Zelden was een revolutie in de natuurkunde zo groot als toen Isaac Newton zijn wetten van beweging en zwaartekracht presenteerde. Zijn werk was briljant, maar als persoon was Newton excentriek en had hij een paar flinke conflicten. En: hij deed in het geheim aan alchemie en ketterij. Kennislink durfde het aan de Engelsman te ‘interviewen’.
Hoe hard valt een bal naar beneden als je hem omhoog gooit? Waar gaat de weggeschoten kanonskogel neerkomen? Dankzij Isaac Newton kon min dit soort zaken voor het eerst uitrekenen. Newton bezorgde ons de regels die bewegingen en krachten om ons heen exact konden beschrijven én voorspellen. Een mijlpaal in de geschiedenis van de wetenschap.
Newton was ook de man van een controversiële theorie van licht en de grondlegger van een nieuwe wiskunde. Verder was hij zo terughoudend in het openbaar maken van zijn werk, dat hij vaak in conflicten en ruzies betrokken was. En het was al zo’n gevoelig type. Toch was hij bereid bij Kennislink ‘op de koffie’ te komen.
Sir Newton, fijn dat u tijd heeft kunnen vrijmaken voor ons. Laten we met uw jeugd beginnen. Hoe heeft u die ervaren?
“Dit interview begint een beetje pesky. Mijn jeugd is niet iets waar ik graag aan terugdenk. Ik heb mijn vader nooit gekend, die was voor mijn geboorte al overleden. Ik verachtte mijn stiefvader Barnabas Smith, waarmee mijn moeder hertrouwde en ik nam dat mijn moeder kwalijk. Ik heb wel eens gedreigd mijn stiefvader en moeder en hun huis plat te branden. De woede- en haatgevoelens die ik in mijn jeugd voelde, ben ik nooit echt kwijtgeraakt.”
Hoe uitte zich dat op school, waar u vanaf u twaalfde naar toe ging?
“Ik was vaak in mezelf gekeerd. Ik werd wel eens gepest, maar ik liet me niet kennen en vocht als het moest. Mijn moeder haalde me van school vanwege mijn slechte resultaten en omdat ze vond dat ik boer moest worden. Ik zou dan de boerderij kunnen overnemen, maar dat wilde ik helemaal niet.”
“Ik wilde wel degelijk leren op school, ook al lieten de rapporten dat niet zo merken. Toen ik mede op aandringen van schooldirecteur John Stokes terugkeerde op school, heb ik nog mijn uiterste best gedaan. Aan het eind had ik toch nog een fraai rapport.”
Kon u deze lijn voortzetten op de universiteit in Cambridge?
“Ik studeerde hard, maar ik haalde mijn examens maar net. Dat kwam omdat ik veel in mijn eigen tijd in de boeken dook. Tijdens colleges kregen we veel van Aristoteles, maar in mijn eigen tijd las ik boeken van Descartes (de beroemde Franse filosoof, red.), Gassendi (een Frans astronoom, red.) en Boyle (een Ierse chemicus, red.). Ook was ik geïnteresseerd in de mechanica van Galilei en de optica van Kepler.”
Woolsthorpe Manor, de geboorteplek van Isaac Newton. Op dat moment was het een schapenboerderij.
Wikimedia Commons“Mijn interesse voor wiskunde werd gewekt in 1663 toen ik op een markt in Cambridge een boek over astrologie tegenkwam. Het fascineerde me, maar ik kon bepaalde figuren van de hemel niet begrijpen. Daarom kocht ik een boek over trigonometrie en het verbaasde me hoe eenvoudig de stellingen waren. Ik begon meer wiskundeboeken te lezen, onder andere over geometrie, en raakte verliefd op het vak. Toen ik mijn diploma haalde in 1665 had ik ondertussen veel ingewikkeldere wiskunde onder de knie dan we tijdens college hadden gekregen.”
In 1665 ging de universiteit voor twee jaar dicht vanwege het uitbreken van de pest. Dus even rust genomen?
