Brontekst bekijken van Isaac Newton

{{Infobox wetenschapper
| naam           = 
| afbeelding     = Portrait of Sir Isaac Newton, 1689.jpg
| onderschrift   = ''Portret van Isaac Newton''<br><small>Newton als 46-jarige, mogelijk een geïdealiseerd en geromantiseerd portret.<ref>[https://www.sciencemag.org/cgi/content/full/299/5608/831?ck=nck Science, Perceptions of science: Face Values: How Portraits Win Friends and Influence People, Patricia Fara]</ref><br>1689, [[Godfrey Kneller]], [[Isaac Newton Institute]] ([[Universiteit van Cambridge|Cambridge]])</small>
| volledigenaam  = Isaac Newton
| geboortedatum  = [[4 januari]] [[1643]] (gregoriaans)<br />[[25 december]] [[1642]] (juliaans)
| geboorteplaats = [[Woolsthorpe-by-Colsterworth]] ([[Lincolnshire (graafschap)|Lincolnshire]], [[Engeland]])
| sterfdatum     = [[31 maart]] [[1727]] (gregoriaans)<br />[[20 maart]] [[1727]] (juliaans)
| sterfplaats    = [[Kensington (Londen)|Kensington]] ([[Middlesex (graafschap)|Middlesex]], Engeland)
| vakgebied      = [[natuurkunde|fysica]], [[wiskunde]], [[astronomie]], [[natuurfilosofie]], [[alchemie]], [[theologie]]
| onderzoek1     = 
| onderzoek2     = 
| publicaties    = 
| bekendvan      = [[Klassieke mechanica]]<br />[[Gravitatiewet van Newton]]<br />[[Differentiaalrekening|Differentiaal-]] en [[integraalrekening]]<br />[[Optica]]<br />[[Binomium van Newton]]<br />[[Methode van Newton-Raphson]]<br />[[Newtontelescoop]]<br />[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica]]
| religie        = [[Arianisme]]<ref>[http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/Extras/Newton_Arian.html Newton's Arian beliefs]. Geraadpleegd op 20 april 2010.</ref>
| hobby          = 
| handtekening   = Isaac Newton signature.svg
| handtekeningpx = 150
| website        = 
| portaal        = Natuurkunde/Natuurkundigen
}}
'''Isaac Newton''' ([[Woolsthorpe-by-Colsterworth]], [[4 januari]] [[1643]] – [[Kensington (Londen)|Kensington]], [[31 maart]] [[1727]]) <small>([[Oude Stijl en Nieuwe Stijl|juliaanse kalender]]: [[25 december]] [[1642]] – [[20 maart]] [[1727]])</small><ref name="kalender">De juliaanse kalender verschilde 10 of 11 dagen met de [[gregoriaanse kalender]] in die periode, het nieuwe jaar begon op 25 maart; zie [[Oude Stijl en Nieuwe Stijl]] voor meer informatie.</ref> was een [[Engelsen (volk)|Engelse]] [[natuurkunde|natuurkundige]], [[wiskundige]], [[astronomie|astronoom]], [[natuurfilosofie|natuurfilosoof]], [[alchemie|alchemist]], officieel [[muntmeester]] en [[theologie|theoloog]].

In de wiskunde is hij medeverantwoordelijk voor het verder ontwikkelen van de analyse van de [[differentiaalrekening]] en de [[integraalrekening]] (met [[Gottfried Wilhelm Leibniz|Leibniz]]). Ook ontwikkelde hij het [[Binomium van Newton]] en benaderingsmethoden ervoor.

In zijn hoofdwerk ''[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica]]'' uit 1687 beschreef Newton onder andere de [[Gravitatiewet van Newton|zwaartekracht]] en de drie [[wetten van Newton]], waarmee hij de grondlegger van de [[klassieke mechanica]] werd.

Op het gebied van [[optica]] schreef Newton het standaardwerk ''Opticks'', vond hij de [[Newtontelescoop]] uit en ontwikkelde hij een theorie over kleuren, gebaseerd op het [[prisma (optica)|prisma]], dat van wit licht een zichtbaar spectrum maakt. Hij bestudeerde ook de [[geluidssnelheid]].

Volgens een [[opiniepeiling|peiling]] uit 2005 beschouwden leden van de Britse [[Royal Society]] Newton als de grootste geleerde in de hele [[Wetenschapsgeschiedenis|geschiedenis van de wetenschap]]. Anders dan [[Albert Einstein]] was Newton naast theoreticus ook een briljant experimentator.<ref>[https://royalsociety.org/news/2012/newton-einstein/ Newton beats Einstein]. [https://web.archive.org/web/20221220101137/https://royalsociety.org/news/2012/newton-einstein/ Gearchiveerd] op 20 december 2022.</ref>

== Biografie ==
=== Jeugd en studiejaren ===
Newton werd geboren als enig kind van Isaac Newton en Hannah Ayscough in [[Woolsthorpe-by-Colsterworth]], een gehucht van [[Colsterworth]] in het graafschap [[Lincolnshire (graafschap)|Lincolnshire]] op 15 kilometer ten zuidwesten van [[Grantham]]. Volgens de [[gregoriaanse kalender]], die in Engeland pas in 1752 de [[juliaanse kalender]] verving, werd Newton geboren op 4 januari 1643. Volgens de juliaanse kalender, die gedurende Newtons leven van kracht was in Engeland, leefde hij van 25 december 1642 tot 20 maart 1727.<ref name="kalender" />

