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Teil 2: Die kopernikanische Wende in:

Ulf Faller

Der lange Schatten des Kopernikus, page 77 - 138

Wie die moderne Kosmologie den christlichen Anthropozentrismus überwindet

1. Edition 2018, ISBN print: 978-3-8288-4176-5, ISBN online: 978-3-8288-7054-3, https://doi.org/10.5771/9783828870543-77

Tectum, Baden-Baden
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Die kopernikanische WendeTeil 2: 77 Die kopernikanische Wende Die Renaissance-Astronomen Georg von Peuerbach und Regiomontanus Ein Schauplatz astronomischer Bemühungen in den Jahrzehnten vor Kopernikus war die Universität in Wien. Die „Alma Mater Rudolphina‟ wurde 1365 als zweite Universität im deutschsprachigen Raum gegründet und erlebte im ersten Renaissance-Jahrhundert eine Blütezeit, bevor sie im folgenden 16. Jahrhundert im Zuge der Glaubensspaltung und der Türkenkriege vorübergehend an Bedeutung verlor. Hier war der 1423 geborene Georg von Peuerbach Magister der freien Künste. Er teilte seine astronomische Leidenschaft mit Johannes Müller, der als Regiomontanus, „Königsberger‟, bekannt ist. Dem Freundesgespann war es in die Wiege gelegt, die Wende zum heliozentrischen Weltbild schon vor Kopernikus einzuleiten. Doch beide starben vorzeitig. In Wien vermaßen sie Planetenstellungen und protokollierten besondere Himmelsereignisse wie die Mondfinsternis am 3. September 145745. Damit ist ein Arbeitsfeld der Renaissance-Astronomie genannt. Die Kenntnis der Planetenpositionen wurde beispielsweise für die Navigation auf hoher See erforderlich: Europa steht kurz vor der Entdeckung Amerikas durch Kolumbus im Jahr 1492! Die meisten Renaissance-Astronomen benötigten astronomische Tabellen, um Horoskope zu erstellten ‒ ein guter Nebenverdienst, denn mit der Rückbesinnung auf die Antike stieg das Interesse an der Astrologie. Für die Berechnung der Planentenstellungen dienten bis dahin die „Alfonsinischen Tafeln‟, die etwa 200 Jahre zuvor in Toledo auf Anordnung Alfons’ X. von Kastilien entstanden waren, deren Genauigkeit allerdings zu wünschen übrig ließ. Peuerbach und Regiomontanus arbeiteten an der Verbesserung der Alfonsinischen Tafeln und erstellten hierzu 1459 neue Tabellen der Finsternisse, die „Tabulae eclipsium‟, deren Genauigkeit sie mit der Mondfinsternis am 27. Dezember 1460 prüften. Nur fünf Minuten trennten Berechnung und das tatsächliche Die kopernikanische Wende 78 Ereignis. Eine solch hohe Genauigkeit erreichten sie, indem sie die Trigonometrie weiterentwickelten. Um zu immer genaueren Messungen zu kommen, verbesserte das Duo seine Messinstrumente. Sie konstruierten genauere Astrolabien. Hierbei entdeckt Peuerbach die magnetische Missweisung, die Tatsache, dass der magnetische und der geografische Nordpol nicht zusammenfallen. Dadurch konnte die Genauigkeit von Sonnenuhren erheblich verbessert werden. Im Jahr 1461 hielt sich Kardinal Basilius Bessarion (1403–1472) in Wien auf, der in Byzanz aufgewachsen war. Als Renaissance-Humanist sammelte er antike Schriften und besaß unter anderem eine Ausgabe des Almagest in griechischer Sprache, die in Konstantinopel überlebt hatte. Die ptolemäische Astronomie war bisher nur in der Übersetzung aus dem Arabischen bekannt. Er ersuchte Peuerbach und Regiomontanus, eine Neuübersetzung vorzunehmen. Da Peuerbach kurz darauf starb, wurde diese Arbeit von Regiomontanus übernommen, der Bessarion hierfür nach Rom folgte. Regiomontanus ging nach seiner Übersetzertätigkeit in Rom 1467 nach Ungarn ins heutige Budapest. Dort arbeitete er wieder an der Erstellung astronomischer Tafeln und war als Astrologe tätig. 1471 wechselte er nach Nürnberg und eröffnete eine Druckerei – der Buchdruck mit beweglichen Lettern war gerade erfunden. Er druckte seine Tabellenwerke und Peuerbachs „Neue Planetentheorie‟ ein Menschenalter, bevor Kopernikus „De revolutionibus‟ in der gleichen Stadt in Druck ging. Die typische Renaissance-Biografie des Regiomontanus wird dadurch geehrt, dass er von Papst Sixtus IV. zur Mitarbeit an der Kalenderreform aufgefordert wird. 1475 zieht es ihn deshalb nach Rom. Die Kalenderreform stand im Fokus der Renaissance-Astronomie bis zur gregorianischen Kalenderkorrektur. Das Problem bestand darin, dass der bis zur Reform gültige julianische Kalender, eingeführt von Julius Cäsar, von einer Jahreslänge von 365,25 Tagen ausging. Alle vier Jahre ergibt sich so ein zusätzlicher Tag, der an den Februar angehängt wurde und wird (im antiken Rom der letzte Monat im Jahr)46. Tatsächlich ist das Jahr aber um etwa 11 Minuten kürzer! Dieser Betrag machte sich über die Jahrhunderte immer deutlicher bemerkbar, indem das kalendarische Jahr dem astronomischen vorauseilte. Folge: Die tatsächliche Frühlings-Tagundnachtgleiche fand nicht um den 21., Die Renaissance-Astronomen Georg von Peuerbach und Regiomontanus 79 sondern um den 11. März statt. Beim Konzil von Nicäa wurde aber der liturgische Osterfestkreis von der Fastenzeit bis Pfingsten an die Tagundnachtgleiche angeknüpft. Genauer gesagt, findet Ostern am ersten Sonntag nach dem ersten Vollmond nach der Frühjahrs-Tagundnachtgleiche statt, denn das jüdische Pessach-Fest, in dessen Zusammenhang die Kreuzigung Jesu von Nazareth stattfand, lag dem jüdischen Kalender folgend an diesem Datum. Damit stimmten der Kalender und die kirchlichen Feste im Osterkreis immer weniger zusammen. Die Frage, welche Länge das Jahr hat und wie man den Kalender reformiert, beschäftigte die Astronomen seit dem 14. Jahrhundert, vereinzelt schon früher. Erst Papst Gregor XIII. führte, fußend auf den Forschungen der Renaissance-Astronomen, 1582 die Kalenderreform durch, die zum heute noch gültigen Kalender führte. Man lies auf den 4.10. den 15.10.1582 folgen und legte fest, dass an allen Jahrhundertwenden der Schalltag ausgelassen wird.47 Regiomontanus konnte zur Kalenderreform keinen Beitrag leisten, denn er starb kurz nach seiner Ankunft in Rom im Alter von nur 40 Jahren vermutlich an einer Seuche. So blieb es Nikolaus Kopernikus vorbehalten, das astronomische Weltbild zu hinterfragen. Denn bei genauerer Prüfung konnten Ungereimtheiten der geozentrischen Beschreibung des Himmels nicht verborgen bleiben. Die Tätigkeit Peuerbachs und Regiomontanus’ ist typisch für die frühen Renaissance-Astronomen. Auf der einen Seite wurde der Wissenshorizont durch das Studium antiker Schriften erweitert. Auf der anderen Seite vermaß man Planeten und Sterne für den praktischen Nutzen. Hierbei lebte man mit dem doppelten geozentrischen Weltbild der Antike: erstens mit dem geometrischen Modell des Ptolemäus zur Berechnung der Planetenpositionen und zweitens mit der physikalischen Kosmologie des Aristoteles. Das Auseinanderfallen von Mathematik und physikalischer Erklärung konnte auf Dauer nicht befriedigen. Trotzdem hielt man am aristotelischen Weltbild fest. Zu hoch war der Preis dafür, den geozentrischen Kosmos zu hinterfragen. Denn die physikalische und biblische Kosmologie bildeten eine Einheit. Zudem bestätigte die Bibel in einem viel zitierten Passus den täglichen Umlauf der Sonne um die Erde. Gott hielt die Sonne für einen Tag an, nachdem Joshua die Amoriter besiegte, damit Joshua an seinen Feinden Die kopernikanische Wende 80 länger Rache nehmen konnte.48 Er hielt die Sonne an, nicht die Erde. Die Übereinstimmung der Kosmologie mit der biblischen Offenbarung wog für viele Gelehrte und Astronomen gewichtiger als die Übereinstimmung mit beobachtbaren Phänomenen. Dabei gab es weitaus mehr Probleme als unregelmäßigen Planetenbewegungen. – Da ist die Tatsache, dass die Helligkeiten von Mars, Jupiter und Saturn im Laufe ihres jährlichen Umkreisens der Ekliptik sehr markant schwanken. Kommen diese Planeten in Sonnennähe und sind so nur am Abend- oder Morgenhimmel zu sehen, nimmt ihre Helligkeit stark ab, sie scheinen sehr weit von der Erde entfernt zu sein. In Opposition zur Sonne erscheinen sie hell und der Erde näher. Das lässt sich geozentrisch nicht verstehen, denn der Erdabstand der Planeten wird durch den Epizykel begrenzt, der wesentlich geringere Unterschiede zulässt. – Auch die Tatsache, dass Venus und Merkur in Sonnennähe bleiben, ist durch Deferent und Epizykel zwar beschreibbar, folgt aber im geozentrischen Weltbild keiner Notwendigkeit: Was also hält diese Planeten so nah an der Sonne? – Das Gleiche gilt für die Planetenschleifen, die man mit dem Rüstzeug des Ptolemäus zwar beschreiben, aber keinen Grund dafür angeben konnte, dass die Schleifen immer genau dann durchlaufen werden, wenn der Planet der Sonne gegenüber in Opposition steht. Ein Motor, der wissenschaftliches Denken über die kopernikanische Wende zur modernen Kosmologie antrieb, bestand darin, dass diese Unvereinbarkeiten zunehmend ernst genommen wurden. Dabei befand sich der Renaissance-Gelehrte in einer zwiespältigen Lage. Zum einen war er der antiken Überlieferung verpflichtet, die geozentrisch geprägt ist. Viele kannten jedoch die heliozentrischen Spekulationen des Aristarch von Samos. Auch Nikolaus Kopernikus. Doch man lebte im christlichen Abendland, in dem es gefährlich war, den christlichen Glauben infrage zu stellen. Zudem verhärteten sich nach der Reformation die theologischen Positionen, und die liberaleren Zeiten der Hochrenaissance des 15. Jahrhunderts gehörten der Vergangenheit an. So versuchte der Renaissance-Wissenschaftler dadurch weiterzukommen, dass er die Welt der Erscheinungen immer genauer erforschte. Der Himmel wurde präziser vermessen, die Erkundung und Erobe- Die Renaissance-Astronomen Georg von Peuerbach und Regiomontanus 81 rung der Welt vorangetrieben. Auch der menschliche Körper wurde zum Forschungsobjekt. Es sei an die anatomischen Studien eines Leonardo da Vinci oder, zeitgleich mit Nikolaus Kopernikus, an die erste Darstellung der Anatomie des Menschen durch Andreas Vesalius 1543 erinnert. Der Entdecker- und Forschergeist war erwacht. Auf dem Weg zum heliozentrischen Weltbild musste wesentlich mehr aufgegeben werden als nur die räumliche Vorstellung der Planetenbewegungen. Das haben die beteiligten Geistesgrößen vielleicht nur geahnt. Deshalb gab es auch nicht den großen Revolutionär, der mit einem Streich den Paradigmenwechsel verrichtet hätte. Auch Kopernikus war dies nicht. Die Wende wurde schrittweise vollzogen. Aber Nikolaus Kopernikus gab den ersten Anstoß, deshalb trägt sie zurecht seinen Namen: die kopernikanische Wende. Nikolaus Kopernikus: „De revolutionibus orbium coelestium‟ Nachdem wir die Persönlichkeit des Nikolaus Kopernikus im Prolog kennengelernt haben, wenden wir uns nun seinem Werk zu. Schon 1509 hatte Nikolaus Kopernikus seine heliozentrische Sichtweise in seinem „Commentariolus“ spekulativ vorgetragen. Im ersten Band seines 1543 erschienenen Hauptwerkes führt er diesen Gedanken systematisch aus und verteidigt ihn gegen Einwände aus geozentrischer Sicht. In grundlegenden Punkten bleibt Kopernikus den Vorstellungen seiner Zeit treu. So beschreibt er den Aufbau der Erde und des Kosmos nach alter Manier sphärisch. Auch die Qualität kosmischer Bewegungen stellt er im vierten Kapitel als „gleichmäßig, kreisförmig, stetig, oder aus kreisförmigen zusammengesetzt‟ dar. Daher kann es auch nicht anders sein, als dass für ihn Himmels- und Erdenphysik unverbunden nebeneinanderstehen. Auch Kopernikus denkt den Himmel als Bereich, in dem ewige und ideale Gesetze gelten. Hierin bleibt er der antiken und mittelalterlichen Tradition treu. Nicht zu Unrecht wird Kopernikus daher des Öfteren das Attribut des „großen Revolutionärs‟ abgesprochen. Und doch gibt Kopernikus der geozentrischen Sichtweise den ersten entscheidenden Todesstoß. Die kopernikanische Wende 82 Wo fand Nikolaus Kopernikus den archimedischen Punkt, von dem aus er die Erde in Bewegung versetzte und dabei aus ihrer Zentralstelle im Kosmos verwies? Mit welchem Gedanken, welcher Beobachtung fing er an, das geozentrische Weltbild aus den Angeln zu heben? Wir finden diesen Angelpunkt im Kapitel 6 des ersten Buches, in dem es heißt: „Über die Unermesslichkeit des Himmels in Beziehung zur Erdgröße. Dass diese ganze Erdmasse den Schätzwert Null hat im Vergleich zur Größe des Himmels, kann aus Folgendem erschlossen werden: Die Begrenzer-Kreise – so übersetzt man den Ausdruck Horizonte bei den Griechen – schneiden die ganze Himmelskugel halb durch, was nicht geschehen könnte, wenn die Erdgröße einen messbaren Betrag ausmachte im Vergleich zum Himmel oder der Entfernung von der Weltmitte. [...] Es soll nun erblickt werden mittels eines Diopters der Anfang des in Punkt C aufgehenden Krebses und gleichzeitig scheint dann der Anfang des Steinbocks unterzugehen in A. Da nun AEC auf einer Geraden durch das Diopter lagen, so steht fest, dass eben diese [Gerade] der Durchmesser des Tierkreises ist.