Wenn der Himmel die Vollkommenheit verloren hat

Die Ankunft von Teleskopen hat unsere Ideale des Nachthimmels gebrochen

Ich habe ein kleines Buch in der Hand, The Starry Herald (ursprünglich in lateinischer Sprache, Sidereus Nuncius ), das 1610 vom italienischen Mathematiker und Wissenschaftler Galileo Galilei geschrieben wurde. Die erste Ausgabe wurde in 550 Exemplaren gedruckt, von denen 150 bis heute erhalten sind. Vor einigen Jahren lagen die ersten Ausgaben des Buches bei Christies Auktion zwischen 600.000 und 800.000 US-Dollar. Mein 1989 gedrucktes Taschenbuch kostete mich 12 US-Dollar.

Und obwohl die Wissenschaftsgeschichte Vestnik nicht mit den gleichen großzügigen Lorbeeren gekrönt hat wie Newtons mathematische Prinzipien der Naturphilosophie oder Darwins Ursprung der Arten , glaube ich, dass dies eines der einflussreichsten wissenschaftlichen Bücher war, die jemals veröffentlicht wurden. In diesem kleinen Buch berichtet Galileo über das, was er sah, als er sein neues Teleskop in Richtung Himmel drehte: eindeutige Beweise dafür, dass Himmelskörper aus gewöhnlichem Material wie Wintereis auf den Inseln bestehen. Das Ergebnis löste eine Revolution in den Köpfen aus, die Himmel und Erde trennte, eine spektakuläre Erweiterung des Territoriums der materiellen Welt verursachte und das Absolute herausforderte. Die Materialität der Sterne in Verbindung mit dem Gesetz der Energieerhaltung lässt darauf schließen, dass die Sterne zum Aussterben verurteilt sind. Die Sterne am Himmel, die auffälligsten Symbole für Unsterblichkeit und Beständigkeit, werden eines Tages ihr Leben beenden und sterben.


Das Galileo-Teleskop, mit dem er 1610 den Himmel beobachtete. Jetzt befindet es sich im Galileo-Museum in Florenz.

Galileo wurde in Pisa geboren und wuchs in Florenz auf. Seit 1592 unterrichtete er Mathematik an der Universität von Padua. Da er nicht in der Lage war, seine Schulden für nur ein Gehalt zu begleichen - er musste die Leistungen der Schwestern bezahlen und auch die drei Kinder seiner Geliebten unterstützen -, vermietete er Wohnungen und handelte mit wissenschaftlichen Instrumenten. In den späten 1580er Jahren führte er sein berühmtes Experiment mit Bewegung und fallenden Körpern durch. 1609, im Alter von 45 Jahren, hörte er von einer neuen Lupe, die kürzlich in den Niederlanden erfunden wurde. Ohne dieses Wunder überhaupt zu sehen, entwickelte er sich schnell und baute das Teleskop selbst, und er war um ein Vielfaches mächtiger als die Holländer. Anscheinend war er der erste Mensch, der so etwas in den Himmel schickte. Teleskope in den Niederlanden wurden "Spionagegläser" genannt Fernglas; Wir haben ein "Fernglas" / ca. perev. ], was bestimmte Verdächtigungen hinsichtlich ihrer Verwendung aufwirft).

Galileo polierte und polierte die Linsen selbst. Sein erstes Werkzeug vergrößerte Objekte um das Zwölffache. Infolgedessen konnte er Teleskope mit einer dreißigfachen Vergrößerung herstellen, und die Objekte in ihnen schienen tausendmal näher zu sein, als sie tatsächlich waren. Seine überlebenden Teleskope sind im selten besuchten Galiläa-Museum in Florenz zu sehen. Sein erstes Teleskop war 93 cm lang und 4 cm breit, es war ein Rohr aus Holz und Leder mit einer konvexen Linse auf der einen Seite und einem konkaven Okular auf der anderen Seite. Ich habe kürzlich seine Replik studiert. Erstens war ich überrascht über das kleine Sichtfeld, das die Größe einer Münze hatte und sich auf Armeslänge befand. Und Langeweile. Mit ein wenig Schielen konnte ich jedoch die schwachen Bilder in dieser Münze mit schwachem Licht erkennen. Und indem ich ein primitives Teleskop auf ein hundert Meter entferntes Gebäude richtete, konnte ich Steine ​​erkennen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar waren.

