Isaac Newton – Vĩ nhân đứng trên vai người khổng lồ

Không phải ngẫu nhiên mà Isaac Newton được xem là một trong những nhà khoa học vĩ đại nhất lịch sử nhân loại. Những phát kiến như định luật vạn vật hấp dẫn, ba định luật chuyển động, phép tính vi phân – tích phân của ông đã đặt nền móng cho ngành vật lý và toán học hiện đại. 

Ngoài những thành tựu nổi bật trong lĩnh vực khoa học, Newton còn được biết đến như một triết gia thông thái, nhà cải cách có đóng góp to lớn vào hệ thống tiền tệ nước Anh ở thế kỷ XVII. 

Albert Einstein - “bộ óc thiên tài” của ngành vật lý hiện đại gọi Newton là bậc trí tuệ chắc chắn và đơn độc, còn nhà thiên văn lừng danh Neil deGrasse Tyson khẳng định ông là một nhà khoa học toàn năng nhất lịch sử. 

Vậy điều gì đã tạo nên tầm vóc vĩ đại của nhà khoa học người Anh Isaac Newton? Hôm nay hãy cùng mình khám phá về cuộc đời và những thành tựu của ông trong bài viết này nhé.

Nếu có thể dùng vài từ để miêu tả về tuổi thơ của Isaac Newton, đó sẽ là nhỏ bé và đơn độc.

Isaac Newton sinh vào ngày 25 tháng 12 năm 1642 (theo lịch cũ) tại Woolsthorpe, Anh, trong một hoàn cảnh đầy thách thức. Sinh non và yếu ớt, không ai nghĩ ông có thể sống sót. Cha mất trước khi ông ra đời, mẹ tái hôn không lâu sau đó và gửi ông ở lại cho bà ngoại nuôi dưỡng. Nhưng Newton khiến mọi người phải ngạc nhiên bởi khả năng sống sót mà không mắc bất cứ căn bệnh hiểm nghèo nào khi lớn lên.

12 tuổi, Newton mới bắt đầu đến trường, muộn hơn nhiều so với bạn bè đồng trang lứa. Môi trường giáo dục nơi ông theo học rất khắc nghiệt, đòn roi và hình phạt xảy ra hàng ngày, ngay cả tầng lớp quý tộc cũng không tránh khỏi. Nhiều người cho rằng, chính môi trường học tập nhiều khó khăn cùng với tuổi thơ thiếu vắng tình yêu thương đã hình thành nên một Newton trầm lặng, khép kín, luôn tách mình khỏi sự ồn ào của xã hội. Tính cách này đã theo ông suốt cuộc đời.

Sự đơn độc đã dần hình thành từ những năm tháng tuổi thơ. Ngày nhỏ, Newton thường một mình chế tạo những món đồ chơi và mô hình cơ học độc đáo như cối xay chạy bằng chuột nhắt, đồng hồ chạy bằng nước và đồng hồ mặt trời. Có lần, ông khiến cả làng được phen hú hồn tưởng rằng có ma quỷ xuất hiện nhưng đó chỉ là con diều mà Newton tự tay làm ra để giải khuây.

Có đồng xu nào, Newton dành hết vào mua kìm, búa, cưa, đục, bộ dụng cụ chế tạo mô hình. Vậy nên từ rất sớm, Newton đã trang bị được những kỹ năng thực hành thành thạo.

Tư duy sáng tạo nhanh chóng phát triển, nhưng học lực của ông chỉ dừng ở mức trung bình, thậm chí là kém. Thân hình nhỏ bé khiến Newton thường xuyên bị bạn bè bắt nạt. Tuy nhiên, với lòng tự trọng cao, Newton quyết tâm vượt qua chúng bạn bằng cách vươn lên đứng đầu lớp. Đây chính là điểm khác biệt đầu tiên của ông: sử dụng trí tuệ thay vì bạo lực để "phục thù".

Ở tuổi 15, Newton tốt nghiệp trung học và trở về nhà, lúc này mẹ ông góa bụa lần thứ hai. Bà muốn con trai theo nghiệp buôn bán phụ giúp gia đình, nhưng Newton chẳng có chút hứng thú với thương mại. Một lần, được giao việc bán hàng ở chợ Grantham, ông giao mọi việc cho người giúp việc, còn bản thân lại đến nhà một dược sĩ để đọc sách và giải toán. Newton đam mê toán học đến mức có thể dành hàng giờ chìm đắm trong những con số và công thức.

