Ein wenig Geschichte muss sein - Universität Vechta

1609 – 1969 – 2009: Ein wenig Geschichte muss sein
Die griechischen Denker hielten die Erde für den Mittelpunkt des Weltalls.
Sonne, Mond, die damals bekannten Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter, Saturn und die
Fixsterne bewegen sich um sie. Ihre Bahnen sind Kreise, da diese die vollkommensten
Kurven sind, und die Himmelskörper durchlaufen sie mit stets gleich bleibender
Geschwindigkeit.
Aber schon die einfachsten Beobachtungen zeigten, dass etwa der Mars im Laufe der Zeit
nicht gleichförmig über den Himmel zieht, ja dass er zwischendurch sogar seine Richtung
umkehrt. Man nahm daher an, der Planet bewege sich gleichmäßig auf einem kleineren
Kreis, dessen Mittelpunkt wiederum auf einem Kreis gleichförmig um die Erde wandert.
Demnach hätte sich die ungleichmäßige Bewegung des Planeten aus zwei gleichförmigen
Kreisbewegungen zusammengesetzt. Doch da auch dies nicht genau die Bahn des Planeten
erklärte, musste man weitere Kreisbewegungen hinzunehmen. Um den beobachteten Lauf
von Sonne, Mond und den Planeten einigermaßen befriedigend zu deuten, benötigten die
griechischen Astronomen schließlich 40 zusätzliche Kreisbewegungen.
Dieses System war erschüttert, als 1543 das Werk des Domherrn von Frauenburg Nikolaus
Kopernikus erschien. Er schlug ein ganz anderes Weltbild vor: Nur der Mond kreist um die
Erde. Diese selbst ist ein Planet und bewegt sich mit den anderen Gestirnen um die Sonne.
Nicht die Erde, sondern die Sonne bildet die Mitte der Welt. Dass Planeten wie der Mars
manchmal ihre Richtung ändern und am Himmel eine Schleife machen, rührt daher, dass wir
sie von der die Sonne umkreisenden Erde aus beobachten.
Die Gelehrten des Altertums hatten die Planeten nach Jupiter und Mars und anderen Göttern
benannt. In der Welt dort droben galten göttliche Regeln. Kopernikus war selbst nicht ganz
frei von dieser Vorstellung. Auch für ihn gehörten die Himmelskörper zu einer göttlichen
Sphäre, in der die Bewegungen nach den Regeln der Schönheit und Vollkommenheit
bestimmt werden, und wie die antiken Astronomen war er davon überzeugt, dass die
Planeten ihre Kreise um die Sonne mit stets gleich bleibender Geschwindigkeit ziehen. Und
so musste auch er noch, um die beobachteten Bewegungen genauer zu erklären, die
Bahnen der Himmelskörper durch zusätzliche Kreisbewegungen verkomplizieren.
Dieser Widerspruch blieb. Die Tür war aufgestoßen, doch der Schritt hindurch noch nicht
getan. Denn wenn die Erde nur einer von mehreren Planeten ist, dann mussten – dies war
der nahe liegende Schluss aus Kopernikus’ neuer Weltsicht – die Naturgesetze auf Venus
und Mars dieselben sein wie die auf der Erde.
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Für den „Workshop Grundschule“ – bearbeitet.
Nach einem Text von Rudolf Kippenhahn: „Wie auf Erden, so am Himmel“,
in: Die Zeit, 5. Februar 2009, und Betrachtungen von Peer Meinert.
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1609 ist ein eher stilles Jahr in Europa. Im endlosen Kampf der Niederlande um ihre
Unabhängigkeit von Spanien schweigen gerade mal wieder die Waffen, Hugo Grotius
veröffentlicht sein Buch Das freie Meer, das vom Papst sofort verboten wird – es ist die
Grundlage unseres heutigen Völkerrechts –, und in England erscheinen Shakespeares
Sonette.
Sein Landsmann, der Kapitän Henry Hudson fährt zum dritten Mal aus, diesmal im Auftrag
der holländischen Ostindien-Kompagnie, um Passagen durch das nördliche Eismeer zu
finden, wieder vergeblich. Seine Matrosen meutern, er wendet sich zurück gen Süden, die
amerikanische Ostküste entlang, und erkundet jenen Fluss, der an Manhattan vorbei in den
Atlantik fließt und heute seinen Namen trägt: Hudson River.
Ach ja, da ist noch etwas: In der Universitätsstadt Padua, die damals zur Republik Venedig
gehört, schleift der Mathematikprofessor Galileo Galilei aus Gläsern der Werkstätten von
Murano optische Linsen, er will das in Holland erfundene Fernrohr nachbauen. Und im März
desselben Jahres überreicht der kaiserliche Mathematiker Johannes Kepler in Prag Kaiser
Rudolf II. ein dickes Buch: sein Werk Astronomia Nova, das im Untertitel den Namen
Physica Coelestis trägt, zu Deutsch »Himmelsphysik«. Es markiert den Beginn eines neuen
Zeitalters.
