Note du traducteur
Préface d'Isaac Newton 1
Préface d'Isaac Newton 2
Préface à la quatrième édition

Volume 1
Partie 1
Partie 2

Volume 2
Partie 1
Partie 2
Partie 3
Partie 4

Volume 3
Partie 1

Amériques

Sir Isaac Newton, l'auteur original de ce livre, fut l'un des plus grands scientifiques de l'histoire de l'humanité. Il naquit en 1642 dans une riche famille de petits propriétaires terriens du village de Woolsthorpe, dans le Lincolnshire, en Angleterre.
Newton fit ses études dans des écoles du Lincolnshire, entra à l'université de Cambridge en 1661 et obtint son diplôme en 1665. En 1667, il fut nommé membre de l'université de Cambridge et, en 1669, il fut nommé professeur lucasien de mathématiques, succédant à Isaac Barrow, professeur de mathématiques qui avait reconnu les capacités de Newton dès ses années universitaires.
Par la suite, Newton a été professeur à l'université de Cambridge pendant 27 ans, jusqu'en 1696.
Newton se souvenait que les deux années qu'il avait passées dans sa ville natale du Lincolnshire, de 1665 à 1666, après avoir obtenu son diplôme de l'université de Cambridge, pendant l'épidémie de peste noire à Londres, avaient été « l'apogée de mon intuition, et je me suis consacré aux mathématiques et à la philosophie plus qu'à aucun autre moment depuis lors ».
Durant cette période, Newton acheva pratiquement la majeure partie du contenu de son chef-d'œuvre, les Principia Mathematica, mais celui-ci ne fut publié qu'en 1687.


Newton fut nommé maître de la Monnaie en 1696, quittant Cambridge pour Londres, et trois ans plus tard, il fut de nouveau nommé maître de la Monnaie, poste qu'il occupa jusqu'à sa mort en 1727.
Il fut également membre de la Royal Society à partir de 1671, élu président de la Société en 1703, et réélu chaque année jusqu'à sa mort.
En 1704, un an après son élection à la présidence de la Royal Society, il publia Opticks, une autre de ses deux œuvres les plus importantes, avec les Principia, et l'année suivante, en 1705, il fut fait chevalier par la reine Anne d'Angleterre à Cambridge, le premier honneur jamais accordé à un scientifique en Grande-Bretagne.

La physique proposée par Newton commença à être reconnue non seulement en Angleterre, mais dans toute l'Europe, de son vivant même, et Newton devint le philosophe de la nature le plus respecté d'Europe.
Certains historiens ont soutenu que la communauté scientifique avait perdu l'une de ses figures les plus importantes lorsque Newton a changé de carrière, passant d'érudit à fonctionnaire, mais en réalité, Newton lui-même n'était pas opposé à être traité comme une célébrité dans la société londonienne plutôt que dans le milieu universitaire.
Il appréciait les conversations avec les hauts fonctionnaires qui sollicitaient sans cesse des entretiens, et, durant son temps libre, il supervisait la publication d'éditions révisées de ses deux ouvrages, les Principia et Optics.
De plus, Newton consacra tous ses efforts à la réforme du système monétaire britannique et s'acquitta fidèlement de ses fonctions de directeur de la Monnaie et de commissaire de la Monnaie royale.
Newton a également passé ses dernières années à recevoir une reconnaissance publique sans précédent, qui s'est poursuivie jusqu'à sa mort à l'âge de 85 ans.
Newton ne s'est jamais marié et a vécu frugalement toute sa vie, mais lorsqu'il mourut en 1727, ses funérailles furent plus magnifiques et solennelles que celles de n'importe qui d'autre.
Sa dépouille fut portée par le Lord Président, deux ducs et trois comtes, et inhumée à l'abbaye de Westminster, où un monument fut érigé en son honneur.


Pendant ses études à Cambridge, Newton s'est intéressé à la nature de la lumière.
Après avoir lu un article sur la diffraction de la lumière écrit par le prêtre et physicien italien Grimaldi, qui stipule que la lumière passant par un petit trou se propage dans un cône, il acheta son premier prisme et commença à mener des expériences élaborées sur la lumière.
À cette époque, le philosophe français Descartes affirmait que la lumière était une onde et que la diffraction de la lumière découverte par Grimaldi en était la preuve, mais Newton voulait réfuter cela.
Newton pensait que la diffraction observée par Grimaldi était simplement un nouvel aspect de la réfraction.


