Isaac Newtons frühes Leben
Isaac Newton, vollständig Sir Isaac Newton, wurde am 25. Dezember 1642 (alter Kalender) im Dorf Woolsthorpe in Lincolnshire, England, geboren. Sein Vater, ein Landwirt namens Isaac Newton, starb einige Monate vor seiner Geburt, sodass er nur bei seiner Mutter, Hannah Ayscough, aufwuchs. Ungefähr zwei Jahre nach dem Tod ihres ersten Mannes heiratete Newtons Mutter erneut, diesmal einen wohlhabenden älteren Mann, den Pfarrer Barnabas Smith.
Barnabas Smith nahm Hannah Ayscough ins benachbarte Dorf Grantham mit, ließ aber den jungen Isaac Newton zurück. Er lebte bei seiner Großmutter, bis Barnabas Smith 1653 starb. Aus Newtons Tagebüchern wissen wir, dass er seinen Stiefvater nicht schätzte. Diese Tagebücher waren jedoch möglich, weil er von seiner Mutter und Großmutter Lesen und Schreiben lernte.
Als Barnabas Smith gestorben war, kehrte Newtons Mutter mit ihren drei neuen Kindern, Newtons Stiefgeschwistern, zu ihrem Sohn zurück. Newton wurde in eine Grammatikschule in Grantham geschickt und sollte nach seiner Rückkehr zwei Jahre später das beträchtliche Anwesen verwalten, das seine Mutter nun besaß. Er war jedoch nicht sehr gut darin und ließ sich ständig ablenken. Deshalb wurde er zurück zur Grammatikschule geschickt, um sich auf die Universität vorzubereiten. 1661 trat er in das Trinity College ein.
Isaac Newtons Ausbildung
Wie bereits erwähnt, begann Newton seine Ausbildung zu Hause und lernte von seiner Mutter und Großmutter Lesen und Schreiben. Danach besuchte er die Grammatikschule in Grantham und bereitete sich dort auf die Universität vor. Schließlich trat er 1661 in das Trinity College in Cambridge ein.
Seit Newtons Geburt bis zu seiner Aufnahme in Cambridge hatte sich dort vieles verändert. Zuvor war das College unter der Kontrolle der anglikanischen katholischen Kirche gewesen. Aufgrund der politischen Wirren von 1642 bis 1660 verlor die Kirche jedoch ihren Einfluss auf Cambridge. Dies ermöglichte 1660 unter anderem die Entstehung der Royal Society of London und andere Veränderungen in der intellektuellen Welt dieser Zeit.
Die Royal Society of London ist eine unabhängige wissenschaftliche Institution des Vereinigten Königreichs, die sich der Förderung von Exzellenz in wissenschaftlichem Wissen und Expertise für das Wohl der Menschheit verschrieben hat.
Am Trinity College begann Newton zunächst mit dem Studium der Klassiker wie Aristoteles. Bald entdeckte er jedoch modernere Philosophen und Mathematiker wie Descartes, der im Gegensatz zu Aristoteles Materie als aus kleineren Teilchen in Bewegung aufgebaut ansah und der annahm, dass alle Naturphänomene aus ihrer mechanischen Wechselwirkung resultierten.
Newton begann seine wissenschaftlichen Ideen in einer Notizsammlung namens Quaestiones Quaedam Philosophicae niederzuschreiben. Von dort aus vertiefte er sich in Physik und mathematische Konzepte, welche sein wissenschaftliches Fortkommen förderten.
Im April 1655 erhielt Newton seinen Bachelor-Abschluss. Seine wissenschaftliche Karriere startete aber erst, als er sein Studium am Trinity College während der Pest (1665-1667) unterbrechen musste und seine Zeit in wissenschaftlicher Isolation verbrachte. Nach weiteren Jahren der Forschung und der Entwicklung seiner Principia wurde Newton Wächter und schließlich Meister der Royal Mint. Schließlich wurde er auch Präsident der Royal Society.
Als Meister der Royal Mint war Newton dafür bekannt, Fälscher zu verfolgen.
Die Royal Mint ist das Unternehmen, das für die Herstellung von Münzen im Vereinigten Königreich verantwortlich ist.
Tod von Isaac Newton
In seinen letzten Jahren veröffentlichte Isaac Newton neue Auflagen seiner früheren Werke. Er leitete weiterhin die Royal Mint und die Royal Society bis zu seinem Tod. Er starb im Alter von 84 Jahren am 20. März 1727. Nach seinem Tod wurden mehrere posthume Werke veröffentlicht.
Newtons Erfindungen und Beiträge zur Wissenschaft
Newtons Beiträge zur klassischen Mechanik
Newton ist möglicherweise am bekanntesten für seine Beiträge zur klassischen Mechanik. Seine drei Bewegungsgesetze werden noch heute in allen Schulen gelehrt und sind für das Verständnis der modernen Physik und Mechanik unerlässlich, insbesondere für das Verhalten von Objekten in Bewegung.
