Wichtige Astronomen von der frühen Neuzeit bis heute Teil 2

Hallo und willkommen zu meinem dritten Blogeintrag. Die wird die Weiterführung zum letzten Blogeintrag sein, das heisst also, dass du heute noch mehr Astronomen, Entdeckungen und Innovationen kennenlernen wirst. Von Johannes Kepler bis zu Stephen Hawking werde ich so viel Wissen verbreiten wie nur möglich.

• Johannes Kepler und die keplerschen Gesetze

Johannes Kepler wurde am 27. Dezember 1571 in Stuttgart, Deutschland geboren. Als Kleinkind erkrankte er an den Pocken, die später seinen Sehvermögen schwächten. Er war einer der wenigen bisher genannten Astronomen, der nicht in Wohlstand lebte, jedoch entdeckte man bei ihm schön früh ein Talent für die Mathematik. 1584 konnte Kepler in die Klosterschule Adelberg gehen, bestand das Landexamen und bekam die Zulassung in das Gymnasium in Maulbronn. 1589 konnte er mittels eines Stipendiums Theologie, Mathematik und Astronomie studieren. Kepler entwickelte sich schnell zu einem Erfahrenem Mathematiker und setzte sich mit astronomischen Erkenntnissen auseinander. Dies konnte er Michael Mästlin, sein Professor für Naturwissenschaften, verdanken. 1591 schloss Kepler sein Theologiestudium ab.

1594 lehrte er in Graz an einer evangelischen Hochschule Mathematik, obwohl er ursprünglich Geistlicher sein wollte. Bereits im ersten Lehrjahr nahm die Anzahl seiner Schüler drastisch ab. Nebst der Astronomie und Mathematik, lehrte Kepler zeitweise auch Literatur und Rhetorik. Bekannt wurde Kepler in Graz jedoch einerseits wegen den Horoskopen, die er anfertigte und andererseits, weil er als «Landschaftsmathematikus» Karten vermass und erstellte und den alljährlichen Kalender entwarf. Durch astrologische Berechnungen konnte er Voraussagungen wie Wetterprognosen oder der Türkenangriff machen, jedoch war er zur Astrologie trotzdem eher distanziert und konzentrierte sich auf seine Leidenschaft – die Astronomie. Durch die intensive Befassung mit der Astronomie konnte Kepler sich bereits im ersten Jahr eine neue Hypothese aufstellen. Seine Idee des Kosmos war geprägt von einem Gott gemachtem Universum, jedoch mit geometrischen Figuren: Die runde unbewegliche Sonne im Zentrum umgeben von Fixsternen und die Planeten Erde, Venus, Mars, Jupiter, Merkur und Saturn waren beweglich und in einer strengen Ordnung. Dies war Keplers Harmonie des Universums. 1596 veröffentlichte er in der Schrift «Mysterium cosmograhicum». Durch diese Schrift wurde er bekannter und trat in Kontakt mit Tycho Brahe.

1597 heiratete er Barbara Müller, mit der er später fünf Kinder bekam. Die Ehe blieb aber nur bis 1611 bestehen.

Während des 16.Jh. kam es zur Gegenreformation aufgrund all dieser Schriften, die gegen die harmonische von Gott gemachte Welt nachwiesen, auch in Graz, weshalb Kepler nach Prag als Assisten bei Tycho Brahe diente. 1601 übernahm er die Position als Mentor, nachdem sein Mentor, kaiserlicher Mathematiker, verstarb. In den folgenden Jahren ergänzte er den kopernikanischen Weltbild und entwickelte die Theorie der Ellipsenbahen. Das sind die Bahnen, worauf die Planeten um die Sonne kreisen. In mehreren Schriften veröffentlichte Kepler 1609 seine Weiterentwicklung der kopernikanischen Lehren als die nach ihm benannten Gesetze der Planetenbewegungen, die keplerschen Gesetze.

1613 heiratete er Susana Reuttinger und bekam mit ihr sechs weitere Kinder, jedoch zerbrach auch diese Ehe im Jahr 1630.