‟49 Um die Genialität dieser Argumentation zu verstehen, müssen wir etwas verweilen. Wir betrachten Abbildung 16. Zunächst vergegenwärtigen wir uns die Verhältnisse, wie sie nicht vorzufinden sind: Wir stehen bei 1 auf einer im Verhältnis zur Fixsternsphäre großen Erde. Wir können erkennen, dass die Horizontlinie den Tierkreis nicht halbiert, sondern deutlich weniger als sechs Tierkreissternbilder sichtbar sind. Die Beobachtung lehrt uns aber, dass wir die Erde erheblich verkleinern müssen. Über die Größe bei 2 so weit, bis sie im Vergleich zum Tierkreis nur noch punktförmig erscheint (3). Erst dann teilt die Horizontlinie den Tierkreis exakt in zwei Hälften, und bei C beginnt der Krebs zur gleichen Zeit aufzugehen, wie bei A der Steinbock beginnt unterzugehen. Auf der Ekliptik, die einen Großkreis der Fixsternsphäre darstellt, liegen sich der Aufgangspunkt des Krebses und der Untergangspunkt des Steinbocks exakt gegenüber, sie sind demnach 180° voneinander entfernt. Das bedeutet, dass der Horizont die Fixsternsphäre halbiert. Es sei dahingestellt, ob Kopernikus die geschilderte Beobachtung mit dem Diopter in der dargestellten Form durchführen konnte, was aufgrund des horizontnahen Dunstes bezweifelt werden muss. Die Verhältnisse lassen sich aber durch Winkelmessungen an höher stehenden Fixsternen indirekt erschließen. Nikolaus Kopernikus: „De revolutionibus orbium coelestium‟ 83 Wenn die Größe der Erde kosmisch betrachtet von einem Punkt nicht zu unterscheiden ist, muss die Fixsternsphäre aus dem Blickwinkel der Erde unermesslich sein! Die Sphäre des Göttlichen, des Ewigen, entfernt sich weit, sehr weit von der Erde, die zu einem Punkt zusammenschrumpft. Das ist der Preis, der von Beginn an für die Aufgabe des geozentrischen Weltbildes gezahlt werden muss. Angesichts der Größe des Himmels gegenüber der Erde bedenkt Kopernikus in den folgenden Kapiteln die Frage, ob man sich einen täglichen Umschwung der unermesslich großen Sternsphäre um die Erde vorstellen kann. Ist es nicht leichter, sich die punktförmig kleine Erde in täglicher Rotation zu denken. Beide Bewegungen würden im Resultat für die Erdbewohner den gleichen Eindruck des bewegten Die kopernikanische Wende 84 Himmels hervorrufen, wie auch ein Seemann nach dem Ablegen seines Schiffes die Hafenanlagen an sich vorbeiziehen sieht. Kopernikus entkräftet den Einwand, dass durch die Heftigkeit der Rotationsgeschwindigkeit Gebirge auseinanderbersten müssten, wenn sie in unvorstellbarer Geschwindigkeit in 24 Stunden den Erdkreis umrunden. Dies gälte, so Kopernikus, für die wesentlich schnelleren Bewegungen der Fixsterne umso mehr. Wie Recht er hatte: So müsste der damals noch nicht beobachtete Planet Neptun, bei täglicher Umrundung der Erde schneller sein, als das Licht, was nach heutigem Verständnis der Naturgesetze nicht möglich wäre. Kopernikus diskutiert viele Einwände, die man gegen die Erdrotation haben kann. Ich möchte zwei aufführen, deren Klärung mit dem Fortschritt der Naturwissenschaft eng verbunden ist (Abbildung 17). Nikolaus Kopernikus: „De revolutionibus orbium coelestium‟ 85 Wenn, so muss man fragen, die Erde täglich um sich selbst rotieren würde, dann müssten wir dies an Folgendem bemerken: – „Wolken und was sonst noch in der Luft schwebt, würde man immer in Richtung Sonnenuntergang treiben sehen.‟50 – „Senkrecht fallende Körper würden nicht an dem ihnen vorausbestimmten Ort herunterkommen, nämlich nach Maßgabe des Lots, da dieser inzwischen mit solcher Geschwindigkeit unter ihnen weg gezogen wäre.‟51 Der Leser möge sich die Freude gönnen, diese Einwände selbst zu entkräften. Wir werden später darauf zurückkommen. Kopernikus geht ausführlich auf diese und weitere Einwände ein und kommt zu dem Schluss, dass „nichts die Annahme einer Beweglichkeit der Erde hindert‟ 52, ohne allerdings den Kern des Problems zu treffen. Das sollte letztlich Newtons Aufgabe bleiben. Einmal in Bewegung geraten, sind die dogmatischen Fesseln des aristotelischen Weltbildes gesprengt. Damit kann Kopernikus mit Recht am Eingang des 9. Kapitels sagen: „[…] so muss nun, meine ich, zugesehen werden, ob auch mehr Bewegungsformen ihr [der Erde] zukommen, sodass sie als einer der Wandersterne gelten könnte.‟ Damit kann er die Phänomene erklären, die aus geozentrischer Sicht unverständlich sind. Er formuliert weiter: „Dass sie nämlich aller Umläufe Mittelpunkt nicht ist, das zeigen die erscheinende ungleichförmige Bewegung der Wandersterne und ihre wechselnden Abstände von der Erde, was mithilfe eines Kreises um die Erde mit ein und demselben Mittelpunkt nicht verstanden werden kann.‟ Sollte es andere Zentren der gleichförmigen Himmelsbewegung geben, muss die Frage der Schwere als Zentrum dieser Bewegungen geklärt werden. Denn als „Schwerezentrum‟ kam nach Aristoteles nur die Erde infrage, die Gestirne bestanden ja aus schwerelosem Äther. Hören wir uns Kopernikus’ Gedankengänge in dieser Frage an: „Ich jedenfalls bin der Meinung, Schwere sei nichts anderes als eine Art natürlichen Strebens der Teile, ihnen eingegeben von der göttlichen Vorsehung des Werkmeisters des Alls, dass sie sich zu ihrer Einheit und Ganzheit zusammentun, indem sie zur Kugelform zusammengehen. Diese Verhaltensweise, so darf man glauben, wohnt auch Sonne, Mond und den Glanzlichtern der übrigen Wandersterne inne.‟ Die kopernikanische Wende 86 Damit war der Damm gebrochen und Kopernikus konnte in Kapitel 10 die heliozentrische Anordnung der Planeten um die im Zentrum ruhende Sonne darstellen. Dabei zeigte sich, dass die bisher rätselhaft gebliebenen Bewegungsmuster der Planeten mit diesem Aufbau leicht verständlich wurden. – Zunächst galt es, die Umlaufzeiten der Planeten um die Sonne zu bestimmen. Dies sei am Beispiel der Venus dargestellt (siehe Abbildung 18).53 – Von der Erde aus kann man leicht den größten Winkelabstand der Venus von der Sonne bestimmen. Das ist der Punkt, an dem die Venus als Morgen- oder Abendstern am höchsten am Himmel steht. Man nennt diese Positionen die maximale östliche bzw. westliche Elongation. Da die Venus sehr schnell vom Abend- zum Morgenstern wechselt, aber relativ lange für den Wechsel vom Abend- zum Morgenstern benötigt, ist klar, dass sie bei diesem Wechsel zwischen Erde und Sonne vorbeizieht. In der Abbildung ist zu erkennen, dass die Erde zwischen diesen beiden Positionen den Winkel α2 zurücklegt, während die Venus in der gleichen Zeit den Gesamtwinkel von α1 + α2 + α3 durchläuft. Sie ist also schneller als die Erde. Aus dem Zeitabstand zwischen den beiden Beobachtungen lässt Nikolaus Kopernikus: „De revolutionibus orbium coelestium‟ 87 sich α2 bestimmen. Die Winkel α1 und α3 ergeben sich durch die Winkelsumme im Dreieck, da man den Winkel der Elongationen direkt messen kann. Schon aus der Abbildung lässt sich abschätzen, dass die Venus für eine vollständige Sonnenumrundung etwa neun Monate benötigt, genau 225 Tage.54 – Wie wir in der Abbildung 19 aus „De revolutionibus‟ sehen,55 ordnet Kopernikus die Planeten nach ihrer Umlaufzeit um die Sonne. – Von der Sonne aus gesehen, ergibt sich die Reihenfolge Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter und Saturn. Im geozentrischen Weltbild ruhte die Erde und der Kosmos war in ständiger Bewegung begrif- Die kopernikanische Wende 88 fen. Im heliozentrischen Weltbild ruhen Sonne und Fixsternsphäre, während sich die Erde mit allen bekannten Planeten bewegen.56 Die Sonne ist damit kein Planet mehr, genauso wie der Mond, wenn man als Planeten nur die Himmelskörper bezeichnet, die die Sonne umrunden. Monde hingegen umrunden Planeten. Die Erde wird zum Planeten, dessen „Wandern‟ wir nur indirekt beobachten können. Sie wird zu einem Planeten unter vielen. Aus vormals sieben (sichtbaren) Planeten wurden im heliozentrischen Weltbild sechs! Erst später entdeckte man weitere Planeten, die für das bloße Auge unsichtbar sind: Uranus, Neptun und Pluto, dem man erst jüngst den Planetenstatus aberkannte. Doch das ist eine andere Geschichte. – Die Abfolge der Planeten erklären unmittelbar die drei offenen Fragen im geozentrischen Weltbild (siehe Abbildung 20). – Nur Mars, Jupiter und Saturn können in Opposition zur Sonne stehen, da nur diese Planeten weiter von der Sonne entfernt sind als Nikolaus Kopernikus: „De revolutionibus orbium coelestium‟ 89 die Erde. Venus und Merkur hingegen bleiben immer in Sonnennähe, da ihre Umlaufbahnen kleiner sind als die der Erde und sie daher „an die Sonne gebunden‟ erscheinen. Die erheblich schwankenden Abstände der Planeten von der Erde werden unmittelbar verständlich: Einmal ziehen die Planeten an der Erde vorbei, ein anderes Mal stehen sie hinter der Sonne, sind also weiter entfernt als das Zentralgestirn. Deutlich ist, warum die Planeten immer dann klein und weit entfernt erscheinen, wenn sie auf ihre obere Konjunktion mit der Sonne zuwandern. In dieser Position haben sie ihre entfernteste Position hinter der Sonne. Der Mond hingegen verändert seine Größe und Helligkeit nur unmerklich, nur er bleibt ständig im annähernd gleichen Abstand zur Erde. Nur der Mond kreist nach wie vor um die Erde und mit ihr um die Sonne. – Mit der heliozentrischen Anordnung der Planeten ist es Kopernikus möglich, eine Vorstellung von den Abständen der Planeten von der Sonne zu gewinnen (siehe Abbildung 21). Die kopernikanische Wende 90 – Es ist verhältnismäßig leicht, den Winkelabstand der Venus von der Sonne zu messen. Dieser ist genau dann maximal, wenn die Sichtlinie eine Tangente auf den Kreis der Umlaufbahn bildet. Rechtwinklig zur Sichtlinie liegt der Radius der Umlaufbahn. Wir benötigen ein wenig Trigonometrie, um zu sehen, dass der Radius dem Sinus des Elongationswinkels gleichkommt.57 Kopernikus erhielt auf diese Weise nur den relativen Abstand der Venus und entsprechend den der übrigen ihm bekannten Planten im Verhältnis zum Abstand der Erde von der Sonne. Offen blieben die absoluten Entfernungen. Damit war der Astronomie ein neues Projekt vorgezeichnet: die Bestimmung des absoluten Erdabstandes. Davon später. Es ist aber schon Kopernikus möglich, die Abstände der Planeten mit dem Abstand der Erde zur Sonne zu vergleichen. Bis heute bildet der Erd-Sonnenabstand eine Grundgröße der Astronomie, die „Astronomische Einheit‟. – Abbildung 22 fasst die Eigenschaften der Planetenbahnen zusammen, wie sie sich für Kopernikus ergaben. – Der siderische Umlauf gibt die Zeit an, die ein Planet für einen Durchlauf seiner Umlaufbahn benötigt. Der Abstand des Planeten Nikolaus Kopernikus: „De revolutionibus orbium coelestium‟ 91 zur Sonne entspricht dem Radius der kreisförmigen Umlaufbahn; dadurch lässt sich der Umfang der Planetenbahnen und die Geschwindigkeiten der Planetenbewegung berechnen. Es fällt auf, dass die entfernteren Planeten nicht nur deshalb längere Zeit für ihren Umlauf benötigen, weil ihre Bahn größer ist, sondern auch, weil sie sich langsamer bewegen. Der Saturn immerhin fünf Mal langsamer als der Merkur! Dieser Umstand harrt der Klärung, die Newton gelang. Im Überblick werden die erheblichen Schwankungen des Abstandes der Planeten zur Erde deutlich, die im geozentrischen Weltbild unverstanden blieben. Eine weniger beachtete Tatsache findet ebenfalls mit der heliozentrischen Sichtweise eine Erklärung: Wir betrachten die synodischen Umlaufzeiten der Planeten. Sie geben den Zeitraum an, in welchem sich gleiche Planetenstellungen zur Erde wiederholen; beispielsweise den zeitlichen Abstand zwischen zwei Oppositionen. Mars und Venus fallen hierbei durch lange Zeitabstände auf. Im geozentrischen Weltbild war dies ein Grund anzunehmen, dass Venus und Mars die sonnennächsten Planeten sind. Diese Eigenschaft verlagert sich auf die Erde. Da beide Planeten als erdnächste Planeten mit der Erde mitwandern, verlangsamt sich die Verschiebung der relativen Positionen. – Das heliozentrische Weltbild überzeugte besonders durch die elegante Erklärung der Planetenschleifen von Mars, Jupiter und Saturn. Wir haben gesehen, wie mühsam ihr Zustandekommen mathematisch modelliert werden musste. Heliozentrisch entpuppen sie sich als Scheinbewegungen: Der Beobachter auf der schnelleren Erde überholt diese Planeten sonnenwärts, wie die Abbildung 23 deutlich macht. Die kopernikanische Wende 92 – Vor dem entfernten Fixsternhimmel kommt es daher zu einer scheinbaren Schleifenbewegung. Zudem ist ein Umstand unmittelbar verständlich, der aus geozentrischer Sicht unverständlich geblieben ist: Die Planetenschleife beobachten wir immer dann, wenn der Planet in Opposition zur Erde steht. Geozentrisch gibt es hierfür keinen Grund, heliozentrisch kann es nicht anders sein. Denn es handelt sich hierbei nicht um eine Unregelmäßigkeit der Planetenbahnen, sondern um ein scheinbares Phänomen, das sich durch die Oppositionsstellung des Planeten und die schnellere Bewegung der Erde ergibt.58 So weit die Vorzüge der heliozentrischen Sichtweise, die 1543 von Kopernikus vorgelegt wurde. Doch die Umdeutung des Kosmos hatte ihren Preis. Und es standen ihr gewichtige Argumente entgegen. Fundamental ist die Tatsache, dass die Erde ihren einzigartigen Platz im Zentrum des Kosmos verliert. Sie gibt ihre Zentralposition an die Sonne ab. Die Erde selbst wird zum Planeten und damit zu einem Planeten unter vielen. Denn was unterscheidet die Erde noch von Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn außer Äußerlichkeiten wie dem Abstand von der Sonne und der Bahngeschwindigkeit. Wir müssen bedenken, dass über die physische Natur der Planeten im 16. Jahrhundert nichts bekannt war. Es war naheliegend, sich Venus und Mars erd- ähnlich, also auch belebt und bewohnt, vorzustellen. Von Kopernikus selbst ist ein solcher Gedanke nicht überliefert, er sollte aber mit dem Siegeszug des heliozentrischen Weltbildes bald eine Rolle spielen. Kopernikus macht dem Leser die Zentralstellung der Sonne mit folgenden Worten schmackhaft: „Inmitten alles dessen aber thront die Sonne. Wer denn wollte in diesem wunderschönen Heiligtum diese Leuchte an einen anderen, besseren Ort setzen als den, von wo aus sie das Ganze gleichzeitig erhellen kann? Zumal doch bestimmte Leute sie durchaus zutreffend ‚Lampe der Welt‛, andere ihren ‚Sinn‛, andere ihren ‚Lenker‛ nennen. […] So wirklich, wie auf königlichem Thron sitzend, lenkt die Sonne die um sie herum tätige Sternfamilie.‟59 Der Kosmos gewinnt eine für menschliche Maßstäbe unermessliche Größe. Auch hier sieht sich Kopernikus genötigt, den Leser zu beruhigen: „Dass ja vom obersten der Wandersterne, Saturn, bis zur Fixsternschale noch eine riesige Entfernung dazwischenliegt, zeigen deren Nikolaus Kopernikus: „De revolutionibus orbium coelestium‟ 93 flackernde Lichter. [...] So groß wahrlich ist dieser göttlich-kunstvolle Bau des Größten Besten.