Isaac Newton - Một trong các nhà khoa học vĩ đại có ảnh hưởng nhất lịch sử nhân loại

Tuổi trẻ

Isaac Newton được sinh ra (theo lịch Julius, đang được sử dụng ở Anh vào thời điểm đó) vào ngày Giáng sinh, 25 tháng 12 năm 1642 (lịch mới là ngày 4 tháng 1 năm 1643) "một hoặc hai giờ sau nửa đêm", tại trang viên Woolsthorpe ở Woolsthorpe-by-Colsterworth, một ngôi làng ở hạt Lincolnshire. Cậu bé bị sinh non và những người có mặt lúc ấy nghĩ rằng Newton không thể sống được. Cậu chưa một lần nhìn thấy mặt cha, do cha mình – một nông dân cũng tên là Isaac Newton, mất trước khi cậu sinh ra ba tháng. Newton là một trẻ sơ sinh bé nhỏ, theo mẹ của ông là bà Hannah Ayscough thì cậu có thể cho vừa vào một chiếc cốc to bằng một (hơn 1 lít). Khi Newton lên ba, mẹ cậu tái hôn và đến sống với người chồng mới, mục sư Barnabas Smith, để lại con trai cho bà ngoại chăm sóc. Mẹ của Newton có ba người con (Mary, Benjamin và Hannah) từ cuộc hôn nhân thứ hai.

Issac Newton - Cậu bé luôn nghĩ ra những trò chơi kì lạ

Đêm đã khuya, trời tối mịt mà mọi người vẫn chưa đi ngủ. Họ thì thào báo cho nhau một tin ghê sợ và lấm lét nhìn lên bầu trời "Quỷ tha ma bắt, cái gì thế kia? Ma trơi, thần lửa hay sao chổi?". Cái vật trắng nhờ, hình thù quái dị, hắt ra thứ ánh sáng đỏ như máu ấy cứ chao đảo, lồng lộn, vút lên, hạ xuống, trông thật khiếp đảm như báo trước một tai ương hay một điều gì đó chẳng lành trong trang trại.

Duy chỉ có một chú bé không bị cuốn vào cảnh sợ hãi ấy. Chú bé ấy chính là Issac Newton. Chú đứng trong sân nhà mình, dưới gốc cây táo, chốc chốc lại giật sợi dây cầm trong tay làm cho con cái vật quái đản kia càng hung hăng nhảy nhót, hăm dọa. Cuối cùng, chắc đã chán cái trò giải trí ấy chú liền từ từ cuộn dây lại.

Dân làng sững sờ, dán mắt nhìn lên bầu trời. Họ thấy cái vật quái đản có con ngươi đỏ như tiết kia ve vẩy đuôi, chao đi chao lại rồi lao thẳng xuống trang trại của họ, sa vào khu vườn nhà Newton. Mọi người đổ xô tới thì chứng kiến cảnh Newton đang thu diều về và tắt chiếc đèn lồng bằng giấy bóng kính đỏ buộc lủng lẳng ở đuôi. Các ông già bà cả chép miệng, lắc đầu, lầm rầm nguyền rủa mấy câu gì đó rồi tản ra về. Họ đoán tương lai thằng bé rồi cũng sẽ chẳng ra gì!

Lại một lần khác, người ta thấy xuất hiện cạnh nhà Newton một cối xay gió nhỏ xíu. Giữa lúc ấy,trời đang lặng gió,vậy mà cánh quạt của cối xay huyền bí đó vẫn cứ quay tít. Mấy người hàng xóm đi qua chỉ đưa mắt nhìn lấm lét với một cảm giác ghê rợn, rồi rảo cẳng bước mau như bị ma đuổi. Họ ngờ thằng bé tinh nghịch ấy có phép ma. Khi nhìn xung quanh không thấy ai, Newton mới lén mở cánh cửa cối xay và lôi ra một chú chuột để cho ăn. Thì ra, khi chạy trong cối xay, chuột đã đánh quay một bánh xe, làm các cánh quạt chuyển động. Cậu gọi chú chuột này là anh thợ xay bột và thường kêu ca về tính hay ăn cắp vặt của anh ta, đã chén sạch cả lúa mì đổ vào trong cối.

Có đồng xu nào, Newton bỏ hết ra mua búa, kìm cưa, đục và các thiết bị khác cần dùng cho việc chế tạo mô hình. Có lần đến nhà dược sĩ Clác, cậu xin được một chiếc hộp xinh xắn. Về nhà, cậu cứ cặm cụi đến quên ăn quên ngủ để chế tạo ra được một chiếc đồng hồ nước, chiều cao khoảng trên một mét, có kim chỉ giờ chuyển động được trên một mặt có nhiều hình vẽ. Sáng nào Newton cũng đổ thêm nước vào đồng hồ và tất cả các máy móc được đặt ở phòng ngủ của Newton,ở gác thượng, sát mái nhà. Newton còn sáng chế ra chiếc xe phản lực chạy bằng hơi nước, đồng hồ mặt trời v..v..

Vốn tính trầm lặng và âm thầm, lúc nào cũng đăm chiêu suy nghĩ, Newton ít thích chơi bời đông bạn lắm bè. Giây phút hạnh phúc nhất của cậu là được ẩn mình ở một góc vườn đọc sách và thả hồn mơ mộng theo một ý nghĩ xa xôi. Có thì giờ rỗi cậu lại đến phòng thí no cuả ông Clác hoặc mê mải sáng chế những đồ chơi khác lạ. Chính nhờ vậy, Newton đã rèn luyện được cho mình thói quen thực rất bổ ích cho công tác nghiên cứu sau này. Thật chẳng ai ngờ, những trò chơi thời thơ ấu ấy lại là bước chuẩn bị cho một cậu bé đẻ non, ốm yếu, mồ côi cha ngay từ trước lúc lọt lòng trở thành "nhà bác học vĩ đại trong các nhà bác học vĩ đại" - người mà sau khi mất, trên bức tượng tưởng niệm ông người ta đã khắc câu thơ của Luycrexơ: "Người đã vượt lên trên tất cả những thiên tài"

Khi cậu ở tuổi từ khoảng 12 đến 17, cậu học tại King's School, Grantham, nơi mà cậu học tiếng Latinh và tiếng Hy Lạp và có thể là một nền tảng quan trọng cho việc học toán. Sau đó, Newton rời khỏi trường và đến tháng 10 năm 1659, cậu có mặt tại Woolsthorpe-by-Colsterworth, nơi mà mẹ cậu, lần thứ hai góa bụa, đã cố gắng thuyết phục cậu trở thành một nông dân. Nhưng Newton lại ghét việc đồng áng. Henry Stocks, thầy của cậu tại King's School, đã thuyết phục mẹ ông cho cậu quay trở lại trường học để cậu có thể tiếp tục việc học của mình. Newton đã trở thành một trong những học sinh đứng đầu trường, một phần vì muốn trả đũa những học sinh đã bắt nạt cậu vượt lên thành một học sinh ưu tú bằng kết quả học tập và việc làm ra những đồng hồ Mặt Trời và tạo các mô hình cối xay gió.

Vào tháng 6 năm 1661, Newton được gửi tới Trường đại học Trinity, Cambridge theo như đề xuất của một người thân và cũng là cựu sinh viên của trường này – William Ayscough. Ban đầu ông làm các công việc lặt vặt được trả thù lao như một người giúp việc cho đến khi cậu được trao học bổng vào năm 1664, đảm bảo cho cậu thêm bốn năm cho đến khi có thể lấy được bằng tốt nghiệp đại học. Vào thời điểm đó, giáo trình của ngôi trường dựa trên triết học của Aristoteles, nhưng cậu nhanh chóng bị cuốn hút bởi toán học của Descartes, thiên văn học của Galileo và Thomas Street mà qua đó cậu đọc được các nghiên cứu của Kepler. Newton đã viết một loạt các câu hỏi ("Questiones") về triết học cơ học trong thời gian này. Năm 1665, cậu phát hiện ra định lý nhị thức tổng quát và bắt đầu phát triển một lý thuyết toán học mà sau này trở thành vi tích phân. Ngay sau khi Newton lấy bằng cử nhân vào tháng 8 năm 1665, trường đại học tạm thời đóng cửa để đề phòng đại dịch hạch. Mặc dù cậu không được đánh giá cao khi còn là sinh viên Cambridge, các nghiên cứu riêng của Newton tại nhà ở Woolsthorpe trong hai năm sau đó đã chứng kiến sự phát triển các lý thuyết của ông về vi tích phân, quang học và định luật hấp dẫn.

Vào tháng 4 năm 1667, cậu quay trở lại Cambridge và vào tháng 10 được nhận làm giảng viên của Trinity. Các nghiên cứu sinh được yêu cầu trở thành linh mục được thụ phong, mặc dù điều này không được thực hiện trong những năm tái thiết và chỉ cần họ tuân theo giáo hội Anh là đủ. Tuy nhiên, đến năm 1675, vấn đề này không thể tránh khỏi và lúc đó những quan điểm khác thường của cậu đã gây cản trở. Tuy nhiên, Newton đã tránh được điều đó bằng cách xin phép đặc biệt từ nhà vua Charles II của Anh.