Die Aufregung und das Erstaunen von Galileo, die er wahrscheinlich erlebte, als er zum ersten Mal mit seinem Instrument zu den „Himmelskörpern“ aufblickte, die seit Jahrhunderten als rotierende Kugeln von Mond, Sonne und Planeten beschrieben werden, ist kaum vorstellbar. Hinter ihnen drehten sich Kristallkugeln mit Sternen, und die am weitesten entfernte Kugel, Primum Mobile, wurde von Gott selbst mit dem Finger gedreht. Und all dies musste aus Äther bestehen, dem fünften Element von Aristoteles, makellos und ideal in Form und Zusammensetzung, das Milton im Gedicht " Paradise Lost " als "vergängliche Quintessenz des Himmels" beschrieb. Und das alles war in Einheit mit dem Bewusstsein Gottes. Tatsächlich durchschaute Galileo seine kleinen Röhrenkrater auf dem Mond und dunkle Flecken auf der Sonne.

Jahrhunderte zuvor hatte Thomas von Aquin Aristoteles 'Kosmologie erfolgreich mit der christlichen Lehre verbunden, einschließlich der Vergänglichkeit von Himmelskörpern und der Idee, unbeweglich im Zentrum des Erduniversums zu hängen. Nur in einem Fall ist Thomas von Aristoteles abgewichen: Die nach Aristoteles unendliche Lebensdauer des Universums war nach dem christlichen Dogma endlich. Die von Galileo entdeckten Unvollkommenheiten der Himmelskörper stellten die Kirche vor eine ernsthafte Herausforderung. Aber das Teleskop selbst war eine Herausforderung. Galileos Messröhre war eines der ersten Instrumente, um die Gefühle einer Person zu verstärken und eine Welt zu zeigen, die mit natürlichen Augen und Ohren nicht sichtbar ist. Es gab nichts dergleichen, bevor dieses Werkzeug erschien. Viele Menschen standen ihm skeptisch gegenüber und bezweifelten die Realität dieses Geräts und die Bewertung seiner Entdeckungen. Einige betrachteten die seltsame Pfeife als magisch, etwas, das nicht von dieser Welt stammt, als hätte jemand im 19. Jahrhundert ein Smartphone gesehen. Galileo selbst verstand selbst als Wissenschaftler nicht ganz, wie das funktioniert.

Es muss daran erinnert werden, dass der Glaube an Magie, Hexerei und schwarze Magie in Europa im 16. und 17. Jahrhundert weit verbreitet war. Allein in diesen zwei Jahrhunderten wurden 40.000 Menschen, hauptsächlich Frauen, die der Hexerei verdächtigt wurden, auf dem Scheiterhaufen verbrannt, an einem Galgen aufgehängt oder enthauptet. 1597 beklagte sich König James VI. Von Schottland, der 1603 James I. von England wurde, über "die schreckliche Anzahl dieser abscheulichen Sklaven des Teufels, Hexen und Zauberer", die zu dieser Zeit und in diesem Land waren. Es wurde angenommen, dass Zauberer Flüche wirken und ein Haarbüschel oder den Nagel eines Opfers beschädigen könnten. War das Gerät der italienischen Mathematikerhexerei?

Andere verwiesen auf Galileos Entdeckungen, die mit einem verdächtigen Teleskop gemacht wurden, nicht weil sie nach schwarzer Magie rochen oder der theologischen Lehre widersprachen, sondern weil sie persönliche Ansichten über die Welt und philosophische Konzepte in Frage stellten. Cesare Cremonini, Professor für aristotelische Philosophie an der Universität von Padua und Kollege von Galileo, wies seine Vorwürfe von Kratern auf dem Mond und Flecken auf der Sonne zurück, weigerte sich jedoch selbst, in die Pfeife zu schauen. Anschließend wurden Cremoninis Worte mit den Worten zitiert: "Ich möchte keine Aussagen unterstützen, von denen ich nichts weiß und Dinge, die ich nicht gesehen habe ... und die Beobachtungen durch diese Brille bereiten mir Kopfschmerzen. Genug! Ich möchte nichts mehr darüber hören. " Ein anderer galiläischer Zeitgenosse, Giulio Libri, Professor für aristotelische Philosophie in Pisa, weigerte sich ebenfalls, durch die Pfeife zu schauen. Galileo beantwortete diese Ablehnungen in einem Brief an seinen Kollegen, einen Wissenschaftler Johannes Kepler :

Mein lieber Kepler, ich möchte, dass wir über diese erstaunliche Dummheit gewöhnlicher Menschen lachen. Was können Sie über die führenden Philosophen dieser Akademie sagen, die von Eselsturheit überwältigt sind und nicht durch ein Teleskop auf die Planeten oder den Mond schauen wollen, obwohl ich ihnen freiwillig und ausdrücklich tausendmal eine solche Gelegenheit geboten habe? Genau wie ein Esel seine Ohren drückt, schließen diese Philosophen ihre Augen vor dem Licht der Wahrheit.