‟60 Ausgangspunkt für das Begreifen der Welt ist die unmittelbare Erfahrung, die Sichtweise, die uns im alltäglichen Leben leitet. Das Alltagsbewusstsein lässt sich täuschen. Das müssen wir mit dem heliozentrischen Weltbild akzeptieren. Die gedankliche Durchdringung der Erfahrungen lässt uns eine andere Realität erkennen, als die, die wir täglich erleben. Denn diese ist abhängig von der Position, die wir im Naturgeschehen einnehmen. Wir müssen uns vorstellend über uns selbst und unseren Platz in der Welt erheben, um ein realistischeres Bild von der Welt zu erhalten. Die Ruhe, die wir auf unserer Erde erleben, ist eine scheinbare. Ohne es zu bemerken, rasen wir mit einer Geschwindigkeit durch den Kosmos, an die keine irdische Bewegung herankommt. Ein schwerwiegendes Problem tat sich mit Kopernikus’ Werk auf. Denn die heliozentrische Beschreibung des Kosmos stellte das seit Aristoteles gewohnte Naturverständnis infrage. Vordem hatte man „nur‟ das Problem, dass sich die mathematische und die physikalische Beschreibung nicht deckten. Nun spielte sich die irdische Physik der Vergänglichkeit auf einem Planeten ab, der sich zugleich nach kosmischer Physik gleichförmig in idealen Kreisbahnen um die Sonne bewegt. Kopernikus’ Leistung bestand darin, die Beschreibung des Kosmos auf das Zentrum der Sonne hin umzustülpen. Physikalisch und mathematisch blieb er bei der tradierten Trennung zwischen Himmelsund Erdenphysik. Die physikalische Widersprüchlichkeit löste er nicht auf. Sein mathematisches Glanzstück bestand darin, den heliozentrischen Kosmos mit dem gleichen Instrumentarium von Deferenten und Epizykeln zu beschreiben wie vormals den geozentrischen. Die auf den ersten Teil folgenden fünf Teile sind dieser Aufgabe gewidmet und stellen ein mathematisch-geometrisches Meisterwerk dar. Damit blieb „De revolutionibus‟ kein spekulatives Werk, sondern bot ein Rechenwerk, um heliozentrisch Planetenörter bestimmen zu können. Wenige Jahre nach dem Druck des Werkes und dem Tod Nikolaus Kopernikus’ leistete dies der Astronom und Mathematiker Erasmus Reinhold (1511–1553), der an der Universität zu Wittenberg lehrte, unterstützt vom preußischen Herzog Albrecht. Er berechnete die Standorte der Planeten neu und gab sie als preußische (prutenische) Die kopernikanische Wende 94 Tafeln heraus. Sie lösten die Alfonsinischen Tafeln ab, da sie genauer waren. Allerdings lag dies mehr an neueren Ausgangsdaten für die Berechnung als daran, dass der kopernikanische Ansatz zu genaueren Positionen führte. Die Tafeln fanden breite Anwendung in der Seefahrt, bei den Astrologen und nicht zuletzt bei der Vorbereitung der Kalenderreform, die 1582 unter Papst Gregor XIII. stattfand. Dies machte Kopernikus’ Werk weithin bekannt, ohne dass sofort die Tragweite des heliozentrischen Weltbildes erkannt und diskutiert worden wäre. Erst Jahrzehnte später wurde die heliozentrische Vorstellung als Angriff auf die christliche Vorstellungswelt verstanden. Nicht zuletzt, weil Tycho Brahe, Johannes Kepler und Galileo Galilei das heliozentrische Weltbild fundierten und dabei Wegbereiter der sich neu etablierenden Naturwissenschaft wurden. Giordano Bruno erweiterte den Heliozentrismus zur Vorstellung eines unendlich großen Universums und spekulierte, dass es unzählige der unsrigen ähnliche Welten geben müsste. So kam es, dass die heilige Inquisition im Jahr 1616 im Zusammenhang mit dem Prozess um Galileo Galilei „De revolutionibus‟ auf den Index der verbotenen Bücher setzte, auf dem es über 200 Jahre (bis 1822) verblieb. Von den ursprünglich 400 bis 500 Bänden der Erstausgabe sind noch etwa 270 erhalten, von denen einer 2008 für 2,2 Mio. US-Dollar versteigert wurde. Er zählt damit heute materiell zu den teuersten und wertvollsten Büchern, ideell steht er für ein Werk, das einen ersten gedanklichen Impuls setzte, der von der christlich-geozentrischen Kosmologie zur naturwissenschaftlichen Vorstellung vom Universum führte. Damit kann man sagen, dass Kopernikus die nach ihm benannte Wende anstieß, keineswegs aber der große Revolutionär war, als der er oftmals hingestellt wurde. Tycho Brahe ‒ der Empiriker Der 27-jährige dänische Adlige und leidenschaftliche Astronom Tycho Brahe veröffentlichte 1573 folgende Beobachtung: „Im vorigen Jahr, am 11. November abends nach Sonnenuntergang, als ich nach meiner Gewohnheit die Sterne am klaren Himmel betrachtete, sah ich einen neuen und ungewöhnlichen Stern neben meinem Kopf leuchten; und Tycho Brahe ‒ der Empiriker 95 da ich, beinahe seit meiner Kindheit, alle Sternbilder völlig kenne und überzeugt war, dass kein Stern vorher jemals an diesem Ort gewesen sei, auch kein sehr kleiner, sicherlich kein so heller Stern, war ich über diese Sache so verwundert, dass ich mich nicht scheute, an meinen Beobachtungen zu zweifeln. Aber als ich feststellte, dass andere am gleichen Ort den Stern sahen, konnte ich nicht mehr zweifeln. Ohne Zweifel ein Wunder, [...] dem Wunder vergleichbar, das auf Bitten Joshuas im Zurückwandern der Sonne geschah [...] wie die Bibel berichtet. Denn alle Philosophen stimmen darin überein, und die Tatsachen beweisen es, dass im Ätherbereich der Himmelswelt keine Änderung, sei es Entstehung oder Zerstörung, eintreten kann.‟61 Tycho erkannte sofort, welche Bedeutung dieser „neue Stern‟, die „Stella Nova‟, hatte. Ein neu entstehendes Himmelsobjekt konnte nach Aristoteles nur in der sublunaren Sphäre zu finden sein. Um dies zu prüfen, führte Tycho eine Parallaxenmessung durch (siehe unten), indem er den Winkel zu den Sternen der Kassiopeia maß. Bei einem Kometen müssten diese Winkel zwischen Abend und Morgen schwanken, da Kometen nach aristotelischer Auffassung der Erde näher stehen als der Mond. Dem war nicht so. Der neue Stern war Teil der Fixsternsphäre. Tycho schreibt: „Falls nicht jemand glauben will, dass die Kometen nicht in der Luft, sondern im Himmel entstünden, [...] ob dies wirklich geschehen könne, steht uns noch nicht fest. Aber wenn mit Gottes Willen in unserer Zeit ein Komet erscheinen sollte, so werden wir darüber Gewissheit zu erringen suchen.‟62 Den dänischen König Friedrich II. faszinierte die Entdeckung des neuen Sternes so, dass er Tycho die Insel Ven im Öresund als Lehen gab und mit einem beachtlichen Budget die Einrichtung des ersten Forschungszentrums Europas, der Uraniborg, finanzierte. Tycho leitete es über zwei Jahrzehnte. In dieser Zeit wurde der Nachthimmel systematisch erfasst und mit einer bis dahin nie erreichten Genauigkeit vermessen. 1577 ging Tychos Wunsch in Erfüllung, und es erschien ein Komet: Die Parallaxenmessung ergab, dass es sich nicht um ein Phänomen der Atmosphäre, sondern um ein astronomisches Phänomen jenseits der Mondbahn handelte. Die Konsequenz dieser Beobachtung formuliert Tycho mit folgenden Worten: „Deshalb kann die aristotelische Philosophie hierin nicht richtig sein, die lehrt, dass am Himmel nichts Neues könnte entstehen und dass alle Kometen im oberen Teil der Luft sich befänden.‟63 Die kopernikanische Wende 96 Der Komet beweist etwas Weiteres: Jenseits des Mondes kann es keine unsichtbaren Kristallsphären geben; abgesehen von den Gestirnen ist jenseits des Mondes einfach nur RAUM. Mit Tychos Forschungen ist methodisch ein wichtiger Schritt getan. Nicht die wissenschaftliche Autorität, verbunden mit einer jahrhundertealten Denktradition, entscheiden über die Realität eines Weltbildes, sondern die Beobachtung, die Empirie. Ein Weltbild, das sich in der Erfahrung nicht bestätigt, ist falsch. Tycho beginnt zu zweifeln, ob die grundlegende Trennung des Kosmos in zwei Bereiche der Realität entspricht, in denen unterschiedliche Gesetze gelten. Ist der translunare Himmel ein Bereich des Ewigen, Idealen und Unvergänglichen. Oder unterliegen Erde und Himmel den gleichen physikalischen Gesetzen? Programmatisch lässt Tycho dieses Konzept ins Portal der Forschungsstation Uraniborg eingravieren mit den sonst unverständlichen Worten: „Wenn ich nach oben schaue, sehe ich nach unten und wenn ich nach unten schaue, sehe ich nach oben.‟64 In den Jahrzehnten der Forschertätigkeit in Uraniborg wollte Tycho Brahe die heliozentrische Kosmologie durch Messungen bestätigen. Wenn die Erde um die Sonne kreist, so blicken wir im Halbjahresabstand aus zwei entfernten Positionen auf die Fixsternsphäre. Ihre Entfernung beträgt den doppelten Abstand der Erde von der Sonne. Selbst wenn die Fixsternsphäre sehr weit entfernt sein sollte, müsste dies einen veränderten Blick auf die Anordnung der Fixsterne ergeben. Man müsste zwischen zwei Fixsternen nach einem halben Jahr Winkelveränderungen messen können, wie die Abbildung 24 zur Parallaxe zeigt. Tycho Brahe ‒ der Empiriker 97 Bei aller Sorgfalt der Messungen – diese „Sternparallaxe‟ konnte Brahe nicht finden. Obwohl sie existiert. Sie wurde mit verbesserten Messinstrumenten erstmals 1838 vom deutschen Astronomen Friedrich Wilhelm Bessel an einem der erdnächsten Sterne gemessen. Die zu Brahes Zeiten nicht vorstellbare Entfernung der Fixsterne macht die Winkelunterschiede aber so klein, dass sie mit Messinstrumenten ohne optische Unterstützung nicht nachweisbar waren. Brahe dachte naturwissenschaftlich und damit als konsequenter Empiriker. Wenn eine Erdbewegung um die Sonne messtechnisch nicht nachweisbar ist, so müssen wir davon ausgehen, dass sie nicht existiert. So kommt es, dass Tycho Brahe ein eigenes, „tychonisches‟ Weltmodell entwickelte. Nach ihm ruhte die Erde in der Weltmitte, umkreist von Sonne und Mond. Die anderen Planeten hingegen umkreisen die Sonne und mit ihr gemeinsam die Erde, wie die Abbildung 25 zeigt. Sein System stellt einen Kompromiss zwischen dem geozentrischen und dem kopernikanischen Bewegungsbild dar und erklärt sowohl die Planetenschleifen als auch die Sonnenbindung von Merkur und Venus. Es überzeugte zu Tychos Zeiten schon deshalb, weil man keinen physi- Die kopernikanische Wende 98 kalischen Grund angeben konnte, aus dem die Erde als Schwerezentrum um die Sonne kreisen sollte, der man schwerelose Äthernatur zusprach. Nach dem Tod seines Gönners Friedrich II. verhärteten sich die religionspolitischen Positionen. Freies Forschen wurde in Dänemark unmöglich. So befand sich Tycho ab 1597 mit all seinen Messgeräten auf der Suche nach einer liberaleren Umgebung für seine Forschungen. Er fand sie 1599 in Prag, wo er Hofastronom unter Rudolf II. wurde und auf einen der bedeutendsten Mathematiker seiner Zeit traf, auf Johannes Kepler. Johannes Kepler, der Mathematiker, der von einer neuen Mystik träumt Tycho Brahe war Empiriker, das mathematische Handwerk überließ er anderen. Das Schicksal wollte es, dass er mit einem der größten Mathematiker seiner Zeit zusammentraf, der kein beobachtender Astronom sein konnte, da eine Pockenerkrankung im frühen Kindesalter seine Augen in Mitleidenschaft gezogen hatten: Johannes Kepler (1571–1630). Johannes Kepler wuchs im Herzogtum Württemberg auf und studierte in Tübingen, wie damals üblich, zunächst an der Artistenfakultät. Hier war der Astronom und protestantische Theologe Michael Mästlin sein Lehrer, einer der frühesten Anhänger des kopernikanischen Weltbildes. Mästlin war begeistert von seinem Schüler und stand ihm ein Leben lang fördernd und freundschaftlich zur Seite. Er erweckte Keplers Begeisterung für das heliozentrische Weltbild. Wie bei seinem Lehrer schlug Keplers Herz nicht nur für die Mathematik, sondern auch für den Glauben. So studierte er protestantische Theologie, hatte aber nie die Gelegenheit, einen geistlichen Beruf auszuüben. Im Vorfeld des Dreißigjährigen Krieges, im Hin und Her von Reformation und Gegenreformation, wurde für Kepler sein reformiertes Bekenntnis einmal zum Empfehlungsschreiben, ein anderes Mal zur Bürde. Sein Beitrag zur kopernikanischen Wende vollzog sich unbemerkt von der Öffentlichkeit in den einsamen Nächten des Forschers, der Seite um Seite mit Zahlenoperationen füllten. Selbst der etwas ältere Galileo Galilei, mit dem er in Briefkontakt stand, erkannte die Bedeutung seiner Johannes Kepler, der Mathematiker, der von einer neuen Mystik träumt 99 Leistungen nicht. Nach seinem Studium führte Keplers Lebensweg nach Graz, wo er einen Lehrauftrag für Mathematik an der evangelischen Stiftsschule erhielt. Mathematik war für Kepler nicht ein Handwerk nüchterner Berechnung, sondern, wie schon bei den Pythagoreern der Antike, Ausdruck von Harmonie, Gesetzmäßigkeit, ja Musik. Für den jungen Kepler war es zu wenig, Gestirnsbewegungen kreis- und gleichförmig zu beschreiben, es gab wesentlich kompliziertere ideale Formen. Und er hatte das Talent, diese auch zu berechnen. Als überzeugter Kopernikaner trieben ihn folgende Fragen um: – Warum gibt es nur die sechs Planeten Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter und Saturn? – Warum sind sie in den vorgefundenen Entfernungen von der Sonne angeordnet? – Warum haben sie die gemessenen Geschwindigkeiten? Zur Zeit Keplers waren alle drei Fragen gleichermaßen berechtigt, auch wenn aus heutiger Sicht nur die Letzte weiterführte. Denn die Abstände unserer Planeten erscheinen uns heute zufällig. Kepler dachte anders: „Wenn nun Gott bei den Bahnen [der Planeten] die Bewegungen den Entfernungen angepasst hat, so muss er sicher auch die Entfernungen irgendeinem anderen Dinge angepasst haben.‟65 Hier suchte er nach idealen, harmonischen Beziehungen. Während einer Vorlesung über Planetenkonjunktionen im Juli 1595 hatte er eine Intuition, die er 1596 zu seinem Erstlingswerk „Mysterium Cosmographicum‟ ausarbeitete. Er schreibt: „Die Erde ist das Maß für alle anderen Bahnen. Sie umschreibe ein Dodekaeder; die dieses umspannende Sphäre ist der Mars. Der Marsbahn umschreibe ein Tetraeder; die dieses umschreibende Sphäre ist der Jupiter. Der Jupiter Bahn umschreibe einen Würfel; die diesen um spannende Sphäre ist die des Saturn. Nun lege in die Erdbahn ein Ikosaeder; die diesem eingeschriebene Sphäre ist die Venus. In die Venusbahn lege ein Oktaeder, die diesem eingeschriebene Sphäre ist der Merkur. Da hast du den Grund für die Anzahl von Planeten.