Berechnungen des Hexensohns

400 Jahre: Das dritte Planetengesetz Johannes Keplers. Von Barbara Stühlmeyer
Nasa's Keppler mission finds three smallest exoplanets
Foto: dpa | Kepler gelang eine genaue Berechnung der Planetenbahnen.

Johannes Kepler (1571–1630) war ein so ordentlicher Mensch, dass der Verdacht nahe liegt, er habe sich mit der Manie, alles und jedes auszurechnen, vor dem Chaos seiner Umwelt zu schützen versucht. Aufgewachsen in einem Gasthaus, in dem er von Kindesbeinen an servieren musste, vom cholerischen Vater verlassen und mit einer nach seinem eigenen Bekunden übellaunigen, geschwätzigen, und wegen ihrer Umtriebe schließlich als Hexe angeklagten Mutter, hatte er wohl auch allen Grund dazu. Er zählte nicht nur genau nach, wie viel Zeit er, ein Frühgeborener, im Mutterleib verbracht hatte (224 Tage, 9 Stunde, 53 Minuten), er führte auch Buch über die Lebensminuten seiner Freunde.

Für die Astronomie war seine Zählfreudigkeit auf jeden Fall ein Segen, denn seine Berechnungen sind so genau, dass sie wesentlich zur Akzeptanz des kopernikanischen Weltbildes beitrugen. Kepler litt lebenslang unter Geldsorgen, die ihn immer wieder zwangen, Horoskope zu verfassen, an deren Wahrheitsgehalt er nicht glaubte, um seine finanziellen Verhältnisse zu verbessern. Deshalb war er froh, von Tycho Brahe angestellt zu werden, einem ebenso reichen wie geistig engem Astronom, der die Umlaufbahn des Mars zwar richtig beobachtet hatte, aber unfähig war, sie mit korrekten Berechnungen zu belegen. Für Kepler war dies kein Problem. Er fand her-aus, dass die Bahnen elliptisch sein mussten, die entscheidende Korrektur am kopernikanischen Weltbild, die seine mathematische Glaubwürdigkeit untermauerte. Nun ließen sich die Umlaufbahnen der Planeten endlich mit einiger Sicherheit vorhersagen. Das erste nach Kepler benannte Gesetz findet sich in seiner Schrift „Astronomia nova“. Es besagt, dass die Erde der Sonne auf ihrer elliptischen Umlaufbahn im Januar am nächsten komme und im Juli am weitesten von ihr entfernt sei. Gegen Ende seines Lebens verfasste er die „Weltharmonik“, in der er poetische, philosophische, theologische, mystische und mathematische Gedankengänge miteinander verknüpfte. In ihm veröffentlicht er sein am 15. Mai 1618, also vor vierhundert Jahren formuliertes drittes Planetengesetz, das entscheidende Aussagen über die Entfernungen und Umlaufzeiten der Planeten um die Sonne enthält. Es bildete die Grundlage für die Entwicklung des Gravitationsgesetzes durch Isaac Newton.

Naturbeobachtung ist Sache des Standpunktes

Im Grunde seines Herzens war Kepler als Mathematiker und Astronom ein von der Lehre des antiken Philosophen Pythagoras beeinflusster Sinnsucher. Das Zusammenspiel der in der Natur wirkenden Kräfte je neu in mathematischen Gleichungen auszudrücken ließ ihn nicht nur erfahren, dass hinter der greifbaren Wirklichkeit ein intelligenter Schöpfer erkennbar war. Er erlebte Gott vielmehr primär als den liebenden, zugewandten Gott und ging so weit zu sagen: „Ich glaube, dass die Ursachen für die meisten Dinge in der Welt aus der Liebe Gottes zu den Menschen hergeleitet werden können.“ Eine erstaunliche Aussage, wenn man bedenkt, dass Kepler in der Zeit des Dreißigjährigen Krieges lebte, Katholiken und Protestanten gleichermaßen zu seinen Freunden zählte und mit seiner Familie deshalb gleich mehrfach vor Verfolgung durch die eine oder andere der streitenden Parteien fliehen musste. Sein Blick für die Geschaffenheit alles Lebendigen hatte unmittelbaren Einfluss auf seine mathematische und physikalische Arbeit und ermöglichte es ihm letztlich, Aristoteles zu korrigieren. Der große Philosoph war nämlich der Überzeugung, dass die Erde als einzigartiger Lebensraum sich vom Rest des Universums nicht nur dadurch unterscheide, dass auf ihr so vielfältiges, auch menschliches Leben möglich ist, er glaubte auch, dass sie aus anderen Substanzen bestehe als die restlichen Planeten und dass auf ihr andere Gesetze herrschten. Kepler war sich da nicht so sicher. Und das lag daran, dass er sowohl genau beobachtete als auch immer wieder nachrechnete, bis er das exakte Ergebnis erhielt. Seine Konzentration auf die Gesetzmäßigkeiten hier auf der Erde und deren gründliche Durchdringung ließ ihn ganz automatisch den Blick in den Himmel richten und herausfinden, dass die physikalischen Gesetze auch auf die Himmelskörper anwendbar waren. Seine drei Planetengesetze sind die Frucht dieser langjährigen Beobachtungen. Zugleich studierte er auch aufmerksam die Interaktion zwischen unserem Himmelkörper und den anderen Planeten. Die richtige Beschreibung der Wirkkräfte des Mondes auf die Gezeiten formulierte er schon Jahre bevor Galilei die Worte für seine nicht ganz so korrekte Beschreibung fand.

Kepler war – im Gegensatz zu seinem Förderer Tycho Brahe, von dem er die Datenreihen über die Positionen der Planeten am Fixsternenhimmel erbte – einer derjenigen, die fest an die Richtigkeit des von Nikolaus Kopernikus vorgeschlagenen heliozentrischen Weltbildes glaubte. Der Grund dafür lag wiederum in seiner Genauigkeit und seiner Befähigung zum Umgang mit Zahlen. Denn Kepler war klar: Die Schleifenbewegung, die entsteht, wenn man die Marsbahn von der Erde aus beobachtet, ist eine Frage des Standpunktes. Da dieser wie alle anderen Planeten um die Sonne kreist, würde die Bahn, von dort aus beobachtet, bei gleicher Datenlage ganz anders aussehen. Kepler ging außerdem davon aus, dass die Sonne eine Kraft auf die Planeten ausübe, die mit zunehmender Entfernung abnehme, eine zu seiner Zeit spekulative Annahme, die aber völlig korrekt ist. Was heute kaum noch vorstellbar ist: Kepler nahm sich wirklich Zeit für seine Forschungen und verbrachte allein 20 Jahre damit, die Planetenbahnen zu beobachten und eine passende mathematische Beschreibung für deren Umlaufbahnen zu finden. Zwischen 1618 und 1621 verfasste er dann in schöner kollegialer Verbundenheit mit Nikolaus Kopernikus ein Lehrbuch über das heliozentrische Weltbild mit dem Titel „Abriss der kopernikanischen Astronomie“.

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