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Wie wechselte die Erde ihren Platz im Mittelpunkt des Universums? - Der Wandel des astronomischen Weltbildes vom Geozentrismus zum Heliozentrismus | Fakten zum Einschlafen - Das Universum · Fakten zum Einschlafen – Das Universum

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Willkommen bei Fakten zum Einschlafen. Das Universum.
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Jahrhundertelang blickten Menschen auf den Nachthimmel
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und sahen eine vollkommene, in sich ruhende Ordnung,
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in der die Erde fest im Zentrum stand. Um sie
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kreisten scheinbar gläserne Sphären, die Mond,
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Sonne und Planeten trugen. Dieses geozentrische
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Modell war keine bloße Vermutung, sondern eine
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vollständige Physik, die auf der aristotelischen
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Lehre beruhte und jeden beobachtbaren Himmelsvorgang
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erklärte. Doch um die Vorhersagegenauigkeit zu
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retten, häuften sich über die Jahrhunderte die
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mathematischen Flicken. Ptolemäus führte den
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Äquanten ein. Spätere Gelehrte ergänzten unzählige
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Epizykel, bis das Gerüst seine physikalische
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Glaubwürdigkeit verlor. Diese Episode zeichnet
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den allmählichen Übergang zu unserem heutigen
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Verständnis des Sommensystems nach. Es war kein
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plötzlicher Erkenntniswechsel, sondern ein langsamer
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Prozess über Generationen. Von den ersten Überlegungen
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des Kopernikus über die Beobachtungen Galileis
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mit dem Teleskop bis hin zu den elliptischen
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Bahnen Keplers und der universellen Gravitation
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Newtons fielen nach und nach. die alten Bausteine
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weg. Die kristallinen Schweren lösten sich auf
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und Himmel und Erde gehorchten fortan denselben
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Naturgesetzen. Ich wollte verstehen, warum ein
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so erfolgreiches System, das über ein Jahrtausend
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lang funktionierte, überhaupt aufgegeben wurde.
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Mich fasziniert die Beherrlichkeit, mit der an
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der alten Ordnung festgehalten wurde und die
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intellektuelle Anstrengung, die nötig war, um
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eine neue Physik zu errichten. Es ist die Geschichte
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davon, wie sich unsere Struktur, die Welt zu
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beschreiben, veränderte, während der Himmel selbst
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derselbe blieb. Seit über tausend Jahren blickten
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gebildete Menschen zu demselben Himmel auf, den
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du heute Nacht siehst, und fanden ihn vollkommen
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verständlich. So sehr, dass sie eine vollständige
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Physik darauf errichteten, mit der Erde in Ruhe
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und den Himmeln in ewiger kreisförmiger Bewegung.
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Was weitaus interessanter ist, ist nicht, dass
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sie Fall schlagen, sondern wie langsam und mit
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welchem Widerstreben sich das Bild verschob,
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als die Flicken begannen, zahlreicher zu werden
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als das Gefüge, das sie eigentlich bewahren sollten.
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Jahrhundertelang bot der Nachthimmel ein stabiles
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und verständliches Bild. Tritt nach Einbruch
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der Dunkelheit ins Freie und schau nach oben
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und du würdest dasselbe sehen wie deine Vorfahren.
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Eine weite dunkle Schale über dir, übersät mit
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Lichtern, die Nacht für Nacht, Jahreszeit für
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Jahreszeit an dieselben Positionen zurückkehrten.
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Die Erde unter deinen Füßen fühlte sich nicht
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an, als bewegte sie sich. Die Sterne zogen in
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vollkommener Regelmäßigkeit ihre Bahn. Sonne
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und Mond gingen in verlässlichem Rhythmus auf
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und unter. Vor diesem Hintergrund entstand ein
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Modell, das allem einen Sinn gab, was man mit
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bloßem Auge sehen konnte. Die Erde saß im Mittelpunkt.