Các nghiên cứu của cậu đã gây ấn tượng với giáo sư Lucas Isaac Barrow, người luôn lo lắng để phát triển tiềm năng quản trị và tôn giáo của riêng mình (ông trở thành hiệu trưởng của trường Trinity hai năm sau đó); năm 1669 Newton kế nhiệm chức danh giáo sư Lucas của ông, chỉ một năm sau khi nhận bằng Thạc sĩ. Ông được bầu làm thành viên của Hội Hoàng gia London (FRS) vào năm 1672.

Những nghiên cứu khoa học

Toán học

Công trình của Newton đã được cho là "thúc đẩy rõ rệt mọi ngành toán học được nghiên cứu sau đó". Công trình của ông về chủ đề này thường được gọi là thông lượng (fluxion) hoặc phép tính (calculus), được thấy trong một bản thảo vào tháng 10 năm 1666, hiện đã được xuất bản trong số các bài báo toán học của Newton. Tác giả của bản thảo De analysi per aequationes numro terminorum infinitas, do Isaac Barrow gửi đến nhà toán học John Collins vào tháng 6 năm 1669, được Barrow xác nhận trong một bức thư gửi cho Collins vào tháng 8 năm đó là "[...] của một thiên tài phi thường và thành thạo những thứ này."

Newton sau đó đã tham gia vào một cuộc tranh luận với Leibniz về ai là người đầu tiên phát triển phép tính vi tích phân. Hầu hết các nhà sử học hiện đại tin rằng Newton và Leibniz đã phát triển phép tính một cách độc lập, mặc dù với các ký hiệu toán học rất khác nhau. Đôi khi người ta cho rằng Newton hầu như không công bố gì về nó cho đến năm 1693, và không đưa ra miêu tả đầy đủ cho đến năm 1704, trong khi Leibniz bắt đầu xuất bản một bản thảo đầy đủ về các phương pháp của mình vào năm 1684. Ký hiệu của Leibniz và phương pháp vi phân, ngày nay được sử dụng và công nhận rộng rãi hơn, được chấp nhận bởi các nhà toán học lục địa châu Âu, và sau 1820 hoặc hơn, cũng bởi các nhà toán học Anh.

Nghiên cứu của ông sử dụng rộng rãi phép tính vi tích phân ở dạng hình học dựa trên các giá trị giới hạn của tỷ số các đại lượng vô cùng bé: trong chính quyển Principia, Newton đã chứng minh điều này dưới tên "phương pháp của tỷ lệ đầu tiên và tỷ lệ cuối cùng" và giải thích lý do tại sao ông trình bày ở dạng này, với ghi chú rằng "tại đây điều tương tự được thực hiện như bằng phương pháp phân chia."

Bởi vì điều này, Principia đã được gọi là "một cuốn sách dày về lý thuyết và ứng dụng của phép tính vô cùng bé" trong thời hiện đại và trong thời của Newton là "gần như tất tần tật về phép tính này." Việc sử dụng của ông về các phương pháp liên quan đến "một hoặc nhiều bậc của đại lượng nhỏ vô cùng nhỏ" được trình bày trong De motu corporum in gyrum của ông năm 1684 và trong các bài báo về chuyển động của ông "trong hai thập kỷ trước năm 1684".

Newton đã miễn cưỡng xuất bản phép tính của mình vì ông sợ các tranh cãi và chỉ trích. Ông thân thiết với nhà toán học Thụy Sĩ Nicolas Fatio de Duillier. Năm 1691, Duillier bắt đầu viết một ấn bản mới của Principia, và trao đổi thư từ với Leibniz. Năm 1693, mối quan hệ giữa Duillier và Newton trở nên xấu đi và cuốn sách không bao giờ được hoàn thành.

Bắt đầu từ năm 1699, các thành viên khác của Hội Hoàng gia đã buộc tội Leibniz sao chép các nghiên cứu của Newton. Cuộc tranh cãi sau đó bùng phát mạnh mẽ vào năm 1711 khi Hội Hoàng gia tuyên bố trong một nghiên cứu rằng chính Newton mới là người phát hiện ra và gán cho Leibniz là một kẻ lừa đảo; sau đó người ta thấy rằng Newton đã viết các nhận xét kết luận của nghiên cứu về Leibniz. Do đó, cuộc tranh cãi gay gắt bắt đầu đã làm cuộc đời của cả Newton và Leibniz bị hủy hoại cho đến khi Leibniz qua đời vào năm 1716.

Newton được công nhận với khám phá về định lý nhị thức tổng quát, áp dụng đối với bất kỳ số mũ nào. Ông cũng khám phá ra đồng nhất thức Newton, phương pháp Newton, phân loại các đường cong phẳng bậc ba (đa thức bậc ba có hai biến số), đóng góp đáng kể vào lý thuyết sai phân hữu hạn và là người đầu tiên sử dụng chỉ số phân số và sử dụng hệ tọa độ để tìm ra các nghiệm của phương trình Diophantos. Ông đã tính gần đúng tổng từng phần của chuỗi điều hòa bằng logarit (tiền thân của công thức tính tổng của Euler) và là người đầu tiên tự tin sử dụng chuỗi lũy thừa và nghịch đảo của chuỗi. Công trình của Newton về chuỗi vô hạn được lấy cảm hứng từ số thập phân của Simon Stevin.

Khi Newton nhận bằng thạc sĩ và trở thành thành viên của "Hội Chúa Ba Ngôi Thần Thánh và Không phân chia" vào năm 1667, ông đã cam kết rằng "Tôi sẽ đặt Thần học làm đối tượng nghiên cứu của mình và sẽ thực hiện các mệnh lệnh thánh trong thời gian quy định của các quy chế này (7 năm) có hiệu lực, nếu không tôi sẽ từ chức khỏi hội. " Cho đến thời điểm này, ông vẫn chưa nghĩ nhiều về tôn giáo và đã hai lần ký vào thỏa thuận với ba mươi chín điều khoản, cơ sở của học thuyết Giáo hội Anh.

Ông được bổ nhiệm chức danh giáo sư toán học Lucas vào năm 1669, theo đề nghị của Barrow. Trong thời gian đó, bất kỳ thành viên nào của một trường cao đẳng tại Cambridge hoặc Oxford đều phải nhận chức thánh và trở thành một linh mục Anh giáo được truyền chức. Tuy nhiên, các điều khoản của chức vụ giáo sư Lucas yêu cầu người nắm giữ chức danh không được hoạt động trong nhà thờ - có lẽ là để có nhiều thời gian hơn cho khoa học. Newton lập luận rằng từ điều này nên miễn cho ông ta khỏi yêu cầu trở thành linh mục, và vua Charles II, người quyết định đặc ân, đã chấp nhận đề xuất này. Do đó, xung đột giữa quan điểm tôn giáo của Newton và chính thống của Anh giáo đã không xảy ra.

Quang học

Năm 1666, Newton quan sát thấy quang phổ của màu sắc thoát ra khỏi lăng kính ở vị trí có độ lệch cực tiểu là thuôn dài, ngay cả khi tia sáng đi vào lăng kính là hình tròn, nghĩa là lăng kính khúc xạ các màu khác nhau theo các góc khác nhau. Điều này khiến ông kết luận rằng màu sắc là một thuộc tính nội tại của ánh sáng - một điểm mà cho đến lúc đó vẫn còn là một vấn đề tranh luận.

Từ 1670 đến 1672, Newton giảng về quang học. Trong thời kỳ này, ông đã nghiên cứu sự khúc xạ của ánh sáng, chứng minh rằng quang phổ nhiều màu do lăng kính tạo ra có thể được tổng hợp bằng thấu kính và lăng kính thứ hai để chuyển thành ánh sáng trắng. Các học giả hiện đại đã phát hiện ra rằng nghiên cứu phân tích và tái tổng hợp ánh sáng trắng của Newton có liên hệ với thuật giả kim cũng được ông nghiên cứu.

Ông đã chỉ ra rằng ánh sáng có màu không thay đổi tính chất của nó bằng cách tách ra một chùm màu và chiếu nó lên các vật thể khác nhau, và bất kể là phản xạ, tán xạ hay truyền đi, ánh sáng vẫn có cùng một màu. Do đó, ông nhận thấy rằng màu sắc là kết quả của các vật thể tương tác với ánh sáng đã có màu chứ không phải là các vật thể tự tạo ra màu sắc. Đây được gọi là lý thuyết về màu sắc của Newton.

