Spur eines Jahrhundertirrtums

4.3 Newtons Gravitationsgesetz mit folgenschweren Deutungen

Isaac Newton (1643-1727) hinterließ uns das scheinbar "selbstverständlichste", aber wohl folgenschwerste "Naturgesetz": Gesetz der "Massen-Anziehungs-Kraft".

Die Schwere eines Gegenstandes nehmen wir direkt mit dem Gefühl wahr, und seit jeher fragt der Mensch nach der Ursache dieser Kraftwirkung. Die Legende berichtet, Newton habe, auf einer Wiese ruhend, einen fallenden Apfel beobachtet und sei dadurch zum Nachdenken angeregt worden: "Warum fällt der Apfel zu Erde? Zieht nur die Erde den Apfel an, oder hat auch dieser, vielleicht gar jeder Körper eine solche Anziehungskraft?" Ist diese Frage bereits ein verhängnisvoller Trugschluß?

Zum Gravitationsgesetz gelangte Newton durch Anwendung und Deutung der Kepler'schen Aussagen über die Planetenbewegung. Zur Vereinfachung kann man davon ausgehen, daß alle Planetenbahnen nahezu kreisförmig sind, d.h. die Bahngeschwindigkeit eines Planeten ist konstant.

Bei der Kreisbewegung wirkt auf einen Körper, der vom Rotationszentrum den Abstand r hat, eine Beschleunigung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung, also zum Mittelpunkt hin, und sie hat den Wert:

Angewendet auf das Sonnensystem, ist  die Bahngeschwindigkeit eines Planeten, r sein Abstand von der Sonnenmitte, T die Umlaufzeit des Planeten um die Sonne. Die Konstante  hat nach dem 3. Keplerschen Gesetz für alle Planeten den gleichen Wert und ist zunächst nur eine unerklärte Beobachtungstatsache. So ist festzustellen, daß die im Abstand r wirksame Beschleunigung völlig unabhängig von den Eigenschaften eines dort vorhandenen Planeten ist, und es bleibt vorerst auch unerklärt, ob diese Beschleunigung durch die Sonnenmasse oder eine andere himmlische Größe verursacht wird.

 Erst mit der willkürlichen, aber zielgerichteten Setzung, was mathematisch durchaus korrekt ist, wird die Masse M der Sonne in Verbindung mit der Gravitationskonstanten G für die wirkende Beschleunigung verantwortlich "gemacht". Auf den Planeten mit der Masse m wirkt nun eine "Anziehungskraft":

Die Verallgemeinerung dieses Formelausdrucks auf die Kraftwirkung zwischen zwei beliebigen Körpern überhaupt, unabhängig von ihren Umweltbedingungen, erhebt ihn zum "Gesetz der allgemeinen Gravitation".

Auch die Gravitationskonstante , durch irdische Laborexperimente ermittelt, wird mit dem gleichen "Recht" zu einer allgemeingültigen Naturgröße. Durch diese festgelegte Allgemeingültigkeit ist man "berechtigt", mit Hilfe des Gravitationsgesetzes die Massen der anderen Himmelskörper zu berechnen. So wurde im Laufe der Zeit die Gravitationskonstante immer genauer bestimmt, und die Massen der Himmelskörper wurden systematisch der Theorie immer besser angepaßt.

Man schreibt den Himmelskörpern die Massen zu, die sie haben "müssen", damit sich mit dem Gravitationsgesetz die Bewegungsabläufe so berechnen lassen, wie wir sie aus den Beobachtungsergebnissen kennen. Dabei ist es möglich, daß einem masselosen oder massearmen Himmelsgebilde eine Masse "zugeordnet" werden "muß", die es in Wirklichkeit gar nicht hat. Und nun sucht man nach den Massen, die es vielleicht nicht gibt, und man muß erklären, wodurch es ihnen gelingt, sich so hartnäckig zu verstecken. Der Himmel hängt voller Denkanregungen und Beweise.

In "Philosophiae naturalis principia mathematica" nennt Newton seine Absicht mit den Worten: "Alle Schwierigkeit der Physik besteht nämlich dem Anschein nach darin, aus den Erscheinungen der Bewegung die Kräfte der Natur zu erforschen und hieraus durch diese Kräfte die übrigen Erscheinungen zu erklären... möchte es gestattet sein, die übrigen Erscheinungen der Natur auf dieselbe Weise aus mathematischen Prinzipien abzuleiten!"