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Um sie drehten sich ineinander verschachtelte
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Sphären, jede trug einen Himmelskörper, wie ein
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Satz gläserner Schalen von zunehmender Größe,
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jede durchsichtig und mit eigener Geschwindigkeit
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rotierend. Jede mit einem hellen Lichtpunkt darauf.
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Der Mond nahm die nächste Sphäre ein. Dahinter
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hatten Merkur, Venus, die Sonne, Mars, Jupiter
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und Saturn jeweils ihre eigene. Die Fixsterne
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markierten die äußerste Grenze. Eine letzte Sphäre,
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jenseits derer nichts war. Das war nicht bloß
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ein Schaubild. Es war eine vollständige Physik.
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Der Bereich unterhalb des Mondes war das Reich
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des Wandels, des Wachsens und Vergehens, des
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Fallens und Aufsteigens. Oberhalb des Mondes
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war alles anders. Dort war die Bewegung kreisförmig
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und ewig. Dort veränderten sich die Körper nicht.
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Dort herrschte Vollkommenheit. Dieses Gerüst
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erklärte, warum man nicht spürt, wie sich der
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Boden unter einem verschiebt. Es erklärte, warum
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Steine nach unten fallen, zum Mittelpunkt aller
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Dinge. Es erklärte, warum die Sterne ihre relativen
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Positionen nie verändern, egal wie lange man
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hinschaut. Wenn Planeten gelegentlich ihren Kurs
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vor dem Sternenhintergrund umkehrten, rückwärts
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wanderten in dem, was Astronomen retrograde Bewegung
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nannten, konnte das Modell auch das aufnehmen.
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Jeder Planet bewegte sich auf einem kleinen Kreis,
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einem Epizykel, dessen Mittelpunkt auf einem
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größeren Kreis um die Erde fuhr. Mit genügend
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Sorgfalt, mit genügend geometrischer Geduld ließen
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sich die Erscheinungen retten. Das System funktionierte.
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Es sagte Finsternisse voraus. Es prognostizierte
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Planetenpositionen mit annehmbarer Genauigkeit.
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Es passte zur besten Physik seiner Zeit, der
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Physik des Aristoteles, in der jedes Element
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seinen natürlichen Ort suchte. Über weit mehr
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als tausend Jahre verstanden gebildete Menschen
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den Kosmos auf diese Weise. Es wurde an den Universitäten
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von Paris, Oxford und Bologna gelehrt. Es ging
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in die theologische Reflexion ein. Es fühlte
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sich fertig an. Doch die Fertigkeit war nicht
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ohne Nachbesserungen. Im zweiten Jahrhundert
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unserer Zeitrechnung hatte Claudius Ptolemäus
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das Modell erheblich verfeinert. Um die Vorhersagegenauigkeit
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zu verbessern, führte er den Erquanten ein, einen
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Punkt, der leicht vom Erdmittelpunkt versetzt
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war und um den sich der Epizykel eines Planeten
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mit gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit bewegte.
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Das war mathematisch wirksam. Es war aber auch
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physikalisch unschön. Gleichmäßige Bewegung sollte
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gleichmäßig um den Mittelpunkt erfolgen, nicht
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um irgendeinen willkürlich verschobenen Punkt.
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zu den tieferen Prinzipien des Modells stand.
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Weitere Flicken folgten. Islamische Astronomen
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im 13. und 14. Jahrhundert entwickelten raffinierte
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geometrische Vorrichtungen, um den Äquanten zu
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beseitigen und zugleich den Geozentrismus zu
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bewahren. Nasir al -Din al -Tusi ersann das,
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was als Tusi -Paar bekannt wurde. Es konnte lineare
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Bewegung aus Kombinationen kreisförmiger Bewegungen
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erzeugen. Ibn al -Shatir schuf Modelle, die Ptolemäus
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Genauigkeit ohne dessen physikalische Ungeheimheiten
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erreichten. In Europa verbrachten Pörbach und
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Regiomontanus das 15. Jahrhundert damit, Parameter
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zu aktualisieren. Sie korrigierten angehäufte
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Fehler in lateinischen Übersetzungen und erstellten
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Tafeln. die über Generationen in Gebrauch blieben.
