Die kopernikanische Revolution:

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1 Montagsforum Dornbirn Montag, 9. Oktober, 2017 Die kopernikanische Revolution: Wie ein neues Weltbild entstand Harry Nussbaumer Institut für Teilchen- und Astrophysik ETH Zürich

2 Das Weltbild des Mittelalters Der Mensch als Mittelpunkt des Universums. (Vision der Hildegard von Bingen.) Mystische Verbundenheit Das wissenschaftliche Modell der Antike und des Mittelalters Intellektuelles Verstehen Astrologie als Teil der Kosmologie Glaube an kosmische Mächte

3 Das Weltbild der Antike Platon B.C. Aristoteles B.C. Ptolemaios ca Tag und Nacht: Die Erde steht ruhend in der Mitte des Universums. Das ganze Himmelsgewölbe dreht sich täglich einmal um die Erde. Das erzeugt Tag und Nacht. Das platonische Ideal: Alle Himmelskörper bewegen sich gleichmässig auf Kreisbahnen, geführt von Kugelschalen. Himmlische gegen irdische Qualitäten: Erde : veränderlich, vergänglich Himmel : fundamental verschieden., besteht aus Äther, ist unveränderlich. Bewegende Kraft: Aristoteles: Unbewegter Beweger (Primum Mobile) Ursprung der Welt: Die Materie gab es schon immer. Ein Demiurg (männlich oder weiblich) quilt hervor, schafft Ordnung und Götter.

4 Das astronomische Weltbild des Mittelalters Astronomisches Modell: Das geozentrische Universum der Antike als Schöpfung Gottes. Gestirne, Tag und Nacht Dieselbe Erklärung wie die Antike. Bewegende Kraft Unbewegter Beweger Gott oder seine Engel Das platonische Ideal: Alle Himmelskörper bewegen sich gleichmässig auf Kreisbahnen. Der Grundgedanke Platons bleibt gültig. Himmlisches-Irdisches Erde: veränderlich, vergänglich Himmel: fundamental verschieden. Ursprung der Welt: Antike: Chaos Ordnung (Demiurg) Christentum: Gottes Schöpfung eines geordneten Universums aus dem Nichts.

5 Astronomie der Antike und des Mittelalters Berechnung der Planetenbahnen Astrologie Mars bewegt sich gegen den Hintergrund der Fixsterne. Modell des Ptolemaios im Almagest ca

6 Copernicus: De Revolutionibus 1543 Die Sonne steht in der Mitte des Universums, die Erde kreist jährlich einmal um die Sonne, die Erde dreht sich täglich einmal um sich selbst Tag und Nacht. Nicolaus Copernicus ( ) Achtung: De Revolutionibus widerspricht der Bibel!

7 Copernicus: De Revolutionibus 1543 Zurück zu Platon: Weg vom Äquanten. Neue Erklärung der Schleifenbahnen der Planeten. Allerdings: Keine Vereinfachung gegenüber Ptolemaios Achtung: De Revolutionibus widerspricht der Bibel! Ptolemaios (Almagest ca.+150) Copernicus (De Revolutionibus 1543)

8 Reformation und Gegenreformation ab 1517 ab 1545 Aufgabe und Kompetenz der Kirche: Konzil und Papst interpretieren wissenschaftliche Entdeckungen, wenn diese die Religion betreffen. Luther 1517 Zwingli 1519 Calvin 1533 Das Konzil von Trient

9 Giordano Bruno, 1600 in Rom als Ketzer verbrannt Das Universum ist unendlich. Himmel und Erde sind aus demselben Stoff. Giordano Bruno ( ) lebendig auf dem Scheiterhaufen verbrannt. Seine Verurteilung wirkte stark abschreckend auf die Verbreitung von Ideen, die der Kirche nicht genehm waren.

10 Erneuerung der beobachtenden Astronomie ab 1560 Wilhelm IV. ( , Hessen-Kassel) ab 1570 Tycho Brahe ( ) Tycho Brahe war der bedeutendste Beobachter seit der Antike. Zeigte, dass gewisse aristotelische Himmelsdogmen falsch waren. Tycho Brahe Observatorium auf der Insel Hven 1580.

11 Tycho Brahes Weltsystem Tycho lehnt Copernicus ab: Widerspricht der Bibel. Gegen den gesunden Menschenverstand. Keine parallaktische Bewegung der Sterne. Wird zum bevorzugten Weltmodell der Jesuiten. Tychonisches Weltmodell: Die Erde steht unbewegt in der Mitte. Sonne und Sterne kreisen um die Erde. Die Planeten kreisen um die Sonne.

12 Theorie um 1600: Drei Weltsysteme Ptolemaios von der Scholastik adoptiert letzte Auflage von Sacroboscos De Sphaera. Copernicus 1543: Kepler und Galileo Tycho Brahe 1598 bis anfangs 18. Jh.

13 Die beiden Grossen der kopernikanische Wende Kepler ( ) Neuer Gedanke, neue Beobachtung Die Planeten bewegen sich auf Ellipsen. In Sonnenähe sind sie schneller als in Sonnenferne. Die Sonne treibt die Planeten (neue Physik). Konflikt mit dem alten Weltbild Die aristotelisch-platonische Ideen der Himmelsdynamik sind falsch. Kein Primum Mobile. Galileo ( ) Der Mond ist von gleicher Beschaffenheit wie die Erde. Um Jupiter kreisen vier Monde. Die Milchstrasse ist eine riesige Ansammlung einzelner Sterne. Venus kreist um die Sonne. Der Glaube, die Himmelskörper bestünden aus ganz anderem Stoff als die Erde, ist falsch. Der Glaube, die Erde sei das alleinige Zentrum aller kosmischen Kreisbahnen, ist falsch. Venus kreist nicht um die Erde.