“Nay, not at all! Ik vond thuis de rust om de ideeën die ik inmiddels had opgedaan uit te werken. Ik heb door mij ontwikkelde methoden in de wiskunde op papier gezet, de eerste stappen gezet naar mijn zwaartekrachttheorie en lichtexperimenten met prisma’s gedaan. Ik was in mijn prime age voor het doen van uitvindingen en heb me later nooit meer zoveel bezig gehouden met wiskunde en filosofie als in die jaren.”
Was het in deze twee jaar dat u de befaamde bijdragen deed aan de analyse – de tak van de wiskunde die zich richt op functies en met name de verandering ervan?
“Dat klopt, ik was veel bezig met het uitdrukken van wiskundige functies in reeksen. Ik ontwikkelde verschillende methoden om dat te doen, zoals de binomiaalreeks (ook wel bekend als het binomium van Newton, red.). Aan de hand van deze wiskunde kwam ik tot mijn methode van ‘flucties’ en ‘fluenten’ (wat we tegenwoordig kennen als infinitesimaalrekening, red.).”
“Een fluctie is de mate waarin een wiskundige functie of ‘fluent’ op een bepaald punt verandert (zeg maar de afgeleide, red.). Ik stelde regels op om deze te berekenen (wat wij differentiëren noemen, red.). Het bepalen van de fluctie is hetzelfde als de snelheid berekenen van een bewegend object. Daar is de relatie met de bewegingswetten waar we het vast nog over zullen hebben. Het kan ook andersom: als je de fluctie weet, kun je weer terugrekenen naar de fluent (dat noemen we integreren, red.). Als je dus de snelheid weet van een object, kun je hiermee de positie bepalen op een bepaald tijdstip.”
Deze rekenregels waren een mijlpaal in de wiskunde. Maar u was niet de enige die met dit soort analyse bezig was…
“Ja, die verdomde Gottfried Wilhelm Leibniz. Hij publiceerde in 1684 precies dezelfde methoden als die ik had bedacht. Hij gebruikte alleen een andere notatie. Maar omdat ik nog niets had gepubliceerd, kreeg hij alle credit voor zijn ontdekking. Later, in 1693 en 1704 zijn mijn methoden ook gepubliceerd.”
“Hij moet ideeën van mij gestolen hebben. In 1676 hebben we een aantal brieven uitgewisseld, waarin ik het een en ander schreef over mijn methoden. Vanaf 1699 kwam het tot een flink dispuut, waarin Leibniz beschuldigd werd van plagiaat. Een commissie van de Royal Society heeft onderzoek gedaan en gaf in een rapport in 1714 uitsluitsel: ik kreeg de ontdekking toegewezen.”
Maar u was president van de Royal Society op dat moment. U schreef zelf de eindconclusie van het rapport!
“Zeg, bemoeit u zich eens met uw eigen zaken! (wordt plots heel boos, red.)”.
Er was niets aan de hand geweest als u gewoon direct uw werk had gepubliceerd. Waarom deed u dat niet?
“(nog steeds een beetje boos, red.) Ik had het liefst helemaal niets gepubliceerd! Ik heb daar mijn hele leven moeite mee gehad. Aan de ene kant had ik graag de erkenning voor mijn werk, maar ik was aan de andere kant bang voor ophef of kritiek. Het makkelijkst was om het gewoon voor mezelf te houden. Dat heb ik met veel ontdekkingen dan ook gedaan.”
Opvallend genoeg kwam u met uw theorie over licht juist wel snel naar buiten.
“Ja, maar er gebeurde dan ook precies waar ik bang voor was. Het zat zo: in de twee jaar dat de universiteit gesloten was, ontdekte ik in experimenten met prisma’s dat wit licht in werkelijkheid is opgebouwd uit verschillende kleuren. Elke kleur wordt op een andere manier door het glas afgebogen en zo kun je een regenboog laten ontstaan. Toen ik terug op de universiteit als onderzoeker begon, heb ik mijn ontdekking verder uitgewerkt en tijdens colleges behandeld. In 1672 bracht ik een artikel erover naar buiten, kort nadat ik was toegetreden tot de Royal Society.”
