Isaac Newton

Isaac Newton
Sự nghiệp
Isaac Newton sinh ra trong một gia đình nông dân. May mắn cho nhân loại, Newton không làm
ruộng giỏi nên được đưa đến Đại học Cambridge để trở thành luật sư. Tại Cambridge, Newton bị
ấn tượng mạnh từ Euclid, tuy rằng tư duy của ông cũng bị ảnh hưởng bởi trường phái Bacon và
René Descartes. Một đợt dịch bệnh đã khiến trường Cambridge đóng cửa và trong thời gian ở
nhà, Newton đã có những phát kiến khoa học quan trọng, dù chúng không được công bố ngay.
Những người có ảnh hưởng đến việc công bố các công trình của Newton là Robert Hooke và
Edmond Halley. Sau một cuộc tranh luận về chủ đề quỹ đạo của một hạt khi bay từ vũ trụ vào
Trái Đất với Hooke, Newton đã bị cuốn hút vào việc sử dụng lý thuyết vạn vật hấp dẫn và cơ
học của ông trong tính toán quỹ đạo Johannes Kepler. Những kết quả này hấp dẫn Halley và
ông đã thuyết phục được Newton xuất bản chúng. Từ tháng 8 năm 1684 đến mùa xuân năm
1688, Newton hoàn thành tác phẩm, mà sau này trở thành một trong những công trình nền
tảng quan trọng nhất cho vật lý của mọi thời đại, cuốn Philosophiae Naturalis Principia
Mathematica (Các Nguyên lý Toán học của Triết lý về Tự nhiên).
Trong quyển I của tác phẩm này, Newton giới thiệu các định nghĩa và ba định luật của chuyển
động thường được biết với tên gọi sau này là định luật Newton. Quyển II trình bày các phương
pháp luận khoa học mới của Newton thay thế cho triết lý Descartes. Quyển cuối cùng là các ứng
dụng của lý thuyết động lực học của ông, trong đó có sự giải thích về thủy triều và lý thuyết về
sự chuyển động của Mặt Trăng. Để kiểm chứng lý thuyết về vạn vật hấp dẫn của ông, Newton
đã hỏi nhà thiên văn John Flamsteed kiểm tra xem Sao Thổ có chuyển động chậm lại mỗi lần đi
gần Sao Mộc không. Flamsteed đã rất sửng sốt nhận ra hiệu ứng này có thật và đo đạc phù hợp
với các tính toán của Newton. Các phương trình của Newton được củng cố thêm bằng kết quả
quan sát về hình dạng bẹt của Trái Đất tại hai cực, thay vì lồi ra tại hai cực như đã tiên đoán bởi
trường phái Descartes. Phương trình của Newton cũng mô tả được gần đúng chuyển động Mặt
Trăng, và tiên đoán chính xác thời điểm quay lại của sao chổi Halley. Trong các tính toán về
hình dạng của một vật ít gây lực cản nhất khi nằm trong dòng chảy của chất lỏng hay chất khí,
Newton cũng đã viết ra và giải được bài toán giải tích biến phân đầu tiên của thế giới.
Newton sáng tạo ra một phương pháp khoa học rất tổng quát. Ông trình bày phương pháp luận
của ông thành bốn quy tắc của lý luận khoa học. Các quy tắc này được phát biểu trong quyển
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica như sau:

Các hiện tượng tự nhiên phải được giải thích bằng một hệ tối giản các quy luật đúng, vừa đủ và
chặt chẽ.
Các hiện tượng tự nhiên giống nhau phải có cùng nguyên nhân như nhau.
Các tính chất của vật chất là như nhau trong toàn vũ trụ.
Một nhận định rút ra từ quan sát tự nhiên chỉ được coi là đúng cho đến khi có một thực nghiệm
khác mâu thuẫn với nó.
