles ne soient obligées de s'arrêter ». Tout le monde avant Newton a essentiellement échoué parce que leur prémisse initiale "les choses se déplaçant en ligne droite ont tendance à ralentir et à s'arrêter et à moins qu'elles ne soient obligées de continuer à avancer" était fausse et cette liste d'échecs inclut Galileo. Gelileo a fait cette erreur et donc l'histoire couronne Newton pour cette réalisation au lieu de Galileo même si Galileo était si proche.

Mais la réponse de Thomas Pornin ici dit que Galilée a fait la bonne hypothèse. Ma question est donc la suivante : Galilée a-t-il fait la bonne hypothèse ou la mauvaise hypothèse ? S'il a fait l'hypothèse correcte, alors qu'est-ce qui l'a empêché de comprendre la loi de la gravitation universelle ? Pourquoi l'a-t-il empêché de se faire couronner avant Newton ? Ce serait formidable si la réponse pouvait être étayée par une sorte de preuves/références historiques.


Le principe d'inertie

Galilée a été l'un des premiers et éminents défenseurs du principe d'inertie - approximativement déclaré que les choses continuent naturellement à avancer plutôt que de ralentir naturellement. Dans sa réponse de 1624 à Ingoli, il a décrit une expérience spécifique, qu'il a prétendu avoir réalisée, dans laquelle une pierre a été lâchée du mât d'un navire en mouvement et a frappé à la base du mât plutôt que derrière lui. (Dans les écrits de cette époque, il est parfois difficile de dire ce qu'est une expérience de pensée et ce qu'est une expérience réelle.) avec l'Eglise. Galilée ne comprenait pas l'inertie en détail mathématique, et en particulier il ne comprenait pas clairement qu'elle ne s'appliquait qu'au mouvement linéaire, pas au mouvement circulaire.

Gravitation

S'il a fait l'hypothèse correcte, alors qu'est-ce qui l'a empêché de comprendre la loi de la gravitation universelle ?

Galilée a vécu après Brahe et était un contemporain de Kepler. Galilée avait donc les données sur le mouvement planétaire, mais ce qui lui manquait, c'était les mathématiques (calcul) et la physique (les première et deuxième lois de Newton). Sans ces ingrédients, il ne lui était pas possible de comprendre, comme l'a fait Newton, qu'une loi de force carrée inverse expliquerait le mouvement observé des planètes. Même beaucoup plus tard, du vivant de Newton, la notion d'une loi du carré inverse était dans l'air et largement suspectée, mais seul Newton avait les outils pour tout assembler.


Newton a supposé que "les choses se déplaçant en ligne droite ont tendance à continuer à bouger à moins qu'elles ne soient obligées de s'arrêter"

C'est sa première loi comme indiqué dans Newtons Principia en 1666 ; mais 20 ans plus tôt, pendant la guerre civile anglaise, Hobbes écrivait dans son Léviathan:

que lorsqu'une chose reste immobile, à moins que quelque chose d'autre ne la remue, elle restera immobile pour toujours, est une vérité dont personne ne doute.

C'était en fait une vérité établie pour la première fois par Aristote ; mais seulement sur Terre ; dans les cieux, il supposa que le mouvement naturel n'était pas le repos mais le mouvement circulaire. Hobbes ajoute cependant :

Mais [la proposition] que lorsqu'une chose est en mouvement, elle le sera éternellement à moins que quelque chose d'autre ne l'arrête, bien que la raison soit la même (à savoir que rien ne peut changer d'elle-même), n'est pas si facilement acceptée.

On sait aussi que Newton a lu le poème cosmologique épique de Lucretious De Rerum Natura sur la théorie atomique épicurienne de la matière :

L'exposition d'ouverture du livre 2 descend dans les détails du comportement et des qualités des atomes. Ils sont en mouvement perpétuel à une vitesse énorme, car dans le vide ils n'obtiennent aucune résistance du milieu, et lorsqu'ils entrent en collision, ils ne peuvent qu'être déviés, pas arrêtés.

C'est donc la friction (collison selon ses termes) qui ralentit le mouvement des atomes ; il vaut la peine de souligner à quel point il était proche de la théorie atomique de la matière du 19 s. développée par Boyle & Dalton :

Leur poids leur donne une tendance inhérente à se déplacer vers le bas, mais les collisions peuvent détourner ces mouvements dans d'autres directions. Le résultat est que, lorsqu'ils sont dans un arrangement cosmique, les atomes construisent des modèles de mouvement complexes et relativement stables, qui, au niveau macroscopique, nous apparaissent comme des états de repos ou de mouvement relativement doux.

C'est Gassendi à peu près à la même époque qu'écrivait Hobbes qui rendit l'atomisme de nouveau respectable dans l'Europe moderne :

La caractéristique essentielle des atomes qui travaille le plus dans la physique de Gassendi… est leur poids inhérent, qui leur donne une tendance intrinsèque et naturelle à se déplacer.

Et il a développé la notion de constant mouvement:

Compte tenu de cette tendance, le repos atomique est soit provisoire, soit une illusion. Le poids atomique donne lieu non seulement à une simple capacité de constant mouvement, mais aussi à une gamme de comportements plus complexes :

Il convient également de noter qu'Aristote avait une théorie de la gravité - le mouvement naturel des corps ; bien qu'évidemment il ne l'ait pas appelé par ce nom ; sa réalisation de Newtons à universaliser ce phénomène ; il a brisé la division entre la sphère céleste et terrestre - ainsi la «gravité universelle».