Từ công trình nghiên cứu này, ông kết luận rằng thấu kính của bất kỳ kính thiên văn khúc xạ nào cũng sẽ bị phân tán ánh sáng thành nhiều màu sắc (sắc sai, chromatic aberration). Để chứng minh cho khái niệm này, ông đã chế tạo một kính thiên văn bằng cách sử dụng gương phản chiếu thay vì thấu kính làm vật kính để vượt qua vấn đề đó. Dựa vào thiết kế, kính thiên văn có chức năng phản xạ đầu tiên được xây dựng, ngày nay được gọi là kính thiên văn Newton, liên quan đến việc giải quyết vấn đề về vật liệu gương phù hợp và kỹ thuật tạo hình. Newton đã tự mài gương từ một thành phần tùy chỉnh của miếng gương kim loại có độ phản xạ cao, sử dụng hiện tượng các vòng Newton để đánh giá chất lượng quang học cho kính thiên văn của ông. Cuối năm 1668, ông làm xong chiếc kính thiên văn phản xạ đầu tiên này. Nó dài khoảng 8 inch và cho hình ảnh rõ ràng và lớn hơn. Năm 1671, hội Hoàng gia yêu cầu trình diễn kính thiên văn phản xạ của ông. Sự quan tâm của họ đã khuyến khích ông xuất bản các ghi chú của mình, thành cuốn Of Colors, mà sau này ông mở rộng thành tác phẩm Opticks.

Bản sao của kính thiên văn phản xạ của Newton, mà ông đưa ra trước Hội Hoàng gia vào năm 1672.

Khi Robert Hooke phê bình một số ý tưởng của Newton, Newton đã bị xúc phạm đến mức ông rút lui khỏi cuộc tranh luận công khai. Newton và Hooke đã có những cuộc trao đổi ngắn vào năm 1679–80, khi Hooke, được chỉ định quản lý thông tấn của hội Hoàng gia, mở ra một loạt trao đổi thư từ nhằm gợi ý những đóng góp từ Newton cho các tạp chí của hội Hoàng gia, đã có tác dụng thúc đẩy Newton nghiên cứu chứng minh rằng dạng elip của quỹ đạo hành tinh sẽ là kết quả của lực hướng tâm tỷ lệ nghịch với bình phương của vectơ bán kính. Nhưng hai người nói chung vẫn giữ quan hệ không tốt cho đến khi Hooke qua đời.

Newton lập luận rằng ánh sáng bao gồm các hạt hoặc tiểu thể, mà chúng bị khúc xạ bằng cách gia tốc vào một môi trường đặc hơn. Ông dựa vào các sóng giống như âm thanh để giải thích các phần phản xạ và truyền lặp đi lặp lại của các màng mỏng (Opticks Bk.II, Props. 12), nhưng vẫn giữ lý thuyết của mình về 'sự phù hợp' sắp xếp các tiểu thể được phản xạ hoặc truyền đi (Props.13). Tuy nhiên, các nhà vật lý sau này ủng hộ cách giải thích ánh sáng thuần túy như dao động sóng để giải thích các vân giao thoa và hiện tượng nhiễu xạ nói chung. Cơ học lượng tử, photon ngày nay và ý tưởng về lưỡng tính sóng-hạt chỉ còn có một điểm tương đồng nhỏ với hiểu biết của Newton về ánh sáng trước đây.

Trong Giả thuyết về ánh sáng (Hypothesis of Light) năm 1675 của mình, Newton đã đặt ra sự tồn tại của ête để truyền lực giữa các hạt. Việc trao đổi với nhà triết học theo thuyết Platon ở Cambridge, Henry More đã làm sống lại mối quan tâm của ông đối với thuật giả kim. Ông đã thay thế ête bằng các lực huyền bí dựa trên ý tưởng của chủ nghĩa giáo điều (Hermeticism) về lực hút và lực đẩy giữa các hạt. John Maynard Keynes, người đã đọc nhiều bài viết của Newton về thuật giả kim, tuyên bố rằng "Newton không phải là người đầu tiên của thời đại lý tính: Ông là nhà ảo thuật cuối cùng." Sự quan tâm của Newton đối với thuật giả kim không thể tách rời khỏi những đóng góp của ông cho khoa học. Đây là thời điểm mà không có sự phân biệt rõ ràng giữa giả kim thuật và khoa học. Nếu ông không dựa vào ý tưởng huyền bí về tác dụng ở khoảng cách xa, xuyên qua chân không, ông có thể đã không phát triển lý thuyết về lực hấp dẫn của mình.

Năm 1704, Newton xuất bản cuốn Opticks, trong đó ông đã giải thích lý thuyết hạt ánh sáng của mình. Ông cho rằng ánh sáng được tạo thành từ các tiểu thể cực kỳ nhỏ, vật chất thông thường được tạo thành từ các tiểu thể thô hơn và suy đoán rằng thông qua một loại biến đổi giả kim "phải chăng Vật thể thô và vật thể Ánh sáng có thể chuyển đổi thành một vật thể khác,... và liệu Vật thể nhận được nhiều Hoạt động từ các Hạt ánh sáng đi vào Thành phần của chúng?". Newton cũng chế tạo một dạng nguyên thủy của máy phát tĩnh điện chà sát, sử dụng một quả cầu thủy tinh.

Trong cuốn sách Opticks, Newton là người đầu tiên đưa ra một sơ đồ sử dụng lăng kính làm bộ mở rộng chùm và cũng sử dụng mảng nhiều lăng kính. Khoảng 278 năm sau thảo luận của Newton, bộ mở rộng chùm tia đa lăng kính đã trở thành trung tâm cho sự phát triển của laser có thể điều chỉnh độ rộng đường hẹp. Ngoài ra, việc sử dụng các bộ mở rộng chùm này đã dẫn đến lý thuyết tán sắc đa lăng kính.

Sau Newton, nhiều điều đã được sửa đổi. Young và Fresnel đã kết hợp lý thuyết hạt của Newton với lý thuyết sóng của Huygens để chỉ ra rằng màu sắc là biểu hiện nhìn thấy được của bước sóng ánh sáng. Khoa học cũng dần dần nhận ra sự khác biệt giữa nhận thức về màu sắc và quang học miêu tả bằng toán học. Nhà thơ và nhà khoa học người Đức, Goethe, không thể làm rung chuyển nền tảng Newton nhưng "một lỗ hổng mà Goethe đã tìm thấy trong áo giáp của Newton,... Newton đã tự kết luận với học thuyết rằng sự khúc xạ mà không xuất hiện màu sắc là không thể. Do vậy ông nghĩ rằng vật kính của kính thiên văn phải mãi mãi không hoàn hảo, hiện tượng vô sắc và khúc xạ không tương thích. Suy luận này được Dollond chứng minh là sai."

Cơ học và lực hấp dẫn

Năm 1679, Newton quay trở lại nghiên cứu về cơ học thiên thể bằng cách xem xét lực hấp dẫn và ảnh hưởng của nó lên quỹ đạo của các hành tinh có tham chiếu đến định luật Kepler về chuyển động của hành tinh. Điều này một phần từ sự gợi mở trong các trao đổi thư từ ngắn vào năm 1679–80 của ông với Hooke, người đã được bổ nhiệm quản lý thông tấn của hội Hoàng gia, và người đã viết thư nhằm thu hút sự đóng góp của Newton cho các tạp chí của hội Hoàng gia. Sự quan tâm trở lại của Newton đối với các vấn đề thiên văn càng nhận được sự phấn khích hơn nữa khi xuất hiện một sao chổi vào mùa đông năm 1680–1681, nơi ông đã trao đổi thư từ với John Flamsteed. Sau khi trao đổi với Hooke, Newton đã tìm cách chứng minh hình dạng elip của quỹ đạo hành tinh sẽ là kết quả của lực hướng tâm tỷ lệ nghịch với bình phương của vectơ bán kính. Newton đã thông báo kết quả của mình đến Edmond Halley và hội Hoàng gia trong De motu corporum in gyrum, một bản thảo được viết trên khoảng chín trang đã được sao chép vào Sổ Đăng ký của hội Hoàng gia vào tháng 12 năm 1684. Bản thảo này chứa các ý tưởng trung tâm mà Newton đã phát triển và mở rộng để tạo thành Principia.

Principia được xuất bản vào ngày 5 tháng 7 năm 1687 với sự khuyến khích và giúp đỡ tài chính từ Edmond Halley. Trong công trình này, Newton đã phát biểu ba định luật chuyển động phổ quát. Cùng với nhau, các định luật này mô tả mối quan hệ giữa các vật thể bất kỳ, các lực tác động lên nó và chuyển động kết quả, đặt nền tảng cho cơ học cổ điển. Chúng đã đóng góp vào nhiều tiến bộ trong cuộc cách mạng công nghiệp diễn ra ngay sau đó và các định luật đứng vững trong hơn 200 năm. Nhiều tiến bộ trong số này tiếp tục là nền tảng của các công nghệ phi tương đối tính (có vận tốc nhỏ so với tốc độ ánh sáng) trong thế giới hiện đại. Ông sử dụng từ tiếng Latinh gravitas (trọng lượng) để chỉ hiệu ứng mà sau này gọi là lực hấp dẫn, và thiết lập lên định luật vạn vật hấp dẫn.