En u kreeg de gevreesde kritiek?
“Unfortunately, yes. Mensen als Robert Hooke en Christiaan Huygens hadden bezwaren over hoe ik mijn conclusies had kunnen afleiden uit mijn experimenten. Anderen wilden gewoonweg het bestaan van een spectrum niet geloven! Huygens en Hooke waren van mening dat licht zich voortplant in golven, terwijl ik uitging van een deeltjeskarakter.”
“Vooral Hooke kon ik niet uitstaan. Hij was zo prominent met zijn kritiek, daar kon ik helemaal niet tegen. En in 1675 claimde hij ook nog dat ik zijn resultaten had gestolen! Ik heb me teruggetrokken uit de Royal Society (Hooke was daarvan secretaris, red.). Pas in 1703, toen hij was overleden, trad ik weer toe tot de Royal Society en publiceerde ik mijn uitgebreide lichttheorie.”
Het zou niet de laatste keer zijn dat u onenigheid had met Hooke. Hij gaf ironisch genoeg in zekere zin wel de aanzet tot uw wereldberoemde werk, de Principia, toch?
“Nou ja, zoveel credit wil ik hem niet geven hoor. Hij schreef me in 1679 een brief waarin hij me wees op een aantal recente ontdekkingen in de astronomie. Eén daarvan was een meting van Jean Picard van de straal van de aarde. Nu is het zo dat ik in 1666 – toen de universiteit gesloten was – een schatting had gemaakt voor de baan van de maan onder invloed van een zwaartekracht, zoals ik die voorstelde. Ik kreeg niet het goede antwoord, maar nu bleek dat ik een verkeerde waarde voor de straal van de aarde had gebruikt. Met de waarde van Picard bleek mijn hypothese wel te kloppen!”
De appel op zijn hoofd: mythe of echt gebeurd?
Kreeg Newton werkelijk een appel op zijn hoofd en zag hij daardoor in hoe de zwaartekracht werkte? Nee, maar het lijkt er wel op dat hij onder een appelboom zat, een appel zag vallen en daardoor besefte dat de zwaartekracht van de aarde kon reiken tot de maan. Neem bijvoorbeeld deze biografie van William Stukeley uit 1752. Newton zou tegen hem gezegd hebben:
“After dinner, the weather being warm, we went into the garden and drank thea under the shade of some apple trees; […] he told me, he was just in the same situation, as when formerly, the notion of gravitation came into his mind. Why should that apple always descend perpendicularly to the ground, thought he to himself…”
“Mijn hypothese was dat elk deeltje met massa een ander deeltje aantrekt. De grootte van die aantrekkingskracht is afhankelijk van het product van de massa’s en omgekeerd evenredig met de afstand tussen de massa’s in het kwadraat (ofwel: met een twee keer zo grote afstand is de kracht vier keer zo klein). Ik kon uitrekenen dat onder zo’n aantrekkingskracht de planeten de ellipsbanen hadden, zoals Kepler had voorspeld.”
Maar, zoals gebruikelijk, hield u dat voor uzelf.
“Inderdaad, totdat Edmond Halley op bezoek kwam in 1684. That was briliant. Halley had een discussie gehad met Robert Hooke en Christopher Wren. Ze wisten niet hoe een kracht die omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand kon leiden tot de ellipsvormige banen van de planeten. Halley was dan ook enorm verbaasd toen ik doodleuk zei dat ik dat wel wist, omdat ik het had uitgerekend.
Ik kon alleen mijn berekening niet direct vinden, dus ik beloofde hem die na te sturen. Dat deed ik een paar maanden later. Halley wilde het direct publiceren, maar ik wilde – nu ik bezig was – mijn ideeën verder uitwerken. Ik stortte me vol op mijn werk. Ik vergat vaak te eten en het kwam regelmatig voor dat ik ergens was, me iets te binnen schoot en ik direct naar mijn tafel rende om het op te schrijven. Na zeventien maanden zwoegen was het klaar, mijn uit drie boeken bestaande Philosophiae naturalis principia mathematica.”
