نشأة إسحاق نيوتن

هذا المقال يهتم بجانب خاص من حياةالسيرإسحاق نيوتن،العالموالرياضياتيالإنجليزيومؤلف كتابالأصول الرياضية للفلسفة الطبيعيةوالذي يعد من أهم الأعمال في تاريخ العلم.يلقي هذا المقال الضوء على ميلاد هذا العالم في عام 1642 . تعليمه وإسهاماته العلمية قبل كتابه عمله الرئيسي «المبادئ» في عام 1685 .
ولد السيرإسحاق نيوتن1642 يوم عيد الميلاد الموافق 25 كانون الأول بعد وفاة والده بثلاثة أشهر.وقد سمي باسم والده، الذي كان معاونا زراعيا للسيد حنا إيسكوف في وولثورب فيمقاطعةلنكولنشاير، ومع أن المولود كان هزيلا عليل الصحة، إلا أنه نجح في أن يظل على قيد الحياة وأن ينشأ قويا وإن لم يتمتع قط بصحة ممتازة. ولم يحظ إسحاق بطفوله سعيدة، لأن والدته تزوجت قبل أن يبلغ السنتين من عمره منقسبروتستنتيثري يدعى برنابا سميث، فتركت إسحاق في رعايه جدته وانتقلت إلى القرية المجاورة التي كان يعيش فيها زوجها لكي تساعده في تربية أطفاله الثلاثة.وهكذا ظل إسحاق منفصلا عن والدته قرابة تسع سنوات إلى أن توفى زوج أمه عام 1653 . وقد أثر غيابها على الأرجح تأثيرا حادا في نشأه إسحاق وفي شخصيته، بل ولا شك أنه كون موقفه من النساء عامه. لذللك لم يكن له معهن شأن يذكر في حياته كلها ولم يتزوج أبدا.وفيما عدا قصه حب عابرة في شبابه كان اهتمامه منصبا بكليته على عمله، وإلى مدى أقل على منتقديه، إذ أن الشعور الحاد بعدم الأمان الذي جعل القلق يسيطر عليه لدى نشره أعماله والعنف اللا معقول الذي كان يدافع به عنها، لازماه طيله حياته كلها، بل ويمكن تتبع آثارهما حتى سنواته الأولى.
وعندما أصبح سن نيوتن 19 عاما هدد أمه وزوجها بأنه سَيُحْرِق البيت وهما فيه.
وليس في طفولة نيوتن المبكره ما يدل دلاله واضحة على قدرته العقليه، فقد كان طفلا محبا للإستطلاع وتلميذا متوسطا في المدرسة الثانوية في غرانتام، وكان ينفق من الوقت في أحلام اليقظة في قاعه الدرس أكثر ما ينفقه في مراجعة الدروس.وكان يفضل البقاء وحيدا مع نفسه أكثر من مصاحبة الآخرين، ونادرا ما كان يمارس الألعاب والرياضة مع الأولاد الآخرين، إذ كان مزاجيا متوتر الأعصاب جدا، ولكنه كان يخلد إلى تفحص أفكاره، وقد أظهر فعلا بعض البراعة الميكانيكية فصنع أدوات آليه من تصميمه مثل طائرة ورقية وساعة مائية.
وبعد موت زوج أمه، دعته والدته ليدير الملكية الكبيرة التي آلت إليها. فلم تدم هذة المهمة طويلا، إذ أثبت نيوتن عند إدارته لهذه المزرعة أنه لا يصلح لذلك إطلاقاً، وأنه غير قادر على التفاهم مع المزارعين، فضلا عن أن اهتمامه بالأمور الزراعية كان ضعيفا. وكان من محاسن الصدف أن خاله أقنع والدته بضرورة إعادة نيوتن إلى المدرسة في غرانتام لكي يدرس فيهااللاتينيةوالحساب ويهئ نفسه لصعوبات التعليم الجامعي. وكانت نتائج أعمال نيوتن في مواضيع دراسته كافية لقبوله في كليةترينيتيفيكامبريدجحيث حصل على شهادة القبول في يونيو عام 1661، أي عندما بلغ الثامنة عشر من عمره.
