Weltbilder
Astronomie · Kulturgeschichte · Erkenntnis
A Young Person’s Guide to
Weltbilder
Wie der Mensch seinen Platz im Universum immer wieder neu erfand
Der Sternenhimmel fasziniert mich seit jeher.
Ebenso die Vorstellungen, die Menschen mit ihm verbunden haben.
Jede Epoche ordnete den Kosmos neu: mit Göttern und Mythen,
später mit Sphären, Teleskopen, Formeln und Raumsonden.
In jedem Weltbild steckt deshalb auch ein Bild des Menschen.
Diese Seite ist eine Reise durch einige dieser Bilder –
und durch die erstaunliche Geschichte, wie oft wir unseren
Platz im Universum neu bestimmen mussten.
Als der Himmel voller Götter war
Manchmal stelle ich mir den Anfang so vor:
Zwei Menschen schauen still zum Sternenhimmel.
Vielleicht waren sie verliebt.
«Was ist da oben?», flüstert sie.
«Vielleicht Götter», murmelt er,
«oder etwas, das uns führt.»
Staunen, Fragen, Philosophie und Wissenschaft
hatten einen Anfang. So oder ähnlich.
Tausende Jahre später errichten Menschen Stonehenge.
Die Anlage besitzt auffällige astronomische Ausrichtungen.
Besonders die Sonnenwenden spielten offenbar eine wichtige Rolle.
Was Stonehenge seinen Erbauern im Einzelnen bedeutete,
wissen wir nicht. Gerade deshalb ist es interessant:
Beobachtung, Ritual und Deutung des Himmels
waren noch keine sauber getrennten Kategorien.
Ähnliches finden wir in vielen Kulturen.
In Mesopotamien wurden Bewegungen von Mond und Planeten
über lange Zeiträume aufgezeichnet.
Im alten China beobachteten Astronomen Kometen,
Finsternisse und sogenannte Gaststerne.
Die Maya entwickelten ausgefeilte Kalender
und beobachteten unter anderem die Venus.
Menschen haben den Himmel nie nur angesehen.
Sie haben ihn gedeutet.
Und diese Deutungen erzählen mindestens so viel
über die Menschen auf der Erde
wie über die Objekte am Himmel.
Wir stehen in der Mitte
Lange bevor es Teleskope gab,
sprach die tägliche Erfahrung für eine einfache Erklärung:
Die Erde steht still.
Sonne, Mond, Planeten und Sterne bewegen sich über den Himmel.
In der griechischen Antike entstanden daraus
verschiedene geozentrische Modelle.
Besonders einflussreich wurden Aristoteles
und später Claudius Ptolemäus.
Im ptolemäischen Modell ruhte die Erde im Zentrum.
Die beobachteten Planetenbewegungen wurden
mit einem ausgefeilten System von Kreisbewegungen beschrieben.
Aus heutiger Sicht war das falsch.
Für seine Zeit war es bemerkenswert leistungsfähig.
Das ist ein wichtiger Unterschied.
Frühere Weltbilder waren nicht einfach
eine Sammlung törichter Irrtümer.
Sie waren Versuche, Beobachtungen
mit dem vorhandenen Wissen zu erklären.
Und das geozentrische Modell enthielt
eine mächtige Vorstellung:
Wir stehen in der Mitte.
Bereits in der Antike existierten allerdings
andere Ideen. Aristarch von Samos
vertrat ein heliozentrisches Modell.
Durchsetzen konnte es sich nicht.
Die Erde verliert ihren Platz
Im 16. Jahrhundert begann sich
die kosmische Ordnung zu verschieben.
Nikolaus Kopernikus stellte die Sonne
in das Zentrum seines Planetensystems
und liess die Erde wie die anderen Planeten
um sie kreisen.
Die Geschichte wird gern so erzählt,
als hätte Kopernikus mit einem einzigen Gedanken
das alte Weltbild beseitigt.
So einfach war es nicht.
Auch Kopernikus arbeitete noch
mit Kreisbahnen und Epizykeln.
Seine eigentliche Revolution bestand darin,
die Erde grundsätzlich neu einzuordnen.
Johannes Kepler zeigte später,
dass Planeten elliptische Bahnen beschreiben.
Galileo Galileis Beobachtungen mit dem Fernrohr
lieferten starke Argumente gegen
die traditionelle aristotelische Kosmologie.
Die Erde war nun nicht mehr
die unbewegte Bühne des Himmels.
Sie war selbst ein Himmelskörper.
Der grosse Kompromiss
Tycho Brahe wollte sich zwischen
den beiden grossen Modellen
nicht einfach entscheiden.
In seinem System blieb die Erde unbeweglich.
Sonne und Mond kreisten um sie,
während die übrigen Planeten
die Sonne umliefen.
Aus heutiger Sicht wirkt das
wie ein kosmischer Kompromiss.
Damals war es keineswegs absurd.
Das Modell konnte viele Beobachtungen
ähnlich gut wiedergeben
wie das kopernikanische System.