Die Absicht klingt gut, doch was ist letztendlich daraus geworden?: Man schafft sich ein Modell, macht es zum allgemeinen Leitbild und leitet daraus mathematisch ab, wie der Rest der Welt beschaffen sein darf. Diesen Umgang mit einem Modell lehnen wir entschieden ab, siehe (2)!

An anderer Stelle im gleichen Werk sagt Newton: "lch habe nicht dahin gelangen können, aus den Erscheinungen die Ursache dieser Erscheinungen der Schwerkraft abzuleiten, und Hypothesen erdenke ich nicht. Alles nämlich, was nicht aus den Erscheinungen selbst folgt, ist eine Hypothese; und Hypothesen, seien sie nun metaphysische oder physische, mechanische oder diejenigen der verborgenen Eigenschaften, dürfen nicht in die Experimentalphysik aufgenommen werden."

Dem ist zuzustimmen! Stellt aber die Behauptung, die an den Körpern wirkende Kraft ist eine Massen-Anziehungs-Kraft, keine Hypothese dar? Schaltet sie nicht sogar durch ihren überbetonten Wahrheitsanspruch die Möglichkeit anderer Ursachen aus?

Auf den betonten Grundsätzlichkeits- und Wahrheitsanspruch des Gravitationsgesetzes stößt man häufig in der Fachliteratur: "Das Gravitationsgesetz läßt sich nicht aus anderen Gesetzen reduzieren und könnte als das vierte Newtonsche Axiom bezeichnet werden." Oder: "Das Gravitationsgesetz existiert, weil die Welt so eingerichtet ist, und nur wenn man es akzeptiert, lassen sich mit seiner Hilfe auch andere Naturerscheinungen erklären."

Für Newton ist das Weltall ein stofflich leerer Raum, durch den sich die kompakten Himmelskörper bewegen. Unter dieser Voraussetzung muß die Kraftwirkung zwischen zwei Körpern irgendwie aus sich selbst oder aus himmlischen, mystischen Ursachen erklärbar gemacht werden. So war und ist die Newton'sche "Massen-Anziehungs-Kraft" eine durch ein stoffliches Nichts vermittelte Fernwirkungskraft zwischen zwei Körpern.

Doch der leidige "gesunde Menschenverstand" verlangt, trotz aller Demütigung, hin und wieder mal nach einer anschaulichen Darstellung dieser so geheimnisvoll wirkenden Kräfte. Die Kraft, die z.B. nach üblichen Auffassungen als "Zugkraft" zwischen Sonne und Erde wirken müßte, läßt sich in Näherung mühelos berechnen:

Damit errechnet man als Zugkraft:

Wollte man (gedanklich!) diese "Zugkraft" durch ein aus handelsüblichem Stahl bestehendes Seil mit einer Zugfestigkeit von 850 N/mm² übertragen, so müßte dieses "Seil", wenn es nicht zerreißen soll, einen Radius von 3677 km haben. Das ist etwa der 0,6-fache Erdradius! Vergleichsweise wäre das die Erde in Fußballgröße an einem stählernen Laternenmast. (!)

Deutet man die Gravitation als Massenanziehung, so müßte die wirkende Kraft zum Mittelpunkt der Massen gerichtet sein. Der Himmel ist jedoch voller Beweise, daß sich die "angezogenen" Körper nicht in gerader Linie auf den "anziehenden" Körper hinbewegen, sondern diesen umkreisen, oder zumindest eine Ablenkung erfahren. Auch ein aus großer Höhe auf die Erde fallender Körper wird in Rotationsrichtung der Erde abgelenkt.

Die Eigenrotation der beiden Massen, die vermutlich in irgendeinem Zusammenhang mit diesem Bahnverlauf steht, findet im Gravitationsgesetz keine Beachtung. Die Rotation der Materie um ein Rotationszentrum und um sich selbst scheint aber ein Wesensmerkmal der Natur zu sein, gültig für die Galaxien über die Sonnensysteme bis hin zum Atom und dem Elektronenspin.

