Isaac Newton: Ein Genie ohne zehn Jahre Training

Eine neue Studie zeigt: Newton ist nicht nur sehr schnell. Er arbeitet auch ganz anders als andere Wissenschaftler. Aber es gibt auch einen Vorwurf gegen ihn: Man sagt, er hat Ideen von anderen genommen.

Eine besondere Ausnahme

Der Psychologe John Hayes spricht im Jahr 1989 von der "Zehn-Jahre-Regel". Die Regel sagt: Menschen in Kunst und Wissenschaft brauchen zehn Jahre Lernen in ihrem Fach. Erst dann können sie eine große Entdeckung machen. Viele Wissenschaftler folgen dieser Regel.

Zum Beispiel Charles Darwin: Er hat die Idee von der natürlichen Selektion im Jahr 1838. Das ist zehn Jahre nach dem Start seines Studiums an der Universität. Albert Einstein veröffentlicht die spezielle Relativitätstheorie im Jahr 1905. Das ist genau zehn Jahre, nachdem er beginnt, über die Lichtgeschwindigkeit nachzudenken. Und Tim Berners-Lee erfindet im Jahr 1990 den Server und den Browser. Das wird später die Basis für das World Wide Web. Das ist auch circa zehn Jahre, nachdem er sein erstes Computerprogramm mit einer ähnlichen Funktion schreibt.

Aber Isaac Newton ist eine Ausnahme. Sein Fall wird genau analysiert in dem Buch The Winding Trail to Newton's Principia Mathematica. Die Autoren sind die zwei Wissenschaftshistoriker Jed Z. Buchwald und Mordechai Feingold.

Die zwei Autoren arbeiten viele Jahrzehnte mit Newtons Manuskripten und Büchern. Sie wollen zeigen, wie Newtons berühmtestes Werk entsteht und fertig wird: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Das bedeutet Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie. Kurz heißt es Principia Mathematica. Es ist Newtons wichtigstes Werk. Er schreibt es in Latein. Das Werk hat drei Bände. Es kommt zum ersten Mal im Jahr 1687 heraus. Darin erklärt Newton die Gesetze der Bewegung und das Gesetz der Gravitation.

Das Buch von Buchwald und Feingold erzählt: In den Jahren 1665-1666 gibt es die Pest in London. Newton arbeitet fast allein im Haus seiner Familie in Woolsthorpe. Das Haus liegt nördlich von der Universität Cambridge. Dort studiert er. Diese Zeit nennt man oft Newtons "legendäres Jahr". Da ist er 23 Jahre alt und macht drei große Entdeckungen.

In der Mathematik legt er die Basis für die Differenzial- und Integralrechnung. Das hilft bei schwierigen Problemen über Bewegung und Geometrie. In der Physik sieht er einen Apfel vom Baum fallen. Er denkt: Dieselbe unsichtbare Kraft zieht Dinge zur Erde und bestimmt auch die Bahn des Mondes. Diese Idee benutzt er später für das Gravitationsgesetz. In der Optik macht er Experimente mit einem Prisma aus Glas in einem dunklen Zimmer. Er zeigt: Weißes Licht besteht aus vielen Lichtern mit verschiedenen Farben.

Das Besondere ist: Das "legendäre Jahr" kommt sehr lange, bevor er zehn Jahre Mathematik oder Physik lernt. Buchwald und Feingold finden keinen sicheren Beweis, dass er in der Schule Mathematik oder Naturwissenschaft lernt. Im Jahr 1661 kommt er als Student an das Trinity College in Cambridge. Seine Betreuer wollen, dass er Pfarrer der anglikanischen Kirche wird. Er studiert Fächer aus den Geisteswissenschaften.

