Leben wir in einer Illusion?. Lutz Gaudig
nach seinem Tod Alexander Pope eine Inschrift angebracht:
„Nature and Nature’s Laws lay hid in Night: God said, Let Newton be! and all was Light.”
„Natur und der Natur Gesetze waren in Nacht gehüllt; Gott sprach: Es werde Newton! Und das All ward lichterfüllt.“
Newton fasste die wissenschaftlichen Ergebnisse von Größen wie Johannes Kepler, Galileo Galilei, René Descartes und vielen weiteren zusammen, durchdachte sie neu, ging die nächsten Schritte.
Er schuf mit seinen Gesetzen eine neue Weltsicht, ein Weltbild, das mathematisch berechenbar war.
„Wenn ich weiter als andere gesehen habe, dann nur deshalb, weil ich auf den Schultern von Giganten stand“, sagte er resümierend von sich selbst.
Zeit seines Lebens lebte Isaac Newton in wohlhabenden Verhältnissen.
Sein Vater war ein erfolgreicher Schafzüchter und trug den Titel „Lord of the Manor“.
Er starb vor Isaacs Geburt.
Nachdem seine Mutter drei Jahre später erneut geheiratet hatte, blieb Isaac bei seiner Großmutter in Woolsthorpe, um den Titel zu erhalten.
Die langjährige Trennung von der Mutter scheint ein Grund für seine schwierige Psyche gewesen zu sein.
Zweifel plagten ihn sein Leben lang.
„In der Wissenschaft gleichen wir alle nur den Kindern, die am Rande des Wissens hier und da einen Kiesel aufheben, während sich der weite Ozean des Unbekannten vor unseren Augen erstreckt.“
Auf Kritik reagierte er geradezu selbstzerstörerisch.
Er erlitt zwei Nervenzusammenbrüche.
„Ich habe in meinem Leben zwei wichtige Dinge gelernt: Ich bin ein großer Sünder, und Christus ist ein noch größerer Retter.“
Zeit seines Lebens blieb er ein gottesfürchtiger Mensch und versuchte in all seinen wissenschaftlichen Erkenntnissen Gottes Allmacht zu entdecken.
Newton ist einer der wichtigsten und bekanntesten Physiker aller Zeiten.
Seine wissenschaftliche Laufbahn aber begann er als Mathematiker.
Seine Leistungen, schon in sehr jungen Jahren, waren offensichtlich ein Grund für seine steile Karriere an der Universität Cambridge.
Mit den von ihm entwickelten mathematischen Prinzipien gelang es ihm später, seine noch heute gültigen mechanischen Gesetze zu entwickeln und zu beweisen.
Ohne seine Infinitesimalrechnung hätte Newton dies kaum bewerkstelligen können.
Anfang des 17. Jahrhunderts hatten Cavalieri und Torricelli mit infinitesimalen Rechengrößen gearbeitet.
Descartes und Fermat nutzten algebraische Methoden zur Berechnung der Steigung von Kurven.
Newton gelang es noch als Student, sie in der „Fluxionsmethode“ zu verbinden.
Ab 1666 entwickelte er die Infinitesimalrechnung.
Im Jahr 1669 erschien „De analysi per aequationes numero terminorum infinitas“
Dies war der Vorläufer der Infinitesimalrechnung als Manuskript.
Und es war der erste Schritt zu Newtons Entwicklung zu einem der führenden Mathematiker seiner Zeit.
Die Gesamtabhandlung zu seiner Infinitesimalrechnung veröffentlichte er allerdings erst im Jahr 1704 in einem Anhang zu „Opticks“.
Gottfried Wilhelm Leibnitz arbeitete von 1670 an am gleichen Problem.
Er nannte es Differentialrechnung.
Leibnitz näherte sich der Lösung über die mathematische Beschreibung des geometrischen Tangentenproblems.
Newton entwickelte seine Ideen aus der Physik heraus.
Dabei ging er vom physikalischen Prinzip der Momentangeschwindigkeit aus.