Ein weiterer Werk von ihm die «Hapmonices Mundi libri V», übersetzt die «Fünf Bücher zur Harmonik der Welt», veröffentlichte er 1619. In dieser Schrift sind die Berechnungen zur Umlaufbahn und Bewegungen des Mars aufgeschrieben. Auch ist die Idee der Energieabgabe der Sonne, die die Bewegung der Planeten beeinflusse, hineingeschrieben. Dieses buch prägte später die Denkweise der Physiker und somit auch die Physik. Das Buch «Epitome Astronomiae Copernicae» veröffentlichte er 1621. Dieses Werk ist eine Zusammenfassung all seiner Erkenntnisse.

Nach der Veröffentlichung all seiner Schriften, geriet Kepler in Probleme, weswegen er nach Linz umsiedelte und die Keplersche Fassregel zur Berechnung von Volumen und Flächen entwickelte. 1626 begann er wieder zu flüchten aufgrund der Gegenreformation und konnte erst 1627 wieder sesshaft sein, wo er dann in Sagan als Mathematiker des Fürsten Albrecht von Wallenstein arbeitete und die Logarithmenrechnungen entwickelte. Ebenfalls befasste er sich mit der Optik damit er die Beobachtungen mit dem Teleskop von Galilei, beweisen konnte. Durch die intensive Befassung mit der Optik, konnte Kepler als erstes den Sehvorgang, die Kurz- und Weitsichtigkeit sowie die Prinzipien der Kamera obscura definieren, was er mit seiner Veröffentlichung «Astronomiae pars optica» verbreitete.

In seinem letzten Jahr befand er sich auf einer Reise nach Regensburg und starb am 15. November 1630.

(vgl. kein Veröffentlichungsdatum oder Autor angegeben, biologie-schule.de: Johannes Kepler | Biografie | Lebenslauf (biologie-schule.de))

• Christiaan Huygens und die Pendeluhr

Am 14. April 1629 wurde Christiaan Huygens in der Niederlande in Den Haag geboren. Auch er wuchs in einer wohlhabenden Familie auf. Bis er 16 Jahre alt war, wurde er zuhause von Constantijn ausgebildet und lernte Mathematik, Geografie, Logik und Sprachen, Musik, Reiten, Fechten und Tanzen. 1645 ging er in die Universität von Leiden und studierte Mathematik und Jura. 1647 ging er in Breda in das Orange College und absolvierte das Studium 1649. Nach dem Abschluss arbeitete er für Heinrich, Herzog von Nassau, als Diplomat. 1654 kehrte Huygens in seine Heimatstadt Den Haag zurück, um Wissenschaftler zu werden. Er beschäftigte sich intensiv mit der Optik und entwickelte mit seinem Bruder eine bessere Methode zum Schleifen und Polieren von Linsen. Auch verfasste er das Gesetz der Brechung und konnte so die Brennweite der Linsen berechnen und verbessern, was beiläufig zur Verbesserung der Fernrohre diente. 1655 entdeckte Huygens mit seinem verbessertem Fernrohr den Saturnring, was mit den älteren Modellen nur als undeutliche Ausbuchtung zu sehen war und entdeckte den grossen Mond, den er Titan nannte. Ein Jahr später erfand Huygens, mithilfe der früheren Forschungen über Pendel von Galileo Galilei, die Pendeluhr, die für ca. 275 Jahre das genaueste Zeitmesser weltweit wurde, jedoch wurde er für diese Innovation nicht sehr populär.

1666 siedelte er nach Paris um und wurde dort Gründungsmitglied der französischen Wissenschaftsakademie. Während der Zeit in Frankreich leitete er die Formel der Schwingungen des Pendels und verfasste eine Theorie über die Mathematik der Kurven und das Gesetz der Zentrifugalkraft, was er in seiner Schrift «Horologium Oscillatorium» veröffentlichte.