Newtons ouders waren niet onbemiddelde [[Agrariër|boeren]]. Zijn vader overleed drie maanden voor zijn geboorte. Hij werd te vroeg geboren en aanvankelijk werd voor zijn leven gevreesd. Toen hij drie jaar oud was, hertrouwde zijn moeder in 1646 met de [[Anglicaanse Kerk|Anglicaanse]] [[geestelijke]] [[Barnabas Smith]], een welgestelde kinderloze weduwnaar, bij wie zij dadelijk introk in het naburige [[North Witham]]. Smith had slechts interesse in een huwelijk en had geen behoefte aan de verantwoordelijkheid voor een stiefzoon. Hierdoor bleef Newton noodgedwongen in [[Woolsthorpe-by-Colsterworth|Woolsthorpe]] bij zijn grootmoeder wonen. Omdat hij aan de zorgen van zijn grootmoeder werd overgelaten, ontwikkelde hij een enorme hekel aan zijn stiefvader. Uit Newtons persoonlijke aantekeningen blijkt dat hij Smith echt gehaat heeft. Zijn moeder lijkt wel degelijk van de jonge Isaac gehouden te hebben,<ref>''Isaac Newton: The last sorcerer''; Michael White, 1997, London p. 16.</ref> maar de gebeurtenissen hebben hem voor het leven getekend. Toen Newton later studeerde in [[Cambridge (Verenigd Koninkrijk)|Cambridge]] beschreef hij een incident waarbij hij gedreigd heeft om zijn moeder en stiefvader met huis en al in brand te steken. Aangenomen wordt dat het gevoel van afwijzing door zijn moeder en stiefvader en het feit dat hij bij zijn grootmoeder werd achtergelaten van grote invloed op zijn ontwikkeling en moeilijke karakter waren.<ref>{{Citeer web |url=https://www.nationaltrust.org.uk/woolsthorpe-manor/features/a-curious-childhood |titel=A curious childhood |bezochtdatum= |werk=National Trust |taal=en|archiefurl=https://web.archive.org/web/20220812012424/https://www.nationaltrust.org.uk/woolsthorpe-manor/features/a-curious-childhood|archiefdatum=2022-08-12}}</ref>

Tot zijn zestiende volgde Newton zijn lagere- en middelbareschoolopleiding in [[Grantham]], waar hij bekend werd door zijn fraaie mechanische modellen: poppenmeubels voor meisjes, een kar met handaandrijving voor de inzittende, [[zonnewijzer]]s, [[windmolen]]s en [[vliegeren|vliegers]] met [[lantaarn]]s die hij 's nachts opliet.
[[Bestand:Sir Isaac Newton by Sir Godfrey Kneller, Bt.jpg|thumb|Isaac Newton in 1702, door Godfrey Kneller ([[National Portrait Gallery]])]]
[[Bestand:Bolton-newton.jpg|thumb|Borstbeeld van Isaac Newton (''Bolton, Sarah K. Famous Men of Science. NY: Thomas Y. Crowell & Co., 1889'')]]
Toen Newton tien jaar was, werd zijn moeder voor de tweede maal weduwe en keerde ze terug naar Woolsthorpe. Hij kreeg er een halfbroer en twee halfzussen bij. Newton erfde de bibliotheek met theologische boeken die Smith in de loop der tijd had opgebouwd. Smith was een welvarend man geweest en dat leverde de familie Newton ook na diens overlijden goede inkomsten op. Newton had al een stuk land ontvangen toen Smith en Ayscough trouwden, en erfde later via zijn moeder nog meer van het land van Smith.<ref>{{Citeer web |url=https://totallyhistory.com/isaac-newtons-mother-hannah-ayscough/ |titel=Isaac Newton’s Mother: Hannah Ayscough (1623-1679) Life & Death |bezochtdatum= |auteur= |datum=2022-03-12 |werk=Totally History |taal=en-US|archiefurl=https://web.archive.org/web/20230527224912/https://totallyhistory.com/isaac-newtons-mother-hannah-ayscough/|archiefdatum=2023-05-27}}</ref> Zijn moeder hoopte dat haar oudste zoon het landbouwbedrijf dat ze van haar tweede man had geërfd, zou uitbaten. Het boerenbedrijf boeide Newton echter helemaal niet en hij vroeg om verder te mogen studeren.

In 1661 begon Newton zijn studie aan het [[Trinity College (Cambridge)|Trinity College, Cambridge]]. Hij werd toegelaten als ''subsizar'' wat inhield dat hij tegen een verminderd collegegeld diensten verrichtte voor rijkere studenten zoals eten serveren, schoenen poetsen en hulp met aankleden (valet-taken).<ref>Westfall, ''Never at rest'', p. 71-72.</ref>  Dit veranderde in 1664, toen hij een beurs van [[Universiteit van Cambridge|Cambridge]] won waarvan zijn lesgeld en onkosten (zoals verblijf en eten) werden betaald en wat daarnaast ook een financiële toelage of zakgeld omvatte.<ref>Westfall, Never at Rest, 102-103.</ref> Newton had een goede relatie met zijn kamergenoot, [[John Wickins]].<ref>{{Citeer boek |titel=Never at Rest |year=1983 |url=https://archive.org/details/neveratrestbiogr00west |achternaam=Westfall |taal=en |pagina=74-75}}</ref>

De ontmoeting met de wiskundige [[Isaac Barrow]] maakte een diepe indruk op hem. Hij bestudeerde er onder andere de ''[[Elementen van Euclides|Elementen]]'' van [[Euclides van Alexandrië|Euclides]], de ''Geometria'' van [[René Descartes|Descartes]], de ''Arithmetica infinitorum'' van [[John Wallis|Wallis]] en de ''Dialogo'' van [[Galileo Galilei|Galilei]].