Cũng trong công trình này, Newton đã trình bày một phương pháp phân tích hình học giống như phép tính vi tích phân sử dụng 'tỷ lệ đầu tiên và tỷ lệ cuối cùng' cho quỹ đạo hành tinh, đưa ra kết quả phân tích đầu tiên (dựa trên định luật Boyle) về tốc độ âm thanh trong không khí, suy ra độ dẹt của hình cầu Trái đất, tính đến sự tiến động của điểm phân là kết quả của lực hấp dẫn giữa Mặt Trăng đối với phần phình ra của Trái đất, bắt đầu nghiên cứu lực hấp dẫn về những bất thường trong chuyển động của Mặt Trăng, cung cấp một lý thuyết để xác định quỹ đạo của sao chổi, và nhiều hơn nữa.

Trong định luật hấp dẫn phổ quát, Newton đã diễn tả đến một ngọn núi khổng lồ mà đỉnh của nó là khoảng trên bầu khí quyển của Trái Đất, trên đỉnh có đặt một khẩu pháo vô cùng lớn có thể bắn một viên đạn theo chiều ngang ra ngoài không gian.

Thí nghiệm trên đã được trình bày trong Principia Mathematica vào năm 1687, theo đó, tất cả mọi hạt đều gây ra một lực hấp dẫn và bị hấp dẫn bởi những vật thể khác. Lực tương tác này phụ thuộc vào trọng lượng và khoảng cách của hạt hay vật thể đó. Quy tắc này chi phối tất cả các hiện tượng từ mưa rơi cho đến quỹ đạo của các hành tinh. Đây chính là tác phẩm nổi tiếng với nhiều đóng góp quan trọng cho vật lý học cổ điển và cung cấp cơ sở lý thuyết cho du hành không gian cũng như sự phát triển của tên lửa sau này. Sau đó, Einstein cùng các nhà vật lý thế kỷ 16, 17 đã tiếp tục củng cố học thuyết của Newton để cho chúng ta những hiểu biết về lực hấp dẫn như ngày nay.Newton không hề có ý định tạo ra một loại siêu vũ khí nhằm bắn những kẻ xâm lược ngoài hành tinh! Khẩu pháo của ông là một ý tưởng thí nghiệm nhằm giải thích làm thế nào để đưa một vật thể vào một quỹ đạo quay quanh Trái Đất. Theo dự đoán của Newton, nếu cho quá ít thuốc súng thì viên đạn pháo sẽ rơi trở lại Trái Đất, nếu cho quá nhiều thuốc súng thì viên đạn pháo bắn ra sẽ mất hút trong không gian. Tuy nhiên, nếu được bắn đi với một lượng thuốc súng vừa đủ, bạn sẽ cung cấp cho viên đạn pháo một vận tốc đủ để nó rơi theo quỹ đạo cong hướng về phía Trái Đất. Và sau đó, viên đạn pháo sẽ di chuyển mãi xung quanh Trái Đất theo một quỹ đạo nhất định.

Newton cũng đã làm rõ quan điểm nhật tâm của mình về hệ Mặt trời — được phát triển theo một cách gần hiện đại vì vào giữa những năm 1680, ông đã nhận ra "Mặt trời nằm lệch" khỏi khối tâm của hệ Mặt trời. Đối với Newton, trung tâm của Mặt trời hay bất kỳ thiên thể nào khác không thể được coi chính xác là ở trạng thái đứng yên, mà là "trọng tâm chung của Trái đất, Mặt trời và tất cả các Hành tinh được coi là trung tâm của hệ", và trọng tâm này "ở trạng thái nghỉ hoặc chuyển động đồng đều về phía trước theo một đường thẳng" (Newton đã chấp nhận thay thế "ở trạng thái nghỉ" theo quan điểm của sự đồng ý chung rằng trung tâm, dù nó ở đâu, đều ở trạng thái nghỉ).

Định đề của Newton về một lực vô hình có thể tác động trên một khoảng cách lớn dẫn đến việc ông bị phê bình vì giới thiệu các "khái niệm huyền bí" vào khoa học. Sau đó, trong ấn bản lần hai của quyển Principia (1713), Newton đã kiên quyết phản bác các chỉ trích như thế trong đoạn kết luận của bản thảo General Scholium, viết rằng chỉ cần các hiện tượng hàm ý một lực hấp dẫn như chúng đã xảy ra là đủ; nhưng cho đến nay vẫn chưa chỉ ra nguyên nhân của hiện tượng, và việc khuôn khổ của giả thuyết về sự vật không được hiện tượng ngụ ý là không cần thiết và không phù hợp. (Ở đây Newton đã sử dụng câu nói nổi tiếng về sau "tôi không đặt ra các giả thuyết").

Với cuốn Principia, Newton trở lên nổi tiếng khắp thế giới. Ông được cộng đồng các học giả ngưỡng mộ, bao gồm nhà toán học người Thụy Sĩ Nicolas Fatio de Duillier.

Sự mất nhiệt

Trong các nghiên cứu của mình, Newton cũng đã dành nhiều thời gian để tìm hiểu khía cạnh vật lý của hiện tượng lạnh đi của các chất. Vào cuối những năm 1700, ông đã tiến hành các thí nghiệm với quả cầu sắt nung đỏ. Ông đã lưu ý trong các ghi chép rằng có sự khác biệt giữa nhiệt độ của quả bóng sắt và không khí xung quanh. Cụ thể, nhiệt độ chênh lệch lên tới 10 độ C. Và ông cũng nhận ra rằng tốc độ mất nhiệt tỷ lệ thuận với sự khác biệt về nhiệt độ.

Từ đó, Newton hình thành nên định luật về trạng thái làm mát. Theo đó, tốc độ mất nhiệt của cơ thể tỷ lệ thuận với sự khác biệt về nhiệt độ giữa môi trường xung quanh so với nhiệt độ cơ thể. Sau này, nhà hóa học người Pháp Piere Dulong và nhà vật lý Alexis Prtot đã hoàn thiện định luật trên vào năm 1817 dựa trên nền tảng từ nghiên cứu của Newton. Nguyên tắc của Newton đã đặt nền móng cho nhiều nghiên cứu khác của vật lý hiện đại từ lò phản ứng hạt nhân an toàn cho tới việc thám hiểm không gian.

Phân loại các đường cong phẳng bậc ba

Năm 1710, Newton đã tìm thấy 72 trong 78 "kiểu" đường cong phẳng bậc ba và xếp chúng vào bốn loại khác nhau. Năm 1717, có khả năng từ sự giúp đỡ của Newton, James Stirling đã chứng minh được rằng mỗi đường cong phẳng bậc ba được xếp vào một trong bốn loại này. Newton cũng cho rằng bốn loại này có thể thu được từ phép chiếu xạ ảnh phẳng từ một trong bốn loại, và điều này đã được chứng minh vào năm 1731, bốn năm sau khi ông qua đời.

Quan điểm tôn giáo

Mặc dù sinh ra trong một gia đình Anh giáo, ở tuổi ba mươi, Newton đã giữ một đức tin Cơ đốc giáo mà nếu nó được công khai, sẽ không được Cơ đốc giáo chính thống coi là chính thống, với một sử gia gán cho ông là một người dị giáo.

Đến năm 1672, ông bắt đầu ghi chép các nghiên cứu thần học của mình vào sổ tay mà ông không cho ai xem và chỉ mới được kiểm tra gần đây. Chúng chứng tỏ kiến thức sâu rộng của ông về các tác phẩm của Giáo hội sơ khai và cho thấy rằng trong cuộc xung đột giữa Athanasius và Arius, vốn định nghĩa Kinh Tin kính, ông đã đứng về phía Arius, kẻ thua cuộc, người đã bác bỏ quan điểm truyền thống về Chúa Ba Ngôi. Newton "công nhận Đấng Christ là đấng trung gian thần thánh giữa Đức Chúa Trời và con người, Đấng phục tùng Đức Chúa Cha, Đấng đã tạo ra Ngài." Ông đặc biệt quan tâm đến lời tiên tri, nhưng đối với ông, "sự bội đạo lớn là chủ nghĩa ba ngôi."

Các học giả đã tranh luận rất lâu về việc liệu Newton có phản bác học thuyết về Chúa Ba Ngôi hay không. Người viết tiểu sử đầu tiên của ông, người đã biên soạn các bản thảo của ông, giải thích rằng Newton đặt câu hỏi về tính xác thực của một số đoạn văn được sử dụng để ủng hộ Chúa Ba Ngôi, nhưng không bao giờ phủ nhận học thuyết về Chúa Ba Ngôi như vậy. Vào thế kỷ 20, những bản thảo được mã hóa do Newton viết mà John Maynard Keynes mua lại (và một số những người khác) đã được giải mã và người ta biết rằng Newton đã thực sự bác bỏ thuyết Ba Ngôi.