Christiaan Huygens erfand viele weitere verschiedene Innovationen und verfasste viele Theorien und Gesetze. 1680 entwickelte einen mit Schiesspulver betriebenen Motor, den er jedoch nie gebaut hat. Später erfand er die Laterna Magica, eine Art früherer Bildprojektor. Er experimentierte mit Doppelbrechung bzw. Doppelbeugung und 1690 veröffentlichte er im Gegensatz zu Newtons Korpuskeltheorie des Lichts seine Wellentheorie «Traité de la lumière». Kurz vor seinem Tod im Jahr 1695 entwickelte er seine Theorie «Cosmotheoros», in der er die Möglichkeit von Ausserirdischen, also Leben ausserhalb der Erde, vermutete und vorschlug das Dasein von Wasser in anderen Planeten aufzufinden, um so ausserirdisches Leben aufspüren zu können. Auch beinhaltete es einen Vorschlag zur Abschätzung der Distanz der Sterne. Das «Cosmotheoros» wurde posthum, das heisst nach dem Christiaan Huygens gestorben war, veröffentlicht.

(vgl. Maria Trepp, November 2011, passagenprojekt.com: Christiaan Huygens Cosmotheoros Weltbetrachter (passagenproject.com) & Anne Marie Helmenstine, Ph.D., 05.12.2019, ThoughtCo.: Biography of Christiaan Huygens, Inventor of the Pendulum Clock (thoughtco.com))

• Sir Isaac Newton, der Begründer der Gravitationslehre

Am 4. Januar 1643 wurde Isaac Newton in einer adeligen Familie in Lincolnshire, England geboren. Er wuchs bei seiner Grossmutter auf, da sein Vater vor seiner Geburt verstarb und seine Mutter nochmals heiratete. Er besuchte später die Dorfschule in Woolsthorpe und wechselte später in die Lateinschule in Grantham. Da er so ein verschlossenes Kind war, wurde er von seinen Mitschülern gehänselt und konzentrierte sich deshalb nur auf seine Bücher. Dies bereitete seiner Mutter Sorgen und schickte ihn in einer Apothekerfamilie, wo er ein besseres Umfeld bekam. Dort konnte er seinen Forschungsdrang austoben und nach nicht sehr langer Zeit entdeckte ein Pfarrer sein mathematisches Talent und besorgte ihn einen Stipendium für den Trinity College in Cambridge.

Am College lernte er schnell die Grundlagen der Naturwissenschaften, lernte philosophische und mathematische Schriften kennen und die Arbeiten von Johannes Kepler. Auch lernte er verschieden Sprachen und teilweise ein bisschen von der Musiktheorie. Mit einem zweijährigen Unterbruch in Woolsthorpe aufgrund einer Pestepidemie, schloss er sein Studium im Jahr 1668 ab. Ein Jahr später übernahm er die Position von seinem Mentor Isaac Barrow und lehrte am Trinity College. Während der Pestepidemie beschäftigte sich Newton bereits mit der Gravitation und Infinitesimalrechnung. Er entdeckte auch zufälligerweise die Zerlegung von Licht in Spektralfarben.

1696 konstruierte er Spiegelteleskop mit einer gewölbten Linse, womit er das Licht bündeln konnte. Mit dieser Erfindung wurde er in der Royal Society aufgenommen. Im selben Jahr entwickelte er seine Infinitesimalrechnung weiter und revolutionierte die Mathematik seiner Zeit. Mit dieser Infinitesimalrechnung konnten jetzt nicht nur einfache Berechnungen gemacht werden, sondern auch Geschwindigkeiten und weitere veränderliche physikalische Einheiten durch Berechnungen beschrieben werden, was ihm zu einem der wichtigsten Wegbereiter der modernen Naturwissenschaften machten.

Später entwickelte Newton die newton’sche Mechanik, basierend auf die Lehren von Johannes Kepler und Galileo Galilei, in der das Gravitationsgesetz ins Zentrum gelegt war. Auf das Gravitationsgesetz ist er durch reinen Zufall gekommen. Diese Geschichte kennst du sicherlich bereits, und wenn nicht dann wirst du sie jetzt kennenlernen. Isaac Newton sass im Garten unter einem Baum und betrachtete einen Apfel. Er fragte sich, wieso dieser Apfel eigentlich senkrecht hing und überlegte sich den Zusammenhang von Sonne, Mond, deren Position zur Erde und somit kam er zum Schluss, dass sich zwei Massekörper angezogen werden müssten. Mit dieser Regel konnte er die Schwerkraft erklären und beweisen, dass die Anziehungskraft grösser ist, wenn die Masse schwerer ist.

