Die Anfänge der Naturwissenschaft

Ein Gastbeitrag von Helmut Pfeifer

kopernikus

Nikolaus Kopernikus – der erste der „großen Vier“

Wir befinden uns derzeit in einer noch andauernden Epoche, in welcher der Mensch jene Stufe des Bewusstseins erlangt hat, die ihn in die Lage versetzt, diesen seit Milliarden von Jahren ablaufenden natürlichen Entwicklungsprozess zu erkennen. Durch die Wissenschaft ist uns nämlich die Möglichkeit gegeben, die Entwicklung des Universums bis zurück zum Anfang der Welt wenigstens in Umrissen zu rekonstruieren. Dabei haben wir jetzt erst die unterste Stufe erreicht, die uns die Erkenntnis beschert hat, dass die von uns erlebte Welt bei weitem nicht mit der ganzen Wirklichkeit konform geht. Albert Einstein hat uns erst Anfang des 20. Jahrhunderts eine diesbezügliche bemerkenswerte Aufklärung geliefert, auf die ich in einem späteren Beitrag zurückkommen möchte. Nichts desto trotz haben wir die Umstände und die Bedingungen kennen gelernt, denen wir unsere Existenz und die unserer Umwelt verdanken.

Diese alles umfassende „natürliche Geschichte“ der Welt ist die faszinierende Geschichte der Veränderung und Wandlung, welche der Wasserstoff, der sich kurz nach dem Urknall gebildet hatte, unter der Einwirkung der Naturgesetze vor sehr langer Zeit durchzumachen begann.

Durch die Wissenschaft ist uns nämlich die Möglichkeit gegeben, die Entwicklung des Universums bis zurück zum Urknall wenigstens in Umrissen zu rekonstruieren. Dabei haben wir jetzt erst die unterste Stufe erreicht, die uns die Erkenntnis beschert hat, dass die von uns erlebte Welt bei weitem nicht mit der ganzen Wirklichkeit konform geht. Albert Einstein hat uns erst Anfang des 20. Jahrhunderts eine diesbezügliche bemerkenswerte Aufklärung geliefert, auf die ich demnächst in einem eigenen Beitrag zurückkommen möchte.

Schöpfung ist ein evolutionärer Prozess, der noch andauert

Wir sind nicht, wie Jahrhunderte lang angenommen, sozusagen fix und fertig in diese Welt hineinversetzt worden. Diese Welt hat uns vielmehr im Verlaufe ihrer Milliarden Jahre langen Entwicklung als einen ihrer Teile hervorgebracht. So gesehen ist „Schöpfung“ ein bis heute andauernder und darüber hinausgehender Prozess und mit dem Begriff Evolution gleichzusetzen. Es scheint die Vermutung angebracht, dass wesentliche und grundlegende Bedingungen für die Entstehung des Lebens schon am Beginn des Universums im Voraus festgelegt worden sind. Urheber dafür und auch für die lange Kette großartiger naturwissenschaftlicher Ereignisse scheint eine „kosmische Intelligenz“ zu sein, welche nicht an die Existenz eines menschlichen Gehirns gebunden ist. Das Vorurteil, nur Menschen könnten logisch denken und Strategien entwickeln, verbaut uns weitestgehend das Verständnis für die Natur, für die uns umgebende Welt und welche Rolle wir darin wirklich spielen. Es ist daher eine der ersten und wichtigsten Einsichten, dass es diese kosmische Intelligenz ist, welche die Entwicklung von Menschen mit ihren Gehirnen und ihrem Bewusstsein erst ermöglicht hat. Mit anderen Worten: Schon lange vor dem menschlichen Geist gab es in der Natur planvolles Handeln, Probieren, Anpassung, Gedächtnis, Lernen usw. Gerade diesen Eigenschaften der Natur verdanken wir Menschen mit all unseren erworbenen Fähigkeiten unser Dasein.

