Die populäre Geschichte der Astronomie ist falsch

Die alte Geschichte der Feindschaft von Wissenschaft und Kirche ist weit von der Realität entfernt

Zu Beginn des 17. Jahrhunderts argumentierte Johannes Kepler , dass es im Universum Tausende riesiger Körper gibt, die so groß sind, dass sie selbst Universen sein können. Die Anwesenheit dieser gigantischen Körper zeugt, wie Kepler sagte, für unglaubliche Macht und persönliche Sucht, den allmächtigen Gottschöpfer. Die riesigen Körper seiner Ansicht nach waren die Sterne, die sich um die Sonne angesammelt hatten, den zentralen Körper des Universums von relativ kleiner Größe, um den sich ein Gefolge noch kleinerer Planeten in Umlaufbahnen bewegte.

Diese seltsame Sicht auf das Universum von Kepler, einem Astronomen-Innovator, der die Bühne für Isaac Newton und das Aufkommen der modernen Physik bereitete, die Astronomie vor den idealen Kreisen des Aristoteles rettete und die elliptische Natur der Orbitalbewegung berechnete, wurde auch von mehreren frühen Anhängern von Nikolai Copernicus und seinem Heliozentriker unterstützt ( sonnenzentrierte ") Theorie. Die Wissenschaft bestand auf Keplers Theorie - Beobachtungen von Sternen mit hoher Wiederholbarkeit und einer gründlichen mathematischen Analyse der Daten, die als Ergebnis dieser Beobachtungen erhalten wurden. Und es war die Achillesferse der Theorie des Kopernikus. Astronomen, die die Erde im Zentrum des Universums als bewegungslos betrachteten, sprachen über die Absurdität von Riesensternen, die von kopernikanischen Anhängern erfunden wurden, nur damit ihre Lieblingstheorie mit den Daten übereinstimmt. Die Geschichte der "Riesensterne", die das Universum beschrieben, wurde vergessen.


Diese Abbildungen zeigen den Coriolis-Effekt, eine Kraft, die auf fast alle Objekte wirkt, die sich auf der Oberfläche einer rotierenden Kugel bewegen. Sie wurden von einem Jesuiten Claude Francis Miglier Deschall aus dem 17. Jahrhundert gemalt , der sie als Argument gegen die Bewegung der Erde verwendete. Die Abbildung links zeigt den Ball F, der vom Turm fällt. Wenn sich die Erde nicht bewegt, fällt der Ball einfach von Punkt F nach Punkt G. Wenn sich die Erde bewegt, bewegt sich die Oberseite während des Fallens des Balls schneller als die Unterseite, da sich die Spitze des Turms weiter vom Erdmittelpunkt entfernt als die Basis: Die Oberseite befindet sich am Punkt H und der Boden - am Punkt I. Daher muss ein Ball, der sich zum Zeitpunkt seiner Freigabe mit der Geschwindigkeit der Turmspitze bewegt, nicht in I, sondern in L landen [anscheinend ist dies ein Fehler und wurde gemeint „nicht in G, sondern in Ich "/ ca. übersetzt.]. Auf einer sich drehenden Erde fällt der Ball nicht gerade nach unten. Die Abbildung rechts zeigt dieselbe Idee nur für das Projektil. Die Waffe schießt auf ein Ziel im Norden. Wenn sich die Erde nicht dreht, fliegt der Kern gerade und trifft das Ziel, auf das die Waffe gerichtet ist. Wenn sich die Erde dreht, bewegt sich die Kanone, die näher am Äquator als am Ziel ist, schneller als das Ziel nach rechts, wenn der Kern aus ihr herausfliegt. Daher trifft der Kern nicht das Ziel, sondern geht nach rechts. In beiden Fällen sollte es möglich sein, die Erdrotation zu erfassen. Und die Gegner der Kopernikaner hatten recht. Es war viel schwieriger, diese Effekte zu erkennen, als damals angenommen wurde.

Und es ist sehr bedauerlich. Die Geschichte von Kepler und Riesensternen zeigt die Dynamik, die der Wissenschaft von Geburt an innewohnt. Es steht im Gegensatz zu den üblichen Geschichten, die uns über den Ursprung der Wissenschaft erzählen, Geschichten, die Streitigkeiten über die kopernikanische Theorie beschreiben, wie jene Fälle, in denen die Wissenschaft von einem mächtigen, tief verwurzelten Establishment unterdrückt wurde. Geschichten über die Unterdrückung der Wissenschaft und nicht über ihre Dynamik haben der Wissenschaft keinen guten Dienst erwiesen. Und die Geschichte der Riesensterne wird ihr nützlich sein.

