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Warum glaubten die Menschen 1500 Jahre lang an eine unbewegliche Erde? - Kopernikus, Kepler und Newton: Die Entstehung des heliozentrischen Modells | 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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  Wenn wir an einem klaren Abend nach oben blicken,
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  ziehen die Sterne in scheinbar perfekten Kreisen
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  über uns hinweg, während der Boden unter unseren
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  Füßen vollkommen still ruht. Über Jahrtausende
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  hinweg bildete diese unmittelbare Erfahrung das
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  Fundament unseres kosmischen Weltbildes. 15 Jahrhunderte
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  lang galt die Erde als unbewegliches Zentrum
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  des Universums. Das war keine Folge von Unwissenheit,
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  sondern das Ergebnis sorgfältiger Beobachtung
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  und einer mathematischen Konstruktion, die Finsternisse
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  und Planetenpositionen verlässlich vorhersagen
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  konnte. Doch die rätselhafte rückläufige Bewegung
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  der Planeten erforderte immer kompliziertere
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  Hilfskonstruktionen wie Epizyke und Ausgleichspunkte,
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  bis das System an seine strukturellen Grenzen
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  stieß. Diese Episode verfolgt den allmählichen
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  Übergang zu einem einfacheren und einheitlicheren
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  Verständnis des Kosmos. Wir betrachten, wie Nikolaus
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  Kopernikus die Sonne ins Zentrum stellte, wie
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  Johannes Kepler die perfekten Kreise zugunsten
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  elliptischer Bahnen aufgab und wie Galileo Galilei
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  mit dem Teleskop die aristotelische Himmelsphysik
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  erschütterte. Schließlich zeichnet sich ab, wie
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  Isaac Newton mit seiner Gravitationstheorie eine
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  einzige physikalische Ursache für die Bewegungen
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  am Himmel formulierte und die Jahrhunderte alten
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  Himmelsmechaniken überflüssig machte. Bei der
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  Arbeit an dieser Episode kehrte ich immer wieder
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  zu einer grundlegenden Frage zurück, wie konnte
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  ein so komplexes System so lange überzeugen und
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  was genau passierte, als es allmählich durch
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  etwas Einfacheres ersetzt wurde. Mich fasziniert,
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  dass dieser Wandel kein plötzlicher Umsturz war,
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  sondern eine geduldige Neuausrichtung an der
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  Generation von Gelehrten Arbeiteten, die oft
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  widerwillig ihre alten Gewissheiten aufgaben.
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  Es ist die Geschichte davon, wie unsere Art,
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  den Himmel zu beschreiben, Schritt für Schritt
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  einheitlicher und offener für die nächste Frage
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  wurde. 15 Jahrhunderte lang stand die Erde still.
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  Nicht weil irgendjemand töricht war, sondern
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  weil das Modell funktionierte Finsternisse vorhersagte
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  und dem entsprach, was Stillstand tatsächlich
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  fühlen lässt. Heute Abend verfolgen wir, was
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  langsam aufhörte zu funktionieren. Und wir verfolgen
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  wie ein polnischer dumm Herr, ein deutscher kaiserlicher
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  Mathematiker und ein englischer zurückgezogener
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  Professor jeder für sich, fast widerwillig etwas
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  Einfacheres errichteten. Stellen Sie sich vor,
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  Sie stehen an einem klaren Abend draußen und
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  beobachten, wie die Sterne in vollkommenen Kreisen
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  über Ihnen hinwegziehen. Sie gehen im Osten auf
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  und im Westen unter. Der Boden unter Ihren Füßen
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  fühlt sich vollkommen still an. Die Luft rauscht
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  nicht an Ihnen vorbei. Ein Stein. den sie aus
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  der Hand fallen lassen, fällt gerade nach unten,
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  nicht nach hinten oder zur Seite. Über Jahrtausende
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  hinweg bildete diese unmittelbare Erfahrung einer
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  ruhenden Erde und eines bewegten Himmels das
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  Fundament des dauerhaftesten Bildes, das die
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  Menschheit vom Kosmos besaß. Es war ein Bild,
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  das funktionierte. Es war stimmig, vorhersagefähig
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  und philosophisch befriedigend. Und es sollte
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  über 15 Jahrhunderte hinweg verfeinert, gepflegt
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  und verteidigt werden, bevor die angesammelte
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  Spannung allmählich Raum für etwas strukturell
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  Einfacheres öffnete. Das war keine Unwissenheit.