=== Hoogleraar in Cambridge ===
In 1669 werd hij benoemd tot ''Lucasian professor'', dat wil zeggen [[hoogleraar]] wiskunde aan de [[Universiteit van Cambridge]], een leerstoel ingesteld door [[Henry Lucas]]. In die tijd moesten alle wetenschappers van de universiteiten van Oxford en Cambridge gewijde geestelijken van de [[Anglicaanse Kerk]] zijn, maar bij deze leerstoel werd bij wijze van uitzondering vereist dat de hoogleraar niet als zodanig actief zou zijn, waarschijnlijk om meer tijd voor de wetenschap vrij te kunnen maken. Newton vroeg en kreeg van [[Karel II van Engeland|koning Karel II]] ontheffing van de verplichting om tot geestelijke gewijd te worden. Newton was namelijk in het geheim aanhanger van het [[Unitarisme (theologie)|Unitarisme]], een verboden [[ketterij]] in die tijd. Zo werd een conflict tussen Newtons godsdienstige opvattingen en de Anglicaanse kerk vermeden.

Newton werd in 1672 een ''Fellow of the Royal Society'' (FRS) en was van 1703 tot 1727 voorzitter van dit wetenschappelijk genootschap.

=== Muntmeester ===
In 1696 verhuisde Newton naar [[Londen (hoofdbetekenis)|Londen]] om [[muntmeester]] (aanvankelijk ''Warden of the Mint'') te worden.<ref>Levenson, Thomas:''Newton and the counterfeiter. The unknown detective career of the world's greatest scientist'', Faber and Faber, London, 2009.</ref> Hij pakte het werk op zijn gebruikelijke systematische manier aan, hermuntte alle Britse munten met groeven op de zijkant om het snoeien van munten onmogelijk te maken en bestreed onder meer [[Valsmunterij|valsemunters]], die soms ter dood veroordeeld werden. Van 1699 tot zijn dood was hij [[directeur]] van de Munt (''Master of the Mint''). Voor zijn werk bij de Munt werd hij [[ridder (titel)|geridderd]] door [[Anna van Groot-Brittannië|Queen Anne]] in 1705. In 1717 zorgde Newton voor de overgang van het [[pond sterling]] van de zilveren naar de [[Gouden standaard (economie)|gouden standaard]] die bijdroeg aan de [[welvaart]] van Engeland. Door dit werk werd Newton rijk. Wel verloor hij £&nbsp;20.000 aan de [[Speculatie (handel)|speculatiegekte]] van de [[South Sea Company]]. Newton verklaarde ''that he could not calculate the madness of people'' (dat hij de waanzin van mensen niet kon berekenen).<ref>Westfall, ''Never at rest'', p. 862.</ref>

=== Excentrieke persoonlijkheid ===
In zijn persoonlijke leven was Newton volgens een deel van zijn [[biografie|biografen]] een [[Excentriciteit (gedrag)|excentrieke persoonlijkheid]].<ref name="newtonproject">[http://www.newtonproject.sussex.ac.uk/prism.php?id=1 The Newton Project van de University of Sussex]</ref> Illustratief voor zijn onbegrensde nieuwsgierigheid is het verhaal dat Isaac Newton zo ver ging een rijgnaald langs zijn eigen oogbal tot aan het bot van zijn oogkas te steken om zo de werking van het [[menselijk oog]] te achterhalen.<ref>{{aut|[[Bill Bryson]]}}, ''[[Een kleine geschiedenis van bijna alles]]'', zesde druk (geïllustreerd), 2009, p. 64</ref>

=== Bekende citaten ===
Isaac Newton schreef in 1675 in een brief aan zijn collega-onderzoeker en rivaal [[Robert Hooke]] het volgende:

{{Citaat|Als ik verder heb gezien dan anderen, komt dat doordat ik op de schouders van [[Reus (mythisch wezen)|reuzen]] stond.}}

Aan het einde van zijn leven schreef Newton zichzelf te zien als een jongen die op het strand speelde en zich vermaakte door een nog gladdere steen of mooiere schelp te vinden, terwijl de grote oceaan van de waarheid onontdekt voor hem lag.

== Belangrijkste ontdekkingen ==
=== Wiskunde ===
Als wiskundige staat Newton bekend als de medeontdekker van de [[infinitesimaal]]rekening (een verzamelterm voor [[differentiaalrekening]] en [[integraalrekening]]), samen met [[Gottfried Wilhelm Leibniz]], met wie hij een geweldige [[ruzie]] heeft gehad over de prioriteit van deze bijdrage, zonder welke technische toepassing van de wiskunde nu niet meer is voor te stellen. Het [[binomium van Newton]] is naar hem genoemd, alsmede een [[numerieke wiskunde|numerieke]] [[iteratie]]-methode, die tegenwoordig de [[methode van Newton-Raphson]] heet. Verder zijn de [[formule van Newton-Cotes]] voor [[numerieke integratie]] en ook de 'formules van Newton' voor voorwaartse en achterwaartse [[interpolatie]] naar hem genoemd.