Bốn quy tắc súc tích và tổng quát cho nghiên cứu khoa học này đã là một cuộc cách mạng về tư
duy thực sự vào thời điểm bấy giờ. Thực hiện các quy tắc này, Newton đã hình thành được các
định luật tổng quát của tự nhiên và giải thích được gần như tất cả các bài toán khoa học vào
thời của ông. Newton còn đi xa hơn việc chỉ đưa ra các quy tắc cho lý luận, ông đã mô tả cách
áp dụng chúng trong việc giải quyết một bài toán cụ thể. Phương pháp giải tích mà ông sáng tạo
vượt trội các phương pháp mang tính triết lý hơn là tính chính xác khoa học của Aristotle và
Thomas Aquinas. Newton đã hoàn thiện phương pháp thực nghiệm của Galileo Galilei, tạo ra
phương pháp tổng hợp vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay trong khoa học. Những câu chữ
sau đây trong quyển Opticks (Quang học) của ông có thể dễ dàng bị nhầm lẫn với trình bày hiện
đại của phương pháp nghiên cứu thời nay, nếu Newton dùng từ "khoa học" thay cho "triết lý về
tự nhiên":
Cũng như trong toán học, trong triết lý về tự nhiên, việc nghiên cứu các vấn đề hóc búa cần
thực hiện bằng phương pháp phân tích và tổng hợp. Nó bao gồm làm thí nghiệm, quan sát, đưa
ra những kết luận tổng quát, từ đó suy diễn. Phương pháp này sẽ giúp ta đi từ các hợp chất
phức tạp đến nguyên tố, đi từ chuyển động đến các lực tạo ra nó; và tổng quát là từ các hiện
tượng đến nguyên nhân, từ nguyên nhân riêng lẻ đến nguyên nhân tổng quát, cho đến khi lý
luận dừng lại ở mức tổng quát nhất. Tổng hợp lại các nguyên nhân chúng ta đã khám phá ra
thành các nguyên lý, chúng ta có thể sử dụng chúng để giải thích các hiện tượng hệ quả.
Newton đã xây dựng lý thuyết cơ học và quang học cổ điển và sáng tạo ra giải tích nhiều năm
trước Gottfried Leibniz. Tuy nhiên ông đã không công bố công trình về giải tích trước Leibniz.
Điều này đã gây nên một cuộc tranh cãi giữa Anh và lục địa Châu Âu suốt nhiều thập kỷ về việc
ai đã sáng tạo ra giải tích trước. Newton đã phát hiện ra định lý nhị thức đúng cho các tích của
phân số, nhưng ông đã để cho John Wallis công bố. Newton đã tìm ra một công thức cho vận
tốc âm thanh, nhưng không phù hợp với kết quả thí nghiệm của ông. Lý do cho sự sai lệch này

nằm ở sự giãn nở đoạn nhiệt, một khái niệm chưa được biết đến thời bấy giờ. Kết quả của
Newton thấp hơn γ½ lần thực tế, với γ là tỷ lệ các nhiệt dung của không khí.
Theo quyển Opticks, mà Newton đã chần chừ trong việc xuất bản mãi cho đến khi Hooke mất,
Newton đã quan sát thấy ánh sáng trắng bị chia thành phổ nhiều màu sắc, khi đi qua lăng kính
(thuỷ tinh của lăng kính có chiết suất thay đổi tùy màu). Quan điểm hạt về ánh sáng của
Newton đã xuất phát từ các thí nghiệm mà ông đã làm với lăng kính ở Cambridge. Ông thấy các
ảnh sau lăng kính có hình bầu dục chứ không tròn như lý thuyết ánh sáng thời bấy giờ tiên
đoán. Ông cũng đã lần đầu tiên quan sát thấy các vòng giao thoa mà ngày nay gọi là vòng
Newton, một bằng chứng của tính chất sóng của ánh sáng mà Newton đã không công nhận.
Newton đã cho rằng ánh sáng đi nhanh hơn trong thuỷ tinh, một kết luận trái với lý thuyết sóng
ánh sáng của Christiaan Huygens.
Newton cũng xây dựng một hệ thống hoá học trong mục 31 cuối quyển Opticks. Đây cũng là lý
thuyết hạt, các "nguyên tố" được coi như các sự sắp xếp khác nhau của những nguyên tử nhỏ
và cứng như các quả bi-a. Ông giải thích phản ứng hoá học dựa vào ái lực giữa các thành phần
tham gia phản ứng. Cuối đời (sau 1678) ông thực hiện rất nhiều các thí nghiệm hoá học vô cơ
mà không ra kết quả gì.
