Die
Hauptergebnisse und die Folgerungen aus seinen Arbeiten auf dem Gebiet der
Mechanik hat Newton in dem fundamentalen Werk «Mathematische Grundlagen der
Naturphilosophie» (1687) dargelegt. Dieses Werk enthielt viele Begriffe und
Termini, die im weiteren in der wissenschaftlich-technischen Literatur, sowie
bei den theoretischen und angewandten Forschungen zu Hauptbegriffen der Mechanik
geworden sind, zum Beispiel Raum, Zeit, Kraft, Kräftenzerlegung, Masse,
Schwerpunkt, Bewegungsimpuls, Trägheit. Das letzte (Trägheit) wurde teilweise
von Rene Descartes übernommen, was keinesfalls ein Plagiat war. Ohne die
angeführten Begriffe ist die Entwicklung der technischen Wissenschaften
überhaupt nicht denkbar.
Der bekannte russische Akademiemitglied Sergei Wawilow
schrieb: “In der Geschichte der Naturwissenschaften gab
es kein mehr bedeutendes Ereignis, als die Erscheining der «Grundlagen» von
Newton. Die Newtonsche Lehre über Raum, Zeit, Massen und Kräfte stellte ein
gesamtes Schema für die Lösung der beliebigen konkreten Aufgaben in Mechanik, in
Physik und in Astronomie dar. Die klassische Physik entstand nach dem Vor – und
Ebenbild der «Grundlagen».“
Diese begeisterte Einschätzung ist ganz gerecht. Wir möchten
aber bemerken, dass sich die Vorstellungen Newtons von Bewegung, Raum und Zeit
auf der traditionellen Naturphilosophie und auf seinen Religionsansichten
gründeten. So erklärte Newton alle Naturerscheinungen (wie es die
Naturphilosophie lehrt) zuerst mit der Bewegung materieller Teilchen durch ein
ätherartiges Medium.
Dann ging er einen schweren Weg zur Auffassung der
Anziehungskraft, die an die bewegenden Körper wirkt und mit der Entfernung
abnimmt (mit dem Quadrat der Entfernung von einem Brennpunkt). Schließlich kam
Newton auf den Gedanken der universellen Wirkung der Schwerkraft.
1679 erfolgte zwischen Newton und Robert Hooke ein kurzer
Briefwechsel, der die Theorie der Planetenbewegung betraf. Robert Hooke, der
Autor des bekannten Elastizitätsgesetzes, war damals einer der führenden
Funktionären der Royal Society. Unerwartet wurde dieser Briefwechsel von Robert
Hooke ausgenutzt, um Newton unbegründet des Plagiats zu beschuldigen. Bis zu
Hookes Tod blieben die beiden unuversöhnlich.
Als religiöser Mensch führte Newton die Eigenschaften des
Raums und der Zeit nur auf die Gotteshandlung zurück. Durch das Sensorium
Gottes geschehe alles. «Er (Gott) machte den Raum und die Dauer aus. Die
absolute Zeit, die unbeeinflussbar und gleichmäßig fortschreite, und der
absolute Raum, der univeränderlich feststehe, seien für den Menschen nicht
sinnlich wahrnehmbar da sie direkte Prädikate Gottes darstellen. Dadurch aber
seien erst die relativen Masse der Zeit und des Raumes möglich, mit denen sich
der Mensch zur Beschreibung seiner Welt zufriedengeben müsse.»
Newton Vorstellungen von absolutem Raum und absoluter Zeit
herrschten über Philosophie und Naturwissenschaft bis zu Albert Einsteins
Relativitätstheorie.
In der Zeit, wo Newton in seinem Dorf weilte, beschäftigte er
sich nicht nur mit der Gravitation, sondern auch mit der Mathematik. Keine
Lernmittel und Bücher waren dort vorhanden, aber Newton legte die Hände nicht in
den Schoß. Im Gegenteil arbeitete er aktiv. Als Ergebnis hat er die Grundlagen
der Infinitesimalanalyse, sogenannte «Fluxionsmethode» entwickelt, die zur Basis
der künftigen Differential – und Integralrechnung geworden war. Newton
verbesserte diese Methode später, als er in Cambridger Universität die
Mathematik unterrichtete.