=== Klassieke mechanica ===
==== Theoretische innovaties ====
[[Bestand:Newton-appelboom.jpg|thumb|Werkkamer van Isaac Newton aan de Universiteit van Cambridge. De appelboom herinnert aan de anekdote van de appel en de maan en is een stek van de oorspronkelijke boom bij Newtons familieboerderij. Er heeft een schuurtje gestaan, waarin Newton zijn alchemistische experimenten uitvoerde.]]
[[Bestand:Newton-Principia-Mathematica 1-500x700.jpg|thumb|Voorpagina van de ''[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica]]''.]]
Newton schreef van 1684 tot 1686 de ''Philosophiae Naturalis Principia Mathematica'' in het [[Latijn]], beter bekend als de ''Principia''. Hierin beschreef hij wat nu de [[wetten van Newton]] heten, waarmee hij de grondlegger werd van de '''[[Mechanica|klassieke mechanica]]'''. De wetten van Newton definiëren de basisbegrippen [[impuls (natuurkunde)|impuls]] (hoeveelheid beweging, [[massa (natuurkunde)|massa]] × [[snelheid]]), [[kracht]] en [[massa (natuurkunde)|massatraagheid]] in hun onderlinge samenhang waarmee, anders dan in de fysica van bijvoorbeeld [[Aristoteles]], een kwantitatieve beschrijving en [[Voorspelling (wetenschap)|voorspelling]] van beweging mogelijk is. Het centrale idee van de gravitatietheorie, dat lichamen met massa elkaar aantrekken, was volstrekt nieuw. Bovendien werd deze [[hypothese]] wiskundig geformuleerd.

Hij kon, gebruikmakend van de wetten, de banen van [[planeet|planeten]] om de [[zon]] nauwkeurig narekenen. De [[Empirisch resultaat|empirische]] wetten voor [[Baan (hemellichaam)|planeetbanen]], die [[Johannes Kepler]] al tussen 1609 en 1619 had ontdekt en geformuleerd als de [[wetten van Kepler]], kregen hiermee een theoretische basis. De baan van de [[komeet Halley]], alsmede de vorm van de staart konden er ook mee worden verklaard.

De [[Getijde (waterbeweging)|getijdenbewegingen]] kon Newton met dezelfde wetten verklaren, uit de [[zwaartekracht|aantrekkingskracht]] van de [[maan]] en die van de zon.

De door hem ontwikkelde nieuwe wiskunde, de differentiaalrekening, speelde bij dit alles een instrumentele rol.

==== Anekdote van de appel en de maan ====
Tijdens de [[Pest (ziekte)|pestepidemie]] in 1666 moest de jonge Newton zijn studie in [[Cambridge (Verenigd Koninkrijk)|Cambridge]] onderbreken en keerde hij terug naar zijn geboorteplaats. Uit die periode stamt de anekdote van de appel en de maan. Hij bestaat in vier versies en wordt door verschillende schrijvers uit die tijd genoemd. [[John Conduitt]] (de man van Newton's nichtje, [[Catherine Conduitt]]) schreef dat Newton op zijn ideeën over zwaartekracht kwam in de [[boomgaard]] van zijn moeder, waar hij een appel uit een boom zag vallen. Newton bedacht daarop dat dezelfde zwaartekracht van de aarde zover reikt, dat het de maan in haar baan houdt. Hierdoor brak Newton met het tweeduizend jaar oude idee van Aristoteles dat op aarde (bijvoorbeeld voor een appel) en in de [[hemel]] (voor een hemellichaam als de maan) andere [[Wet (wetenschap)|natuurwetten]] gelden.

De schrijver [[William Stukeley]] noteerde een gesprek uit 1726 in zijn ''Memoirs of Sir Isaac Newton's Life'' waarin Newton zelf zich herinnerde hoe het begrip gravitatie in hem op kwam:
{{citaat|Het werd veroorzaakt door het vallen van een appel, toen ik zat te peinzen.}} De anekdote geeft een stap aan in het rijpingsproces van Newton.

Op het terrein van National Physical Laboratories in [[Teddington]] (ten zuidwesten van Londen) staat een boom die volgens de overlevering gekweekt is uit een [[zaad (plant)|zaadje]] van de legendarische appelboom waaruit Newton een appel zag vallen.

=== Optica ===
Naast de ''Principia'' publiceerde hij de ''Opticks'', een werk over [[optica]] in het [[Engels (hoofdbetekenis)|Engels]].
* Newton toonde aan dat wit licht is samengesteld uit alle kleuren van de [[Regenboog (optica)|regenboog]] met zijn bekende [[Prisma (optica)|prisma]]-experiment: verder ontleden van die kleuren bleek niet mogelijk en samengevoegd leveren deze kennelijk elementaire kleuren weer wit licht op. Ook zijn experiment met de [[newtonschijf]] toont dit aan.
* Licht bestond volgens Newton uit [[Corpuscularianisme|deeltjes]], waarmee hij [[Lichtbreking|breking]] en [[Reflectie (straling)|weerkaatsing]] van licht verklaarde. Dit deeltjesmodel werd later vervangen door het [[golf (natuurkunde)|golfmodel]] van zijn oudere tijdgenoot [[Christiaan Huygens]], dat interferentie makkelijker kon verklaren.
* Een door hem ontdekt [[interferentie (natuurkunde)|interferentie]]-effect is naar hem vernoemd: de [[Newtonring]]en.
* Pas in de 20e eeuw werd er toch weer een deeltjesaspect onderkend aan licht - het [[foton]] -, dankzij Albert Einsteins bijdragen aan het [[foto-elektrisch effect]] en de [[kwantummechanica]].
* Ter voorkoming van [[chromatische aberratie]] ten gevolge van kleurschifting, die bij breking door [[lens (optica)|lenzen]] onvermijdelijk is, bedacht en construeerde Newton de [[Newtontelescoop]], die nog steeds toegepast wordt.
* Newton beschreef ook [[diffractie]] (''buiging'') van licht - het experiment met de stoffige [[spiegel (optica)|spiegel]] - dat in 1801 door [[Thomas Young (wetenschapper)|Thomas Young]] werd verklaard, al was het dan met het golfmodel.
* Newton vond onafhankelijk een andere formulering van de [[lenzenformule]].