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  Es war sorgfältige Aufmerksamkeit für das, was
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  die Sinne meldeten, verfeinert von Philosophen,
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  die eine stimmige Darstellung von Bewegung, Materie
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  und Ort errichten wollten. In dem System, das
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  aus Aristoteles Werk hervorging und später von
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  Claudius Ptolemäus ausgearbeitet wurde, saß die
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  Erde im Zentrum eines endlichen Universums. Sie
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  war umgeben von ineinander verschachtelten Sphären,
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  die die Planeten, die Sonne, den Mond und schließlich
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  die Fixterne truben. Die Himmelskörper bestanden
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  aus einem vollkommenen, unveränderlichen fünften
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  Element, dem Äther. Ihre Bewegung war kreisförmig,
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  weil der Kreis die vollkommenste Figur war. Und
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  vollkommene Dinge müssen sich auf vollkommene
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  Weise bewegen. Das Modell beantwortete echte
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  Fragen. Es erklärte, warum es keine beobachtbare
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  Verschiebung der Sternpositionen gab, wenn man
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  reiste. Es erklärte, warum es keinen Wind vom
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  vermeintlichen Flug der Erde durch den Raum gab.
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  Es erklärte die Mondphasen. und das Auftreten
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  von Finsternissen. Es stellte die Menschheit
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  in den geometrischen und moralischen Mittelpunkt
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  der Schöpfung. Diese Platzierung stand tief im
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  Einklang mit den philosophischen und theologischen
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  Traditionen, die die mittelalterliche Zivilisation
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  prägten. Doch die Planeten selbst verhielten
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  sich seltsam. Anders als die Sterne die feste
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  Muster beibehielten, wanderten die Planeten umher.
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  Am beunruhigendsten war ihre gelegentliche, rückläufige
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  Bewegung. Dann wurde ein Planet langsamer, hielt
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  an und bewegte sich vor dem Sternenhintergrund
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  rückwärts, bevor er seinen Vorwärtsweg wieder
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  aufnahm. Der Mars tat das. Der Jupiter tat das.
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  Der Saturn tat das. Ein Modell einfacher Kreisbahnen
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  um die Erde konnte nicht wiedergeben, was die
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  Beobachter tatsächlich sahen. Ptolemäus begegnete
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  dem mit bemerkenswertem Einfallsreichtum. In
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  seinem großen Werk, dem Almagest, führte er Exzenter
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  ein, die den Mittelpunkt einer Planetenbahn von
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  der Erde selbst weg verlagerten. Er fügte Epizykel
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  hinzu, Kleine Kreise, auf denen sich die Planeten
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  bewegten, während die Mittelpunkte dieser Kreise
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  auf größeren Kreisen um die Erde wanderten. Am
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  umstrittensten war der Ausgleichspunkt. Das war
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  ein Punkt, der sowohl von der Erde als auch vom
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  geometrischen Mittelpunkt der Bahn verschieden
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  war. Um diesen Punkt herum erschien die Bewegung
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  gleichförmig, obwohl sie um den Mittelpunkt selbst
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  nicht gleichförmig war. Diese Werkzeuge funktionierten.
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  Sie konnten Planetenpositionen mit beträchtlicher
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  Genauigkeit vorhersagen. Sie bewahrten den Anschein
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  mathematischer Astronomie. Doch sie führten auch
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  Spannungen ein, die sich über Jahrhunderte ansammeln
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  sollten. Der Ausgleichspunkt insbesondere verletzte
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  genau das Prinzip der gleichförmigen Kreisbewegung,
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  das das System eigentlich aufrechterhalten sollte.
