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, ist deren Gewichtskraft.
Newton zeigt in seinem ersten Gesetz, dem Trägheitsgesetz, was mit einem Körper passiert, auf den eine Kraft einwirkt.
Er macht Aussagen über die Bewegung von physikalischen Körpern in Inertialsystemen bei Abwesenheit von äußeren Kräften.
Das zweite Newton’sche Gesetz, auch Aktionsprinzip, erklärt, wie die Bewegung eines Körpers durch Krafteinwirkung verändert wird.
Die Beschleunigung eines Körpers ist proportional der einwirkenden Kraft und umgekehrt proportional dessen Masse.
Es ist die Grundlage für viele Bewegungsgleichungen in der Mechanik.
Die Gleichung „Kraft ist Masse mal Beschleunigung“ (Euler’sche Formel) wird häufig als die Grundgleichung der Mechanik bezeichnet.
In seinem dritten Gesetz, dem Wechselwirkungsprinzip, zeigt Newton, dass zu jeder Kraft (actio) eine gleich große Kraft (reactio) existiert, die der ersten genau entgegengerichtet ist.
Das Wechselwirkungsprinzip wird auch kurz als „actio gleich reactio“ bezeichnet.
Wir wissen aus der Schule, dass Newton mit seinem Gravitationsgesetz und dem zweiten Newton’schen Gesetz, dem Aktionsprinzip, als Erster mathematisch nachweisen konnte, dass alle Körper gleich schnell fallen.
Seine Formeln zum Gravitationsgesetz verhalfen dem heliozentrischen Weltbild zum endgültigen Durchbruch.
Aber seine Gesetze zur Mechanik veränderten unser Weltbild wesentlich nachhaltiger.
Seine mathematischen Gleichungen führten zwangsläufig zur Einführung des Relativitätsprinzips in der Physik.
Bis dato hatte man angenommen, dass es einen bevorzugten Ruhezustand gibt, den ein Körper einnehmen würde, wenn keine Kraft auf ihn wirkt.
Vor allem meinte man, die Erde sei ein solcher Ruhepunkt.
Das war nun vorbei.
Das Fehlen des absoluten Zustandes der Ruhe beziehungsweise des absoluten Raumes bedeutet aber, dass man nicht bestimmen kann, ob zwei nacheinander folgende Ereignisse am gleichen Ort im Raum stattfinden.
Verdeutlichen wir uns das in einem Gedankenexperiment.
Nehmen wir an, Sie fahren in einem ICE mit 160 km/h.
Sie wollen gerade Ihr iPad verstauen, als es aus Ihren Händen gleitet.
Es fällt aus einer Höhe von 1,20 m auf den Boden und geht zu Bruch.
Im Fragebogen Ihrer Versicherung schildern Sie den Vorfall.
Sie erklären, dass Ihnen Ihr iPad an der Stelle x0 aus der Hand fiel und genau an der Stelle x0 zerschellte.
Nach Newton betrug die Fallzeit 0,49 Sekunden.
„Fällst du von einem Turm herab, fällst du g halbe t Quadrat.“
Sie müssen die Formel nur nach t umstellen und die Quadratwurzel ziehen.
Für Ihren Versicherungsvertreter stellt sich der Vorgang allerdings anders dar. Nichts Neues werden Sie sagen; wobei Sie nicht ganz unrecht haben.
Aber in unserem Fall gibt es physikalische Gründe.
Als Ihnen Ihr iPad aus den Händen fällt, steht Ihr Versicherungsvertreter gerade am Bahnsteig und beobachtet das Geschehen.
Er sieht, wie Ihnen das Gerät bei der Koordinate x0 aus der Hand fällt.
Wie gesagt, beträgt die Falldauer 0,49 s.
In dieser Zeit ist der ICE aber 21,56 m weitergefahren.
Ihr iPad schlägt für Ihren Versicherungsvertreter also nicht bei x0, sondern bei x0 plus 21,56 m auf.
Wer also hat recht?
Beide!
Wie sich ein Körper im Raum bewegt, hängt vom Beobachter ab.
Zwei Beobachter in zueinander bewegten Systemen kommen zu unterschiedlichen Ergebnissen.
Trotzdem sind beide Resultate zulässig.
Eine Bewegung kann immer nur relativ zu anderen Körpern, das heißt Bezugssystemen, beschrieben werden.
Erst das Relativitätsprinzip macht den Bewegungsbegriff sinnvoll.
Das Fehlen eines absoluten Punktes, einer absoluten Position im Raum, erschütterte Newton schwer.
Die Erkenntnis war nicht in Einklang zu bringen mit seiner Vorstellung von einem absoluten Gott.
Er wollte diesen Mangel Zeit seines Lebens nicht akzeptieren.
Dieses Problem aber ergab sich zwingend aus seinen eigenen Gesetzen.
Auch bei der Zeit ging Newton von einer absoluten Größe aus.
Ähnlich wie Aristoteles