Les érudits qui défendaient à l'époque l'idée que la lumière est une onde expliquaient que la lumière blanche se transforme en un spectre de couleurs variées lorsqu'elle traverse un prisme, car la lumière devient impure en traversant le prisme.
Cela signifiait que plus la lumière traversait le verre, plus celui-ci devenait impur.
Pour réfuter de telles affirmations, Newton fit passer de la lumière blanche à travers un prisme, divisant le spectre en plusieurs couleurs, puis la fit passer à travers un autre prisme retourné, observant que de la lumière blanche réapparaissait.
Cela a démontré que la décomposition de la lumière en différentes couleurs à travers un prisme n'est absolument pas due à une impureté du verre dans la lumière.
Comme tous les érudits de l'époque pensaient que la lumière était soit une particule, soit une onde, Newton utilisa une expérience qui n'avait pas permis de prouver que la lumière était une onde pour prouver qu'elle était une particule.

Après une série d'expériences complexes, Newton conclut que la lumière était composée de particules de différentes couleurs et que, lorsqu'elles se combinaient, la lumière apparaissait blanche.
Newton a démontré que la lumière se réfracte selon des angles différents pour chaque couleur dans un prisme.
Il savait également que, lorsqu'ils sont éclairés par une lumière d'une seule couleur, tous les objets apparaissent de la même couleur, et que cette lumière conserve sa couleur quel que soit le nombre de fois où elle est réfléchie ou réfractée.
Il en a donc conclu que la couleur n'est pas une propriété de l'objet, mais une propriété de la lumière réfléchie par l'objet.
Newton était extrêmement introverti et généralement réticent à publier les résultats de ses recherches, mais en 1672, l'année suivant son admission à la Royal Society, il présenta à cette dernière un article affirmant que la lumière était une particule.

Cependant, l'affirmation de Newton selon laquelle la lumière est une particule s'est heurtée à de nombreuses objections.
Hooke, également membre de la Royal Society, a répété l'expérience de diffraction de Grimaldi et a soutenu que l'expérience ne pouvait s'expliquer que si la lumière était une onde plutôt qu'une particule.
De nombreux érudits ont partagé l'avis de Hooke, et certains de ceux qui ont tenté de reproduire l'expérience du prisme de Newton ont rapporté qu'ils n'avaient pas pu obtenir les mêmes résultats que Newton.
Ces doutes furent encore amplifiés par le fait que Newton n'avait pas divulgué les détails de ses expériences, tels que les dimensions du prisme, le matériau dont il était fait ou la manière dont elles avaient été menées.


Newton ne participa à aucun débat sur la nature de la lumière pendant près de 30 ans après la réfutation de Hooke.
Cependant, en 1704, un an après la mort de son plus farouche adversaire, Hooke, et l'année où il fut élu président de la Royal Society, il affina sa théorie de la lumière et la publia dans un ouvrage intitulé Opticks.
Plus tôt dans le livre, Newton a décrit en détail comment il a réalisé son expérience avec les prismes.
Ainsi, après la publication de cet ouvrage, de nombreux autres chercheurs ont pu obtenir les mêmes résultats que Newton dans ses expériences sur la lumière à l'aide de prismes.
Newton a également démontré que l'interférence et la diffraction de la lumière, que Huygens avait expliquées par sa théorie ondulatoire, pouvaient tout aussi bien être expliquées par sa théorie corpusculaire.
Après la publication d'Optics, la théorie de la lumière de Newton a été plus largement acceptée, mais certains érudits sont restés sceptiques.

La physique est un domaine qui traite des lois fondamentales des phénomènes naturels, et ces lois fondamentales sont les célèbres lois du mouvement de Newton, connues sous le nom de F=ma.
Les lois du mouvement de Newton furent annoncées de façon assez spectaculaire en 1687 dans les Principia.
À l'époque, les gens étaient très curieux de savoir pourquoi les trois lois du mouvement planétaire de Kepler, publiées au début du XVIIe siècle, étaient valides.
À cette époque, les gens croyaient que toutes les étoiles appartenant au monde céleste où vivent les dieux tournaient autour de la Terre en cercles parfaits.
Mais je n'ai jamais compris pourquoi les lois de Kepler, qui stipulent que les planètes ne tournent pas autour de la Terre mais autour du Soleil, et qu'elles le font sur des orbites elliptiques plutôt que circulaires, sont vraies.

Dans les Principia, Newton proposa la loi de la gravitation universelle, qui stipule que le Soleil attire les planètes, ainsi que les lois du mouvement. En substituant la force calculée selon cette loi dans l'équation F=ma et en résolvant l'équation, il put parfaitement expliquer la validité des trois lois de Kepler sur le mouvement planétaire.
Et bientôt, on sut que les lois du mouvement de Newton étaient les lois fondamentales de la nature, expliquant non seulement le mouvement des planètes, mais aussi le mouvement de tous les objets qui composent la nature.
Ainsi, les gens en vinrent à croire qu'ils avaient découvert la vérité exacte et ultime sur la nature, et le premier livre de Newton, les Principia, fut reconnu comme le livre le plus important de l'histoire de l'humanité.