Johannes Kepler skizzierte seine Ideen über Riesensterne in einem Buch, das er 1606 schrieb und das De Stella Nova oder Über den neuen Stern hieß. Das Buch sprach von einem neuen Stern, der 1604 für einige Zeit aus dem Nichts am Himmel erschien. Laut Kepler überschattete der neue Stern alle anderen, sogar Sirius, den hellsten aller Sterne, der regelmäßig am Nachthimmel auftauchte. In dem Buch reflektierte Kepler die Größe des neuen Sterns und kam zu dem Schluss, dass sein Umfang die Größe der Umlaufbahn des Saturn (des zu dieser Zeit am weitesten entfernten Planeten) bei weitem übersteigt. Sirius sollte ungefähr so ​​groß sein und selbst die kleinsten Sterne hätten seiner Meinung nach größer sein müssen als die Erdumlaufbahn.

Seine Sterne hatten im Allgemeinen die Größe eines Universums. Keplers ehemaliger Chef, Tycho Brahe , schlug eine von Copernicus entlehnte Theorie des Universums vor, wonach die Erde im Zentrum des Universums bewegungslos war. Kurz vor seinem Tod im Jahr 1601 verkörperte Braga die "große Wissenschaft" seiner Zeit - er hatte ein riesiges Observatorium, die besten Werkzeuge, viele ausgezeichnete Assistenten (wie Kepler), sein eigenes Buchverlag und viel Geld. Im geozentrischen („erdzentrierten“) Modell von Brahe drehten sich Sonne, Mond und Sterne um die bewegungslose Erde, und die Planeten drehten sich um die Sonne. Die Sterne befanden sich direkt hinter dem Saturn und markierten den Rand des beobachtbaren Universums. Die von Kepler dem neuen Stern und Sirius zugewiesenen Größen überstiegen das gesamte Brahe-Universum, und die Größen der verbleibenden Sterne waren mit diesem Universum vergleichbar.

Warum hat Kepler gesagt, dass die Größe der Sterne mit dem Universum vergleichbar ist? Da die Daten davon sprachen, zumindest wenn seine heliozentrische Theorie korrekt war. Nach dieser Theorie bewegte sich die Erde im Kreis um die Sonne und machte in einem Jahr eine Revolution. Wenn sie sich also zu einer bestimmten Jahreszeit einem bestimmten Stern näherte, entfernte sie sich nach sechs Monaten von diesem Stern. Man würde erwarten, dass einige Sterne im Frühjahr heller brennen, wenn sich die Erde ihnen nähert, und dann im Herbst dunkler werden. Ein ähnlicher Effekt wird als Parallaxe bezeichnet. Aber niemand hat eine Parallaxe beobachtet. Copernicus erklärte es so: Die Erdumlaufbahn wird im Vergleich zu den Entfernungen zu den Sternen ein winziger Punkt sein. Die Umlaufbahn der Erde war für die Sterne vernachlässigbar, und die Bewegung der Erde konnte vernachlässigt werden. Wie Copernicus selbst schrieb, "zeigt die Tatsache, dass bei den Fixsternen keine solche Parallaxe beobachtet wird, dass sie sich auf einer immensen Höhe befinden, in deren Angesicht der Kreis der jährlichen Erdbewegung verschwindet."

Das Problem ist die vernachlässigbare Größe und die große Entfernung. Menschen mit gutem Sehvermögen, die in den Himmel schauen, sehen Sterne in Form kleiner runder Punkte mit einer kleinen, aber messbaren sichtbaren Größe. Selbst während der Zeit des Ptolemaios im 2. Jahrhundert nach Christus stellten Astronomen fest, dass die hellsten Sterne ein Zehntel bis ein Zwölftel des Monddurchmessers haben. In dem Buch "Auf einem neuen Stern" schrieb Kepler, dass helle Sterne etwa zehnmal kleiner als der Mond im Durchmesser sind und Sirius etwas größer als sie. Das Problem ist, dass ein Stern, dessen scheinbare Größe ein Zehntel der Größe des Mondes beträgt, nur dann zehnmal kleiner sein kann als die physische Größe des Mondes, wenn er sich in derselben Entfernung von uns befindet wie der Mond. Aber die Sterne sind weiter von uns entfernt. Wenn der Stern zehnmal weiter als der Mond wäre, würde seine tatsächliche Größe mit dem Mond übereinstimmen - und er würde nur aufgrund der Entfernung zu ihm zehnmal kleiner als der Mond erscheinen. Wenn ein Stern 100-mal weiter entfernt wäre, wäre sein wahrer Durchmesser 100-mal größer als der Mond. Wenn es 1000-mal weiter als der Mond wäre, wäre seine wahre Größe 1000-mal größer [ wahrscheinlich bedeutet es 10-mal bzw. 100-mal größer / ungefähr perev. ].