1687 erschien sein zusammenfassender Werk «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica» all seiner Erkenntnisse, das viele Physiker später als eines der wichtigsten Werke und Newton einer der wichtigsten Physiker der Zeit bezeichneten. Aufgrund dieser Publikation seines Werks bekam er eine Beförderung und wurde Abgeordneter der Universität Cambridge bis zum Jahr 1690.

Später musste er seine wissenschaftlichen Forschungsarbeiten wegen einem Nervenzusammenbruch aufgeben und widmete sich der Religion und Alchemie, wodurch er 1696 zum Aufsichtsbeamten im Münzwesen ernannt wurde. Auch hier wurde er auf eine höhere Position befördert, und zwar zum königlichen Münzmeister. Dies bewegte ihn dazu, nach London zu ziehen, wo er 1703 zum Präsidenten der Royal Society ernannt wurde. 1715 wurde Isaac Newton als erster Wissenschaftler Grossbritanniens zum Ritter geschlagen. Bis zu seinem Tod am 31. März 1727 verkehrte er im Hof und genoss seinen Ruf als Politiker.

(vgl. weder Veröffentlichungsjahr noch Autor zu finden, biologie-schule.de: Isaac Newton | Biografie | Lebenslauf (biologie-schule.de))

• Carl Friedrich Gauss der «Fürst der Mathematiker»

Am 30. April 1777 kam Carl Friedrich Gauss in einer nicht sehr wohlhabenden Familie in Braunschweig, Deutschland zur Welt. Schon im Kleinkindalter soll Gauss als sehr überlegen gewesen sein. In der Schule wies er sich als mathematisches Genie. Schon 1788, also mit gerade einmal 11 Jahren, kam Gauss in das Martino-Katharineum Gymnasium in Braunschweig, wo auch dort er Spitzenleistungen ablieferte. Während der vierjährigen Gymnasialzeit weckte er durch die aussergewöhnlichen schulischen Leistunden das Interesse des Herzogs Karl Willhelm Ferdinand von Braunschweig, der durch finanzielle Unterstützung Gauss in das Collegium Carolinum schickte, wo er Mathematik studieren konnte. 1799 beschloss er das Studium an der Universität von Helmstedt.

Schon mit 24 Jahren war er als einer der führenden Mathematiker seiner Zeit bekannt geworden. Damals, im Jahr 1801, hatte er sein erstes Werk «Disquititiones arithmeticae» publiziert, in dem er den Grundstein der modernen Zahlentheorie legte. Darin befasste er sich mit der Primfaktorzerlegung der Zahlen, die Teilbarkeit mit Kongruenzen und dem von Euler vorgelegten Reziprozitätsgesetz. Wenige Jahre danach veröffentlichte Gauss sein zweites Werk «Theoria motus corporum coelestium in sectionibus conicis solem ambientium», ein Werk, das später als astronomisches Hauptwerk gelten sollte, denn man konnte mit der im Werk beschriebenen Methode elliptischen Bahnen der Planeten exakt berechnen. Die Methode beinhaltete das Näherungsverfahren, mit der man die Mittelwerte errechnen konnte. Auch entwickelte Gauss die Geodäsie, die Wissenschaft von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche, sowie die Berechnung der Planetenbahnen mithilfe der Methode der kleinsten Quadrate.

Mit dreissig Jahren wurde er an der Universität Göttingen an den Lehrstuhl berufen, um dort Astronomie zu lehren. In seinem weiteren Leben vermied er die Akademiker und auch generell die Gesellschaft der Menschen. 1807 bat man ihn an, die Sternwarte in Göttingen zu leiten alsbald diese fertig gebaut sein würde, was erst 1816 so weit war. Ab diesem Jahr arbeitete und wohnte dort. Er arbeitete zusammen mit Wilhelm Eduard Weber an den Methoden zur Messung von Magnetismus und dabei gelang es Gauss das Gauss’sche Masssystem zu entwickeln. Dies beruhte auf die physikalischen Einheiten Zeit, Länge und Masse.

1854 wurde er unter ärztlicher Beobachtung behandelt, da er sich zunehmen mit Herzbeschwerden beklagte. Ein Jahr danach starb er. Zu Ehren liess man eine Münze prägen, auf der er als »Mathematicorum Princeps» bezeichnet wurde, also den «Fürsten der Mathematiker».

