Opticks

Newtons Opticks ist eine dreibändige Studie über das Licht, die 1704 auf Englisch veröffentlicht wurde (eine lateinische Fassung folgte 1706). Sie untersucht die grundlegende Natur des Lichts durch Brechung an Prismen und Linsen, Beugung an dünnen Glasscheiben und die Farbmischung aus Spektrallicht oder Pigmentpulvern. Dies war Newtons zweites bedeutendes physikalisches Werk und steht neben Keplers Astronomiae Pars Optica und Huygens‘ Abhandlung über das Licht als Schlüsseltext der wissenschaftlichen Revolution.

Das Buch ist weitgehend eine Aufzeichnung von Experimenten und deren Schlussfolgerungen und behandelt das, was später als physikalische Optik bekannt wurde. Es konzentriert sich nicht auf die geometrische Optik – die Reflexion an Spiegeln oder Brechung zwischen Medien –, sondern untersucht die Natur des Lichts, die Farbe und die Beugung (die Newton als „Inflexion“ bezeichnete). Newton beschreibt seine Experimente von 1672 zur Dispersion im Detail und zeigt, wie Farbe durch selektive Absorption, Reflexion oder Transmission von Lichtbestandteilen entsteht. Sein bahnbrechender Durchbruch widerlegte die antike Vorstellung, dass reines Licht weiß sei und durch Mischung mit Dunkelheit farbig werde. Er bewies das Gegenteil: Licht besteht aus verschiedenen Spektralfarben (Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo, Violett), und alle Farben, einschließlich Weiß, entstehen durch Mischung dieser Farbtöne. Farbe, argumentierte er, ist eine physikalische Eigenschaft – jeder Farbton wird in einem bestimmten Winkel gebrochen –, aber sie ist auch eine geistige Empfindung, keine inhärente Eigenschaft von Objekten oder des Lichts selbst. Beispielsweise ergibt die Überlagerung von Rot und Violett aus zwei Spektren Magenta, eine Farbe, die im Spektrum nicht vorkommt. Indem er die Enden des Spektrums verband, bildete er einen Farbkreis, der Mischungen vorhersagt und wahrgenommene Ähnlichkeiten zwischen Farbtönen beschreibt. Newton war auch ein Pionier bei Mehrfachprismenanordnungen, die später für durchstimmbare Laser unverzichtbar wurden.

Opticks unterscheidet sich stark von den Principia. Es wurde auf Englisch und nicht auf Latein veröffentlicht und trug zur Entwicklung einer volkssprachlichen wissenschaftlichen Literatur bei. Sein Stil ist zugänglich, selbst für moderne Leser, mit umgangssprachlichen Ausdrücken und Metaphern, im Gegensatz zu den dichten Principia. Anstelle von geometrischen Beweisen aus Axiomen definiert Opticks Begriffe und demonstriert Aussagen durch detaillierte Experimente.

Newtons einleitender Satz besagt, dass sein Ziel nicht darin besteht, Licht durch Hypothesen zu erklären, sondern Eigenschaften durch Vernunft und Experimente zu beweisen. Ein entscheidendes Experiment zeigte, dass der „Brechungsgrad“ (Brechungswinkel) einer Farbe festgelegt ist und durch weitere Reflexion, Brechung oder Filter nicht verändert werden kann. Das Werk dient als Handbuch für Experimentatoren und zeigt, wie man aus Beobachtungen verallgemeinern und konkurrierende Erklärungen durch Tests ausschließen kann. Anders als die Principia mit ihrem „Ich stelle keine Hypothesen auf“ wagt Opticks Vermutungen, die über die Beweise hinausgehen – zum Beispiel, dass Licht sich wie Korpuskeln verhält oder dass Farben harmonisch den musikalischen Tönen entsprechen.

Newton plante ursprünglich vier Bücher, ließ aber das letzte über die Fernwirkung weg. Stattdessen beendete er Opticks mit einer Reihe von Queries – unbeantworteten Fragen und Behauptungen. Frühe Queries waren kurz; spätere wurden zu langen Essays.