Sir Isaac Newton

I. Einleitung


Was hat Newton mit Kepler gemein?

Newton war ähnlich wie Kepler eine herausragende Forschernatur, die in vielen wissenschaftlichen Bereichen tätig war. Er entdeckte auf der Basis von Keplers Planetengesetzen das Gravitationsgesetz.


In welchen Bereichen war Newton aktiv?

  • Physik
  • Mathematik
  • Astronomie
  • Alchemie
  • Philosophie
  • Theologie

Ohne Newtons Entdeckungen wären moderne Physik und Raumfahrt nicht vorstellbar.

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II. Biographie

Isaac Newton wurde am 4.Januar 1643 in Woolsthorpe (England) geboren. Zum Zeitpunkt seiner Geburt war sein Vater bereits schon tot. Seine Mutter und Großmutter übernahmen die Erziehung Newtons, der auf dem Bauernhof groß wurde. Er besuchte die Dorfschule, später die Lateinschule des Nachbarstädtchens Grantham. Newtons Onkel, der Pfarrer war, erkannte seine starke Neigung zur Wissenschaft, insbesondere experimentellen Untersuchungen (zum Beispiel: Er versuchte die Windgeschwindigkeit eines Sturmes zu ermitteln, indem er seine Ergebnisse beim Weitsprung mit dem Wind, gegen den Wind und bei Flaute auswertete) und ihm war es zu verdanken, dass der Knabe nicht den väterlichen Bauernhof übernehmen musste. So ging er schließlich mit 18 Jahren an die Universität Cambridge und hatte dort das Glück, in Isaac Barrow einen Mathematiklehrer zu finden, der seine Begabung erkannte und zugleich förderte. Er bevorzugte dessen Vorlesungen in Philosophie, Mathematik und Theologie.

Als 1665 die Pest England heimsuchte, verbrachte Newton zwei Jahre daheim in Woolsthorpe. Seiner Meinung nach, war er zu diesem Zeitpunkt auf dem Zenit seiner schöpferischen Kräfte. So erscheint es nicht sehr verwunderlich, dass Erkenntnisse in der Infinitesimalrechnung wie in der Mechanik und Optik in dieser Phase ihre Wurzeln haben.

Nachdem Barrow 1669 entschloss, sich künftig nur noch mit der Theologie zu beschäftigen, veranlasste dieser, dass Newton dessen Nachfolger als Professor der Mathematik wurde. Er unterrichtete außerdem Geometrie, Arithmetik, Astronomie, Geographie, Optik und Statik.

Newtons Stelle gewährte ihm einen bescheidenen Unterhalt und Zeit und die Möglichkeiten zur Forschung. So besorgte er sich eine Ausgabe des besten geophysikalischen Lehrbuchs 'Geographia generalis' von Bernhard Varenius.

In der Stille setzte er seine mathematischen, optischen und chemischen Untersuchungen fort. Von Descartes und John Wallis ausgehend, begründete er die Infinitesimalrechnung und die Reihenlehre, bestimmte Krümmung und Wendepunkte vieler Kurven.

Optische Experimente prägten Newtons erste wissenschaftliche Jahre (u.a. die Zerlegung eines Lichtstrahls in seine Spektralfarben mittels eines Prismas). Er fertigte dabei eigenhändig ein Spiegelteleskop mit 40-facher Vergrößerung.
Ab 1676 konzentrierte sich Newton verstärkt auf das Studium der Mechanik.

