Douglas Palmer - Big Ideas. Das Wissenschafts-Buch

1669

In seiner Historia Insectorum Generalis beschreibt Jan Swammerdam, wie Insekten in Entwicklungsstadienreifen.

1676

Anhand der Jupitermonde zeigt Ole Rømer, dass die Lichtgeschwindigkeit endlichist.

1686

John Ray schreibt Historia Plantarum , eine Enzyklopädie des Pflanzenreichs.

1669

Nicolas Steno schreibt über Einschlüsse(Fossilien und Kristalle) innerhalb von Gesteinen.

AB 1670

Antoni van Leeuwenhoek beobachtet mit einfachen Mikroskopen einzellige Organismen, Spermien und sogar Bakterien.

1678

Christiaan Huygens stellt seine Wellentheorie des Lichtsvor, die im Widerspruch zur späteren Korpuskulartheorie von Isaac Newton steht.

1687

In Philosophiae Naturalis Principia Mathematica leitet Isaac Newton die Bewegungsgesetzeher.

Das Goldene Zeitalter des Islams, eine Blüte der Wissenschaften und Künste, begann Mitte des 8. Jahrhunderts in Bagdad, der Hauptstadt der Abbassiden, und dauerte etwa 500 Jahre. Es legte den Grundstein für die versuchsorientierte, moderne wissenschaftliche Methode. In Europa sollte es dagegen noch einige hundert Jahre dauern, bis das wissenschaftliche Denken die Fesseln der religiösen Dogmatik sprengen konnte.

Jahrhundertelang basierte das Weltbild der katholischen Kirche auf der Vorstellung des Aristoteles, nach der sich alle Himmelskörper um die Erde drehten. 1532 endlich, nach Jahren der Arbeit mit komplizierter Mathematik, vollendete der polnische Arzt und Domherr Nikolaus Kopernikus sein Weltmodell mit der Sonne als Mittelpunkt der Welt. Um den Vorwurf der Ketzerei zu entkräften, behauptete er, es sei nur ein mathematisches Modell, und er veröffentlichte sein Buch erst auf dem Totenbett. Doch das kopernikanische Modell gewann schnell viele Anhänger. Der deutsche Astronom Johannes Kepler verfeinerte die Theorie anhand der Beobachtungen seines dänischen Mentors Tycho Brahe. Nach seinen Rechnungen sollten die Bahnen der Planeten elliptisch sein. Nach der Erfindung des Fernrohrs entdeckte der italienische Gelehrte Galileo Galilei 1610 vier Jupitermonde. Die Erklärungsmacht des neuen Weltmodells war nicht zu leugnen.

Galilei zeigte auch die Beweiskraft von Experimenten, als er fallende Körper untersuchte. Als Zeitmaß verwendete er ein Pendel. Das wiederum nahm der Niederländer Christaan Huygens 1657 als Grundlage für den Bau der ersten Pendeluhr. Der englische Philosoph Francis Bacon schrieb zwei Bücher über die wissenschaftliche Methode und schuf damit die theoretische Grundlage für die moderne Wissenschaft, basierend auf Experiment, Beobachtung und Messung.

Weitere Entdeckungen kamen in rascher Folge. Der irische Physiker Robert Boyle untersuchte mithilfe einer Luftpumpe die Eigenschaften der Luft. Huygens und Isaac Newton entwickelten einander widersprechende Theorien zur Lichtausbreitung und begründeten so die wissenschaftliche Optik. Der dänische Astronom Ole Rømer fand kleine Unregelmäßigkeiten beim Umlauf der Jupitermonde und schätzte damit die Lichtgeschwindigkeit ab. Sein Landsmann, Bischof Nicolas Steno, zweifelte an einem Großteil der antiken Schriften und entwickelte eigene Gedanken zu Astronomie und Geologie. Seine Prinzipien der Stratigrafie (Untersuchung der Gesteinsschichten) sind noch heute wissenschaftliche Basis der Geologie.

