Wissenschaftsgeschichte

Als Gott die Planeten fallen ließ

Von Thomas de Padova
18.08.2009
, 12:51
Mit seinen Fernrohrbeobachtungen vor 400 Jahren öffnete Galilei ein neues Fenster zum Himmel. Und zweifellos gelangen dem Florentiner wichtige Schritte auf dem Weg zur modernen Physik. Aber gegen Irrtümer, die er mit Verve verteidigte, war er deshalb nicht gefeit.
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Das Manuskriptbündel aus der Florentiner Nationalbibliothek trägt die Bezeichnung Ms. Gal. 72. Es enthält Skizzen, Tabellen und Berechnungen Galileo Galileis. Der Wissenschaftshistoriker Jochen Büttner ist mit der Handschrift bestens vertraut. Er weiß genau, wann und wo der italienische Forscher welche Tinte und welches Papier benutzte. Die Blätter, aus denen der Berliner Forscher vom Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte nun einzelne vergrößerte Ausschnitte auf dem Monitor vor sich sieht, geben Einblick in eine lange verborgene Gedankenwelt: Galileis Vorstellungen von Gottes Schöpfungsakt.

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Die Aufzeichnungen stammen aus den Jahren zwischen 1597 und 1603. Damals war Galilei Mitte bis Ende dreißig und Mathematikprofessor in Padua. Soeben hatte er eine Liaison mit der Venezianerin Marina Gamba begonnen und in seinem zweigeschossigen Palazzo in der Via dei Vignali eine Werkstatt eingerichtet. In diesem Labor baute er Instrumente und führte Experimente zum freien Fall durch. Nun dehnte er seine mechanischen Betrachtungen auf das ganze Universum aus.

Den Ursprung der Welt stellte sich Galilei so vor: Am Anfang schuf Gott die Sonne. Dann ließ er die Planeten einen nach dem anderen von ein und demselben Punkt aus in den Kosmos fallen. Schneller und schneller bewegten sie sich auf die Sonne zu und bogen schließlich in ewige Kreisbahnen um das Gestirn ein. Galilei meinte, damit eine Erklärung dafür gefunden zu haben, warum Venus und Merkur so viel schneller um die Sonne laufen als die anderen Planeten: Sie sind der Sonne näher und damit weiter vom Anfangspunkt der Schöpfung entfernt, wurden also - gemäß dem von Galilei gefundenen Fallgesetz - über eine längere Fallstrecke hinweg beschleunigt.

Es brauchte eine ruhige Hand und Zutrauen in die Optik: Galileis Fernrohre
Es brauchte eine ruhige Hand und Zutrauen in die Optik: Galileis Fernrohre Bild:

Abschauen bei Kepler

Diese These ist mehr als nur eine Randnotiz. Aus Angst, das Manuskript könnte der Inquisition in die Hände fallen, vertraute es Galilei 1633 seinem Freund Niccolò Aggiunti an. Noch als 70-Jähriger behauptete der Wissenschaftler, er hätte den gemeinsamen Ursprung der Planeten anhand von astronomischen Beobachtungen ermittelt und eine gute Übereinstimmung der Daten gefunden. Wo der Ursprung liegt, behielt er für sich. Vergeblich versuchten Newton und so mancher Physiker nach ihm, die These zu verifizieren.

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Jochen Büttner weiß, warum. Er und andere Historiker haben Galileis Rechnungen inzwischen aufgespürt: in jenem Ms. Gal. 72. Darin sind die Abstände der Planeten von der Sonne und ihre Umlaufgeschwindigkeiten aufgelistet. "Die Daten, die Galilei dafür benutzt hat, sind Keplers ,Weltgeheimnis' entnommen", sagt Büttner.

Johannes Kepler aus Graz hatte Galilei 1597 sein erstes Buch zukommen lassen: "Das Weltgeheimnis". Im Anschluss daran versuchte der kaiserliche Mathematiker vergeblich, den Italiener dazu zu bewegen, sich offen zum kopernikanischen Weltbild zu bekennen. "Seid guten Mutes, Galilei, und tretet hervor." Doch vorerst hatte Galilei Angst, sich mit einem solchen Bekenntnis in der Fachwelt zu blamieren. Er brach den Kontakt ab und meldete sich erst dreizehn Jahre später, nach dem Bau des Fernrohrs, wieder bei seinem deutschen Kollegen.