Aber was wäre, wenn dieser Stern, dessen scheinbare Größe zehnmal kleiner als der Mond ist, so weit entfernt wäre, dass die Theorie des Kopernikus dies erfordert, damit wir keine Parallaxe bemerken? Kepler behauptete, dieser Stern hätte die Größe der Saturnbahn. Und absolut alle am Himmel sichtbaren Sterne wären nicht weniger als die Erdumlaufbahn. Selbst die kleinsten Sterne wären mehrere Größenordnungen größer als die Sonne. Heute mag uns diese Aussage seltsam erscheinen, da wir bereits wissen, dass Sterne unterschiedlich groß sind und wenn nur wenige Sterne größer als die Erdumlaufbahn sind ( Betelgeuse aus dem Sternbild Orion wird ein eindrucksvolles Beispiel sein), sind die meisten Sterne rote Zwerge, viel kleiner als die Sonne. Zur Zeit Keplers war die Frage jedoch nur einfache Beobachtung, Messung und Mathematik - gewöhnliche wissenschaftliche Angelegenheiten. Der damalige Astronom, der an Kopernikus, Messungen und Mathematik glaubte, musste glauben, dass alle Sterne riesig waren (wenig später werden wir diskutieren, worüber sie falsch waren).

Das Argument für die riesigen Sterne war so überzeugend, dass die Details ihrer Messung keine Rolle spielten. Johann Georg Loher und sein Mentor Christopher Scheiner fassen das Problem der Riesensterne im astronomischen Buch Disquisitiones Mathematicae (Mathematical Surveys) von 1614 wunderbar zusammen. Sie schrieben, dass nach der Theorie von Copernicus die Umlaufbahn der Erde wie ein Punkt in einem Universum voller Sterne ist; Sterne mit messbaren Größen sind jedoch mehr als Punkte. Daher muss im kopernikanischen Universum jeder Stern größer als die Erdumlaufbahn und natürlich größer als die Sonne sein.

Wegen der gigantischen Sterne lehnten Locher und Scheiner die Theorie von Copernicus ab und unterstützten die Theorie von Brahe. Diese Theorie stimmte mit den neuesten Entdeckungen überein, die mit einem Teleskop gemacht wurden, zum Beispiel mit den Phasen der Venus, was bestätigte, dass sie sich um die Sonne bewegt. Nach Brahes Theorie befanden sich die Sterne nicht so weit - direkt hinter dem Saturn. Ein Astronom zu Keplers Zeiten, der an Braga, Messungen und Mathematik glaubte, musste nicht glauben, dass die Sterne riesig sind. (Brahe berechnete, dass ihre Größen von großen Planeten bis zur Sonne variierten). Loher und Scheiner waren nicht allein - für viele Astronomen, einschließlich Brahe selbst, der dieses Problem untersuchte, war die Theorie der Riesensterne etwas Außergewöhnliches.

Aber Kepler hatte keine Probleme mit Riesensternen. Sie waren für ihn Teil der allgemeinen Struktur des Universums; und Kepler, der Ellipsen in Umlaufbahnen und regelmäßige Polyeder bei der Organisation der Planetenbewegung sah, suchte immer nach der gesamten Struktur. Für ihn waren die Riesensterne sowohl ein Beispiel für die Kraft Gottes als auch für seinen Wunsch, ein ganzheitliches Universum zu schaffen. Über Teile des Universums - Sterne, das Sonnensystem (das System der "beweglichen Sachen", wie Kepler sie nannte) und die Erde - wird der Text des Buches "Auf einem neuen Stern" selbst in der Übersetzung fast poetisch.

Andere Anhänger von Copernicus teilten Keplers Ansichten. Menschen wie Thomas Digges , Christoph Rothman und Philip Lansberg sprachen von gigantischen Sternen als Beispiel für göttliche Kraft, als Gottes Palast oder als Palast der Engel oder sogar als Krieger Gottes. Copernicus selbst erwähnte die Kraft Gottes, diskutierte die weiten Entfernungen zu den Sternen und bemerkte, "wie äußerst genau das göttliche Werk der größten und besten Künstler ist".