Newton formulierte seine drei Bewegungsgesetze in seinem Buch „Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica“, das 1687 veröffentlicht wurde:
Newtons erstes Bewegungsgesetz besagt, dass ein ruhender Gegenstand in Ruhe bleibt und ein bewegter Gegenstand mit konstanter Geschwindigkeit in Bewegung bleibt, es sei denn, eine äußere Kraft wirkt auf ihn ein.
Sein zweites Bewegungsgesetz besagt, dass die auf einen Gegenstand wirkende Kraft gleich seiner Masse multipliziert mit seiner Beschleunigung ist (\(F = m\cdot a\)).
Sein drittes Bewegungsgesetz besagt, dass für jede Aktion eine gleich große und entgegengesetzt gerichtete Reaktion besteht.
Neben seinen Bewegungsgesetzen entwickelte Newton auch das Gesetz der universellen Gravitation, das die Gravitationskraft zwischen zwei Objekten im Universum beschreibt. Dieses Gesetz besagt, dass die Gravitationskraft proportional zum Produkt der Massen der beiden Objekte und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes zwischen ihnen ist (\(F = G \cdot \frac{m_1\cdot m_2}{r^2}\)).
Newtons Beiträge zur Optik
Isaac Newton leistete auch bedeutende Beiträge auf dem Gebiet der Optik. Seine Experimente mit Licht und Prismen führten ihn zur Entdeckung, dass weißes Licht aus einem Spektrum von Farben besteht, das durch ein Prisma getrennt werden kann.
Newtons Arbeit an der Optik gipfelte in der Veröffentlichung seines Buches „Opticks“ im Jahr 1704, in dem er seine Theorie von Licht und Farbe vorstellte. Er schlug vor, dass Licht aus Teilchen besteht, anstatt aus Wellen, wie viele Wissenschaftler seiner Zeit glaubten. Diese Theorie wurde später von der Wellentheorie des Lichts in Frage gestellt, legte aber den Grundstein für die Entwicklung der Quantenmechanik im 20. Jahrhundert.
Newton entdeckte auch das Phänomen der Farbmischung, das auftritt, wenn zwei verschiedene Lichtfarben kombiniert werden, um eine dritte Farbe zu erzeugen. Er entwickelte auch das erste reflektierende Teleskop, das als Newtonsches Teleskop bekannt ist und einen gekrümmten Spiegel verwendet, um Licht zu reflektieren, anstatt einer Linse.
Newtons Beiträge zur Infinitesimalrechnung
Mit der Infinitesimalrechnung gründetet Newton ein komplett neues Feld der Mathematik. Zu dieser Zeit gab es eine große Kontroverse darüber, da Gottfried Leibniz die Infinitesimalrechnung parallel und nur wenig später als Newton entwickelte. Die beiden Wissenschaftler verwickelten sich in einen Streit über ihre Rolle bei der Erfindung der Infinitesimalrechnung und die Bedeutung ihrer Beiträge bis zu Leibniz' Tod.
Trotz der Meinungsverschiedenheiten rund um die Infinitesimalrechnung setzte Newton seine Arbeit auf diesem Gebiet fort. Er entwickelte die Infinitesimalrechnung, um ihm bei der Berechnung der Änderungsrate der Geschwindigkeit eines fallenden Objekts zu helfen.
Er stellte fest, dass die Geschwindigkeit fallender Objekte jede Sekunde zunahm, aber dafür gab es keine Erklärung. Daher begann er, an der Infinitesimalrechnung zu arbeiten, dem Bereich der Mathematik, der sich auf die Änderungsrate konzentriert.
Er prägte die Idee, dass Ableitungen und Integrale entgegengesetzte mathematische Operationen sind. Ableitungen werden heute verwendet, um:
Die Änderungsrate einer Größe zu finden (entscheidend für Newtons Entwicklung der Infinitesimalrechnung)
Den Näherungswert einer Funktion zu finden.
Die Gleichung der Tangente an eine Kurve an einem gegebenen Punkt zu finden.
Die Maxima, Minima und Wendepunkte einer Kurve zu finden.
Zu bestimmen, ob eine Gleichung zwischen zwei Punkten zunimmt oder abnimmt.
Integrale hingegen werden in der Mathematik häufig verwendet, um:
- Den Durchschnittswert einer Kurve zu finden
- Die Fläche zwischen zwei Kurven zu finden
- Die Fläche unter einer Kurve zu finden
Und in der Physik, um:
- Das Gravitationszentrum und den Massenmittelpunkt zu finden
- Die Masse und das Trägheitsmoment sowie Satelliten zu berechnen
- Die Geschwindigkeit und Flugbahn eines Satelliten zu finden
- Schub zu berechnen
Darüber hinaus ermöglichte Newtons Methode die Berechnung von Maximum und Minimum von Funktionen. Diese Methode wurde im Laufe der Jahre weiterentwickelt und wird nicht mehr so angewendet, wie Newton sie ursprünglich konzipiert hatte, aber Newton lieferte den Grundstein für dieses sehr nützliche Werkzeug in der Infinitesimalrechnung.