Zugleich vermied es ein damaliges Problem:
Die erwartete jährliche Sternparallaxe
war noch nicht messbar.
Brahes vielleicht wichtigster Beitrag
war ohnehin ein anderer:
Er beobachtete genauer als fast jeder vor ihm.
Seine Daten ermöglichten Kepler später,
die Form der Planetenbahnen zu erkennen.
Manchmal gewinnt in der Wissenschaft
nicht zuerst das bessere Weltbild,
sondern die bessere Messung.
Das Universum wird berechenbar
Mit Isaac Newton geschah etwas,
das für unser Weltbild kaum zu überschätzen ist.
Himmel und Erde gehorchten
nicht länger verschiedenen Regeln.
Dieselbe Gravitation,
die einen Gegenstand auf der Erde fallen lässt,
hält auch den Mond auf seiner Bahn.
Der Kosmos wurde damit
in einem neuen Sinn berechenbar.
Naturgesetze galten überall.
Das mechanische Weltbild,
das daraus entstand,
prägte die Wissenschaft über Jahrhunderte.
Das Universum erschien zunehmend
als grosses System,
dessen Abläufe sich mit Mathematik beschreiben lassen.
Newton selbst war allerdings
weit weniger «modern»,
als das Schulbuchbild vermuten lässt.
Er beschäftigte sich intensiv
mit Theologie und Alchemie.
Auch das gehört zur Geschichte der Weltbilder:
Menschen passen selten sauber
in die Schubladen späterer Generationen.
Raum und Zeit geraten ins Wanken
Newtons Universum war erfolgreich.
Aber es war nicht das letzte Wort.
Anfang des 20. Jahrhunderts
veränderte Albert Einstein
unsere Vorstellungen von Raum,
Zeit und Gravitation.
Raum und Zeit bilden keine starre Bühne,
auf der das Universum einfach stattfindet.
In der Allgemeinen Relativitätstheorie
ist die Geometrie der Raumzeit
selbst Teil des physikalischen Geschehens.
Gleichzeitig entstand die Quantenmechanik.
Auf kleinsten Skalen verhält sich die Natur
anders als in unserer Alltagserfahrung.
Das moderne Weltbild wurde dadurch
nicht einfacher.
Es wurde genauer – und fremder.
Heute beschreiben wir ein Universum,
das sich entwickelt und expandiert.
Wir beobachten Galaxien,
schwarze Löcher,
kosmische Hintergrundstrahlung
und Strukturen über Milliarden Lichtjahre.
Begriffe wie Dunkle Materie
und Dunkle Energie erinnern uns gleichzeitig daran,
dass grosse Teile dieses Bildes
noch keineswegs vollständig verstanden sind.
Wir verlassen die Erde
Dann geschah etwas,
das kein früheres Weltbild kannte:
Der Mensch sah die Erde von aussen.
Sputnik, Gagarin, Apollo,
die Voyager-Sonden,
Hubble und später das
James-Webb-Weltraumteleskop
veränderten nicht nur unser Wissen.
Sie veränderten die Perspektive.
Die Erde wurde zu einem kleinen,
verletzlichen Planeten
in einem sehr grossen Raum.
Besonders stark verdichtete sich
dieses neue Selbstbild
in Fotografien:
Earthrise, Blue Marble
und später Pale Blue Dot.
Wir mussten die Erde verlassen,
um sie zum ersten Mal als Ganzes zu sehen.
Und wo stehen wir heute?
Auf einem Planeten,
der einen durchschnittlichen Stern umkreist.
In einer Galaxie mit Milliarden Sternen.
In einem Universum mit einer unvorstellbar
grossen Zahl weiterer Galaxien.
Das klingt nach einer ziemlich gründlichen
kosmischen Degradierung.
Man kann es auch anders sehen.
Ausgerechnet ein winziger Teil dieses Universums
hat angefangen, über das Ganze nachzudenken.
Wir kennen heute Tausende Exoplaneten.
Wir können Licht analysieren,
das Milliarden Jahre unterwegs war.
Wir messen Gravitationswellen.
Wir fotografieren die Umgebung
supermassereicher schwarzer Löcher.
Und trotzdem bleiben
einige der grössten Fragen offen.
Was ist Dunkle Materie?
Was verursacht die beschleunigte Expansion?
Wie häufig ist Leben?
Ist das gesamte Universum endlich oder unendlich?
Und dann gibt es Ideen wie das Multiversum.
Unter diesem Begriff werden
verschiedene hypothetische Modelle diskutiert,
in denen unser beobachtbares Universum
nicht das einzige wäre.
Dafür gibt es bislang
keinen empirischen Nachweis.
Genau hier wird eine Unterscheidung wichtig,
die für diese ganze Seite gilt:
Was wissen wir?
Was folgt aus einer Theorie?
Was ist plausible Interpretation?
Und was ist Spekulation?
Das viele Nichts
Das Universum ist auf grossen Skalen
nicht gleichmässig mit Galaxien gefüllt.