Die ähnliche Methode erarbeitete von 1670 an der bekannte
deutsche Mathematiker Gottfried Leibniz. Er nannte seine Methode
«Differentialrechnung». Zwischen Newton und Leibniz entstand ein
Prioritätsstreit, der bis zum Tode Newtons anhielt.
Heute gilt es als erwiesen, dass die beiden Wissenschaftler
ihre Methoden unabhängig voneinander entwickelten. Allerdings war die Newtonsche
Methode für die Benutzung weniger passend im Vergleich zu deutlicher Theorie der
Differentialrechnung, die von Leibniz entwickelt wurde. In den «Grundlagen»
verwendet Newton die Differentialrechnung noch nicht, denn er war der Meinung,
damalige Leser zur Auffassung dieser Rechnung nicht fertig wären. Deshalb nutzte
er für den Beweis seiner Theoreme eine syntetische Mischung von
geometrisch-algebraischen Konstruktionen, die nur für Fachleute verständlich
waren. Zwei spätere Ausgaben der «Grundlagen» (1713 und 1726) änderten nichts in
den geometrisch orientierten Darlegungen Newtons. In diesem Zusammenhang müssen
wir die große Arbeit erwähnen, die Emilie du Chatelet gemacht hatte. Sie
hat das Newtons Werk ins Französische übersetzt, die geometrische Darlegung in
die von Leibnitz entwickelte Notation der Differentialrechnung übertragen, sowie
den Text mit eigenen wesentlichen Kommentaren ergänzt. Erst nach solcher
Überarbeitung wurden die «Grundlagen» auf dem Europäischen Kontinent bekannt. Es
geschah ungefähr im Jahre 1748.
Ohne die Infinitesimalrechnung wären die überzeugenden Erfolge
Newtons in der klassischen Mechanik kaum möglich.
Bevor Newton die Entdeckungen in Mechanik machte, hat er
bereits von seinen Studienjahren an die Forschungen und Versuche in Optik
durchgeführt. Er untersuchte die Lichtbrechung und die Lichtzerstreuung. Seine
Experimente mit Lichtspalt und Prisma haben bewiesen, dass weißes Licht
zusammengesetzt ist und durch das Glas in seine Farben zerlegt wird. Die
Bedeutung der Entdeckung von Diffraktionsbild (sog. „die Newtonsringe“) wurde in
gehörigem Maß erst im 19. Jahrhundert geschätzt, als die Methode der
Spektralanalyse entwickelt wurde. Bekanntlich wird mit dieser Methode die
Zusammensetzung der Stoffe und der Körper (darunter der Himmelskörper)
untersucht. Dies erfolgt durch Studium des Lichtes, das der Stoff bzw. Körper
emittiert oder absorbiert.
Newton erklärte die Erscheinung der astronomischen Refraktion,
d.h. der Brechung von Stahlen der Himmelskörper in den Schichten der
Erdatmosphäre.
1673 machte Newton auf der Sitzung der Royal Society eine
Mitteilung über seine Theorie des Lichtes und der Farben. Er zeigte, dass das
weiße Licht aus der Mischung von monochromatischen Strahlen verschiedener Farbe
besteht. 1704 wurde das Hauptwerk Newtons auf dem Gebiet der Optik «Optik oder
eine Abhandlung über die Reflexion, Brechung, Krümmung, und die Farben des
Lichtes» veröffentlicht.
Newtons Ansichten auf die Lichterscheinung entstanden in
Polemik mit Robert Hooke. Die beiden Wissenschaftler hatten anfangs verschiedene
Vorstellungen von den Erscheinungen des Lichtes und der Farben. Robert Hooke
kritisierte einige Newtons Ideen auf diesem Gebiet. Newton empörte sich äußerst
und zog sich aus der öffentlichen Diskussion zurück.