Newton erkrankte im Sommer des Jahres 1693 und zeigte in Folge dessen Symptome einer schweren emotionalen Störung. Obwohl er seine Gesundheit wieder erlangte, war nach der Krankheit seine kreative schöpferische Zeit vorbei. Wahrscheinlich litt er an Depressionen, er selbst machte ein permanentes Schlafdefizit dafür verantwortlich.
1696 nahm er aufgrund besserer Bezahlung die Stelle eines Münzwarts und später die des Direktors bei der Königlichen Münze in London an. In Folge seiner Beschäftigung verzichtete er im Jahre 1701 auf seine Professorenanstellung am Trinity College in Cambridge.
Nach der erfolgreichen Reform der königlichen Münzprägung erlangte er große Anerkennung und wurde 1703 zum Präsidenten der "Royal Society", einer naturwissenschaftlichen Gesellschaft, gewählt. Diese Position sollte er noch durch 25 Wiederwahlen bis zu seinem Tod behaupten können. Newton Grab1705 erhielt Newton den Ritterschlag und durfte sich von nun an "Sir" nennen.
Sir Isaac Newton lebte fast ausschließlich für seine Forschungen. Er galt zu Lebzeiten eher als unangenehmer Mensch. Es kam ihm somit nie in den Sinn eine Familie zu gründen.

Newton starb am 31.3. 1727 in Kensington und wurde in der Westminster Abbey in London beigesetzt.

Newton gilt als einer der größten Naturwissenschaftler aller Zeiten, man sagt ihm nach, er habe abstrakt-theoretischen Scharfsinn mit experimentellem und handwerklichem Geschick in einmaliger Weise kombiniert.

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III. Newtons wissenschaftliche Arbeiten

    • Optik:
      Newton revolutionierte die Vorstellung von Licht. Denn seit Aristoteles war jeder Wissenschaftler davon überzeugt, dass weißes Licht eine unteilbare Einheit darstellt.
      Doch die chromatische Abberation des Lichts in der Linse eines Fernrohrs überzeugte ihn vom Gegenteil. Er schickte einen dünnen Sonnenstrahl durch ein Glasprisma und entdeckte das entstehende Farbenspektrum.
      Newton Optik

      Daraus schloss er, dass weißes Licht eine Mischung verschiedener Arten von Strahlen ist, die um einen jeweils leicht unterschiedlichen Winkel gebrochen werden und eine unterschiedliche Spektralfarbe erzeugen.

 

  • Physik und Mathematik:
    Das Buch "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" wird als eines der bedeutendsten wissenschaftlichen Bücher überhaupt angesehen.

    In diesem Buch leitete er das Gesetz der Gravitation ab und konnte damit die Gültigkeit der Keplerschen Gesetze erstmals beweisen.

    Außerdem sind darin die Grundsteine der klassischen Mechanik, die drei Grundgesetze der Bewegung und die Konzepte von absoluter Zeit, absolutem Raum, der Fernwirkung und so auch indirekt das Konzept des Determinismus enthalten. Zusammen bildeten sie für über 200 Jahre die Basis des naturwissenschaftlichen Weltbildes vieler Generationen, bis hin zur Relativitätstheorie Albert Einsteins.

    Des Weiteren entwickelte er die Infinitesimalrechnung.

 

 

  • Gravitationsgesetz:
    Alle Körper ziehen einander an mit einer Kraft, deren Größe proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihres Abstands voneinander ist.

    Es gibt eine Legende die besagt, dass Newton die Idee der Gravitation kam, als er sah wie ein Apfel vom Baum fällt.

 

 

  • Klassische Mechanik:
    Die Klassische Mechanik ist die Physik sich bewegender Objekte der alltäglichen Art. Diese macht es möglich mit veränderlichen Größen wie Geschwindigkeit und Kraft zu rechnen.

 

 

  • Fernwirkung:
    Fernwirkung bezeichnet eine gegenseitige Beeinflussung von Körpern, die nicht in mechanischem Kontakt miteinander stehen. Newton selbst war ein Gegner der Fernwirkung und nach heutigem Wissensstand kann es eine solche auch nicht geben.