Aber die Gegner von Copernicus haben ihren Standpunkt nicht verloren. Loher und Scheiner stellten fest, dass die kopernikanischen „Sneaks“ nicht bestritten, dass die Sterne im kopernikanischen Universum gigantisch sein müssen. "Stattdessen", schrieben diese beiden Astronomen, "sprechen sie darüber, wie auf dieser Grundlage jeder die Größe des Schöpfers besser spüren kann", und sie nannten diese Idee "lächerlich". Ein Gegner von Copernicus, der Astronom Giovanni Battista Riccioli , schrieb, dass ein Aufruf zur göttlichen Macht zur Unterstützung der Theorie "intelligentere Menschen nicht befriedigen kann". Ein anderer, Peter Kruger , kommentierte die Größe der Sterne wie folgt: "Ich verstehe nicht, wie das pythagoreische oder kopernikanische System des Universums überleben kann."

Gegner von Copernicus bestritten nicht nur seine Theorie. Loher und Scheiner berichteten über ihre Entdeckungen. Sie forderten die Astronomen auf, systematische Beobachtungen mit Teleskopen durchzuführen, um anhand der Sonnenfinsternisse der Jupitermonde die Entfernung zum Jupiter zu messen und den Saturn zu "begleiten" (damals verstanden sie immer noch nicht, dass es sich um Ringe handelte), um seine Bewegung zu untersuchen. Sie arbeiteten daran zu erklären, wie sich die Erde um die Sonne bewegen kann: ständig darauf fallen, so wie der Eisenkern ständig auf die Erde fallen kann. (Diese Idee kam einige Jahrzehnte vor der Geburt von Newton, der uns eine moderne Erklärung geben könnte, wie die Umlaufbahn eine Art Sturz ist, und die Umlaufbahnen am Beispiel einer Waffe veranschaulichen könnte, die von einem Berg aus feuert.) Sie untersuchten auch, wie sich die Erdrotation auf die Wege fallender Körper und Muscheln auswirken kann. Im Laufe des 17. Jahrhunderts arbeitete ein solcher Gegner von Copernicus wie Riccioli an dieser Idee und stellte eine Theorie der Wirkung auf, die wir heute als „Coriolis-Kraft“ bezeichnen würden (benannt nach dem Wissenschaftler, der sie im 19. Jahrhundert beschrieb), und argumentierte, dass das Fehlen einer solchen Wirkung auch dient Ein Beweis dafür, dass sich die Erde nicht bewegt.

Als wir in der Schule die kopernikanische Revolution studierten, hörten wir nichts über die Argumente bezüglich der Größe der Sterne und des Coriolis-Effekts. Uns wurde eine viel weniger wissenschaftlich dynamische Geschichte erzählt, in der Wissenschaftler wie Kepler versuchten, das allmächtige, verwurzelte und rebellische Establishment mit wissenschaftlich korrekten Ideen zu besiegen. Trotz des Fortschritts von Technologie und Wissen lehnen die Menschen heute die Wissenschaft ab und behaupten, sie leide unter Scherzen, Verschwörungen und Datenmangel, der durch ein mächtiges Establishment verursacht wird.

Die Geschichte der kopernikanischen Revolution zeigt jedoch, dass die Wissenschaft von Anfang an ein dynamischer Prozess war, in dem es darüber hinaus auf beiden Seiten der Diskussion erfolgreiche und erfolglose Momente gab. Nur wenige Jahrzehnte nach dem Aufkommen von Keplers "New Star" und den "Mathematical Surveys" von Loher und Scheiner fanden Astronomen Hinweise darauf, dass die Größe der Sterne, die sie sowohl mit dem Auge als auch durch Teleskope gemessen hatten, durch den optischen Effekt übertrieben war und dass die Sterne übertrieben waren Copernicus 'Universum musste nicht so groß sein.

Wenn klare Entdeckungen dem allmächtigen Establishment in der bekannten Geschichte der kopernikanischen Revolution entgegenstehen, ist es nicht verwunderlich, dass manche Menschen schnelle und klare Antworten und Entdeckungen von der Wissenschaft erwarten und die Hand verschwörerischer Einflusskräfte in der wissenschaftlichen Dunkelheit sehen. Wir alle hätten realistischere Erwartungen an die Wissenschaft, wenn wir stattdessen erfahren würden, dass die kopernikanische Revolution dynamische gegenseitige Zugeständnisse enthielt, dass es auf beiden Seiten dieses Prozesses rationale Menschen gab und dass Entdeckungen und Fortschritte ungleichmäßig waren, mit Stolpersteinen und führen manchmal zu Sackgassen - wie die riesigen Kepler-Sterne. Wenn wir verstehen, dass die einfache Frage, ob sich die Erde bewegt, seit geraumer Zeit ein sehr schwieriges wissenschaftliches Problem ist, werden wir verstehen, dass die heutigen wissenschaftlichen Fragen uns komplexe Antworten geben können, und das nur mit der Zeit.