Eine kurze Geschichte der wissenschaftlichen Revolution

Die Geschichte der Menschheit wird oft als eine Reihe von Episoden gerahmt, die plötzliche Wissensschübe darstellen. Die Agrarrevolution, die Renaissance und die Industrielle Revolution sind nur einige Beispiele für historische Perioden, in denen Innovationen allgemein als schneller als zu anderen Zeitpunkten in der Geschichte angesehen werden und zu großen und plötzlichen Erschütterungen in Wissenschaft, Literatur und Technologie führen und Philosophie. Zu den bemerkenswertesten gehört die Wissenschaftliche Revolution, die entstand, als Europa aus einer intellektuellen Flaute erwachte, die von Historikern als das dunkle Zeitalter bezeichnet wurde.

Die Pseudowissenschaft des dunklen Zeitalters

Vieles, was im frühen Mittelalter in Europa als über die Natur bekannt galt, geht auf die Lehren der alten Griechen und Römer zurück. Und Jahrhunderte nach dem Untergang des Römischen Reiches stellten die Menschen viele dieser lang gehegten Konzepte und Ideen trotz der vielen inhärenten Mängel immer noch nicht in Frage.

Der Grund dafür war, dass solche „Wahrheiten“ über das Universum von der katholischen Kirche, die zu dieser Zeit die Hauptverantwortliche für die weitverbreitete Indoktrination der westlichen Gesellschaft war, weitgehend akzeptiert wurden. Eine Infragestellung der kirchlichen Doktrin war damals gleichbedeutend mit Häresie und lief daher Gefahr, vor Gericht gestellt und bestraft zu werden, weil sie gegen Ideen vorging. 

Ein Beispiel für eine populäre, aber unbewiesene Lehre waren die aristotelischen Gesetze der Physik. Aristoteles lehrte, dass die Geschwindigkeit, mit der ein Gegenstand fiel, durch sein Gewicht bestimmt wurde, da schwerere Gegenstände schneller fielen als leichtere. Er glaubte auch, dass alles unter dem Mond aus vier Elementen bestand: Erde, Luft, Wasser und Feuer.

In Bezug auf die Astronomie diente das erdzentrierte Himmelssystem des griechischen Astronomen Claudius Ptolemäus, in dem Himmelskörper wie Sonne, Mond, Planeten und verschiedene Sterne in perfekten Kreisen um die Erde kreisten, als Vorbild für Planetensysteme. Und eine Zeit lang konnte das Modell von Ptolemäus das Prinzip eines erdzentrierten Universums wirksam bewahren, da es die Bewegung der Planeten ziemlich genau vorhersagte.

Wenn es um das Innenleben des menschlichen Körpers ging, war die Wissenschaft ebenso fehlerbehaftet. Die alten Griechen und Römer verwendeten ein medizinisches System namens Humorismus, das besagte, dass Krankheiten das Ergebnis eines Ungleichgewichts von vier Grundsubstanzen oder „Humoren“ waren. Die Theorie war mit der Theorie der vier Elemente verwandt. So würde zum Beispiel Blut mit Luft und Schleim mit Wasser korrespondieren.

Wiedergeburt und Reformation

Glücklicherweise würde die Kirche im Laufe der Zeit beginnen, ihren hegemonialen Einfluss auf die Massen zu verlieren. Zunächst gab es die Renaissance, die zusammen mit einem erneuten Interesse an Kunst und Literatur zu einer Verlagerung hin zu unabhängigerem Denken führte. Die Erfindung der Druckerpresse spielte ebenfalls eine wichtige Rolle, da sie die Alphabetisierung erheblich erweiterte und es den Lesern ermöglichte, alte Ideen und Glaubenssysteme zu überdenken.

Genau um diese Zeit, im Jahre 1517, verfasste der in seiner Kritik an den Reformen der katholischen Kirche ausgesprochene Mönch Martin Luther seine berühmten "95 Thesen", in denen alle seine Missstände aufgelistet waren. Luther förderte seine 95 Thesen, indem er sie auf eine Broschüre druckte und unter den Zuschauern verteilte. Er ermutigte auch die Kirchgänger, die Bibel selbst zu lesen, und machte den Weg frei für andere reformorientierte Theologen wie John Calvin.

Die Renaissance würde zusammen mit Luthers Bemühungen, die zu einer als protestantische Reformation bekannten Bewegung führten, dazu dienen, die Autorität der Kirche in allen Angelegenheiten zu untergraben, die im Wesentlichen hauptsächlich Pseudowissenschaften betrafen. Und dieser aufkeimende Geist der Kritik und Reform hat dazu geführt, dass die Beweislast für das Verständnis der natürlichen Welt immer wichtiger wurde und damit die Grundlage für die wissenschaftliche Revolution bildete.