Newton đã cố gắng không thành công để có được một trong hai học bổng miễn trừ cho người nắm giữ khỏi yêu cầu phong chức thánh. Cuối cùng vào năm 1675, ông nhận được mệnh lệnh từ chính phủ miễn cho ông và tất cả những người nắm giữ vị trí giáo sư Lucas trong tương lai khỏi nghĩa vụ của Giáo hội.

Vào những năm 1690, Newton đã viết một số tác phẩm tôn giáo liên quan đến việc giải thích Kinh thánh theo nghĩa phàm tục và biểu tượng. Một bản thảo mà Newton gửi cho John Locke, trong đó ông nghi ngờ sự tin cậy của của cuốn kinh 1 John 5:7 — Johannine Comma — và sự tin cậy của nó với các bản thảo gốc của kinh Tân Ước, vẫn chưa được xuất bản cho đến tận năm 1785.

Mặc dù các định luật chuyển động và vạn vật hấp dẫn đã trở thành khám phá nổi tiếng nhất của Newton, ông cảnh báo không nên sử dụng chúng để coi Vũ trụ như một cỗ máy đơn thuần, giống như một chiếc đồng hồ vĩ đại. Ông nói, "Vậy thì lực hấp dẫn có thể đưa các hành tinh vào chuyển động, nhưng nếu không có Lực Siêu nhiên thì không bao giờ có thể đưa chúng vào chuyển động tròn như vậy, như chúng quay quanh mặt trời".

Tuy các phương pháp của Isaac Newton rất lôgic, ông vẫn tin vào sự tồn tại của Chúa. Ông tin là sự đẹp đẽ hoàn hảo theo trật tự của tự nhiên phải là sản phẩm của một Đấng Tạo hoá siêu nhân. Ông cho rằng Chúa tồn tại mọi nơi và mọi lúc. Theo ông, Chúa sẽ thỉnh thoảng nhúng tay vào sự vận hồi của thế gian để giữ gìn trật tự.

Cùng với danh tiếng khoa học của mình, những nghiên cứu của Newton về Kinh thánh và về các Giáo phụ thời đầu của Giáo hội cũng rất đáng chú ý. Newton đã viết các tác phẩm về phê bình văn bản, đáng chú ý nhất là Bản tường thuật lịch sử về hai sự sai lầm đáng chú ý của Kinh thánh (An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture) và Những quan sát về lời tiên tri của Daniel, và Ngày tận thế của St. John (Observations upon the Prophecies of Daniel, and the Apocalypse of St. John). Ông đã đặt sự kiện đóng đinh Chúa Giêsu Kitô vào ngày 3 tháng 4, năm 33 sau Công Nguyên, điều này đồng ý với một ngày đã được chấp nhận theo truyền thống.

Quan điểm của Newton đã được bảo vệ mạnh mẽ bởi người ủng hộ ông là Samuel Clarke trong một bức thư nổi tiếng gửi đến Leibniz. Một thế kỷ sau, công trình Cơ học Thiên thể của Pierre-Simon Laplace đã giải thích một cách tự nhiên cho lý do tại sao các hành tinh quay quanh quỹ đạo không cần đến sự can thiệp định kỳ của thần thánh. 

Ảnh hưởng đến tư tưởng tôn giáo

Phương pháp tiếp cận triết học cơ học của Newton và Robert Boyle đã được những người theo thuyết duy lý quảng bá như một giải pháp thay thế khả thi cho thuyết phiếm thần và chủ nghĩa đam mê, và được chấp nhận một cách ngập ngừng bởi các nhà thuyết giáo chính thống cũng như những nhà thuyết giáo bất đồng chính kiến như những người theo chủ nghĩa tự do. Sự rõ ràng và đơn giản của khoa học được coi là một cách để chống lại những cảm xúc và sự cuồng nhiệt siêu hình học của cả sự mê tín và mối đe dọa của chủ nghĩa vô thần, đồng thời, làn sóng thần thánh thứ hai của thần giáo tự nhiên Anh đã sử dụng những khám phá của Newton để chứng minh khả năng của một "Tôn giáo Tự nhiên".

Các cuộc tấn công chống lại "tư duy ma thuật" trước thời kỳ Khai sáng, và các yếu tố thần bí của Cơ đốc giáo, được đặt nền tảng từ quan niệm cơ học của Boyle về vũ trụ. Newton đã cung cấp cho việc hoàn thiện các ý tưởng của Boyle thông qua các chứng minh toán học và có lẽ quan trọng hơn là đã rất thành công trong việc phổ biến chúng.

Yếu tố huyền bí

Trong một bản thảo mà ông viết vào năm 1704 (chưa bao giờ có ý định xuất bản), ông đề cập đến ngày 2060, nhưng nó không được coi là ngày cuối cùng. Nó đã bị nhầm lẫn khi cho rằng đây là một dự đoán. Đoạn văn trở lên rõ ràng khi ngày tháng được đọc trong ngữ cảnh. Ông đã chống lại việc thiết lập ngày cho cuối ngày, lo ngại rằng điều này sẽ khiến Cơ đốc giáo trở nên sai lệch.

Vì vậy, sau đó thời gian & nửa thời gian [sic] là 42 tháng hoặc 1260 ngày hoặc ba năm rưỡi, thu lại mười hai tháng đến một năm & 30 ngày đến một tháng như đã được thực hiện trong Lịch [sic] của năm nguyên thủy. Và những ngày tồn tại ngắn ngủi của Quái thú được đặt trong những năm [lâu] vương quốc tồn tại trong khoảng thời gian 1260 ngày, nếu tính từ cuộc chinh phục hoàn toàn của ba vị vua năm 800 AC, sẽ kết thúc vào năm 2060. Nó có thể kết thúc muộn hơn, nhưng tôi thấy không có lý do gì cho nó kết thúc sớm hơn.

Tôi đề cập đến điều này không phải để khẳng định khi nào thì thời điểm kết thúc, mà là để chấm dứt những phỏng đoán hấp tấp của những người hư ảo, những người thường xuyên dự đoán thời điểm kết thúc, và làm như vậy khiến những lời tiên tri thiêng liêng trở nên mất uy tín thường xuyên khi dự đoán của họ không thành công. Đấng Christ đến như một tên trộm trong đêm, và chúng ta không thể biết được thời gian và mùa mà Đức Chúa Trời đã đặt vào ngực mình.

Giả kim thuật

Trong nhân vật Morton Opperly trong "Siêu nhân tội nghiệp" (1951), tác giả tiểu thuyết suy đoán Fritz Leiber nói về Newton, "Mọi người đều biết Newton như một nhà khoa học vĩ đại. Ít ai nhớ rằng ông đã dành cả nửa đời mình để nghiên cứu giả kim thuật, tìm kiếm hòn đá của các triết gia. Đó là viên sỏi bên bờ biển mà ông ấy thực sự muốn tìm."

Trong số khoảng mười triệu từ được viết trên các bài báo của Newton, khoảng một triệu là liên quan đến thuật giả kim. Nhiều bài viết của Newton về thuật giả kim là bản sao của các bản thảo khác, với các chú thích của riêng ông. Các văn bản giả kim kết hợp kiến thức thủ công với suy đoán triết học, thường ẩn sau các lớp chơi chữ, ngụ ngôn và hình ảnh để bảo vệ bí mật thủ công. Một số nội dung trong các bài báo của Newton có thể bị nhà thờ coi là dị giáo.

Năm 1888, sau mười sáu năm lập danh mục các bài báo của Newton, Đại học Cambridge đã giữ lại một số nhỏ và trả lại phần còn lại cho Bá tước Portsmouth. Năm 1936, một hậu duệ đã rao bán các giấy tờ tại Sotheby's. Bộ sưu tập đã được chia nhỏ và được bán với tổng giá khoảng 9.000 bảng Anh. John Maynard Keynes là một trong khoảng ba chục người đấu giá đã mua được một phần của bộ sưu tập tại cuộc đấu giá. Keynes tiếp tục tập hợp lại ước tính được một nửa bộ sưu tập các bài báo về thuật giả kim của Newton trước khi tặng lại bộ sưu tập của mình cho Đại học Cambridge vào năm 1946.

Tất cả các bài viết được biết đến của Newton về thuật giả kim hiện đang được đưa lên mạng trong một dự án do Đại học Indiana thực hiện: "The Chymistry of Isaac Newton" và được tóm tắt trong một cuốn sách.

Những đóng góp cơ bản của Newton cho khoa học bao gồm việc miêu tả tính toán lực hút hấp dẫn, khám phá ra rằng ánh sáng trắng thực sự là một hỗn hợp của các màu quang phổ bất biến, và thiết lập phép tính vi tích phân. Tuy nhiên, có một khía cạnh khác, bí ẩn hơn đối với Newton được biết đến một cách không đầy đủ, một lĩnh vực hoạt động kéo dài khoảng ba mươi năm cuộc đời của ông, mặc dù ông đã giấu kín điều này với những người cùng thời và đồng nghiệp. Chúng tôi đề cập đến sự tham gia của Newton trong lĩnh vực giả kim thuật, hay nó thường được gọi ở Anh thế kỷ XVII, "chymistry".