Astronomie und Mystik gehörten anfangs zusammen

Schon vor einigen Jahrtausenden begannen Personen mit herausragenden geistigen Fähigkeiten, zum Teil aus religiösen Gründen, teils durch Himmelsbeobachtungen inspiriert, Fragen zu stellen, welche die Bewegungen der beobachtbaren Himmelskörper und folglich die kosmische Position und die Gestalt unserer Erde betrafen. Einer der ersten Wissenschaftszweige war neben der Medizin die Astronomie, wobei philosophische und theologische Aspekte und Betrachtungsweisen eine große Rolle spielten. Sonne und Mond hatten seit alters her für die Menschen eine große mystische Bedeutung. Auch den damals sichtbaren Planeten, wegen ihren seltsamen Bahnen auch Wandelsterne genannt, schrieb man starken Einfluss auf die Geschicke der Menschheit zu und benannte sie nach römischen Göttern (Merkur, Mars, Jupiter, Venus usw.). Die Erde stellte man sich als festen, im Raum unbeweglichen Mittelpunkt des Universums vor. Dieses sogenannte „geozentrische“ System einer ruhenden Erde der alten griechischen Naturphilosophen hielt sich viele Jahrhunderte lang und hatte große Befürworter in der katholischen Kirche, deren offizielle Lehrmeinung es auch darstellte.

Erst ab dem 16. Jahrhundert kam es zu herausragenden Entdeckungen, die den Anfang der modernen Naturwissenschaft darstellen. Die berühmten Wissenschaftler, denen wir diese Umwälzung verdanken, werden zurecht „die großen Vier“ genannt. Auf sie wollen wir hier kurz eingehen.

Die großen Vier

Der erste davon war Nikolaus Kopernikus, der mit fundierten Berechnungen bewies, dass die Erde die Sonne einmal jährlich umlaufe, wobei sie sich täglich einmal um die eigene Achse drehe. Diese revolutionäre Entdeckung bedeutete, dass nicht die Erde, sondern die Sonne im Zentrum des „Alls“ ruht. Das heliozentrische System war damit geboren und konnte sich allmählich durchsetzen. Kopernikus konnte die Verbreitung seines ausführlichen schriftlichen Werks nicht mehr selbst erleben, da es erst kurz vor seinem Tod erschienen war. Zwar wies dieses kopernikanische System noch Fehler und Ungenauigkeiten auf, aber es war trotzdem bahnbrechend und damit ein wichtiger Schritt in Bezug auf die weitere Entwicklung naturwissenschaftlicher Arbeit.

Die nächste geistige „Größe“ war Johannes Kepler. Er war Wissenschaftler und Mystiker zugleich und beschäftigte sich mit verschiedenen Wissenschaftsbereichen. Seine größte Bedeutung liegt in der Erforschung und Berechnung der damals bekannten Planetenbahnen. Er hat sie in seinen drei Keplerschen Gesetzen beschrieben und damit die Astronomie seiner Zeit grundlegend verändert. Die bemerkenswerteste Erkenntnis war dabei, dass die Planeten die Sonne nicht auf kreisförmigen, sondern auf elliptischen Bahnen umlaufen, wobei die Sonne in einem ihrer Brennpunkte steht.

Der dritte große Wegbereiter der modernen Wissenschaften war Galileo Galilei, der etwa zur selben Zeit in Italien lebte. Seine größten und revolutionärsten Erkenntnisse betreffen die Bewegungen von Gegenständen auf der Erde. Mit seinen Arbeiten legte er das Fundament zur Mechanik, einem Wissenszweig, der sich mit Kräften und ihrem Einfluss auf Bewegungen beschäftigt. Daneben arbeitete er an der Verbesserung von Fernrohren für die Himmelsbeobachtung und entdeckte dabei unter anderem die Monde des Jupiters. Galilei war auch der erste, der sich mit dem Phänomen „Licht“ experimentell beschäftigte und feststellte, dass Licht entgegen früheren Annahmen nicht bewegungslos im Raum vorhanden sei, sondern eher mit einer sehr schnellen Bewegung zwischen Lichtquelle und Sinnesempfindung zu tun habe.