=== Warmteleer en hydrodynamica ===
Voor de [[Thermodynamica|warmteleer]] formuleerde Newton een [[Afkoelingswet van Newton|wet voor afkoeling]], waarbij de afkoelsnelheid evenredig is met het [[temperatuur]]verschil met de omgeving. De temperatuur van een heet voorwerp daalt daardoor [[Exponentiële afname|exponentieel]] in de tijd tot de omgevingstemperatuur is bereikt. Een eeuw later zou deze afkoelwet worden uitgewerkt door [[Joseph Fourier]], om te beginnen met de [[Wet van Fourier]], en vervolgens met een wiskundig geavanceerde ''Théorie analytique de la chaleur''.

Newton kan niet als de grondlegger van de [[Vloeistofmechanica|hydrodynamica]] worden beschouwd (dat was [[Blaise Pascal]]), maar hij beschreef wel het gedrag van wat nu [[Newtoniaans fluïdum|newtoniaanse vloeistoffen]] heten, die een [[viscositeit]] hebben die onafhankelijk is van de [[schuifspanning]]. Deze beschrijving zou zonder de differentiaalrekening ondenkbaar zijn.

== Wetten van Newton ==
{{Zie hoofdartikel|Wetten van Newton}}

=== Eerste wet: traagheid of inertie ===
Als de som van de krachten op een voorwerp nul is, dan is de [[versnelling (natuurkunde)|versnelling]] nul. Een voorwerp beweegt dan met een constante snelheid in een rechte [[lijn (meetkunde)|lijn]], of is in rust.<ref>Lex I. Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.</ref>

Een andere formulering van de eerste wet:
:''Als er geen netto kracht werkt blijft een voorwerp volharden in zijn bewegingstoestand, namelijk hetzij eenparig rechtlijnige beweging of stilstand.''

Om de bewegingstoestand van een voorwerp te veranderen is een resulterende kracht nodig die ongelijk is aan nul. Deze resulterende kracht is de [[vector (wiskunde)|vectoriële]] optelsom van alle krachten die op het voorwerp inwerken.

=== Tweede wet: hoofdwet van de mechanica ===
De verandering in beweging ([[impuls (Natuurkunde)|impuls]]) van een voorwerp is gelijk aan de resulterende kracht die op het voorwerp werkt. Deze verandering volgt de rechte lijn waarlangs de kracht werkt.<ref>Lex II. Mutationem motis proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.</ref> In formulevorm:
:<math> \vec F = \frac{d\vec p}{dt} \, = \, \frac{d}{dt} (m \vec v) \, = \, \vec v \, \frac{dm}{dt} + m \, \frac{d\vec v}{dt}</math>.
met <math>\vec F</math> de kracht in [[Newton (eenheid)|newton]], <math>\vec p</math> de impuls, die het product is van de massa <math>m</math> in [[kilogram]] en de [[snelheid]] <math>\vec v</math> in <math>\frac {m}{s}</math> en <math>\frac{d}{dt}</math> de afgeleide naar de tijd <math>t</math>. Meestal is de massa m van het voorwerp constant. Dan vereenvoudigt de tweede wet tot:

:<math> \vec F = m \, \vec a</math>,

met <math>\vec a</math> de [[versnelling (natuurkunde)|versnelling]] in de richting van de kracht in <math>\frac {m}{s^2}</math>. De eerste wet vormt een bijzonder geval van de tweede, te weten het geval als <math> \vec F = 0</math> dan <math> \vec a = 0</math>.

De tweede wet definieert de eenheid van kracht in massa, afstand en tijd: 1 N = 1&nbsp;kg m/s<sup>2</sup>.

Met "resulterende" kracht in een bepaald punt wordt de nettokracht bedoeld die overblijft als alle krachten in dat punt bij elkaar zijn opgeteld, rekening houdend met grootte én richting.

[[Bestand:Newtons cradle animation book.gif|thumb|[[Newtonpendel]]: de derde wet in de praktijk]]

=== Derde wet: actie en reactie ===
Als een voorwerp A een kracht uitoefent op een voorwerp B, dan oefent voorwerp B een even grote, gelijktijdige en tegengesteld gerichte kracht uit op A en omgekeerd.<ref>Lex III. Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi.</ref> De derde wet wordt beknopt geformuleerd als 'actie = reactie', maar dit is misleidend daar het om een gelijktijdig krachtenpaar gaat: er is geen actie voorafgaand aan een [[Impuls (natuurkunde)|impuls]].

=== Voorbeelden ===
* Een voorwerp van 1&nbsp;kg waarop een constante nettokracht van 1 N wordt uitgeoefend, zal na 1 seconde een snelheid van 1&nbsp;m/s in de richting van de kracht erbij hebben gekregen, na 2 seconden 2&nbsp;m/s, na 3 seconden 3&nbsp;m/s, enzovoort.
* Aan een voorwerp, dat op de harde ondergrond ligt, wordt door de zwaartekracht van de wel heel veel meer massieve aarde getrokken. Het veel minder massieve voorwerp trekt echter volgens de derde wet in combinatie met de gravitatiewet even hard aan de veel grotere aarde. Het voorwerp blijft stilliggen, omdat zowel het voorwerp als de aarde harde materialen zijn.<ref>Quantum Universe site. [https://www.quantumuniverse.nl/klopt-de-derde-wet-van-newton-wel Derde wet van Newton en zwaartekracht.] [https://web.archive.org/web/20230603154743/https://www.quantumuniverse.nl/klopt-de-derde-wet-van-newton-wel Gearchiveerd] op 3 juni 2023.</ref>
* <!-->Een voorwerp in de vrije ruimte boven het [[aardoppervlak]] krijgt zo'n reactiekracht niet (als de [[wrijving]] van de lucht verwaarloosd wordt) en raakt dus in '[[vrije val (natuurkunde)|vrije val]]'. <-->Omdat volgens de zwaartekrachtwet de zwaartekracht evenredig is met de massa van het voorwerp, hebben alle voorwerpen in vrije val in het luchtledige op dezelfde plaats dezelfde constante versnelling. Op het aardoppervlak bedraagt deze ongeveer 9,81&nbsp;m/s², aan de evenaar iets minder.

