Die Erde kreist um die Sonne
Für die Menschen im mittelalterlichen Europa bis zur Mitte des 16. Jahrhunderts wurde die Frage, wie das Universum organisiert ist, Jahrhunderte zuvor von Ptolemäus in seinen Modifikationen der erstmals von Aristoteles vertretenen Ideen beantwortet (siehe S. 22–23). Laut Ptolemäus stand die Erde im Zentrum des Universums still. Sterne wurden „fixiert" oder eingebettet in einer unsichtbaren, entfernten Kugel, die sich schnell, ungefähr täglich, um die Erde drehte. Sonne, Mond und Planeten kreisten ebenfalls um die Erde und waren mit anderen unsichtbaren Sphären verbunden. Für die meisten Menschen schien diese Erklärung vernünftig – schließlich schien es, als ob die Erde nachts in den Himmel blickte, ganz still zu sein, während alle anderen Objekte am Himmel, einschließlich der Sonne und der Sterne, im Osten aufstiegen und sich bewegten über den Himmel und dann unter den westlichen Horizont.
Im 16. und frühen 17. Jahrhundert wurde die vorherrschende Ansicht eines erdzentrierten oder geozentrischen Universums, wie sie erstmals von den griechischen Gelehrten Aristoteles und Ptolemäus vertreten wurde, durch ein einfacheres sonnenzentriertes, heliozentrisches Modell in Frage gestellt. Diese einzelne Idee führte schließlich zur wissenschaftlichen Revolution, einer völlig neuen Art, über das Universum nachzudenken.
Zweifel am Geozentrismus
Das geozentrische Modell des Universums stellte jedoch nicht alle zufrieden. Ein ernsthafter Zweifel konzentrierte sich auf die Vorhersagen über die Planeten. Nach der ursprünglichen aristotelischen Version des Geozentrismus drehten sich die Planeten in perfekten Kreisen um die Erde, jeder mit seiner eigenen gleichmäßigen Geschwindigkeit. Aber wenn das stimmte, müssten sich die Planeten mit gleichbleibender Geschwindigkeit und Helligkeit über den Himmel bewegen, weil sie immer den gleichen Abstand von der Erde hatten – und das war nicht das, was beobachtet wurde. Einige Planeten, wie zum Beispiel der Mars, schwankten im Laufe der Zeit stark in ihrer Helligkeit, und wenn man ihre Bewegungen mit denen der äußeren Sphäre von Fixsternen vergleicht, änderten die Planeten manchmal ihre Richtung – ein Verhalten, das als rückläufige Bewegung bezeichnet wird. Um diese Probleme zu lösen, hatte Ptolemaios das aristotelische Modell modifiziert. Beispielsweise ließ er Planeten nicht an den Kugeln selbst befestigen, sondern an Kreisen, sogenannten Epizykeln, die an den Kugeln befestigt waren. Für einige Astronomen sahen diese Modifikationen wie „Korrekturen" aus, um das Modell an Beobachtungsdaten anzupassen. Von Zeit zu Zeit schlugen sie alternative Ideen vor, beispielsweise dass die Erde die Sonne umkreist. Aber Anhänger des Geozentrismus hatten einen scheinbar guten Grund, dies auszuschließen. Sie argumentierten, wenn sich die Erde bewege, müsste man sehen, wie sich die Sterne im Laufe eines Jahres ein wenig relativ zueinander verschieben – aber solche Verschiebungen konnten nicht festgestellt werden, und so antworteten sie: „Die Erde kann sich nicht bewegen."
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▼ Das Sonnensystem im Miniaturformat Dieses Modell des Sonnensystems, Armillarsphäre genannt, ist eine kopernikanische Version und zeigt die Sonne im Zentrum und die um sie kreisenden Planeten.
Das kopernikanische Modell
Angesichts dieser Argumente – und der Macht der katholischen Kirche, die die etablierte Sichtweise unterstützte – gab es jahrhundertelang kaum Widerstand gegen die Idee eines geozentrischen Universums. Um 1545 begannen jedoch in Europa Gerüchte zu kursieren, dass in einem Buch eine neue und überzeugende Herausforderung – in Form einer sonnenzentrierten Theorie des Universums – aufgetaucht sei. De Revolutionibus Orbium Coelestium („Über die Revolutionen der Himmelssphären"), von einem polnischen Gelehrten, Nicolaus Copernicus. Kopernikus stützte seine Theorie auf mehrere Annahmen. Das erste war, dass sich die Erde um ihre Achse dreht, und diese Rotation ist für den Großteil der täglichen Bewegung der Sterne, Planeten, des Mondes und der Sonne am Himmel verantwortlich. Kopernikus hielt es für unvorstellbar, dass Tausende von Sternen schnell um die Erde rotieren. Stattdessen schlug er vor, dass ihre scheinbare Bewegung eine durch die Erddrehung verursachte Illusion sei. Den Einwand, dass dadurch katastrophale Winde entstehen würden, wies er zurück und wies darauf hin, dass die Erdatmosphäre Teil des Planeten und damit Teil der Bewegung sei. Die Kernannahme von Kopernikus war, dass sich die Sonne und nicht die Erde im oder nahe dem Zentrum des Universums befindet und dass die Planeten – einschließlich der Erde, die nur ein weiterer Planet ist – die Sonne mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten umkreisen. Dieses System könnte auf einfachere Weise die Bewegungen und Helligkeitsschwankungen der Planeten erklären, ohne auf irgendwelche „Fixes" des Ptolemäus zurückzugreifen. Eine dritte wichtige Annahme war, dass die Sterne viel weiter von der Erde und der Sonne entfernt sind als bisher angenommen. Dies erklärte, warum die relativen Positionen der Sterne, von der Erde aus gesehen, im Laufe eines Jahres scheinbar unverändert blieben.