14 Johannes Kepler ( ): Von der esotherischen Spekulation zur genauen Analyse von Beobachtungen. Von magischen Seelenkräften zur Astrophysik. Mysterium Cosmographicum 1596 Astronomia Nova 1609 Tetraeder, Würfel, Oktaeder, Dodekaeder (12 Fünfecke) Ikosaeder (20 Dreiecke).

15 Keplers drei Gesetze und die Suche nach den Kräften Radikale Abkehr von platonischen Dogmen von Kreis und Gleichförmigkeit. 1. Die Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen um die Sonne. 2. Die Verbindungslinie Sonne-Planet überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen. 3. Die Quadrate der Umlaufszeiten zweier Planeten verhalten sich wie die dritten Potenzen der grossen Halbachsen ihrer Bahnen. Viel genauere Voraussage der Planetenbahnen. Wechselnde Geschwindigkeit entlang der Bahn verlangt nach Kräften. Keplers Gesetze helfen Newton bei der Herleitung des Gravitationsgesetzes

16 Galileo Galilei Sidereus Nuncius 1610 Kulturelle Bombe Beobachtung als Grundlage jeder Wissenschaft

17 1610: Teleskopische Beobachtung eliminiert Ptolemäus Die Phasen der Venus Galileo machte diese Entdeckung im Herbst Aristoteles Copernicus Die Phasen der Venus beweisen, dass Venus um die Sonne kreist. (225 Tage)

18 Theorie nach 1610: Noch zwei Weltsysteme Pro Kopernikus: Falls die Himmelskörper aus derselben Materie bestehen wie die Erde, so ist es physikalisch ungeheuerlich, dass sich das Universum um die Erde dreht. Die Planeten umfliegen die Sonne und nicht die Erde, das zeigt: Die Sonne ist der zentrale Körper. Pro Tycho Brahe: Die Bibel. Der "gesunde Menschenverstand". Keine sichtbare parallaktische Bewegung.

19 De Revolutionibus auf dem Index Galilei: Die Bibel irrt nicht, wir müssen sie nur richtig interpretieren. Bellarmin: Die Interpretation ist Sache der Kirche. 1616: Ein Dekret der Hl. Kongregation des Index setzt De Revolutionibus donec corrigatur auf den Index der verbotenen Bücher. Die verlangten Korrekturen wurden 1620 publiziert. Kardinal Roberto Bellarmin ( ) wurde er Professor am Collegium Romanum. Seligsprechung 1923, 1930 heilig gesprochen.

20 1632: Galileo publiziert den Dialogo Salviati (Copernicus) Simplicio (Aristoteles) Sagredo (neutral) Diskutieren während 4 Tagen über die beiden Weltsysteme: Aristoteles - Copernicus Provokation des Papstes, dem Galileo ein das alte Weltbild rechtfertigendes Werk versprochen hatte.

21 Der Prozess gegen Galileo Galilei 1633 Cristiano Banti's 1857 Papst Urban VIII. 1633: Prozess gegen Galileo in Rom. Kniend muss er der kopernikanischen Lehre abschwören. Hausarrest bis zum Lebensende (1642). Für damalige Verhältnisse mildes Urteil: Der Papst will keinen Märtyrer kreieren.

22 Descartes sprengt das heliozentrische Weltbild René Descartes ( ) Ein fundamental neues Konzept: Die Sonne ist ein Stern unter andern Sternen. Das Universum entwickelt sich! Ob das Universum endlich oder unendlich ist, wissen wir nicht. Descartes trennt Religion und Wissenschaft

23 1687: Die Gravitationskraft dominiert das Universum Newton: Principia 1687 Hooke ( ) Newton ( ) Hooke gab vermutlich den Anstoss: Gravitative Anziehung als Eigenschaft der Materie. Wie bewegen sich zwei Körper unter dem Einfluss gegenseitiger Anziehung und der Zentrifugalkraft. Gravitationskraft = Magie?

24 Die wesentlichen Inhalte der kopernikanischen Wende Nicolaus Copernicus: De Revolutionibus. Initialzündung 2. Tycho Brahe erneuert die Beobachtungstechnik. Er zeigt um 1580, dass platonisch-aristotelische Ideale und Naturbeschreibungen nicht zutreffen. 3. Mit Galilei wird 1610 das Teleskop zum Hauptinstrument der Astronomie. Er zeigt, dass die Venus um die Sonne kreist und dass die Himmelskörper von gleicher Natur wie die Erde sein könnten. 4. Kepler zeigt 1609, wie sich die Planeten bewegen. Er bricht grundsätzlich mit der alten Himmelsmechanik und sucht nach den bewegenden Kräften. 5. Kepler und Galilei: Die Bibel vermittelt kein astronomisches Wissen Pyrrhussieg der Inquisition im Prozess gegen Galileo Galilei.. 6. Descartes Vom heliozentrischen zum eventuell unendlichen Universum. Das Universum ist das Resultat einer Entwicklung die weiterläuft. Entfernt Gott aus der Kosmologie. 7. Newton: 1687 Die Gravitationskraft beherrscht das Universum. 8. Die Astronomie trennt sich von der Astrologie

25 Die Geschichte von der Entdeckung des expandierenden Universums published 2009/2010, Cambridge University Press Was weiss die heutige Astronomie? publiziert Ausgabe 2007 Die kopernikanische Wende und der Prozess gegen Galilei. publiziert 2011 In englischer Sprache