Francesca Mancuso Proprio durante la quarantena per l'epidemia di peste, Isaac Newton fece alcune delle più importanti scoperte che avrebbero rivoluzionato la scienza
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La sua università era stata chiusa a causa dell’epidemia di peste. Erano state adottate anche allora misure di distanziamento sociale per arginare il contagio. Siamo nella Londra del ‘600, lì Isaac Newton durante la quarantena elaborò alcune delle sue principali teorie tra cui quelle sulla gravità.
Londra, era la vigilia di Natale del 1664 quando una donna di nome Goodwoman Phillips venne trovata morta nel distretto di St. Giles-in-the-Fields. Ciò che il suo corpo rivelava non lasciava spazio a dubbi: era stata colpita dalla peste bubbonica. Entro il Natale successivo, l’agente patogeno che aveva ucciso Goodwoman Phillips avrebbe continuato a uccidere quasi 100.000 persone che vivevano a Londra e dintorni.
In 18 mesi, la Grande Peste di Londra, come fu chiamata l’epidemia, avrebbe ucciso un quarto della popolazione della città. Sia allora che adesso, il distanziamento sociale fu una risposta importante. I residenti che potevano permetterselo fuggirono in campagna. Tra le istituzioni chiuse in quel periodo vi fu anche l’Università di Cambridge, e tra quelli che rimasero a casa in auto-quarantena o auto-isolamento c’era uno studente di matematica di 23 anni di nome Isaac Newton.
Per il successivo anno e mezzo, Newton rimase nella fattoria della sua famiglia nel Lincolnshire, leggendo e studiando. Al riparo dalla peste, il giovane Isaac dedicò il tempo a pensare e iniziò ad elaborare quello che in seguito avrebbe descritto come il periodo più intellettualmente produttivo della sua vita e che avrebbe rivoluzionato il mondo della scienza, fino ai giorni nostri.
Durante la sua quarantena infatti egli scoprì il teorema binomiale, le Identità di Newton, il metodo di Newton, approssimò la serie armonica tramite i logaritmi e cominciò a sviluppare il calcolo infinitesimale. Ma non solo.
L’arcobaleno… di Newton
Un argomento a cui Newton era sempre stato interessato era la luce. Due anni prima, visitando la fiera annuale di Sturbridge vicino all’università, aveva acquistato un piccolo prisma di vetro. Era stato affascinato dal modo in cui esso sembrava cambiare la luce bianca in uno spettro di colori come gli arcobaleni. Nessuno capiva da dove venissero quei colori. Così Newton decise di usare la sua assenza forzata da Cambridge per cercare di risolvere il mistero. Mettendo il suo prisma in diverse posizioni mentre il sole entrava dalla sua finestra esposta a sud, osservò attentamente dove apparivano i colori sul muro della stanza. Dopo una serie di osservazioni e misurazioni dettagliate, capì che il prisma stava rifrangendo, cioè piegando, la luce del sole e nel processo rivelava i colori che la componevano. Di fatto aveva scoperto che la luce bianca è una miscela di tutti i colori dell’arcobaleno, ma che quei colori diventano visibili solo quando i raggi di luce vengono rifratti da diverse angolazioni.
Su questa scoperta si basa tutta l’ottica moderna, anche se sarebbero passati altri 7 anni prima che lo scienziato condividesse le sue scoperte e quasi 40 anni prima che le pubblicasse in un libro.
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Il movimento e l’inerzia
Sempre durante la quarantena, Newton rivolse il suo interesse al movimento e all’inerzia concentrandosi su come misurare il cambiamento di velocità e di direzione di un oggetto in vol . Lanciando una freccia verso l’alto, essa poi rallenta gradualmente, poi cambia direzione e cade di nuovo. Ma cosa determina tali cambiamenti nella velocità e nella direzione? Un mistero fino ad allora rimasto irrisolto. A poco a poco elaborò le tre leggi essenziali che rendono comprensibile il movimento:
- Il corpo a riposo rimarrà a riposo e un corpo in movimento rimarrà in movimento, a meno che non sia azionato da una forza esterna.
- La forza che agisce su un oggetto è uguale alla massa di quell’oggetto per la sua accelerazione, o in notazione matematica, F = ma.
- Per ogni azione, c’è una reazione uguale e contraria.
Le leggi di Newton gettarono le basi per la meccanica classica. In altre parole inventò una disciplina matematica completamente nuova, il cosiddetto “Metodo Fluxion”, anche se nel tempo sarebbe diventato noto come calcolo differenziale.
Dalla caduta della mela alla forza di gravità
Probabilmente questa è la scoperta più nota. Un giorno, nel suo giardino, Newton osservò una mela cadere dall’albero. Il giovane studente rifletté sulla forza che aveva trascinato il frutto a terra, una forza che sembrava operare anche a grandi distanze: una mela che cadeva dall’albero più alto che si potesse immaginare avrebbe continuato a colpire il suolo. Fino a che punto poteva arrivare questa forza? Fino alla luna? E allora perché essa non “cadeva” sulla terra, ma orbitava attorno ad essa? Tutti interrogativi rimasti senza risposta.
Ma durante la sua quarantena nel Lincolnshire Newton risolse anche quest’enigma e scoprì la legge di gravità: la stessa forza che attira a terra una mela tiene lontani i pianeti. Era questo il legame, la “catena” che collegava la luna alla terra e i pianeti al sole. La gravità non poteva essere vista o toccata, ma poteva essere testata con la matematica. Così fece Newton riempiendo i suoi fogli di calcoli complessi.
Un modo incredibilmente proficuo di trascorrere la quarantena…
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