Trong một bức vẽ về một nhà giả kim thuật, chúng ta thấy các biểu tượng hành tinh diễn tả các kim loại trong một quyển sách đang mở ra dưới sàn nhà. Đây được cho là các biểu tượng mà Newton đã sử dụng trong các ghi chép của ông.

Newton đã cống hiến rất nhiều cho nhân loại với những khám phá khoa học của ông. Bên cạnh đó, người ta cũng nhắc đến ông như 1 trong những nhà giả kim học lỗi lạc nhất: huyền thoại giả kim thuật với hòn đá phù thủy. Các văn bản ghi chép lại còn được lưu trữ đến ngày nay đã có nhiều mô tả khác nhau về hòn đá này: từ khả năng tạo nên người từ đá cho tới khả năng chuyển hóa từ chì thành vàng. Thậm chí, những người bấy giờ còn cho rằng hòn đá của ông có thể chữa bệnh hoặc có thể biến một con bò không đầu thành một bầy ong.

Có lẽ các bạn sẽ thắc mắc tại sao một biểu tượng của khoa học lại trở thành một nhà giả kim thuật? Để trả lời câu hỏi đó, hãy nghĩ đến bối cảnh bấy giờ, cuộc cách mạng khoa học chỉ mới đạt được động cơ hơi nước vào những năm 1600. Các nhà giả kim thuật bấy giờ vẫn còn tồn tại cùng với những thủ thuật lỗi thời của họ cùng với các học thuyết và triết học huyền bí nhằm mê hoặc một số người. Dù vậy, các ghi chép giả kim thuật vẫn được cho là những thí nghiệm hóa học.

Đây chính là những căn cứ cho lập luận rằng Newton cũng đã có những nghiên cứu và để lại ghi chép về giả kim mà người đương thời gọi là "hòn đá phù thủy." Các ghi chép cho thấy ông đã tìm cách tạo nên những loại nguyên tố bí ẩn lúc bấy giờ. Trên thực tế, Newton đã có những nỗ lực nhằm tạo ra một loại hợp kim đồng màu tím. Dù vậy, nghiên cứu của ông đã thất bại.Tuy nhiên, những ghi chép trong suốt 30 năm làm thí nghiệm của Newton đã tiết lộ rằng ông cũng hy vọng về một cái gì đó hơn là những phản ứng hóa học bình thường, thậm chí là hứa hẹn về việc biến các nguyên tố khác thành vàng. Theo sử gia William Newman, ông cho rằng Newton muốn tìm kiếm những "quyền lực siêu hạn trong tự nhiên."

Đây có thể không phải là một sáng chế của Newton, nhưng nó cũng cho chúng ta một cái nhìn về những suy nghĩ cũng như thời gian mà ông dành cho các nghiên cứu khoa học. Vào năm 2005, nhà sử học Newman cũng đã tạo nên một "hòn đá phù thủy" dựa trên các ghi chép 300 năm trước của Newton và dĩ nhiên, không có sự chuyển hóa tạo thành vàng xảy ra.

Giai thoại quả táo rơi

Bản thân Newton thường kể câu chuyện rằng ông đã được truyền cảm hứng để hình thành lý thuyết về lực hấp dẫn của mình khi quan sát và đặt câu hỏi về quả táo rơi từ trên cây. Câu chuyện này được cho là truyền vào kiến thức đại chúng sau khi được Catherine Barton, cháu gái của Newton, trao đổi với Voltaire. Voltaire sau đó đã viết trong cuốn Essay on Epic Poetry (1727), "Sir Isaac Newton đang đi dạo trong khu vườn của mình, đã có ý nghĩ đầu tiên về hệ thống hấp dẫn của mình, khi nhìn thấy một quả táo rơi từ trên cây xuống."

Mặc dù người ta nói rằng câu chuyện về quả táo là một giai thoại và nỗ lực đạt được lý thuyết về lực hấp dẫn của Newton không phải chỉ ở một thời điểm, những người quen của Newton (chẳng hạn như William Stukeley, người có một bản thảo viết năm 1752 đã được cung cấp bởi Hội Hoàng gia Anh) trên thực tế đã xác nhận vụ việc, mặc dù không phải là sự kiện ngụy tạo khi quả táo thực sự rơi trúng vào đầu Newton. Stukeley đã ghi lại trong Hồi ký về Cuộc đời của Sir Isaac Newton (Memoirs of Sir Isaac Newton's Life) một cuộc trò chuyện với Newton ở Kensington vào ngày 15 tháng 4 năm 1726:

Chúng tôi đi vào khu vườn, và uống trà dưới bóng râm của một số cây táo, chỉ có ông và bản thân tôi. giữa những câu chuyện khác, ông nói với tôi, ông ấy cũng đang ở trong hoàn cảnh tương tự, như khi trước đây, ý niệm về lực hấp dẫn xuất hiện trong tâm trí ông ấy. "tại sao quả táo đó luôn phải rơi xuống vuông góc với mặt đất", ông tự nghĩ: vào lúc quả táo rơi xuống, khi ông ngồi trong tâm trạng phấn khởi: "tại sao nó không nên đi ngang, hoặc đi lên? mà liên tục rơi về trung tâm trái đất? chắc chắn rằng lý do là trái đất đã hút nó. phải có sức hút trong vật chất. & tổng sức hút trong vật chất của trái đất phải ở trung tâm trái đất, không phải ở bất kỳ phía nào của trái đất. do đó quả táo này rơi theo phương vuông góc hoặc hướng vào tâm. nếu vật chất hút vật chất thì nó phải tương ứng với số lượng của nó. do đó quả táo hút quả đất, cũng như quả đất hút quả táo."

John Conduitt, trợ lý của Newton tại Xưởng đúc tiền Hoàng gia và là chồng của cháu gái Newton, cũng mô tả sự kiện này khi ông viết về cuộc đời của Newton:

Vào năm 1666, ông lại từ Cambridge về với mẹ ở Lincolnshire. Trong khi ông đang trầm ngâm suy nghĩ trong một khu vườn, ông đã nảy ra ý nghĩ rằng sức hút của trọng lực (đưa một quả táo từ trên cây xuống mặt đất) không bị giới hạn trong một khoảng cách nhất định so với trái đất, mà sức hút này phải mở rộng hơn nhiều như so với nghĩ thông thường. Tự đặt câu hỏi với chính mình là tại sao khoảng cách này không mở rộng đến Mặt trăng & nếu vậy, điều đó phải ảnh hưởng đến chuyển động của Mặt trăng & có lẽ giữ nó trong quỹ đạo của mình, sau đó ông ấy đã tính toán xem tác động của giả thiết đó sẽ là gì.

Từ sổ tay của ông, người ta biết rằng vào cuối những năm 1660 Newton đã bắt đầu bám lấy ý tưởng rằng lực hấp dẫn trên mặt đất có ảnh hưởng mở rộng, theo một tỷ lệ nghịch bình phương, lên Mặt trăng; tuy nhiên, ông đã mất hai thập kỷ để phát triển thành lý thuyết chính thức. Câu hỏi đặt ra không phải là liệu lực hấp dẫn có tồn tại hay không, mà liệu nó có mở rộng ra xa khỏi Trái đất đến mức nó cũng có thể là lực giữ Mặt trăng quay trên quỹ đạo của nó hay không. Newton đã chỉ ra rằng nếu lực giảm đi dưới dạng bình phương nghịch đảo của khoảng cách, có thể thực sự tính được chu kỳ quỹ đạo của Mặt trăng và nhận được kết quả khớp khá tốt với quan sát. Ông đoán lực tương tự cũng chịu trách nhiệm cho các chuyển động quỹ đạo khác, và do đó đặt tên cho nó là "vạn vật hấp dẫn".

Nhiều cây khác nhau được cho là "cây" mà Newton đã mô tả. Trường King, Grantham tuyên bố rằng cây đó đã được mua bởi trường học, nhổ gốc và vận chuyển đến khu vườn của hiệu trưởng vài năm sau đó. Các nhân viên của trang viên Woolsthorpe thuộc sở hữu của National Trust (hiện nay) phủ nhận điều này và cho rằng một cây táo có trong khu vườn của họ là cây được mô tả bởi Newton. Một hậu duệ của cây gốc còn tồn tại và trồng ở bên ngoài cổng chính của Đại học Trinity, Cambridge, bên dưới căn phòng mà Newton đã sống khi ông học ở đó. Tổ chức sưu tập Trái cây Quốc gia của Anh tại Brogdale ở Kent có thể cung cấp các cây ghép từ cây của họ, có vẻ giống với cây từ vùng Kent, một giống được dùng để nấu ăn.