كانتجامعة كامبريدجفي ذلك الوقت، مثل غيرها من الجامعات لا تزال غارقة في تعاليمأرسطوومذهبه، على الرغم من أن انتساب نيوتن إليها جاء بعد أن كاننيكولاس كوبرنيكوسوكبلروغاليليو غاليليقد أسهموا إسهاما عظيما في العلم الحديث. لذلك قلما كان يدور النقاش عننظام كوبرنيكوسالقائل بمركزيةالشمسأو عن ميكانيكغاليلي، وكان على نيوتن وزملائه في الدراسة أن يتلقوا بدلا من ذلك دروسا عن أعمالأرسطووأفلاطونوعن النظرة الشائعة آنذاك وهي أنالأرضمركزالكون، على الرغم من تزايد إتضاح عدم واقعيتها غير أن نيوتن كان قد إجتذبته أعمالفلاسفةالفيزياء، من أمثالرينيه ديكارتالذي كان قد بدأ بصياغة مفهوم جديد عن الطبيعة يصورها شيئا معقدا غير شخصي، وآله عاطلة. بل إن تأثيرديكارتفي نيوتن كان هائلا، لأنديكارتبخلافأرسطوكان ينظر إلى الواقع الفيزيائي على أنه ليس سوى جسيمات مادية متحركه باستمرار ويعتقد بأن جميع الظواهر الطبيعية تنشأ عن تأثير هذه الجسيمات بعضا في بعض تأثيرا آليا. هذا فضلا عن أن نيوتن وقع تحت تأثيرالرياضيإسحاق باروالذي كان أول من اكتشف ألمعية نيوتن وشجعه على اهتمامه بالرياضيات كما لفت انتباهه إلى دراسة البصريات فعمل نيوتن أثناء سنتيه الأخيرتين في كامبريدج على تقوية مهاراته الرياضية وظل يتابع في الوقت نفسه دراسه أعمال علماء النهضة وفلاسفتها كما بدأ أيضا بصياغة مفاهيمه التي أصبحت فيما بعد إحدى أهم إسهاماته.غير أن الجهود الكبيرة التي بذلها في دراسته الخاصة أثرت على دراسته الأكاديمية المطالب بها وجعلتها غير متميزة لذلك عندما نال نيوتن شهادةالبكالوريوسفي أبريل عام 1665 مرت موهبه من أعظم المواهب في تاريخ الجامعة التعليمي، بدون أن يلاحظها أحد.
وفي عام 1665 تفشى وباءالطاعونفيلندن، مما دفع نيوتن إلى مغادرةكامبريدجوالعودة إلى بيته في وولثورب حيث قضى العامين التاليين متأملا الأفكار التي بدأ اهتمامه بها حين كان في الجامعة عن المكان والزمان والحركة ومن المسلم به أنه كان حين عودته إلى كمبردج عام 1667 قد أرسى نهائيا أسس أعماله في المجالات الكبيرة الثلاثة التي اقترن بها اسمه إلى الأبد، وهيحساب التفاضل والتكاملوطبيعةالضوء الأبيضوالتثاقل الكوني وما يترتب عليه من أمور.كما اكتشف أيضانظرية ذات الحدين. بل إنه أثناء هذه المدة نفسها، كان قد تفحص عناصرالحركة الدائريةواستنبط من تطبيق تحليله علىالقمروالكواكب، علاقة التربيع العكسي التي تقول إن القوة المركزية التي تؤثر في الكوكب تتناقص متناسبة عكسا مع بعده عن الشمس أي تلك العلاقة التي أصبحت بعد ذلك قانونا حاسما للتثاقل الكوني لتكون العلاقة بالشكل التالي:
حيث:
حيث:
ففي هذين العامين الرائعين اللذين قضاهما نيوتن في وولثورب، أوصل أعمالغاليليوكبلرإلى استنتاجاتهما المنطقية، وصاغ القوانين الفيزيائية اللازمة لتفسير ديناميكية كون ميكانيكي فطغت إنجازاته العلمية على علم القرنين التاليين وعلى فلسفتهما. حتى ليصعب على المرء أن يفهم كيف أمكن لشاب ناشئ في سنه أن ينجز هذة الأعمال الفذة في مده قصيرة كهذة.