Gravité et gravitation

Le philosophe grec Aristote (384&ndash322 AVANT JC.) a posé, suivant les traditions antérieures, que le monde matériel se composait de quatre éléments : Terre, l'eau, l'air et le feu. Par exemple, un rocher était principalement de la terre avec un peu d'eau, d'air et de feu, un nuage était principalement de l'air et de l'eau avec un peu de terre et de feu. Chaque élément avait une place naturelle ou propre dans l'Univers auquel il inclinait spontanément la terre appartenait au centre même, l'eau dans une couche recouvrant la terre, l'air au-dessus de l'eau et le feu au-dessus de l'air. Chaque élément avait une tendance naturelle à revenir à sa place, de sorte que, par exemple, rochers tomba vers le centre et le feu s'éleva au-dessus de l'air. C'était l'une des premières explications de la gravité : que c'était la tendance naturelle des éléments les plus lourds, la terre et l'eau, à revenir à leurs propres positions près du centre de l'Univers. La théorie d'Aristote a été considérée pendant des siècles comme impliquant que les objets de poids différents devraient tomber à des vitesses différentes, c'est-à-dire qu'un objet plus lourd devrait tomber plus rapidement car il contient plus d'éléments de tendance centrale, la terre et l'eau. Cependant, ce n'est pas correct. Des objets de poids différents tombent, en fait, au même taux. (Cette déclaration n'est encore qu'un approximation, cependant, car il suppose que la Terre est parfaitement stationnaire, ce qui n'est pas le cas. Lorsqu'un objet tombe, la Terre accélère " vers le haut " sous l'influence de leur gravitation mutuelle, tout comme l'objet " tombe ", et ils se rencontrent quelque part au milieu. Pour un objet plus lourd, cette rencontre Est-ce que ont lieu un peu plus tôt que pour un objet léger, et ainsi, les objets plus lourds tombent en fait légèrement plus vite que les objets légers. Dans la pratique, cependant, le mouvement de la Terre n'est pas mesurable pour les objets « tombés » de taille inférieure à la planète, et il est donc exact d'affirmer que tous petit les objets tombent à la même vitesse, quelle que soit leur masse.)

Le modèle d'Aristote de l'Univers comprenait également le Lune, soleil, les planètes visibles et les étoiles fixes. Aristote supposait que ceux-ci se trouvaient à l'extérieur de la couche de feu et étaient constitués d'un cinquième élément, le éther ou quintessence (le terme est dérivé de l'expression latine quinta essentiel, ou cinquième essence, utilisé par les traducteurs médiévaux d'Aristote). Les corps célestes ont fait le tour de la Terre attachés à des sphères éthérées imbriquées centrées sur la Terre. Aucune force n'était nécessaire pour maintenir ces mouvements, puisque tout était considéré comme parfait et immuable, ayant été mis en mouvement par un Prime Mover&mdashGod.

Les idées d'Aristote ont été acceptées dans L'Europe  et le Proche-Orient pendant des siècles, jusqu'à ce que l'astronome polonais Nicolaus Copernicus (1473&ndash1543) développe un modèle héliocentrique (centré sur le Soleil) pour remplacer le modèle géocentrique (centré sur la Terre) qui avait été le concept cosmologique dominant depuis l'époque d'Aristote. (Les astronomes non européens qui ne connaissent pas Aristote, comme les Chinois et les Aztèques, avaient développé leurs propres modèles géocentriques, aucun modèle héliocentrique n'existait avant Copernic.) Le modèle de Copernic plaçait le Soleil au centre de l'Univers, avec toutes les planètes en orbite le Soleil en cercles parfaits. Ce développement était un changement si spectaculaire par rapport au modèle précédent qu'il s'appelle maintenant la révolution copernicienne. C'était une construction intellectuelle ingénieuse, mais elle n'expliquait toujours pas pourquoi les planètes tournaient autour du Soleil, dans le sens de ce qui les poussait à le faire.

Alors que de nombreux scientifiques tentaient d'expliquer ces mouvements célestes, d'autres tentaient de comprendre la mécanique terrestre. Cela semblait être le fait de bon sens que les objets plus lourds tombent plus vite que les objets légers de même masse : laissez tomber une plume et un caillou de masse égale et voyez lequel touche le sol en premier. Le défaut de cette expérience est que la résistance de l'air affecte la vitesse à laquelle les objets tombent. Qu'en est-il d'une autre expérience, dans laquelle la résistance de l'air joue un rôle moindre : observer la différence entre la chute d'un gros rocher et d'un rocher moyen ? Il s'agit d'une expérience facile à réaliser, et les résultats ont des implications profondes. Dès le VIe siècle UN D. Johannes Philiponos (vers 490 et 566) a affirmé que la différence entre les heures d'atterrissage était faible pour des objets de poids différent mais de forme similaire. L'ami de Galilée, le physicien italien Giambattista Benedetti (1530&ndash1590), en 1553, et le physicien hollandais Simon Stevin (1548&ndash1620), en 1586, ont également examiné le problème des chutes de pierres et ont conclu que le taux de chute était indépendant du poids. Cependant, l'individu le plus étroitement associé au problème de la chute des corps est le physicien italien Galileo Galilei (1564&ndash1642), qui a systématiquement observé les mouvements des corps en chute. (Il est peu probable qu'il ait réellement laissé tomber des poids de la tour penchée de Pise, mais il a écrit qu'une telle expérience pourrait être réalisée.)

