Isaac Newton csak kitalálta, hogy alma esett a fejére

A mozgó testek egy idő után megálltak. Ebből következett, hogy a mozgás fenntartásához erő kell. Nemcsak a földön, de az égen is. A bolygókat, a csillagokat felsőbb – isteni – akarat irányította. Innen származik a Deus ex machina kifejezés. Az égitestek ugyan bonyolult, viszont ismétlődő – ciklikus – mozgást végeztek, amely ugyancsak aránylag könnyen leírható volt. Aztán jött Kopernikusz, majd Kepler, végül Galilei, akik bebizonyították ugyan a földközpontú – geocentrikus – világkép tarthatatlanságát, ezt a napközpontú – heliocentrikus – rendszerrel váltották fel, arra viszont ők sem tudtak válaszolni, mi tartja össze a világegyetemet, miért mozognak a bolygók meghatározott pályákon. Ennek a kérdésnek a tisztázásához Isaac Newton zsenije kellett. És még egy sor más kérdéshez is. Olyan mértékben befolyásolta a tudomány fejlődését, hogy minden idők legnagyobb zsenijeként tekint rá az utókor.

Majdnem gazdálkodó lett

Fordulatokban gazdag életében több olyan momentum is akadt, amikor hajszálon múlott, hogy a tudománynak szentelheti magát. Már világrajövetele is rendhagyó volt: 1642 karácsonyán született, idősebb Isaac Newton és Hannah Ayscough gyermekeként. Apját sohasem látta, mivel három hónappal születése előtt elhunyt. Annyira csenevész újszülött volt, hogy a család biztosra vette, nem marad életben. Némi félreértésre ad okot, hogy napjaink lexikonjai szerint 1643 januárjában született. Hibáról szó sincs, csupán a kontinensen már a tizenhatodik század végén bevezették a Gergely-naptárat, míg a szigetországban még jó ideig – 1752-ig – a Juliánus-naptár volt érvényben. Kétéves volt, amikor édesanyja ismét férjhez ment, ettől kezdve a kis Isaacot nagyanyja nevelte.

Alapiskoláit szülőfalujában, Woolsthorpe-by-Colsterworthban végezte, majd a granthami gimnáziumba került. Itt már megnyilvánultak kivételes képességei. Csak nem épp a természettudományok területén. Érdemes idézni tanárát, aki, kitűnőre sikerült érettségije után nagy jövőt jósol neki: „Zsenialitása mostantól felfelé szárnyal és egyre nagyobb fénnyel ragyog. Különösen a versírásban jeleskedik (…) felülmúlja legvérmesebb reményeimet is, amelyeket hozzá fűztem”. Érdekes módon szüksége is volt a fiatal Newtonnak erre a tanári támaszra: egy évvel korábban ugyanis édesanyja kivette az iskolából, hogy a családi birtokot igazgassa. A szerencsétlen ifjún nagybátyja, William Ayscough szíve esett meg, rávette húgát, hogy hagyja fiát tovább tanulni. Neki köszönhetően lett a fizikatörténet legnagyobb alakjának érettségije.

Elfelejtette menyasszonyát

Közben szerelembe is esett: szállásadójának nevelt lányát, Anna Storert el is jegyezte. Csakhogy a későbbiek folyamán annyira beleszeretett a tudományba, hogy arájáról teljesen megfeledkezett. A faképnél hagyott menyasszony néhány év múltán máshoz ment férjhez. Newton ezt követően ugyan nem házasodott meg, viszont a későbbiek folyamán hírbe hozták feltűnően szép unokahúgával, aki évtizedeken át házvezetőnője volt.

Mivel nagybátyja a világ legrégebbi műszaki intézményében, a Szentháromság Kollégiumban (Trinity College) végzett, amelyet VIII. Henrik emelt egyetemi rangra, unokaöccsét is ebbe az intézménybe ajánlotta. Ezzel végleg eldöntötte az ifjú pályáját. Az iskolában Arisztotelészt tanították ugyan, viszont hozzáférhetők voltak a modernek is, Newton nagy élvezettel vetette magát René Descartes, Johannes Kepler, Galileo Galilei és Nikolausz Kopernikusz műveinek tanulmányozásába. Közben a pestisjárvány miatt 1665-ben megszakították az oktatást, a diákokat hazaküldték. Ehhez az időszakhoz kötődik az első Newton-legenda, amely szerint a fáról egy fejére hullott alma indította el benne a gondolatmenetet, hogy a tárgyak miért esnek pont lefelé, ez vezetett el a tömegvonzási törvény felfedezéséhez. A valóságban Newton ezt az esetet csupán egyszer említi, 1726-ban, nem sokkal halála előtt, életrajzírójának William Stukeley-nek, aki a Memoirs of Sir Isaac Newton’s Life című művében tette közzé, tőle pedig Voltaire is átvette. Mára bebizonyosodott, hogy a nagy tudós csak kitalálta ezt a történetet, ugyanis az ő korában már gazdag irodalma volt a kérdésnek. Tudták, hogy a tömegvonzás a testek tömegéből ered, a távolsággal négyzetes arányban csökken. A kérdés legnagyobb szakértőjének Robert Hooke, az Akadémia, a Royal Society titkára számított. Viszont Newton forradalmi gondolata a kölcsönösség megfogalmazása volt: nemcsak a Föld vonzza az almát, de az alma is a Földet, és ha elhajítjuk a gyümölcsöt, ezzel bolygónk is elmozdul ellenkező irányba. Gondolatmenete a későbbiek folyamán három híres törvényében öltött testet, amely ma alapiskolai tananyag.