Das Ergebnis war, wie so oft in seinem Leben, ein Streit um die Priorität, die Urheberschaft.
Heute ist sich die wissenschaftliche Welt einig, dass beide Wissenschaftler „ihre Infinitesimalrechnung“ unabhängig voneinander entwickelt haben.
Isaac Newton war mit 26 Jahren jüngster Professor, als er 1669 auf den Lucasischen Lehrstuhl in Cambridge berufen wurde.
Auch heute noch ist der Lucasische Lehrstuhl für Mathematik der Universität Cambridge einer der weltweit berühmtesten.
Stephen Hawking hatte ihn von 1979 bis 2009 inne.
Bis 1672 lehrte Newton Optik.
Insbesondere beschäftigte er sich mit der Lichtbrechung.
Die Farbentheorie des Lichtes war das Thema der Antrittsvorlesung Professor Newtons in Cambridge.
Dabei stellte er die zu seiner Zeit gültigen Vorstellungen der Antike vom Kopf auf die Füße.
Die Annahme der alten Griechen, dass Licht prinzipiell weiß sei und Farben durch Veränderung entstünden, war nicht länger haltbar.
Durch Experimente mit Lichtspalt und Prisma kam Newton zu dem Ergebnis, dass weißes Licht aus farbigem zusammengesetzt ist.
Beim Durchgang durch ein Prisma wird es in seine Farbanteile zerlegt.
Damit konnte er wissenschaftlich die Entstehung von Regenbögen erklären. Aus seiner Entdeckung, dass Lichtstrahlen unveränderliche Eigenschaften haben, entwickelte er eine Teilchentheorie des Lichtes.
Nach Newton besteht Licht aus unveränderlichen, atomähnlichen, kugelförmigen Lichtteilchen, den „Korpuskeln“.
Die Farbeigenschaften würden durch unterschiedlich große Teilchen generiert.
Allerdings konnte er mit seiner Theorie bestimmte Phänomene wie die Interferenz oder die Doppelbrechung nicht erklären.
Trotzdem vertrat er in seiner „New Theory about Light and Colours“ neben der Farbentheorie auch seine „Korpuskeltheorie“.
Daran entzündete sich ein langer, erbitterter, wissenschaftlicher Streit mit Christiaan Huygens.
Dieser hatte die Wellentheorie des Lichtes entwickelt.
Aus heutiger Sicht erscheint dieser Streit belanglos.
Wie wir noch sehen werden, sind beide, die Wellen- wie auch die Teilchentheorie des Lichtes, heute in der Quantenmechanik vereint.
„Ich kann die Bewegungen der Himmelskörper berechnen, aber nicht die Verrücktheit der Menschen.“
Von 1678 bis in das Jahr 1684 befand sich Newton in einer depressiven Phase der Selbstzweifel.
Ab 1679 nahm er seine frühen Arbeiten zur Mechanik wieder auf.
Aufbauend auf den Gesetzen Johannes Keplers zu den Planetenbewegungen und Descartes’ Arbeiten zum Trägheitsproblem schuf er seine dynamische Gravitationstheorie.
Damit hatte sich das heliozentrische Weltbild endgültig durchgesetzt.
Für viele Anwendungen reicht die Genauigkeit ihrer Rechengrundlagen auch heute noch.
Zusammen mit der Gravitationstheorie sind die Newton’schen Gesetze der Grundstein der heutigen klassischen Mechanik.
Veröffentlicht 1687 in „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“ ist dieses Werk eine der wichtigsten physikalischen Veröffentlichungen aller Zeiten.
Die Messungen Galileo Galileis an rollenden Kugeln auf der schiefen Ebene führten zu den Newton’schen Gesetzen.
Wirkt eine Kraft auf einen Körper, wird dieser beschleunigt.
Wirkt keine Kraft auf diesen Körper, so bewegt er sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit.
Die Kraft, die die rollenden Kugeln beschleunigt,