كانت نظرية نيوتن فيالثقالةتعتمد على نظريته القائلة «إن معدلسرعةالسقوط تتناسب مع شدة قوة التثاقل، وأن هذه القوة تتناقص تبعا لمربع المسافة عن مركز الأرض». إذ قادته مشاهدته سقوط تفاحة من شجرة على الأرضعند إقامته في وولثورب إلى أن يستنتج أن الأرض تجذب التفاحة باستمرار حتي حين تكون على الأرض. علما بأن هذة الفكرة - جذب الأرض للأشياء – لم تكن جديدة، إلا أن نيوتن كان أول من قال بأن هذه القوة التي تسبب سقوط التفاحة على الأرض، هي نفسها القوة التي تبقى القمر في مداره حول الأرض، وتبقيالأرضفي مدارها حولالشمس. ولكن ما وضحهقانون التربيع العكسيرياضيا هو كيف أن قوىالتجاذببين جسمين تتوقف علىكتلتهماوعلىالمسافةبينهما. كما بين هذا القانون أيضا النتيجة التي توصل إليها نيوتن وهي أن قوه التثاقل الأرضي لا تتميز بأي شيء خاص بها، وإنما يمكن أن نجدها ناشئه عن جميع الأجسام في العالم. ولم يكتف نيوتن بأن وحد ميكانيككبلروغاليليووأكمل عليهم بل أوضح أيضا أن حركات العالم الديناميكية يمكن أن توصف بعلاقات رياضية أساسية تصلح في أي مكان في هذا الكون. حتي لقد أعطت فائدة الرياضيات المؤكدة هذه الفلسفة الطبيعية - كما كانت تسمى الفيزياء في ذلك الوقت – أساسا نظريا قائما بذاته لم يكن لها مثله من قبل قط.
وكان ثاني إنجازات نيوتن العظيمة تجاربه فيالضوءوالنظرية الجسيمية التي كونها عنه. فحين كان في وولثورب قام بتجارب علىالمنشور، ولاحظ أنه عندما يمرشعاع ضوئيعبر المنشور كان ينكسر ولكنه يتجزأ إلى أجزاء تنكسر بانحرافات مختلفه، وأن الحزمة التي تسقط على الحاجز ليست مجرد بقعة متسعة منالضوءوإنما هي شريط ذو ألوان متتابعة مرتبة بحسب ترتيب ألوانقوس قزحالمألوفة: الأحمر فالبرتقالي فالأصفر فالأخضر فالأزرق فالبنفسجي. وحين كان يمر عبر منشور ثان بشرط أن يكون مقلوب بالنسبة للأول كانت الألوان تعود فتتحد لتكون حزمة بيضاء، فساقته هذه التجارب إلى تكوين نظرية جسيمية للضوء، إذ اعتقد أن الأشعة الإفرادية تثير عندما تسقط علىشبكية العينإحساسات بألوان إفرادية. ومع أن زملاءه قبلوا بعد ذلك بوجه عام نظريته أن الضوء يتألف من جسيمات غايه في الصغر، إلا أن عددا من المعارضين مثل الفلكيوالفيزيائيالهولنديكريستيان هويغنزكانوا يحاجون بأن الضوء يتألف من أمواج. غير ان نيوتن كان يرد على ذلك بأن الضوء لو كان تموجيا لكان يجب أن ينعطف عند الظلال (مثلالصوتعندما ينحرف عند الحواف ليصبح مسموعا) وكان نيوتن على حق في فكرته هذة، ولم يمض سوى سنوات حتي أثبتت تجارب أكثر دقة بأن الضوء ينعطف فعلا وأنه لذلك يملك خواص تموجية.
وبالرغم من ذلك لم تنتهي النظرية الجسيميه للضوء، ففي بدايه القرن العشرين إقترحألبرت أينشتاينأنالضوءيتألف من جسيمات منفصله تدعي اليومفوتونات.
وبعد أن أعيد افتتاحكمبردجفي عام 1667 انتخب نيوتن عضوا في كليه ترينيتي، وبعد ذلك بعامين تخلى موجه نيوتن وناصحه إسحق باور عن مركزه موصيا بأن يكون نيوتن خلفا له، فبدأ نيوتن بإلقاء محاضرات فيالبصرياتدون أن يكون قد نشر بعد أي شيء عن اكتشافاته، كما تابع تجاربه في الضوء وصنع أولمقراب عاكس. وقد أثار هذاالمقراباهتماما عظيما لدىالجمعية الملكيةأدى إلى انتخاب نيوتن عضوأ في هذة الهيئة عام 1672 . فشجع هذا الشرف نيوتن على تقديم نشرة علمية فيالبصرياتلاقت هجوما قاسيا منروبرت هوكالذي كان آنذاك رئيساللجمعية الملكيةويعد نفسه خبيرا فيالبصرياتوقد أثارت طريقته المتعالية في مراجعة النشرة غضب نيوتن الذي كان لا يستطيع تقبل أي نقد لعمله أو أي جدل مقيت.ولم يمض عام كامل على تقديم نيوتن لنشرته حتي ضاق ذرعا بتبادل الآراء في المناقشات، وأصابه من الضجر ما جعله يقطع صلاته ويعيش في عزلة تامه.