Technische Fortschritte im 17. Jahrhundert führten zu Entdeckungen im kleinsten Maßstab. Anfang des Jahrhunderts entwickelten niederländische Brillenmacher die ersten Mikroskope. Etwas später baute Robert Hooke ein Mikroskop und fertigte Zeichnungen seiner Entdeckungen, etwa von kleinen Käfern oder Flöhen. Der niederländische Tuchhändler Antoni van Leeuwenhoek baute – vielleicht angeregt von Hookes Zeichnungen – selbst Hunderte von Mikroskopen und fand winzige Lebewesen an Orten, an denen noch nie jemand danach gesucht hatte, etwa in einem Tropfen Wasser. Er hatte einzellige Lebewesen wie Protisten und Bakterien entdeckt, die er »Animalcules« nannte. Als er der britischen Royal Society davon berichtete, schickte diese drei Geistliche, die seine Entdeckungen bezeugen sollten. Der niederländische Mikroskopiker Jan Swammerdam zeigte, dass Ei, Larve, Puppe und Imago die Lebensstadien eines Insekts und nicht unterschiedliche, von Gott geschaffene Tiere sind. Damit waren alte, noch auf Aristoteles zurückgehende Vorstellungen vom Tisch. Der englische Biologe John Ray stellte inzwischen eine gewaltige Enzyklopädie der Pflanzen zusammen – der erste Versuch einer systematischen Klassifikation.

Diese Entdeckungen kündigten schon die Aufklärung an und schufen die Grundlagen für Disziplinen wie Astronomie, Chemie, Geologie, Physik und Biologie. Der wissenschaftliche Höhepunkt des Jahrhunderts war Newtons monumentales Buch Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica , in dem er die Bewegungsgesetze und die Gravitation herleitete. Mehr als zwei Jahrhunderte lang blieb die Newton’sche Physik die beste Beschreibung der Welt und bildete zusammen mit der mathematischen Analysis – unabhängig entwickelt von Newton und Gottfried Wilhelm Leibniz – ein mächtiges Werkzeug für weitere wissenschaftliche Forschungen.

IM KONTEXT

GEBIET

Astronomie

FRÜHER

3. Jh. v. Chr.In seinem Buch Der Sandrechner berichtet Archimedes von Ideen des Aristarch von Samos, wonach das Universum viel größer sei als geglaubt und die Sonne in ihrem Zentrum liege.

150 n. Chr.Claudius Ptolemäus von Alexandria beschreibt mathematisch ein geozentrisches Modell des Weltalls.

SPÄTER

1609Johannes Kepler löst die Widersprüche des heliozentrischen Modells des Sonnensystems, indem er elliptische Bahnen fordert.

1610Nachdem Galileo Galilei die Jupitermonde beobachtete, ist er überzeugt, dass Kopernikus recht hatte.

Seit der frühen Geschichte war das Denken der westlichen Welt durch die Vorstellung geprägt, die Erde sei der Mittelpunkt der Welt. Dieses »geozentrische Denken« erwuchs aus alltäglichen Beobachtungen und dem gesunden Menschenverstand: Wir fühlen keine Bewegung des Bodens, und auch die Beobachtung der Himmelskörper liefert keine Hinweise darauf, dass die Erde sich bewegt. Was sonst sollte also die Erklärung sein, als dass die Sonne, der Mond, die Planeten und Sterne sich in unterschiedlicher Geschwindigkeit um die Erde drehen? Dieses System scheint in der Antike weithin akzeptiert gewesen zu sein und es wurde im 4. Jahrhundert v. Chr. in der klassischen Philosophie durch die Werke von Platon und Aristoteles vertieft.

Doch als die alten Griechen die Bewegungen der Planeten zu vermessen begannen, zeigten sich die Probleme des geozentrischen Modells. Die Wege der bekannten Planeten – fünf »Wandelsterne« am Himmel – folgten sehr komplizierten Bahnen. Merkur und Venus waren immer am Morgen- und Abendhimmel zu sehen. Mars, Jupiter und Saturn hingegen benötigten 780 Tage sowie zwölf beziehungsweise 30 Jahre für eine Umkreisung des Fixsternhimmels, und ihre Bahn wurde durch »Rückwärtsschleifen« verkompliziert, in denen sie sich langsamer und entgegen der üblichen Richtung bewegten.