Aber für das Gravitationsgesetz, dem vermeintlichen Quell weiterer Naturgesetzgebung und -weisheit, ist jegliche Rotation der Materie eine überflüssige, nicht zu beachtende Begleiterscheinung. Anlaß und Grund genug, die Allgemeingültigkeit dieses Gesetzes und die Deutung der Gravitation als "Massen-Anziehungs-Kraft" zu bezweifeln.

Dieses "Naturgesetz" möge als bewährtes Denkmodell bei Beachtung der Grenzen seiner Anwendbarkeit weiterhin gut geeignet sein. Als physikalische Wahrheit und als Modell zum Erkennen weiterer physikalischer Wahrheiten kann man die Prämissen des "Gesetzes" nicht anerkennen. So, wie es das Gravitationsgesetz aussagt und vorschreibt, kann unsere Welt wohl doch nicht eingerichtet sein, und durch Festhalten an Dogmen werden wir nicht erfahren, wie sie in Wirklichkeit beschaffen ist.

Was aber ist die "Wahrheit", in welcher Richtung könnte sie zu suchen sein? Vielleicht kann eine simple, kleine Denkanregung weiterhelfen, erkennbar am rotierenden Inhalt einer Kaffeetasse oder Waschschüssel:

• Die Flüssigkeit rotiert differentiell, d.h. sie wird von außen nach innen abgebremst, innere Teilchen bewegen sich schneller als äußere.

• Für zwei, das Rotationszentrum umlaufende, Teilchen gilt wie für die Planeten des Sonnensystems das 3. Keplersche Gesetz: = const.

• Etwas Pulver, Schaum oder farbige Tusche in die rotierende Flüssigkeit gebracht, führt zu spiralförmigen Gebilden, die sich optisch nicht von den zauberhaften Himmelsspiralen unterscheiden lassen.

• Im Rotationszentrum konzentrieren sich die Stoffe, (wenn vorhanden). Es ist bekannt, daß in Luft- und Wasserwirbeln, besonders in Nähe des Zentrums, beachtliche Kraftwirkungen zum Mittelpunkt hin wirksam sind.

• Sollte sich ein Teilchen, aus beliebigem Anlaß, vom Rand in Richtung Zentrum bewegen wollen, wird es in Rotationsrichtung abgelenkt.

• Obwohl man weiß, daß im Zentrum dieses Materiewirbels kein Massekern vorhanden ist könnte man z.B. auch hier errechnen, welche "Masse" im Rotationszentrum erforderlich wäre, damit für einen Körper, der im Abstand r das Zentrum umläuft, das Gravitationsgesetz erfüllt ist.

Zufällige Übereinstimmungen? Ob auch die Planeten des Sonnensystems und die Bestandteile der Galaxien in einer rotierenden Materie "schwimmen"? Ob sich vielleicht der Schlüssel für das Wesen der Gravitation aus dem rotierenden Inhalt einer Kaffeetasse erkennen und ableiten läßt?

Damit ergeben sich fundamentale Fragen:

• Gibt es im Kosmos ebenfalls ein vergleichbares rotierendes Medium?

• Sollte man die allgemein bekannte Weisheit, daß in jedem rotierenden Medium (Wirbel) ein zum Wirbelzentrum gerichteter Druckradient auftritt, nicht auch auf den Kosmos übertragen können?

• Mit welchem Recht wird behauptet, das Vakuum sei ein stofflich leerer Raum?

• Mit welchem Recht darf man der Natur und ihrer Erkennbarkeit eine willkürliche Schranke setzen, hinter der es nichts mehr zu suchen und zu erforschen geben soll?

Wir sehen hier einen berechtigten Hinweis auf die vermutete Existenz der "latenten Materie" und gehen nun im weiteren davon aus, daß unser Sonnensystem und darüber hinaus der überschaubare Kosmos ein riesiges Wirbelsystem der "latenten Materie" ist, in dem sich die Himmelssysteme bewegen wie Unterwirbel in einer rotierenden idealen Flüssigkeit?

Am "Äther" alter Prägung blieb unbegreiflich, weshalb er für die Bewegung der Himmelskörper kein Hindernis darstellt. Wir gehen aber grundsätzlich davon aus, daß die "latente Materie" an der Bewegung der Himmelskörper ursächlich beteiligt ist.

Bild 4.3-1: Galaxie? Waschschüssel? Hurrikan? Kaffeetasse?

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