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  Das Modell beschrieb, wo die Planeten sein würden,
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  ohne zu erklären, warum sie sich bewegten. In
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  der späten Mittelalterzeit benötigten manche
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  Versionen des Systems Dutzende von Kreisen, die
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  in Kreisen verschachtet waren. Es war ein Flickwerk
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  aus Korrekturen, das die Vorhersagekraft auf
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  Kosten der Eleganz bewahrte. Ein Astronom, der
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  in einer zugigen Schreibstube die alfonsinischen
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  Tafeln zurate zog, mochte die Position eines
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  Planeten um mehrere Grad abweichend finden. Dann
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  griff er zu einer weiteren Korrektur, einem weiteren
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  Epizykel, einer weiteren Schicht der Verfeinerung,
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  um die zugrunde liegende Struktur zu bewahren.
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  Eine Unterscheidung tat hervor, die sich als
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  wichtig erweisen sollte. Viele Astronomen behandelten
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  die ptolemäische Astronomie als mathematisches
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  Werkzeug für Berechnungen, als eine Art hochentwickelte
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  Buchführung. Gleichzeitig hielten sie daran fest,
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  dass die physische Wirklichkeit des Himmels anders
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  sein mochte. Diese Unterscheidung erlaubte dem
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  System fortzubestehen. Aber sie schuf auch einen
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  Raum, in dem Alternativen denkbar wurden. Zu
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  Beginn des 16. Jahrhunderts war die Unzufriedenheit
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  in einem kleinen Kreis von Fachleuten gewachsen.
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  Nikolaus Kopernikus, ein Domherr im nördlichen
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  Polen, der in Italien studiert und die mathematischen
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  Traditionen der Renaissance aufgenommen hatte,
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  fand den Ausgleichspunkt besonders anstößig.
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  Er suchte eine Reform. die die gleichförmige
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  Kreisbewegung wiederherstellen und zugleich die
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  vorhersagigen Auigkeit bewahren sollte. Was er
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  1543 vorschlug in seinem Todesjahr, war zunächst
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  keine radikale physikalische Behauptung. Es wurde
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  als mathematische Alternative präsentiert, als
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  eine andere Art, dieselben Erscheinungen zu berechnen.
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  In Kopernikus' Anordnung saß die Sonne nahe dem
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  Zentrum. Die Erde wurde zu einem Planeten, der
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  sich täglich um die eigene Achse drehte und jährlich
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  um die Sonne lief. Allein der Mond kreiste weiter
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  um die Erde. Die rückläufige Bewegung verwandelte
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  sich von einer echten Umkehr in einen Parallaxeneffekt.
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  Sie wurde zur scheinbaren Folge davon, dass ein
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  bewegter Körper einen anderen auf einer inneren
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  Bahn überholt. Das System beseitigte den Ausgleichspunkt
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  vollständig. Es etablierte eine natürliche Ordnung
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  der Planeten nach ihren Umlaufzeiten. Das konnte
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  das geozentrische Modell nicht ohne willkürliche
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  Annahme leisten. Doch Kopernikus behielt die
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  Kreisbahnen bei. Er behielt die kristallinen
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  Schweren bei, die die Planeten trugen. Sein System
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  war nicht sofort genauer, als die besten ptolemäischen
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  Tafeln. Und es führte tiefgreifende physikalische
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  und theologische Schwierigkeiten ein, die seine
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  Eleganz nicht auflösen konnte. Wenn die Erde
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  sich bewegte, warum fielen Gegenstände dann gerade
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  nach unten, statt zurückzubleiben? Wo war die
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  Sternparallaxe, die eine bewegte Erde erzeugen
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  müsste? Wie waren Bibelstellen zu verstehen,
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  die von der Bewegung der Sonne sprachen? Die
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  Aufnahme war vorsichtig und geografisch unterschiedlich.