Newtons eigen versie van de Principia. In verschillende bibliotheken in Engeland zijn nog originele kopieën te vinden van het werk.
Wikimedia CommonsBijna kwam de publicatie in gevaar door uw grote vriend Hooke. Hoe zit dat?
“Hooke eiste dat ik hem noemde bij het bewijs van de elliptische banen uit een kracht met een inverse kwadraat. Hij vond dat hij door zijn brieven in 1679 daar ook een aandeel in had. Dat weigerde ik pertinent. Ik heb zelfs gedreigd om het derde boek in zijn geheel in te trekken, zo boos was ik. Halley hield me daarvan af, maar ik heb wel systematisch elke verwijzing naar Hooke weggehaald uit het boek. Ik had hem al eens gezegd: ‘Als ik verder kon kijken dan anderen, is het omdat ik op de schouders van reuzen stond’ (een sneer naar Hooke die klein van stuk was, red.)”
Uw Principia staat nog altijd bekend als één van de meest geniale en revolutionaire werken in de natuurkunde. Vertelt u kort wat er in te lezen is.
“Er staan wetten (de wetten van Newton, red.) in die de beweging beschrijven van objecten onder invloed van krachten: dat een object in de richting beweegt waarin het door een kracht wordt geduwd, dat een object in een rechte lijn blijft bewegen totdat er een andere kracht op werkt en dat elke kracht altijd gepaard gaat met een even grote tegengestelde kracht. Ook beschrijf ik mijn eerder genoemde universele zwaartekracht. Met deze wetten kon ik een aantal verschijnselen in het zonnestelsel beschrijven, zoals de getijdenwerking van de maan en de banen van planeten, manen en kometen.”
U was in één klap wereldberoemd. U kreeg een positie in het Engelse parlement en later zou u zelfs geridderd worden. Maar vanaf 1693 stopte u met onderzoek doen. Waarom?
“Ik kreeg een mentale terugslag, een depressie. Ik weet niet precies waarom: overwerkt, stress, het abrupt eindigen van mijn vriendschap met Nicolas Fatio de Duillier? Sommigen vermoedden een kwikvergiftiging.”
Een kwikvergiftiging?
“Ja, wat weinig mensen wisten is dat ik naast het werk dat we hebben besproken minstens zoveel tijd heb gestoken in chymistry (wat we tegenwoordig ‘alchemie’ noemen, red.). Ik heb bijvoorbeeld uitgebreid onderzoek gedaan naar de steen der wijzen, een substantie waarmee je metalen kunt veranderen in goud. Ik heb dat altijd geheim gehouden, want officieel was het onderzoek verboden.”
Hoopte u daarmee rijk te worden?
“Nee, ik was ervan overtuigd dat in de alchemie de geheimen van God verborgen waren. God heeft de geheimen van zijn schepping ooit aan mensen doorgegeven, en ik ben van mening dat ze gecodeerd zijn terug te vinden in oude _chymistry_-teksten, mythes en afbeeldingen. Ik was uitverkoren om de codes te ontcijferen en de geheimen van God te doorgronden, dat wist ik zeker. God betekende veel voor me. Ik bestudeerde dagelijks de Bijbel in de hoop op aanwijzingen voor het einde van de wereld.”
Pardon, het einde van de wereld?
“Al op jonge leeftijd was ik na het bestuderen van oude geschriften ervan overtuigd geraakt dat de heilige drie-eenheid niet bestaat en Jezus Christus niet echt de zoon van God is. De katholieke en anglicaanse leer waren corrupt. Ik was een ketter en daarom moest ik mijn opvattingen geheim houden. Dagelijks bad ik tot God voor het einde van de wereld, wanneer het echte christendom geboren zou worden en Jezus zou terugkeren op aarde. Ik heb veel gezocht, met name in bouwtekeningen van de Tempel van Salomo, naar aanwijzingen voor de datum dat dit gebeurt. Mijn voorspelling is het jaar 2060.”