Beide, Kepler und Galilei, vollenden jene Revolution, die mit dem Werk ihres Vorgängers
Nikolaus Kopernikus begonnen hat. Das antike Weltbild verblasst endgültig, ein neues tritt an
seine Stelle.
Wie kam es dazu?
Diesen Fortschritt nun begründete Johannes Kepler. Er ist 1609 38 Jahre alt. Als ältestes
von insgesamt sieben Kindern war er in Weil, der Stadt am Rand des Schwarzwaldes, zur
Welt gekommen. Er wurde katholisch getauft, aber später in protestantischen Schulen
unterrichtet. Dank eines Stipendiums konnte er im Alter von 18 Jahren in Tübingen mit dem
Studium der evangelischen Theologie beginnen. Dabei machte er sich auch mit dem
Weltsystem des Kopernikus vertraut. Noch ehe er sein Studium abgeschlossen hatte, folgte
er im Jahre 1594 einem Angebot der evangelischen Stiftsschule in Graz, dort Mathematik zu
unterrichten.
Zu seinen Aufgaben gehörte es, einen Kalender herauszugeben, der den Lauf von Sonne
und Mond durch die Sternbilder beschreibt. Dazu kamen Wettervoraussagen und natürlich
auch astrologische Prophezeiungen. »Um das jährliche Gehalt, meinen Titel und Wohnort zu
halten, muß ich törichtem Vorwitz willfahren«, schrieb er. »Die Dirne Astrologie muß ihre
Mutter Astronomie aushalten – sonst könnten die Astronomen verhungern.«
In Graz schrieb Kepler sein Buch Mysterium Cosmographicum, in dem er versuchte, die
Sonnenabstände der Planeten im kopernikanischen System geometrisch zu begründen. Das
Werk wurde in Fachkreisen gut aufgenommen. Interesse zeigte vor allem der in Prag
arbeitende dänische Astronom Tycho Brahe – aber mehr an dem ideenreichen Kepler als
an dessen geometrischen Überlegungen. Brahe glaubte nicht an das kopernikanische
Weltsystem, doch war er ein ausgezeichneter Beobachter, der den Lauf der Planeten, vor
allem den des Mars, über lange Zeit präzise verfolgte.
Zu Beginn des Jahres 1600 reiste Kepler nach Prag um dort Tycho Brahe aufzsuchen. Es
war das Jahr, in dem in Rom die Kirche den Dichter und Philosophen Giordano Bruno bei
lebendigem Leibe auf dem Scheiterhaufen verbrennen ließ, hatte dieser doch behauptet, die
Sterne seien Sonnen wie die unsere, um die vielleicht bewohnte Planeten kreisen.
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Für den „Workshop Grundschule“ – bearbeitet.
Nach einem Text von Rudolf Kippenhahn: „Wie auf Erden, so am Himmel“,
in: Die Zeit, 5. Februar 2009, und Betrachtungen von Peer Meinert.
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Kepler wünschte aus Brahes Beobachtungen mehr über die Bewegung des Mars zu
erfahren. Aber der 25 Jahre ältere Kollege wollte die in ihnen verborgenen Geheimnisse der
Planetenbewegung selbst enthüllen – was ihm allerdings nie gelingen sollte.
Sechs Monate später kehrte Kepler nach Graz zurück, doch dort hatte die Gegenreformation
die Stadt erreicht. Die protestantische Stiftsschule war geschlossen worden, und im Sommer
musste Kepler innerhalb von 45 Tagen Graz verlassen. Im Oktober 1600 traf er, hoch
verschuldet, mit Frau und Tochter wieder in Prag ein. Ein Jahr später starb Brahe, ob eines
natürlichen Todes oder durch Mord, wird zurzeit wieder einmal diskutiert. Bald darauf berief
der wissenschaftsbegeisterte, kunstsüchtige, stets ein wenig wunderliche Habsburger Rudolf
II. Kepler als Nachfolger zum kaiserlichen Mathematicus und vertraute ihm den Nachlass des
Vorgängers an. Aber die Erben gaben dessen Aufzeichnungen lange Zeit nicht heraus, da
der Kaiser Brahes Gehalt noch nicht vollständig ausbezahlt hatte.
Im Jahre 1609 ist das Werk dann vollendet, in dem Kepler die mühsam aus Brahes
Beobachtungen gewonnenen Erkenntnisse über die Bewegung der Planeten veröffentlicht.