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  Manche Astronomen fanden die Mathematik anziehend,
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  während sie ihr Urteil über die physische Wirklichkeit
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  zurückhielten. Andere wie Tycho Brahe konstruierten
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  Mischsysteme, die eine ruhende Erde beibehielten,
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  während die übrigen Planeten um die Sonne kreisten,
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  die ihrerseits um die Erde lief. Das tychonische
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  System war für die Planetenpositionen beobachtungsmäßig
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  gleichwertig mit Kopernikus' Anordnung. Und es
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  vermied die physikalischen Einwände vollständig.
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  Eine Zeit lang war es ein ernsthafter Konkurrent.
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  Was das Bleichgewicht verschob, war keine einzelne
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  Entdeckung. Es war eine Abfolge von Entwicklungen,
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  die allmählich veränderte, was Astronomen beobachten
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  konnten und was sie sich vorstellen konnten.
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  Im Jahr 109 erbte Johannes Kepler Tycho Brahe's
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  beispiellos präzise Beobachtungsaufzeichnungen.
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  Kepler war überzeugter Kopernikaner gewesen.
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  Aber er war auch ein gründlicher und geduldiger
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  Analytiker. Jahrelang mühte er sich, die Bahn
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  des Mars an einen Kreis anzupassen. Er verstellte
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  Parameter, probierte Exzentrizitäten aus und
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  nahm kleine Abweichungen in Kauf, die frühere
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  Astronomen vielleicht geduldet hätten. Die Daten
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  widersetzten sich. Schließlich gab Kippler den
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  Kreis selbst auf. Er fand, dass eine Ellipse
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  mit der Sonne in einem Brennpunkt die Beobachtungen
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  mit verblüffender Genauigkeit wiedergab. Die
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  Planeten bewegten sich nicht gleichförmig. Sie
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  überstrichen in gleichen Zeiten gleiche Flächen
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  und bewegten sich schneller, wenn sie der Sonne
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  näher waren. Die Größe der Bahn hing mathematisch
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  mit ihrer Umlaufzeit zusammen, auf eine Weise,
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  die kein geozentrisches System natürlich ausdrücken
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  konnte. Keplers Gesetze wurden zwischen 109 und
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  1619 veröffentlicht. Sie lieferten ein physikalisch
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  stimmiges heliozentrisches System von bemerkenswerter
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  Vorhersagekraft. Doch Kepler selbst konnte nicht
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  erklären, warum die Planeten diesen Gesetzen
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  gehorchten. Er spekulierte über magnetische Kräfte,
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  über eine Art himmlische Musik, über einen Einfluss.
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  den die Sonne aussandte und der die Planeten
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  antrieb. Der physikalische Mechanismus blieb
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  unauffindbar. Währenddessen hatte Galileo Galilei
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  in Padua ein neues Instrument zum Himmel gerichtet.
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  Das Teleskop für den irdischen Gebrauch in den
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  Niederlanden entwickelt, offenbarte Himmelserscheinungen,
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  die keine frühere Generation je gesehen hatte.
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  Die Oberfläche des Mondes war rau und gebirdig,
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  nicht die vollkommene Kugel, die Aristoteles
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  beschrieben hatte. Galileo konnte die gezackten
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  Schatten der Mondberge entlang der Tag -Nacht
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  -Grenze nachzeichnen, jener Linie, die Licht
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  von Dunkelheit trennt. Der Jupiter wurde von
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  vier Monden begleitet. Das zeigte, dass Bewegungszentren
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  nicht die Erde sein mussten. Die Venus zeigte
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  Phasen wie der Mond. Das war unmöglich in einer
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  geozentrischen Anordnung, in der die Venus stets
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  zwischen Erde und Sonne lag. Die Sonne selbst
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  hatte wandernde Flecken, was auf Rotation und
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  Unvollkommenheit hindeutete. Diese Beobachtungen
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  bewiesen nicht, dass die Erde sich bewegte. Aber
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  sie rissen die physikalischen Grundlagen der
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  aristotelischen Himmelsphysik ein. Die Trennung
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  zwischen einer vergänglichen Erde und vollkommenen
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  Himmeln, ließ sich nicht länger aufrechterhalten.