May mắn thay, người cậu của Newton và thầy giáo cũ của ông là thầy Henry Stocks, sớm nhận ra tài năng đặc biệt của Newton nên đã thuyết phục người mẹ cho phép ông được tiếp tục đi học. Quyết định này trở thành bước ngoặt quan trọng trong cuộc đời Newton.

Ngày 5 tháng 6 năm 1661, ở tuổi 17, Newton thi đỗ vào Học viện Tam vị Nhất thể thuộc Đại học Cambridge. Tại đây, ông lần lượt trải qua tất cả các bậc từ sinh viên, học viên của học viện, cho đến giáo sư vào năm 27 tuổi. Cambridge là chiếc nôi nuôi dưỡng tài năng, giúp Newton tỏa sáng chói lọi, đánh dấu sự ra đời của vô số thành tựu khoa học vĩ đại.

Newton không phải là người tiên phong khai sinh ra quy luật mới, tất cả các phát kiến của ông đều dựa trên nền tri thức cổ đại đã tồn tại trước đó. Tuy nhiên, ông lại người đầu tiên hệ thống hóa và phát triển hệ thống lý thuyết theo một cách chưa từng có, tạo nên những bước tiến đột phá mới mẻ trong khoa học. Thành tựu của ông được thể hiện qua những đóng góp nổi bật sau:

-  Sáng tạo ra công thức toán học mới: Vào thời Newton, toán học chưa đủ mạnh để tính toán những chuyển động phức tạp. Nhờ tài năng và sự kiên trì, Newton đã phát minh ra phép tính vi phân và tích phân.

Phép tính vi phân giúp tính tốc độ thay đổi của một đại lượng, hay còn gọi là đạo hàm. Công thức giúp tính toán vận tốc tức thời của một vật đang chuyển động và tốc độ thay đổi của dân số, nhiệt độ, lợi nhuận, v.v.

Phép tính tích phân dùng để tính diện tích dưới đường cong hoặc tổng hợp sự thay đổi theo thời gian. Công thức vi phân dùng để tính quãng đường dựa trên vận tốc, xác định thể tích vật thể bất kỳ, tính tổng lợi nhuận hoặc chi phí qua thời gian.

Phép tính vi phân và tích phân giải thích được chuyển động của các hành tinh, dự đoán quỹ đạo vật thể, đặt nền móng cho nhiều ngành khoa học hiện đại như vật lý, kỹ thuật, tài chính, trí tuệ nhân tạo. Ai là dân kỹ thuật hoặc khoa học chắc chắn biết rõ độ khó khăn của công thức này.

- Xây dựng hệ thống khoa học: Trước Newton, khoa học chỉ dừng ở việc mô tả hiện tượng mà chưa có sự hệ thống cụ thể. Newton là người đã cách mạng hóa khoa học bằng lý thuyết vững chắc và công thức có tính hệ thống. Định luật của Newton chính xác đến mức NASA vẫn dựa vào chúng để tính toán quỹ đạo của tàu vũ trụ. Ngay cả Einstein - người phát triển thuyết tương đối cũng phải thừa nhận Newton đã đặt nền móng không thể thay thế cho khoa học. Ba định lý chuyển động của ông: quán tính; động lực học ; hành động và phản ứng sớm giải thích cho các chuyển động của vật thể trên Trái Đất, đặt nền tảng cho vũ trụ học, kỹ thuật và khoa học hiện đại.

-  Định luật vạn vật hấp dẫn: Tương truyền, ý tưởng về lực hấp dẫn của Newton nảy ra khi ông nhìn thấy quả táo rơi. Trong một lần vô tình nhìn thấy trái táo rụng từ trên cây. Ông đã đặt ra câu hỏi tại sao quả táo lại rơi xuống đất mà không bay ngang hay bay ngược lên? Sau những ngày vắt óc nghiền ngẫm ông chợt nhận hiện tượng đó là “lực hấp dẫn”. Lực hấp dẫn không chỉ kéo vật rơi xuống mà còn giữ Mặt Trăng quay quanh Trái Đất và các hành tinh xoay quanh Mặt Trời. Định luật vạn vật hấp dẫn ra đời, đặt nền móng cho thiên văn học hiện đại, mở đường cho các ứng dụng như phóng vệ tinh và tàu vũ trụ.

