Newton veröffentlicht die Principia

Die Geschichte

Eine Frage zu den Bahnen

Im Januar 1684 diskutierten in London drei Mitglieder der Royal Society, Edmond Halley, Christopher Wren und Robert Hooke, über eine Frage, die sie begeisterte: Welche Kraft hält die Planeten auf ihren Bahnen? Kepler hatte entdeckt, dass sich die Planeten auf Ellipsen bewegen, aber niemand wusste zu erklären, warum. Halley vermutete, dass die Kraft vom Kehrwert des Quadrats der Entfernung zur Sonne abhänge, also viermal kleiner wird, wenn sich die Entfernung verdoppelt, konnte es aber nicht beweisen. Wren setzte der Überlieferung nach einen Preis für den aus, dem es gelänge, und niemand gewann ihn.

Im August 1684 reiste Halley nach Cambridge, um einen zurückgezogen lebenden Mathematikprofessor um Hilfe zu bitten, der fast nichts veröffentlichte: Isaac Newton. Er fragte ihn, welche Kurve ein von einer Kraft dieser Art angezogener Planet beschreiben würde. Nach der überlieferten Erzählung antwortete Newton sofort: eine Ellipse. Er hatte die Berechnungen schon Jahre zuvor gemacht, fand aber die Blätter nicht mehr. Er versprach, sie neu zu machen.

Die Arbeit von achtzehn Monaten

Newton war 1642 in Woolsthorpe in England in einer Bauernfamilie geboren. Er war ein einzelgängerischer Junge, begeistert von Mechanik und Konstruktionen. An der Universität Cambridge widmete er sich Mathematik und Physik, und in den Jahren 1665-1666, als die Universität wegen der Pest schloss, arbeitete er zu Hause und machte wichtige Entdeckungen: die Infinitesimalrechnung (eine neue Mathematik, um sich verändernde Dinge zu untersuchen), die Natur des weißen Lichts, die Gravitation. Mit dieser Zeit verbindet sich die Erzählung vom fallenden Apfel: Newton selbst erzählte sie im Alter, aber der Apfel, der ihn am Kopf trifft, ist eine Legende.

Nach Halleys Besuch schloss sich Newton in seinem Studierzimmer ein und arbeitete etwa achtzehn Monate fast ohne Pause und vergaß, nach Aussage eines Assistenten, die Mahlzeiten. Das Ergebnis war ein Werk in drei Büchern, auf Latein, voller geometrischer Beweise: die „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“, also die „Mathematischen Prinzipien der Naturphilosophie“. Halley betreute den Druck und bezahlte ihn aus eigener Tasche, weil die Royal Society kein Geld hatte. Das Buch erschien im Juli 1687.

Drei Gesetze und eine Kraft

In den Principia formulierte Newton drei Bewegungsgesetze. Das erste besagt, dass ein ruhender Körper in Ruhe bleibt und ein bewegter sich weiter geradlinig mit gleicher Geschwindigkeit bewegt, es sei denn, eine Kraft ändert das. Das zweite besagt, dass die Kraft, die auf einen Körper wirkt, gleich seiner Masse mal der Beschleunigung ist. Das dritte besagt, dass jeder Aktion eine gleich große Gegenreaktion entspricht: Wenn du gegen eine Wand drückst, drückt die Wand gegen dich.

Dann formulierte er das allgemeine Gravitationsgesetz: Jeder Körper zieht jeden anderen mit einer Kraft an, die umso größer ist, je größer ihre Massen sind, und umso kleiner, je größer das Quadrat der Entfernung ist. Dieselbe Kraft, die einen Apfel fallen lässt, lässt den Mond um die Erde und die Planeten um die Sonne kreisen. Aus diesen Gesetzen leitete Newton die drei Keplerschen Gesetze her, erklärte die Gezeiten als Wirkung der Anziehung von Mond und Sonne, sagte die leicht abgeplattete Form der Erde voraus und untersuchte die Bewegung der Kometen.

Ein schwieriges Buch

Die Principia waren sehr schwer zu lesen, auch für Fachleute: Wenige in Europa verstanden sie sofort. Newton hatte sie nach eigener Aussage absichtlich kompliziert geschrieben, um Diskussionen mit denen zu vermeiden, die nichts verstanden. Aber die Vorhersagen waren so genau, dass das Buch bald alle überzeugte. Im Jahr 1705 sagte Halley mit Hilfe der Gesetze Newtons die Wiederkehr eines Kometen im Jahr 1758 voraus: Er kam wirklich wieder, auch wenn Halley schon tot war, und trägt heute seinen Namen.

Newton war auch in Streitigkeiten verwickelt: mit Hooke, der behauptete, er habe die Idee der Kraft mit umgekehrtem Quadrat gehabt, und mit dem deutschen Philosophen Leibniz, der auf eigene Faust die Infinitesimalrechnung entwickelt hatte. Im Jahr 1699 wurde er Direktor der Münze in London, und 1705 schlug ihn Königin Anna zum Ritter. Er starb 1727 und erhielt ein feierliches Begräbnis in der Westminster Abbey.