‟66 Kepler erklärte Anzahl und Abstand der Planeten dadurch, dass zwischen ihren Bahnen die platonischen Körper Platz finden (Abbildung 2667). Die kopernikanische Wende 100 In den Zahlenverhältnissen dieser Körper entdeckt er Harmonien, eine kosmische Sphärenmusik. Aus heutiger Sicht ist das geometrische Fantasie. Schon deshalb, weil wir jenseits des mit bloßem Auge sichtbaren Sonnensystems weitere Planeten kennen und immer mehr Sonnen entdecken, um die Planeten in ganz anderen Abständen kreisen. Kepler war überzeugt, Gottes Weltenplan entdeckt zu haben. Rückblickend schrieb er 1619: „Ich habe die Herrlichkeit Deiner Werke den Menschen [...] geoffenbart, so viel von ihrem unendlichen Reichtum mein enger Verstand hat erfassen können.‟68 Die Suche nach mathematisch-geometrischer Harmonie war Kepler Schaffensmotor. Fast nebenbei hat er die Gesetze entdeckt, für die er heute berühmt ist. Doch vorher musste er mit dem „Mars kämpfen‟, wie er sich ausdrückte. Die zunehmenden Glaubenskonflikte ließen Orte, an denen wissenschaftliche Forschung stattfinden konnte, rar werden. So kam es, dass Kepler wenige Jahre nach der Veröffentlichung seines „Mysterium Johannes Kepler, der Mathematiker, der von einer neuen Mystik träumt 101 Cosmographicum‟ aus Graz fliehen musste. Tycho Brahe war aber auf Kepler aufmerksam geworden, bestellte ihn nach Prag und machte ihn zu seinem Assistenten mit der Aufgabe, seinen kosmologischen Kompromiss mathematisch zu fundieren. Doch am 13. Oktober 1601 starb Brahe, vermutlich an einer schweren Blasenentzündung. So wurde Kepler kaiserlicher Hofmathematiker, der er bis 1612 blieb. Eine seiner Aufgaben, die er erst kurz vor seinem Tod im Jahr 1627 abschließen sollte, war die Erstellung neuer Planetentabellen, der sogenannten „Rudolfinischen Tafeln‟. Als Grundlage für diese Arbeit benutzte er die Beobachtungen Tycho Brahes. Diese Beobachtungen waren ein Schatz, wenn man bedenkt, dass bisherige Positionsbeobachtungen der Planeten auf wenigen Seiten hätten Platz finden können. Tycho Brahes Beobachtungen füllten Bücher. Die Genauigkeit dieser Beobachtungen, welche die einzigen und letzten sind, die in diesem Umfang vor Erfindung des Fernrohrs gemacht wurden, betrug zwei Bogenminuten, das ist der 15. Teil des Vollmonddurchmessers. Kepler vertraute auf die Genauigkeit der Messungen, fühlte sich nach dem Tod Tychos aber nicht mehr dem tychonischen Weltbild verpflichtet und konnte sie so benutzen, um das heliozentrische Weltbild mit der mathematischen Berechnung in Einklang zu bringen. Weil Kopernikus nur wenig Beobachtungsmaterial vorlag, konnte ihm nicht auffallen, dass die ptolemäische Mathematik mit Epizykel und Deferent vor allem bei der Marsbahn in bestimmten Bahnabschnitten zu einer Ungenauigkeit von 8 Bogenminuten, also einem viertel Vollmondkreis, führte. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Marsbahn von den sichtbaren Planeten die größte Abweichung von der Kreisbahn aufweist, die größte Exzentrizität. 1609 schreibt Kepler in seinem Werk „Astronomia Nova‟: „Diese 8 Minuten allein haben also den Weg gewiesen zu Erneuerung der ganzen Astronomie; sie sind der Baustoff für einen großen Teil dieses Werkes geworden.‟ Was musste Kepler leisten, um diese winzige Abweichung der beobachteten Positionen des Mars von den nach alter Manier berechneten Positionen unter die Messgenauigkeit von zwei Bogenminuten zu bekommen? Er musste mit der zweitausendjährigen Denktradition brechen, nach der sich die Planeten in Kreisen und gleichförmig bewegen! Die kopernikanische Wende 102 So lauten die ersten zwei Gesetze, die er in seiner „Astronomia Nova‟ 1609 veröffentlichte: (Abbildung 27) „1. Gesetz: Die Umlaufbahn jedes Planeten ist eine Ellipse, in deren einem Brennpunkt sich die Sonne befindet.‟ „2. Gesetz: Während ein Planet sich auf seiner Umlaufbahn bewegt, überstreicht die Verbindungslinie zwischen Sonne und Planet in gleichen Zeiten stets die gleiche Fläche.‟ Das bedeutet, dass sich die Planeten in Sonnennähe (Perihel) schneller, in Sonnenferne (Ahel) langsamer bewegen. Welch ein Paradigmenwechsel der Astronomie! Und das nur, weil die beobachtbaren Positionen der Planeten um Bruchteile eines Grades von der berechneten Position abwichen. Johannes Kepler, der Mathematiker, der von einer neuen Mystik träumt 103 Dass aus Kreisen Ellipsen werden, mag als kleiner Schritt erscheinen, schwerer wiegt der methodische Wechsel: Vormals gaben große Gedanken, von ehrenwerten Denkern vorgetragen, das entscheidende Gewicht im Urteil über Wahrheit oder Unwahrheit einer Erkenntnis. Für Kepler ist die Beobachtung der letztgültige Richter und die mathematische Berechnung die zu prüfende Theorie. Das muss man bedenken, will man Keplers Leistung würdigen. Es ist verständlich, dass Kepler die Nächte, die er für die Suche nach einer mathematischen Lösung für die Marsbahn verbrachte, als Kampf bezeichnet. Kepler selbst ahnte den Konflikt, der sich durch diesen Methodenwechsel auftut. So schreibt er: „In der Theologie gilt das Gewicht der Autoritäten, in der Philosophie aber das der Vernunftsgründe. Heilig ist nun zwar Laktanz, der die Kugelgestalt der Erde leugnete, heilig Augustinus, der die Kugelgestalt zugab, aber Antipoden leugnete, heilig das Offizium unserer Tage, dass die Kleinheit der Erde zugibt, aber ihre Bewegung leugnet. Aber heiliger ist mir die Wahrheit, wenn ich, bei aller Ehrfurcht vor den Kirchenlehrern, aus der Philosophie beweise, dass die Erde rund, rings um von Antipoden bewohnt, ganz unbedeutend und klein ist und auch durch die Gestirne hin eilt.‟69 Mit dem Primat der Vernunft über den Glauben ist die entscheidende Weichenstellung bezeichnet, die die kopernikanische Wende methodisch ausmacht. Hier trennt sich die Theologie mit ihrem Glaubensprimat von der Philosophie und Naturwissenschaft. Der unvermeidliche Konflikt wird schon wenige Jahre später deutlich. Doch muss zuerst Keplers dritte Leistung gewürdigt werden, auf die Newton später aufbauen sollte: die Antwort Keplers auf die Frage, warum die Planeten die gemessenen Geschwindigkeiten haben. Nebenstehende Tabelle zeigt den Abstand der Planeten zur Sonne und ihre Geschwindigkeiten. Da der genaue Wert der Astronomischen Einheit nicht bekannt war, konnte Kepler nur die Relativabstände in Astronomischen Einheiten angeben (1 AE = Abstand Erde–Sonne) und die Umlaufperiode des Planeten bestimmen. Es stellte sich heraus, dass Planeten, die weiter von der Sonne entfernt sind, das Zentralgestirn in geringerer Geschwindigkeit umkreisen als nähere. Und das in einer präzisen mathematischen Beziehung: Das Quadrat der Umlaufperiode T in Jahren ist der dritten Potenz der Entfernung d in Astronomischen Einheiten gleich (Entfernung = große Halbachse der Ellipse) (Abbildung 28): Die kopernikanische Wende 104 T² = d³ (Umlaufperiode in Jahren)² = (Abstand des Planeten in Astronomischen Einheiten)³ Die Quadrate der Umlaufzeiten der Planeten verhalten sich wie die dritten Potenzen der großen Halbachse ihrer elliptischen Umlaufbah- Johannes Kepler, der Mathematiker, der von einer neuen Mystik träumt 105 nen um die Sonne. Jeder Planet bewegt sich bei einem bestimmten Abstand zur Sonne nur in einer naturgesetzlich vorgegebenen und damit berechenbaren Geschwindigkeit, unabhängig von weiteren physikalischen Eigenschaften wie bspw. der Masse der Planeten. Für die astronomische Praxis heißt dies: Kenne ich die Umlaufzeiten, kann ich den Abstand des Planeten von der Sonne berechnen und umgekehrt. Diese Beziehung geht als drittes Kepler’sches Gesetz in die Wissenschaftsgeschichte ein. 1619 veröffentlicht Kepler sein drittes Gesetz in dem Werk „Weltharmonik“, das seine kosmische Zahlenmystik als planetarische Symphonie darstellt. Erst kurz vor der Drucklegung erkennt er diesen Zusammenhang und erlebt ihn als Krönung seiner Harmonik des Planetensystems, entspricht doch das Zahlenverhältnis zwei zu drei auf der pythagoreischen Tonskala der Quinte. Seine tiefe Befriedigung über seine Entdeckung fasst Kepler in folgende Worte: „Das habe ich endlich ans Licht gebracht und über alle Erwartung für wahr befunden, dass all die Harmonie [...] unter den himmlischen Bewegungen vorhanden ist, obschon nicht ganz so, wie ich anfänglich dachte, sondern (und das ist nicht meine geringste Freude) etwas anders, aber zugleich schöner und vortrefflicher.‟ Kepler blieb nicht bei der Formulierung mathematischer Beschreibungen der Planetenbahnen, sondern spekulierte über die Ursachen der abnehmenden Planetengeschwindigkeiten: „Wenn also durch eine Vergrößerung des Abstandes des Weltmittelpunktes vom Planetenkörper die Bewegung des Planeten langsamer und durch eine Verminderung schneller gemacht wird, so muss notwendig die Quelle der bewegenden Kraft in jenem Punkt liegen, den wir als Weltmittelpunkt angenommen haben.‟70 Er brachte die Kraftquelle also mit der Sonne in Verbindung, stellte sich die gesuchte Kraft als magnetische Wirkung vor, die den Planeten anschiebt und mit der Entfernung zur Sonne abnimmt, da der Hebel bei größerer Entfernung immer länger wird. So sehr sich Johannes Kepler für die von ihm entdeckten Weltgeheimnisse entflammen konnte, so schwer gestaltete sich sein Lebensweg. Keplers erste Frau Barbara starb an Fleckenfieber. Wenige Jahre später heiratet er Susanna Reittinger, mit der er sechs Kinder bekommt, von denen allerdings nur eines überlebt. 1615 erfährt er, dass seine Mutter wegen Hexerei angeklagt wurde und ihr damit der Scheiterhau- Die kopernikanische Wende 106 fen droht, was ihm selber die Reputation kosten könnte. Er tut alles, um sie aus den Hexenmühlen zu befreien. 1621 mit Erfolg. Seine Mutter starb aber wenig später an den Folgen der Folter. Immer wieder verfolgen ihn die politischen und religiösen Wirren seiner Zeit, die im Ausbruch des Dreißigjährigen Krieges gipfelten. Bis 1627 lebte er in Linz, wo er seine Weltharmonik veröffentlichte. Zwischen 1618 und 1621 erscheint ein „Abriss der kopernikanischen Astronomie‟ (Epitome astronomiae copernicanae), eine systematische Zusammenfassung des kopernikanischen Weltbildes, erweitert durch seine eigenen Erkenntnisse. Es stellt das erste Lehrbuch des neuen heliozentrischen Weltbildes dar, in dem er seine Aussagen mit physikalischen und philosophischen Argumenten, aber auch mit theologischen und musikalischen Argumenten stützt. Mit den 1627 gedruckten Rudolfinischen Tafeln rundet er sein Werk ab. Sie wurden schnell das Standardwerk für Astronomen und Astrologen, für Seefahrer und Entdecker, da sie in bisher unbekannter Genauigkeit die Planetenörter und damit beispielsweise die Position eines Beobachters bestimmen ließen. Man mag in der Tatsache eine gewisse geistige Tragik erkennen, dass die nach Kepler benannten Gesetze aus seiner eigenen Sicht nur einen kleinen Teil seiner Zahlenmystik darstellten, die Kepler selbst zeit seines Lebens beseelte. Aus heutiger Sicht erscheint diese Mystik absurd. Man darf aber nicht verkennen, dass durch Keplers Mathematik der Kosmos mit mathematischen Mitteln in einer Genauigkeit und – relativen – Einfachheit beschreibbar wird. Und das mit bisher nicht erreichter Präzision, die Kepler selbst in seinen Rudolfinischen Tafeln vorführte. Offensichtlich kann man mit mathematischen Mitteln Gesetzmäßigkeiten erfassen, die die Naturvorgänge bestimmen. Damit wird Mathematik zum wesentlichen Teil der Naturerkenntnis. Auch ohne darin Sphärenmusik zu hören, hat die mathematische Dimension der Natur bis heute für den Naturforscher nichts an Faszination verloren. In seinen physikalischen Forschungen setzt Galileo Galilei dieses neue Programm konsequent um. In seiner Schrift „Saggiatore‟ beschreibt er es 1623 mit folgenden berühmt gewordenen Worten: „Die Philosophie ist geschrieben in jenem großen Buche, das immer vor unseren Augen liegt; aber wir können es nicht verstehen, wenn wir nicht zuerst die Sprache und die Zeichen lernen, in denen es geschrieben ist. Diese Spra- Johannes Kepler, der Mathematiker, der von einer neuen Mystik träumt 107 che ist Mathematik, und die Zeichen sind Dreiecke, Kreise und andere geometrische Figuren.‟71 Somit lebte das Gespann Brahe-Kepler vor, was kurze Zeit später Programm der Naturwissenschaften wird: Naturerkenntnisse gewinnt man einerseits durch Empirie, durch Beobachtung, die später zunehmend durch Instrumente gestützt und erweitert wird; andererseits durch die mathematische Beschreibung des Wäg- und Messbaren. Die mathematische Beschreibung aber muss sich am Prüfstein der Beobachtung bewähren. Tut sie das, ist sie in dem Sinne wahr, dass sie mindestens einen Teilbereich der Wirklichkeit beschreibt, tut sie es nicht, muss sie überarbeitet oder verworfen werden. Die Vereinbarkeit oder Unvereinbarkeit mit heiligen Schriften oder charismatischen Vordenkern mag einzelne Forscher weiterhin beflügeln, ein abschließendes Wahrheits-Kriterium ist sie nicht mehr. Dieses „Primat der Vernunft vor dem Glauben‟, das in der kopernikanischen Wende eingeleitet wurde, wird ein zentrales Motiv der Aufklärung, inspiriert durch die Erkenntnisse der sich nun entwickelnden Naturwissenschaft. Galileo Galilei „Vor ungefähr zehn Monaten kam uns das Gerücht zu Ohren, von einem Mann aus Flandern sei ein Sehglas konstruiert worden, mit dessen Hilfe man sichtbare Gegenstände, auch wenn sie ziemlich weit vom Auge des Betrachters entfernt sind, so klar sehe, als seien sie in der Nähe; [...] das war schließlich der Anlass, dass ich mich ganz dem Erforschen der Grundlagen zuwandte, durch die ich zur Erfindung eines ähnlichen Instrumentes gelangen konnte, welche mir wenig später [...] gelang.