- Quang học: Newton là người đầu tiên chế tạo kính thiên văn phản xạ, sử dụng gương cong thay vì thấu kính để hội tụ ánh sáng. Phát minh của ông giúp kính thiên văn nhỏ gọn hơn, giảm thiểu quang sai (hiện tượng làm mờ hoặc méo hình ảnh), nhờ đó cải thiện khả năng quan sát bầu trời. Ông cũng chứng minh được rằng ánh sáng trắng thực chất là sự kết hợp của nhiều màu sắc thay vì đơn sắc như nhiều kết luận cũ.

Bên cạnh những định lý vĩ đại, Newton có nhiều công trình sách đồ sộ trong đó có : “Những nguyên lý toán học của triết học tự nhiên”: một cuốn sách nói về các phương pháp mới trong tính toán và cuốn “Quang học” (1703): công trình về ánh sáng và dải màu sắc cùng nhiều bài luận phân tích khác. 

Nếu chỉ xét về các công trình khoa học, Newton đã xứng tầm một nhà thiên tài xuất chúng. Tuy nhiên, lý do khiến ông được người đời ngợi ca đến từ khả năng tinh thông trong nhiều lĩnh vực: toán học, vật lý, triết học, thiên văn học, chính trị và kinh tế. Tài năng của ông càng trở nên ấn tượng hơn khi xem xét bối cảnh lịch sử của thời đại - nước Anh (quê hương ông) đang trải qua những biến chuyển lớn về chính trị, kinh tế và xã hội.

Đó là thời điểm cuộc Cách mạng Anh diễn ra, nước Anh từ một quốc gia tập hợp nhiều hòn đảo phân tán thành một cường quốc trên mặt biển. Nền kinh tế tư bản bắt đầu hình thành, tầng lớp trí thức và tư sản dần nắm quyền, thay thế sự ảnh hưởng của chế độ phong kiến. Sự chuyển đổi diễn ra không chỉ tác động đến vận mệnh của nước Anh mà còn tạo điều kiện cho những bộ óc vĩ đại như Newton tỏa sáng, góp phần định hình thời đại. Vì vậy, ông được ghi nhận như một tài năng nở rộ và là con người của thời đại nhờ những cống hiến to lớn cho quốc gia.

Trong cuốn sách Newton – Con người và các phát minh, tác giả nhấn mạnh tầm quan trọng việc hiểu bối cảnh lịch sử để hiểu sâu về tính cách và tài năng của Newton: “Trong thời điểm này, dân tộc Anh và những đặc điểm của dân tộc Anh được hình thành. Nhiều điều trong tiểu sử và cá tính của Newton sẽ không thể hiểu được nếu không để ý đến hoàn cảnh lịch sử trong đó Newton đã sống và cá tính của ông được hình thành.”

Sự thông thái của nhà triết học Newton được thể hiện qua một giai thoại thú vị: Có một thanh niên tên Aston ở Cambridge muốn du lịch nước ngoài, đã nhanh tay viết thư cho Newton để xin lời khuyên. Trong thư hồi âm, Newton ân cần khuyên Aston hãy chăm chú quan sát phong tục, nghệ thuật, thương mại của các quốc gia nước ngoài, ông cũng nhấn mạnh tầm quan trọng quan sát tình hình chính trị, hệ thống thuế và sự vận hành của nền kinh tế. Ngoài ra, Newton khuyến khích anh bạn trẻ hãy ghi chép những điều học được trong suốt chuyến đi. 

Một số nhà tiểu sử coi bức thư đó chỉ là sự tình cờ và là “lời bông đùa của tuổi trẻ” của Newton. Nhưng số khác lại cho rằng đó là lời khuyên vô cùng thực tiễn, có tầm nhìn. Bởi khi đó các quốc gia Châu Âu đang trong trạng thái “thù địch” và chưa từng có một nhà khoa học nào đưa ra lời khuyên hãy quan sát và học hỏi từ các nước làng giếng.

Công lao to lớn Newton còn để lại dấu ấn sâu sắc trong công cuộc cải cách tiền tệ, thay đổi cục diện kinh tế nước Anh. Thời điểm cải cách, nước Anh vẫn sử dụng phương pháp đúc tiền lạc hậu từ thế kỷ XIV: kim loại được cắt bằng kéo, sau đó dùng búa đập thành hình tròn và in hoa văn. Do đồng tiền phụ thuộc vào tay nghề thủ công nên rất dễ bị làm giả. Khi chính quyền chuyển sang sử dụng máy đúc chạy bằng sức ngựa, tình trạng tiền giả vẫn không giảm mà ngày càng tràn lan, gây rối loạn thị trường và tạo ra những cuộc tranh chấp liên miên, ảnh hưởng đến cả nông dân và tầng lớp quý tộc.