Ein kleines Buch von Galileo ist Cosimo II., Den Medici, dem Großherzog der Toskana, gewidmet. Auf der Titelseite heißt es: „STAR BULLETIN enthüllt großartige und wundervolle Ansichten und zeigt allen, insbesondere Philosophen und Astronomen, die Dinge, die GALILEO GALILEI, ein Florentiner Aristokrat und Mathematiklehrer von der Universität Padua, kürzlich mit seinem Teleskop gesehen hat entwickelt ... “In dem Buch zeigt Galileo seine eigenen Zeichnungen des Mondes, die durch sein Teleskop sichtbar sind und dessen dunkle und helle Abschnitte, Täler und Hügel, Krater, Berge und Gebirgszüge zeigen. Er schätzt sogar die Höhe der Mondberge anhand der Länge ihrer Schatten.

Als er die Linie betrachtete, die die hellen und dunklen Teile des Mondes, den sogenannten Terminator , trennte, stellte sich heraus, dass es sich nicht um eine glatte Kurve handelte, die von einer idealen Kugel aus theologischen Erfindungen erwartet werden konnte, sondern gekrümmt und uneben war. "Dann wird jeder verstehen können", schreibt Galileo, "mit dem gewissen Gefühl, dass der Mond in keiner Weise eine glatte und polierte Oberfläche hat, sondern rau, uneben und wie das Gesicht der Erde selbst überall mit riesigen Felsvorsprüngen, tiefen Abgründen und Biegungen übersät ist." . Er berichtete auch über die Beobachtung von Monden am Jupiter, die eine überzeugende Hypothese über die Ähnlichkeit anderer Planeten mit der Erde lieferten. Mit anderen Worten, die Erde hat aufgehört, etwas Besonderes zu sein. Und all dies bestätigte die vor 67 Jahren gemachte Annahme von Copernicus, dass sich die Sonne und nicht die Erde im Zentrum des Planetensystems befindet. Für ein so kleines Buch waren es viele Ideen. Und ohne sich bei Aristoteles oder der Kirche zu entschuldigen.

Einige Monate nach der Veröffentlichung von Sidereus Nuncius wurde Galileo europaweit bekannt - insbesondere, weil das Teleskop neben dem wissenschaftlichen auch militärischen und kommerziellen Wert hatte. Galileo schrieb an einen Freund: „Von den höchsten Glockentürmen Venedigs aus können Sie Segel und Schiffe so weit entfernt beobachten, dass sie zwei Stunden oder länger brauchten, um mit vollen Segeln zum Hafen zu gelangen, wenn sie bereits ohne mein Teleskop gesehen werden konnten.“ Das Gerücht über die Erfindung wurde schriftlich und mündlich verbreitet.

Galileos Ankündigung der Anwesenheit dunkler Flecken in der Sonne war eine noch größere Herausforderung für die göttliche Vollkommenheit des Himmels. Jetzt wissen wir, dass diese Flecken durch die vorübergehende Konzentration magnetischer Energie in den äußeren Schichten der Sonne verursacht werden. Da sie vorübergehend sind, erscheinen und verschwinden diese Flecken. Christopher Scheiner, ein führender Jesuitenmathematiker in Schwaben (Südwestdeutschland), nahm 1611 eines dieser Geräte für sich heraus und bestätigte Galileos Beobachtungen, dunkle Flecken vor der Sonne zu bewegen. Scheiner stützte sich jedoch auf Aristoteles 'unbestrittene Annahme über die Idealität der Sonne und begann, verschiedene zweifelhafte Argumente vorzubringen, nach denen dieses Phänomen durch andere Planeten oder Monde verursacht wurde, die um die Sonne kreisten, und der Leuchte selbst nicht inhärent war.

Wie auf der Titelseite seines Buches angegeben, war Galileo Mathematiker. Es wurde allgemein angenommen, dass Mathematik in einer abstrakten und logischen Welt existiert. Mathematiker halfen Wissenschaftlern, die "reale Welt" zu zählen und vorherzusagen, aber die Mathematik war anders als diese Welt. Insbesondere Systeme von Himmelskörpern, die theologischen Modellen widersprechen, wurden einfach als bequeme Zählgeräte verwendet, die eher die Sichtbarkeit als die Realität beschreiben. Daher könnten das Planetensystem von Aristoteles und Ptolemäus mit der Erde im Zentrum und das Copernicus-System mit der Sonne im Zentrum als unterschiedliche Berechnungsmethoden gleichgesetzt werden, da beide ziemlich genaue Ergebnisse der Position der Planeten lieferten. Aber der erste entsprach theologischen und philosophischen Überzeugungen, so dass angenommen wurde, dass er die Realität widerspiegelt.

