Eine kurze Geschichte der Zeit (German Edition)

hatte, der natürliche Zustand eines Körpers sei die Ruhe, und er bewege sich nur, wenn eine Triebkraft auf ihn einwirke. Danach müsse ein schwerer Körper schneller als ein leichter fallen, weil er stärker zur Erde gezogen würde.
    Nach aristotelischer Tradition war man davon überzeugt, man könne alle Gesetze, die das Universum bestimmen, allein durch das Denken ausfindig machen, und es sei nicht notwendig, sie durch Beobachtungen zu überprüfen. So war vor Galilei niemand daran interessiert festzustellen, ob Körper von verschiedenem Gewicht tatsächlich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fallen. Es heißt, Galilei habe die Überzeugung des Aristoteles dadurch widerlegt, daß er Gewichte vom Schiefen Turm von Pisa habe fallen lassen. Die Geschichte ist wahrscheinlich erfunden, aber Galilei tat etwas Vergleichbares: Er ließ verschieden schwere Kugeln eine glatte Schräge hinunterrollen. Die Situation ist ähnlich wie bei senkrecht fallenden schweren Körpern, aber leichter zu beobachten, weil die Geschwindigkeiten geringer sind. Galileis Messungen waren eindeutig: Die Geschwindigkeit aller Körper nahm in gleichem Maße zu, unabhängig von ihrem Gewicht. Wenn man beispielsweise einen Ball einen Hügel hinunterrollen läßt, der auf zehn Metern ein Gefälle von einem Meter aufweist, so wird sich der Ball nach einer Sekunde mit einer Geschwindigkeit von ungefähr einem Meter pro Sekunde bewegen, nach zwei Sekunden zwei Meter pro Sekunde zurücklegen und so fort, ganz gleich, wie schwer er ist. Natürlich fällt ein Bleigewicht schneller als eine Feder, aber das ist nur darauf zurückzuführen, daß der Fall der Feder durch den Luftwiderstand gebremst wird. Wenn man zwei Körper ohne erheblichen Luftwiderstand fallen läßt – zum Beispiel zwei Bleigewichte –, fallen sie mit gleicher Geschwindigkeit. Als der Astronaut David R. Scott das Experiment mit Feder und Bleigewicht auf dem Mond durchführte, wo es keine Luft gibt, die die Gegenstände hätte abbremsen können, stellte er fest, daß sie tatsächlich im selben Moment den Boden berührten.
    Galileis Messungen bildeten die Grundlage der Bewegungsgesetze, die Newton entwickelte. Wenn in Galileis Experimenten ein Körper den Abhang hinunterrollt, wirkt stets dieselbe Kraft auf ihn ein (sein Gewicht), mit dem Effekt, daß seine Geschwindigkeit konstant zunimmt. Dies zeigt, daß die wirkliche Wirkung einer Kraft stets darin besteht, die Geschwindigkeit eines Körpers zu verändern, ihn also nicht nur in Bewegung zu versetzen, wie man früher gedacht hatte. Und es bedeutet zugleich, daß ein Körper, auf den keine Kraft einwirkt, sich in gerader Linie und mit gleicher Geschwindigkeit fortbewegt.
    Diesen Gedanken entwickelte erstmals Newton 1687 in seinen «Principia mathematica», und er wird als das Erste Newtonsche Gesetz bezeichnet. Was mit einem Körper geschieht, wenn eine Kraft auf ihn einwirkt, gibt das Zweite Newtonsche Gesetz an: Es besagt, daß der Körper beschleunigt wird, das heißt, seine Geschwindigkeit verändert sich, und zwar proportional zur Kraft. (Bei doppelt so großer Kraft verdoppelt sich auch die Beschleunigung.) Zugleich ist die Beschleunigung um so kleiner, je größer die Masse (oder Materiemenge) des Körpers ist. (Wenn die gleiche Kraft auf einen Körper von doppelter Masse einwirkt, wird die Beschleunigung auf die Hälfte reduziert.) Ein vertrautes Beispiel ist das Auto: Je stärker der Motor, desto größer die Beschleunigung, doch je schwerer das Auto, desto geringer die Beschleunigung bei gleichem Motor.
    Neben den Bewegungsgesetzen entdeckte Newton auch ein Gesetz, das die Gravitation beschreibt. Ihm zufolge zieht jeder Körper jeden anderen mit einer Kraft an, die der Masse jedes Körpers proportional ist. Die Kraft zwischen zwei Körpern A und B wäre also zweimal so groß, würde sich die Masse eines der Körper (sagen wir von A) verdoppeln. Das entspricht auch der Erwartung, denn man kann sich vorstellen, der neue Körper A sei aus zwei Körpern der ursprünglichen Masse entstanden. Jeder würde Körper B mit der ursprünglichen Kraft anziehen. Und wenn einer der Körper die doppelte und der andere die dreifache Masse hätte, dann wäre die Kraft sechsmal so groß. Nun wird ersichtlich, warum alle Körper gleich schnell fallen: Ein Körper mit doppeltem Gewicht wird mit doppelter Schwerkraft zu Boden gezogen, aber er besitzt auch die doppelte Masse. Nach dem Zweiten Newtonschen Gesetz heben sich diese beiden