Trong bối cảnh hỗn loạn, Newton với óc sáng tạo và tư duy khoa học xuất sắc đã đảm nhận vai trò cải cách tiền tệ. Trong vòng hai năm, ông đã cho ra đời hệ thống đúc tiền mới, giúp đồng tiền trở nên chuẩn xác, khó làm giả, từ đó ổn định nền kinh tế và thúc đẩy thương mại. Đóng góp của Newton khiến cả nước biết ơn ông, nhưng nó cũng mang lại cho ông không ít kẻ thù. Một số người đã tìm cách mua chuộc, thậm chí muốn trừ khử ông. Tuy nhiên, Newton vẫn kiên định với lý tưởng của mình, giữ vững sự liêm chính và tiếp tục tập trung vào nghiên cứu khoa học, lĩnh vực mà ông xem là sứ mệnh lớn nhất đời mình.

Ngoài những thành tựu kể trên, Newton còn dành thời gian cho việc luyện thuật giả kim, một lĩnh vực ông rất đam mê. Tháng ngày sống một mình, ông dành nhiều đêm không ngủ để nghiên cứu các công thức bí truyền và thử nghiệm với các hóa chất. Newton tin rằng việc tìm ra đá phù thủy – một vật phẩm huyền bí có khả năng biến kim loại thành vàng và mang lại sự trường sinh.

Ông ghi chép mọi quan sát và tất cả thí nghiệm một cách tỉ mỉ, dù có nhiều ý kiến trái chiều cho rằng thuật giả kim là mê tín. Nhưng hơn cả việc tìm kiếm vàng, Newton xem đây như một cơ hội để hiểu rõ hơn về bản chất của vật chất và năng lượng. Sự kiên trì và đam mê của ông trong nghiên cứu thuật giả kim cho thấy một mặt khác của con người ông, một nhà khoa học không chỉ tìm kiếm sự thật qua lý thuyết mà còn qua những trải nghiệm thực tiễn, dù đôi khi có phần huyền bí.

Tinh thông trong nhiều lĩnh vực nhưng ông không phải là người được mọi người yêu mến. Trong suốt cuộc đời, ông nổi tiếng với sự lạnh lùng và độc đoán. 

Newton không thành công trong vai trò giáo sư tại trường Đại học Cambridge. Số lượng sinh viên tham gia lớp học của ông chỉ lác đác vài ba người. Ai nấy đều thấy rằng Newton chỉ nhiệt tình với nghiên cứu chứ giảng dạy thì không. Newton cũng là một người thầy khó ưa, mặt lạnh lùng, kiệm lời và rất xa cách. Vì vậy, dù rất ngưỡng mộ ông nhưng nhiều sinh viên vẫn chọn tránh xa lớp học của Newton.

Tính cách độc đoán và cầu toàn của Newton thể hiện nhất rõ trong các cuộc tranh cãi khoa học. Bàn luận về các thành tựu nghiên cứu, Newton không chỉ muốn chiến thắng mà còn muốn triệt hạ đối thủ. 

Một ví dụ điển hình là cuộc tranh cãi nảy lửa với Robert Hooke về vấn đề lực hấp dẫn và quang học, khi cả hai đều tuyên bố phát minh của mình là ưu việt. Cuộc tranh luận kéo dài nhiều năm và chỉ kết thúc khi Hooke qua đời. Newton, với tính cách cứng rắn và không khoan nhượng đã thề độc không công bố bất kỳ lý thuyết nào về quang học cho đến khi Hooke chết, và ông đã giữ đúng lời thề của mình.

Mối quan hệ căng thẳng với các đồng nghiệp cũng không dừng lại. Newton còn xảy ra mâu thuẫn với Gottfried Wilhelm Leibniz về phát minh phép tính vi phân và tích phân. Dù cả hai đều có đóng góp to lớn, nhưng Newton luôn tìm cách khẳng định bản thân là người tiên phong. Ông còn sử dụng quyền lực của mình để làm giảm uy tín của Leibniz, kết cục cuộc đấu tranh lại gây ra tổn thất nặng nề về danh tiếng cho cả hai liên quan.

Phải chăng sự cầu toàn và muốn chiếm ưu thế đã giúp ông bảo vệ thành tựu nhưng chính tính cánh ấy lại khiến ông khó lòng xây dựng quan hệ giữa đồng nghiệp và các thành viên ưu tú khác. 