Új távcsövet szerkeszt

Mindössze huszonhárom éves, amikor bebizonyítja, hogy a kéttagú egyenletekre vonatkozó binomiális tétel általánosítható negatív számokra, sőt törtkitevők esetén is. Ezt a hálás utókor róla nevezte el. Nem kis mértékben e felismerése is hozzájárult, hogy ő maga elsősorban matematikusnak tartotta magát. Pedig a fizikába is alaposan belekóstol: színelmélettel foglalkozik. Mivel a csillagászat is érdekli, mindenkinél jobb megfigyeléseket akar végezni. Csakhogy a Galilei által szerkesztett távcső fő hibája, hogy a lencse görbülete torzítja a képet. Hamarosan rájön, hogy a hibák nagy része kiküszöbölhető tükör alkalmazásával. Huszonhat évesen szerkeszti meg a tükrös távcsövet, amely napjainkig a legtökéletesebb optikai csillagászati megfigyelő eszköz. A további zavartalan tevékenységhez egyetemi katedrára lenne szüksége. Meg is kapja: a Trinity College ajánl fel számára állást. Csakhogy az intézmény hagyományainak megfelelően – eredetileg tudós szerzetesek alapították – be kell lépnie az egyházba. Newton erre nem hajlandó, attól tart, gondolatait béklyóznák meg vele. Nincs mit tenni: elmegy a királyhoz – aki a vallásalapító VIII. Henrik óta egyben egyházfő is – hogy meggyőzze. Sikerül neki. Ennek köszönhetően a későbbiek folyamán a tanítás mellett zavartalanul a tudománynak szentelheti magát.

Visszatérés a matematikához

Hamarosan visszatér az „isteni” tudományhoz, a csaknem kétezer éves matematikai rejtély, a végtelen sorok elméletének megoldását tűzi ki célul. Szirakuzai Arkhimédesz az időszámításunk előtti harmadik században foglalkozott Homokszámlálás című művében először azzal a kérdéssel, vajon a végtelenül kicsi mennyiségekből végtelenül sokat összeadva a végeredmény véges vagy végtelen lesz-e. Bár bizonyítani nem tudta, logikai úton arra a következtetésre jutott, hogy véges szám jön ki. Newton a Trinity College tanáraként a hetvenes évek folyamán dolgozta ki azt a grandiózus elméletet, amelyet a szakemberek infinitezimális számításként jegyeznek, a nagyközönség vagy matematikai analízisként, vagy a még félelmetesebb integrál- és differenciálszámításként ismerheti. Ehhez a felfedezéséhez kötődik Newton első nagy összecsapása: kortársa Wilhelm Gottfried Leibnitz reklamált, hogy ellopta tőle tudományos eredményeit. A vita évszázadokig tartott az angol és a német tudósok között, végül bebizonyosodott, ami sejthető volt: mindketten eltérő módon oldották meg a kérdést, még a jelöléseket is másként végezték. Viszont napjainkra az is kiderült, hogy Newton előbb készült el a munkával, tehát vitathatatlan elsősége.

Nem kellett sokáig várni a következő összeütközésre sem: 1672-ben jelentkezik az akadémiai tagok sorába Fény- és színelmélet című munkájával. Csakhogy az akadémia titkára, Robert Hooke olyan megsemmisítő kritikát mond róla, hogy Newton elhatározza, egy életre felhagy tudományos kutatásainak publikálásával. Tudni érdemes, hogy ebben az időben csúcsosodott ki a fény jellegéről folytatott vita. Newton a korpuszkuláris elmélet híveként bizonyítottnak látta, hogy a fény csakis részecske lehet, hiszen különben nem jutna el az űrön át a szemünkbe a napsugár, Christian Huygens és Robert Hooke viszont azt vallotta, csakis hullámzásról lehet szó. Ez utóbbi mellett a fénysarkítás, fényelhajlás és fénykeveredés szól. Mint sejthető, ez a vita is évszázadokig tartott, mígnem 1905-ben Albert Einstein tett pontot a végére, a fény kettős természetének az igazolásával: részecske (foton) alkotja, viszont a fotonrajok hullámfelületet alkotnak.

