Weiterentwicklung von Newtons Physik im 18. Jahrhundert

Manche meinen, darunter auch Ernst Mach, dass sich die Wissenschaft der Mechanik nach Newton nicht wesentlich weiterentwickelt habe. Das ist sicherlich ungerecht. Denn Newtons Principia hatten erstens inhaltliche Lücken, zweitens war die Form ihrer mathematischen Darstellung noch unausgereift.

Über die inhaltlichen Lücken schreibt Karoly Simonyi[1]:

„Das erste Buch der Principia ist im wesentlichen der Bewegung einer Punktmasse gewidmet, und wir finden hier keinerlei Hinweis auf allgemeine Gesetzmäßigkeiten für Systeme von Punktmassen. Auch die Bewegung des starren Körpers wird nicht betrachtet, ja nicht einmal das physikalische Pendel wird untersucht, obwohl eine Reihe von Gelehrten vor und nach Newton dieses Problem mit Hilfe unterschiedlicher mechanischer Grundprinzipien behandelt hat. Im zweiten Buch setzt sich Newton zwar mit der Strömung von Flüssigkeiten auseinander, erzielt aber in den meisten Fällen seine Ergebnisse unter Verwendung von Ad-Hoc-Hypothesen, die oft unrichtig sind. Newton hat nicht einmal versucht, die Flüssigkeitsströmung auf irgendeine Weise mit seiner grundlegenden Bewegungsgleichung in Zusammenhang zu bringen. So ist es auch nicht verwunderlich, dass die deformierbaren Körper nicht behandelt werden.“

Zur mathematischen Darstellung von Newtons Mechanik: Obwohl Newton selbst die sog. Fluxionsrechnung entwickelt hatte, die der Differenzialrechnung von Leibniz sehr ähnlich ist, führte er alle Beweise in den Principia auf traditionell geometrische Weise aus. Dabei war Newtons Physik geradezu wie geschaffen für die neue Infinitesimalrechnung.

Was die Weiterentwicklung der Newtonschen Physik betrifft, müssen mindestens drei Meilensteine genannt werden:

• Leonhard Euler (1707-1783): Mechanik oder analytische Darstellung der Wissenschaft der Bewegung von 1736.
• Jean d’Alembert (1717-1783): Traité de Dynamique von 1743.
• Joseph-Louis Lagrange (1736-1813): Méchanique Analitique von 1788.

Ich werde nachfolgend auf diese drei Wissenschaftler eingehen, indem ich einerseits ihren Beitrag zur Weiterentwicklung der Newtonschen Mechanik skizziere. Andererseits mache ich auf ein paar wissenschaftstheoretische Aspekte ihres Werkes aufmerksam.

[1] Kulturgeschichte der Physik, S. 295.