Newtons Methode ist ein Nullstellensuchalgorithmus, der die Berechnung von immer genaueren Näherungen an die Nullstellen (oder Wurzeln) einer reellwertigen Funktion ermöglicht (d.h. an die Punkte, an denen f(x) = 0).
Isaac Newton und der Apfelbaum
Isaac Newton und der Apfelbaum sind eine berühmte historische Anekdote, die oft verwendet wird, um Newtons Entdeckung des Gravitationsgesetzes zu veranschaulichen. Der Geschichte zufolge saß Newton in seinem Garten unter einem Apfelbaum, als ein Apfel herunterfiel und ihm auf den Kopf schlug. Dieses Ereignis brachte ihn dazu, über die Natur der Schwerkraft nachzudenken und weitere Experimente und Beobachtungen durchzuführen.
Abb. 2 - Newton und die Äpfel, die seine Theorie der Gravitation inspirierten.
Obwohl die Geschichte wahrscheinlich ausgeschmückt ist, steckt in ihr ein gewisser Wahrheitsgehalt. Newton schrieb tatsächlich über das Konzept der Schwerkraft und die Bewegung von Objekten in seinem Buch „Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica“. Dieses Buch gilt als eines der bedeutendsten Werke in der Geschichte der Wissenschaft, da es das Konzept der Gravitationskraft einführte und den Grundstein für die moderne Physik legte.
Unabhängig von der Genauigkeit der Geschichte ist das Bild von Newton, der unter einem Apfelbaum sitzt, zu einem dauerhaften Symbol für wissenschaftliche Entdeckungen und Innovationen geworden.
Isaac Newton – Fakten
Hier findest Du weitere Fakten rund um Newtons Leben.
- Isaac Newton war ein begeisterter Alchemist, hielt aber sein Interesse geheim. Er verbrachte einen Großteil seines Lebens damit, nach dem Stein der Weisen zu suchen, der angeblich unedle Metalle in Gold verwandeln konnte.
- Newton wurde 1705 von Königin Anne zum Ritter geschlagen und wurde damit zum Sir Isaac Newton.
- Newton war ein zutiefst religiöser Mann und schrieb ausführlich über Theologie und die Bibel.
- Er litt während seines Lebens unter mehreren Nervenzusammenbrüchen. Bereits in seinen frühen Tagebüchern zeigte er Anzeichen von emotionaler Turbulenz und hatte große Schwierigkeiten mit Kritik.
- Newton hatte bittere Rivalitäten mit mehreren Wissenschaftlern seiner Zeit. Er geriet mit Robert Hooke aneinander, der Newton beschuldigte, von seiner Arbeit gestohlen zu haben. Er kämpfte auch mit Gottfried Leibniz darüber, wer das erste Mal die Differentialrechnung erfunden und wer am meisten zu diesem neuen Zweig der Wissenschaft beigetragen hatte. Newton beschuldigte Leibniz, seine Ideen gestohlen zu haben, aber Leibniz konnte beweisen, dass er einige der grundlegendsten Grundlagen der Differentialrechnung unabhängig entwickelt hatte. Schließlich hatte Newton auch starke Meinungsverschiedenheiten mit dem Astronomen John Flamsteed. Einige von Flamsteeds Beobachtungen über Kometen lieferten hilfreiche Einblicke für Newtons Gravitationsgesetz. Flamsteed war jedoch der Meinung, dass Newton ihm nicht angemessen Anerkennung gegeben hatte; tatsächlich entfernte Newton alle Zitate aus Flamsteeds Arbeit in der zweiten Ausgabe der Principia.
Isaac Newton - Das Wichtigste
Geburt und frühes Leben: Isaac Newton wurde am 25. Dezember 1642 in Woolsthorpe, England, geboren und wuchs bei seiner Mutter und Großmutter auf.
Ausbildung: Newton besuchte die Grammatikschule in Grantham und später das Trinity College in Cambridge, wo er sich intensiv mit Physik und Mathematik beschäftigte.
Wissenschaftliche Errungenschaften: Newton ist bekannt für seine Gesetze der Bewegung, die Gravitationstheorie, die Zerlegung von weißem Licht und die Entwicklung der Infinitesimalrechnung.
Berufliche Laufbahn: Newton war Wächter und Meister der Royal Mint sowie Präsident der Royal Society.
- Tod im Alter von 84 Jahren am 20. März 1727.
- Beiträge zur klassischen Mechanik, darunter die drei Bewegungsgesetze und das Gravitationsgesetz.
- Bedeutende Beiträge zur Optik, wie die Entdeckung des Lichtspektrums und die Erfindung des reflektierenden Teleskops.
- Erfinder der Infinitesimalrechnung, trotz Kontroversen mit Gottfried Leibniz.
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