Als Galileos Beobachtungen bekannt wurden, reagierten die Vertreter der Kirche mit Skepsis. Am 19. März 1611 schrieb Kardinal Roberto Bellarmine , Leiter des römischen Kollegiums, an seine Jesuitenbrüder und Mathematiker:

Ich weiß, dass Ihre Pfarrer von neuen astronomischen Beobachtungen eines herausragenden Mathematikers gehört haben. Ich muss wissen, weil ich unterschiedliche Meinungen gehört habe und Sie, die ehrwürdigen Väter, die Erfahrung in den mathematischen Wissenschaften haben, mir leicht sagen können, ob diese neuen Entdeckungen gerechtfertigt sind oder ob alles eine Erscheinung ist, die nicht mit der Realität zusammenhängt.

Obwohl sich Mathematiker der Kirche über die Einzelheiten von Galileos Entdeckungen stritten, akzeptierten sie einstimmig die Realität dieser Beobachtungen. Dennoch wurden die Entdeckungen, die Galileo mit dem Teleskop gemacht hatte, und seine Unterstützung für das heliozentrische Modell von Copernicus als unverzeihlicher Angriff auf theologische Dogmen angesehen. Aus diesem Grund wurde Galileo, ein rechtschaffener römischer Katholik, der einst ernsthaft über die Möglichkeit nachdachte, Priester zu werden, von der Inquisition beurteilt, was ihn zwang, auf die meisten seiner astronomischen Aussagen zu verzichten, und er verbrachte die letzten Jahre seines Lebens unter Hausarrest.

Jetzt möchte ich mich nicht auf die falsche Position der Erde im Zentrum des Universums konzentrieren, sondern auf das damals neue Konzept der Materialität des Himmels. Es war diese Materialisierung, die Verletzung der sogenannten Himmelskörper, die die absolute Natur der Sterne verletzte. Und die Zerstörung begann mit der Beobachtung von Kratern und Spalten des Mondes. Nach 1610 begannen viele Denker und Schriftsteller, den Mond mit Planetenorten zu betrachten, an denen sich Boden, Luft und Wasser befinden, die für eine humanoide, wenn auch ungewöhnliche Bevölkerung geeignet sind. 1630 beendete Johannes Kepler, den Galileo über „die Dummheit gewöhnlicher Menschen“ schrieb, die Arbeit an der sehr beliebten Fantasie Somnium (Traum), in der der Junge und seine Mutter eine Raumfahrt zum Mond namens Levania unternehmen. In Levania übertrifft alles irdische Gegenstücke. Berge erheben sich viel höher als die Erde, Ebenen fallen darunter. In der heißen Zone von Levania gibt es Lebewesen, die ungeheuer groß sind und eines Tages leben. Diese Tiere, die schwimmen, fliegen und kriechen, leben nicht lange genug, um Städte oder Regierungen zu bauen, aber sie können das Leben erhalten. Da Kepler ein herausragender Wissenschaftler war, nahm die wissenschaftliche Welt diese Geschichte im 17., 18. und sogar 19. Jahrhundert ernst.



Es gab viele andere ähnliche Fantasien. In dem Gedicht Elephant on the Moon sah Samuel Butler , ein Amateurwissenschaftler, der den Mond durch ein Teleskop beobachtete, eine Armeeschlacht, in der der Mondelefant innerhalb weniger Sekunden von einer Soldatenreihe zur nächsten sprang (möglicherweise aufgrund der verringerten Schwerkraft des Mondes). 1698 schrieb der niederländische Mathematiker und Wissenschaftler Christian Huygens das Buch Cosmoteoros: offene Himmelswelten oder Hypothesen über die Bewohner, Pflanzen und das Leben von Welten und Planeten. Diese Bücher und Gedichte wurden für gewöhnliche Menschen geschrieben. Sie geben eine Vorstellung davon, wie die Menschen im 17. Jahrhundert begannen, die Planeten als aus gewöhnlicher Materie zusammengesetzt zu betrachten. Elefanten springen nicht in die göttlichen Bereiche der vergänglichen Quintessenz.