Newton rất nhạy cảm với các phản bác đối với các lý thuyết của ông, thậm chí đến mức không
xuất bản các công trình cho đến tận sau khi người hay phản bác ông nhất là Hooke mất. Quyển
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica phải chờ sự thuyết phục của Halley mới ra đời. Ông
tỏ ra ngày càng lập dị vào cuối đời khi thực hiện các phản ứng hoá học và cùng lúc xác định
ngày tháng cho các sự kiện trong Kinh Thánh. Sau khi Newton qua đời, người ta tìm thấy một
lượng lớn thuỷ ngân trong cơ thể của ông, có thể bị nhiễm trong lúc làm thí nghiệm. Điều này
hoàn toàn có thể giải thích sự lập dị của Newton.
Newton đã một mình đóng góp cho khoa học nhiều hơn bất cứ một nhân vật nào trong lịch sử
của loài người. Ông đã vượt trên tất cả những bộ óc khoa học lớn của thế giới cổ đại, tạo nên
một miêu tả cho vũ trụ không tự mâu thuẫn, đẹp và phù hợp với trực giác hơn mọi lý thuyết có
trước. Newton đưa ra cụ thể các nguyên lý của phương pháp khoa học có thể ứng dụng tổng
quát vào mọi lĩnh vực của khoa học. Đây là điều tương phản lớn so với các phương pháp riêng
biệt cho mỗi lĩnh vực của Aristotle và Aquinas trước đó.
Tuy các phương pháp của 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.
Cũng có các nhà triết học trước như Galileo và John Philoponus sử dụng phương pháp thực
nghiệm, nhưng Newton là người đầu tiên định nghĩa cụ thể và hệ thống cách sử dụng phương
pháp này. Phương pháp của ông cân bằng giữa lý thuyết và thực nghiệm, giữa toán học và cơ
học. Ông toán học hoá mọi khoa học về tự nhiên, đơn giản hoá chúng thành các bước chặt chẽ,
tổng quát và hợp lý, tạo nên sự bắt đầu của Kỷ nguyên Suy luận. Những nguyên lý mà Newton
đưa ra do đó vẫn giữ nguyên giá trị cho đến thời đại ngày nay. Sau khi ông ra đi, những phương
pháp của ông đã mang lại những thành tựu khoa học lớn gấp bội những gì mà ông có thể tưởng
tượng lúc sinh thời. Các thành quả này là nền tảng cho nền công nghệ mà chúng ta được hưởng
ngày nay.
Không ngoa dụ chút nào khi nói rằng Newton là danh nhân quan trọng nhất đóng góp cho sự
phát triển của khoa học hiện đại. Như nhà thơ Alexander Pope đã viết:
Tự nhiên im lìm trong bóng tối
Chúa bảo rằng Newton ra đời!
Và ánh sáng bừng lên khắp lối.
Tiếng Anh:
Nature and Nature's laws lay hid in night
God said, Let Newton be!
and all was light
Tiểu sử
Quyển Các nguyên lý của NewtonIsaac Newton sinh ra tại một ngôi nhà ở Woolsthorpe, gần
Grantham ở Lincolnshire, Anh, vào ngày 4 tháng 1 năm 1643. Ông chưa một lần nhìn thấy mặt
cha, do cha ông, một nông dân cũng tên là Isaac Newton, mất sớm vào tháng 10 năm 1662.
Sống không hạnh phúc với bố dượng từ nhỏ, Newton bắt đầu những năm học phổ thông trầm
uất, xa nhà và bị gián đoạn bởi các biến cố gia đình. May mắn là do không có khả năng điều
hành tài chính trong vai anh cả sau khi bố dượng mất, ông tiếp tục được cho học Đại học
(trường Trinity College Cambridge) sau phổ thông vào năm 1661, sử dụng học bổng của trường
với điều kiện phải phục dịch các học sinh đóng học phí.