Nikolaus Kopernikus

In gewisser Weise kann man sagen, dass die wissenschaftliche Revolution als die kopernikanische Revolution begann. Der Mann, der alles begann, Nicolaus Copernicus, war ein Mathematiker und Astronom der Renaissance, der in der polnischen Stadt Toruń geboren und aufgewachsen ist. Er besuchte die Universität von Krakau und setzte sein Studium in Bologna, Italien, fort. Hier lernte er den Astronomen Domenico Maria Novara kennen und die beiden begannen bald, wissenschaftliche Ideen auszutauschen, die oft die seit langem akzeptierten Theorien von Claudius Ptolemäus in Frage stellten.

Nach seiner Rückkehr nach Polen nahm Copernicus eine Position als Kanoniker ein. Um 1508 begann er leise, eine heliozentrische Alternative zum Planetensystem von Ptolemäus zu entwickeln. Um einige der Inkonsistenzen zu korrigieren, die die Vorhersage der Planetenpositionen unzureichend machten, platzierte das System, das er schließlich entwickelte, die Sonne im Zentrum anstatt auf der Erde. Und im heliozentrischen Sonnensystem von Copernicus wurde die Geschwindigkeit, mit der die Erde und andere Planeten die Sonne umkreisten, durch ihre Entfernung von ihr bestimmt.

Interessanterweise war Copernicus nicht der erste, der einen heliozentrischen Ansatz für das Verständnis des Himmels vorschlug. Der antike griechische Astronom Aristarchos von Samos, der im 3. Jahrhundert v. Chr. Lebte, hatte schon viel früher ein ähnliches Konzept vorgeschlagen, das sich nie so recht durchsetzte. Der große Unterschied bestand darin, dass Copernicus 'Modell die Bewegungen der Planeten genauer vorhersagte.  

Copernicus beschrieb seine kontroversen Theorien in einem 40-seitigen Manuskript mit dem Titel Commentariolus im Jahr 1514 und in De revolutionibus orbium coelestium ("Über die Revolutionen der Himmelskugeln"), das kurz vor seinem Tod im Jahr 1543 veröffentlicht wurde die katholische Kirche, die schließlich 1616 De revolutionibus verbot.

Johannes Kepler

Trotz der Empörung der Kirche sorgte das heliozentrische Modell von Copernicus bei Wissenschaftlern für viel Aufsehen. Einer dieser Menschen, der großes Interesse zeigte, war der junge deutsche Mathematiker Johannes Kepler. 1596 veröffentlichte Kepler Mysterium cosmographicum (Das kosmografische Mysterium), das als erste öffentliche Verteidigung der Theorien von Copernicus diente.

Das Problem bestand jedoch darin, dass das Modell von Copernicus immer noch Mängel aufwies und die Planetenbewegung nicht vollständig genau vorhersagte. 1609 veröffentlichte Kepler, dessen Hauptarbeit darin bestand, die Art und Weise zu erklären, wie sich der Mars periodisch zurückbewegt, die Astronomia nova (Neue Astronomie). In dem Buch theoretisierte er, dass Planetenkörper die Sonne nicht in perfekten Kreisen umkreisen, wie Ptolemäus und Kopernikus angenommen hatten, sondern auf einem elliptischen Pfad.     

Neben seinen Beiträgen zur Astronomie machte Kepler weitere bemerkenswerte Entdeckungen. Er fand heraus, dass es die Brechung ist, die die visuelle Wahrnehmung der Augen ermöglicht, und verwendete dieses Wissen, um Brillen für Kurzsichtigkeit und Weitsichtigkeit zu entwickeln. Er konnte auch beschreiben, wie ein Teleskop funktionierte. Weniger bekannt war, dass Kepler das Geburtsjahr Jesu Christi berechnen konnte.

Galileo Galilei

Ein weiterer Zeitgenosse Keplers, der sich ebenfalls für ein heliozentrisches Sonnensystem interessierte, war der italienische Wissenschaftler Galileo Galilei. Im Gegensatz zu Kepler glaubte Galileo jedoch nicht, dass sich Planeten in einer elliptischen Umlaufbahn bewegten und in der Perspektive blieben, dass Planetenbewegungen in irgendeiner Weise kreisförmig waren. Dennoch lieferte Galileis Arbeit Beweise, die dazu beitrugen, die kopernikanische Sichtweise zu stärken und dabei die Position der Kirche weiter zu untergraben.