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Doch die Flicken häuften sich. Zur Zeit des Kopernikus
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erforderte ein voll funktionsfähiges Modell Dutzende
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von Epizyklen, Exzentern und kleineren Anpassungen.
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Die kristallinen Schweren, einst als fest und
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klar getrennt vorgestellt, mussten nun überlappen
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oder sich schneiden, auf eine Weise, die die
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physikalische Glaubwürdigkeit strapazierte. Ein
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Astronom, der um das Jahr 1500 eine Planetenposition
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berechnete, griff womöglich auf Tafeln zurück,
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die von Tafeln abgeleitet waren, jede Korrektur
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auf die letzte geschichtet, bis die Berechnung
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eher einem Gerüst auf einem Gerüst glich, als
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der Beschreibung eines tatsächlichen Aufbaus.
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Die Kluft weitete sich zwischen der mathematischen
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Astronomie, die Positionen vorhersagen konnte,
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und der physikalischen Kosmologie. die zu beschreiben
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beanspruchte, was wirklich da war. Astronomen
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sprachen davon, die Erscheinungen zu hätten,
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eine Wendung, die eine gewisse Distanz zwischen
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ihren Berechnungen und der wahren Struktur der
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Dinge einhäumte. Das System funktionierte. Kaum
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jemand zweifelte an seinem praktischen Nutzen.
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Aber seine Kohärenz als physikalisches Bild war
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dünn geworden. Dann, Im Jahr 1553 veröffentlichte
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ein Domherr aus Frauenburg ein Buch, das eine
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andere Anordnung vorschlug. Nikolaus Kopernikus
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behauptete nicht, neue Beobachtungen zu haben.
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Was er anbot, war eine Neuordnung. Setze die
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Sonne in den Mittelpunkt, schlug er vor. Lass
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die Erde zu einem Planeten werden, der sich täglich
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dreht und jährlich um die Sonne kreist. Allein
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der Mond würde weiterhin um die Erde kreisen.
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Alles andere würde sich in eine natürliche Ordnung
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fügen, mit Umlaufzeiten, die mit der Entfernung
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von der zentralen Sonne zunehmen. Am bemerkenswertesten,
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die retrograde Bewegung würde überhaupt keine
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Epizykel mehr erfordern. Sie ergebe sich von
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selbst, als Folge der Perspektive, wenn ein schnellerer
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innerer Planet einen langsameren äußeren überholt.
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Kopernikus selbst war vorsichtig. Er behielt
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kreisformige Bahnen bei. Er behielt Epizykel
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bei, wenn auch weniger als Ptolemäus. Sein System
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war in der Praxis nicht dramatisch einfacher.
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Aber seine Struktur war eine andere. Es vereinte,
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was getrennt gewesen war. Es ordnete die Planeten
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nach Entfernung auf eine Weise, die das alte
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Modell nicht konnte. Es legte nahe, dass die
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Erde nicht kategorisch verschieden von den anderen
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Wandersternen war. Die Aufnahme war gemischt
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und allmählich. Protestantische Universitäten
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in Nordeuropa erwiesen sich als etwas aufgeschlossener
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und waren bereit, die neue Anordnung als mathematische
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Hypothese zu lehren. Katholische Einrichtungen
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waren zurückhaltender. Das Modell stand im Widerspruch
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zu bestimmten Bibelstellen, am bekanntesten der
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Bericht im Buch Joshua, in dem der Sonne geboten
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wird, stillzustehen. Grundlegender noch stand
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es im Widerspruch zur aristotelischen Physik.
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Wenn die Erde sich bewegte, war um vielen Gegenstände
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dann gerade nach unten. Warum gab es keinen Wind
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durch ihre Bewegung? Wo blieb die beobachtbare
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Sternparallaxe, die eine jährliche Bahn begleiten
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müsste? Tycho Brahe, der fähigste Beobachter
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des späten 16. Jahrhunderts, schlug einen Kompromiss
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vor. In seinem geoheliozentrischen Modell blieb
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die Erde fest. Die Sonne umkreiste die Erde und
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nahm Merkur und Venus mit sich. Die übrigen Planeten
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umkreisten die Sonne. Das bewahrte die mathematischen
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Vorteile und vermied zugleich die physikalischen
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und biblischen Schwierigkeiten des vollen Heliozentrismus.
