Isaac Newton, nhà giả kim, người thần bí, một tính cách khác thường, nhưng là một trong những nhà toán học vĩ đại nhất trong lịch sử nhân loại, đã củng cố cách tiếp cận toán học đối với triết học tự nhiên bằng Principia của mình, được xem là cuốn sách quan trọng nhất trong lịch sử khoa học.

Newton đã có một khởi đầu thuận lợi với cuốn sách trong thời gian bị phong tỏa do dịch hạch năm 1665, khi Đại học Cambridge phải đóng cửa. Vừa lấy bằng cử nhân, Newton đã trở về nhà mẹ đẻ với vườn táo ở Lincolnshire. Ở đó ông suy ngẫm về phép tính, về hấp dẫn và chuyển động, và phân tách ánh sáng bằng lăng kính, chứng tỏ ánh sáng trắng bao gồm các màu cầu vồng.

Nhưng, mãi sau này, tận tháng 4/1686, Newton mới đưa Philosophiae Naturalis Principia Mathematica tới Royal Society để xuất bản, hoàn chỉnh với ba định luật về chuyển động và định luật vạn vật hấp dẫn.

Định luật vạn vật hấp dẫn có lẽ là định luật về tự nhiên nổi tiếng nhất, phát biểu rằng, lực hấp dẫn giữa hai vật là tỷ lệ thuận với khối lượng của các vật và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Luận chứng của Newton trong Principia rằng cùng những nguyên lý phổ quát đang là nền tảng cho các hoạt động của cả thiên đàng cũng như thế giới con người không hoàn hảo quanh ta đã đánh dấu một sự đoạn tuyệt về khái niệm và tinh thần với quá khứ.

Đôi khi người ta nói rằng, Newton đã thống nhất thiên đàng và mặt đất. Sự tổng hợp các chuyển động hành tinh trong vài phương trình toán học của ông đã thay đổi tất cả các mô tả hình ảnh trước đó về hệ mặt trời và báo hiệu sự chuyển tiếp từ kỷ nguyên ma thuật sang kỷ nguyên tiền thân của vật lý hiện đại.

Chân dung nhà bác học lừng danh thế giới Issac Newton. Ảnh: The Guardian.

Hoạch đồ của Newton đã cho một dạng thức chung mà tất cả vật lý tiếp sau đều noi theo. Không như “vật lý” của người Hy Lạp cổ đại, mà chúng ta khó ghi nhận, các nhà vật lý ngày nay cảm thấy hoàn toàn thân thuộc với vật lý Newton.

Thành quả nổi tiếng nhất của các định luật Newton là phát hiện Hải Vương tinh vào năm 1846. Các nhà thiên văn trước đây đã quan sát thấy rằng đường đi của Thiên Vương tinh bị chệch chút ít so với quỹ đạo được dự đoán bởi định luật hấp dẫn Newton.

Một người Pháp, Urbain Le Verrier, trong khi tìm cách giải thích sự sai lệch bướng bỉnh này, đã đưa ra giả thuyết táo bạo rằng sai lệch ấy là do một hành tinh chưa biết, ở xa hơn nhiều, sức hút hấp dẫn của nó đã ảnh hưởng chút ít đến quỹ đạo của Thiên Vương tinh.

Dùng các định luật Newton, Le Verrier đã có thể dự đoán hành tinh chưa biết này phải ở đâu trên bầu trời để giải thích được sai lệch đó ở quỹ đạo của Thiên Vương tinh - miễn là các định luật Newton đúng.

Và rồi, các nhà thiên văn học sớm tìm ra Hải Vương tinh tại đúng nơi mà Le Verrier đã chỉ cho họ với sai số chưa đầy một độ. Phát hiện này đã trở thành một trong những thời điểm đáng nhớ nhất của khoa học thế kỷ 19. Người ta nói rằng Le Verrier đã khám phá ra một hành tinh mới “bằng đầu bút của ông ấy”.

Những thành công đáng kinh ngạc kiểu như vậy trong suốt mấy thế kỷ dường như đã khẳng định các định luật Newton là những chân lý phổ quát cuối cùng. Ngay ở thế kỷ 18, nhà toán học Pháp Joseph-Louis Lagrange đã nhận xét rằng, Newton có may mắn được sống trong khoảng thời gian đặc biệt ấy của lịch sử nhân loại, khi có thể khám phá ra các định luật của tự nhiên.