Parce que les objets accélèrent (accélèrent) rapidement en tombant et que Galilée était limité à l'observation à l'œil nu par la technologie de son époque, il étudia les mouvements plus lents des pendules et des corps roulant et glissant sur une pente. À partir de ses résultats, Galilée a formulé sa loi de chute des corps. Cela indique que, sans tenir compte de la résistance de l'air, les corps en chute libre accélèrent avec une constante accélération (taux de variation de rapidité) qui est indépendant de leur poids ou de leur composition. L'accélération due à la gravité près de la surface de la Terre reçoit le symbole g et a une valeur d'environ 32 pieds par seconde par seconde (9,8 m/s 2 ) Cela signifie que 1 seconde après un déclenchement, un objet en chute se déplace à environ 10 m/s après 2 secondes, 20 m/s après 10 secondes, 100 m/s. C'est-à-dire qu'après avoir chuté pendant 10 secondes, il tombe suffisamment vite pour traverser la longueur d'un terrain de football en moins d'une seconde. L'écriture v pour la vitesse du corps qui tombe et t depuis le début de la chute libre, nous avons v = gt.

Galilée a également déterminé une formule pour décrire la distance qu'un corps tombe dans un temps donné :

C'est-à-dire que si l'on laisse tomber un objet, après 1 seconde il est tombé d'environ 5 m après 2 secondes, 20 m et après 10 secondes, 500 mètres.

Galilée a fait un excellent travail pour décrire l'effet de la gravité sur les objets sur Terre, mais ce n'est que lorsque le physicien anglais Isaac Newton (1642&ndash1727) a étudié le problème qu'il a compris à quel point la gravité universelle est. Une vieille histoire dit que Newton a soudainement compris la gravité lorsqu'une pomme est tombée d'un arbre et l'a frappé à la tête, cette histoire n'est peut-être pas tout à fait vraie, mais Newton a dit qu'une pomme qui tombait l'avait aidé à développer sa théorie de la gravité.


Poids et masse

Le poids W d'un corps peut être mesurée par la force égale et opposée nécessaire pour empêcher l'accélération vers le bas qui est Mg. Le même corps placé à la surface de la Lune a la même masse, mais, comme la Lune a une masse d'environ 1/81 fois celui de la Terre et un rayon de seulement 0,27 celui de la Terre, le corps sur la surface lunaire a un poids de seulement 1 /6 son poids terrestre, comme l'ont démontré les astronautes du programme Apollo. Les passagers et les instruments des satellites en orbite sont en chute libre. Ils subissent des conditions d'apesanteur même si leurs masses restent les mêmes que sur Terre.

Les équations (1) et (2) peuvent être utilisées pour dériver la troisième loi de Kepler pour le cas des orbites planétaires circulaires. En utilisant l'expression de l'accélération UNE dans l'équation (1) pour la force de gravité de la planète gMPMS/R 2 divisé par la masse de la planète MP, l'équation suivante, dans laquelle MS est la masse du Soleil, s'obtient :

La deuxième loi très importante de Kepler ne dépend que du fait que la force entre deux corps est le long de la ligne les joignant.

Newton a ainsi pu montrer que les trois lois dérivées de l'observation de Kepler découlent mathématiquement de l'hypothèse de ses propres lois du mouvement et de la gravité. Dans toutes les observations du mouvement d'un corps céleste, seul le produit de g et la masse peut être trouvée. Newton a d'abord estimé l'ampleur de g en supposant que la densité de masse moyenne de la Terre est d'environ 5,5 fois celle de l'eau (un peu supérieure à la densité de la roche à la surface de la Terre) et en calculant la masse de la Terre à partir de cela. Ensuite, en prenant ME et rE comme masse et rayon de la Terre, respectivement, la valeur de g était ce qui se rapproche numériquement de la valeur acceptée de 6,6743 × 10 −11 m 3 s −2 kg −1 , mesurée pour la première fois directement par Henry Cavendish.

Comparaison de l'équation (5) pour l'accélération à la surface de la Terre g avec le R 3 /T 2 rapport pour les planètes, une formule pour le rapport de la masse du Soleil MS à la masse terrestre ME a été obtenu en termes de quantités connues, RE étant le rayon de l'orbite terrestre :

Les mouvements des lunes de Jupiter (découvertes par Galilée) autour de Jupiter obéissent aux lois de Kepler tout comme les planètes autour du Soleil. Ainsi, Newton a calculé que Jupiter, avec un rayon 11 fois plus grand que celui de la Terre, était 318 fois plus massive que la Terre mais seulement 1/4 aussi dense.


Isaac Newton&# x2019s télescope et études sur la lumière

Newton retourna à Cambridge en 1667 et fut élu mineur. Il a construit le premier télescope à réflexion en 1668, et l'année suivante, il a obtenu sa maîtrise ès arts et a succédé à Cambridge&# x2019s Lucasian Professor of Mathematics. Invité à faire une démonstration de son télescope à la Royal Society de Londres en 1671, il est élu à la Royal Society l'année suivante et publie ses notes sur l'optique pour ses pairs.