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Es war eine ernsthafte Alternative, ernst genommen
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von ernsthaften Leuten. Was die Waage kippen
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ließ, war nicht das Argument allein. Es waren
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Belege, die in einer bestimmten Reihenfolge eintrafen,
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über Jahrzehnte hinweg. Johannes Kepler, der
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Tychus präzise Beobachtungsaufzeichnungen erbte,
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verbrachte Jahre damit, die Bahn des Mars an
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einen Kreis anzupassen. Die Daten widersetzten
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sich. Schließnig gab er den Kreis vollständig
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auf. Die Bahn war eine Ellipse, schloss er im
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Jahr 109 mit der Sonne in einem Brennpunkt. Kein
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unvollkommen ausgeführter Kreis, sondern eine
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gänzlich andere Kurve. beherrscht von Gesetzen,
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deren Ausformulierung er das nächste Jahrzehnt
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widmen würde. Planeten überstreichen in gleichen
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Zeiten gleiche Flächen. Das Quadrat der Umlaufzeit
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ist proportional zur dritten Potenz der mittleren
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Entfernung. Das waren keine geometrischen Hilfsmittel.
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Es waren beschreibende Gesetze, einfach und universell,
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die die Notwendigkeit von Epizyklen, Äquanten
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und all der angesammelten Maschinerie von Jahrhunderten
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beseitigten. Galileo Galilei richtete im Jahr
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116 ein Teleskop zum Himmel und fand Erscheinungen,
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die das alte Modell nicht aufnehmen konnte. Jupiter
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hatte Monde, schier an der Zahl, die nicht um
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die Erde kreisten, sondern um einen anderen Planeten.
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Venus zeigte Phasen, voll und schmal und schichelförmig.
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Im Ptolemäischen System stand Venus stets zwischen
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Erde und Sonne, was sie auf Sichelfasen allein
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beschränkt hätte. Um sie voll zu sehen, muss
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Venus hinter die Sonne treten, was erfordert,
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dass sie um die Sonne kreist und nicht um die
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Erde. Der Mond selbst war gebirgig, unvollkommen.
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Ein irdischer Körper in den angeblich unveränderlichen
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Himmeln. Diese Beobachtungen bewiesen nicht,
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dass Kopernikus in jedem Detail recht hatte.
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Aber sie machten das alte Bild zunehmend schwer
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aufrechtzuerhalten. Dennoch fehlte dem neuen
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Gerüst eine Physik. Keplers Gesetze beschrieben,
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wie Planeten sich bewegten. Sie erklärten nicht,
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warum. Diese Erklärung kam im Jahr 1677 mit Isaac
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Newtons Principia. Dieselbe Kraft, die einen
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Apfel zu Boden zieht, so Newtons Vorschlag, reicht
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bis zum Mond, zu den Planeten, zu jedem Körper
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im Universum. Die universelle Gravitation, die
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umgekehrt mit dem Quadrat der Entfernung wirkt,
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macht elliptische Bahnen nicht bloß beschreibend,
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sondern notwendig. Die Unterscheidung zwischen
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suplumnaler und supranunnaler Physik brach vollständig
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zusammen. Himmel und Erde gehorchten denselben
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Gesetzen. Der Übergang war nicht plötzlich. Newtons
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Werk wurde nicht überall sofort aufgenommen.