Isaac Newton, der letzte der großen „Vier“, baute auf die Erkenntnisse von Kepler und Galilei auf. In seiner Philosophiae Naturalis Principia Mathematica beschrieb er unter anderem die Gesetzmäßigkeit der Massenanziehung zweier Körper, beschäftigte sich eingehend mit der Eigenheit von Geschossen und deren Flugbahn und untersuchte intensiv die Gravitationskraft. Seine wichtigste Erkenntnis daraus: Es gibt eine Gesetzmäßigkeit nach der diese Kraft umgekehrt zum Quadrat der Entfernung abnimmt. Das heißt, bei Zunahme der Entfernung zweier Körper auf das Doppelte, sinkt die Gravitationskraft auf ein Viertel ihres ursprünglichen Wertes.

Einer der Kernpunkte seiner Lehren sind die drei „Gesetze der Bewegung“, die für die Astronomie große Bedeutung haben. Der erste Satz beschäftigt sich mit der Trägheit von Körpern. Der zweite betrifft die Formel Kraft ist gleich Masse mal Beschleunigung und der dritte Satz sagt aus, dass zwei Körper gegenseitig eine gleich starke Kraft aufeinander ausüben. Masse erfüllt also eine Doppelrolle: sie erzeugt die Gravitationskraft eines Körpers und ist gleichzeitig Gradmesser seiner Trägheit, also seines Widerstandes gegen eine Beschleunigungskraft. (Später baute Einstein diese Theorie noch aus, indem er sie in seine relativistischen Betrachtungen einbezog, wobei er eine Ruhemasse und eine relative Masse einführte). Newton beschäftigte sich außerdem auch intensiv mit Ruhe- und Bewegungszuständen von Körpern. Nach eingehenden Versuchen und Überlegungen folgerte er, dass zwischen „Ruhe“ und „gleichförmiger Bewegung“ im „absoluten Raum“, wie er ihn nannte, kein physikalisch beobachtbarer Unterschied bestehe. Aus seinen diesbezüglichen Gesetzen folgerte schon Newton ein Relativitätsgesetz, nach dem Ruhe und gleichförmige Bewegung relativ sind.

Das Lebenswerk Newtons, komprimiert in seinem Werk „Mathematische Prinzipien der Naturlehre“, publiziert 1687, fand noch zu seiner Lebenszeit volle Anerkennung und verschaffte ihm die Möglichkeit, von Ehren überschüttet, ein Leben als berühmte Londoner Persönlichkeit zu führen. Hervorzuheben dabei sind seine Wahl zum Präsidenten der Royal Society of London und die Tatsache, dass Queen Ann ihn zum Ritter geschlagen hat. Newton starb 1727 im Alter von 84 Jahren und wurde in der Westminster Abbey beerdigt.

Nach Newton begann sich die Naturwissenschaft mit den Gebieten Optik, Elektrizität und Magnetismus zu beschäftigen, welche nachträglich betrachtet, interessanterweise den indirekten Zugang zur Relativitätstheorie Einsteins bedeutet haben.

 

Foto: Screenshot Youtube
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Ein Kommentar zu “Die Anfänge der Naturwissenschaft

  1. Natur = Gott, dass wäre die pantheistische Sicht, wie sie auch Einstein vertreten hat. Evolution als reinen Zufallsprozess kann man, aus meiner Sicht nicht ausreichend Begründen. Man denke nur an Phänomene die Konvergent entstanden sind. Wie zbsp Pflanzen, die nicht phylogenetisch miteinander Verwand sind und unabhängig von einander die Fähigkeit Koffein zu produzieren hervorgebracht haben. Oder dass das Auge bei Wirbeltieren und Weichtieren ebenfalls konvergent entsteht. U.v.m
    Besonders eine Reihe von Quantenphysikern sind heute davon überzeugt, das die Evolution zielgerichtet verläuft.
    Phänotypisch wird sich der Mensch in Zukunft kaum signifikant verändern. Geistig /Spirituell ist die Schöpfung definitiv noch nicht abgeschlossen. Wenn ich an die Genesis denke fällt mir ein, dass auch erst die 7 Vollständigkeit oder Vollkommenheit demonstriert und nicht die 6.

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