Inertia. Der Trägheitsbegriff in Newtons Philosophiae Naturalis Principia Mathematica und sein Verhältnis zur antiken Physik.

Mit der Veröffentlichung von Keplers Astronomia Nova 1609 war das geozentrische Weltbild widerlegt worden. Doch die physikalische Begründung des Heliozentrismus blieb ein ungelöstes Problem. Gleichzeitig stellte im 17. Jahrhundert die rasante Entwicklung der Produktionsmittel, welche in die industrielle Revolution mündete, neue Anforderungen an die angewandte Physik. Dies führte zur Widerlegung zentraler Elemente der bisherigen Naturphilosophie, die auf dem antiken Wissen basierte. Experimentelle Erfahrung zeigte etwa, daß alle Körper mit gleicher Geschwindigkeit fallen und daß keine Kraft notwendig ist, um eine Bewegung aufrecht zu erhalten. Doch ohne die Formulierung der Grundgesetze einer neuen Physik war die Widerlegung der bisherigen Ansichten nicht möglich.
Dies war die Leistung von Newtons Hauptwerk, den Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie). Der Begriff der inertia (Trägheit) spielt eine zentrale Rolle im System der newtonschen Naturphilosophie. Im ersten Teil meiner Diplomarbeit untersuche ich diese Rolle anhand einer Analyse des Hauptwerks Newtons näher. Dabei zeigen sich zwei unterschiedliche Bedeutungen der Trägheit: Einerseits kommt allen Körpern nach Newton eine vis inertiae zu, eine Kraft, die nur aus der Größe ihrer Bewegung resultiert und die sie in einer Wechselwirkung mit anderen Körpern als Kraft ausüben. Dies ist zum Beispiel schlicht die Kraft eines Geschosses, das nach freiem Flug auf ein Ziel aufschlägt und dabei seinen Impuls auf dieses überträgt. Andererseits wird im Inertialprinzip die Äquivalenz von Ruhe und gleichförmiger Bewegung formuliert: Gleichförmige Bewegungen erfordern keine Kraft, um aufrechterhalten zu werden, eine Kraft führt immer zu einer Beschleunigung. Insofern kann ein Beobachter nicht unterscheiden, ob sein Bezugssystem sich (gleichförmig) bewegt oder ruht. So verknüpft das Epistem inertia die Kinematik (Beschreibung kräftefreier Bewegungen) mit der Dynamik (Beschreibung der Wirkung von Kräften).
Diese beiden Bedeutungen sind jedoch nicht ganz problemlos miteinander vereinbar. Sie zerfallen auch weiter jede in zwei weitere Aspekte. Die vis inertiae stellt die träge Masse für den Kraftbegriff zur Verfügung. Das Inertialprinzip, die Äquivalenz von Ruhe und gleichförmiger Bewegung kann unter den Gesichtspunkten von Raum (es führt zur Annahme realtiv bewegter Räume) und Standpunkt (von welchen dieser Räume aus lassen sich gleichwertige Aussagen über ein Ereignis treffen) aufgefaßt werden.
In der historischen Kontextualisierung des Inertialbegriffs, welche ich dieser Untersuchung der Bedeutung in den Principia Mathematica voranstelle, zeige ich, wie sich diese unterschiedlichen Aspekte des Begriffs bei Kepler, Galilei, Descartes, aber auch bei Newton selbst entwickelt haben.
Anhand der vier aus der Untersuchung gewonnenen Bedeutungen des newtonschen Epistems inertia sollen im zweiten Hauptteil der Arbeit der Unterschied zwischen den Auffassungen der neuzeitlichen Physik und der antiken Naturphilosophie darüber, was unter Trägheit der Materie zu verstehen ist, deutlich herausgearbeitet werden. Bloß zu untersuchen, ob in der Antike eine dem Trägheitsprinzip entsprechende Vorstellung auftritt, wäre wohl unzureichend, da das Konzept einer selbstbewegten Materie zu der nachsokratischen Naturphilosophie in einem prinzipiellen Widerspruch steht, also schlicht undenkbar ist. Die sozialen und historischen Gründe dafür werden uns bei der Betrachtung der philoponischen Philosophie klarer. Ich untersuche die platonische wie die aristotelische Physik und Kosmologie anhand der Texte dieser Autoren und versuche dabei ihr Verständnis der Astronomie, des Kraft-, Masse- und Raumbegriffes darzustellen. Auch wenn dieses noch wesentlich von dem modernen Denken verschieden ist, treten die Begriffe als solche bereits auf.