Isaac Newton (phát âm như Isắc Niu-tơn) là một nhà vật lý, nhà thiên văn học, nhà triết học tự nhiên và nhà toán học vĩ đại người Anh. Theo lịch Julius, ông sinh ngày 25 tháng 12 năm 1642 và mất ngày 20 tháng 3 năm 1727; theo lịch Gregory, ông sinh ngày 4 tháng 1 năm 1643 và mất ngày 31 tháng 3 năm 1727. Luận thuyết của ông về Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Các Nguyên lý Toán học của Triết lý về Tự nhiên) xuất bản năm 1687, đã mô tả về vạn vật hấp dẫn và 3 định luật của Newton, được coi là nền tảng của cơ học cổ điển, đã thống trị các quan niệm về vật lý, khoa học trong suốt 3 thế kỷ tiếp theo. ông cho rằng sự chuyển động của các vật thể trên mặt đất và các vật thể trong bầu trời bị chi phối bởi các định luật tự nhiên giống nhau.

Trong cơ học, Newton đưa ra nguyên lý bảo toàn động lượng (bảo toàn quán tính). Trong quang học, ông khám phá ra sự tán sắc ánh sáng, giải thích việc ánh sáng trắng qua lăng kính trở thành nhiều màu.

Trong toán học, Newton cùng với Gottfried Leibniz phát triển phép tính vi phân và tích phân. Ông cũng đưa ra nhị thức Newton tổng quát.

Năm 2005, trong một cuộc thăm dò ý kiến của Hội Hoàng gia về nhân vật có ảnh hưởng lớn nhất trong lịch sử khoa học, Newton vẫn là người được cho rằng có nhiều ảnh hưởng hơn Albert Einstein.

Tiểu sử

Quyển Philosophiae Naturalis Principia Mathematica của NewtonIsaac Newton sinh ra tại một ngôi nhà ở Woolsthorpe, gần Grantham ở Lincolnshire, Anh, vào ngày 25 tháng 12 năm 1642 (4 tháng 1, 1643 theo lịch mới). 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 Đại học 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 Anh 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 tại 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 phong tước hiệp sĩ năm 1705. việc ai phát minh ra vi phân và tích phân, Newton và Lepnic không bao giờ tranh luận cả, nhưng các người hâm mộ lại tranh cãi quyết liệt khiến hai nhà khoa học vĩ đại này cảm thấy xấu hổ. Ông mất ngày 31 tháng 3 năm 1727 tại Luân Đôn