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Die Daten mussten sich fügen

Unterdessen las Galilei das "Weltgeheimnis" aufmerksam. Der mathematisch hochbegabte Kepler spekulierte in seinem Buch über einen geometrischen Schöpfungsplan Gottes. Der Physiker Galilei dagegen hatte andere Vorstellungen: Am Anfang war Gottes Fallexperiment.

Büttner kann die Berechnungen im Manuskript Ms. Gal. 72 Schritt für Schritt nachvollziehen. Demnach versuchte Galilei, die Planeten einen nach dem anderen in sein Modell einzubeziehen. Das Fazit des Wissenschaftshistorikers: "Galilei konnte seine Annahme nicht mit den Beobachtungsdaten belegen". Anders als von Galilei behauptet, ließen sich die Planeten nicht auf einen gemeinsamen Ursprung zurückführen.

Bei dieser Enthüllung handelt es sich keineswegs um einen Einzelfall. Galileis kosmologische Schriften stecken voller Beispiele dafür, dass der Florentiner die physikalische Plausibilität und mathematische Konsistenz oft höher bewertete als die Übereinstimmung seiner Modelle mit den Beobachtungen. "Es ist wichtiger, dass die Gleichungen schön sind, als dass sie mit dem Experiment übereinstimmen", sollte der Physiker Paul Dirac 300 Jahre später behaupten. Er lag damit übrigens - genau wie Galilei - manchmal goldrichtig. So durfte es Galilei etwa bei seinen Experimenten zur Wurfparabel mit den Beobachtungen nicht allzu genau nehmen. Ein Kanonier würde in der Flugbahn eines Geschosses keine Parabel erkennen, der Wissenschaftler schon, wenn er Einflüsse wie den Luftwiderstand oder die Reibung berücksichtigt.

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Vom Kreis ließ er nicht

Doch Galileis Versuche, die Ergebnisse seiner Mechanik an den Himmel zu projizieren, trieben seltsame Blüten. Insbesondere der laxe Umgang mit Beobachtungsdaten führte ihn immer wieder in die Irre. So hielt er etwa Kometen für Leuchterscheinungen der Atmosphäre. Dabei hatte der Däne Tycho Brahe, der bestbezahlte Astronom seiner Zeit, diese These dank genauer Messungen bereits im 16. Jahrhundert widerlegt. In den Jahren 1618 und 1619 bestätigten Kepler und etliche Jesuitenastronomen die Ergebnisse Brahes: Die Kometen zogen ihre Bahnen weit außerhalb der Lufthülle der Erde, und zwar jenseits des Mondes.

In mehreren Schriften trat Galilei seinen Kollegen mit bissigem Spott entgegen. Er hatte zur fraglichen Zeit krank im Bett gelegen und keine Kometen beobachten können. Nun argumentierte der Forscher, der durch seine teleskopischen Entdeckungen berühmt geworden war, zwar ohne Datenbasis, aber so wortgewandt, dass sich selbst Papst Urban VIII. dafür begeisterte. Im Gegenzug verscherzte es sich Galilei dabei mit den Jesuiten in Rom.

Er hielt auch zeit seines Lebens an dem Gedanken fest, dass sich alle Himmelskörper auf Kreisen bewegen. Kepler hatte die elliptische Form der Planetenbahnen 1609 anhand der präzisen Daten Tycho Brahes berechnet. Doch selbst als Kepler die sorgsam aufbereiteten Daten 1627 in einem umfassenden Katalog veröffentlichte, war dies für Galilei kein Grund, sein eigenes Modell zu überprüfen. Er ließ weder Brahe noch Kepler neben sich gelten. Ihm allein sei es gegeben, "alle neuen Phänomene am Himmel zu entdecken, und niemandem sonst".

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Die Gezeitentheorie als großer Schnitzer

Als größter Reinfall sollte sich Galileis Theorie über die Entstehung von Ebbe und Flut erweisen. Er war der festen Überzeugung, mit seiner Gezeitentheorie einen Beweis für die kopernikanische Lehre in den Händen zu halten. Eine heikle Angelegenheit, denn in Rom war 1616 unter dem alten Papst ein Dekret gegen Kopernikus erlassen worden. Den neuen, Urban VIII., wusste Galilei zunächst auf seiner Seite. Dann jedoch verstrickte er sich in einen Konflikt mit dem Oberhaupt der Kirche, so lange, bis Urban VIII. den Forscher fallenließ.