Grâce à ses expériences sur la réfraction, Newton a déterminé que la lumière blanche était un composé de toutes les couleurs du spectre, et il a affirmé que la lumière était composée de particules au lieu d'ondes. Ses méthodes ont suscité de vives réprimandes de la part de Robert Hooke, membre de la société établie, qui n'a pas épargné de nouveau avec Newton&# x2019s document de suivi en 1675. Connu pour sa défense capricieuse de son travail, Newton s'est engagé dans une correspondance animée avec Hooke avant de souffrir d'une dépression nerveuse et de se retirer de l'œil du public en 1678. Dans les années suivantes, il est revenu à ses premières études sur les forces régissant la gravité et a touché à l'alchimie.


La science : la mécanique orbitale

Lois de Kepler&rsquos du mouvement planétaire

Alors que Copernic a observé à juste titre que les planètes tournent autour du Soleil, c'est Kepler qui a correctement défini leurs orbites. À 27 ans, Kepler devient l'assistant d'un riche astronome, Tycho Brahe, qui lui demande de définir l'orbite de Mars. Brahe avait recueilli toute une vie d'observations astronomiques qui, à sa mort, passèrent entre les mains de Kepler. (Brahe, qui avait son propre modèle de l'Univers centré sur la Terre, a caché la majeure partie de ses observations à Kepler, au moins en partie parce qu'il ne voulait pas que Kepler les utilise pour prouver que la théorie copernicienne est correcte.) En utilisant ces observations, Kepler a découvert que les orbites des planètes suivaient trois lois.

Comme beaucoup de philosophes de son époque, Kepler avait une croyance mystique que le cercle était la forme parfaite de l'Univers et que, en tant que manifestation de l'ordre divin, les orbites des planètes devaient être circulaires. Pendant de nombreuses années, il s'est efforcé de faire correspondre les observations de Brahér sur les mouvements de Mars avec une orbite circulaire.

Finalement, cependant, Kepler a remarqué qu'une ligne imaginaire tracée d'une planète au Soleil balayait une zone égale de l'espace en des temps égaux, quel que soit l'endroit où la planète se trouvait sur son orbite. Si vous dessinez un triangle du Soleil à une planète, la position à un moment donné et sa position à une heure fixe plus tard, disons 5 heures ou 2 jours, la zone de ce triangle est toujours la même, n'importe où sur l'orbite. Pour que tous ces triangles aient la même aire, la planète doit se déplacer plus rapidement lorsqu'elle est proche du Soleil, mais plus lentement lorsqu'elle est la plus éloignée du Soleil.

Cette découverte (qui est devenue la deuxième loi de Kepler&rsquos du mouvement orbital) a conduit à la réalisation de ce qui est devenu la première loi de Kepler&rsquos : que les planètes se déplacent dans une ellipse (un cercle écrasé) avec le Soleil à un point focal, décalé du centre.

La troisième loi de Kepler montre qu'il existe une relation mathématique précise entre la distance d'une planète au Soleil et le temps qu'elle met à tourner autour du Soleil. C'est cette loi qui a inspiré Newton, qui a proposé trois lois pour expliquer pourquoi les planètes se déplacent comme elles le font.

Lois du mouvement de Newton

Si les lois de Kepler définissent le mouvement des planètes, les lois de Newton définissent le mouvement. En pensant aux lois de Kepler, Newton s'est rendu compte que tout mouvement, qu'il s'agisse de l'orbite de la Lune autour de la Terre ou d'une pomme tombant d'un arbre, suivait les mêmes principes de base. « Aux mêmes effets naturels », écrivait-il, « on doit, dans la mesure du possible, attribuer les mêmes causes ». En unifiant tous les mouvements, Newton a déplacé la perspective scientifique vers une recherche de grands modèles unificateurs dans la nature. Newton a exposé ses lois dans Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (&ldquoMathématiques Principes de la Philosophie Naturelle») publié en 1687.

Loi I. Tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite, à moins qu'il ne soit contraint de changer cet état par des forces qui lui sont imprimées.

Essentiellement, un objet en mouvement ne changera pas de vitesse ou de direction, et un objet immobile ne commencera pas à se déplacer, à moins qu'une force extérieure n'agisse sur lui. La loi se résume régulièrement en un mot : l'inertie.

Loi II. L'altération du mouvement est toujours proportionnelle à la force motrice imprimée et se fait dans la direction de la ligne droite dans laquelle cette force est imprimée.

La deuxième loi de Newton est la plus reconnaissable sous sa forme mathématique, l'équation emblématique : F=ma. La force de la force (F) est définie par combien elle modifie le mouvement (accélération, a) d'un objet avec une certaine masse (m).

Loi III. A chaque action s'oppose toujours une réaction égale : ou les actions mutuelles de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et dirigées vers des parties contraires.

Comme Newton lui-même l'a décrit : &ldquoSi vous appuyez sur une pierre avec votre doigt, le doigt est également enfoncé par la pierre.&rdquo

La gravité

Dans les pages de Principia, Newton a également présenté sa loi de la gravitation universelle comme une étude de cas de ses lois du mouvement. Toute matière exerce une force, qu'il a appelée gravité, qui tire toute autre matière vers son centre. La force de la force dépend de la masse de l'objet : le Soleil a plus de gravité que la Terre, qui à son tour a plus de gravité qu'une pomme. De plus, la force s'affaiblit avec la distance. Les objets éloignés du Soleil ne seront pas influencés par sa gravité.