1610 begann Galileo mit einem von ihm selbst gebauten Teleskop, die Linse auf den Planeten zu befestigen, und machte eine Reihe wichtiger Entdeckungen. Er stellte fest, dass der Mond nicht flach und glatt war, sondern Berge, Krater und Täler hatte. Er entdeckte Flecken auf der Sonne und sah, dass der Jupiter Monde hatte, die ihn umkreisten, und nicht die Erde. Als er die Venus verfolgte, stellte er fest, dass sie Phasen wie der Mond hatte, was bewies, dass sich der Planet um die Sonne drehte.

Viele seiner Beobachtungen widersprachen der etablierten ptolämischen Vorstellung, dass sich alle Planetenkörper um die Erde drehten und stattdessen das heliozentrische Modell unterstützten. Einige dieser früheren Beobachtungen veröffentlichte er im selben Jahr unter dem Titel Sidereus Nuncius (Sternenbote). Das Buch und die darauf folgenden Erkenntnisse veranlassten viele Astronomen, zur Denkschule von Copernicus überzugehen und Galileo mit der Kirche in heißes Wasser zu setzen.

Trotzdem setzte Galilei in den folgenden Jahren seine „ketzerischen“ Wege fort, was seinen Konflikt sowohl mit der katholischen als auch mit der lutherischen Kirche weiter vertiefen würde. 1612 widerlegte er die aristotelische Erklärung, warum Objekte auf dem Wasser schwammen, indem er erklärte, dass dies auf das Gewicht des Objekts im Verhältnis zum Wasser und nicht auf die flache Form eines Objekts zurückzuführen sei.

1624 erhielt Galilei die Erlaubnis, eine Beschreibung des ptolemischen und des kopernikanischen Systems zu schreiben und zu veröffentlichen, unter der Bedingung, dass dies nicht in einer Weise geschieht, die das heliozentrische Modell begünstigt. Das daraus resultierende Buch „Dialog über die beiden Hauptsysteme der Welt“ wurde 1632 veröffentlicht und als Verstoß gegen die Vereinbarung interpretiert.

Die Kirche leitete schnell die Inquisition ein und stellte Galileo wegen Häresie vor Gericht. Obwohl er vor harter Bestrafung verschont blieb, nachdem er zugegeben hatte, die kopernikanische Theorie unterstützt zu haben, wurde er für den Rest seines Lebens unter Hausarrest gestellt. Trotzdem hat Galileo seine Forschungen nie eingestellt und bis zu seinem Tod im Jahr 1642 mehrere Theorien veröffentlicht.  

Isaac Newton

Während sowohl Kepler als auch Galileo dabei halfen, das kopernikanische heliozentrische System zu vertreten, gab es immer noch eine Lücke in der Theorie. Keiner kann angemessen erklären, welche Kraft die Planeten um die Sonne in Bewegung hielt und warum sie sich auf diese Weise bewegten. Erst einige Jahrzehnte später bewies der englische Mathematiker Isaac Newton das heliozentrische Modell.

Isaac Newton, dessen Entdeckungen in vielerlei Hinsicht das Ende der wissenschaftlichen Revolution markierten, kann durchaus als eine der wichtigsten Figuren dieser Ära angesehen werden. Was er in seiner Zeit erreicht hat, ist seitdem zur Grundlage der modernen Physik geworden, und viele seiner in Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie) beschriebenen Theorien wurden als die einflussreichsten Arbeiten auf dem Gebiet der Physik bezeichnet.

Im Principa, Newton, der 1687 veröffentlicht wurde, beschrieb drei Bewegungsgesetze, mit deren Hilfe die Mechanismen hinter elliptischen Planetenbahnen erklärt werden können. Das erste Gesetz postuliert, dass ein Objekt, das stationär ist, so bleibt, es sei denn, es wird eine äußere Kraft auf es ausgeübt. Das zweite Gesetz besagt, dass Kraft gleich Masse mal Beschleunigung ist und eine Änderung der Bewegung proportional zur ausgeübten Kraft ist. Das dritte Gesetz legt einfach fest, dass für jede Handlung eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion vorliegt.

Obwohl Newtons drei Bewegungsgesetze zusammen mit dem Gesetz der universellen Gravitation ihn letztendlich zu einem Star unter den Wissenschaftlern machten, leistete er auch einige andere wichtige Beiträge auf dem Gebiet der Optik, wie den Bau seines ersten praktischen Spiegelteleskops und dessen Entwicklung eine Theorie der Farbe.