== Filosofische implicaties en latere ontwikkelingen ==
=== Mechanica en zwaartekracht ===
De toepassing van identieke wetten op 'hemelse' en 'aardse' verschijnselen betekende een fundamentele breuk met de tweeduizend jaar oude theorie van de oude Griekse [[Natuurfilosofie|natuurfilosofen]]: volgens hen waren de wetten die op de aarde van toepassing waren anders dan de 'hemelse' wetten die in het heelal golden. De bevindingen van onder anderen [[Tycho Brahe|Tycho]] en [[Johannes Kepler|Kepler]] dat de planeten zich in [[Ellips (wiskunde)|elliptische]] banen bewogen in plaats van in de meer 'volmaakte' cirkel stuitten daarom op veel weerstand. Ook de ontdekking van [[Galileo Galilei|Galilei]] dat de zon [[zonnevlek]]ken bevatte werd met ongeloof en zelfs agressie ontvangen door de toenmalige intellectuelen. Newton toonde met zijn zwaartekrachtswetten onweerlegbaar aan dat in het heelal dezelfde natuurkundige regels van kracht waren als op de aarde.

In de loop van de 18e en 19e eeuw zou de [[klassieke mechanica]] in wiskundig opzicht aanzienlijk uitgebreid worden door grootheden als [[Leonhard Euler]], [[Joseph-Louis Lagrange|Lagrange]], [[Pierre-Simon Laplace|Laplace]] en [[William Rowan Hamilton|William Hamilton]]. Het wetenschappelijke wereldbeeld werd steeds meer [[Determinisme (filosofie)|deterministisch]]. Het scherpst werd dit geformuleerd door Laplace, die in 1814 stelde dat het in principe mogelijk moet zijn om vanuit het heden de hele [[geschiedenis]] en de hele [[toekomst]] van het [[Heelal|universum]] langs rekenkundige weg vast te stellen. Aan het eind van de 19e eeuw kwam de [[Statistische thermodynamica|statistische mechanica]] erbij, die nog uitging van in essentie deterministisch gedrag van een zeer groot aantal deeltjes; deze is vooral bruikbaar voor [[Gas (aggregatietoestand)|gasmoleculen]].

Een staaltje van het voorspellend vermogen van de gravitatietheorie werd gegeven toen de nauwkeurigheid van waarnemingen van planeetbanen in de loop van de 19e eeuw toenam. Er werden afwijkingen ten opzichte van de 'klassieke' baan van [[Uranus (planeet)|Uranus]] waargenomen. Dit leidde tot de hypothese van het bestaan van een nog onbekende planeet, die met zijn eigen zwaartekrachtveld de baan van Uranus in het zwaartekrachtveld van de zon verstoorde. In 1846 werd inderdaad een planeet, die [[Neptunus (planeet)|Neptunus]] zou gaan heten, op de berekende plaats waargenomen.

De grondlegging van de klassieke mechanica was niet alleen voor filosofen, theoretici en [[astronoom|astronomen]] van het hoogste belang, ook de toepasbaarheid in meer praktische zaken kan nauwelijks overschat worden. Tot dan toe bestond technologische ontwikkeling voornamelijk uit knutselen op goed geluk, gebaseerd op praktische ervaring. Sinds Newtons definitie van de basisbegrippen kracht, impuls en massa is het mogelijk geworden natuurwetenschap en technologie te combineren, zodat een technisch ontwerp in relatief eenvoudige gevallen met wiskundige precisie kan worden doorgerekend. In veel andere gevallen kunnen met vereenvoudigde modellen verantwoorde benaderingen worden gerealiseerd. De [[Natuurkundige eenheid|eenheid]] van kracht, de [[Newton (eenheid)|newton]], is daarom naar hem vernoemd.

=== Relativiteit en kwantummechanica ===
Aan het einde van de 19e eeuw werd (door Lord [[William Thomson (natuurkundige)|Kelvin]]) wel gedacht dat de kennis van de natuurkunde vrijwel volledig was. Maar juist toen liep de klassieke natuurkunde tegen grenzen aan. De [[lichtsnelheid]] bleek in alle richtingen gelijk te zijn ([[Michelson-Morley-experiment]]). Indien er een zogenaamde [[Ether (medium)|ether]] als voortplantingsmedium in de kosmos zou bestaan, gekoppeld aan een universeel en absoluut [[coördinatenstelsel]], dan zou de beweging van de aarde door het heelal een invloed moeten hebben op de gemeten lichtsnelheid. De baan van de planeet [[Mercurius (planeet)|Mercurius]] bleek een [[Rozet (patroon)|rozet]] in plaats van een ellips zoals de [[Wetten van Kepler]] uit de [[Wetten van Newton]] voorspelden. Bovendien bleek Newtons veronderstelling van een uniforme tijd in het universum in strijd te zijn met de pas ontwikkelde algemene theorie van het [[elektromagnetisme]].

Vanaf 1905 breidde Albert Einstein Newtons beginselen met zijn [[relativiteitstheorie]] wezenlijk uit, en loste die problemen op.