Galileis Gezeitentheorie beruht auf einer originellen Idee. Wie es aus seiner Sicht zu Ebbe und Flut kommt, erläutert er am Beispiel jener Barken, die Süßwasser nach Venedig bringen. Wenn ein solches Transportschiff auf Grund läuft, "dann wird das in der Barke befindliche Wasser nicht sofort, wie diese selbst, den erlangten Antrieb verlieren, sondern ihn beibehalten und vorne nach dem Bug hinströmen; dort wird es merklich steigen". Analog hierzu würde sich bei Flut das Wasser in großen Meeresbecken stauen. Nur: Wie kommt es zu der dafür erforderlichen Abbremsung oder Beschleunigung des Raumschiffs Erde?

Die Ursache dafür sieht Galilei im kopernikanischen System: Die Erde dreht sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit von West nach Ost und wandert gleichzeitig mit einer zweiten Geschwindigkeit um die Sonne. Galilei denkt, dass sich diese beiden Geschwindigkeiten auf der sonnenfernen Seite der Erde summieren, auf der sonnennahen Seite aber einander entgegenwirken. Daraus resultiert seiner Ansicht nach eine periodische Beschleunigung und Verzögerung des Meerwassers.

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Keplers „Kindereien“

Ein hübsches physikalisches Modell. Es hat nur den Nachteil, dass es überhaupt nicht zu den bekannten Gezeitenphänomenen passt. Um nur ein Beispiel zu nennen: Die Flut verzögert sich Tag für Tag um fünfzig Minuten. Dafür gibt es in Galileis Modell keine Erklärung. Kepler dagegen hatte die Gezeiten gerade deswegen auf eine Anziehungskraft des Mondes zurückgeführt.

Anstatt nun die unterschiedlichen Ansichten mit dem stets gesprächsbereiten Kepler zu erörtern, kanzelte Galilei den Kollegen ab: "Wie konnte er, bei seiner feinen Gesinnung und seinem durchdringenden Scharfblick, wo er die Lehre von der Erdbewegung in den Händen hatte, Dinge anhören und billigen wie die Herrschaft des Mondes über das Wasser, die verborgenen Qualitäten und was an Kindereien mehr sind?"

Interessanterweise geht aus Galileis privater Korrespondenz hervor, dass ihm eine Anziehungskraft des Mondes schon bald gar nicht mehr als "Kinderei" vorkam. Nach der Veröffentlichung seiner Gezeitentheorie sah er sich nämlich einiger Kritik ausgesetzt und überdachte die Sache immerhin noch einmal. "Natürlich konnte er niemals öffentlich eingestehen, dass sein wertvollster Beweis der Bewegung der Erde, genau der Beweis, der Grund für seinen Sturz war und den ,größten Skandal im Christentum' ausgelöst hatte, gar kein Beweis war", sagt der Wissenschaftshistoriker Ronald Naylor.

Der Papst sicherte Galileis Nachruhm

Galileis Nachruhm blieb von seinem Irrtum unberührt. Nach der Veröffentlichung seiner Theorie kam es zum Zerwürfnis mit dem Papst. Urban VIII. stand unter starkem Druck der konservativen Kräfte innerhalb der Kirche. Etliche Kardinäle warfen ihm mangelnde Unterstützung im Kampf gegen die Protestanten vor. Auf dem Tiefpunkt seines Pontifikats änderte er seinen Kurs, verstieß viele seiner engsten Mitarbeiter und fühlte sich auch von dem scharfzüngigen, übereifrigen Galilei verraten.

Der Forscher aber hatte Glück im Unglück: Der anschließende Inquisitionsprozess, in dem er zu lebenslangem Hausarrest verurteilt wurde, macht ihn erst recht berühmt. Ausgerechnet der Papst, der ihn der Inquisition überantwortete, hatte zuvor verhindert, dass Galileis Buch den Titel "Dialog über Ebbe und Flut" bekommt. Urban VIII. ist es zu verdanken, dass das bekannteste kosmologische Werk Galileis nicht schon auf dem Deckblatt die fehlerhafte Gezeitentheorie ankündigt.

Ganz anders der neue Titel: "Dialog über die beiden hauptsächlichen Weltsysteme, das ptolemäische und das kopernikanische". Hier werden die alte und die neue Weltsicht einander gegenübergestellt. So konnte das Werk nach Galileis Verurteilung von der Wissenschaft als prokopernikanische Schrift bejubelt und gegen die vermeintliche Ignoranz der Kirche ins Feld geführt werden.

Thomas de Padova ist Wissenschaftspublizist in Berlin. Vor kurzem erschien sein Buch „Das Weltgeheimnis - Kepler, Galilei und die Vermessung des Himmels“ (Piper Verlag, 352 S., 19,95 €).

Quelle: F.A.S.
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