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Katholische Autoritäten hatten Kopernikus' Buch
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im Jahr 1816 auf den Index der verbotenen Bücher
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gesetzt. Galileos Eintreten brachte ihm 1633
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die formelle Verurteilung ein. Die Kirche entfernte
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die heliozentrischen Werke erst 1758 vom Index
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und erkannte die Bewegung der Erde 1822 formell
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an. Doch unter arbeitenden Astronomen war der
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Wandel im frühen 18. Jahrhundert bereits in vollem
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Gange. Die Royal Society in London übernahm,
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und erweiterte das Newton'sche Gerüst. Ebenso
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die Akademie des Sciences in Paris. Die Vorhersagegenauigkeit
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verbesserte sich um Größenordnungen. Das Sonnensystem
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wurde zu einer berechenbaren Maschine. Was überlebte
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diese lange Anpassung? Das Konzept stabiler,
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gesetzmäßiger Bahnen blieb. Die Verwendung geometrischer
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Modelle zur Vorhersage von Planetenpositionen
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setzte sich fort, nun allerdings gegründet auf
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physikalische Gesetze statt auf willkürliche
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Konstruktion. Die Sonne blieb zentral, wenn auch
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nicht länger als Mittelpunkt des Universums,
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sondern lediglich als dominante Masse eines lokalen
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Systems. Die Fixsterne, nun als ungeheuer fern
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verstanden, lieferten weiterhin einen Bezugsrahmen.
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Es verschwand. Die kristallinen Schweren, nie
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direkt beobachtet, lösten sich als physikalische
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Entitäten auf. Die Unterscheidung zwischen einer
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vergänglichen Erde und vollkommenen Himmeln wich
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einer einzigen Physik. Die Kreisbewegung verlor
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ihren Status als metaphysische Notwendigkeit.
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Der Geozentrismus selbst wurde zu einer historischen
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Kuriosität, wenn auch zu einer, die ihrer Zeit
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mit echter Angemessenheit gedient hatte. Und
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was blieb offen? Newton selbst fand die Gravitationswirkung
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über eine Distanz unbegreiflich, eine mathematische
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Beschreibung ohne mechanische Erklärung. Die
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langfristige Stabilität des Sonnensystems mit
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Planeten, die durch gegenseitige Störungen aneinanderzerren,
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stellte mathematische Herausforderungen, die
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Laplace und andere über Generationen beschäftigen
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würden. Die genaue Gestalt der Erde, ob abgeplattet
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oder verlängert, wurde erst durch geodätische
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Messungen geklärt. Das Gehöst stabilisierte sich,
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aber es endete nicht. Das 19. Jahrhundert brachte
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neue Planeten, Entdeckt durch gravitative Vorhersage
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Uranus, gefunden 1781, da Neptun 1846, dessen
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Position aus beobachteten Störungen in der Uranusbahn
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berechnet wurde. Der Asteroidengürtel trat als
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Zone unzähliger kleiner Körper zwischen Mars
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und Jupiter hervor. Jede Entdeckung bestätigte
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und erweiterte das Gravitationsmodell. In jüngerer
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Zeit hat das äußere Sonnensystem weitere Komplexität
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offenbart. Der Kuipergürtel, eine Scheibe eisiger
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Körper jenseits des Neptun, enthält Objekte,
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deren Bahnen und Zusammensetzungen uns daran
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erinnern, dass jedes Gerüst wie angemessen auch
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immer Fragen mit sich trägt, die es noch nicht
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beantwortet hat. Ob die Architektur unseres Sonnensystems
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typisch oder außergewöhnlich ist, ob seine langfristige
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Stabilität chaotischer Dynamik standhält, ob
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die Definition des Begriffs Planet selbst sich
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erneut verschieben wird, wenn mehr gelernt wird,
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das bleibt offen. Das frühere Modell brach nicht
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zusammen. Es wurde angepasst. Was zentral schien,
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wurde randständig. Was einst Schichten von Korrekturen
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erforderte, wurde einfacher. Der Himmel veränderte
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sich nicht. Unsere Struktur, ihn zu beschreiben,
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veränderte sich. Und die Struktur, die wir jetzt
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haben, wie angemessen auch immer, trägt ihre
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eigenen offenen Fragen, ihre eigenen Einladungen
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an jene, die nach uns kommen werden.