DIE THEORIE ENTWICKELT
De Revolutionibus wurde veröffentlicht, als Kopernikus starb, und es dauerte ein Jahrhundert oder länger, bis seine Theorie breite Akzeptanz fand. Ein Problem bestand darin, dass sein Modell falsche Vorstellungen enthielt, die von späteren Astronomen korrigiert werden mussten. Kopernikus hielt an der Vorstellung fest, dass alle Bewegungen der Himmelskörper mit den in unsichtbaren Sphären eingebetteten Objekten stattfinden. Im Jahr 1576 schlug der englische Astronom Thomas Digges vor, das kopernikanische System zu modifizieren, indem er die äußerste Kugel, in die Sterne eingebettet sind, entfernte und sie durch einen sternengefüllten, ungebundenen Raum ersetzte. In den 1580er Jahren verbannte der dänische Astronom Tycho Brahe den Rest der Sphären zugunsten der Planeten sich frei in Umlaufbahnen bewegen. Brahe hatte Kometen beobachtet, die offenbar durch die Sphären zogen, was ihn davon überzeugte, dass sie tatsächlich nicht existierten. Er beobachtete auch eine Supernova und widersprach damit der lange gehegten Vorstellung, dass am Himmel keine Veränderung stattfindet. Ein weiterer Mangel in der Theorie von Kopernikus war seine Überzeugung, dass sich alle Himmelsobjekte im Kreis bewegen müssten, was ihn dazu zwang, einige der „Fixes" des Ptolemäus beizubehalten. Doch in den 1620er Jahren zeigte die Arbeit des deutschen Astronomen Johannes Kepler, dass Umlaufbahnen elliptisch und nicht kreisförmig sind. Durch die Entfernung der meisten verbleibenden „Korrekturen" wurde das heliozentrische Modell vereinfacht und verbessert. Im späten 17. Jahrhundert erweiterte Isaac Newton Keplers Werk und konnte mit seinen Bewegungsgesetzen und der neu eingeführten Schwerkraft (siehe S. 46–47) genau erklären, warum sich Himmelsobjekte auf diese Weise bewegen. Sein Werk Principia beseitigte wirksam die letzten Zweifel am Heliozentrismus. Diese Verbesserungen der kopernikanischen Theorie fanden vor dem Hintergrund anderer wichtiger Fortschritte in der Kosmologie statt. Im frühen 17. Jahrhundert trug die Entwicklung von Teleskopen dazu bei, festzustellen, dass Sterne weitaus weiter entfernt sind als Planeten und in großer Zahl existieren. Es wurde sogar vermutet, dass das Universum unendlich sein könnte. Kepler wies jedoch darauf hin, dass es nicht unendlich, statisch und ewig sein kann, da der Nachthimmel sonst gleichmäßig hell aussehen würde, weil es einen Stern gibt, der aus allen Richtungen Licht aussendet.
REAKTION DER KIRCHE
Im Jahr 1616 verbot die römisch-katholische Kirche De Revolutionibus – ein Verbot, das mehr als 200 Jahre lang durchgesetzt wurde. Dies geschah wahrscheinlich als Folge eines Streits zwischen der Kirche und dem Astronomen Galileo Galilei, einem Verfechter der kopernikanischen Theorie, der Entdeckungen gemacht hatte, die den Heliozentrismus stützten. Insbesondere hatte Galilei um 1610 Monde entdeckt, die den Jupiter umkreisen, und damit bewiesen, dass einige Himmelsobjekte die Erde nicht umkreisen. Der Streit mit Galilei führte dazu, dass De Revolutionibus von der Kirche einer intensiven Prüfung unterzogen wurde, und weil einige seiner Ideen im Widerspruch zu biblischen Aussagen zu stehen schienen, wurde es verboten. Im Jahr 1633 wurde schließlich Galilei selbst vor Gericht gestellt und gezwungen, seine Ansichten zu widerrufen.
GALILEI NAMENS JUPITER MONDE, DIE MEDIZINISCHEN STERNE NACH DER MEDICI-FAMILIE
DIE WISSENSCHAFTLICHE REVOLUTION
Von der katholischen Kirche verboten und von Astronomen zunächst ambivalent betrachtet, brauchte es Zeit, bis sich die kopernikanische Theorie durchsetzte. Es vergingen mehr als 150 Jahre, bis sich herausstellte, dass einige seiner Grundannahmen unbestritten wahr waren. Das Wichtige an der Theorie war jedoch, dass sie die Kosmologie als Wissenschaft etablierte und einen schweren Schlag gegen einige alte, traditionelle Vorstellungen über die Funktionsweise des Universums darstellte, von denen viele auf Aristoteles zurückgingen. Daher wird es oft als der Beginn der wissenschaftlichen Revolution angesehen – einer Reihe von Fortschritten zwischen dem 16. und 18. Jahrhundert, die die Ansichten über Natur und Gesellschaft in der frühen Neuzeit veränderten.
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