أما خلافات نيوتن معهوكوهويلمز في طبيعة الضوء فقد طغا عليها جدل دار حول اكتشافحساب التفاضل والتكاملالذي بدأ في عام 1684 عندما نشرالفيلسوفوعالم الرياضياتالألمانيغوتفريد فيلهيلم لايبنتزبحثة عن هذا الموضوع، وكان تأخر نيوتن في نشر بحثه عن هذا الحساب حتي عام 1704 هو السبب في اختلاط الأمر حول من له الحق في هذا الاكتشاف، حتي إلى ما بعد ذلك التاريخ وكان كل من الرجلين يبدى صداقته للآخر أمام الجمهور، ولكنه كان في الوقت نفسه يشجع مؤيدية على أن يستخفوا بعمل الآخر. ومن المرجح أنلايبنتزكان قد توصل إلى هذا الحساب بمعزل عننيوتن، غير أنه من الثابت حاليا أن نيوتن كان قد بدأ بتطويرحساب التفاضل والتكاملحتي قبل أن يبدألايبنتزبدراسهالرياضيات.ولكن النزاع بدأ يطرح على الصعيد القومي بين أناس لم يكونوا يعرفون أي شئ عن عمل كل من العالمين ومع ذلك كانوا يجادلون بانفعال حول صاحب هذا الاكتشاف هل هوإنكليزيأمألماني. ولم تنته هذه المشكله إلى حل طيله حياه نيوتن ففى حين كان كثيرون من زملائه راغبين في تبرئته من تهمة الإدعاء بسبب عدم توفر أي دليل نظرا لشهرة لايبنتز الواسعه فقد كان معظم علماء القارة الأوروبية (دون الجزر البريطانية) ورياضيوها يستخدمون رموزلايبنتزومصطلحاته، واستمر استخدامها إلى الآن لآنها أكثر ملاءمة.
ولقد حقق نيوتن أهم اكتشافاته فيالضوءوالرياضيات في أواسطالثمانينياتمنالقرن السابع عشر، ولكنه فيما عدا نشرات قليلة عن البصريات لم ينشر إلا القليل من أعماله ولا سيما قانونه فيالثقالة. حتى أن علاقاته المتوترة مع العديد من معاصرية فيالجمعية الملكية، كانت تجعله بين حين وآخر يشمئز من العلم ويتوجه باهتمامه إلى مواضيع أخرى كانت تحيره دائماكالدينوالتأملاتالصوفيةبل إن أهم عمل لهالمبادئكان من الممكن ألا يكتب لولا دعوى خصمه القديمروبرت هوكبأنه من الممكن تفسير حركاتالكواكببقانون التربيع العكسيللجاذبية وبالرغم من أنهوككان غير قادر على إثبات نظريته إلا أن عالم الفلكوالرياضياتيالإنجليزيالشهيرإدموند هاليقد طرح المسألة علىنيوتنوسأله كيف يجب أن تتحرك الكواكب إذا كانت قوة التجاذب بينها وبين الشمس تتناقص متناسبة عكسا مع مربع أبعادها عن الشمس فأجاب نيوتن بأن الكواكب يجب أن تسير في قطوع ناقصه (مدارات إهليلجية). وحين سألههاليبعدئذ عن سبب اعتقاده بأنها تسير على هذا النحو أجاب بأنه حسب مداراتها وهكذا فقد كان طلب هالي من نيوتن بان يبرهن نظريته سببا في ان يبدأ نيوتن بتأليف كتاب يشرح فيه نظريته عنالجاذبية(الثقالة) ويشرح كذلك قوانين الحركة الثلاثة التي صاغها وقد أنجز نيوتن كتابه المخطوط في 18 شهر ثم نشره على نفقة هالي بعنوان «المبادئ الرياضية للفلسفه الطبيعية». ومع أن هذا الكتاب كان قد كتب على شكل سلسلة من البديهيات والبراهين المصاغه بكلمات مكثفة جدا، إلا أنه يظل أعظم ما كتب من الأعمال العلمية وأشدها تأثيرا على الإطلاق. فقد أعطى صورة كون فرغ الإله من خلقه وتركة يجري وحده وفقا لجميع الحركات الديناميكية التي تخضعلقانون الجاذبية. واكتسب نيوتن بفضل كتابه المبادئ شهرة عالمية وضمن به مكانه مرموقة لا مثيل لها في المجتمع العلمي.
