Konzeption und Evaluation eines Kinematik/Dynamik-Lehrgangs zur ...

106 5 Entwicklung eines Gesamtkonzeptes zur Kinematik und Dynamik
auf den Körper 1 mit der Kraft F21; beide Kräfte haben den gleichen Betrag, aber entgegengesetzte
Richtungen. Dies wird häufig kurz mit dem missverständlichen Ausdruck „actio = reactio“ beschrieben.
Die „Principia“ beginnt mit acht Definitionen (Newton, 1963, S. 21 – 24), die heute als Erklärungen
oder Sprachregelungen zu verstehen sind, und enthält dann die Behauptung eines absoluten Raumes
und einer absoluten Zeit (Kuhn, 2001, S. 216). Dann folgen die drei - wie NEWTON es nennt - Gesetze
sowie mehrere Zusätze. Wichtig ist, dass die Principia auch eine Theorie der Gravitation (invers-quadratisches
Abstandsgesetz) und der Planetenbewegung enthält. NEWTON ist mit diesem
Werk der endgültige Durchbruch in der Dynamik gelungen; es ist ein geniales Werk trotz Mängel
im Detail (Dijksterhuis, 1983) und trotz wichtiger Vorarbeiten anderer. Der Kraftbegriff beruht dabei
auf dem Entschluss, alle Bewegungsänderungen auf das Wirken von Kräften zurückzuführen.
„Kraft“ wird als mathematische Relationsgröße dem Prozess der Einwirkung zugeordnet, nicht als
physikalische Erhaltungs- und Austauschgröße den Körpern als Fähigkeit zur Einwirkung. „Natürlich“
im Sinne unserer irdischen Erfahrung ist eigentlich, dass jede Bewegung irgendwann zur Ruhe
kommt. So musste man für Aristoteles und auch für die Impetustheoretiker (Eine kurze Darstellung
findet sich in WILHELM (1994), eine ausführliche Darstellung bei WOLFF (1978).) nicht diesen „natürlichen“
Vorgang, eine selbstverständliche Tatsache, genauer betrachten und erklären, sondern der
Frage nachgehen, warum sich ein Körper bewegt. In NEWTONS Dynamik ist es nun umgekehrt. Die
geradlinige gleichförmige Bewegung ist das „Natürliche“ und wird zum Ausgangspunkt der Dynamik;
ein Zur-Ruhe-Kommen muss dagegen erklärt werden. Das Trägheitsprinzip geht zwar auf GA-
LILEI zurück, aber dieser ist noch von einem zirkularen Trägheitsprinzip ausgegangen (Dijksterhuis,
1983, S. 389 ff.; Schecker, 1985, S. 448). Das lineare Trägheitsprinzip findet man erstmals bei
GASSENDI und bei DESCARTES (Crombie, 1959, S. 391 f.), aber erst NEWTON formulierte damit ein
Kraftkonzept. Es sei betont, dass es eine beachtliche Entscheidung von NEWTON war, dies so zu
sehen, weil es so nicht aus der Wirklichkeit direkt ableitbar war (Segrè, 2002, S. 90). NEWTON befasste
sich selbstverständlich nicht nur mit idealisierten Vorgängen. Seine Theorie deckt alle realen
Bewegungen ab und im zweiten Buch der Principia (Newton, 1963, S. 230 ff.) widmet er sich eingehend
Bewegungen unter Reibungseinflüssen, wobei er Reibungskräfte annimmt, die linear oder
quadratisch von der Geschwindigkeit abhängen. Damit erklärte er alle Bewegungen der realen Welt.
Eine gleichförmig geradlinige Bewegung, zu deren Erhalt eine konstante Kraft benötigt wird, ist
somit durchaus möglich, lediglich die resultierende Kraft ist hier Null. Insgesamt liefert NEWTON
eine Möglichkeit zur Beschreibung und Analyse von Bewegungen mit Hilfe der Mathematik. Aber
„Newton lehnt es ab, sich mit möglichen Ursachen der Kräfte zu beschäftigen“ (Schecker, 1985, S.
450). Er beschäftigt sich also im Gegensatz zu anderen und früheren Naturwissenschaften nur mit
dem „Wie“, nicht mit dem „Warum“ der Phänomene. So gibt er auch nur an, wie sich zwei Massen
anziehen (newtonsche Gravitationsgesetz), aber nicht warum: „Ich habe noch nicht dahin gelangen
können, aus den Erscheinungen den Grund dieser Eigenschaften der Schwere abzuleiten, und
Hypothesen erdenke ich nicht“ (Newton, 1963, S. 511).
Die drei newtonschen Axiome sind keine Axiome im mathematischen Sinn (Kuhn, 2001, S. 219),
da man damals eine andere Vorstellung von Axiomatisierung hatte (Dijksterhuis, 1983, S. 518),
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