Cuộc sống cuối đời cho đến khi từ trần

Newton là thành viên của Nghị viện Anh cho Đại học Cambridge vào năm 1689 và 1701. Trong thời gian làm nghị sĩ, theo một số bản thảo ghi chép lại, ý kiến duy nhất của ông là phàn nàn về gió lạnh lùa vào trong phòng nghị viện và yêu cầu đóng cửa sổ lại. 

Newton chuyển đến London để đảm nhận vị trí quản lý của Xưởng đúc tiền Hoàng gia vào năm 1696, một vị trí mà ông có được nhờ sự bảo trợ của Charles Montagu, Bá tước thứ nhất của Halifax, sau đó là Thủ hiến của Exchequer. Ông phụ trách công việc đúc lại tiền của nước Anh, theo sự giám sát của Huân tước Lucas, thống đốc của Tòa tháp, và đảm bảo công việc phó tổng điều hành chi nhánh Chester tạm thời cho Edmond Halley. Newton có lẽ được biết đến nhiều nhất khi trở thành chủ tịch của xưởng đúc tiền Hoàng gia vào năm 1699 khi Thomas Neale qua đời, vị trí ông giữ trong suốt 30 năm cuối của cuộc đời ông. Sự bổ nhiệm này tưởng chừng như chỉ trên danh nghĩa, nhưng Newton đã nghiêm túc thực hiện nhiệm vụ của mình. Ông kết thúc các nhiệm vụ ở Cambridge vào năm 1701, và thực hiện quyền hạn của mình để cải cách tiền tệ và trừng phạt những kẻ cắt xén và làm giả.

Isaac Newton lúc về già năm 1712, vẽ bởi Sir James Thornhill

Với tư cách là quản lý, và sau đó là Chủ tịch của Xưởng đúc tiền Hoàng gia, Newton ước tính rằng 20% số tiền xu được làm lại trong thời kỳ khôi phục đồng xu năm 1696 là hàng giả. Làm hàng giả là tội phản quốc nghiêm trọng, có thể bị trừng trị bằng hình phạt là treo cổ, xẻo thịt và phanh thây. Mặc dù vậy, việc kết án những tên tội phạm sừng sỏ nhất có thể cực kỳ khó khăn, tuy nhiên, Newton đã chứng minh được nhiệm vụ của mình.

Cải trang thành khách quen của các quán bar và quán rượu, ông đã tự mình thu thập nhiều bằng chứng liên quan đến tội phạm làm tiền xu giả. Về tất cả các rào cản được đặt ra để truy tố và phân tách trách nhiệm của các đơn vị trong chính phủ, luật pháp Anh vẫn có những phong tục thẩm quyền cổ xưa và khó từ bỏ. Newton đã tự mình trở thành một thẩm phán hòa giải ở tất cả các quận xung quanh Đại London. Một dự thảo liên quan đến vấn đề này được đưa vào ấn bản cá nhân đầu tiên của Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica tự Newton chắp bút, mà chắc hẳn ông đã sửa đổi vào thời điểm đó. Sau đó, ông tiến hành hơn 100 cuộc kiểm tra chéo các nhân chứng, người đưa tin và nghi phạm từ tháng 6 năm 1698 đến Giáng sinh năm 1699. Newton đã truy tố thành công 28 kẻ lừa đảo.

Newton được bầu làm Chủ tịch Hội hoàng gia năm 1703 và thành viên của Viện Hàn lâm khoa học Pháp. Trên cương vị của mình tại hội Hoàng gia, Newton đã trở thành kẻ thù của John Flamsteed, nhà thiên văn học Hoàng gia, khi ông cho xuất bản quá sớm cuốn Historia Coelestis Britannica của Flamsteed, mà Newton đã sử dụng nội dung trong cuốn sách vào nghiên cứu của mình.

Vào tháng 4 năm 1705, Nữ hoàng Anne phong tước hiệp sĩ cho Newton trong một chuyến thăm hoàng gia tới Trinity College, Cambridge. Chức hiệp sĩ có thể được thúc đẩy bởi những cân nhắc chính trị liên quan đến cuộc bầu cử quốc hội vào tháng 5 năm 1705, hơn là bất kỳ sự công nhận nào về các nghiên cứu khoa học hoặc sự phụng sự của Newton với tư cách là chủ tịch xưởng đúc tiền. Newton là nhà khoa học thứ hai được phong hiệp sĩ, sau Francis Bacon.

Theo kết quả của một báo cáo do Newton viết vào ngày 21 tháng 9 năm 1717 cho các ủy viên của Ngân khố Hoàng gia, mối quan hệ lưỡng kim giữa đồng tiền vàng và đồng xu bạc đã bị thay đổi bởi tuyên bố của hoàng gia vào ngày 22 tháng 12 năm 1717, cấm trao đổi đồng guineas vàng lấy nhiều hơn 21 shilling bạc. Điều này vô tình dẫn đến tình trạng thiếu bạc vì các đồng bạc được sử dụng để thanh toán cho hàng nhập khẩu, trong khi xuất khẩu được thanh toán bằng vàng, đưa Anh từ chế độ bản vị bạc sang bản vị vàng đầu tiên một cách hiệu quả. Đã có một tranh luận xem liệu Newton thực sự có định làm điều này hay không. Có ý kiến cho rằng Newton coi công việc của mình tại xưởng đúc tiền là sự tiếp nối công việc giả kim của ông.

Newton đã đầu tư vào Công ty South Sea và mất khoảng 20.000 bảng Anh (4,4 triệu bảng Anh vào năm 2020) khi nó sụp đổ vào khoảng năm 1720.

Về cuối đời, Newton cư trú ở công viên Cranbury, gần Winchester với cháu gái và chồng của cô, cho đến khi ông qua đời vào năm 1727. Cháu gái của ông Catherine Barton Conduitt, từng là quản gia của ông trong các hoạt động xã hội tại ngôi nhà của ông trên phố Jermyn ở London; ông là " người bác rất yêu thương" của cô, theo bức thư của ông gửi cho cô khi cô đang hồi phục sau bệnh đậu mùa.

Newton qua đời trong giấc ngủ ở London vào ngày 20 tháng 3 năm 1726 (lịch mới: 31 tháng 3 năm 1727). Thi hài của ông được chôn cất tại Tu viện Westminster. Voltaire có thể đã có mặt trong đám tang của ông. Là một người độc thân, ông đã chia phần lớn tài sản của mình cho người thân trong những năm cuối đời và qua đời không để lại di chúc. Giấy tờ của ông đã được chuyển cho John Conduitt và Catherine Barton. Sau khi ông qua đời, tóc của Newton đã được kiểm tra và phát hiện có chứa thủy ngân, có thể là do ông theo đuổi ngành giả kim thuật. Nhiễm độc thủy ngân có thể giải thích sự lập dị của Newton vào cuối đời.

Sau khi qua đời

Danh tiếng

Nhà toán học Joseph-Louis Lagrange nói rằng Newton là thiên tài vĩ đại nhất từng được biết đến, và một lần còn nói thêm rằng Newton cũng là "người có phúc nhất, vì chúng ta không thể tìm thấy nhiều hơn một hệ thống của thế giới để thiết lập." Nhà thơ người Anh Alexander Pope đã viết văn bia nổi tiếng:

Tự nhiên và các quy luật của tự nhiên nằm ẩn trong màn đêm;
Chúa nói "Hãy để Newton đến" và tất cả đều bừng sáng.

Newton tương đối khiêm tốn về những thành tựu của mình, ông viết trong một bức thư cho Robert Hooke vào tháng 2 năm 1676, nói rằng "Nếu tôi có thể nhìn xa hơn thì đó là bằng cách đứng trên vai của những người khổng lồ."

Trong một cuốn hồi ký sau này, Newton đã viết:

Tôi không biết mình có thể xuất hiện với thế giới như thế nào, nhưng với bản thân tôi, tôi dường như chỉ giống như một cậu bé đang chơi trên bờ biển, và bản thân đột nhiên chuyển hướng và sau đó tìm thấy một viên sỏi nhẵn hơn hoặc một cái vỏ sò đẹp hơn bình thường, trong khi trước mắt tôi là một đại dương lớn chứa đựng tất cả sự thật chưa được khám phá.

Năm 1816, một chiếc răng được cho là của Newton đã được bán với giá £ 730 ( đô la Mỹ3,633) ở London cho một nhà quý tộc, người đã đặt nó trong một chiếc nhẫn. Sách Kỷ lục Guinness năm 2002 đã xếp nó là chiếc răng có giá trị nhất, trị giá khoảng 25.000 bảng Anh (35.700 đô la Mỹ) vào cuối năm 2001. Ai đã mua nó và ai hiện giữ nó vẫn chưa được tiết lộ.

