Douglas Palmer - Big Ideas. Das Wissenschafts-Buch

Wahrscheinlich löste Archimedes seine Aufgabe, indem er die Krone und einen gleich schweren Goldbarren so an die Balken einer Waage hängte, dass die Waage im Gleichgewicht war. Dann senkte er die Waage in eine Wasserwanne. Bestand die Krone aus purem Gold, mussten sie und der Goldbarren dieselbe Auftriebskraft erfahren und der Balken der Waage waagerecht bleiben. Enthielt die Krone aber Silber, dann hatte sie ein größeres Volumen als der Goldbarren, verdrängte mehr Wasser und erfuhr einen größeren Auftrieb, sodass der Balken sich neigen musste.

Seine Idee wurde als Archimedisches Prinzip bekannt: Ein Körper in einer Flüssigkeit erfährt einen Auftrieb, der so groß ist wie die Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit. Dieses Prinzip erklärt, warum ein Schiff aus Eisen trotzdem auf dem Wasser schwimmt. Ein Schiff, das eine Tonne wiegt, sinkt ein, bis es eine Tonne Wasser verdrängt hat, taucht dann aber nicht weiter ein. Der hohle Rumpf hat ein größeres Volumen und verdrängt mehr Wasser als ein Eisenklumpen von gleichem Gewicht, sodass er einen größeren Auftrieb erfährt.

»Ein Körper, der spezifisch schwerer ist als die Flüssigkeit, sinkt in dieser bis zum Grunde hinab und wird in der Flüssigkeit um so viel leichter, wie die von ihm verdrängte Flüssigkeitsmenge wiegt. «

Archimedes

Vitruv berichtet, dass Hierons Krone tatsächlich etwas Silber enthielt. Der betrügerische Goldschmied wurde hingerichtet.

Archimedes

Archimedes war der wohl bedeutendste Mathematiker der Antike. Er wurde um 287 v. Chr. geboren und kam bei der Einnahme seiner Heimatstadt Syrakus durch die Römer 212 v. Chr. ums Leben. Er hatte mehrere schreckliche Waffen gegen die römischen Kriegsschiffe entwickelt: ein Katapult, einen Kran, mit dem man den Bug von Schiffen aus dem Wasser heben konnte, und auch Brennspiegel, die feindliche Schiffe in Brand setzten. Während eines Aufenthalts in Ägypten erfand er wohl auch die Archimedische Schraube, die noch heute zur Bewässerung dient. Er berechnete einen Näherungswert für Pi (das Verhältnis zwischen dem Umfang und Durchmesser des Kreises) und formulierte die Hebelgesetze. Auf den Beweis, dass der kleinste Zylinder, in den eine vorgegebene Kugel passt, das eineinhalbfache Volumen der Kugel hat, war er so stolz, dass in seinen Grabstein ein Zylinder und eine Kugel graviert wurden.

Hauptwerk

um 250 v. Chr. Über schwimmende Körper

IM KONTEXT

GEBIET

Physik

FRÜHER

140 v. Chr.Hipparch kann Finsternisse vorhersagen.

150 n. Chr.Ptolemäus verbessert Hipparchs Sternenkatalog und erstellt praktische Tabellen zur Berechnung der Positionen der Himmelskörper.

SPÄTER

11. Jh.Shen Kuo zeigt in Pinselunterhaltungen am Traumbach anhand der Zu- und Abnahme des Mondes, dass alle Himmelskörper (aber nicht die Erde) kugelig sein müssen.

1543In De Revolutionibus Orbium Coelestium (Über die Kreisbewegungen der Weltkörper) beschreibt Nikolaus Kopernikus ein heliozentrisches Weltsystem.

1609Johannes Kepler erkennt die Planetenbahnen als Ellipsen und formuliert die Kepler’schen Gesetze.

Um 140 v. Chr. stellte der griechische Astronom Hipparch – wohl der beste Astronom der Antike – einen Katalog mit rund 850 Sternen zusammen. Er versuchte auch, die Bewegungen von Sonne und Mond sowie die Finsternisse vorherzusagen. In seinem Buch Almagest führte Ptolemäus von Alexandria um 150 n. Chr. schon 1000 Sterne und 48 Sternbilder auf. Der größte Teil seines Werks war eine überarbeitete Version von Hipparchs Katalog, allerdings in einer praktischeren Form. Im Westen blieb der Almagest bis ins Mittelalter das maßgebliche Astronomiebuch. Seine Tafeln boten alle Informationen, um die künftigen Positionen von Sonne und Mond, den Planeten und den großen Sternen sowie die Sonnen- und Mondfinsternisse zu berechnen.

120 n. Chr. schrieb der chinesische Gelehrte Zhang Heng in seinem Ling Xian ( Die spirituelle Verfassung des Universums ): »Der Himmel ist wie ein Hühnerei, und er ist rund wie das Geschoss einer Armbrust. Die Erde liegt wie der Eidotter allein in der Mitte. Der Himmel ist groß und die Erde klein.« Zhang beschrieb also wie Hipparch und Ptolemäus ein Universum mit der Erde als Mittelpunkt. Er katalogisierte 2500 helle Sterne und 124 Sternbilder und fügte hinzu, »von den sehr kleinen Sternen gibt es 11520«.

»Der Mond und die Planeten sind Yin; sie haben Gestalt, aber kein Licht. «

Jing Fang

Fasziniert war Zhang von den Finsternissen. Er schrieb: »Die Sonne ist wie Feuer und der Mond wie Wasser. Das Feuer strahlt Licht ab, das Wasser reflektiert es. Das Leuchten des Mondes kommt also vom Strahlen der Sonne, und der Mond wird dunkel, wenn das Sonnenlicht verdeckt ist. Die zur Sonne gewandte Seite ist beleuchtet, die ihr abgewandte Seite ist dunkel.« Zhang beschrieb auch eine Mondfinsternis, bei der das Sonnenlicht den Mond nicht erreichen kann, weil die Erde im Weg ist. Er erkannte, dass auch die Planeten »wie Wasser« seien, also das Licht reflektieren und verfinstert werden können: »Wenn [etwas Ähnliches] bei einem Planeten auftritt, sprechen wir von einer Bedeckung. Wenn der Mond die Bahn der Sonne kreuzt, gibt es eine Sonnenfinsternis.«

Im 11. Jh. erweiterte der Astronom Shen Kuo die Arbeiten von Zhang um einen wichtigen Aspekt. Seiner Ansicht nach bewiesen die Zunahme und Abnahme des Mondes, dass die Himmelskörper kugelförmig seien.

Die Sichel der Venuswird gleich durch den Mond verdunkelt. Zhangs Beobachtungen führten ihn zu dem Schluss, dass die Planeten und der Mond kein eigenes Licht erzeugen.

Zhang Heng

Zhang Heng wurde 78 n. Chr., zur Zeit der Han-Dynastie, in Xi’e (in der heutigen Provinz Henan in der östlichen Mitte Chinas) geboren. Mit 17 Jahren begann er, Literatur zu studieren, um Dichter zu werden. Mit Ende 20 beherrschte er die Mathematik und wurde 115 von Kaiser Anti zum Hofastrologen ernannt.