Newton visszavonul

A vérig sértett Newton visszavonul cambridgei magányába, szerencsére kutatásaival nem hagy fel, sőt azok eredményeit tanítványaival is megosztja. Legnagyobb ívű elmélete, amely a mozgásokat taglalja, 1684-ben készül el. Ezzel rendet teremt a világegyetemben: egyértelműen bebizonyítja, hogy a földi és az égi mozgások ugyanolyan törvényszerűségek szerint történnek. Ráadásul a mozgás fenntartásához nem kell erő. Vagyis a világegyetem önmagától mozog. Hálás tanítványai a szélrózsa minden irányába elviszik hírét, aminek hatására a greenwichi csillagvizsgáló vezetője, Edmund Halley felkerekedik, hogy tisztázza a kérdést. Newton elméletének eleganciája, egyszerűsége és újszerűsége annyira lenyűgözi, hogy azonnal eldönti: erről egy művet kell írni, amelynek kiadásához pénzt is szerez. Csakhogy van egy bökkenő: Isaac Newton. Hallani sem akar a tervről. Hónapokig tartó rábeszélés után adja csak be a derekát. Ekkor viszont lázas munkába kezd: másfél év alatt megírja minden idők legnagyobb hatású tudományos művét. Tempójára jellemző, hogy olykor napokig nem alszik, este lemegy megvacsorázni, de gondolataiba merülten az ebédlő helyett az utcára téved, majd némi séta után visszamegy folytatni a munkát, nem is tudatosítva, hogy nem evett. A Philosophia Naturalis Principia Mathematica (A természetfilozófia matematikai alapelvei) 1687-ben jelenik meg. Tudományos mű ekkora sikert sem korábban, sem azóta nem aratott: szétkapkodják. Olvassa tudós és laikus, főúri szalonok közönsége és egyszerű polgárok, sőt az angol tolerancia szép példájaként még a parókiákon is felolvasóesteket tartanak belőle. Itt a kontinensen tanulhatnánk a derék britektől, hiszen néhány évtizeddel korábban csak hajszállal kerülte el a dicső előd, Galileo Galilei a máglyát ezeknél kevésbé veszélyes gondolatokért, és még poraiban is további háromszázöt(!) évet kell várnia: II. János Pál pápa 1992-ben rehabilitálta őt.

Bár ebben az időben már szinte mindenütt nemzeti nyelveken írtak, Newton tudatosan vállalta, hogy latinul közli gondolatait. Erre nyomós oka volt: fontosnak tartotta, hogy az egész világon megismerjék az új természetfilozófiát. Számítása bevált: csak életében vagy kéttucat utánnyomásban jelent meg.

A lázas, megfeszített munka tragikus következményekkel járt: 1692-ben súlyos idegösszeomlást kapott, amelyből a következő év folyamán ugyan sikerült kilábalnia, de szellemi ragyogását már nem nyerte vissza.

Prostituáltak közt

Az uralkodó elhatározta, hogy rendkívüli tudományos teljesítményéért jól fizető állást adományoz neki: 1699-ben kinevezte a királyi pénzverde igazgatójává. Mindenki azt hitte, nyugton marad. Nos, az ellenkezője történt: soha nem látott harcot hirdetett a pénzhamisítók ellen. Igazgatóként ugyanis a hatáskörébe tartozott a hamis pénzt verő bandák leleplezése is. A legrafináltabb trükköket vetette be a bűnözők ellen, még a londoni örömlányok beszervezésétől sem riadt vissza. Meglehetősen pikáns elképzelni minden idők legnagyobb fizikusát a prostituáltak társaságában. Nemcsak a kincstárat töltötte meg eredményes leleplező tevékenységével, de legendák övezte hatalmas sztár is lett belőle. 1703-ban – Hooke halála után – megválasztották, a Royal Society elnökének. Első intézkedéseként eltávolíttatta nagy ellenfelének arcképét az akadémiáról. Nem bocsátotta meg neki egykori, megsemmisítő kritikáját. Egészen haláláig betöltötte az elnöki funkciót.

Rendkívüli tudományos eredményeinek elismeréseképpen a királynő 1707-ben lovaggá ütötte. Hetvennégy éves korában Londonban hunyt el, 1727 március 31-én. A westminsteri apátságban helyezték örök nyugalomra. Sírfelirata az „emberiség díszének” nevezi őt. Teljes joggal. Hiszen gondolatai nemcsak amiatt élnek, mert rendet tett a földi és égi mozgások között, kialakítva ezzel a klasszikus fizikát de még életműve sincs teljesen lezárva: napjainkig nem találják a tudósok a tömegvonzást közvetítő részecskét, a gravitont. Pedig nélküle hiányzik a huszadik század két nagy tudományága, a kvantumelmélet és a relativitáselmélet közötti kapocs.