Entstehung des Regenbogens

Posted on 4. Januar 2013 by Torsten Berndt in Europa und Übersee with 0 Comments

Großbritannien Isaac Newton Briefmarke 2010

Zum 350. Gründungstag der Royal Society porträtierte die Royal Mail 2010 unter anderem Isaac Newton auf einer Briefmarke (MiNr. 2889).

Besteht das Licht aus Teilchen oder breitet es sich analog den Wasserwellen aus? Beide Theorien lassen sich durch Beobachtungen sowohl bestätigen als auch widerlegen. Isaac Newton vertrat die Teilchentheorie, beschrieb exakt seine Beobachtungen, ergänzte sie allerdings durch eher philosophische Definitionen und schuf unter dem Einfluss antiker Wissenschaftler den Lichtäther als materielles Medium, durch das sich die Lichtteilchen bewegen. Später fand er noch Erklärungen, die eher ins Spiritistische reichten. Christiaan Huygens legte derweil die Wellentheorie vor. Es entspann sich ein heftiger Streit, den Newton durch seinen Freund John Theophilus Desaguliers für sich entscheiden ließ. Erst mit der Quantenmechanik gelang es, Teilchen- und Wellentheorie zu vereinen und die widersprüchlichen Beobachtungen mit der Existenz der Photonen zu erklären. Diese haben mit den Teilchen, die Newton in seinen Schriften beschrieb, aber kaum Ähnlichkeit.
Für die Entwicklung der modernen Physik wesentlich war Newtons Weiterentwicklung des Gesetzes der Lichtbrechung, formuliert von René Descartes. Newton erkannte, dass sich scheinbar weißes Licht aus allen Farben des Spektrums zusammensetzt. Mit Prismen brach er das Licht und stellte fest, dass ein Wassertropfen wie ein Prisma wirkte. Die Entstehung des Regenbogens war somit wissenschaftlich geklärt.
Newtons Arbeiten basierten auf den Gesetzen der Mathematik. Dass sich die Natur danach verhielt, hatten bereits Galileo Galilei und Descartes dokumentiert. Doch gab es weit über Newtons Zeit hinaus Gelehrte, die anderes postulierten. Newtons Begabung für die Mathematik hatte Isaac Barrow erkannt, der bis 1669 in Cambridge Mathematik lehrte. Er empfahl Newton als seinen Nachfolger. Im selben Jahr legte Newton seine erste mathematische Schrift vor, die einen entscheidenden Schritt hin zur Infinitesimalrechnung bedeutete.
Mit dieser lassen sich in kleinste Abschnitte zerlegte Funktionen widerspruchsfrei beschreiben und lösen. Newton wählte dafür einen von der Bewegung ausgehenden Ansatz. Einen Bogen sah er als Resultat steter Bewegung. Viele Phänomene des Alltags konnte er damit äußerst anschaulich erklären. Allerdings enthielten seine Schriften auch einige Unschärfen, weshalb man heute auf diesem Gebiet Gottfried Wilhelm Leibniz als den bedeutenderen Denker einstuft. Leibniz erkannte nämlich, dass ein Bogen aus unendlich vielen unendlich kleinen Winkeln besteht, und schuf damit eine universelle Lösung für das Problem. Zu beider Lebzeiten lieferten sich Newton und Leibniz einen heftigen Streit darum, wer als Begründer der Infinitesimalrechnung gelten dürfe.

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Unbestritten sind Newtons Leistungen auf dem Feld der Mechanik. Als erster Naturwissenschaftler überhaupt formulierte er Bewegungsgesetze, die auf der Erde ebenso gelten wie im Kosmos, womit ihm der entscheidende Bruch mit der antiken Lehre gelang, die davon ausging, dass im Himmel andere Gesetzmäßigkeiten vorherrschen als auf der Erde. Die drei Newtonschen Gesetze, wie die Nachwelt sie nannte, beschreiben die Trägheit, die Kraft und die Gegenkraft. Ersteres besagt, dass ein Körper dazu neigt, eine Ruhelage einzunehmen. Eine Kraft bewegt einen Körper stets geradlinig in eine Richtung. Zu jeder Kraft gibt es aber eine Gegenkraft, die eine Bewegung zu verhindern sucht. Einfach lässt sich dies heute an einem Fahrzeug veranschaulichen. Um es von der Ruhelage in Bewegung zu versetzen, bedarf es einer starken Kraft, es loszubrechen, also den Widerstand der Ruhelage zu überwinden. Auf dem Wasser und im Schienenverkehr, insbesondere im Güterverkehr, macht sich dies stärker bemerkbar als auf der Straße.
Aus seinen Erkenntnissen leitete Newton die Anziehungskraft ab, wobei eine wichtige Anregung auf Robert Hooke zurückging, der davon ausging, dass die Gravitation mit zunehmender Entfernung vom Zentrum abnehme. Während Hooke aber rein intuitiv argumentierte, wies Newton nach, dass die Abnahme im Quadrat erfolgt.
Mit diesen Gesetzen legte Newton die Basis für die klassische Mechanik. Er griff dabei auf zahlreiche Arbeiten früherer Gelehrter zurück; allen voran sind Galilei, Johannes Kepler und Nikolaus Kopernikus zu nennen. Die klassische Mechanik erfuhr in den auf Newton folgenden 200 Jahren zahlreiche Erweiterungen und Schärfungen, blieb in ihren Grundprinzipien aber unverändert. Erst mit Albert Einsteins Relativitätstheorien gelang es, das Dogma der absoluten Zeit und des absoluten Raumes zu überwinden, das Newton – Kind seiner Zeit – religiös begründete. Ebenso lassen sich seine alchemistischen Experimente in diesen Kontext einordnen. Viel Zeit opferte Newton der Suche nach dem Stein der Weisen. Auch unternahm er Experimente, um unedle Metalle in Gold umzuwandeln.
Gemäß dem seit 1752 in England geltenden Gregorianischen Kalender erblickte Isaac Newton am 4. Januar 1643 das Licht der Welt, also heute vor 370 Jahren. Der Julianische Kalender wies den 25. Dezember 1642 aus; die unterschiedlichen Kalendarien erklären abweichende Lebensdaten in verschiedenen Publikationen. Hochgeehrt und äußerst vermögend starb Newton am 31. März 1727 (gregorianisch) beziehungsweise 20. März 1727 (julianisch). Beigesetzt ist er in der Westminster Abbey.