‟72 Diese Zeilen schrieb Galileo Galilei in seinem „Sternenboten‟, dem 1610 erschienenen Sidereus Nuncius. Der zu dieser Zeit 46-jährige Galileo war Professor für Mathematik und Physik in Padua und hatte sich bis dahin, obgleich Kopernikaner, nur am Rande mit Astronomie beschäftigt. Er hatte das Teleskop nicht erfunden. Diese Leistung wird dem niederländischen Brillenmacher Hans Lipperhey zugeschrieben. Galileis Beitrag bestand darin, die Bedeutung des Teleskops für die Astronomie zu erkennen, es für die astronomische Beobachtung zu optimieren und eine erste Sichtung des Himmels vorzunehmen. Die kopernikanische Wende 108 Fragen, über die bis dahin nur spekuliert werden konnte, waren von jetzt an der Erfahrung zugänglich. Das Vergrößerungsrohr Galileis entsprach in etwa der Leistungsfähigkeit eines stärkeren Fernglases. Trotzdem ermöglichte es Erkenntnisse, die Jahrhunderte währende Streitgespräche um die Gültigkeit der aristotelischen Physik und Kosmologie auf einen Streich entschieden. Bis dato war es um die Auseinandersetzung mit Kopernikus’ Weltbild ruhig geblieben. Man konnte es, dem Vorwort des Osiander gemäß, als Spekulation einstufen. Mit dem Teleskop gab es neue „Fenster in den Kosmos‟, um Kopernikus’ Gedanken zu überprüfen und empirische Belege für den Heliozentrismus zu finden. Der Sidereus Nuncius stieß die weltanschauliche Auseinandersetzung um die kopernikanische Kosmologie an. Es dauerte nur wenige Jahre, bis „de revolutionibus‟ auf den Index der verbotenen Bücher der katholischen Glaubenskongregation gelangte, aus der es erst 1822 gestrichen wurde. Es durfte nur in einer Bearbeitung gelesen werden, die den hypothetischen Charakter des heliozentrischen Weltbildes betont. Folgende Details ließen sich nicht mit dem aristotelischen Geozentrismus vereinbaren: – „Am vierten oder fünften Tag nach der Konjunktion, wenn der Mond sich uns mit strahlenden Hörnern zeigt, verläuft die Grenze [zwischen beleuchteter und unbeleuchteter Seite des Mondes], die den dunklen Rand vom hellen trennt, nicht als gleichmäßige, ovale Linie, wie es bei einem vollkommenen kugelförmigen Körper wäre, sondern sie wird von einer ungleichmäßigen, unebenen und ziemlich ausgebuchteten Linie bezeichnet. [...] Einen ganz ähnlichen Anblick haben wir gegen Sonnenaufgang auf der Erde, wenn wir die noch nicht mit Licht erfüllten Täler sehen, die Berge aber, die sie auf der von der Sonne abgewandten Seite umgeben, bereits voll ergänzen.‟ (Siehe Abbildung 2973) Galileo Galilei 109 – Durch diese Beobachtung gelangt Galilei zu der Auffassung, dass die Mondoberfläche keineswegs von vollkommener Kugelgestalt ist, wie sie von alters her nach aristotelischer Auffassung sein müsste. Vielmehr ist sie gleich der irdischen Oberfläche „durch Bergketten und tiefe Täler allerorts unterschiedlich gestaltet‟74. – Selbst die Sonne zeigt sich nicht in jener Erhabenheit, die sie als ätherisches Gebilde gemäß der aristotelischen Kosmologie haben müsste. In den Jahren 1610 und 1611 beobachtete Galilei mit dem Teleskop dunkle Flecken auf der Sonne, die sogar um die Sonne zu rotieren schienen. Er veröffentlichte diese Beobachtung 1613 in seinen „Lettere solari‟. Die Vollkommenheit der Sphären jenseits des Mondes, wie sie die aristotelische Sicht fordert, bekamen weitere Kratzer. – Einen sichtbaren Beweis für das heliozentrische Weltbild ergab Galileis Teleskop-Beobachtung der Venus (Abbildung 30). Die kopernikanische Wende 110 – Im geozentrischen Weltbild wurde sie zwischen Erde und Sonne angesiedelt. Bis auf den Radius ihres Epizykels befand sie sich jederzeit im gleichen Abstand zur Erde. Mit bloßem Auge erscheint sie jederzeit nahezu gleich hell, sofern sie der Sonne nicht zu nahe steht und von der Dämmerung überstrahlt wird. Ein Widerspruch zur geozentrischen Kosmologie ergab sich damit nicht. Im Teleskop hingegen und mit heutigen, etwas besseren Ferngläsern erkennt man, dass die Venus den Mondphasen ähnliche Beleuchtungsbilder zeigt. Nebenstehende Abbildung macht deutlich, wie diese entstehen. Dass die „Vollvenus‟ nicht erheblich heller erscheint, als die „Halbvenus‟, liegt daran, dass sie in dieser Phase mehr als doppelt so weit von der Erde entfernt hinter der Sonne steht. Dadurch erscheinen die Halbvenus ca. 2,5-mal und die Sichelvenus ca. 4,5-mal größer als die Vollvenus. Geozentrisch wäre dies nicht zu erklären. Die Venusphasen haben eine überzeugende Beweiskraft für die heliozentrische Bewegung der Venus. Galileo Galilei 111 – Besonders überwältigt war Galileo von der Beobachtung der Fixsterne. Wohin er auch sein Vergrößerungsrohr richtete, vervielfachte sich die Zahl der Sterne. Während Planeten als kleine Scheibchen zu erkennen waren, die durch das Teleskop vergrößert wurden, wurden Fixsterne zwar heller, blieben aber letztlich punktförmig. Aus dem Dunkel tauchten in allen Richtungen neue Sterne auf; vor allem im Bereich der Milchstraße. Schon in der Antike vermutete man, dass die Milchstraße aus ungeheuer vielen Sternen besteht, die aufgrund ihrer Entfernung für das bloße Auge zu einem milchigen Band verschwimmen. Genau dies bestätigt die Fernrohrbeobachtung: „Die Galaxis ist nämlich nichts anderes als eine Ansammlung zahlloser, haufenförmig angeordneter Sterne.‟75 – Besonders wichtig war Galileo die Mitteilung einer weiteren Beobachtung, die jenen den Wind aus den Segeln nahm, die am Weltbild Tycho Brahes festhielten: die Entdeckung der Jupitermonde. (Abbildung 31) – Wie sollte der Mond, so die Argumentation seiner Kontrahenten, der Erde folgen, wenn sie in unheimlicher Geschwindigkeit um die Sonne kreist? Die ätherischen Planeten mögen um die Sonne wan- Die kopernikanische Wende 112 dern, allein die Erde müsse schon deshalb ruhen, weil sich um diese zweifelsohne der Mond bewegt. Im Januar 1610 entdeckte Galileo erst drei, später vier Monde, die sich in schneller Bewegung um den Jupiter bewegen. Er schreibt hierzu: „Außerdem haben wir damit einen ausgezeichneten und glänzenden Beweis, um denen jeden Vorbehalt zu nehmen, die [...] von der Annahme, der Mond allein umkreise die Erde, während beide ihre jährliche Bahn um die Sonne vollführen, so sehr aus der Fassung gebracht werden, dass sie meinen, man müsse solchen Aufbau des Universums als unmöglich verwerfen. Jetzt haben wir nämlich nicht nur einen Planeten, der um einen anderen kreist, während beide eine große Kreisbahn um die Sonne durchlaufen, sondern unseren Sinnen zeigen sich vier Sterne, die den Jupiter umkreisen, wie der Mond die Erde.‟ Damit bezeugen die Jupitermonde für jedermann sinnlich überprüfbar, dass es sehr wohl andere Zentren im Kosmos gibt, um die Planeten kreisen können. Nicht umsonst ist diese Beobachtung Galileis als wesentliches Argument für den kopernikanischen Weltentwurf in die Geschichte eingegangen. Offensichtlich gibt es neben der Erde weitere Zentren, um die Himmelskörper kreisen. Mit der Anwendung des Fernrohrs für die astronomische Forschung weitete sich der Erfahrungshorizont des Astronomen über die unmittelbare Sinnesleistung des Menschen hinaus aus. Astronomische Erkenntnisse sind seit dem 16. Jahrhundert nicht nur vom fortschreitenden Verständnis der Physik bedingt, sondern ganz wesentlich vom technischen Fortschritt der Teleskope. Bis auf den heutigen Tag sind neue Erkenntnisse der Astronomie mit dem Bau immer besserer Beobachtungs- und Messinstrumente verbunden.76 Galileo und die Kirche Galileo Galilei steht nicht nur für einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur modernen Kosmologie und Physik. Sein Name ist verbunden mit dem Spannungsverhältnis zwischen christlichem Glauben und Wissenschaft. Sein „Und sie bewegt sich doch‟, das er nach der Widerrufung am Ende des Inquisitionsprozesses 1633 gemurmelt haben soll, Galileo und die Kirche 113 ist Legende. So musste er das Verhältnis zwischen Glaubenszeugnissen und wissenschaftlichem Forschen klären. In einem berühmt gewordenen Brief an den Benediktinermönch Benedetto Castelli legt er 1613 sein Verständnis der Schriftauslegung dar: Die Schrift enthält „viele Sätze, die nach ihrem Wortsinn [...] von der Wahrheit abweichen, aber so formuliert wurden, um dem Fassungsvermögen des gemeinen Volkes entgegenzukommen. [...] [Weil klar ist,] dass zwei Wahrheiten sich niemals widersprechen können, ist es das Amt weiser Ausleger, sich zu bemühen, die wahren Bedeutungen der Bibelstellen herauszufinden und in Übereinstimmung zu bringen mit denjenigen physikalischen Folgerungen, die uns vermöge der Sinne oder durch notwendige Schlussfolgerungen als sicher und gewiss gelten. [...] Falls die ursprünglichen heiligen Autoren die Absicht gehabt hätten, die Leute über die Konstellationen und Bewegungen der Himmelskörper zu belehren, hätten sie diese nicht so spärlich behandelt.‟77 Die Aufgabe der Bibelexegeten besteht nach Galilei darin, die Weltinterpretation aus biblischer Sicht den naturwissenschaftlichen Erkenntnissen anzupassen. Nicht umgekehrt. In Fragen der Naturerkenntnis hat die Naturwissenschaft Vorrang vor der Schriftauslegung. Damit stehen dem Menschen zwei Erkenntnisquellen offen. Galilei bezeichnet sie mit der berühmt gewordenen Metapher von den zwei göttlichen Büchern: dem Buch der Natur und dem Buch der Offenbarung. „Die Heilige Schrift und die Natur [entspringen] gleichermaßen dem göttlichen Wort, jene als diktiert vom Heiligen Geist, diese als getreue Vollstreckerin der Anordnungen Gottes.‟ Diese Metapher findet sich schon beim katalanischen Philosophen und Professor in Toulouse, Raimundus Sabundus (1385–1436): „Zwei Bücher sind uns von Gott gegeben, das Buch der [...] der Natur und das Buch der Heiligen Schrift. Das erstere ward dem Menschen von Anbeginn gegeben, [...] denn jegliche Kreatur ist nur ein von Gottes Finger geschriebener Buchstabe [...] Der Mensch aber ist der Hauptbuchstabe desselben Buches. [...] Auch ist [...] dieses allen gemeinsam und verständlich.‟78 Auch Sabundus gab der Naturerkenntnis gegenüber der Schriftauslegung den Vorrang, weil, wie er sich ausdrückte, „diese nicht wie jene [die Bibel] verderbt und verfälscht, sondern allen gemeinsam und verständlich‟79 sei. Als frommer Katholik akzeptiert Galilei die Bibel als göttliche Offenbarung der Heilsgeschichte des Menschen. Er formuliert: „Ich Die kopernikanische Wende 114 möchte annehmen, dass die Autorität der Heiligen Schrift einzig das Ziel hat, die Menschen von denjenigen Artikeln und Aussagen zu überzeugen, die, notwendig für das Seelenheil und alle menschliche Vernunft übersteigend, durch keine andere Wissenschaft einsichtig gemacht werden könnten, es sei denn durch den Mund des Heiligen Geistes selbst.‟ Naturerkenntnis ist das eine, der göttlich vorgegebene und geoffenbarte Weg der Erlösung etwas anderes. In einem Brief an die Großherzogin der Toskana, Christina von Lothringen, zitiert Galilei 1615 den Kardinal Baronius (1538–1607): „Die Absicht des Heiligen Geistes ist es, uns zu belehren, wie man in den Himmel geht, nicht wie der Himmel geht.‟80 Mit seiner Haltung zur Bibelexegese maßt sich Galilei aus damaliger Sicht an, der Kirche vorzuschreiben, wie sie die Bibel auszulegen hätte. Das konnte sie sich im Klima von Reformation und Gegenreformation, von Glaubensspaltung und Glaubenskrieg nicht gefallen lassen. Eindeutig hat sich das katholische Lehramt im Konzil zu Trient (1546) zur Auslegungskompetenz der Heiligen Schrift positioniert: „Niemand soll es wagen, [...] die Heilige Schrift im Vertrauen auf eigene Klugheit nach seinem eigenen Sinn zu drehen, gegen den Sinn, den die Heilige Mutter der Kirche hielt und hält – ihr steht das Urteil über den wahren Sinn und die Erklärung der heiligen Schriften zu.‟81 So musste es zu den Inquisitionsprozessen kommen.82 In den 1980er-Jahren wurde das Inquisitionsverfahren gegen Galileo vonseiten der katholischen Kirche aufgearbeitet. In einer Ansprache83 nahm Papst Johannes Paul II. am 31. Oktober 1992 hierzu Stellung. Auch er zitiert Kardinal Baronius und bekräftigt, dass aus Sicht der Kirche sich „die Bibel nicht mit den Einzelheiten der physischen Welt‟ beschäftigt. Diese seien „der Erfahrung und dem Nachdenken des Menschen anvertraut‟. Damit versucht sich die katholische Kirche wissenschaftskompatibler zu positionieren als z. B. evangelikale Kreationisten, die aus der Bibel naturwissenschaftliches Verständnis ableiten. Ein anderes ist der „Weg [des Menschen] nach oben [zum] Schöpfer von allem, [...] [der] ihn mit seinem Ursprung und Ziel in Verbindung bringt‟ . Hier liegt das Aufgabengebiet der Theologie, hier benötigen wir die göttliche Selbstoffenbarung der Bibel. Dies zu erkennen, machte Galilei, so Papst Johannes Paul II., „weitsichtiger als seine theologischen Geg- Galileo und die Kirche 115 ner‟, denn, so zitiert er Galilei, „wenn schon die Schrift nicht irren kann, so können doch einige ihrer Erklärer [...] irren‟. Unter diesem Vorzeichen meint die katholische Kirche, sich wissenschaftlich salonfähig zu machen, und sucht den Dialog mit den Naturwissenschaften. Es ist ihr wichtig, den „Fall Galilei‟ aufzuarbeiten, da er „zum Symbol für die angebliche Ablehnung des wissenschaftlichen Fortschritts durch die Kirche oder des dogmatischen Obskurantentums gegen die freie Erforschung der Wahrheit geworden ist‟. Das ist innerkirchlich sicherlich wünschenswert, da es helfen kann, enge dogmatische Fesseln abzustreifen, die uns die Geschichte nicht zuletzt mit den Fällen Galilei oder Giordano Bruno vorgeführt hat. Die Frage ist, ob vonseiten der Naturwissenschaften ein gleichermaßen großes Interesse am theologischen Dialog gerechtfertigt ist. Denn ein solcher Dialog würde umgekehrt die Akzeptanz voraussetzen, dass nicht nur das „Buch der Natur‟ von Erkenntnisinteresse ist, sondern auch die Bibel; dass diese mehr darstellt als ein historisches Schriftstück unter sehr vielen anderen; dass in der biblischen und der auf ihr aufbauenden christlichen Tradition in irgendeiner Weise „göttliche Erkenntnisse‟ aufscheinen, die über das hinausgehen, was in unzähligen anderen philosophischen Traditionen seinen Niederschlag gefunden hat. Zudem setzt die christliche Theologie ein spezifisches Gottesbild und Geschichtsverständnis voraus. Beides ist zwar unterschiedlich auslegbar, aber kaum wegdiskutierbar. Natürlich werfen naturwissenschaftliche Erkenntnisse Fragen auf, die weit über die Erkenntnismöglichkeiten naturwissenschaftlicher Methodik hinausweisen. Ob allerdings gerade die Theologie die Disziplin ist, die an diesen Grenzen der Naturwissenschaft weiterhilft, ist aus außerchristlicher