Vrijwel tegelijkertijd constateerde [[Max Planck]] dat [[stralingsenergie]] niet helemaal continu, maar met kleine pakketjes tegelijk wordt afgegeven. Met de klassieke mechanica kon men dit niet verklaren. Deze pakketjes noemde hij quanta en dat gaf de aanzet tot de [[kwantummechanica]], waarmee het deterministische wereldbeeld werd ondermijnd en de weg werd gebaand voor de [[statistiek|statistische]] benadering van de onderliggende natuurwetten van de materie. Hiermee kon men de [[subatomair]]e verschijnselen beter beschrijven en verklaren dan met de 'klassieke' Newtoniaanse wetten.

== Theologie ==
Behalve voor [[exacte wetenschap]]pen had Newton ook voor andere onderzoeksterreinen belangstelling.
Hoewel Newton zijn roem geheel dankt aan zijn prestaties als natuur- en wiskundige, is hij een groot deel van zijn leven meer bezig geweest met [[theologie]] en andere [[Bijbel (christendom)|Bijbelse]] [[Vakwetenschap|disciplines]] dan met exacte wetenschap. Hierin lag zelfs zijn grootste passie. Hij schreef: "Ik heb een fundamenteel geloof in de Bijbel als Gods Woord, geschreven door hen die geïnspireerd waren. Ik studeer de Bijbel dagelijks. Al mijn ontdekkingen zijn gedaan als antwoorden op mijn gebed".<ref>Geciteerd onder andere in: John Hudson Tiner, ''Exploring the World of Physics: From Simple Machines to Nuclear Energy'', 2006, {{ISBN|9780890514665}}, blz. 30: "I have a fundamental believe in the Bible as the Word of God, written by those who were inspired. I study the bible daily. All my discoveries have been made in an answer to prayer."</ref> Hij schreef veel over onder meer Bijbelse [[chronologie]] en [[Tekstkritiek van de Bijbel|tekstkritiek]]. Na zijn dood werden enkele van zijn theologische werken uitgegeven.

Hoewel de wetten van de beweging en de universele zwaartekracht de bekendste ontdekkingen van Newton werden, waarschuwde hij tegen ze te gebruiken om het heelal te zien als een zelfstandige machine. Hij zei: "Zwaartekracht verklaart de bewegingen van de planeten, maar het kan niet uitleggen wie de planeten in beweging heeft gezet. God regeert alle dingen en weet wat wordt of kan worden gedaan."<ref>{{cite book|last=Tiner |first=J.H. |date=1975 |title=Isaac Newton: Inventor, Scientist and Teacher |publisher=Mott Media |location=Milford, Michigan, U.S. |isbn=0-915134-95-0}}</ref>

== Alchemie ==
[[Bestand:Isaac Newton grave in Westminster Abbey.jpg|thumb|Newtons graf in [[Westminster Abbey]]]]
Naar hedendaagse inzichten was Newton veel bezig met zaken die men nu als [[pseudowetenschap]] zou zien, zoals [[alchemie]]. Men vindt dit soms moeilijk te rijmen met zijn algemeen erkende wetenschappelijke verdiensten.<ref>''Isaac Newton: The last sorcerer''; Michael White, 1997, London.</ref><ref>[https://webapp1.dlib.indiana.edu/newton/index.jsp The Chymistry of Newton: een project om alchemistische manuscripten van Newton op internet te zetten]. [https://web.archive.org/web/20230705021355/https://webapp1.dlib.indiana.edu/newton/index.jsp Gearchiveerd] op 5 juli 2023.</ref> Newton verschilde daarin niet van de meeste grote [[Wetenschapper|geleerden]] van zijn tijd. Tot ver in de [[18e eeuw]] hadden [[natuurfilosofie|natuurfilosofen]] een actieve belangstelling voor alchemie en [[Westerse astrologie|astrologie]]. Newtons nagelaten persoonlijke bibliotheek bleek na inventarisatie<ref>Harrison, The Library of Isaac Newton (Cambridge: Cambridge University Press, 1978), p. 58-78.</ref> 126 boeken over alchemie<ref>B. J. T. Dobbs, ''The Foundations of Newton’s Alchemy, or “The Hunting of the Greene Lyon”'' (Cambridge: Cambridge University Press, 1975).</ref> te bevatten, wat duidelijk maakte dat dit een van zijn grote passies was. Dankzij zijn reputatie op het gebied van de alchemie kreeg Newton op instigatie van [[Charles Montague]] de betrekking van ‘warden’ (muntmeester) aan de Koninklijke Munt in Londen.

In 1936 verwierf de econoom [[John Maynard Keynes]] een groot deel van Isaac Newtons alchemistische manuscripten voor het King's College te Cambridge. 369 boeken uit Newtons persoonlijke bibliotheek hadden een wetenschappelijk karakter, 170 waren werken over de [[Rozenkruisers]], de [[kabbala]] en alchemie.

Newton had zelf een alchemistische index aangelegd met 100 auteurs, 150 teksten en 5.000 paginaverwijzingen op 900 trefwoorden. Jan Golinski veronderstelde dat Newton dit deed in de hoop er een samenhangend geheel en een samenhangende leer uit te kunnen afleiden. Betty T. Dobbs zei dat Newton de alchemistische literatuur tot de 17e eeuw gedurende 30 jaar zonder onderbreking zeer zorgvuldig had bestudeerd.<ref>''The Janus faces of genius. The role of alchemy in Newton's thought''. Cambridge University Press, 1991.</ref>
De biograaf van Newton [[Richard Westfall]]<ref>R.S. Westfall, ''Never at Rest: A Biography of Isaac Newton'', Cambridge University Press, Cambridge 1984, p. 315.</ref> schrijft: "Newton verloor zijn eerste liefde [bedoeld is de alchemie] nooit uit het oog." Westfall gaat ervan uit dat alchemistische overwegingen ook bij Newtons ''Hypothesis of Light'' (1675) waren opgenomen en dat Newtons beschouwingen over de banen van de planeten door de alchemie beïnvloed waren. Betty T. Dobbs schrijft:

