Physikalisch gesehen war Sir Isaac Newton kein großer Mann. Aber er hatte einen großen Intellekt, wie seine Entdeckungen über die Schwerkraft, das Licht, die Bewegung, die Mathematik und vieles mehr zeigen.
Die Legende besagt, dass Isaac Newton 1665 oder 1666 auf die Gravitationstheorie kam, nachdem er einen Apfel fallen sah. Er fragte sich, warum der Apfel gerade herunterfiel und nicht seitwärts oder gar nach oben. „Er zeigte, dass die Kraft, die den Apfel fallen lässt und uns auf dem Boden hält, dieselbe ist wie die Kraft, die den Mond und die Planeten auf ihren Bahnen hält“, sagt Martin Rees. Er ist ehemaliger Präsident der britischen Royal Society, der nationalen Akademie der Wissenschaften des Vereinigten Königreichs, die einst von Newton selbst geleitet wurde.
„Seine Theorie der Schwerkraft hätte uns keine Satelliten zur globalen Positionsbestimmung beschert“, sagte Jeremy Gray, ein Mathematikhistoriker an der Open University in Milton Keynes, Großbritannien.Aber sie reichte aus, um die Raumfahrt zu entwickeln.“
Die Jahre in Cambridge
Newton wurde am 4. Januar 1643 in Lincolnshire, England, zwei bis drei Monate zu früh geboren. Als praktisch veranlagtes Kind baute er gerne Modelle, darunter eine winzige Mühle, die tatsächlich Mehl mahlte – angetrieben von einer Maus, die in einem Rad lief.
Newton wurde 1661 an der Universität von Cambridge aufgenommen, konnte aber als Student zunächst nicht glänzen. Im Jahr 1665 wurde die Schule vorübergehend wegen der Beulenpest geschlossen, einer Krankheit, der in London zu dieser Zeit mehr als 100.000 Menschen zum Opfer fielen. Infolgedessen kehrte Newton für zwei Jahre nach Lincolnshire zurück.
In dieser Zeit kam ihm der Einfall mit dem Apfel. Newton kehrte 1667 nach Cambridge zurück und war dort bis 1696 als Professor für Mathematik tätig.
Newtons Fortschritte
Das Verständnis der Schwerkraft war nur ein Teil von Newtons Beitrag zur Mathematik und Wissenschaft. Sein anderes großes Interesse galt der Infinitesimalrechnung, einem Fach, das sich mit der Messung von Veränderungen befasst. Zusammen mit dem deutschen Mathematiker Gottfried Leibniz entwickelte Newton die Differenzierung und Integration. Diese beiden Methoden werden noch immer in vielen Bereichen der Wissenschaft verwendet. Die Differenzierung wird verwendet, um eine Veränderungsrate zu messen, z. B. wie schnell sich eine Tierart fortpflanzt. Die Integration wird in der Geometrie häufig zur Berechnung von Flächen und Volumina verwendet.
Newton interessierte sich auch sehr für die Optik, das Studium des Lichts und seines Verhaltens. So stellte er die korrekte These auf, dass weißes Licht eigentlich die Kombination des Lichts aller Regenbogenfarben ist. Er nutzte sein Wissen, um zu zeigen, warum die damaligen Teleskope die Farben nicht genau wiedergeben konnten. Newton entwarf ein Teleskop, das Spiegel und nicht nur Glaslinsen verwendete. Dadurch konnte das neue Gerät alle Farben auf einen einzigen Punkt fokussieren, was zu einem schärferen und genaueren Bild führte. Bis heute sind Spiegelteleskope, einschließlich des Hubble-Weltraumteleskops, wichtige Instrumente der Astronomie.
Newtons Apfelerkenntnis ermöglichte es ihm, die drei Gesetze der Bewegung zu entwickeln. Diese Gesetze werden immer noch verwendet, um zu beschreiben, wie Kräfte auf Objekte wirken, z. B. wie Raketen fliegen oder Basebälle sich bewegen. Eine Kraft kann als Druck oder Zug in eine bestimmte Richtung betrachtet werden.
Erstes Gesetz der Bewegung: Trägheit
Ein Objekt in Ruhe bleibt in Ruhe, und ein Objekt in Bewegung bleibt in Bewegung entlang einer geraden Linie, wenn es nicht durch eine äußere Kraft bewegt wird.
Zweites Bewegungsgesetz: Beschleunigung
Ein Objekt wird beschleunigt, wenn eine Kraft auf es einwirkt. Die Beschleunigung ist die Änderungsrate der Geschwindigkeit eines Objekts. Die Beschleunigung erfolgt in der Richtung der Kraft. Bei einer festen Kraft haben größere Objekte eine geringere Beschleunigung.
Wenn sich die Masse nicht ändert, ist die Kraft gleich Masse mal Beschleunigung oder F = ma.
Das dritte Gesetz der Bewegung: Aktion und Reaktion
Für jede Aktion gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion. Ein Beispiel: Objekt A stößt auf Objekt B. Das bedeutet, dass A eine Kraft auf B in einer bestimmten Richtung ausübt. Nach Newtons drittem Gesetz empfängt A auch eine Kraft von B. Die beiden Kräfte sind gleich groß und in entgegengesetzte Richtungen gerichtet.
Die „Principia“
Newton veröffentlichte seine Erkenntnisse 1687 in einem Buch mit dem Titel Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Der lateinische Titel wird mit „Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie“ übersetzt, und das Buch ist allgemein als „Principia“ bekannt.
„Newtons Principia machte ihn berühmt – nur wenige Menschen lasen sie, und noch weniger verstanden sie“, schrieb der Mathematiker Robert Wilson von der Open University. „Aber jeder wusste, dass es ein großartiges Werk war, ähnlich wie Einsteins Relativitätstheorie mehr als zweihundert Jahre später.“
Die eitlen und rachsüchtigen Jahre
Trotz seines Reichtums an Entdeckungen war Newton nicht sehr beliebt, besonders im Alter. Zu diesem Zeitpunkt war er Leiter der königlichen Münzanstalt Großbritanniens, die Geld druckte und Münzen prägte. Er gehörte auch dem Parlament, einem Zweig der britischen Regierung, an und schrieb unter anderem über Religion. Als Persönlichkeit war Newton in seiner Jugend ein Einzelgänger und in seinen späteren Jahren eitel und rachsüchtig, so Rees. Er „sabotierte seine Rivalen“, fügt Rees hinzu.
Sir David Wallace ist Direktor des Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences in Cambridge, England. Er sagt, dass Newton „ein komplexer Charakter war, der auch die Alchemie verfolgte“ – die Suche nach einer Methode, gewöhnliche Metalle in Gold zu verwandeln. Als Münzmeister zeigte Newton keine Gnade mit zum Tode verurteilten Falschmünzern, so Wallace.
Im Jahr 1727 starb Sir Isaac Newton im Alter von 84 Jahren im Schlaf. Er wurde mit großer Feierlichkeit in der Westminster Abbey in London, England, beigesetzt.