Perspektive schon aus den genannten Gründen mehr als fragwürdig. Von Galileo zu Newton. Die träge Masse Nun ist es das eine, durch astronomische Erwägungen von der Tatsache überzeugt zu sein, dass die Erde mit allen Gebirgen, Meeren und Landmassen sich in großer Geschwindigkeit täglich um sich selbst dreht – ein Gedanke, den noch Tycho Brahe als vollkommen abwegig von sich gewiesen hat. Ein anderes ist es, den schwerwiegenden physi- Die kopernikanische Wende 116 kalischen Einwänden zu begegnen, die aus Sicht der damaligen aristotelischen Physik heraus gemacht wurden. Für Aristoteles war der „natürliche Zustand‟ die Ruhe an dem Ort, den alle Körper einnehmen, wenn keine Kräfte auf sie einwirkten. Jede Bewegung zeugte von einer Kraft, die diese Bewegung verursacht, auch eine gleichförmige Bewegung. Daraus folgt, dass die Rotation der Erde von West nach Ost die Luft mitreißen müsste, da sie von Natur aus verharren würde und ein permanenter stürmischer Ostwind entstünde. Da dies nicht der Fall ist, ruht die Erde. So die Aristoteliker. Eine Kugel hingegen, die man z. B. vom schiefen Turm von Pisa fallen lassen würde, müsste nach Westen abgelenkt werden. Denn während des Falles kann sie nicht in der Erdrotationsgeschwindigkeit gehalten werden, dafür ist die Luft viel zu dünn. Denn die Erde dreht sich während des Fluges ostwärts unter der Abwurfstelle weg. Galilei ist nicht nur für seine Teleskopbeobachtungen, sondern auch für viele grundlegende physikalische Experimente berühmt geworden. Diese brachten ihn zur Einsicht, dass sich bewegende Gegenstände so lange in Bewegung bleiben, bis andere Kräfte sie abbremsten. Dies können die Reibung am Boden oder der Luftwiderstand sein. Damit braucht es keine Kräfte, um einen Gegenstand in Bewegung zu halten, sondern nur, um seine Geschwindigkeit oder Richtung zu ver- ändern. Isaak Newton formulierte dies in seinem ersten und zweiten Bewegungsgesetz: Ohne Einwirkung zusätzlicher Kräfte bleibt Materie entweder in Ruhe oder in einer gradlinigen und gleichförmigen Bewegung (erstes Bewegungsgesetz). Physikalisch heißt diese Materieeigenschaft „Trägheit‟. Jede Art von Beschleunigung ist auf eine Krafteinwirkung zurückzuführen (zweites Bewegungsgesetz). Damit fielen beide Argumente, die gegen die Eigenbewegung der Erde sprachen: Aufgrund ihrer Trägheit verharren Luft und Apfel mit der Erde in ihrer Rotationsbewegung. Genau betrachtet muss der Apfel sogar nach Osten statt nach Westen abgelenkt werden, wie Abbildung 32 zeigt: Newton schlug vor, dies experimentell zu überprüfen, was mehrfach mit Erfolg gelang. Neben dem Foucault’schen Pendel war dies ein direkter Beweis für die Erdrotation.84 Von Galileo zu Newton. Die träge Masse 117 Im Zeitalter schneller Fahrzeuge sind diese Verhältnisse für uns Alltagserfahrung. Kein Mensch könnte sich sonst in einem gleichmäßig fahrenden Zug ungehindert bewegen, müsste er doch ständig durch Kräfte in Fahrtgeschwindigkeit gehalten werden. Vor vierhundert Jahren war diese Erkenntnis revolutionär. Wenn Isaak Newton Jahrzehnte später aussagen wird, er habe weiter gesehen, weil er auf den Schultern von Giganten gestanden habe, so ist damit ganz wesentlich auch Galileos Physik gemeint. Newtons Physik – Der Sargnagel des geozentrischen Weltbildes Tycho Brahe stellte fest, dass es Kristallsphären nicht geben konnte, da Kometen durch alle Planetenbahnsphären ziehen. Johannes Kepler zeigte, dass diese Bewegungen nicht dem platonischen Ideal der Kreis- Die kopernikanische Wende 118 form entsprechen. Die Beobachtungen Galileis belegten heliozentrische Bewegungsverhältnisse. Die Grundannahmen der aristotelischen Physik bröckelten. Gibt es tatsächlich unterschiedliche physikalische Gesetzmäßigkeiten diesseits und jenseits der Mondbahn? Eine irdische und eine himmlische Physik? Wenn die Planeten nicht auf idealen Kreisbahnen umlaufen, die ihre masselosen, ätherischen Körper ohne Kraftwirkung im Schwung halten – was sorgt dann für die nicht nachlassende Bewegung der Gestirne? Kepler spekulierte über magnetische Kräfte, die, von der Sonne ausgehend, die Planeten auf ihren Bahnen halten. Für den französischen Philosophen René Descartes (1596–1650) bewegen sich Planeten in einem Partikelschwarm wie Blätter im Wasserstrudel. Descartes ist einer der Begründer der modernen Philosophie. Er unterschied dualistisch zwei substanzielle Bereiche, die res cogitans, die Welt des Geistes, und die res extensa, die ausgedehnte materielle Welt. In Letzterer können Kräfte nur durch Nahwirkung übertragen werden, eine von der Sonne ausgehende Fernwirkung schien ihm im Bereich der res extensa nicht vorstellbar. Es war Isaac Newton, dem der physikalische Brückenschlag von der Erde in den Kosmos gelang. Er wurde damit nicht nur der Begründer der klassischen Physik, sondern auch der Astrophysik. Die entscheidende Intuition kam ihm beim gleichzeitigen Anblick des Mondes und eines fallenden Apfels, so sagt eine Legende, die Newton seinem Freund und späteren Biografen William Stuckeley mitgeteilt haben soll. Das war der Schlüssel: Der Grund für das Fallen des Apfels war der gleiche wie der, der den Mond auf seiner Umlaufbahn um die Erde hielt. Es gab keinen Unterschied zwischen irdischer und kosmischer Physik. 1665 war das Wunderjahr seiner Intuition, Isaac Newton (1643– 1727) war den Kinderschuhen einer problematischen Jugend entwachsen. Sein Vater, ein begüterter Landwirt, starb noch vor seiner Geburt. Von seiner geliebten Mutter wurde er viele Jahre getrennt, da er dem Stiefvater nicht genehm war. So wuchs er bei seiner Großmutter auf, wobei deutlich wurde, dass er zum Landwirt wenig taugen würde. Zeitlebens war er geprägt vom puritanischen Umfeld der Grafschaft Lincolnshire, dem gottesfürchtigen Leben seiner Landsleute, was nicht spurlos an ihm vorüberging. So widmete er nach eigenen Aussagen im Newtons Physik – Der Sargnagel des geozentrischen Weltbildes 119 Laufe seines Lebens mehr Zeit dem Bibelstudium als den Wissenschaften. Allerdings kam er hierbei zu ketzerischen Schlüssen: So hielt er die göttliche Dreifaltigkeit und damit die Göttlichkeit Jesu für einen Schwindel, entstanden durch gefälschte Dokumente des Heiligen Athanasius im 4. Jahrhundert. Nach außen hin verschlossen, grübelte Newton schon früh über alles nach, von dem sein wissensdurstiger Geist erfuhr. So ist ein Notizbuch des 17-jährigen Newton erhalten mit Diagrammen des kopernikanischen Systems und Sonnenuhrkonstruktionen sowie astrologische Voraussagen von Sonnen- und Mondfinsternissen. Zum Glück fiel seinem Onkel mütterlicherseits das ungewöhnliche Talent Newtons auf, was ihn im Juni 1661 nach Cambridge an das Trinity College führte. Hier wurde er mit einer universitären Lehre im alten Stil konfrontiert, die noch immer in der scholastischen Kosmologie des Mittelalters verwurzelt war ‒ mit der Erde im Zentrum des Universums. Ab 1664 wütete in England die Beulenpest, sodass im August 1665 die Universität Cambridge ihre Tore schloss. Newton kehrte für ein Jahr in die Gefilde seiner Jugend zurück und begann, seine Notizbücher mit allem zu füllen, womit er später berühmt werden sollte: Er entwickelte die Differenzial- und Integralrechnung, untersuchte die Brechung des Lichtes und die Entstehung der Spektralfarben aus dem weißen Sonnenlicht und klärte die grundlegenden Begriffe der Mechanik. Später wird er sagen: „Ich konnte nur weiter schauen, weil ich auf dem Rücken von Riesen stand.‟ Dies ist insofern wahr, als viele Elemente, die er in seiner Physik zusammenführte, von Geistern wie Galileo vorgedacht waren. Keinem gelang es aber wie Newton, diese in einem gemeinsamen Wurf zu vereinen. Newton brauchte einen Anstoß, um seine Physik zu veröffentlichen. Dieser kam zwanzig Jahre später in Gestalt von Edmond Halley (1656–1742). Halley hatte sich als Astronom durch die Beobachtung des Merkurtransits vom 7. November 1677 einen Namen gemacht. Hierdurch angeregt, wies er darauf hin, dass eine weltweite Beobachtung des nächsten Venustransits eine Bestimmung der Astronomischen Einheit ermöglichen würde. Dadurch würden die Größenverhältnisse im Sonnensystem nicht nur relativ geklärt werden. Dazu im Folgenden mehr. Zudem ist Halley durch den nach ihm benannten Kometen bekannt. Er berechnete 1705 – mithilfe der Newton’schen Die kopernikanische Wende 120 Gesetze – die Bahnelemente der Kometen aus dem Jahr 1531, 1607 und 1682. Dabei erkannte er, dass es sich hierbei um denselben Kometen handelte, und errechnete, dass dieser 1759 zurückkehren würde. Nachdem dies geschehen war, trägt der Komet seinen Namen. 1684 überlegten Halley und Robert Hooke (von diesem stammt der Begriff „Zelle‟ in der Biologie), wie sie die Kepler’schen Gesetze physikalisch verstehen könnten. Hierbei erinnerte Halley sich an wertvolle Andeutungen Isaac Newtons, den er drängte, die von ihm gefundenen Gesetze zu veröffentlichen. So kam es, dass 1687 eines der einflussreichsten Bücher der Wissenschaftsgeschichte gedruckt wurde: die „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica‟, die „Mathematischen Prinzipien der Naturlehre, kurz die „Principia‟. Schon der Titel ist Programm. Die Mathematik, bei Ptolemäus Hilfswissenschaft, um die Phänomene zu „retten‟, dient jetzt dazu, Naturgesetze und damit Erkenntnisse in den Naturwissenschaften zu formulieren. Damit dies möglich ist, muss man sich an quantifizierbare, messbare Phänomene halten unter Ausblendung der qualitativen Seite der Phänomene. Die „Principia‟ begründen die klassische Physik. Sie ermöglichen ein vertieftes Verständnis der Bewegungsverhältnisse im Universum. Umgekehrt lässt sich aus den beobachtbaren Bewegungen auf die Massen schließen, wodurch z. B. Planetenmassen berechnet werden können. Damit bilden die von Newton formulierten Gesetze eine zentrale Grundlage für unser Verständnis des Universums ‒ bis heute. Man kann daher mit Fug und Recht sagen, die Principia waren der Sargnagel der aristotelischen Physik. Die Verbindung von irdischer und kosmischer Physik Wir betrachten Abbildung 33, die einem Bild aus Newtons Principia nachempfunden ist. Wir sehen eine hohe Rampe, von der aus eine Kanonenkugel abgefeuert wird. Diese Kugel ersetzt den Apfel aus der Newton-Legende. Klar ist, dass die Kugel beschleunigt nach unten fallen würde, wenn man sie über die Rampe rollen ließe (1). Nun lege man die Kugel in das Kanonenrohr, das exakt horizontal ausgerichtet ist. Feuert man ab, erhält die Kugel, bevor sie zur Erde hin beschleunigt wird, noch einen zusätzli- Die Verbindung von irdischer und kosmischer Physik 121 chen Vorwärtsdrall: Die Kombination aus Vorwärtsbewegung und der Fallbewegung führt zu einer Wurfparabel, die die Kugel in einiger Entfernung auf die Erdoberfläche aufschlagen lässt (2). Gesetzt den Fall, wir wären in der Lage, die Geschwindigkeit der Kugel mit mehr Pulver beliebig zu erhöhen, so würde diese Kugel aufgrund ihrer Trägheit immer weiter fliegen, bevor sie den Erdboden erreicht (2–4). Denn in der Zeit, die sie benötigt, um zu Boden zu fallen, legt sie eine immer größere Strecke zurück. Konsequent zu Ende gedacht, heißt dies, dass es eine Geschwindigkeit geben muss, bei der die Kanonenkugel einmal um die gesamte Erde herum „fällt‟ und wieder am Die kopernikanische Wende 122 Abschusspunkt ankommt (5). Für einen Berg auf der Erde, der als Abschusspunkt dient, beträgt diese Geschwindigkeit etwa 7,91 km/s (28.476 km/h). Sie wäre, wenn wir einmal von reibenden Bremskräften absehen, aufgrund ihrer Trägheit noch genauso schnell wie zu dem Zeitpunkt, an dem sie abgefeuert wurde. Das hieße, sie würde sich erneut auf dieser Kreisbahn um die Erde bewegen, dann ein weiteres Mal und sofort. Letztlich so lange, bis andere Kräfte sie aus dieser Bahn werfen. Erhöhen wir die Geschwindigkeit der Kanonenkugel beim Abfeuern erneut, so wird aus der Kreisbahn eine Ellipsenbahn (6). Denn sie fällt zunächst nicht schnell genug, um auf eine kreisförmige Bahn gezwungen zu werden. Damit wird sie sich, obwohl sie nach wie vor zur Erde fällt, weiter von der Erde entfernen. Dies zeigt die Abbildung 34 im Punkt A. Während sie sich von Erde entfernt, „fällt‟ sie mit einer Rückwärtskomponente (Punkt B), was die Geschwindigkeit der Kugel abbremst ‒ und dies so lange, bis sie der Startposition gegenübersteht (C). Hier ist sie so langsam, dass die Fallbeschleunigung nicht ausgeglichen werden kann, und sie sich wieder der Erde nähert (D). Dann beschleunigt sie erneut, da sie mit einer Komponente in Bewegungsrichtung „fällt‟. Dies setzt sich fort, bis sie in die Ausgangsposition bei A kommt. Man kann sagen: Die Ellipsenbahn entsteht dadurch, dass die Geschwindigkeit der Kugel (eines Planeten, eines Satelliten, eines Mondes) um den Wert herum pendelt, den sie an einer ihrer Durchschnittsgeschwindigkeit entsprechenden Umlaufbahn hätte: Ist sie zu nah, wird sie zu schnell, ist sie zu weit entfernt, wird sie zu langsam. Und noch etwas: Wir steigern erneut die Abschussgeschwindigkeit unserer Kanonenkugel. Leicht ist einzusehen, dass der gegenüberliegende Punkt der größten Entfernung sich immer weiter von der Erde entfernt, je mehr wir die Abschussgeschwindigkeit steigern. Es wird eine Geschwindigkeit geben, bei der dieser gestirnferne Punkt im Unendlichen liegt, wodurch aus der Ellipse eine Parabel wird (7). Man nennt die Geschwindigkeit, bei der eine Parabelbahn entsteht, die Fluchtgeschwindigkeit, da sie dazu führt, dass eine Kugel, ein Geschoss, eine Rakete usw. nicht mehr zur Erde zurückkommt. Sie beträgt für die Erde 11,2 km/s oder 40.320 km/h. Die Verbindung von irdischer und kosmischer Physik 123 „Newtons‟ Kanonenkugel verhält sich so wie Planeten auf ihrer Bahn um die Sonne, wie Monde auf ihrer Bahn um den Planeten und wie jeder Himmelskörper, der sich durch das Weltall bewegt. Mit der „Physik der Kanonenkugel‟ lässt sich damit die Physik der Himmelskörper beschreiben ‒ und dies so genau, dass wir heute mit höchster Präzision Sonden in den Weltraum