Erstens: Der Mars bewegt sich in einer Ellipse um die Sonne, die nicht im Mittelpunkt,
sondern in einem Brennpunkt der Bahn steht. Dadurch verändert sich sein Abstand zur
Sonne ständig.
Zweitens: Er durchläuft die Bahn nicht mit gleich bleibender Geschwindigkeit, sondern mit
größerer, wenn sein Abstand zur Sonne kleiner, und mit geringerer, wenn er weiter entfernt
von der Sonne ist. Kepler gibt sogar die mathematische Formel an, nach der
Geschwindigkeit und Entfernung zusammenhängen. Diese Ergebnisse heißen heute die
beiden ersten Keplerschen Gesetze.
Neun Jahre später findet er das dritte, das eine Beziehung zwischen Umlaufdauer und
Durchmesser einer Planetenbahn definiert.
Etwa ein halbes Jahrhundert später gelingt es Isaac Newton in England, aus den drei
Keplerschen Gesetzen die Grundgesetze der Mechanik zu entwickeln. Die Kräfte, die den
Mond an die Erde und die Planeten an die Sonne binden, sind dieselben, die auf der Erde
den Apfel zu Boden fallen lassen. Das ist der Anfang der Astrophysik.
Während Kepler noch mit seinen Berechnungen beschäftigt ist, hat sich in Italien sein sieben
Jahre älterer Kollege Galileo Galilei auf eigene Weise in den Weltraum begeben – per
Fernrohr.
1564 in Pisa geboren, entstammt Galilei einem adeligen, inzwischen verarmten Geschlecht.
Als er 18 Jahre alt ist, beginnt er ein Medizinstudium an der Universität von Pisa. Dieses
blieb ohne Abschluss, wahrscheinlich weil der Student plötzlich sein Interesse für die
Mathematik entdeckt hatte, und dazu zählten damals auch die Physik und die Astronomie.
Nach einigen Semestern setzte Galileo Galilei seine Studien in Florenz fort. 25 Jahre alt,
wurde er Professor in Pisa, und drei Jahre später erhielt er den Lehrstuhl für Mathematik in
Padua. Dort bekannte er sich in einem Brief an den damals in Graz lebenden Kepler – Galilei
hatte gerade dessen Buch Mysterium Cosmographicum erhalten – zum ersten Mal zur Lehre
des Kopernikus.
Just im Oktober jenes Jahres 1609 nun, in dem Kepler seine Astronomia Nova vollendet hat,
überreicht Galilei in Florenz dem Großherzog Cosimo aus dem Hause Medici ein eigens für
den Fürsten angefertigtes Fernrohr und richtet es auf den Mond.
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Nach einem Text von Rudolf Kippenhahn: „Wie auf Erden, so am Himmel“,
in: Die Zeit, 5. Februar 2009, und Betrachtungen von Peer Meinert.
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Cosimo ist begeistert. Auch Galilei selber kann sich nicht satt sehen. Tief beeindruckt
schreibt er, wie sehr der Mond mit seinen Bergen doch der Erde ähnele. Nach der bisherigen
Meinung war der Mond eine Kristallkugel, denn er gehörte wie Sonne und Sterne zu einer
höheren Welt. Nun aber, durch das Fernrohr betrachtet, zeigt er Berge, die ihre Schatten in
Täler werfen. Das passt so gar nicht zu den kirchlichen Vorstellungen einer den irdischen
Gesetzen völlig enthobenen himmlischen Sphäre.
Davon erzählt Galilei auch seinem Freund, dem römischen Maler Ludovico Cigoli. Dieser
bekommt 1610 den Auftrag für ein Deckenfresko in der Paulinischen Kapelle von Santa
Maria Maggiore in Rom. Cigoli malt die Himmelfahrt Mariens, und er legt der Gottesmutter
eine Mondsichel zu Füßen, die Galileis Krater zeigt. Es ist die erste künstlerische Darstellung
der fernen Landschaft des Mondes! Doch auch andere, wie zum Beispiel der Frankfurter
Adam Elsheimer, malen jetzt den Himmel neu („Die Flucht aus Ägypten“).
Beim Blick durch das Fernrohr entdeckt Galilei, dass um den Jupiter Monde kreisen. Er sieht,
dass das weiße Band der Milchstraße aus zahllosen Sternen besteht, die wir mit dem
unbewaffneten Auge nicht einzeln erkennen können. Er bemerkt, dass der Planet Venus
einmal als Sichel, dann wieder vollständig erscheint, dass es gleich dem Mond »Vollvenus«
und »Neuvenus« gibt. Auch dieser Planet dreht sich also um die Sonne.