In großen Zügen enthielt Newtonshe Theorie über Licht und
Farben sowohl Korpuskel – als auch wellenbegriffe.
Newton war der Meinung, einzelne Lichtstrahlen unveränderliche
Eigenschaften haben und das Licht aus unveränderlichen und atomähnlichen
Lichtteilchen bestehe. Der Eindruck der Farben entsteht (so nach Newton) durch
Korpuskeln unterschiedlicher Größe. Damit machte er einen Schritt nach vorn im
Vergleich zu Rene Descartes, der das Licht als Bewegung in Materie
betrachtete und weißes Licht für ursprünglich hielt.
Nach Newton bewegen sich die Lichtteilchen unter Wirkung der
okkulten Kräfte, die die Lichtteilchen anziehen bzw. abstoßen. Die
Teilchentheorie ist nicht imstande mehrere Erscheinungen, z. B. die Interferenz
oder Doppelbrechung zu erklären. Newtons Korpuskeltheorie erweckte einen
heftigen Disput mit Christian Huygens, der auf der Wellentheorie des Lichtes
bestand. Die Wellentheorie wurde zur herrschenden Lehre erst Anfang des 19.
Jahrhunderts, nachdem Thomas Young diese Theorie experimentell bestätigt hatte.
In weiterem wurden die Konzepte der Korpuskel - und Wellentheorie in der
Quantenmechanik mathematisch vereint. Natürlich ist das moderne Photonenkonzept
sehr weit von der Newtons Korpuskeltheorie entfernt.
Als Physiker wurde Newton in europäischen wissenschaftlichen
Kreisen bekannt, nachdem er 1672 das Spiegelteleskop hergestellt hatte. Ein
Exemplar des Spiegelteleskops übergab er der Royal Society. Bald darauf wurde
Newton zum Mitglied dieser wissenschaftlichen Gesellschaft (Londoner Königliche
Gesellschaft) gewählt.
Die Spiegelteleskope des Newtons und Gregory’s Systems fanden
den fast hundert Jahre landen Einsatz in den wissenschaftlichen Forschungen.
1762 hat der große
russische Gelehrte M.W. Lomonossow die vervollkommnene
Konstruktion des Spiegelteleskops entwickelt. Diese Konstruktion besaß ein sehr
einfaches optisches System, das nur einen konkaven Spiegel und Okular hatte. Die
Newtonsche Konstruktion litt unter sphärischer Aberration, weil ihr Hauptspiegel
nicht parabolisiert war. In der Lomonossows Konstruktion gab es diesen Mangel
nicht.
Unter anderen Ergebnissen der wissenschaftlichen Arbeit
Newtons auf dem Gebiet der Physik erwähnen wir ein Gesetz, das die Abkühlung
fester Körper an der Luft beschreibt, sowie die von ihm abgeleitete Formel zur
Abschätzung der Durchschlagskraft von Geschossen. Newton hat auch eine eigene
Temperaturskala (Newton-Skala) erfunden.
Die wissenschaftliche Literatur enthielt bis zur letzten Zeit
nur wenige Information von der Tätigkeit Newtons auf dem Gebiet der christlichen
Theologie und der Alchemie. Inzwischen nahm diese Beschäftigung Newtons sehr
viel Zeit in Anspruch. Zwischen 1689-1692 führte Newton einen theologischen
Briefwechsel mit dem englischen Philosophen John Locke.
Er studierte gründlich die Bibel. In der Theologie trat Newton
gegen Dogmen der Trinitätslehre auf. Als Fellow/Professor in Cambridge verstand
er gut, dass es für ihn nicht ungefährlich war. Aus seiner Auffassung, dass Gott
nicht dreifältig, sondern einheitlich sei, kam Newton zur Folgerung, dass Raum
und Zeit das Sensorium Gottes sei, durch das er zu allen Zeiten und allen
Orten zugleich wirksam ist.
Die theologischen Schriften Newtons konnten nur nach seinem
Tod veröffentlicht werden.