«لقد كان النظام النيوتني قائما على مجموعه من الافتراضات القليلة والبسيطه المطورة وفق تفكير رياضي واضح وجذاب يكاد يصعب على المحافظين أن يكون لديهم العزم والجرأة لمحاربته»
ولكن نيوتن الذي أصبح رمزا حيا لعصر العقل سرعان ما ضل عن طريق العلم وبدأ يبذل جهدا كبيرا في محاوله إثبات كيف يمكن أن تتحولالمعادنالخسيسة إلىذهبوراح يكتب فيالكيمياءأسفارا مطوله لا قيمه لها ولا نفع على الإطلاق.وقد كتب نيوتن بوصفه موحدا مؤمنا احتفظ بمعتقداته الدينية لنفسه وكتمها كي يضمن بقاءه فيكمبردج، أكثر من مليون كلمة يبدى فيها تأملاته عن معاني آياتالكتاب المقدسالخفيه وبين أن عمر الأرض نحو 5000 سنة اعتمادا على عدد الأجيال المذكورة فيالتوراة.
في عام 1692 عانىنيوتنمن انهيار عصبي ربما كان ناشئا عن الإجهاد ولكن تم إجباره على ترك العمل ما يقرب من عامين على الرغم من أنه شفى تماما من المرض وبالرغم من ذلك فقد توج أبحاثة العلمية بخاتمه بارزة إذا أمضي بعض الوقت خلال العقدين التاليين وهو يجمع أدله وقرائن عن نظريته فيالضوءالتي نشرت قبل أن تظهر بالعنوان المشهورالبصرياتعام 1704 بعقدين. وكان السبب في تأخر نشر الكتاب هو أن نيوتن كان يرفض نشره قبل وفاةهوكعام 1703 . وفي هذا العام انتخب نيوتن رئيساللجمعيه الملكيهخلفالهوكوقد ظل يشغل هذا المنصب حتى وفاته. كما أنتخب أيضا عضوا في البرلمان عام 1689 ولكنه لم يطلب الكلام طيله السنوات العدة التي قضاها في عضويته إلا مره واحدة عندما طلب إغلاق نافذة كانت مفتوحة.
وفي عام 1696 عين نيوتن مراقبا لدار سكالنقودوبعد ذلك بثلاث سوانت تسلم منصب الرئيس الأعلى للدار.ومع ان نيوتن ظل محافظا على انتسابه المهني إلى الجامعة حتي عام 1701، إلا أن تعيينه في الدار أنهى عمليا مهامه الأكاديمية نظرا لانتقاله إلىلندنلتسلم واجباته الرسمية. ولقد حاول بعض المعلقين أن يثبتوا أن هذا التغير في عمل نيوتن حرم العالم العلمي من أكبر شخصياته شموخا لمده تقرب من ربع قرن من حياته ولكن نيوتن نفسه كان لدية الإستعداد لأن يعيش خارج الجامعة، كما كان راغبا في أن يتمتع بشهرته في دوامة لندن الاجتماعية. ثم إن هذا التعيين لم يكن مجرد شرف رمزي، لأن نيوتن بذل مجهودا كبيرا لإنجاز مشروع السك الذي أعده اللورد هاليفاكس. وقد رفع نيوتن أيضا إلى مرتبهفارسمن قبل الملكةآنفي عام 1705، وكان هذا شرفا لم يتم منحه لعالم من قبل، كما تلقى دخلا ثابتا من وجيه زائر، وأشرف على نشر كتابه البصريات وطبعتين متتاليتين لكتابه المبادئ . ولقد أمضى السنوات الأخيرة من حياته وهو ينعم بمحاوله تقرب الجماهير إليه وقد استمر ذلك حتى وفاته، وكان له من العمر 84 عاما.
«عندما توفي في عام 1727 منح الشرف الأعظم بأن سجي جثمانه في نعش مكشوف في قاعة القدس . وقد حمل نعشه اللورد قاضي القضاة، واثنان بلقب دوق، وثلاثة بلقب إيرل، وكان هذا يعني شيئا ذا شأن في تلك الأيام . ثم إن المكان الذي خصص لنصبه التذكاري كان قد منع سابقا عن أعظم أشرافنا . لقد كانت فرصة عظيمة فهي أول وآخر مرة يمنح فيها رجل من رجال العلم شرفا قوميا كهذا، بل إني أعتقد أن هذا الشرف لم يمنحه أحد في عالم الفكر أو التعليم أو الفن في إنكلترا»