Das alles spricht gegen das antike Weltbild – wie schon die Lehre des Kopernikus im
Widerspruch zu den Lehren des Aristoteles stand. Galileis Erkenntnisse aber widerlegen nun
auch den Wortlaut der Heiligen Schrift. Rief nicht Josua den Herrn während einer Schlacht
an, Sonne und Mond stillstehen zu lassen? Beweist das nicht, dass sich die Sonne bewegt?
Und dass die Erde stillsteht?
Nach jahrelangen Auseinandersetzungen mit der Kirche wird Galilei 1633 der Prozess
gemacht. Der inzwischen zu Ruhm gelangte Gelehrte muss schließlich im Kollegiensaal des
Klosters Santa Maria sopra Minerva – jener Marienkirche in Rom, die einst über dem
gestürzten Tempel der Minerva, der Göttin der Weisheit, errichtet worden ist – der Lehre des
Kopernikus abschwören, will er der Folter oder gar dem Scheiterhaufen entgehen. Als
gebrochener Mann verbringt er den Rest seines Lebens unter Hausarrest in seiner Villa in
Arcetri bei Florenz.
Im fünften Jahr seiner Gefangenschaft erblindet er, 1642 stirbt er. Da ist sein großer
deutscher Kollege Johannes Kepler schon zwölf Jahre tot, gestorben 1630 in Regensburg,
mitten im Wahn des Dreißigjährigen Krieges.
Lernten die Astronomen vor 400 Jahren, dass im Weltall dieselben Gesetze gelten wie auf
der Erde, so beginnen sie heute, aus den Vorgängen im Weltall etwas über die Physik auf
der Erde zu erfahren.
* * *
„Houston, hier ist Basis Tranquillitatis. Der Adler ist gelandet“.
Es war der 20. Juli 1969, Basiszeit 1.17 Uhr. Astronaut Edwin „Buzz“ Armstrong hatte
gerade die Landefähre „Eagle“ sicher im „Meer der Ruhe“ gelandet. Hunderte Millionen
Menschen weltweit verfolgten das Ereignis. Von der „Erfüllung eines Menschheitstraums“
war die Rede, vom „Beginn eines neuen Zeitalters“ – kein Vergleich war zu groß. Dann, über
sechs Stunden später, als sich Armstrong mühsam die Metallleiter zum Mondboden herunter
quälte, gingen die „historischen Worte“ um den Erdball: „That's one small step for man,
one giant leap for mankind“ – „Das ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein
großer Sprung für die Menschheit.“ Auch das Timing war aus Sicht der NASA perfekt: In
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Nach einem Text von Rudolf Kippenhahn: „Wie auf Erden, so am Himmel“,
in: Die Zeit, 5. Februar 2009, und Betrachtungen von Peer Meinert.
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Deutschland und Europa war es bereits der 21. Juli, 3.56 Uhr MEZ – in den USA war gerade
die beste Nachrichtenzeit am Abend des 20. Juli.
Gestartet war die Columbia-Rakete mit der Apollo-11-Kapsel am 16. Juli – „mit einer
Feuersglut von 2700 Grad Celsius im Hexenkessel der Triebwerke“, schrieb der Schriftsteller
Norman Mailer begeistert. Etwa 100 Stunden später trennte sich die Landefähre vom
Mutterschiff, zurück blieb der dritte Astronaut Michael Collins. Während Armstrong und
Edwin Aldrin die US-Flagge ins Mondgestein rammten, Messgeräte aufstellten und mit
federleichten Sprüngen durch die dünne Mond-Atmosphäre hüpften, umkreiste Collins weiter
den Mond – der „einsamste Mensch der Welt“, wie ein Kommentator meinte.
Es war eine kurze Mondvisite, etwas mehr als zwei Stunden dauerte Armstrongs Besuch,
sein Kollege war noch kürzer im Freien, dann mussten die beiden wieder in die Kapsel. 22
Kilogramm Mondgestein für wissenschaftliche Untersuchungen sammelten sie ein. Gut 21
Stunden nach ihrer Landung hob der Adler vom Mond ab, um wieder bei der „Columbia“
anzudocken. Am 24. Juli landete die Apollo-Kapsel im pazifischen Ozean.
Fünf weitere Apollo-Missionen folgten, zehn weitere Amerikaner wandelten in den folgenden
Monaten und Jahren auf dem Erdtrabanten: „Zum Mond, zum Mars und darüber hinaus“,
lautet heute das ehrgeizige Motto der US-Raumfahrt. Bis 2020, so die Vision, sollen US-
Astronauten mit einem neuen Orion-Raumfahrzeug zum Mond zurückkehren, dort eine
ständige Basis bauen – und im Jahr 2037 die erste bemannte Mars-Mission starten.
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