Les lois du mouvement et de la gravité de Newton expliquent le voyage annuel de la Terre autour du Soleil. La Terre se déplacerait tout droit à travers l'univers, mais le Soleil exerce une traction constante sur notre planète. Cette force courbe la trajectoire de la Terre vers le Soleil, entraînant la planète sur une orbite elliptique (presque circulaire). Ses théories permettaient également d'expliquer et de prédire les marées. La montée et la chute des niveaux d'eau des océans sont créées par l'attraction gravitationnelle de la Lune alors qu'elle orbite autour de la Terre.

Einstein et la relativité

Les idées décrites dans les lois du mouvement de Newton et la gravitation universelle sont restées incontestées pendant près de 220 ans jusqu'à ce qu'Albert Einstein présente sa théorie de la relativité restreinte en 1905. La théorie de Newton reposait sur l'hypothèse que la masse, le temps et la distance sont constants quel que soit l'endroit où vous les mesurez. .

La théorie de la relativité traite le temps, l'espace et la masse comme des choses fluides, définies par un cadre de référence d'observateur. Nous nous déplaçons tous dans l'univers sur Terre dans un cadre de référence unique, mais un astronaute dans un vaisseau spatial en mouvement rapide serait dans un cadre de référence différent.

Dans un même cadre de référence, les lois de la physique classique, y compris les lois de Newton, s'appliquent. Mais les lois de Newton peuvent expliquer les différences de mouvement, de masse, de distance et de temps qui résultent de l'observation d'objets à partir de deux référentiels très différents. Pour décrire le mouvement dans ces situations, les scientifiques doivent s'appuyer sur la théorie de la relativité d'Einstein.

À des vitesses lentes et à grande échelle, cependant, les différences de temps, de longueur et de masse prédites par la relativité sont suffisamment petites pour apparaître constantes, et les lois de Newton fonctionnent toujours. En général, peu de choses évoluent à des vitesses suffisamment rapides pour que nous puissions remarquer la relativité. Pour les gros satellites lents, les lois de Newton définissent toujours les orbites. Nous pouvons toujours les utiliser pour lancer des satellites d'observation de la Terre et prédire leur mouvement. Nous pouvons les utiliser pour atteindre la Lune, Mars et d'autres endroits au-delà de la Terre. Pour cette raison, de nombreux scientifiques voient les lois d'Einstein de la relativité générale et restreinte non pas comme un remplacement des lois du mouvement de Newton et de la gravitation universelle, mais comme le point culminant de son idée.


Galilée contre Newton

Les noms de Galilée et de Newton sont connus dans le monde entier en raison des grandes contributions qu'ils ont apportées au développement des mathématiques, de la physique et de l'astronomie. Galileo Galilei, mathématicien, astronome, philosophe et physicien a joué un rôle d'une importance vitale dans la révolution scientifique. Il a été l'un des premiers scientifiques à affirmer que les lois naturelles sont mathématiques. Parlant des contributions qu'il a apportées au développement de l'astronomie, il est nécessaire de mentionner ses observations des lunes de Jupiter, qui ont absolument réfuté l'hypothèse selon laquelle tous les corps célestes tournent autour de la Terre (Drake, 1998, 17). Galilée fut le premier à parler de montagnes et de cratères sur la Lune, qu'il traça par des ombres et des points lumineux à la surface de la Lune. C'est ainsi qu'il est arrivé à la conclusion que la Lune était « rugueuse et inégale, et tout comme la surface de la Terre elle-même » (Clavelin, 1974, 85). Pour ses observations, Galilée a commencé à utiliser une lunette astronomique.

Galilée a réalisé de nombreuses expériences liées au travail des corps et a préparé une base parfaite pour le développement ultérieur de la mécanique par Isaac Newton. « Galileo a proposé qu'un corps en chute libre chuterait avec une accélération uniforme, tant que la résistance du milieu à travers lequel il tombait restait négligeable, ou dans le cas limite de sa chute dans le vide (Drake, 1998, 32 ). En 1638, Galilée acheva la méthode de mesure de la vitesse de la lumière.

L'approche de Galilée aux mathématiques semblait plus traditionnelle à ce moment-là que ses idées novatrices concernant la physique expérimentale. Dans ses recherches, il a largement utilisé la théorie eudoxienne des proportions.

Enfin Galilée n'a pas élaboré son propre modèle de l'Univers, mais ses contributions théoriques et expérimentales ont servi de bonne base pour le développement de la dynamique par Newton. Galilée mourut la même année, lorsque Newton naquit en 1642. Isaac Newton était un mathématicien, astronome, philosophe, alchimiste et théologien exceptionnel. Sa contribution scientifique consiste en la description de la gravitation universelle, les trois lois du mouvement, la présentation des bases de la mécanique classique, qui ont servi de base à l'ingénierie moderne (Christianson, 1994, 87). Il a continué les idées de Galilée concernant les corps célestes, ajoutant le lien entre les lois naturelles régissant leurs mouvements à la théorie de la gravitation. Pour la mécanique, Newton a déclaré les principes de conservation de la quantité de mouvement et du moment angulaire. En travaillant dans le domaine de l'optique, Newton a élaboré une théorie de la couleur, une loi empirique du refroidissement et a étudié la vitesse du son (Christianson, 1994, 92). En mathématiques, Newton a développé le théorème binomial généralisé, qui est lié aux zéros d'une fonction. Contrairement à Galilée, Newton était très religieux, on dit qu'il produisait plus de travaux sur l'herméneutique biblique que sur les sciences naturelles alors que Galilée avait finalement des problèmes avec l'église parce que ses vues sur l'héliocentrisme ont conduit à l'interdiction de l'Église catholique de le défendre comme un fait empiriquement prouvé. et ils donnèrent même l'ordre d'arrêter Galilée.