    Newton: „Es ist undenkbar, dass leblose, rohe Materie auf andere [...] Materie wirken sollte, ohne direkten Kontakt und ohne die Vermittlung von etwas anderem, das nicht materiell ist. Dass die Gravitation eine angeborene, inhärente und wesentliche (Eigenschaft) der Materie sein soll, so dass ein Körper auf einen anderen über eine Entfernung durch Vakuum hindurch und ohne die Vermittlung von etwas Sonstigem wirken soll, [...], ist für mich eine so große Absurdität, dass ich glaube, kein Mensch, der eine in philosophischen Dingen geschulte Denkfähigkeit hat, kann sich dem jemals anschließen.“

 

 

  • Determinismus: (von lateinisch: determinare abgrenzen, bestimmen)
    Der Determinismus ist eine Denkrichtung, welche den Zufall komplett ablehnt, eine philosophische Denkrichtung, die davon ausgeht, alle Ereignisse laufen nach vorher festgelegten Gesetzen ab. Deterministen vertreten die Meinung, dass bei bekannten Naturgesetzen und bekanntem Anfangszustand der weitere Ablauf aller Ereignisse prinzipiell vorausberechenbar sei.

 

 

  • Infinitesimalrechnung:
    Die Infinitesimalrechnung befasst sich mit mathematischen Funktionen, und untersucht das Verhalten dieser Funktionen auf kleinsten Intervallen. Diese Beschreibung des Funktionsverhaltens in infinitesimalen Abschnitten wird in der Differentialrechnung formal behandelt. Anschaulich ist es einsichtig, dass eine derartige Beschreibung der Funktionen im Kleinen es erlaubt, die von Funktionsgraphen eingeschlossenen Flächen zu berechnen. Diese Fragestellung behandelt die Integralrechnung.
    Es kam zu einem großen Disput zwischen Newton und Leibniz, welcher zeitgleich mit Newton die Infinitesimalrechnung erfand. Denn es ging um die Frage, welcher von beiden nun die Methode als erster erfand. Heute gelten beide zugleich als Erfinder, denn sie kamen unabhängig voneinander zu denselben Erkenntnissen.
    Nach dem erbitterten Streit mit Leibnitz zog sich Newton zeitweise aus der Forschung zurück.
    Newtons Assistent Whiston kannte Newton aus nächster Nähe. Er schrieb:
    „Newton war einer der verletzlichsten, vorsichtigsten und argwöhnischsten Charaktere, die ich je kannte.“

 

 

  • Der Newtonsche Zeit- und Raumbegriff:
    Nach Newton sei das Universum ein gewaltiges Uhrwerk, und nur die Zeit wahre die Ordnung aller Dinge. Des Weiteren sei sie eine feststehende Größe, die für jeden und überall gleich sei und sich nie ändere.

 

 

  • Theologie und Alchemie:
    Newtons Arbeiten in der Theologie und Alchemie sind weniger bekannt. In der Alchemie beschäftigte er sich mit der Suche nach dem „Stein der Weisen“. In der Theologie vertrat er antitrinitarische Ansichten.

    Trinität: = Dreifaltigkeit, Dreieinigkeit ist die christliche Lehre (Dogma) von der Dreiheit der gleich großen Personen Vater, Sohn (Jesus Christus) und Heiliger Geist in der Einheit des „göttlichen Wesens“.

 

Newtons Veröffentlichungen

Method of Fluxions (1671)

De Motu Corporum in Gyrum (1684)

Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687)

Opticks (1704)

Arithmetica Universalis (1707)

 

Zitate von Newton:

 

  • „...mit Hilfe dieser (meiner) Rechenmethoden erkläre ich Ihnen jetzt das Weltsystem.“
  • „Die ganze Natur zu erklären ist als Aufgabe zu schwer für einen einzelnen oder sogar für ein ganzes Zeitalter. Viel besser ist es, kleinere Teile gründlich zu untersuchen und den Rest anderen zu überlassen, die späterkommen.“
  • „Ich weiß nicht, wie ich der Welt erscheine, aber mir selbst komme ich vor wie ein kleiner Junge, der am Strand spielte und hin und wieder einen glatten Stein oder eine hübschere Muschel entdeckte, während der große Ozean der Wahrheit unentdeckt vor ihm lag.“
  • „Gott erschuf alles aus Zahl, Gewicht und Maß.“
  • „Wahrheit findet man immer in der Einfachheit der Dinge und nicht in ihrer Kompliziertheit.“

 

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