Newtons Gravitationsgesetz

Isaac Newton
Isaac Newton
Sir Isaac Newton, 4.1.1643 - 31.3.1727, hat sein Gravitationsgesetz aus den Keplerschen Gesetzen der Planetenumlaufbahnen und den Beobachtungen des Galileo Galilei abgeleitet.


Grundlage seiner Formulierungen war, dass die Trägheit der Masse ihre wichtigste Eigenschaft ist. Hierunter versteht man den Widerstand eines Körpers gegen Bewegungsänderungen (wir spüren das ja manchmal an uns selbst, wenn wir z.B. in einem Fahrstuhl bewegt werden oder im Auto beschleunigen oder abbremsen). Diese zur Masse proportionale Trägheit wurde erst 1905 von Albert Einstein in seiner Äquivalenz von Energie und Materie widerlegt.

Newtons Gesetz besagt:

Zwei Körper mit den Massen m1 und m2, die sich im Abstand r von ihren Massenmittelpunkten befinden, ziehen sich mit einer Gravitationskraft K gegenseitig an:

K = g · m1 · m2 / r2

g ist dabei die Gravitationskonstante, welche einen Wert hat von

g = 6.67259 · 10-11 [m3kg-1s-2]


Jedoch ist Newtons Gravitationstheorie heute nicht mehr allgemein gültig, sie versagt im astrophysikalischen Bereich und steht im Widerspruch zur Relativitätstheorie Einsteins, denn sie behandelt die Gravitation nur im flachen, euklidischen Raum. Wie wir seit Einstein wissen, sind aber Gravitationsfelder unlösbar mit der durch sie gekrümmten Raumzeit verbunden. Daher kann die Newtonsche Gravitationstheorie beispielsweise auch nicht die Krümmung des Lichts durch Gravitationsfelder erklären.

Albert Einstein wiederum hat gezeigt, dass man Gravitation nicht von beschleunigter Bewegung unterscheiden kann. Das Gleichgewicht von schwerer und träger Masse - ms = mt - ist eng verknüpft mit der Bewegung in einem Gravitationsfeld und demjenigen in einem beschleunigten System. Auch dies konnte Newton nicht mit seinem Gesetz erfassen.

Heute versucht man, die Gravitationstheorie zu quantisieren, (siehe hierzu auch Stringtheorie), womit man erreichen will zu zeigen, dass die Energie eines Gravitationsfeldes gequantelt ist. Bewegen wir uns nämlich im Quantenbereich, versagen Einsteins und auch Newtons Theorien bzw. Gesetze vollkommen. Gravitationsquanten, so genannte Gravitonen, sofern sie existieren, könnten uns helfen, beispielsweise die Phänomene beim Gravitationskollaps eines Sterns zu einem Schwarzen Loch besser zu verstehen. Deshalb sucht man schon seit Einstein nach der so genannten Quantengravitation, eine Theorie, welche die Gesetze der Quantenphysik mit Einsteins Erkenntnissen vereinigt.