Newtonsche Axiome
Mechanik
Basiswissen
Ein Axiom ist ein Gesetz aus dem heraus man durch logisches Schlussfolgern weitere Aussagen ableiten kann. Das Axiom selbst aber kann man aus nichts anderem ableiten. Isaac Newton veröffentlichte 1687 drei Axiome, aus denen man (fast alle Gesetze der klassischen Physik herleiten konnte.
1. Axiom
Solange von außen keine Kräfte auf einen Körper einwirken, behält er seinen Bewegungszustand bei. Bewegungszustand meint: die Richtung die Geschwindigkeit der Bewegung. mehr dazu unter Erstes Newtonsches Axiom ↗
2. Axiom
F = m·a. Das große F ist die resultierende Kraft, die von außen auf einen Körper einwirkt. Eine solche Kraft bewirkt dann immer, dass der Körper seinen Bewegugszustand ändert: er wird dann immer mit dem Wert a beschleunigt. Das kleine m ist die Masse des Körpers, z. B. in kg. Mehr dazu unter Zweites Newtonsches Axiom ↗
3. Axiom
Actio gleich reactio: Für jede Kraft gibt es immer eine gleich groß und genau entgegengesetzt wirkende Kraft. Eine Kraft kann niemals alleine ohne Gegenkraft auftreten. Mehr dazu unter Drittes Newtonsches Axiom ↗
Gelten die Axiome uneingeschränkt?
Nein, die drei Newtonschen Axiome gelten nicht immer. In der Relativitätstheorie und in der Quantenphysik herrschen viele Abweichungen davon. In der Relativitätstheorie treten Geschwindigkeiten und Raumverzerrungen hinzu. In der Quantenphysik gelten die Gesetze nicht für einzelne Quantenereignisse. Auch lassen sich bestimmte Bewegungsmuster von Sternen in Galaxien nicht mit den Newtonschen Gesetzen erklären, wenn man als Materie nur die uns erkennbare Materie ansieht. Dieser letzte Gedanken führte dann zur hypothetischen Dunkle Materie.
- Einsteinsche Effekte, es gibt nicht nur newtonsche sondern auch relativistische Masse ↗
- Nicht mehr mit Newton erklärbar ist zum Beispiel der quantenphysikalische Tunneleffekt ↗
- Rätselhafte Sternbewegungen werden unter anderem erklärt über Dunkle Materie ↗
Wie wird die Trägheitskraft im Sinne Newtons behandelt?
- Die Tragheitskraft ist keine Kraft im newtonschen Sinne.
- Im Sinne der Axiome ist eine Kraft immer eine Ursache von Beschleunigung ↗
- Im Bezug auf Beschleunigung ist die Trägheit aber keine Ursache sondern eine Wirkung ↗
- Lies mehr dazu unter Trägheitskraft ↗
Was ist die philosophische Bedeutung der Axiome?
Von der Antike bis zur Zeit Newtons gingen viele Denker von einer Zweiteilung des Kosmos aus. Zum einen gebe es irdische Welt mit ihrer Vergänglichkeit und ihrer Mangelhaftigkeit, die Welt unterhalb der Mondbahn, die sublunare Welt[2]. Davon abgegrenzt dachte man sich eine göttliche, himmlische Welt, in der ganz grundsätzlich andere Gesetze, auch andere Gesetze für die Bewegung von Objekten, gelten, als auf der Erde, die translunare Welt. Als Newton zeigen konnte, dass die Bahn des Jupiters den gleichen Gesetzen der Bewegung, nämlich seinen drei Axionem gehorchen muss, wie auch ein fallender Apfel auf der Erde, konnte man diese Zweiteilung der Welt schwerlich noch aufrecht erhalten. Newton zufolge können alle Bewegungen aus einer gemeinsamen Ursache heraus erklärt werden, nämlich der Anziehungskraft von Massen[1]. Die Welt des Göttlichen bezeichnete man oft als überiridsch oder himmlisch, die Welt des Irdischen nannte man oft auch sublunar ↗
Fußnoten
- [1] Jürgen Teichmann: Wandel des Weltbildes. Astronomie, Physik und Meßtechnik in der Kulturgeschichte. Mit Beiträgen von Volker Bialas und Felix Schmeidler. Wissenschaftliche Buchgesellschaft. Darmstadt. Im Kapitel 2.5 "Kinematik und Dynamik - ein wichtiger Unterschied zwischen Antike und Neuzeit" wird ausführlich beschrieben, wie man bis zur Zeit von Newton nur die Gesetzmäßigkeiten zu erfassen suchte, ohne aber nach dem Grund zu fragen. Der Grund der Bewegungsgesetze, so Newton, sei die Kraft (dynamis = Kraft). Damit begründete Newton die sogenannte Astrodynamik ↗
- [2] "Als ‹sublunar› bzw. ‹translunar› werden in der antiken und mittelalterlichen Kosmologie die beiden Hauptregionen des Kosmos, deren Grenze die Mondsphäre bildet, bezeichnet." In: Brigitte Hoppe (1998): «Sublunar/translunar», in: J. Ritter/K. Gründer (Hg.): Historisches Wörterbuch der Philosophie, Bd. 10, Sp. 481-, Basel: Schwabe Verlag.
