Newton raccontò che già da studente fece i suoi primi studi sulla luce. Egli narra che mosso da curiosità acquistò un prisma ad un mercato rionale durante i due anni che fu costretto a risiedere nel paese natale a causa della peste. Il prisma era un oggetto abbastanza comune, ma il giovane Isaac ne fece un uso brillante. Si sapeva già da tempo che questi oggetti erano in grado di produrre un effetto simile all’arcobaleno. https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRYDDA9RKgAFsFFT55cbhHn83VlhQNC0rkzjjSEuwWVNxiEND7O Il fenomeno dell’arcobaleno era stato studiato fin dall’antichità, ma solo di recente Cartesio era stato in grado di dare una spiegazione matematicamente accettabile. Egli aveva affermato che il fenomeno era dovuto alla rifrazione dei raggi di luce dentro le gocce d’acqua, esso dipende della differente densità tra l’aria e l’acqua, così che quando la luce rallenta dentro la goccia per così dire scompone la luce la quale dopo aver rimbalzato sul fondo della goccia ritorna verso di noi creando l’effetto arcobaleno. https://www.chimica-online.it/download/immagini_download/spiegazione-arcobaleno.png
Il fenomeno della scomposizione della luce era stato attribuito da Cartesio alle proprietà del corpo attraverso il quale passava la luce. Nel saggio Micrographia del 1665 Robert Hooke aveva riportato l’esperimento del prisma che appunto scompone la luce. Newton però non era soddisfatto degli studi di Hooke e si era posto l’obiettivo, che raggiugerà di lì a breve, di correggere il fenomeno dell’aberrazione cromatica presente dei telescopi a rifrazione. Newton era talmente scrupoloso nei suoi esperimenti che si narra che si sia conficcato un ago spuntato tra l’occhio e l’osso orbitale per studiare la percezione dei colori, rischiando per altro di perdere la vista.
Newton stesso ci racconta che per meglio studiare il fenomeno della scomposizione della luce fece un piccolo foro nelle imposte della sua camera di modo da far passare un unico raggio di luce, ciò gli permise di proiettare sul fondo della parete la luce scomposta. https://www.ziogiorgio.it/files/2021/03/NEWTON.jpg Attraverso questa operazione egli individuò sette colori base, in realtà le tonalità sono infinite, il numero sette probabilmente fu scelto per motivi metafisici in quanto sette sono anche le note musicali o per motivi religiosi legati alla numerologia. Dopo aver effettuato questo esperimento decise di acquistare un secondo prisma e ripetere l’esperimento. Nel tentativo di spiegare il fenomeno della scomposizione egli selezionò un solo raggio colorato uscito dal primo prisma e lo fece passare attraverso il secondo prisma notando che stavolta il prisma non produceva alcuna modifica sul singolo raggio colorato. Di conseguenza pensò che non fosse il prisma a modificare il colore della luce. A questo punto fece passare l’intero fascio di colori fuoriusciti dal primo prisma attraverso il secondo prisma e vide che incredibilmente si ricomponeva il fascio di luce bianca. http://www.andreaminini.org/data/andreamininiorg/ricomposizione-della-luce-secondo-prisma.gif
Pochi anni dopo gli studi sul telescopio a riflessione, Newton pubblicò la sua teoria sui colori dove asseriva che la colorazione della luce non è il frutto della modifica della luce o di una combinazione di bianco e nero come proposto da Aristotele, ma che i raggi luminosi sono effettivamente colorati da cui segue che è la luce bianca a esserne la risultante di una miscela additiva di colori distinti. https://it.wikipedia.org/wiki/Disco_di_Newton
I corpi appaiono colorati perché essi riflettono i raggi di un certo colore, mentre ne assorbono altri. Era una vera e proprio rivoluzione in un periodo in cui si pensava ancora che la luce e il colore fossero due fenomeni distinti. Sempre nel saggio sui colori Newton affermò che, malgrado i fenomeni periodici indichino una possibile natura ondulatoria del fenomeno luminoso, esso è più probabilmente composto di piccole particelle e che tale spiegazione è resa necessaria dalla traiettoria rettilinea della luce e dalla legge di riflessione sugli specchi. http://www.ecoage.com/data/ecoagecom/fotoni-luce.jpg . Quest’ultima interpretazione fece scoppiare la disputa con Robert Hooke il quale vedeva nell’opera di Newton la vanificazione dei suoi studi e scrisse un memoriale per difendere la sua teoria ondulatoria esposta nella Miographia. Infatti l’esperimento del prisma non dirime la questione della natura della luce. Il secondo personaggio mettere in discussione la teoria newtoniana fu l’acutissimo olandese Christiaan Huygens il quale evitò lo scontro aperto sostenendo che non era interessato ad avere ragione o torto, ma solo alla scoperta della verità. Heygens era uno dei pochi scienziati a poter tenere testa a Newton, basti ricordare che fornì importanti riflessioni per lo sviluppo del calcolo infinitesimale, questo mise Newton quasi nelle condizioni di dover cambiare la teoria e come detto nella sua biografia lo provò sul piano personale più di ogni altra vicenda.
Newton pubblicherà per questo il suo trattato l’Ottica solo dopo la morte di Heygens e di Hooke nel 1704, per evitare altre polemiche. Il dibattito però non si placò nemmeno dopo la morte di Newton. Quasi cento anni più tardi, nel 1801, Thomas Young con un esperimento, oggi noto come esperimento della doppia fenditura, https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRE_22EJokidg5HN0ATzlNQwQxmNd8hdF-teJbg_7oRk7SAT90u scoprì il fenomeno dell’interferenza che è tipica appunto delle onde (basti pensare al frangere delle onde del mare tra loro). https://argomentidifisica.files.wordpress.com/2009/10/diffrazione-onda-mare.jpg?w=529
Ma Newton non aveva ancora perso la sua battaglia culturale. Nel 1905 Alber Einstein nello studiare l’effetto fotoelettrico (emissione di elettroni da parte di una superfice metallica bombardata da un fascio di fotoni ovvero da una radiazione elettromagnetica) si rese conto che le particelle di luce erano quantizzate, cioè appunto erano descrivibili in termini di quantità simili ai corpuscoli di Newton. Di lì a poco si giungerà alla formulazione ancora oggi accettata della doppia natura della luce, ondulatoria e corpuscolare, che in realtà è molto simile alla teoria originaria di Newton. Quindi tutto sommato Newton aveva ragione. La cosa curiosa è che a dimostrare le sue ragioni fu proprio l’uomo che superò la teoria newtoniana sulla gravità e sulla natura dello spazio e del tempo.