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  Das Universum wurde einheitlicher, zugänglicher
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  für einen einzigen Satz physikalischer Gesetze.
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  Galileos Dialog über die beiden hauptsächlichsten
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  Weltsysteme, 1622 veröffentlicht, präsentierte
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  diese Argumente mit beispielloser Klarheit und
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  rhetorischer Wucht. Er provozierte auch eine
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  institutionelle Konfrontation. Die katholische
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  Kirche, anfangs vorsichtig, ging dazu über, offenes
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  Eintreten für den Kopernikanismus zu unterdrücken.
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  Galileos Prozess im Jahr 1633 erzeugte eine abschreckende
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  Wirkung in katholischen Regionen, obwohl die
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  intellektuelle Arbeit andernorts weiterging.
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  Die letzte strukturelle Vereinfachung kam von
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  Isaac Newton, der während der Pestjahre in Abgeschiedenheit
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  arbeitete, und über Grenzen hinweg mit einer
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  wachsenden Gemeinschaft von Naturphilosophen
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  korrespondierte. In seinen Principia Mathematica
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  von 1647 schlug Newton vor, dass ein einziges
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  Gesetz sowohl den Fall eines Apfels als auch
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  die Bahn des Mondes regierte. Die Kraft zwischen
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  zwei Objekten hängt davon ab, wie massereich
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  sie sind und wie weit sie voneinander entfernt
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  sind. Genauer gesagt, jedes Teilchen der Materie
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  zieht jedes andere mit einer Kraft an, die proportional
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  zu ihren Massen und umgekehrt proportional zum
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  Quadrat ihres Abstands ist. Aus diesem Gesetz
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  folgten Keplers elliptische Bahnen mathematisch.
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  Die Gezeiten wurden durch die Anziehungskraft
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  von Mond und Sonne erklärt. Die Präzision der
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  Tag - und Nachtgleichen fand eine physikalische
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  Ursache in der äquatorialen Ausbuchtung der Erde.
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  Die Epizykel, Exzenter und Ausgleichspunkte,
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  die sich über 15 Jahrhunderte der Verfeinerung
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  angesammelt hatten, wurden überflüssig. Sie waren
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  Hilfsmittel gewesen, um Erscheinungen innerhalb
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  eines Rahmens zu bewahren, der sie nicht auf
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  natürliche Weise aufnehmen konnte. Newtons Schwerkraft
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  lieferte eine einheitliche physikalische Ursache
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  für Bewegungen, die zuvor beschrieben, aber nicht
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  erklärt worden waren. Das heliozentrische System,
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  das als mathematische Reform begonnen hatte,
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  erhielt ein physikalisches Fundament, das es
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  strukturell einfacher und ungleich leistungsfähiger
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  machte. Die Übernahme erfolgte allmählich und
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  umstritten. Mathematiker und Astronomen erkannten
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  die Überlegenheit von Newtons Methoden am schnellsten.
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  Institutionen, die durch theologische Bindung
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  an die aristotelische Physik und wörtliche Bibelauslegung
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  gebunden waren, widerstanden länger. Die katholische
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  Kirche entfernte kopernikanische Werke erst 1758
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  von ihrem Index. An manchen Universitäten verdrängte
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  die newtonsche Physik, die scholastische Naturphilosophie,
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  erst nach Jahrzehnten des Ringens um die Lehrpläne.