Es mag auf den ersten Blick als unmöglich erscheinen, dass
sich der große Physiker und Autor des Gravitationsgesetzes Newton neben der
Planetenbewegung zugleich mit der Suche nach dem Stein der Weisen
beschäftigte, von dem man verschiedene Wunder erwartete. Aber das nur auf dem
ersten Blick.
Newton hat die zahlreichen alchemistischen Schriften von
verschiedenen Autoren gründlich studiert. Und das nicht aus
scholastisch-religiösen Gründen. Er hat das in der Hoffnung getan, eine
allumfassende und zusammenhängende Lehre daraus ableiten zu können. Sein Traum
war, eine einheitliche Lehre über ein zusammenhängendes Ganzes zu schaffen.
Deshalb machte Newton den Versuch, die Alchemie mit der Mechanik in
Übereinstimmung zu bringen. Jedoch hat er seine alchemistische Beschäftigung
verborgen gehalten.
Der Newton-Biograph Richard Westfall nannte die Alchemie als
„erste Liebe Newtons“. Der Einfluß der alchemistischen Studien auf Newtons
Forschungen ist zweifellos. In der Wissenschaft gibt es keine direkten und
leichten Wege. Können Sie, geehrte Leserinnen und Leser, die Wissenschaftler
aufzählen, deren Lehren und Ideen sich ohne Widersprüche entwickelten?
Newtons schriftlicher Nachlass war riesig. Der größte Teil des
wissenschaftlichen Nachlasses befindet sich in der Cambridge University Library,
sowie in den Archiven der Royal Society und der Bodleian Library in Oxford. Der
Rest ist in mehreren Bibliotheken der Welt zerstreut. Viele der alchemistischen
Handschriften Newtons wurden ersteigert und danach den Bibliotheken in
Großbritannien, USA und Palästina übergeben. Der gesamte schriftliche Nachlass
von Newton zählte mehrere Hunderte Bücher. Allein die zwischen 1967 und 1981 an
der University of Cambridge gefundenen mathematischen Manuskripte Newtons
bildeten acht Bände.
Und jetzt zu anderen Themen aus den Leben Newtons. 1688 wurde
Newton zum Mitglied des britischen Parlaments (damals sog. Konvents) gewählt und
dann weilte er zwei Jahre lang in London. Nebenhin wurde in diesem Jahr (1688)
die «Deklaration der Rechte» angenommen, die zu einem der grundlegenden
Dokumente der britischen Verfassung geworden ist.
Newton war immer stolz auf den Titel des Parlamentsmitglieders
und besuchte pünktlich alle Sitzungen. Allerdings zeigte er nur wenige Aktivität
in Besprechungen der Angelegenheiten von der Staatswichtigkeit. Man erzählte,
dass Newton jedoch in einer der Sitzungen eine kurze Rede gehalten hatte. Hier
ist Wortlaut der Rede: „Meine Herren, machen Sie bitte das Fenster auf, hier
ist’s sehr schwül…“ Seitdem sind fast 350 Jahre verlaufen. Wer kann heute sich
für die Echtheit der obenangeführten „Parlamentsrede“ verbürgen?
1695 hat Newton das Angebot vom Kanzler der englischen
Schatzkammer Charles Montegue angenommen, die Umprägung der ganzen im Umlauf
befindlichen Münze durchzuführten. Die bevorstehende Arbeit war ungeheuer
schwierig, weil Finanzen und Geldumlauf durch die Kriege und Revolutionen stark
desorganisiert wurden. Im Umlauf waren viele gefälschte Münzen. Der Freund und
Verehrer Newtons Charles Montegue glaubte aber an den Verstand und das Wissen
des Gelehrten. Durch Vermittlung seines Freundes wurde Newton der Wardein
(Hüter) der Königlichen Münze in London. Im Laufe von zwei Jahren hat Newton die
komplizierte und schwierige Arbeit für die Umprägung der Münze durchgeführt und
dadurch den großen Beitrag zur Verbesserung der Finanzen Englands geleistet.