Dans l'ensemble, nous pourrions conclure que les deux scientifiques ont sans aucun doute gagné leur statut de figures progressistes de la révolution scientifique, ils ont tous deux utilisé les idées et les réalisations des premiers penseurs tels que Copernic, Kepler, More "Galileo et Newton principalement" comme guides et garants de leurs applications du concept singulier de Nature et de Loi Naturelle à tous les domaines physiques et sociaux du jour (Bell, 1977, 111). Certainement en raison du fait que Newton a vécu et travaillé plus tard que Galilée, il était déjà en mesure d'utiliser les avantages des études de Galilée, bien qu'en général Newton soit beaucoup plus préoccupé par les questions religieuses que Galilée.


1917 : Einstein théorise l'émission stimulée

En 1917, Einstein publie un article sur la théorie quantique du rayonnement indiquant qu'une émission stimulée était possible.

Einstein a proposé qu'un atome excité puisse revenir à un état d'énergie inférieur en libérant de l'énergie sous forme de photons dans un processus appelé émission spontanée.

En émission stimulée, un photon entrant interagit avec l'atome excité, le faisant passer à un état d'énergie inférieur, libérant des photons qui sont en phase et ont la même fréquence et la même direction de déplacement que le photon entrant. Ce procédé a permis le développement du laser (amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement).


Biographie de Sir Isaac Newton L'auteur de la théorie de la gravité

Que chaque objet qui ne bougeait pas ou silencieux soit devenu en mouvement ou que chaque objet qui s'était déplacé soit devenu silencieux, l'affaire s'est produite parce que quelqu'un a bougé ou arrêté le but. Nous le connaissons sous le nom de “style.”

Pourquoi les fruits tombent-ils ou se déplacent-ils vers la surface de la terre après avoir été libérés de la tige ? Les avocats de Newton ont affirmé que si le fruit bouge, alors, bien sûr, il y a une force agissant sur le fruit. La force qui entraîne la chute d'un fruit ou d'un objet vers la surface de la terre s'appelle la force gravitationnelle. En parlant de cela, bien sûr, nous connaîtrons parmi les initiateurs de la théorie de la gravité, à savoir Isaac Newton.

Sir Isaac Newton est apparu le 25 décembre 1642 à Woolsthorpe, Lincolnshire. C'est un mathématicien, physicien, philosophe naturel, astronomie expérimentée d'Angleterre. Son père est décédé trois mois avant la naissance de Newton.

Son père s'appelait Isaac Newton et sa mère Hannah Ayscough. Quand Newton avait 3 ans, sa mère s'est remariée et a confié à Newton la garde de sa grand-mère qui s'appelait Margery Ayscough. Newton n'aimait pas son beau-père et a gardé sa haine de sa mère pour avoir épousé l'homme.

Newton a commencé ses études à l'âge de 12 ans et a fréquenté la King’s School, Grantham, Lincolnshire, où il figurait parmi les meilleurs élèves de l'école. Il a été expulsé de l'école parce que sa mère a demandé à Newton de rentrer chez lui pour travailler comme agriculteur.

Avec une telle ingéniosité, l'école lui a donné l'opportunité de passer à Newton pour terminer ses études en convaincant sa mère et sa famille. Finalement, il a été renvoyé de l'école par sa mère au point qu'il a pu terminer ses études. À l'âge de 18 ans, il obtient son diplôme avec des notes satisfaisantes.

En juin 1661, Newton est accepté au Trinity College de Cambridge. Newton maîtrisait le plus la pratique des mathématiques, des sciences et de la physique. En 1665, il poursuivit le théorème général du binôme et commença à développer la théorie mathématique qui à son extrémité développa ce que vous savez maintenant, à savoir le calcul. Il aime écouter les idées de philosophes sophistiqués comme Descartes et d'astronomes comme Copernic, Galilée et Kepler.

Newton a souvent travaillé sur des études chez lui pendant environ 2 ans, ce qui l'a encouragé à développer les théories du calcul, de l'optique et de la loi de la gravité. Il obtient son diplôme en 1665 et 1667, et il retourne à Cambridge en tant que professeur à Trinity.

En 1666. Pendant la journée, Newton écoutait les théories de Copernic, Galilée et Kepler sur l'orbite terrestre sous un pommier. Une pomme lui tomba dessus. A cette époque, il a également commencé à travailler sur la recherche. Sept ans, il a juste poursuivi la réponse et a ensuite tiré sur le fil rouge que la lune a aussi un charme car la lune ne tombe pas sur terre tout comme les pommes qui sont soumises à la gravité.

