- Astronomie im Berchtesgadener Land -

Monatsthema Januar 2006: "Sir Isaac Newton und sein Beitrag zur Astronomie"

Isaac Newton wurde am 4. Januar 1643 in Woolsthorpe (Lincolnshire) geboren und starb am 31. März 1727 in Kensington (London). Nach dem damals in England noch geltenden Julianischen Kalender jedoch lebte er vom 25. Dezember 1642 bis zum 20. März 1727, da der gregorianische Kalender in England erst 1752 eingeführt wurde.

Da sein Vaters schon vor seiner Geburt starb, wuchs er bei der Mutter und Großmutter auf. Er besuchte die Dorfschule und später die Lateinschule des Nachbarstädtchens Grantham. Obwohl kränklich und in der Schule nicht besonders gut, verschaffte ein Onkel, ein Pfarrer, dem Achtzehnjährigen ein Stipendium an dem renommierten Trinity College in Cambridge. So musste Isaac nicht den väterlichen Bauernhof übernehmen, sondern konnte seiner starken Neigung zu mathematischen Studien, experimentellen Untersuchungen und handwerklichen Konstruktionen folgen. Er hatte dort das Glück, in Isaac Barrow einen Mathematiklehrer zu finden, der seine Begabung förderte. 1668 wurde Isaac Newton Magister und 1669 selbst Lehrer am Trinity College.

Von Barrow angeregt, beschäftigte er sich mit optischen Arbeiten. Er wollte ein Fernrohr von größerer Schärfe bauen, konnte aber keine Linsen ohne Farbzerstreuung schleifen. Um die Entstehung dieser Farben zu prüfen, untersuchte er das Licht mit einem Prisma. Newton erkannte: Das weiße Licht ist aus Strahlen verschiedener Brechbarkeit zusammengesetzt, und die Farbe ist mit der Brechbarkeit untrennbar verbunden. Daher schien es, als ob es keine Linsen ohne Farbzerstreuung geben könne. Um diese Fehler zu vermeiden baute er das nach ihm benannte und heute noch gebräuchliche Spiegelfernrohr. 1668 konnte er es nach langwierigen Schleifarbeiten fertigstellen und dem König vorführen, der davon sehr beeindruckt war. Das war der erste Schritt zu seinem Ruhm.

In einem Brief an die Royal Society erwähnte Newton im Zusammenhang mit dem Bau des Teleskops seine neue Theorie des Lichtes. 1672 veröffentlichte er die "New Theory about Light and Colours" in den Philosphical Transactions der Royal Society, worin er unter anderem die Brechung des Lichts erläuterte. Diese Niederschrift rief große Diskussionen hervor. Besonders zwischen ihm und Robert Hooke herrschte ein angespanntes Verhältnis, da beide angesehene Wissenschaftler waren, doch grundverschiedene Meinungen hatten und jeder auf sein Recht pochte.

In dem Traktat vertrat Newton die Korpuskeltheorie des Lichts. Dies führte zu einem wiederum erbittert ausgetragenen Disput mit Christiaan Huygens und dessen Wellentheorie des Lichtes, welchen Newton 1715 durch Desaguliers vor der Royal Society für sich entscheiden konnte. Heute sind beide Theorien in der Quantenmechanik mathematisch vereint.

Von 1675 bis 1682 befand sich Newton in einer Phase der Inaktivität und der Selbstzweifel. Er beschäftigte sich mit der Gravitation und vermutete, daß die Anziehung, die das Fallen der Körper bewirkt, bis zum Mond reiche und ihn ständig von der geradlinigen Bewegung ablenke. Seinen Vorstellungen nach vermindert sich die Anziehungskraft mit dem Quadrat der Entfernung, doch da der Erdumfang damals kleiner angenommen wurde ergab sich ein zu kleiner Wert für den Mond.

1682 erfuhr er, daß die Erde tatsächlich größer sei. Eine Gradmessung von Jean Picard in Frankreich ergab den neuen Wert. Nun stimmte der Vergleich mit dem Fall der Körper auf Erde und die Bewegungen der Planeten und Monde konnten mathematisch erfasst werden. Durch weitere intensive Gedankenarbeit erkannte er plötzlich - nach der Legende beim Betrachten eines fallenden Apfels - , daß man sich zu ihrer Berechnung die Anziehungskraft der Erdmasse in ihrem Mittelpunkt vereinigt denken kann. Von dort ausgehend wirkt sie zum Mittelpunkt einer anderen Kugel, also z.B. des Mondes, und umgekehrt. Innerhalb kürzester Zeit vollendete Newton nun sein Hauptwerk 'Philosophiae naturalis principia mathematica' (Mathematische Grundlagen der Naturwissenschaft).

In der Sitzung der Royal Society vom 28.April 1686 lag Newtons Handschrift vor. Der Astronom Edmond Halley übernahm die Organisation und die Kosten der Drucklegung. Er stand seit längerer Zeit mit Newton in Verbindung und wusste, daß hier Aufgaben gelöst worden waren, an denen er selber und andere sich vergeblich versucht hatten. Das Werk umfasst drei Teile. Die beiden ersten behandeln mathematisch die Bewegung der Körper, während der dritte allgemeiner verständlich das Weltgebäude erläutert. So wird dort das Prinzip der allgemeinen Gravitation dargelegt, wonach zwei Körper sich im Verhältnis ihrer Massen und im umgekehrten Verhältnis ihres Abstandes anziehen. Nicht nur Sonne und Planet oder Planet und Mond, sondern auch Sonne und Mond oder Planet und Planet. Aus wechselnden gegenseitigen Stellungen gehen die Ungleichheiten der Mondbahn und die Bahnstörungen der Planeten hervor. Das Werk von 1687 gilt auch heute noch als das größte wissenschaftliche Buch, das je von einem einzigen Mann geschrieben wurde.

1696 wurde Newton zum Direktor der Königlichen Münze in London ernannt. Drei Jahre später wurde er an der Pariser Akademie zu einem von acht auswärtigen Mitgliedern berufen. 1703 folgte der Titel "Präsident der Royal Society", den er bis zum Ende seines Lebens innehatte. Am 16. April 1705 wurde er von Königin Anne wegen seiner Verdienste um die Wissenschaft zum Ritter geschlagen.

Er bezog dann ein herrschaftliches Haus, das ein kleines Observatorium beherbergte und studierte alte Geschichte, Theologie und Mystik. Nach seinem Tod im Jahr 1727 wurde er unter großen Feierlichkeiten in der Westminster Abbey beigesetzt. Sein Bild prangte von 1978 bis 1984 auf der englischen 1-Pfund-Note.

Gerardo Inhester

Zum Sternenhimmel Januar 2006

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