Mục tiêu ban đầu của Newton tại Cambridge là tấm bằng luật sư với chương trình nặng về triết
học của Aristotle, nhưng ông nhanh chóng bị cuốn hút bởi toán học của Descartes, thiên văn học
của Galileo và cả quang học của Kepler. Ông đã viết trong thời gian này: "Plato là bạn của tôi,
Aristotle là bạn của tôi, nhưng sự thật mới là người bạn thân thiết nhất của tôi". Tuy nhiên, đa
phần kiến thức toán học cao cấp nhất thời bấy giờ, Newton tiếp cận được là nhờ đọc thêm sách,
đặc biệt là từ sau năm 1663, gồm các cuốn Elements của Euclid, Clavis Mathematica của William
Oughtred, La Géométrie của Descartes, Geometria a Renato Des Cartes của Frans van
Schooten, Algebra của Wallis và các công trình của François Viète.
Ngay sau khi nhận bằng tốt nghiệp, năm 1665, ông phải trở về nhà 2 năm vì trường đóng cửa
do dịch cúm. Hai năm này chứng kiến một loạt các phát triển quan trọng của Newton với
phương pháp tính vi phân và tích phân hoàn toàn mới, thống nhất và đơn giản hoá nhiều
phương pháp tính khác nhau thời bấy giờ để giải quyết những bài toán có vẻ không liên quan
trực tiếp đến nhau như tìm diện tích, tìm tiếp tuyến, độ dài đường cong và cực trị của hàm. Tài
năng toán học của ông nhanh chóng được hiệu trưởng của Cambridge nhận ra khi trường mở
cửa trở lại. Ông được nhận làm giảng viên của trường năm 1670, sau khi hoàn thành thạc sĩ, và
bắt đầu nghiên cứu và giảng về quang học. Ông lần đầu chứng minh ánh sáng trắng thực ra
được tạo thành bởi nhiều màu sắc, và đưa ra cải tiến cho kính thiên văn sử dụng gương thay
thấu kính để hạn chế sự nhoè ảnh do tán sắc ánh sáng qua thuỷ tinh.
Newton được bầu vào Hội Khoa học Hoàng Gia năm 1672 và bắt đầu vấp phải các phản bác từ
Huygens và Hooke về lý thuyết hạt ánh sáng của ông. Lý thuyết về màu sắc ánh sáng của ông
cũng bị một tác giả phản bác và cuộc tranh cãi đã dẫn đến suy sụp tinh thần cho Newton vào
năm 1678. Năm 1679 Newton và Hooke tham gia vào một cuộc tranh luận mới về quỹ đạo của
thiên thể trong trọng trường. Năm 1684, Halley thuyết phục được Newton xuất bản các tính
toán sau cuộc tranh luận này trong quyển Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Các
Nguyên lý của Triết lý về Tự Nhiên). Quyển sách đã mang lại cho Newton tiếng tăm vượt ra
ngoài nước Anh, đến Châu Âu.
Năm 1685, chính trị nước Anh thay đổi dưới sự trị vì của James II, và trường Cambridge phải
tuân thủ những điều luật phi lý như buộc phải cấp bằng cho giáo chủ không thông qua thi cử.
Newton kịch liệt phản đối những can thiệp này và sau khi James bị William III đánh bại, Newton
được bầu vào Nghị Viện Anh nhờ những đấu tranh chính trị của ông.

Năm 1693, sau nhiều năm làm thí nghiệm hoá học thất bại và sức khoẻ suy sụp nghiêm trọng,
Newton từ bỏ khoa học, rời Cambridge để về nhận chức trong chính quyền Luân Đôn. Newton
tích cực tham gia hoạt động chính trị và trở nên giàu có nhờ bổng lộc nhà nước. Năm 1703
Newton được bầu làm chủ tịch Hội Khoa học Hoàng Gia Anh và giữ chức vụ đó trong suốt phần
còn lại của cuộc đời ông. Ông được Nữ Hoàng Anh phong tước hiệp sĩ năm 1705. Những năm
cuối đời, Newton trải qua một cuộc cãi cọ phức tạp với Leibniz về việc ai là người sáng tạo ra
giải tích trước. Ông mất ngày 31 tháng 3 năm 1727 tại Luân Đôn.