Zwischen Filamenten und Galaxienhaufen
liegen riesige Regionen mit vergleichsweise wenig Materie:
sogenannte Voids.
Einer der bekanntesten ist der Boötes Void,
eine gewaltige kosmische Leerstelle,
die 1981 beschrieben wurde.
«Leer» bedeutet dabei nicht absolut leer.
Auch dort befinden sich Galaxien.
Nur erheblich weniger
als in dichter besiedelten Regionen des Kosmos.
Laniakea
«Laniakea» stammt aus dem Hawaiianischen
und lässt sich ungefähr mit
«unermesslicher Himmel» übersetzen.
2014 beschrieb ein Forschungsteam
um R. Brent Tully eine grossräumige Region,
zu der auch unsere Milchstrasse gehört.
Die Einteilung beruhte auf den Bewegungen
von Galaxien und ihren gravitativen Strömungsmustern.
Unsere kosmische Adresse lässt sich damit
immer weiter ausschreiben:
Erde → Sonnensystem → Milchstrasse →
Lokale Gruppe → grossräumige kosmische Strukturen.
Je weiter wir hinauszoomen,
desto deutlicher wird:
«Unser Platz» ist keine einzelne Adresse.
Er hängt davon ab,
auf welcher Grössenskala wir fragen.
Menschen, die unseren Blick verändert haben
Pythagoras
Mathematik, Kosmologie und mystische Vorstellungen
waren bei den Pythagoreern eng miteinander verbunden.
Zahlen waren nicht nur Rechenwerkzeuge,
sondern Teil einer kosmischen Ordnung.
Claudius Ptolemäus
Sein geozentrisches mathematisches Modell
prägte die Astronomie über viele Jahrhunderte.
Nikolaus Kopernikus
Verschob die Erde aus dem Zentrum
und machte sie zu einem Planeten unter Planeten.
Tycho Brahe
Seine aussergewöhnlich genauen Beobachtungsdaten
wurden zur Grundlage für Keplers Planetengesetze.
Johannes Kepler
Ersetzte die perfekten Kreisbahnen
durch Ellipsen und fand mathematische Gesetze
der Planetenbewegung.
Galileo Galilei
Richtete das Fernrohr auf den Himmel
und sah unter anderem Jupitermonde
und die Phasen der Venus.
Isaac Newton
Verband irdische und himmlische Bewegung
durch gemeinsame physikalische Gesetze.
Albert Einstein
Veränderte mit der Relativitätstheorie
unser Verständnis von Raum, Zeit und Gravitation.
Edwin Hubble
Seine Beobachtungen halfen zu zeigen,
dass die Milchstrasse nicht das ganze Universum ist
und dass sich der Kosmos auf grossen Skalen entwickelt.
Carl Sagan
Verband Astronomie mit der Frage,
was kosmische Erkenntnis
für unser menschliches Selbstbild bedeutet.
Stephen Hawking
Arbeitete an grundlegenden Fragen
zu schwarzen Löchern und Kosmologie
und brachte sie zugleich einem grossen Publikum nahe.
Ann Druyan
Autorin, Produzentin und Wissenschaftskommunikatorin;
gemeinsam mit Carl Sagan
und später in eigenen Projekten
prägte sie die populäre Vermittlung kosmischer Themen.
Genies und ihre Nebenwirkungen
Wissenschaftler sind Menschen.
Das klingt banal,
wird in Heldengeschichten der Wissenschaft
aber gelegentlich vergessen.
Kepler und die Astrologie
Johannes Kepler erstellte Horoskope
und verdiente damit auch Geld.
Gleichzeitig äusserte er sich kritisch
über grosse Teile der damaligen Astrologie.
Newton und die Alchemie
Newton beschäftigte sich intensiv
mit alchemistischen Texten und Experimenten.
Die heutige Trennung zwischen Wissenschaft
und solchen Traditionen
lässt sich nicht einfach rückwirkend
auf das 17. Jahrhundert übertragen.
Percival Lowell und der Mars
Lowell glaubte,
auf dem Mars ein Netz von Kanälen zu erkennen,
und deutete sie als mögliches Werk
einer intelligenten Zivilisation.
Die vermeintlichen Kanäle existierten nicht.
Wolfgang Pauli und 137
Der Physiker Wolfgang Pauli
beschäftigte sich intensiv
mit der Feinstrukturkonstante,
deren Kehrwert ungefähr 137 beträgt.
Seine Faszination für diese Zahl
verband sich zeitweise auch
mit Gesprächen mit C. G. Jung.
Pauli starb 1958
in einem Krankenzimmer mit der Nummer 137.
Eine jener Pointen,
die das wirkliche Leben gelegentlich
für Wissenschaftshistoriker bereithält.
Am Ende
Vom Mittelpunkt zum Mitläufer
Vielleicht ist das die eigentliche Geschichte
unserer Weltbilder:
Der Kosmos wurde immer grösser.
Unser Platz darin immer kleiner.
Unsere Fähigkeit, ihn zu verstehen,
erstaunlicherweise nicht.