1699 wurde Newton zum «Master» (Hauptdirektor) der Königlichen Münze mit großem
Gehalt ernannt. Bald darauf verließ er den Lehrstuhl an der Cambridge
Universität. Damit war seine Tätigkeit als Wissenschaftler faktisch beendet.
1703 wurde Newton zum Präsidenten der Royal Society gewählt.
Diese Position besaß er bis zum Ende seines Lebens. 1705 wurde Newton von
Königin Anne Stewart zur Ritterwürde geschlagen.
Das Amt des «Masters» der Königlichen Münze bekleidete Newton
bis zum Jahr 1725. Zu seinem Lebensende war er ein wohlhabender Mann, aber er
sparte und zählte nie das Geld. Newton war so freigebig, dass er seine Freunde
und Verwandten einfach mit Geld beschenkte. Aus eigenem Geld zahlte Newton die
Stipendien für die sich mit Wissenschaften beschäftigten jungen Leute. Er hat
für die Kirchengemeinde, wo er geboren wurde, eine wesentliche Geldsumme
gespendet.
Die Zeitgenossen Newtons haben unter seinen persönlichen
Eigenschaften vor allem die Bescheidenheit hervorgehoben. Keine Spur von dem
Größenwahn. «Ich stehe hoch, nur weil ich auf die Schulter der Reisen gestiegen
bin», sagte einst Newton. Dabei meinte er seine großen Vorgänger von Pifagoras
und
Archimedes an bis Kopernikus, Galilei und
Kepler. Im Umgang mit Menschen war Newton freundlich, ohne jegliche
Zeichen von dem Hochmut oder dem Dünkel. Er war ein bescheidener und
ausgeglichener Mann, manchmal war zerstreut. Seine Herzensgüte trat in
Erscheinung, als 1679 seine Mutter vor Typhus gestorben ist: wie eine bessere
Krankenpflegerin verbrachte er Tage und Nächte bei dem Krankenbett, pflegte die
Kranke und gab ihr Arzneien. Der Tod von Mutter brachte ihm einen tiefen
Schmerz, den er lange durchgemacht hatte.
Seine Verhältnisse zu anderen Wissenschaftlern gestalteten
sich aber nicht immer glatt. Newton konnte nicht die Kritik an seinen
Veröffentlichungen ruhig vertragen. Häufig reagierte er auf Kritik sehr scharf.
Die wissenschaftlichen Streite mit Leibniz, Hooke und Huygens haben wir erwähnt.
Die Einzelheiten des persönlichen Lebens von Newton sind uns
unbekannt. Wir wissen nur, dass er keine eigene Familie hatte. Die
wissenschaftlichen Interessen bildeten seinen Lebenssinn. Die
Lebensbequemlichkeiten waren ihm gleichgültig.
In den letzten Lebensjahren machten ihm Blasensteine immer
öfter zu schaffen. Sir Isaac Newton starb am 31. März 1727 in London. Am Tag
seiner Beisetzung wurde die nationale Trauer in England erklärt. Die Beisetzung
Newtons wurde unter großen Feierlichkeiten durchgeführt. Seine sterbliche Hülle
ruht in der Westminster Abbei, wo viele andere hervorragende Persönlichkeiten
Englands begraben sind.
Newton vollbrachte wahrhaftig eine große wissenschaftliche
Heldentat, die seine Zeitgenossen und noch mehr die Menschen von nachfolgenden
zwei Jahrhunderten in Staunen versetzte. Sir Isaac Newton gehört zu den
bedeutendsten Wissenschaftler aller Zeiten und Völker.
Newton zu Ehren sind die SI-Einheit der Kraft (Newton), die
Newtonschen Axiome sowie die Newtoncotes-Formeln benannt. Außerdem tragen den
Namen Newtons ein Asteroid (662) Newtonia und ein Mondkrater (Newton). Newtons
Porträt wurde von 1978 bis 1984 auf dem englischen 1-Pfund-Geld schein gedruckt.