schießen können. Die Verbindung zwischen irdischer und kosmischer Physik ist damit gelungen, der Die kopernikanische Wende 124 qualitative Gegensatz zwischen Himmel und Erde aufgehoben. Aristoteles’ Physik ist Geschichte. Das Gravitationsgesetz Bewegt sich die Masse eines Körpers geradlinig und gleichförmig, dann wirken nach Newton keine Kräfte auf diesen Körper ein. Verändert sich diese Bewegung, beschleunigt er also, so sind Kräfte am Werk. Genau das passiert, wenn unsere Kanonenkugel oder der Mond Richtung Erde fällt. Es muss also eine „Schwerkraft‟ oder „Gravitationskraft‟ geben. Doch wo liegt ihre Ursache? Der geniale Ansatz Newtons ist nun der, zu erkennen, dass die Masse eines Körpers selbst die Ursache der Gravitation ist. Damit ist die Masse nicht nur für die Trägheit (träge Masse), sondern auch für die Schwere (schwere Masse) verantwortlich. Ja, Masse ist das, was einen Körper träge und schwer macht. Wie stark ist die Gravitationskraft (Fg) im Umfeld eines Körpers wie beispielsweise der Erde? Um dies zu beschreiben, formulierte Newton eines der zentralsten Gesetze der Astronomie, das Gravitationsgesetz. Es lautet: Fg = G m1 ∗ m2 r²   Was sagt diese Formel? Es geht um die Stärke der Gravitation (Fg, F von force, Kraft und g von Gravitation). Sie ist abhängig von den beteiligten Massen m1 und m2. Die Masse der Erde sei zum Beispiel m1. Würden wir die Newton’sche Kanone auf dem Mond aufstellen, würde die Kugel schon bei einer geringeren Startgeschwindigkeit in eine kreisförmige Umlaufbahn gelangen. Warum? Da die Masse des Mondes geringer ist, ist auch die Gravitation kleiner und damit die Fallbeschleunigung. Sie beträgt auf dem Mond nur 1,6 m/s2 statt 9,8 m/s2 auf der Erde. Da die Kanonenkugel auf dem Mond nur langsamer Richtung Mondoberfläche beschleunigt, kommt sie bei gegebener Geschwindigkeit weiter als auf der Erde. Im Beispiel sei m2 die Masse der Kanonenkugel. Hätten wir nur eine Revolverkugel, wäre Fg ebenfalls kleiner: Die Revolverkugel ist Das Gravitationsgesetz 125 leichter als die Kanonenkugel. Fg wird demnach von dem Wert beider Massen bestimmt. Da mit der schweren Masse in gleicher Größe die träge Masse abnimmt, ist die Fallbeschleunigung der Kanonen- und der Revolverkugel die gleiche. Denn die schwächere Kraft muss eine entsprechend schwächere Trägheit überwinden. Alle Körper fallen also mit gleicher Beschleunigung auf die Erde! Egal, wie schwer unsere Kanonenkugel ist, die Geschwindigkeit, mit der wir sie in eine von uns gewollte Bahn bringen können, ist immer die gleiche. Die Stärke der Gravitation ist zudem von der Entfernung der beiden Massen abhängig. In der Formel wird diese mit r angegeben. Das Gravitationsgesetz besagt nun, dass mit der Zunahme des Abstandes die Gravitationskraft sehr schnell abnimmt, genau mit dem Kehrwert des Quadrates der Entfernung. Man setze in Gedanken die Zahlen 2, 4, 6 und 8 für r in das Gravitationsgesetz ein. Als Kehrwerte der Quadrate ergeben sich 1/4, 1/16, 1/36 und 1/64. Wir sehen: Die Gravitationskraft wird mit der Entfernung zum Schwerpunkt sehr schnell kleiner, aber niemals „null‟. Das Gravitationsfeld aller Himmelskörper hat keinen Rand, kein Ende. Obwohl die Gravitationskraft der Erde verschwindend gering wird, wenn r, der Abstand, stark zunimmt, er wird nie null. So kommt es, dass die Gravitation aller Massen im Universum letztlich das gesamte Universum durchdringt. Man kann auch sagen, über die Gravitation ist das ganze Universum miteinander verbunden, wenn auch mit einem sehr schwachen Band. G bezeichnet die Gravitationskonstante. Sie gehört zu den universellen Naturkonstanten. Soweit wir heute wissen, hat sie überall im Universum den gleichen Wert. Er wurde 1798 von Henry Cavendish in einem Laborexperiment mit einer „Gravitationswaage‟ gemessen, indem er auf raffinierte Weise die Anziehung zweier schwerer Kugeln bestimmte. Ihr Wert ist: 6,674 x 10-11 m³/kg s². Wie bei anderen Naturkonstanten kann man bis heute keinen naturgesetzlichen Grund angeben, warum die Gravitationskonstante genau den vorgefundenen Wert hat. Er scheint kontingent zu sein, d. h., dass er auch größer oder kleiner sein könnte. Aus heutigem Verständnis ist er in dem Sinne zufällig, dass wir keinen naturgesetzlichen Grund dafür angeben können, aus dem er genau den vorgefundenen Wert hat. Diese Tatsache, wenn sie denn zutrifft, wirft für die Kosmo- Die kopernikanische Wende 126 logie und Philosophie erhebliche Fragen auf. Sie sind unter dem Stichwort „kosmologische Feinabstimmung der Naturkonstanten‟ bekannt. Denn man muss bedenken, was es bedeutet, wenn die Gravitationskonstante einen erheblich anderen Wert annimmt: Zeichnen wir das ziemlich unwahrscheinliche Szenario, das im Laufe der nächsten Jahrhunderte die Gravitationskonstante kontinuierlich abnehmen würde. Dies hätte zur Folge, dass die Erde sich von der Sonne entfernte, da ihre Geschwindigkeit für den jetzigen Orbit zu groß wäre. Gleichzeitig würde der Druck im Inneren der Sonne nachlassen und mit diesem die Energieproduktion der Sonne. Beides hätte eine Abkühlung der Erdatmosphäre zur Folge. Gleichzeitig wäre es bei der Masse unserer Erde immer weniger möglich, dass sie eine Atmosphäre an sich bindet; die Lufthülle würde dünner und später gänzlich entweichen. Die Erde würde kein Leben mehr beherbergen können. Umgekehrtes geschähe, wenn die Gravitationskonstante im Laufe der nächsten Jahrhunderte zunehmen würde. Die Erde würde näher an die Sonne rücken; die Sonne würde aufgrund des höheren Innendruckes heißer und die Temperaturen würden entsprechend steigen. Auch dann wäre Leben auf der Erde schon bald nicht mehr möglich. Damit ist deutlich: Das Leben, wie wir es auf unserer Erde vorfinden, hängt empfindlich von dem Wert der Gravitationskonstante ab. Man spricht von der „Feinabstimmung der Naturkonstanten‟. Verständlich, dass man gerne wüsste, warum er genau den vorgefundenen Wert hat. Wir wissen es nicht. Vielleicht noch nicht. Sicher ist nur, dass es uns hier auf dieser Erde, so wie wir uns heute vorfinden, nur deshalb gibt, weil dieser Wert genau die von Cavendish gemessene Größe hat. Hätte diese und hätten andere Naturkonstanten andere Werte, gäbe es Beobachter, die über das Universum nachdenken würden, entweder auf andere Weise oder eben nicht. Er hat ihn aber, ob zufällig oder aus Gründen, die wir nicht kennen. Daher gibt es uns.85 Newton: Magier oder Aufklärer? Mit dem Gravitationsgesetz ist nur ein Ausschnitt der physikalischen Leistungen Newtons beschrieben. Seine Beiträge in der Optik waren ebenfalls gewichtig. Für die Astronomie bedeutsam war in diesem Zu- Newton: Magier oder Aufklärer? 127 sammenhang die Erfindung eines neuen Fernrohrtyps, der nach ihm benannt wurde. Hier verwendete er statt Linsen einen Hohlspiegel, um die bei der Brechung durch Linsen sich bildenden Farbränder zu vermeiden. Die Faszination, die von den „mathematischen Prinzipien der Naturlehre‟ ausging, war enorm: Naturvorgänge ließen sich mit mathematischen Naturgesetzen verstehen und präzise berechnen. Kam es zu Ungenauigkeiten, so hatte man so großes Vertrauen in die Mathematik, dass man auf bisher unbekannte Planeten schloss! So geschehen nach der Entdeckung des Uranus 1781 durch Sir Wilhelm Herschel. Unregelmäßigkeiten in seiner Bahn ließen sich mathematisch auf einen weiteren Planeten zurückführen, dessen mutmaßliche Position man ebenfalls berechnete. Die Suche des unbekannten Planeten übernahm 1846 der deutsche Astronom Johann Gottfried Galle an der Berliner Sternwarte und wurde schon bald unweit der vorberechneten Stelle fündig: So wurde der Neptun entdeckt und unser Sonnensystem um einen zweiten Planeten erweitert. Statt dass Engel Planeten schoben, rollte das Naturgeschehen gleichsam vor dem Auge des vernunftbegabten Beobachters ab; nach verständlichen Naturgesetzen, die sich mathematisch formulieren und beliebig exakt berechnen ließen. Das war Bestätigung für diejenigen, die der menschlichen Vernunft und der Orientierung an der Erfahrung Vorrang vor dem religiösen Glauben gaben, für diejenigen, die Europa im Zeitalter der Aufklärung in die Moderne führen wollten. So gehörten die „Principia‟ schon bald zu den wegweisendsten Schriften der Aufklärung; sie begründeten das Vertrauen in die rationalen Fähigkeiten des Menschen. Sie haben wie kein anderes Werk bisher gezeigt, dass die Welt nach grundsätzlichen, mit dem Verstand erfassbaren Prinzipien aufgebaut ist. Damit nährten sie das Vertrauen, dass der menschlichen Erkenntnis der Natur keine prinzipiellen Grenzen gesetzt sind. Und Newton? Bewegte sich Newtons Denken an der Front der Aufklärung? Immerhin führte er einen Briefwechsel mit John Locke, einem führenden Vertreter der frühen Aufklärung. Dies war weniger der Fall, als man vermuten möchte. Wir haben schon gesehen, dass das Studium der Bibel Newton genauso am Herzen lag wie das Studium der Natur. Auch wenn er sich von zentralen Die kopernikanische Wende 128 Dogmen des Christentums entfernte. Newton hat weder an der Existenz des Monotheos gezweifelt noch an der Tatsache, dass dieser sich durch die Bibel offenbarte. Auch am christlichen Zeithorizont der Geschichte des Kosmos zweifelte Newton nicht. So erschien 1728 eine Schrift posthum, in der sich Newton mit der Chronologie des irischen Theologen James Ussher auseinandersetzte, der 1650 aus Angaben der Bibel ermittelte, dass die Schöpfung der Welt am Sonntag, den 20. Oktober 4004 vor Christus stattfand. Newton korrigierte diesen Wert aufgrund seines Versuches, die biblische Chronologie mit astronomischen Daten in Übereinstimmung zu bringen, um 534 Jahre. Wenn Newton damit die Autorität der Bibel zwar nicht infrage stellt, so wird doch das Bedürfnis deutlich, biblische Offenbarung mit naturwissenschaftlicher Erkenntnis in Einklang zu bringen. Ein weiteres Betätigungsfeld, dem sich Isaac Newton mit aller Kraft widmete, war die Alchemie. Der Wirtschaftswissenschaftler John M. Keynes ersteigerte im Jahr 1936 einen Großteil der alchemistischen Handschriften Newtons, darunter viele Werke der Rosenkreuzer und der Kabbala. Überliefert ist ein umfangreicher alchemistischer Index, den Newton angelegt hatte. Der Vater des Gravitationsgesetztes, das Genie, das die Schwerkraft mathematisch erschloss, hatte eine Neigung zu alchemistischem, okkultem und religiösem Denken. Wie ist das möglich? Aus dem Jahr 1693, also wenige Jahre nach Erscheinen der Principia, ist von Newton folgendes Zitat aus einem Brief überliefert: „Dass der eine Körper eine Fernwirkung auf den anderen ausüben kann, und zwar durch ein Vakuum, ohne die Vermittlung von irgendetwas, durch welches ihre Wirkung und Kraft vom einen zum anderen fortgepflanzt werden könnte, ist für mich eine derartige Absurdität, dass sie meines Erachtens einem fähigen Philosophen niemals in den Sinn kommen kann.‟ Der Umgang mit dem Gravitationsgesetz in der Astronomie lässt gerne vergessen, dass die Schwerkraft mit dieser Mathematik zwar beschrieben, aber nicht erklärt wird: Was ist es, das die Massen „durch den Raum anzieht‟? Wie kommt es zu der Fernwirkung der Gravitation, haben doch Mond und Erde keinen physischen Kontakt, wie dies zum Beispiel beim Zusammenprall zweier Billardkugeln der Fall ist? Mit anderen Worten: Das Wesen dieser Kräftewirkung – wenn es denn eine Kräftewirkung ist – bleibt dunkel. Trotzdem hat die Newton’sche Newton: Magier oder Aufklärer? 129 Beschreibung der Gravitation auch erklärenden Charakter, indem sie sehr verschiedene Naturphänomene, wie den Lauf der Planeten, das Fallen des Apfels oder auch das Gewicht eines Gegenstandes auf der Erdoberfläche, auf ein und dasselbe Naturgesetz zurückführt. Die Fernwirkung der Schwerkraft blieb rätselhaft, bis durch Albert Einstein Anfang des 20. Jahrhunderts ein grundlegend neues und dem Alltagsbewusstsein schwer vermittelbares Verständnis der räumlichen und zeitlichen Verhältnisse im Universum entwickelt wurde. Einstein gibt den Gedanken eines absoluten Raumes und einer absoluten Zeit auf und fasst beide Größen zur Raumzeit zusammen, die um Massen eine gekrümmte Geometrie aufweist. In diesem Kontext ist die Schwerkraft keine Kraft – die gravitative Beschleunigung ist Folge der kräftefreien Bewegung von Massen im Sinne des freien Falls. Doch das ist eine eigene Geschichte.86 Für Newton blieb die Schwerkraft ein okkultes Phänomen, was ihn an seinen mystischen Gedankenausflügen nicht hinderte. Im Gegenteil: Lord Keynes kam nach dem Studium von Newtons alchemistischen Schriften zu dem Schluss, dass Newton kaum als erster Repräsentant der Aufklärung, als erster moderner Mensch des neuen wissenschaftlichen Zeitalters, aufgefasst werden kann. Vielmehr sei er der letzte große Renaissancemagier gewesen, dass „letzte Wunderkind, das die alten Magier aufrichtig und ehrlichen Herzens hätten verehren können‟87. Auf jeden Fall zeugt ein bekanntes Zitat Newtons von einer Erkenntnisbescheidenheit: „Ich weiß nicht, wie die Welt mich sieht; ich kam mir selbst immer nur wie ein kleiner Junge vor, der am Strand spielt und sich von Zeit zu Zeit damit vergnügt, einen noch glatteren Kiesel oder eine noch hübschere Muschelschale zu finden, während der große Ozean der Wahrheit völlig unentdeckt vor mir lag.