Douglas Palmer - Big Ideas. Das Wissenschafts-Buch

Spätes 3. Jh. v. Chr.

Erathostenes verwendet in seinen Karten Parallelen und Meridiane (entsprechend der geografischen Länge und Breite).

SPÄTER

18. Jh.Französische und spanische Forscher bestimmen den Umfang und die genaue Form der Erdkugel.

Den griechischen Astronomen und Mathematiker Eratosthenes kennt man heute vor allem, weil er als Erster die Größe der Erde bestimmte. Er gilt aber auch als Begründer der Geografie, denn er prägte nicht nur den Begriff, sondern führte auch viele der Grundprinzipien ein, mit denen Orte auf unserem Planeten vermessen werden. Eratosthenes stammt aus Kyrene (im heutigen Libyen), doch er reiste durch die damalige griechische Welt, studierte in Athen und Alexandria und wurde dort schließlich Leiter der berühmten Bibliothek.

In Alexandria erfuhr Eratosthenes, dass in der südlich gelegenen Stadt Syene (dem heutigen Assuan) die Sonne zur Sommersonnenwende (am längsten Tag des Jahres, wenn die Sonne am höchsten steigt) mittags genau senkrecht stehe. Er nahm an, die Sonne sei so weit entfernt, dass ihre Strahlen praktisch parallel auf die Erde treffen. Mit einem senkrechten Stab – einem »Gnomon« – maß er die Schattenlänge zum selben Zeitpunkt in Alexandria. Hier stand die Sonne 7,2° südlich des Zenits – 1/50 vom Umfang eines Kreises. Daher musste, so argumentierte er, die Entfernung der beiden Städte in nord-südlicher Richtung 1/50 des Erdumfangs betragen. Auf diese Weise berechnete er den Umfang unserer Erde auf 230 000 Stadien (39 690km) – und irrte sich damit um weniger als zwei Prozent.

Die Sonne steht senkrecht über Syene,doch in Alexandria wirft der Gnomon einen Schatten. Mit dem Winkel des Schattens konnte Eratosthenes den Erdumfang berechnen.

IM KONTEXT

GEBIET

Biologie

FRÜHER

um 550 v. Chr.Nach Anaximander von Milet entstand das Leben im Wasser und entwickelte sich von dort.

um 340 v. Chr.Platons Theorie der Formen besagt, dass die Arten unveränderlich sind.

um 300 v. Chr.Epikur meint, dass früher viele andere Arten lebten, dass sich aber immer nur die erfolgreichsten fortpflanzen können.

SPÄTER

1377In Muqaddimah schreibt Ibn Khaldun, dass der Mensch vom Affen abstammt.

1809Jean-Baptiste Lamarck entwickelt eine Theorie zur Evolution der Arten.

1858Alfred Russel Wallace und Charles Darwin stellen ihre Theorie zur Evolution durch natürliche Auslese vor.

Der persische Gelehrte Nazir ad-Din at-Tusi aus Bagdad war Dichter, Philosoph, Mathematiker und Astronom. Als einer der Ersten beschrieb er ein System der Evolution: Das Universum habe einst aus identischen Elementen bestanden, die sich nach und nach auseinander entwickelten – einige seien zu Mineralien geworden, aus anderen, die sich schneller veränderten, seien Pflanzen und Tiere entstanden.

In seinem Buch Aklaq-i-Nasiri zu Fragen der Ethik entwickelte er eine Hierarchie des Lebens, in der Tiere höher standen als Pflanzen und der Mensch höher als die Tiere. Er betrachtete den bewussten Willen der Tiere als Schritt zum Bewusstsein des Menschen. Tiere können sich bewusst auf Futtersuche begeben und neue Dinge lernen. Dies betrachtete at-Tusi als die Fähigkeit zu denken: »Ein ausgebildetes Pferd oder ein Jagdfalke stehen im Tierreich auf einem höheren Entwicklungspunkt«, sagte er und fügte hinzu: »Hier beginnen die ersten Schritte zur Vollendung des Menschen.« At-Tusi glaubte, dass sich die Organismen mit der Zeit verändern, und sah darin eine Entwicklung zur Vollkommenheit. Den Menschen reihte er auf einem mittleren Platz ein, sah ihn jedoch in der Lage, durch seinen Willen ein höheres Niveau zu erreichen. At-Tusi behauptete, dass sich nicht nur die Lebewesen mit der Zeit verändern, sondern dass sich alles Leben aus einer Zeit entwickelt hatte, in der es kein Leben gab.

»Lebewesen, die diese neuen Merkmale schneller erringen, sind vielseitiger. Und damit haben sie einen Vorteil gegenüber anderen Geschöpfen. «

Nazir ad-Din at-Tusi

IM KONTEXT

GEBIET

Physik

FRÜHER

3. Jt. v. Chr.Frühe Metallurgen entdecken, dass Legierungen (Mischungen geschmolzener Metalle) fester sein können als jedes der Ausgangsmetalle.

600 v. Chr.Griechische Münzen bestehen aus einer Gold-Silber-Legierung namens Elektrum.

SPÄTER

1687In Principia Mathematica entwickelt Isaac Newton seine Gravitationstheorie und erklärt, dass die Schwerkraft alle Körper in Richtung Erdmittelpunkt zieht (und umgekehrt).

1738Der Schweizer Mathematiker Daniel Bernoulli entwickelt seine kinetische Fluidtheorie. Darin erklärt er den Druck in Fluiden durch die zufällige Bewegung der Moleküle.

Der römische Autor Vitruv, der zwei Jahrhunderte nach Archimedes lebte, überliefert folgende, wohl apokryphe Geschichte: Hieron II., König von Sizilien, hatte eine neue Goldkrone bestellt. Er vermutete allerdings, dass der Goldschmied einen Teil des Goldes durch billigeres Silber ersetzt hatte, indem er Silber und Gold zusammen einschmolz, sodass die Farbe die gleiche war wie bei reinem Gold. Er bat Archimedes, seinen wichtigsten Forscher, dem Verdacht nachzugehen.

Das war auch für Archimedes ein schwieriges Problem, denn er durfte die kostbare Krone ja nicht beschädigen. In einem öffentlichen Bad in Syrakus dachte er darüber nach. Das Becken war bis zum Rand gefüllt, und als er hineinstieg, bemerkte er zweierlei: Der Wasserspiegel stieg, sodass ein wenig überlief, und er fühlte sich schwerelos. Mit dem Ruf »Heureka!« (Ich hab’s gefunden!) lief er splitternackt nach Hause.

Archimedes’ Idee lautete: Wenn er die Krone in einen randvollen Eimer mit Wasser tauchte, dann musste sie etwas Wasser verdrängen, nämlich genau so viel wie ihr eigenes Volumen. Die übergelaufene Wassermenge – und somit das Volumen der Krone – ließ sich messen. Da Silber eine geringere Dichte hat als Gold, ist eine Silberkrone größer als eine gleich schwere Goldkrone und muss mehr Wasser verdrängen. Eine gemischte Krone verdrängt also mehr Wasser als eine reine Goldkrone und auch mehr als ein Goldbarren von gleichem Gewicht. Zwar war dieser winzige Effekt schwer zu messen, doch hatte Archimedes auch bemerkt, dass Körper in einer Flüssigkeit eine nach oben gerichtete Auftriebskraft erfahren, die der Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit entspricht.