Cependant, le sort du deuxième livre de Newton, Optics, qu'il a révisé à plusieurs reprises jusqu'à peu avant sa mort, fut différent de celui des Principia.
En 1672, Newton publia un article affirmant que la lumière était une particule, mais il se retrouva rapidement impliqué dans un débat houleux avec ses opposants, notamment Hooke, qui soutenait que la lumière était une onde.
Newton était un homme qui ne supportait pas d'être entraîné dans une telle controverse, et pendant trente ans après la polémique initiale, il n'intervint absolument pas dans le débat sur la nature de la lumière.
Cependant, en 1704, un an après la mort de Hooke en 1703, Newton publia Opticks.
L'ouvrage « Optique » contenait des comptes rendus détaillés des expériences qu'il avait menées pendant plusieurs décennies, ainsi que des explications détaillées des propriétés de la lumière, telles que la réflexion, la réfraction, la diffraction et la couleur, obtenues grâce à ces expériences.
Dans cet ouvrage, Newton a présenté des preuves que la lumière est une particule et a expliqué diverses propriétés de la lumière du point de vue de cette nature particulaire.

Bien que plusieurs érudits, tels que Hooke et Huygens, aient continué à soutenir que la lumière était une onde, l'idée que la lumière était une particule a gagné du terrain au XVIIIe siècle, principalement en Angleterre, grâce à l'autorité de Newton en tant que scientifique.
Cependant, en 1803, après que l'érudit britannique Thomas Young eut démontré que la lumière est une onde en montrant une figure d'interférence créée par la lumière du soleil passant à travers un espace entre deux fines cartes placées très près l'une de l'autre, l'affirmation selon laquelle la lumière est une particule a perdu tout fondement.
Et pendant plus d'un siècle par la suite, bien que personne ne contestât la brillance d'une grande partie de l'Optique de Newton, on crut que Newton avait défendu une théorie corpusculaire de la lumière, ce qui, malheureusement, n'a jamais été correct.
Ainsi, les Principia de Newton ont toujours été considérés comme une lecture incontournable pour tout scientifique, mais même jusqu'à la fin du XIXe siècle, son Opticks était considéré comme un livre n'intéressant que les historiens des sciences.

Cependant, ironiquement, dès le début du XXe siècle, la théorie de la gravité de Newton, exposée dans les Principia, fut invalidée par la théorie de la relativité générale d'Einstein, tandis que l'affirmation selon laquelle la lumière est une particule, présentée dans l'Opticks, fut confirmée par Einstein, qui expliqua également le mécanisme de l'effet photoélectrique.
Einstein a résolu le problème de l'effet photoélectrique en utilisant l'hypothèse des quanta de lumière de Planck, connue à l'époque, qui supposait que l'énergie de la lumière est proportionnelle à sa fréquence, ce qui revenait à dire que la lumière est une particule plutôt qu'une onde.
Mais, chose surprenante, 200 ans auparavant, l'argument de Newton selon lequel la lumière est une particule reposait sur le fait que l'angle de réfraction de la lumière dans un prisme diffère selon sa couleur, et que la couleur de la lumière représente la fréquence de sa vibration.

Les Principia de Newton sont écrits en latin de manière rigide, comme s'il s'agissait d'une démonstration mathématique, tandis que son Opticks est écrit en anglais simple et accessible.
Newton publia la première édition d'Opticks en 1704 et continua à la perfectionner, ce qui donna lieu à une édition révisée en 1717, une troisième édition en 1721 et une quatrième édition finale en 1730, qui comprenait des révisions apportées par Newton juste avant sa mort en 1727.
Puis, après avoir été oubliée pendant 200 ans, la quatrième et dernière édition révisée fut réimprimée en 1931 par l'éditeur américain Bell and Sons, avec une préface d'Einstein.
Dans sa préface, Einstein écrit que quiconque a le temps et le loisir de lire l'Optique de Newton pourra vivre intensément les événements merveilleux que le grand Newton a vécus dans sa jeunesse, et que pour Newton, la nature était comme un livre ouvert, et qu'il pouvait lire ce livre, et donc la nature, sans aucune difficulté.
Einstein recommandait également aux lecteurs de lire l'ouvrage « Opticks » de Newton, affirmant que dans ce livre, Newton se comportait comme s'il était à la fois expérimentateur, théoricien, technicien et artiste.