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Kepler – Der Schöpfer einer neuen Astronomie

Am 27. Dezember jährt sich der Geburtstag von Johannes Kepler zum 450. Mal. Sein Einfluss auf die Wissenschaft und unsere Sicht auf die Welt kann gar nicht überschätzt werden.

Klaus Herzig |

MINT, Planetarium

Am 27. Dezember jährt sich der Geburtstag von Johannes Kepler zum 450. Mal. Sein Einfluss auf die Wissenschaft und unsere Sicht auf die Welt kann gar nicht überschätzt werden. So beschreibt Pierre Leich: „Obwohl der große Perspektivenwechsel zu Beginn der Neuzeit mit dem Namen von Nicolaus Copernicus verbunden wird, hat erst Johannes Kepler das Fundament einer neuen Astronomie gelegt. Er erkennt die elliptischen Planetenbahnen und entwirft einen neuen Erklärungstypus für Himmelsbewegungen. Er schlägt so ein Kapitel auf, das zu Isaac Newton und der neuzeitlichen Vorstellung von Gravitation führt.“

Johannes Kepler wurde 1571 als ältestes von sieben Kindern einer protestantischen Familie in Weil der Stadt geboren und hatte zeit seines Lebens mit gesundheitlichen Problem zu kämpfen. Insbesondere litt er unter einem angeborenen Augenleiden, durch das er alles mehrfach wahrnahm, sofern er überhaupt etwas sehen konnte, da er durch eine Blatternerkrankung fast das Augenlicht verlor und kurzsichtig blieb. Für astronomische Beobachtungen war er also nicht geschaffen, aber seine Stärken lagen auch auf anderen Gebieten.

Astronom Johannes Kepler
Johannes Kepler Statue in Prag

1589 erhielt er ein Stipendium zum Studium der Theologie und Philosophie am Tübinger Stift und studierte daneben an der Universität auch Mathematik und Astronomie bei Michael Mästlin, der ihn in die neue Planetentheorie von Nicolaus Copernicus einführte. Seiner Empfehlung verdankte Kepler Anfang 1594 eine Berufung an die protestantische Landschaftsschule in Graz als Lehrer für Ethik und Mathematik.

Zu den Aufgaben gehörte auch die Erstellung astrologischer Kalender. Mit den Vorhersagen in seinem ersten Prognostikon für das Jahr 1595 hatte Kepler großes Glück, denn sie traten ein. Negativ angerechnet wurde ihm jedoch die Verwendung des 1582 von Papst Gregor XIII. eingeführten neuen „katholischen“ Kalenders für seine Veröffentlichungen. Im Zuge der Gegenreformation musste Kepler nach einigen Unannehmlichkeiten Graz im August 1600 nahezu mittellos verlassen.

Tschechische Hauptstadt Prag
Johannes Keplers Aufnahme als Gehilfe von Tycho Brahe in Prag.

Er wurde von Tycho Brahe in Prag aufgenommen und als Gehilfe eingestellt. Beide einte das Verlangen nach Wahrheit, die Kepler als Anhänger, Brahe als Gegner der Ideen von Copernicus zu finden suchte. Von ihrem Naturell her waren sie aber sehr verschieden, so dass die Zusammenarbeit nicht einfach war. Brahe starb aber bereits 1601 und Kepler wurde von Rudolf II. als dessen Nachfolger zum kaiserlichen Mathematiker berufen.

Doch das rastlose und immer wieder von finanziellen Nöten geprägt Leben sollte sich für Kepler auch weiterhin fortsetzen. Die präzisen Beobachtungsdaten des Mars, die Brahe ihm versprochen hatte, musste er in langwierigen Kämpfen mit seinen Erben erstreiten. Der Kaiser blieb die versprochenen Gehaltszahlungen schuldig, so dass Kepler neben seiner Stelle als Hofmathematiker noch eine zweite Stelle an der Landschaftsschule in Linz annahm. Zudem musste er sich mit einer Anklage gegen seine Mutter wegen Hexerei auseinandersetzen. Zwischen 1617 und 1621 verbrachte er viele Monate in Württemberg, um die Anschuldigungen zu widerlegen. Seine Mutter starb jedoch ein halbes Jahr nach der Entlassung aus dem Gefängnis 1622. Ab 1628 trat er in die Dienste des kaiserlichen Feldherrn Anbrecht von Wallenstein, für den er ebenfalls Horoskope erstellte, aber wieder nicht regelmäßig entlohnt wurde. So fuhr Kepler 1630 zum Reichstag nach Regensburg, um dort vom Kaiser die ausstehenden Zahlungen einzufordern. Hier starb er jedoch kurz nach seiner Ankunft an den Reisestrapazen.

Kepler war ein religiöser Mensch, der glaubte, dass Gott das Universum nach einem mathematischen Plan geschaffen habe. Angesichts der widrigen Lebensumstände beeindruckt sein breites wissenschaftliches Werk. Zu erwähnen wären hier sein umfangreiches Lehrbuch der copernicanischen Astronomie „Epitome astronomiae Copernicanae“ (1618/21), die auf der Basis der sehr genauen Beobachtungen von Brahe berechneten „Rudolphinischen Tafeln“ (1627), die für fast hundert Jahre Grundlage für die Berechnung der Planetenörter blieben, die „Dioptrik“ von 1611 als Lehre der astronomischen Teleskopbeobachtung sowie die Ansätze zu einer Integralrechnung, die sich bei der Behandlung des Flächensatzes (2. Keplersches Gesetz) und bei der Berechnung von Rotations-Körpern in seiner „Faßrechnung“ (1616) ergaben.

Von besonderer Bedeutung sind aber die sog. Keplerschen Gesetze der Planetenbewegung. Vertrauend auf die präzisen Beobachtungen Brahes verwarf Kepler die antike Forderung nach kreisförmigen Umlaufbahnen.
Die Keplerschen Gesetze lauten in moderner Formulierung:

  • keyboard-arrow-rightDie Planeten bewegen sich auf elliptischen Bahnen. In einem ihrer Brennpunkte steht die Sonne.
  • keyboard-arrow-rightEin von der Sonne zum Planeten gezogener Fahrstrahl überstreicht in gleichen Zeiten gleich große Flächen.
  • keyboard-arrow-rightDie Quadrate der Umlaufzeiten zweier Planeten verhalten sich wie die Kuben (dritten Potenzen) der großen Halbachsen ihrer Bahnellipsen.

Das erste und zweite Gesetz veröffentliche er 1609 in seinem Hauptwerk „Astronomia nova“. Aber die dort veröffentlichten Ergebnisse waren für ihn nur die notwendige Vorarbeit auf dem Weg zur Erkenntnis der eigentlichen inneren Ordnung des Kosmos, der „Weltharmonik“. Dieses Werk, das auch das dritte Gesetz enthält, erschien dann 1619. Die Bewegungsgesetze wurden von den Zeitgenossen größtenteils abgelehnt und fanden erst mit der Physik von Isaac Newton, der sie mit dem Gravitationsgesetz und dem Trägheitsprinzip auf eine völlig neue physikalische Grundlage stellte, die allgemeine Anerkennung.

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