{{Citaat|Zijn herinvoering van het concept van aantrekking in zijn 'Principia', en zijn afwijzing van een zich op de 'Ether' beroepende mechanica als verklaring voor de zwaartekracht leken Westfall en mij een voldoende argument voor de invloed van de alchemie op zijn denken. Veel alchemistische verhandelingen gaan immers uit van niet-mechanische actieve principes die conceptueel vergelijkbaar zijn met de zwaartekrachttheorie van Newton.}}

John Maynard Keynes, die veel van Newtons alchemistische geschriften had verworven, verklaarde:<ref>Keynes, John Maynard (1972). "Newton, The Man". ''The Collected Writings of John Maynard Keynes'' Volume X. MacMillan St. Martin's Press. p. 363-4. Engels citaat: "Newton was not the first of the age of reason: he was the last of the magicians."</ref>

{{Citaat|Newton was niet de eerste vertegenwoordiger van het tijdperk van de rede, hij was de laatste van de magiërs.}}

== Werken ==
* Veel artikelen in de ''[[Philosophical Transactions]]'' of the [[Royal Society]]
* 1669, gepubliceerd in 1711: ''[[De analysi per aequationes numero terminorum infinitas]]''
* 1671: ''[[Method of Fluxions]]''
* 1671–1675: ''Of Natures Obvious Laws & Processes in Vegetation'', onuitgegeven werk over alchemie<ref>[https://webapp1.dlib.indiana.edu/newton/index.jsp The Chymistry of Isaac Newton] online op [[Indiana University]], geraadpleegd 23 april 2022</ref>
* 1684: ''[[De Motu Corporum in Gyrum]]''
* 1687: ''[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica]]''
* 1704: ''Opticks''
* 1707: ''Arithmetica Universalis''
* 1701-1725: Rapporten van de ''Master of the Mint''<ref>[http://www.pierre-marteau.com/editions/1701-25-mint-reports.html Reports as Master of the Mint]. [https://web.archive.org/web/20230221105722/http://www.pierre-marteau.com/editions/1701-25-mint-reports.html Gearchiveerd] op 21 februari 2023.</ref>

[[Postuum]] uitgegeven:
* 1728: ''Short Chronicle; The System of the World; Optical Lectures; The Chronology of Ancient Kingdoms, amended; De mundi systemate''
* 1733: ''Observations upon the prophecies of Daniel and the apocalypse of St. John.'' ([https://archive.org/details/observationsupon0000newt uitgave van 1991, Robinson, Arthur B. (ed.)], [[Cave Junction]], [[Oregon]], Oregon Institute of Science and Medicine, {{ISBN|0-942487-02-8}}; [https://web.archive.org/web/20080513044331/http://www.historicist.com/newton/title.htm OCR tekst-editie op historicist.com])
* 1754: ''An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture.''

== Externe links ==
{{Commonscatklein}}
{{Wikiquote klein}}
* {{en}} [http://www.newtonproject.sussex.ac.uk/prism.php?id=1 Newton project: Handschriften en transcripties van Newton]
* {{en}} [https://cudl.lib.cam.ac.uk/collections/newton Cambridge Digital Library, gedigitaliseerde notitieboeken van Newton]
* {{en}} [http://www.chlt.org/sandbox/lhl/dsb/page.42.php?size=240x320 Dictionary of scientific biography]
* {{en}} [http://dlib.nli.org.il/R/2P6TVX4BIRAI6N24ESDEFX81EIUGJJN9LST3DVM7A46SAUT2FG-04113?func=collections&collection_id=7856 Newton handschriften in de National Library of Israel]{{dode link|datum=april 2018 |bot=InternetArchiveBot }}

{{Appendix| |2=
== Secundaire literatuur ==
* {{Aut|[[Carl Benjamin Boyer|Boyer, C.B.]]}} (1968): ''A history of mathematics'', New York
* {{Aut|[[Floris Cohen|Cohen, Floris]]}} (2010): Isaac Newton en het ware weten, Bert Bakker Amsterdam
* {{Aut|[[Eduard Jan Dijksterhuis|Dijksterhuis, E. J.]]}} (1980): ''De mechanisering van het wereldbeeld'', Amsterdam, vierde druk
* {{Aut|[[Reyer Hooykaas|Hooykaas, R.]]}} (1976): ''Geschiedenis der natuurwetenschappen'', Utrecht
* {{Aut|Iliffe, Rob}}, ''Priest of Nature. The Religious Worlds of Isaac Newton'', 2017, {{ISBN|9780199995356}}
* Levenson, Thomas (2009): ''Newton and the counterfeiter. The unknown detective career of the world's greatest scientist'', Faber and Faber, London
* {{Aut|[[Dirk Jan Struik|Struik, D.J.]]}} (1977): ''Geschiedenis van de wiskunde'', SUA Amsterdam
* {{Aut|Struik, D.J.}} (1986): ''A source book in mathematics 1200-1800'', Princeton University Press
* {{Aut|Westfall, R.S.}} (1998): ''Never at rest. A biography of Isaac Newton'', Cambridge
== Voetnoten ==
{{References}}
}}
{{Bibliografische informatie}}
{{Navigatie fysische optica}}

{{DEFAULTSORT:Newton, Isaac}}
[[Categorie:Isaac Newton| ]]
[[Categorie:Natuurfilosofie]]
[[Categorie:Theoretisch natuurkundige]]
[[Categorie:Auteur in het publiek domein]]