‟88 Der letzte Baustein des heliozentrischen Weltbildes: Bestimmung der Astronomischen Einheit Die relativen Größenverhältnisse in unserem Sonnensystem waren seit den Überlegungen Kopernikus’ und der Anwendung des dritten Kepler’schen Gesetzes bekannt. Wie müssen wir uns diese Entfernungen Die kopernikanische Wende 130 im Verhältnis zu irdischen Dimensionen vorstellen? Wie weit genau ist die Sonne von der Erde entfernt? Welche Strecke legen wir jährlich mit unserer Erde auf dem Weg um die Sonne zurück? Wie schnell bewegen wir uns hierbei? Um diese Fragen zu klären, musste die astronomische Einheit (AE), die Entfernung von der Erde zur Sonne, mit einiger Sicherheit bestimmt werden. Wie schon erwähnt, schlug Edmund Halley vor, hierfür einen Venustransit zu nutzen. Innerhalb eines Vierteljahrtausends kommt es nur vier Mal vor, dass der Planet Venus die Erde so überrundet, dass er als dunkle Scheibe vor der Sonne sichtbar wird. Je zwei dieser Ereignisse paaren sich mit einem Abstand von etwa acht Jahren. Im 18. Jahrhundert fanden Venustransite am 6. Juni 1761 und am 3. Juni 1769 statt. Diese Gelegenheiten galt es zu nutzen. So machten sich viele Expeditionen auf, um von unterschiedlichen, möglichst entfernten Orten aus die Messungen durchzuführen. Berühmt wurde die erste Südseereise des Seefahrers und Entdeckers James Cook auf seiner Endeavour, der den zweiten Venusdurchgang auf Tahiti erfolgreich beobachtete. Das Tagebuch dieser Reise ist noch heute lesenswert. Zu tragischer Berühmtheit gelangte der französische Astronom Guillaume Le Gentil, der den ersten Transit in einer südindischen Stadt beobachten wollte, die er aber nicht betreten durfte, da sie im Zuge des Siebenjährigen Krieges an die Engländer gefallen war. Darauf wartete er den zweiten Transit ab, den er aufgrund eines wolkenverhangenen Himmels nicht beobachten konnte. Nach Frankreich zurückgekehrt, musste er zudem ertragen, dass er zwischenzeitlich für Tod erklärt und sein Besitz aufgeteilt worden war. Trotz vieler Fehlschläge lagen nach den Venusdurchgängen im 18. Jahrhundert fast 150 brauchbare Messergebnisse vor.89 Anhand Abbildung 35 sei Halleys Grundgedanke vereinfacht dargestellt. Der letzte Baustein des heliozentrischen Weltbildes: Bestimmung der Astronomischen Einheit 131 Von verschiedenen, weit entfernten Beobachtungspunkten aus, wie im Beispiel London und Kapstadt, wird der Venustransit exakt vermessen. Rechnerisch ermittelt man die direkte Entfernung zwischen den Beob- Die kopernikanische Wende 132 achtungsstandorten als gedachte Basislinie durch die Erde, im Beispiel 8500 km. Aus den geometrischen Strahlensätzen folgt, dass der Transitabstand D als gedachte Spur auf der Sonne 22.000 km betragen muss, denn das Verhältnis D/Venusabstand (in AE) zu d/0,277 (1 AE – Sonnenabstand der Venus in AE) ist gleich. Wenn man bedenkt, dass der gemessene Abstand der Transitspuren extrem gering ist (siehe Abbildung), kann man ermessen, welch präzise Daten erhoben wurden, um überhaupt einen Unterschied festzustellen! Zumal aufgrund der Eigendrehung der Erde keine geradlinige Transitspur zu beobachten ist.90 Man half sich, indem man den Beginn und das Ende des Transits zeitlich festhielt und so auf die Transitspur schloss. Nun die Idee dieser Messung: Von jedem Beobachtungsort (hier London) aus kann man den Winkel messen, der die beobachtete Sonnenscheibe umfasst (etwa 0,5°). So lässt sich auch der Winkel δ angeben, unter dem man den Abstand der an verschiedenen Orten gemessenen Transitspuren von diesem Ort aus sehen könnte, was natürlich nicht möglich ist. Dieser Winkel hängt von der tatsächlichen Entfernung der Sonne von der Erde ab, wie man in dem weiß hinterlegten Beispiel sehen kann, in dem die Sonne weiter entfernt und δ entsprechend kleiner ist. Da D bekannt ist, haben wir nur noch eine trigonometrische Rechnung durchzuführen und können den Abstand der Sonne ausrechnen:91 Eine AE beträgt rund 150.000.000 km! Mit einem Schlag werden die Ausmaße astronomischer Entfernungen in unserem Sonnensystem deutlich. 150.000.000 km sind schwer vorstellbar. Im Vergleich: Der Äquatorumfang der Erde beträgt rund 40.000 km. Zur Sonne ist es 3750-mal weiter! Ein schnelles Verkehrsflugzeug kann 1000 km pro Stunde zurücklegen. Es würde zur Sonne 150.000 Stunden fliegen, das sind rund 17 Jahre! Den Saturn würde es günstigenfalls nach 145 Jahre erreichen, wie sich jeder ausrechnen kann. Mit unserem „Raumschiff Erde‟ legen wir bei einer jährlichen Umrundung der Sonne rund 950.000.000 km zurück. Im Vergleich zu unserem Verkehrsflugzeug fliegen wir über 100-mal schneller, mit rund 107.000 km/Stunde oder rund 30 km/s! Astronomische Dimensionen eben. Der letzte Baustein des heliozentrischen Weltbildes: Bestimmung der Astronomischen Einheit 133 Zusammenfassung: Das heliozentrische Weltbild, in dem die Sonne nicht mehr im Zentrum steht Anfang des 16. Jahrhunderts kreisten alle Gestirne in ätherischer Masselosigkeit täglich um die ruhende Erde. Allen voran die Fixsternsphäre, gefolgt von den Planetensphären. Ende des 17. Jahrhunderts ruhte die Sonne, die Kopernikus mutig in den Mittelpunkt rückte, nicht mehr im Zentrum. Denn es ist nur annähernd korrekt, davon zu sprechen, dass ‚die Planeten um die Sonne kreisen‛. Sonne und Planeten bewegen sich um den gemeinsamen Schwerpunkt ihrer Massen. Und das nicht in Kreis-, sondern auf Ellipsenbahnen. Der gemeinsame Schwerpunkt von Sonne und Jupiter liegt außerhalb der Sonnenoberfläche. Die Abbildung 36 zeigt die Bahn der Sonne zwischen 1984 und 1991. Die kopernikanische Wende 134 Man sieht, dass sie vor allem mit der Bewegung des Jupiter korrespondiert, der 2,5-mal mehr Masse auf sich vereint als alle anderen Planeten zusammen. Die massereichen Planeten Saturn, Uranus und Neptun beeinflussen die Bahn der Sonne zudem. Sie standen im dargestellten Zeitraum etwa in der gleichen Richtung und verstärkten damit die Bewegung der Sonne. Auch die masseärmeren Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars spiegeln sich in der Sonnenbewegung, allerdings in einem Maßstab, der sich hier nicht darstellen lässt. Wir müssen uns die Bewegungen des Sonnensystems also nicht als ein ‚Kreisen der Planeten um die Sonne‛, sondern eher als ein dynamisches ‚Tanzen der Gestirne‛ vorstellen. Diese Metapher trifft die Bewegungsverhältnisse in unserem Sonnensystem besser. Vor der kopernikanischen Wende gab es sechs mit bloßem Auge sichtbare Planeten. Nachher sind es fünf: Die Sonne gab ihren Planetenstatus an die Erde ab, und der Mond, der nach wie vor die Erde umkreist, erhielt damit seinen neuen Status als ein Planeten umkreisendes Gestirn gleich den Jupitermonden. Schwerer als diese astronomischen Einsichten wiegt der wissenschaftliche Paradigmenwechsel, der mit der kopernikanischen Wende verbunden ist. Das Weltall jenseits der Mondbahn erschließt sich dem Verständnis, das die naturwissenschaftliche Vernunft auf unserem Heimatplaneten erwirbt. Die Sonderstellung der ‚himmlischen Sphäre‛ ist gefallen. Ihr Status als ewige und ideale Welt, als Bereich des Göttlichen ist aufgehoben. Die Gesetze der vergänglichen irdischen Welt haben auch im Kosmos Gültigkeit. Dieselbe Gravitation, die irdische Äpfel vom Baum fallen lässt, hält Planeten auf ihrer Bahn. Diese Gesetze beschreiben keine göttlich-idealen, gleichförmig durchlaufenen Kreisbahnen, sondern Ellipsen, die von ihrem Gestirn einmal schneller, ein anderes Mal langsamer durchlaufen werden; Bahnen, die sich gegenseitig stören können. Diese Störungen ließen neue Planeten entdecken, die erst durch optische Hilfsmittel sichtbar wurden. All dies wurde nur möglich, indem die Mathematik einen neuen Status bekam. Im geozentrischen Weltbild hatte sie die Aufgabe, ‚die Phänomene zu retten‛, nun wurde sie zu einem Erkenntniswerkzeug. Denn sie beschreibt, so das neue Paradigma, die gesetzmäßige Seite des Kosmos. ‚Das Buch der Natur ist in der Sprache der Mathematik geschrieben‛, lautete die neue Parole. Erst später stellte man sich Fra- Zusammenfassung: Das heliozentrische Weltbild, in dem die Sonne nicht mehr im Zentrum steht 135 gen, die dieses Paradigma relativierten: Ist Mathematik die einzige Sprache der Natur? Ist Mathematik eine Art ‚Innenstruktur der Welt‛, die wir forschend auffinden, oder ist Mathematik eine Erfindung des Menschen, womit rätselhaft wird, warum wir die Welt so trefflich mathematisch beschreiben können. Fundamental ist die Erkenntnis, dass der unmittelbare Sinneseindruck unseres täglichen Erlebens täuscht. Nicht alle Gestirnsbewegungen, die wir erfahren, entsprechen so, wie wir sie erleben, der Realität. Drei Bewegungen führen wir selbst aus. So geht die Sonne nicht unter, sondern wir drehen uns täglich von der Sonne weg. Die Sonne wandert nicht vor dem Tierkreis, sondern wir selbst vollführen diese schnelle Reise ‒ unbemerkt. Das gleiche gilt für die Präzessionsbewegung des ‚Erdkreisels‛. Auch wenn es empirische Befunde sind, die zu dieser Korrektur des unmittelbaren Eindrucks geführt haben, führten sie dazu, der Realitätstreue unreflektierten Erlebens zu misstrauen. Die alltägliche Erfahrung stellt sich als naive Weltsicht heraus. Noch schwerer wog die religiöse Verwerfung, die der nachkopernikanische Kosmos auslöste. Die Harmonie zwischen Glauben und Vernunfterkenntnis, zwischen den hierarchisch geordneten irdischen und göttlichen Bereichen des christlichen Weltbildes einerseits und dem Sphärenbau des natürlichen Kosmos andererseits, ist von nun an tiefgreifend gestört. Der Blick in den Himmel machte nicht mehr die unmittelbare Gegenwart des transzendenten christlichen Gottes erlebbar. Zudem verlor der Mensch seine Zentralstellung im Weltenbau und damit die Garantie göttlicher Aufmerksamkeit, die ihm als heilsbedürftiges Wesen in der gottfernen, sündigen und endlichen Welt zukam. Es wurde offensichtlich, dass Offenbarungs-‚Wissen‛ und Vernunftwissen nur schwer oder gar nicht vereinbar sind. Für gläubige Menschen, die bis heute daran festhalten, dass Glaube und Offenbarung Erkenntnisse über die Welt generierten, beginnt der alte Disput zwischen Glauben und Vernunft aufs Neue. Bis heute. Mit dem neuen Weltbild öffnete sich die Möglichkeit, die Fixsterne als Bezugspunkte eigener Gestirnssysteme zu sehen. So, wie Jupiter von seinen Monden umrundet wird, ist nun denkbar, dass die Fixsterne weit entfernte Sonnen darstellen mit eigenen Planetensystemen. Damit wuchs die vorgestellte Größe und Vielfalt des Universums. Giordano Bruno griff diesen Gedanken spekulativ auf und prüfte ihn Die kopernikanische Wende 136 auf Konsequenzen, die er für die christliche Gottesvorstellung haben würde. Er musste im Jahr 1600 mit seinem Leben dafür zahlen.92 All dies führte dazu, dass sich die Naturwissenschaft von der Theologie und ihren Glaubensinstitutionen zunehmend emanzipierte. Sie entwickelte ihre eigene Methodik, die sich nach den Ansprüchen des jeweiligen Forschungsinhaltes orientierte. Ihren Wahrheitsanspruch konnte sie durch die technischen Errungenschaften unter Beweis stellen, die das Leben der Menschen spätestens ab dem 19. Jahrhundert grundlegend umwälzten. Mit allen Licht- und Schattenseiten: Steigende Lebenserwartung und wachsender Wohlstand zeugen davon, dass der Mensch durch naturwissenschaftlich-technischen Fortschritt Leid in einem nie da gewesenen Ausmaß mindern kann. Durch technische Mittel brutaler werdende Kriege und Technikfolgen, wie der Klimawandel und das Artensterben, zeigen die dramatischen Schattenseiten der Entwicklung. Naturwissenschaftliches Forschen hat methodische Grenzen. Ihre Ergebnisse und Konsequenzen aber müssen genauso vernünftig bedacht und in das Lebensgefühl und die Lebensgewohnheiten der Menschen einbezogen werden, wie religiöse Glaubenswelten immer den Menschen als Ganzes ergriffen haben. Moderne Technik in der Hand und Jahrtausende alte Lebensvorstellungen im Kopf: Diese Mischung macht wenig Hoffnung, die globalen Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte und Jahrhunderte zu überstehen. In Bezug auf die Kosmologie kann man sagen: Die naturwissenschaftliche Seite der kopernikanischen Wende ist abgeschlossen, ihre weltanschauliche jedoch erst, wenn ihre Konsequenzen in den Herzen der Menschen angekommen sind. Die moderne Kosmologie ist den Weg der kopernikanischen Wende weitergegangen, indem sie Beobachtungen gefolgt ist, die das Bild erweiterte und erweitert, das wir uns vom Universum machen. Wurde die Erde ein Planet unter anderen in unserem Sonnensystem, so vergrößerte sich zunächst die Zahl der Sonnensysteme in vorher nicht geahntem Ausmaß und jüngst die Zahl der in diesen Sonnensystemen bekannt gewordenen Exoplaneten. Dabei tauchte der Name Kopernikus erneut auf. Denn wir müssen uns verinnerlichen, dass weder unsere Erde noch der Mensch eine ausgezeichnete, besondere Stellung im Universum innehaben. Wir sind nicht der Dreh- und Angelpunkt des Universums. Das Universum macht nicht den Eindruck, als wäre es für uns geschaffen und mit uns Zusammenfassung: Das heliozentrische Weltbild, in dem die Sonne nicht mehr im Zentrum steht 137 zu seiner Bestimmung gekommen. Auch wenn der Kosmos aus heutiger Sicht vor allem eines ist: leer, so beherbergt er eine kaum vorstellbare Vielzahl von Welten, sodass wir davon ausgehen müssen, kosmologischer Durchschnitt zu sein. Diese Wendung wird als „kopernikanisches Prinzip‟ bezeichnet. Davon soll der dritte Teil dieses Buches handeln. Die kopernikanische Wende 138

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Zusammenfassung

Die Suche nach Leben im Weltall lässt nicht nur Astronomen hellhörig werden. Die Vorstellung, dass wir sehr wahrscheinlich nicht allein sind im Universum, rüttelt an unserem Selbstverständnis als Mensch. Ulf Faller behandelt die grundlegenden Phänomene des gestirnten Himmels und die Entwicklung des geozentrischen Weltbildes bis zu seiner spätmittelalterlichen Synthese mit dem christlichen Glauben. Nikolaus Kopernikus rüttelte erstmals in der abendländischen Geschichte am geozentrischen Weltbild, indem er die Erde zu einem Planeten unter ihresgleichen werden ließ. Der Autor zeigt auf, wie sich das Bild vom Universum in den letzten hundert Jahren verändert hat. Wir wissen heute, dass unser Sonnensystem keinen ausgezeichneten Ort im Kosmos einnimmt. Schon Sigmund Freud empfand die Feststellung, nur auf einem von vielen Planeten zu leben, als narzisstische Kränkung der Menschheit. Wir müssen heute erkennen, dass das Universum nicht den Eindruck erweckt, mit uns Menschen an sein Ziel gekommen zu sein. Das zu realisieren kann bescheiden machen, unseren blauen Planet für die unzähligen Generationen zu bewahren, die er noch beherbergen könnte.