La logique de Galilée basée sur Newton, la géométrie analytique de la loi du mouvement planétaire de Descartes et Kepler. Les trois personnes suivantes l'ont aidé dans l'étude. Il a formulé trois règles qui régissent tous les mouvements dans l'univers, des galaxies dans l'univers à la rotation électronique autour du noyau.

En plus de la connaissance de l'univers, Newton a également recherché une lumière. En 1672, Newton fut accepté comme membre de la Royal Society, un groupe de scientifiques consacré aux méthodes expérimentales (liées aux questions préliminaires). Il a fait don parmi ses télescopes avec ses recherches sur une lumière. Newton a développé un télescope produit par Galileo appelé télescope à réflexion.

En 1696, Newton est promu Currency Protector par le gouvernement. Son travail consistait à surveiller le remplacement de la monnaie britannique ancienne et délabrée par de la nouvelle monnaie plus durable, non seulement cela, il était responsable de la refonte du réseau de faussaires.

La Royal Society a compilé une petite collection, dirigée par Robert Hooke pour évaluer les nouvelles découvertes, dont l'une était d'analyser les résultats de Newton. Hooke a eu sa proposition pour la lumière parce qu'il ne voulait pas accepter les découvertes de Newton. À cause de l'entreprise, ils se disputèrent tous les deux.

En 1703, Newton reçut le titre de Sir et fut élu président de la Royal Society. Il a sorti son illustre ouvrage sur la lumière. Les livres optiques incluent les couleurs claires, les reflets et les spectres lumineux. Ses découvertes en optique ont été légitimement énoncées en 1705 lorsqu'il est devenu la première personne à recevoir une pairie en raison de ses réalisations dans le domaine de la science.

RÉALISATIONS SCIENTIFIQUES DE NEWTON

1) Optique
Newton a fait une grande civilisation dans l'étude de l'optique. Il a exclusivement développé le spectre en aliénant la lumière blanche à travers le prisme.
2) Télescope
Significant improvements were made to the development of the telescope. However, when Hooke criticized his ideas, Newton withdrew from the public debate. He developed an antagonistic attitude and was hostile to Hooke, all his life.
3) Mechanical and Gravity
In his simple book Principia Mathematica. Newton stated three laws of motion that place a framework for modern physics. This involves declaring planetary movements.

In 1727, Newton died at the age of 84 years. He got the greatness of being buried in Westminster Abbey a tomb for the royal family, famous people, heroes, and scientists. To commemorate his dedication in science, he made an eye on Newton’s picture.


Newton's greatest rivalry begins

When German philosopher Gottfried Leibniz published an important mathematical paper, it was the beginning of a lifelong feud between the two men.

Leibniz, one of Europe’s most prominent philosophers, had set his mind to one of the trickiest problems in mathematics – the way equations could describe the physical world. Like Newton, he created a new theory of calculus. However, Newton claimed heɽ done the same work 20 years before and that Leibniz had stolen his ideas. But the secretive Newton hadn't published his work and had to hastily return to his old notes so the world could see his workings .


Galileo Versus Newton

In researching the works of Galileo, it was discovered that Galileo ف had precluded the establishment of the theory of universal gravitation and that his work went unheeded. He did so with a mathematical analysis and an experimental demonstration that clearly reaffirmed the irreducible qualitative difference between curvilinear and linear motion, thereby precluding the validity of considering linearity as being the fundamental building block of curvilinearity – a necessary premise of the theory of universal gravitation. We had previously discovered that universal gravitation was a theory that never became a fact under the tutelage of Rudolf Steiner ق,ك,ل , etc. and were thereby read) to detect what others had missed. A minimum case is presented an elaboration will follow.

In order to demonstrate that solar system dynamics are machine dynamics, Newton م and Borelli ن theorized that the curvilinear (conic section) motions of the solar system were reducible to centric linear motions. This was supposedly justified by their assumption that when a curve becomes infinitely small it becomes a line. This idea was readily acceptable because theoretical scientists of their times had begun to believe that natural motion was straight line motion in contradiction to the ideas held by King Solomon and all great thinkers up to and including Galileo who considered that natural, creative motion is curvilinear. Newton went so far as to define the circle as being a polygon with an infinite number of infinitely small sides.

Having theorized geometry and kinematics so that an arc equals a line Newton extended his theorizing into the realm of dynamics and deduced that since an orbiting object is at all times moving in a straight line, linear inertia is operative in curvilinear motion. As a consequence, the orbiting object is tending to fly off on a tangent to the orbit, thus Newton attributed centrifugal motion to the tendency of orbiting objects to fly off on a tangent. He attributed it to a cause that was within the orbiting system. He went on theorizing and deduced that since the moon, for example, does not depart from its orbit, despite its tendency to do so, it must be restrained from doing so by a centripetal opposing balancing force that results in the moon's orbit. This is the force he called universal gravitation. He theorized further that the moon held in its orbit continues to tend to move out on its tangents and thereby provides the momentum to propel itself along in its orbit. Thus, Newton theorized the perpetually propelled solar system dynamics as being machine dynamics. Newton confirmed his theories by observing that the stone in a whirling sling, when released to flight, moves out of its orbit on a tangent to the orbit. Thus, the theory has stood for 300 years.

