Newton, Sir Isaac
1 | EINLEITUNG |
Newton, Sir Isaac (1643-1727), englischer Mathematiker und Physiker. Newton gilt als der Begründer der klassischen theoretischen Physik und damit der exakten Naturwissenschaften. Als einer der bedeutendsten Wissenschaftler der Neuzeit leistete er grundlegende Beiträge in vielen Wissenschaftsgebieten. Seine Entdeckungen und Theorien bildeten den Grundstock für ein naturwissenschaftliches Weltbild, das über zwei Jahrhunderte Gültigkeit hatte.
Mit der Fluxionsrechnung begründete Newton die heute als Infinitesimalrechnung bekannte Form der Mathematik (neben Gottfried Wilhelm Leibniz). Er beschäftigte sich mit Licht und Optik, formulierte die drei „Grundgesetze der Bewegung” und leitete daraus das universelle Gesetz der Gravitation ab (siehe Mechanik).
Newton wurde am 4. Januar 1643 in Woolsthorpe bei Grantham (Lincolnshire) geboren. Nach dem Besuch einer höheren Schule in Grantham studierte er ab 1661 am Trinity College der Universität von Cambridge.
1667 wurde Newton am Trinity College als minor fellow aufgenommen, 1668 erhielt er seinen Magistertitel. Newton beschäftigte sich vorwiegend mit den neueren Entwicklungen in der Mathematik und der Naturphilosophie. Bereits 1669 wurde er als Nachfolger seines früheren Lehrers I. Barrow Professor für Mathematik an der Universität von Cambridge.
2 | DIE FLUXIONSMETHODE |
Seine ersten grundlegenden Beiträge leistete Newton in der Mathematik. Er verallgemeinerte die Methoden, die man verwendete, um den Tangens als Kurven zu zeichnen und die von den Kurven überstrichene Fläche zu berechnen. Er erkannte, dass beide Vorgehensweisen umgekehrte Operationen waren. Newton vereinigte sie in der von ihm so benannten Fluxionsmethode und entwickelte im Herbst 1666 die heute als Infinitesimalrechnung bekannte Form der Mathematik als eine neue und leistungsfähige Methode, die die moderne Mathematik über das Niveau der griechischen Geometrie hob.
Obwohl Newton als deren Erfinder gilt, führte er die Infinitesimalrechnung nicht in die europäische Mathematik ein. 1675 entwickelte Leibniz unabhängig von Newtons Arbeit nahezu die gleiche Methode, die er Differentialrechnung nannte. Nachdem Leibniz bis zur Veröffentlichung der Newtonschen Infinitesimalrechnung (1704) als Begründer der Differentialrechnung galt, entbrannte in späteren Jahren zwischen Newton und Leibniz ein lang anhaltender Prioritätsstreit. Heute gilt als erwiesen, dass die beiden Wissenschaftler ihre Theorien unabhängig voneinander entwickelten.
3 | OPTIK |
Optik war ein weiteres Gebiet, für das Newton schon frühzeitig Interesse zeigte. Bei dem Versuch, die Entstehung der Farben zu erklären, entdeckte er, dass sich das weiße Sonnenlicht aus den Spektralfarben mit je eigenem Brechungsindex zusammensetzt. Er zeigte, dass durch Brechung und Reflektion das Sonnenlicht in seine spektralen Bestandteile zerlegt werden kann und dadurch die Farben sichtbar werden. Newton veranschaulichte seine Theorie, indem er Strahlen des Sonnenlichtes mit einem Prisma zerlegte und so das Spektrum der Farben zeigte.
1672 sandte Newton eine kurze Ausführung seiner Theorie an die Royal Society in London. Als sie in den Philosophical Transactions der Royal Society erschien, löste sie Kritik aus. Eine ausführliche Erläuterung seiner Theorien folgte erst in seiner 1704 veröffentlichten Schrift Opticks.
4 | DIE PRINCIPIA |
Schon während seines Studiums hatte sich Newton mit der Lehre von der Mechanik befasst und grundlegende Ideen über die universelle Schwerkraft entwickelt. Diese Studien nahm er wieder auf, nachdem er im August 1684 mit dem Astronomen und Mathematiker Edmond Halley das Problem der Bahnbewegung erörtert hatte.
Während der folgenden zweieinhalb Jahre begründete Newton mit der Formulierung der drei Bewegungssätze die neue Wissenschaft der Dynamik. Er wandte diese Gesetze auf die Keplerschen Gesetze der Bahnbewegung der Planeten an (aufgestellt von dem Astronomen Johannes Kepler) und leitete das Gesetz der universellen Gravitation ab. Die Entdeckung der universellen Gravitation, nach der alle Körper im Weltraum unter der Wirkung einer Kraft, der so genannten Schwerkraft stehen, brachten Newton den größten Ruhm ein. Seine Theorie veröffentlichte er in seinem 1687 erschienenen Hauptwerk Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Dieses Werk stellte einen Wendepunkt in der Geschichte der Wissenschaft dar.
Das Erscheinen der Principia führte zu einer Auseinandersetzung zwischen Newton und dem Philosophen und Physiker Robert Hooke, der 1687 behauptete, Newton habe ihm die zentrale Idee des Buches gestohlen: dass sich Körper gegenseitig mit einer Kraft anziehen, die sich umgekehrt zum Quadrat ihres Abstandes verändert.
Im gleichen Jahr (1687) beteiligte sich Newton an der Leitung des Cambridger Widerstandes gegen die Bemühungen Jakobs II., die Universität in eine katholische Einrichtung umzuwandeln. Nach der Revolution von 1688, die Jakob aus England vertrieb, wählte die Universität Newton zu einem ihrer Vertreter im britischen Parlament. Die darauf folgenden Jahre waren mit reger Aktivität angefüllt, da Newton alle seine früheren Errungenschaften in eine endgültige schriftliche Form zu bringen versuchte. Im Sommer des Jahres 1693 zeigte Newton Symptome einer schweren emotionalen Krise. Er gesundete zwar wieder, fand aber nicht mehr auf die Höhe seiner Schaffenskraft zurück.
Newtons Verbindungen zur neuen Regierung führten zu seiner Ernennung zum Aufseher und später zum Direktor der Königlichen Münze in London, wo er nach 1696 lebte. 1703 wählte ihn die Royal Society zum Präsidenten – ein Amt, das er für den Rest seines Lebens innehatte. Als Präsident verfügte er die sofortige Veröffentlichung der Beobachtungen des Astronomen John Flamsteed. Da Newton diese Arbeiten zur Vervollkommnung seiner Mondtheorie nutzen wollte, kam es zu einem erneuten Konflikt, diesmal mit Flamsteed.
Neben der naturwissenschaftlichen Forschung beschäftigte sich Newton mit Alchimie, Mystik und Theologie. Viele seiner Aufzeichnungen und Schriften sind – besonders in den späteren Jahren seiner Laufbahn – diesen Themen gewidmet. Sir Isaac Newton starb am 31. März 1727.