Newton ra đời gần đúng một thế kỷ sau khi Copernicus tạ thế, và đúng vào những
năm Galileo từ trần. Hai bậc vĩ nhân đó trong khoa thiên văn học đã cùng với
Johannes Kepler đặt nền móng để sau này Newton tiếp tục xây dựng sự nghiệp.
Newton là nhà toán học thiên tài, sinh trong thời đại có nhiều nhà toán học nổi
tiếng. Marvin nhận định rằng: “Thế kỷ 17 là thế kỷ toán học trổ hoa, cũng như thế
kỷ 18 là thế kỷ của hoá học, thế kỷ 19, sinh vật học. Khoa học trong nửa sau thế kỷ
17 đã tiến được những bước dài hơn mọi thời kỳ khác”.
Newton bao quát được các ngành chính của khoa vật lý như: Toán học, Hóa học,
Vật lý học và Thiên văn học, vì trong thế kỷ 17, nghĩa là trước khi khoa học chia ra
nhiều ngành chuyên môn, một nhà khoa học có thể cùng một lúc bao quát nhiều
ngành khoa học.
Newton sinh đúng ngày lễ Giáng sinh năm 1642. Thiếu thời ông được chứng kiến
sự thăng trầm của Chính phủ liên hiệp Oliver Cromwell, trận hỏa hoạn tàn phá hầu
hết thành phố London và nạn dịch hạch sát hại một phần ba dân số thành phố này.
Sau 18 năm sống trong một xóm nhỏ ở Woolsthorpe, Newton được gửi theo học
trường đại học Cambridge. Ở đây Newton may mắn được theo học một giáo sư
toán học có tài tên là Isaac Barrow, người được gọi là “cha tinh thần” của Newton,
Barrow biết là khuyến khích thiên tài Newton. Và ngay khi còn ở trường, Newton
đã khám phá ra định lý Nhị thức (Binôme de Newton).
Trường đại học Cambridge phải đóng cửa năm 1665 vì nạn dịch hạch, Newton lại
trở về quê. Trong hai năm liền sống cách biệt hẳn với thế giới bên ngoài, Newton
dành hết thì giờ để suy tư và nghiên cứu khoa học. Kết quả thật là siêu phàm: chưa
đầy 25 tuổi, Newton đã thực hiện được ba phát minh khiến ông nghiễm nhiên trở
nên ngang hàng với các thiên tài khoa học của mọi thời đại. Trước hết Newton phát
minh ra khoa Toán học Vi phân (Calcul différentiel) dùng để tính những số lượng
chuyển biến như sự vận động của các vật thể, của làn sóng và để giải những bài
toán vật lý có liên quan tới mọi sự chuyển động “Toán học vi phân có thể nói đã
mở được cửa kho tàng báu vật toán học, đã đặt thế giới toán học dưới chân Newton
và các học trò của ông”.
Khám phá quan trọng thứ hai của Newton là định luật về thành phần ánh sáng và
từ đó ông phân tích được bản chất của màu sắc và bản chất của ánh sáng trắng.
Newton chứng minh rằng: ánh sáng trắng của mặt trời gồm có những tia sáng màu
mà ta thường thấy ở cầu vồng. Như vậy màu sắc là bản chất của ánh sáng, và ánh
sáng trắng - những thí nghiệm bằng lăng kính của Newton đã chứng minh - là do
sự trộn lẫn tất cả các màu sắc của quang phổ. Từ khám phá này, Newton tiến đến
việc chế tạo kiểu viễn kính phản chiếu đầu tiên, có thể đem ra sử dụng một cách có
hiệu quả.
Khám phá thứ ba có lẽ là khám phá vĩ đại nhất của Newton, là định luật vạn vật
hấp dẫn. Khám phá này đã kích động trí tưởng tượng của các nhà khoa học, mãnh
liệt hơn mọi khám phá về lý thuyết khác trong thời kỳ cận đại. Theo một giai thoại
ai cũng biết thì Newton giác ngộ rồi tìm ra định luật hấp dẫn khi ông quan sát quả
táo rơi. Sự thật thì chuyện trái đất hút những vật ở gần không có gì mới lạ. Nhưng
điều mới lạ là Newton đã mở rộng nhận xét đó để áp dụng đối với vạn vật, từ trái
đất các hành tinh và chứng minh được thuyết của ông bằng toán học.
Điều đáng ngạc nhiên là Newton không hề công bố gì về ba phát minh cực kỳ quan
trọng của ông về toán học vi phân, màu sắc và định luật hấp dẫn. Bản tính rất dè
dặt kín đáo, ông không thích tiếng tăm, không thích tranh luận, và có ý muốn xếp
xó những phát minh của ông. Những gì ông công bố sau này đều do bạn bè thúc
ép, những công bố song ông lại hối hận vì trót mềm yếu nghe lời họ. Ông nghĩ
rằng công bố sẽ khiến cho người ta phê bình, rồi từ phê bình đi tới tranh luận, điều
mà Newton với bẩm tính nhạy cảm rất lấy làm khổ tâm.
Sau những năm sống ẩn dật và nhàn hạ bất đắc dĩ vì bệnh dịch hạch tàn sát
London, Newton lại trở lại Cambridge. Tốt nghiệp đại học xong, ông được cử làm
giáo sư trường Trinity. Ít lâu sau, cựu giáo sư của Newton là Barrow từ chức,
Newton khi đó mới 27 tuổi được bổ nhiệm làm giáo sư toán học, một chức vụ ông
giữ trong hai mươi bảy năm liền. Mười hay mười hai năm tiếp theo, người ta biết
rất ít về những hoạt động của Newton. Chỉ biết ông tiếp tục nghiên cứu về ánh
sáng và công bố khám phá của ông về thành phần của ánh sáng trắng. Lập tức ông
bị lôi cuốn vào một cuộc tranh luận vì lẽ những kết luận của ông về ánh sáng trái
ngược hẳn với quan niệm đương thời, và vì trong tập tài liệu công bố, ông đã trình
bày quan niệm triết lý của ông về khoa học. Ông chủ trương rằng: nhiệm vụ chính
yếu của khoa học là tiến hành những cuộc thí nghiệm, ghi nhận những kết quả của
thì nghiệm, và sau hết là rút ra những định luật toán học căn cứ vào kết quả những
thí nghiệm đó. Ông viết: “Phương pháp thích đáng nhất để nghiên cứu đặc tính của
sự vật là suy luận xuất phát từ những cuộc thí nghiệm”. Những nguyên tắc này
hoàn toàn phù hợp với phương pháp nghiên cứu khoa học hiện đại, nhưng trong
thời Newton lại không được chấp nhận. Thời đó, chịu ảnh hưởng triết học cổ, các
học giả thường hay tin ở trí tưởng tượng, ở lý trí, ở bề ngoài của sự vật nhiều hơn
là tin ở sự thí nghiệm.
Những năm 1692 đến 1694, ông bị đau óc, phải nghỉ đến 10 năm sau mới xuất bản
quyển khảo luận Quang học (Traité d'Optique), cuốn Khảo luận về cách tính Vi
phân