However, we have determined through various experiments both machine and manually operated that an orbiting object does not “fly off on a tangent” it is pulled out radially. The most convenient observation of the phenomenon is the pitched baseball. The pitcher's arm and the orbiting ball in his hand constitutes the dynamic equivalent of the stone and sling. The pitcher executes a semi-circular orbit with outstretched arm and hand and releases the ball when it intercepts his line of sight to the target. The ball is seen to be pulled out radially to its target. If the ball were acted upon by linear inertia it would move away from its orbit on a tangent at right angles to the line of sight from pitcher to batter and baseball would have been impossible.

A mechanically driven system used to demonstrate that orbiting objects move out radially was a modified record turn table that was provided with a continuously variable speed ac-dc motor from a sewing machine. A ⅛ inch hole to serve as an indent to hold a ⅝ inch glass marble at a radius of rotation of 4 inches was drilled in the table and a pouch was fashioned to catch the marble as it moves radially outward. The turn table speed is gradually increased and stabilized at the increasing speeds until the critical speed is reached and the marble is pulled out radially. An improvised, but quite adequate experiment can be conducted by placing a 25-cent coin in the middle of the heel of the dominant hand, fully extend the arm and rotate it palm upward in the horizontal plane at constant speed. It will be very obvious that the coin is pulled out radially. Many variations of these experiments are possible and were performed.

It is our experience that one who is enslaved to the concept that orbiting objects fly out tangentially will not be able to extricate himself without conducting at least one of the above or equivalent experiments. We have confirmed the experiment used in college courses in which an orbiting object is released to flight via an electromagnetic coupling and is seen to fly off on a tangent or near tangent. The reason that this is so is that the orbit is deformed into linearity by the lengthening of the radius as the tether momentarily elongates during the disengagement process allowing linear inertia to be expressed.

It is obvious that Galileo was very impatient with the concept of universal gravitation. His response to it was totally at odds with the entire community of theoretical scientists. He said that those who would make the arc into a line, especially mathematicians do not err, they lie because they know the truth that the arc is a line when the radius is of infinite length. 1 Thus Galileo, the father of modern science and a professor of mathematics was ignored by the scientific community when he reminded them of the simple fact that curvature of an arc is proportional to the radius and not to the length of the arc. That he did so to no avail, indicates that in accepting theories, we must not abandon reason.

In addition to his demolition of the concept of – the arc is a line – by mathematical analysis, Galileo conducted an experiment that demonstrated that curvilinear dynamics were not translatable to linear dynamics. He allowed two bodies to fall (roll) through the same distance simultaneously one through an arc of a circle and the other through the much shorter chord of the arc. He found that the object that traveled the arc was the first to reach the common terminal of arc and chord. Thus, an object falling in an arc is pulled down with a greater force than one falling in a line. This force which Galileo detected but did not identify is the force of levity. We repeated Galileo's experiment and reproduced his result.

Let us explain Galileo's experiment in which curvilinear and linear dynamics were compared. Levity is a force with a source outside the earth. Since it approaches the earth from every direction, it must have a source in the cosmic, spherical periphery at least as far as the sphere outlined by the orbit of the moon. Like gravity it permeates all matter. It pulls radially outward on every rotating object from the earth as planet to the molecules and submolecular particles in living cells and inanimate matter. It is passive to linearly moving objects. Thus, in Galileo's experiment it is passive to the object falling in the chord but pulls radially outward on the object traveling in the arc. Thus, the object moving in the arc is being pulled vertically downward by the vertical component of the radially directed force of levity. This force adds to the force of gravity and accounts for the increased acceleration of the object traveling in the curvilinear path.

When it was found that linear inertia is inoperative in curvilinear motion and that centrifugal motion was radially directed, it was obvious that we had discovered a new force – a centrifugal force acting from outside the orbiting system. This force was described by Rudolf Steiner but as is his style of teaching, he left its actual discovery to others. He stated that humankind is obliged to live amidst error and lies and truth and that we gain our individual freedom by working to understand and extricate the truth from the errors and lies. This he called the special moral battle of the 20th century and beyond. “Ye shall know the Truth and the Truth shall set Ye Free.” Of course, such a battle must be fought with the battle cry of “Love Your Enemies.” We close with an aphorism from Rudolf Steiner to whom this work is dedicated: “One must be able to confront the idea in living experience or else fall into bondage to it.”

Rudolf Steiner Research Center
2825 Vinsetta
Royal Oak, MI 48071

    Galileo, 1637, Two New Sciences, pages 95,251-252 translated from Italian to English by Henry Crew and Alfonso De Salvio, 1914, Dover Publications, NY Rudolf Steiner, 1919, First Scientific Lecture Course: Light Course, Anthroposophic Press Hudson, NY Rudolf Steiner, 1920, Second Scientific Lecture Course: Warmth Course, Anthroposophic Press, Hudson, NY Rudolf Steiner, 1921, Third Scientific Lecture Course: Astronomy, Anthroposophic Press, Hudson, NY Isaac Newton, 1687, Principia, revised by author 1713 and 1726. Translated from Latin to English by Andrew Motte, 1848, Prometheus Books, Amherst, NY, 1995 S. Mason, 1979, A History of the Sciences, Collier Books, New York, NY.

Revised and reprinted, with permission from the author, from Frontier Perspectives, Volume 7, Number 1, Fall/Winter, 1998
(The Center for Frontier Sciences at Temple University)


Voir la vidéo: Et Newton découvrit la gravité.. Relativité 16 (Mai 2022).