Buchwald und Feingold studieren Newtons Studienplan in Cambridge und seine alten Dokumente. Sie denken: Erst im letzten Semester seines Studiums, in den Jahren 1664-1665, beginnt Newton ernsthaft, Wissenschaft zu lernen. Das ist circa ein Jahr, bevor die Pest kommt. Wegen der Pest muss er Cambridge verlassen und allein zu Hause leben.

Newton folgt nicht nur nicht der "Zehn-Jahre-Regel", er ist auch eine seltene Ausnahme. Zum Vergleich gibt es andere Ausnahmen. Im Jahr 1925 ist Werner Heisenberg 23 Jahre alt. Nach fünf Jahren Physikstudium baut er die Matrizenmechanik. Das ist eine der Basen der Quantentheorie. Im Jahr 1927 ist Paul Dirac 25 Jahre alt. Nach circa sechs Jahren Studium in angewandter Mathematik baut er die relativistische Gleichung für das Elektron. Damit sagt er das Positron und die Antimaterie voraus. Aber Heisenberg hat in dieser Zeit zwei sehr gute Lehrer: Max Born und Niels Bohr. Und Dirac hat vorher drei Jahre Elektrotechnik studiert. Newton dagegen forscht meistens allein.

Ein Mann glaubt nur an Beweise

Wie macht Newton diese legendären Leistungen? Im Jahr 1726, kurz vor seinem Tod, sitzt er unter Apfelbäumen im Garten in London. Er erzählt William Stukeley die Geschichte vom Apfel. Stukeley schreibt sie später in dem Buch Memoirs of Sir Isaac Newton's Life. Das Buch kommt im Jahr 1752 heraus.

Die Geschichte ist so: Im Jahr 1666 sitzt Newton unter Apfelbäumen auf dem Bauernhof seiner Familie und denkt nach. Er sieht einen Apfel gerade auf die Erde fallen. Er versteht plötzlich: Es muss eine Anziehungskraft der Erde geben. Sie wirkt auf den Apfel. Und diese Kraft muss aus dem Zentrum der Erde kommen. Wenn alle Materie dieselbe Eigenschaft hat, dann muss diese Kraft proportional zur Masse des Objekts sein. Also: Die Erde zieht den Apfel an, aber der Apfel zieht auch die Erde an.

Newton denkt weiter. Er kommt zu dem Schluss: Diese Anziehungskraft — er nennt sie Gravitation — muss existieren und im ganzen Universum wirken. Stukeley schreibt: "Und so Schritt für Schritt" beginnt Newton, "die Eigenschaft der Anziehung auf die Bewegung der Erde und der Himmelskörper anzuwenden".

Historiker studieren genau, wie Newton arbeitet. Sie lesen seine Dokumente. Sie sind besonders beeindruckt, wie intuitiv er die Bewegungen der Welt fühlt. Er kann sie fast sehen und mit den Sinnen berühren. Er benutzt Skizzen und Linien. So beschreibt er die Kraft, die Dinge drückt und später zieht und bewegt. Er benutzt Algebra und die Geometrie der Griechen als Werkzeuge. So analysiert er Kräfte und Bewegungen, die er sich mit dem Stift vorstellt. Er vertraut viel auf echte Beobachtung. Er baut wenig auf Basistheorien, die sein Modell erklären können.

Weil er Beobachtung wichtiger findet als Theorie, hat Newton manchmal Diskussionen. Einer seiner berühmtesten Sätze ist: "Ich stelle keine Hypothesen auf" ("Hypotheses non fingo"). Er schreibt diesen Satz in die zweite Auflage der Principia Mathematica im Jahr 1713. Damit erklärt er: Er will nicht über den wahren Mechanismus der Gravitation spekulieren. Er kann ihn mit Experimenten nicht bestimmen.

In der dritten Auflage im Jahr 1726 sagt er das noch einmal. Er ergänzt: "Hypothesen, egal ob metaphysisch oder physikalisch, egal ob auf mystischen oder mechanischen Eigenschaften basierend, haben keinen Platz in der experimentellen Philosophie".