Albert Einstein đã giữ một bức ảnh của Newton trên bức tường trong phòng nghiên cứu của mình cùng với những bức ảnh của Michael Faraday và James Clerk Maxwell. Trong một cuộc khảo sát năm 2005 với các thành viên của Hội Hoàng gia Anh (trước đây do Newton đứng đầu) hỏi ai có ảnh hưởng lớn hơn đến lịch sử khoa học, Newton hay Einstein, các thành viên cho rằng Newton đã có đóng góp tổng thể lớn hơn. Năm 1999, một cuộc thăm dò ý kiến của 100 nhà vật lý hàng đầu trên thế giới đã bình chọn Einstein là "nhà vật lý vĩ đại nhất từ trước đến nay", với Newton xếp thứ hai, trong khi một cuộc khảo sát song song về xếp hạng các nhà vật lý của trang PhysicsWeb đã trao vị trí đầu bảng cho Newton.

Đơn vị dẫn xuất SI của lực được đặt tên là Newton để vinh danh ông.

Tưởng niệm

Tượng Newton đặt tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên của Đại học Oxford.

Tượng đài của Newton (1731) có thể được nhìn thấy ở Tu viện Westminster, ở phía bắc của lối vào dàn hợp xướng đối diện với sân khấu dàn hợp xướng, gần lăng mộ của ông. Nó được thực hiện bởi nhà điêu khắc Michael Rysbrack (1694–1770) bằng đá cẩm thạch trắng và xám với thiết kế của kiến trúc sư William Kent. Tượng đài có hình Newton nằm trên đỉnh quan tài, khuỷu tay phải đặt trên một số cuốn sách vĩ đại của ông và tay trái hướng về một cuộn giấy có các hình vẽ toán học. Phía trên ông là một kim tự tháp và một thiên cầu thể hiện các chòm sao trên Hoàng đạo và đường đi của sao chổi năm 1680. Bên dưới ông là một tấm phù điêu mô tả các thiên thần sử dụng các dụng cụ như kính thiên văn và lăng kính. Dòng chữ Latin ở chân đế lăng mộ dịch là:

Nơi yên nghỉ của Isaac Newton, Hiệp sĩ, người có trí lực gần như thần thánh và các nguyên lý toán học đặc biệt của riêng mình, đã khám phá đường đi và hình dáng của các hành tinh, đường đi của sao chổi, thủy triều của biển, sự khác biệt trong tia sáng, và điều mà không một học giả nào trước đây tưởng tượng, các đặc tính của màu sắc do đó tạo ra. Siêng năng, ngoan cường và trung thành, trong những lần giải thích thiên nhiên, sự cổ xưa và Kinh thánh, ông đã minh oan bằng triết lý của mình về sự uy nghi của Thiên Chúa hùng mạnh và tốt lành, đồng thời thể hiện sự đơn giản của Phúc âm trong cách cư xử của ông. Những người phàm trần vui mừng vì đã tồn tại một niềm vinh dự tuyệt vời như vậy cho loài người! Ông sinh ngày 25 tháng 12 năm 1642, và mất ngày 20 tháng 3 1726/1727.—Dịch từ G.L. Smyth, The Monuments and Genii of St. Paul's Cathedral, and of Westminster Abbey (1826), ii, 703–704.

Từ năm 1978 cho đến năm 1988, hình ảnh Newton do Harry Ecclestone thiết kế đã xuất hiện trên các tờ tiền Series D £ 1 do Ngân hàng Trung ương Anh phát hành (tờ 1 bảng Anh cuối cùng do Ngân hàng Anh phát hành). Newton xuất hiện trên mặt sau của các tờ giấy bạc với tay cầm một cuốn sách và đi kèm với một kính viễn vọng, một lăng kính và bản đồ của Hệ Mặt trời.

Những câu nói hàm nghĩa sâu sắc như chân lý

“If I have seen further than others, it is by standing upon the shoulders of giants”.

Nếu tôi nhìn được xa hơn người khác, đó là nhờ đứng trên vai những người khổng lồ.

“What goes up must come down.”

Cái gì đi lên thì phải đi xuống.

“Tact is the knack of making a point without making an enemy”.

Nêu rõ luận điểm mà không tạo kẻ thù đòi hỏi tài ứng xử khéo léo.

“What we know is a drop, what we don’t know is an ocean”.

Điều ta biết là giọt nước, điều ta chưa biết là đại dương.

“No great discovery was ever made without a bold guess.”

Không có khám phá tuyệt vời nào được tạo ra mà không có một dự đoán táo bạo.

“Truth is ever to be found in the simplicity, and not in the multiplicity and confusion of things.”

Chân lý luôn luôn được tìm thấy trong sự đơn giản, chứ không phải trong sự đa dạng và lộn xộn của mọi thứ.

“Live your life as an exclamation rather than an explanation.”

Hãy sống cuộc đời của bạn như một câu cảm thán hơn là một lời giải thích.

“If I have ever made any valuable discoveries, it has been due more to patient attention, than to any other talent”.

Nếu có bao giờ tôi tìm được những phát kiến giá trị, đó là nhờ chú tâm kiên trì hơn là nhờ bất cứ tài năng nào khác.

“A man may imagine things that are false, but he can only understand things that are true, for if the things be false, the apprehension of them is not understanding”.

Con người có thể tưởng tượng ra những điều không thật, nhưng anh ta chỉ có thể hiểu được điều có thật, bởi nếu nó đã không thật, sự lĩnh hội về nó không phải là thấu hiểu.

“If others would think as hard as I did, then they would get similar results.”

Nếu những người khác cũng nghĩ như tôi, thì họ cũng sẽ nhận được kết quả tương tự.

Các công trình nghiên cứu (Di sản)

Công bố lúc ông còn sống

• De analysi per aequationes numero terminorum infinitas (1669, published 1711)

• Of Natures Obvious Laws & Processes in Vegetation (unpublished, c. 1671–75)
• De motu corporum in gyrum (1684)
• Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687)
• Scala graduum Caloris. Calorum Descriptiones & signa (1701)
• Opticks (1704)
• Reports as Master of the Mint (1701–1725)
• Arithmetica Universalis (1707)

Công bố sau khi ông qua đời

• De mundi systemate (The System of the World) (1728)

• Optical Lectures (1728)

• The Chronology of Ancient Kingdoms Amended (1728)
• Observations on Daniel and The Apocalypse of St. John (1733)
• Method of Fluxions (1671, published 1736)
• An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture (1754)

Các tác phẩm chính

• Newton, Isaac. The Principia: Mathematical Principles of Natural Philosophy. University of California Press, (1999)

  • Brackenridge, J. Bruce. The Key to Newton's Dynamics: The Kepler Problem and the Principia: Containing an English Translation of Sections 1, 2, and 3 of Book One from the First (1687) Edition of Newton's Mathematical Principles of Natural Philosophy, University of California Press (1996)

• Newton, Isaac. The Optical Papers of Isaac Newton. Vol. 1: The Optical Lectures, 1670–1672, Cambridge University Press (1984)
  • Newton, Isaac. Opticks (4th ed. 1730) online edition
  • Newton, I. (1952). Opticks, or A Treatise of the Reflections, Refractions, Inflections & Colours of Light. New York: Dover Publications.
• Newton, I. Sir Isaac Newton's Mathematical Principles of Natural Philosophy and His System of the World, tr. A. Motte, rev. Florian Cajori. Berkeley: University of California Press (1934)
• Whiteside, D.T. biên tập (1967–1982). The Mathematical Papers of Isaac Newton. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-07740-8. – 8 volumes.
• Newton, Isaac. The correspondence of Isaac Newton, ed. H.W. Turnbull and others, 7 vols (1959–77)
• Newton's Philosophy of Nature: Selections from His Writings edited by H.S. Thayer (1953; online edition)
• Isaac Newton, Sir; J Edleston; Roger Cotes, Correspondence of Sir Isaac Newton and Professor Cotes, including letters of other eminent men, London, John W. Parker, West Strand; Cambridge, John Deighton (1850, Google Books)
• Maclaurin, C. (1748). An Account of Sir Isaac Newton's Philosophical Discoveries, in Four Books. London: A. Millar and J. Nourse
• Newton, I. (1958). Isaac Newton's Papers and Letters on Natural Philosophy and Related Documents, eds. I.B. Cohen and R.E. Schofield. Cambridge: Harvard University Press
• Newton, I. (1962). The Unpublished Scientific Papers of Isaac Newton: A Selection from the Portsmouth Collection in the University Library, Cambridge, ed. A.R. Hall and M.B. Hall. Cambridge: Cambridge University Press
• Newton, I. (1975). Isaac Newton's 'Theory of the Moon's Motion' (1702). London: Dawson

Các bạn có thể xem thêm nhiều thông tin về Isaac Newton qua video của kênh 'Người thành công' như sau:

Thắm Lê tổng hợp theo wikipedia, infonet.vietnamnet.vn & tbig.vn (trong đó wikipedia là nguồn tham khảo chính)