Aber der größte Einfluss mag die Entdeckung der Galileo-Natur der Sterne gehabt haben. Die Idee, dass Sterne Sonnen sein können, wurde vom italienischen Philosophen und Schriftsteller Giordano Bruno vorgeschlagen . In seinem 1584 veröffentlichten Buch "Über die Unendlichkeit, das Universum und die Welten" schrieb Bruno: "Es kann unendlich viele andere Welten (Länder) mit ähnlichen Bedingungen geben, unendlich viele Sonnen oder Lichter ähnlicher Natur." Für diese astronomischen Annahmen und für die Ablehnung anderer katholischer Dogmen wurde Bruno 1600 auf dem Scheiterhaufen verbrannt.

Zu Beginn des 17. Jahrhunderts dachten verschiedene Denker darüber nach, dass Sterne Sonnen sein könnten. Als Galileo Flecken auf der Sonne berichtete, wirkten sich seine Entdeckungen dramatisch auf die Natur aller Sterne aus. Sterne konnten im Gegensatz zu allen irdischen Dingen nicht länger als ideale Objekte betrachtet werden, die aus einer ewigen unzerstörbaren Substanz bestehen. Die Sonne und der Mond sahen genauso aus wie andere materielle Dinge auf der Erde. Im 19. Jahrhundert begannen Astronomen, die chemische Zusammensetzung von Sternen zu analysieren und ihr Licht mithilfe von Prismen in verschiedene Wellenlängen zu unterteilen. Verschiedene chemische Elemente, die Licht emittieren, können unterschiedliche Farben aufweisen. Und es stellte sich heraus, dass die Sterne Wasserstoff, Helium, Sauerstoff, Silizium und viele andere gemeinsame irdische Elemente enthalten. Sterne waren nur materielle Atome.

Sobald Galileo und andere die Sterne als einfaches Material ankündigten, wurden ihre Tage gezählt - da alle materiellen Dinge dem Gesetz der Energieerhaltung unterliegen. Dieses Gesetz ist das Paradigma aller Naturgesetze, sowohl im grandiosen Bereich der Anwendbarkeit als auch in quantitativen und logischen Formulierungen. Tatsächlich besagt das Gesetz, dass Energie nicht erzeugt oder zerstört werden kann. Energie kann von einer Form in eine andere übertragen werden, beispielsweise wenn die chemische Energie eines Streichholzes in Wärme und das Licht seiner Flamme umgewandelt wird. Die Gesamtenergie in einem geschlossenen System bleibt jedoch konstant.

Ein Stern sieht aus wie ein riesiges Streichholz. Darin ist eine endliche Menge an Energie gespeichert - nur in einem Stern ist diese Energie nicht chemisch, sondern nuklear. Diese Kernenergie wird freigesetzt, wenn Atome synthetisiert werden und schwerere Atome entstehen. Aber die Reserven an Kernenergie in einem Stern sind begrenzt, genau wie die Reserven an chemischer Energie in einem Match. Und beim "Verbrennen" von Kernbrennstoffen durch einen Stern wird Energie hauptsächlich in Form von Licht in den Weltraum abgegeben. Wenn wir uns vorstellen würden, dass wir einen Stern in eine riesige Kiste legen würden, würde die Gesamtenergie in dieser Kiste konstant bleiben, aber sie würde allmählich vom Stern zum Licht in der Kiste und zur zunehmenden thermischen und chemischen Energie von allem, was dieses Licht absorbiert, fließen.

Sterne sind natürlich nicht in riesigen Kisten. Das Prinzip bleibt jedoch bestehen. Sterne, die laut Bruno und Galileo aus physikalischem Material bestehen, und nachfolgende Wissenschaftler haben eine begrenzte Energieversorgung. Sterne strahlen Energie in den Weltraum und verbrauchen ihre endgültige Versorgung mit Kernenergie. Infolgedessen wird dieses kostbare Sternprodukt verbraucht, wonach die Sterne ausbrennen und dunkel werden. Wie es mit unserer Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren geschehen wird. Nach ungefähr 1.000 Milliarden Jahren werden alle Sterne am Himmel kalt.

Und danach ist der Nachthimmel völlig dunkel. Und der Tageshimmel wird dunkel sein. Eine Vielzahl von Sternen am Himmel, die einst als letzte Ruhestätte der Pharaonen galten, die Verkörperung von Beständigkeit, Unsterblichkeit und anderen Eigenschaften des Absoluten, werden sich schließlich in kalte Kohlen verwandeln, die im Weltraum schweben.

Alan Lightman ist Physiker und Schriftsteller, Professor für Geisteswissenschaften am MIT. Auszug aus dem Buch: Suche nach Sternen auf der Isle of Man (c) 2018 (Suche nach Sternen auf einer Insel in Maine)