• 18:19
  Der Übergang war keine Revolution im Sinne eines
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  plötzlichen Umsturzes. Er war eine allmähliche
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  Neuausrichtung, als jüngere Gelehrte, die neuen
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  Methoden ausgebildet waren, ältere ersetzten,
• 18:33
  als sich Vorhersageerfolge anhäuften, als die
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  Erklärungskraft des neuen Hamens immer schwerer
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  zu ignorieren wurde. Was von der älteren Struktur
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  überlebte, war bedeutsam. Die Verpflichtung auf
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  das mathematische Gesetz als Sprache der Natur,
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  verfeinert über Jahrhunderte astronomischer Praxis,
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  blieb bestehen und verstärkte sich. Das Projekt
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  der geometrischen Modellierung, des Findens von
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  Formen und Regelmäßigkeiten, die zur Beobachtung
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  passten, ging weiter, auch wenn sich die Formen
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  änderten. Die Annahme, dass der Kosmos für die
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  menschliche Vernunft verständlich war, dass geduldiges
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  Studium seine Ordnung aufdecken konnte, blieb
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  zentral. Was verschwand, war ebenso folgenreich.
• 19:22
  Der einzigartige, ohende Status der Erde wurde
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  aufgegeben. Die Trennung zwischen irdischer und
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  himmlischer Physik brach zusammen. Kreisbahnen
• 19:34
  verloren ihren privilegierten Status und wurden
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  zu bloßen Sonderfällen der allgemeineren Ellipse.
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  Der endliche, auf den Menschen zentrierte Kosmos
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  dehnte sich zu etwas Ungleichgrößerem aus, vielleicht
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  Unendlichem. gewiss gleichgültigem gegenüber
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  dem menschlichen Ort. Selbst in der Stabilisierung
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  blieben Fragen offen, die weitere Forschungen
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  antreiben sollten. Newton selbst räumte ein,
• 20:01
  dass die Fernwirkung der Schwerkraft ohne sichtbaren
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  mechanischen Kontakt vielen als okkult erschien,
• 20:08
  als Rückfall in diskreditierte mittelalterliche
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  Erklärungen. Die Natur von Raum und Zeit, ob
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  absolut oder relativ, ließ er als grundlegende
• 20:19
  Annahme stehen, statt als bewiesene Schlussfolgerung.
• 20:23
  Das Fehlen einer nachgewiesenen Sternparallaxe,
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  die erst 1838 von Friedrich Bessel tatsächlich
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  beobachtet wurde, bedeutete, dass ein direkter
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  Beweis der Erdbewegung über Generationen hinweg
• 20:36
  unerreichbar blieb. Einsteins allgemeine Relativitätstheorie
• 20:40
  sollte die Schwerkraft später nicht als Kraft,
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  sondern als Krümmung, der Raumzeit neu fassen.
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  Sie sollte Newtons absoluten Raum auflösen und
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  zugleich seine mathematischen Errungenschaften
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  in geeigneten Grenzfällen bewahren. Das heliozentrische
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  Modell selbst sollte zu einer lokalen Näherung
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  innerhalb eines expandierenden Universums werden,
• 21:04
  dem jedes einzelne Zentrum fehlt. Und so kehren
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  wir zu demselben klaren Abend zurück, zu demselben
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  Kreisen der Sterne über uns. Der Beobachter,
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  der unter ihnen steht, trägt nun eine andere
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  Struktur im Kopf, nicht verschachtelte Sphären,
• 21:22
  sondern elliptische Bahnen, nicht kristallinen
• 21:25
  Äther, sondern gekrümmte Raumzeit. Nicht ein
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  Universum, das um unseren Ort herum gebaut ist,
• 21:32
  sondern eines, in dem unser Ort einer unter zahllosen
• 21:36
  möglichen Bezugskramen ist. Der Himmel hat sich
• 21:39
  nicht verändert. Unsere Struktur, ihn zu beschreiben,
• 21:44
  hat es und sie wurde auf jeder Stufe einheitlicher,
• 21:49
  vorhersagefähiger, offener für die nächste Frage.