(vgl. weder Autor noch Datum bekannt, biologie-schule.de: Carl Friedrich Gauß | Biografie | Lebenslauf (biologie-schule.de))

• Stephen Hawking, der Physikgenie im Rollstuhl

Stephen Hawking gilt als einer der bekanntesten Wissenschaftler der Welt. Zudem war er nicht sehr lange von der aktuellen Zeit tätig. Hawking ist am 8. Januar 1942 in Oxford, England, geboren. Sein Vater war Tropenarzt und seine Mutter Wissenschaftswissenschaftlerin. Nach der Flucht nach dem zweiten Weltkrieg auf London, besuchte Hawking die St. Albans School, wo er schnell seinen Talent für die Mathematik entdeckt.

Er entscheidet sich 1959 für ein Physikstudium an der Universität Oxford und ab 1962 in Cambridge. Während den Studienjahren kann Hawking bereits wichtige Beweise der Existenz von Singularitäten in der allgemeinen Relativitätstheorie beweisen. Eine Singularität ist der Zustand, wenn physikalische Grössen unendlich werden. Das heisst wenn ein Stern am Ende des Lebenszyklus angelangt, aufgrund seines eigenen Gewichts. Die Relativitätstheorie erklärt es so, dass der Stern dann immer kleiner und dichter werden würde. Die Raumzeit um den Stern würde immer stärker gekrümmt, die Krümmung der Raumzeit und die Dichte würden unendlich gross werden und die Ausdehnung unendlich klein. Fast gleichzeitig konnte er Informationen zur damals umstrittenen Urknall-Theorie hergeben. Während seines Studiums traten bereits erste Anzeichen der Nervenerkrankung ALS, Amyotrophe Lateralsklerose, auf, die sich zwischen 1963-1965 verstärkten. Die Ärzte nahmen an, dass er nicht lange zu leben hätte, jedoch spornte ihn dies nur noch mehr an. Ab 1968 war er auf einen Rollstuhl angewiesen. 1968 ging Hawking in das Institut für theoretische Astronomie in Cambridge und wechselt 1973 an das Institut für angewandte Mathematik und theoretische Physik. Das ist eine unheilbare Erkrankung des Nervensystems, die die Motorik des Körpers stark beeinträchtigt. 1974 wird er als Mitglied der Royal Society aufgenommen. Im selben Jahr veröffentlich er die Theorie als Folge der Quantenfeldtheorie, dass Schwarze Löcher nach und nach verstrahlen und sich auflösen. Diese Verstrahlung nennt sich die «Hawking-Strahlung», die jedoch bis heute nicht nachweisbar ist. Nicht viele Jahre später wird ihm der Lucasischen Lehrstuhl an der Universität Cambridge angeboten, wie zuvor auch Isaac Newton und Paul Dirac. 1985 verlor er die Fähigkeit zu sprechen, in Folge einer Lungenentzündung, weshalb er ein Sprachcomputer zum kommunizieren nutzt. Seine Forschungen mussten so zwar eingeschränkt, jedoch nicht komplett eingestellt werden.

Stephen Hawking bekam nach und nach mehr Anerkennung, vor allem nach der Publikation seines Buches «A brief story of time», in dem er seine Erkenntnisse zur Kosmologie verständlich und unkompliziert erklärt. In seinen letzten Jahren wurde ihm noch angeboten zum Ritter geschlagen zu werden, jedoch lehnte er dieses Angebot ab.

2018 starb er mit 76 Jahren in Cambridge. Ihm wurde nach seinem Tod ein Film gewidmet.

(vgl. Weder Autor noch Datum (Veröffentlichung wahrscheinlich noch zu Hawkings Lebzeiten), kabeleinsdoku.ch: Stephen Hawking – Biografie (kabeleinsdoku.ch))

So, das wars auch schon mit dem zweiten Teil zu den bedeutendsten Astronomen. Natürlich gab es noch sehr viele weitere, doch diese hier sind bekannter und zudem bewirkten sie auch stärker die Bewegung zur modernen Astronomie.

Im nächsten Blogeintrag wird es um die Kosmologie, die Entstehung des Universums, gehen. Bis dann! 🙂