Physik

Was besagen Newtons Grundgesetze der Mechanik?

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Metin Tolan
Metin Tolan (Foto: dpa Bildfunk, picture alliance/dpa/Universität Göttigen | Jan Vetter)

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Newtonsche Axiome als erste Naturgesetze entdeckt

Isaac Newton war der erste, der Naturgesetze erkannte. Seine drei Grundgesetze der Mechanik, auch newtonsche Axiome genannt, sind die ersten drei Naturgesetze, die entdeckt wurden.

Trägheitsgesetz

Das erste Naturgesetz besagt: Wenn sich ein Körper mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, dann wirkt keine Kraft. – Man muss sich überlegen, was das bedeutet. Stellen Sie sich vor, Sie setzen sich in Ihr Auto und fahren konstant mit 100 km in der Stunde. Dann würde Sie ja sicher denken: Moment! Mein Motor läuft doch! Der muss doch eine Kraft aufbringen, um mich mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen. – Newton sagt: Ja, das stimmt. Aber das tut der Motor nur, um die Reibungskraft, den Luftwiderstand und das alles zu überwinden. Und wenn man die Summe nimmt aller Kräfte, die auf das Auto einwirken, dann verschwindet die und ist null. Es wirkt in Wirklichkeit keine Kraft, wenn Sie sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen. Das war damals eine revolutionäre Idee, weil die Leute dachten, dass man eine Kraft braucht, um eine Bewegung aufrechtzuerhalten.

Im Weltraum wird das ganz klar: Wenn Sie einen Körper anstoßen, bewegt der sich immer mit konstanter Geschwindigkeit. Wenn Sie den Körper nicht anhalten, würde er sich bis in alle Ewigkeit bewegen.

Aktionsprinzip

Die zweite Idee: Wenn ich die Geschwindigkeit verändern will – also z.B. von 100 auf 120 km pro Stunde beschleunigen will – dann brauche ich dafür eine Kraft. Das hat Newton auch als Definition der Kraft genommen. Das heißt: Nur eine Geschwindigkeitsänderung erfordert eine Kraft.

Wechselwirkungsprinzip

Seine dritte Idee: Zu jeder Kraft, die es gibt, gibt es auch eine gleichgroße und entgegengesetzt gerichtete Gegenkraft. Nehmen wir wieder das Beispiel mit dem Auto: Wenn Sie mit dem Auto fahren und beschleunigen, wirkt eine Kraft. Und es muss eine gleichgroße Kraft geben, die entgegenwirkt. Das ist die Kraft, die auf die Straße wirkt. Also: Zu jeder Kraft gibt es eine gleichgroße Gegenkraft.

Diese drei Gesetze, die Isaac Newton entdeckte, waren eine Revolution. Und sie stellen das Fundament unserer modernen Wissenschaft dar.

28.4.1686 Isaac Newton legt die „Principia Mathematica“ vor

In seinem Hauptwerk erklärt der englische Naturforscher die Gesetze der Schwerkraft. Damit hat er den Grundstein für die klassische Mechanik geschaffen.

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Wissenschaftsgeschicht

3.5.1918 Naturphilosoph Ernst Haeckel über die Einheit der Natur und "Kristallseelen"

3.5.1918 | Ernst Haeckel (1834 - 1919) war einer der einflussreichsten Naturphilosophen des 19. Jahrhunderts. Er war Mediziner, Zoologe, Philosoph und ein großer Unterstützer von Charles Darwins Evolutionstheorie. Er konnte auch ziemlich gut zeichnen. In seinem Sammelband "Kunstformen der Natur" hat er wunderbare, hochästhetische Zeichnungen von Organismen aller Art hinterlassen. Allerdings vertrat er auch die Ideologie der Rassenhygiene und der Eugenik, die später von den Nazis bereitwillig aufgenommen wurden.
Haeckel bewegte sich oft an der Grenze zwischen Wissenschaft und Philosophie. Er formulierte etwa die sogenannte biogenetische Grundregel, die im Kern besagt, dass jeder Organismus in seiner Embryonalentwicklung noch einmal die gesamte Evolution seiner Art rekapituliert. Platt gesagt: Ein menschlicher Fötus im Mutterleib durchläuft im frühen Stadium noch einmal etwa eine Fisch- und eine Amphibienphase. Eine interessante Theorie, die aber so nicht mehr haltbar ist.
Ein wenig esoterisch klingt auch ein Vortrag aus dem Jahr 1918 zum Thema "Kristallseelen". Haeckel liest aus seinem gleichnamigen Buch, das ein Jahr zuvor erschienen war. Darin wirbt er zunächst für die Idee von der Einheit der Natur – eine Ansicht, die auch der modernen Naturwissenschaft nicht fremd ist. Sie besagt im Wesentlichen, dass alle Erkenntnisse etwa über das Leben auf der Erde am Ende mit physikalischen Gesetzen im Einklang stehen müssen. Haeckel dreht dabei aber den Spieß um und erklärt, dass sich das Konzept der Seele auch auf tote Materie – wie eben Kristalle – übertragen lasse. Dabei nimmt er Bezug auf mehrere Bücher aus dem Jahr 1904, in denen andere Autoren ähnliches behaupten. | Transkript des schwer verständlichen Vortrags und mehr zum Thema: http://swr.li/haeckel-kristallseelen

Porträt | 150 Jahre DNA-Forschung Die Väter der Genetik: Gregor Johann Mendel und Friedrich Miescher

Vor 150 Jahren veröffentlichte Gregor Johann Mendel seine Züchtungsexperimente mit Erbsen. Zeitgleich entdeckte Friedrich Miescher die DNA. Heute gelten beide als Väter der Genetik. Von Michael Lange (SWR 2016) | http://swr.li/mendel-miescher

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Wir können heute vom Mittelalter sprechen, weil wir in der "Neuzeit" leben. Aber im Mittelalter selbst gab es eine ganz eigene Zeitrechnung, die heute kaum jemand kennt. Von Gábor Paál | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0.

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Holocaust 6 Millionen ermordete Juden – Woher stammt diese Zahl?

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