Tuy nhiên, sự cứng rắn của Newton chỉ thể hiện mạnh mẽ trong công việc, còn đời thường ông cũng có một vài khía cạnh dịu dàng và trìu mến ít ai biết. 

Trong một giai thoại được truyền lại, Newton đặc biệt yêu quý thú cưng, nhất là chú mèo mà ông nuôi. Vì ông thường đóng tất cả các cánh cửa trong nhà để tập trung việc nghiên cứu. Mèo con do không thể tìm thấy ông, đã liên tục gào thét. Để giải quyết vấn đề, Newton đã cho thợ khoét một lỗ trên cửa để mèo có thể ra vào tự do. Phát minh lỗ chui dành cho mèo được sử dụng cho các thiết kế cửa mèo ở nhiều ngôi nhà hiện đại.

Còn có một câu chuyện thú vị về sự đãng trí của Newton vì quá đắm chìm trong công việc. Một hôm, ông mời người bạn đến nhà dùng bữa, nhưng vì quá tập trung nghiên cứu, ông đã quên mất giờ giấc. Người bạn đến từ rất lâu nhưng không tiện làm phiền ông nên đã tự mình ăn uống và để lại phần xương trên bàn. Sau khi hoàn thành công việc, Newton ra ngoài và xin lỗi bạn về sự tắc trách của mình. Khi quay lại, ông nhìn thấy phần xương trên bàn nên đã thốt lên: “Ồ, mình tưởng mình chưa ăn, nhưng hóa ra mình đã ăn rồi!” Bạn ông đứng bên cạnh, nghe thấy thế đã cười vang.

Một lần khác, khi đang nấu bữa sáng, ông vô tình thả đồng hồ vào nồi thay vì quả trứng. Khi nhận ra sai lầm, ông chỉ mỉm cười và tiếp tục công việc.

Dành trọn đời cho khoa học và sự nghiệp nghiên cứu, Newton không kết hôn, chưa từng quan hệ thể xác với bất cứ người phụ nữ nào. Sự lạnh lùng và xa cách trong các mối quan hệ khiến nhiều người suy đoán về xu hướng tình dục của ông, một số giả thuyết cho rằng ông là người đồng tính. Một số quan điểm khác thì phỏng đoán chứng suy nhược thần kinh và đãng trí ở tuổi trung niên là do đời sống không quan hệ tình dục của ông.

Nhưng tất cả đều là lời nhận định không rõ ràng. Và có lẽ bản thân Newton cũng không màng bận tâm mà chỉ tập trung vào nghiên nghiên cứu và tạo ra thành tựu mới. Vì thế ông gạt hái được nhiều trái ngọt từ những cống hiến miệt mài. 

Năm tháng trôi qua, tiếng tăm Newton ngày càng lan rộng. Ông sống trong sự yên tĩnh và sung túc. Ông có uy tín tuyệt đối trong hội Hoàng Gia, ông giữ vững vị thế trong ngành Vật lý nhờ sự ủng hộ của các nhà khoa học cùng thời. Ông trở nên giàu có và được cháu gái chăm sóc cẩn thận. Nhưng sức khỏe của ông càng ngày càng sa sút, ông trở nên đãng trí và uể oải do cường độ làm việc cao. 

Newton qua đời vào đêm 20, rạng sáng ngày 21 tháng 3 năm 1727 Newton, để lại một di sản khoa học vĩ đại khổng lồ. Công trình nghiên cứu của Newton là sự chuẩn bị cho những phát minh sau này của Lomonosov và Franklin hay những thắng lợi lớn về khoa học điện, và những khám phá vĩ đại của nhà khoa học thời hiện đại.

Thi hài ông được chôn tại Tu viện Westminster, nơi an nghỉ của các danh nhân của nước Anh. Trên phần mộ của ông, dòng chữ khắc ghi:

Cống hiến của Isaac Newton đã đặt nền móng cho nhiều bước tiến vĩ đại trong khoa học. Ngày nay, chúng ta được thừa hưởng những thành tựu to lớn trong cuộc sống, từ những nguyên lý vật lý cơ bản đến những ứng dụng công nghệ hiện đại.

Dù thời gian trôi qua, những khám phá của ông vẫn tiếp tục soi sáng cho hành trình khoa học, truyền cảm hứng cho những thế hệ sau dấn thân vào con đường tìm hiểu vũ trụ và chinh phục kho tàng tri thức.

Cuốn sách: Newton con người và các phát minh

Các bài viết về Newton trên Wiki và Khoahoctv