Kepler-Gymnasium Pforzheim

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Physik

Johannes Kepler – ein bedeutender Astronom

Das 25jährige Bestehen unserer Schule ist sicherlich Anlass genug, einige Ausführungen zum Leben und Wirken dieses bedeutenden Gelehrten, dessen Namen unsere Schule trägt, zu machen.

Johannes Kepler wurde 1571 in Weil der Stadt geboren (wo sich heute das Kepler-Museum befindet). Wenige Jahre später zogen die Eltern in das nahe Leonberg, wo er die örtliche Lateinschule -dem heutigen Gymnasium vergleichbar – besuchte. Von dort wechselte er nach dem strengen Landesexamen über auf die Klosterseminare Adelberg (bei Schorndorf) und Maulbronn.

Von 1589 bis 1594 studierte Kepler in Tübingen zunächst in der philosophischen Fakultät, wo er durch seinen Lehrer Mästlin jene Anregungen auf astronomischen Gebiet erhielt, die seine weitere Entwicklung hinfort bestimmten. Nach der Promotion zum Magister wechselte er zur theologischen Fakultät über.

Vor Abschluss des Studiums nahm er 1594 die Stelle eines Lehrers für Mathematik und Moral am Ständischen Gymnasium in Graz an. In dieser Zeit entstand seine erste wissenschaftliche Abhandlung, die sich unter anderem auch auf die Planetenbewegungen bezog. Mit dieser ganz auf der kopernikanischen Lehre beruhenden Schrift, wonach die Erde samt den anderen Planeten sich um die Sonne bewegt, zog sich der Protestant Kepler die Missbilligung der kirchlichen Stellen zu. Er musste im Zuge der Gegenreformation diese Stellung aufgeben. Diese seine Haltung, die sich zeitlebends allein der Wahrheit verpflichtet wusste, findet ihren beredten Ausdruck in seinem späteren Werk »Astronomia nova«, wo es heißt: »… heilig das Offizium unserer Tage, das die Kleinheit der Erde zugibt, aber ihre Bewegung leugnet (geozentrisches Weltsystem nach Ptolemaeus; Anm. d. V), aber heiliger ist mir die Wahrheit, wenn ich bei aller Ehrfurcht vor den Kirchenlehrern aus der Philosophie beweise, dass die Erde rund,… ganz unbedeutend und klein ist und auch durch die Gestirne hineilt.«

Im Jahre 1600 holte ihn der Däne Tycho Brahe, der berühmteste Astronom der damaligen Zeit, nach Prag an den Hof Kaiser Rudolfs II., wo er die nächsten zwölf Jahre zubrachte. Zuerst als Gehilfe Tychos, nach dessen Tod als kaiserlicher Mathematicus. Nach mancherlei vergeblichen Versuchen und Irrwegen unter Aufgabe der bis dahin geltenden Vorstellungen über die Bewegung der Planeten, erschien 1609 die »Astronomia nova«. Dieses bedeutende Werk enthielt die Formulierung der ersten beiden der insgesamt drei fundamentalen Gesetze der Planetenbewegung. Die Art und Weise, wie letztere gefunden wurden, kennzeichnet bis heute die Arbeitsweise der Naturwissenschaften. Tycho Brahe hatte für damalige Verhältnisse außerordentlich sorgfältige, über einen Zeitraum von zwanzig Jahre sich hinziehende Beobachtungen in der Bestimmung der Positionen und Planeten Mars auf seiner Umlaufbahn gemacht, die Kepler glücklicherweise zur Auswertung zur Verfügung standen. Er erkannte nach mühsamen und langwierigen Rechnungen (wobei die damals gerade erst erfundenen und von ihm benutzten Logarithmen wesentlich zum Erfolg beitrugen), dass der Mars sich nicht auf einer Kreisbahn um die Sonne bewegt – wie es die feste Überzeugung von Kopernikus gewesen war – sondern eine elliptische Bahn beschreibt. Schließlich enthielt das zehn Jahre später, 1619 veröffentlichte fünfbändige Werk »Harmonices mundi« (Die Harmonien des Weltalls) das dritte Gesetz der Planetenbewegung.

Keplers Leistung lässt sich in den drei nach ihm benannten Gesetzen etwa so formulieren:

1. Die Planeten bewegen sich nicht auf Kreisen oder auf aus Kreisen zusammengesetzten Bahnen, sondern auf Ellipsen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.

2. Ihre Geschwindigkeit ist nicht konstant, sondern von der Entfernung zur Sonne abhängig; geometrisch ausgedrückt: Die Verbindungsstrecke Planet – Sonne überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.

3. Die Quadrate der Umlaufzeiten zweier Planeten verhalten sich wie die dritten Potenzen der großen Halbachsen ihrer Bahnellipsen.

Über die Bedeutung dieser Gesetze äußerte sich Kepler so: »Endlich habe ich es ans Licht gebracht und über all mein Hoffen als wahr berunden, dass die ganze Natur und Harmonie in den himmlischen Bewegungen vorhanden ist!«

Damit waren die theoretischen Grundlagen geschaffen, die die moderne heutige Raumfahrt überhaupt erst ermöglicht hat.

Das letzte Jahrzehnt seines Lebens, das er in Linz verbrachte, war noch einer großen Aufgabe gewidmet. In jahrelangem Bemühen gelang es ihm, mit Hilfe der von ihm gefundenen Bewegungsgesetze der Himmelskörper, neue verbesserte Planetentafeln zu erstellen, die die Grundlage aller astronomischen Berechnungen der nächsten hundert Jahre bilden sollten. Diese »Rudolphinischen Tafeln« waren seinem inzwischen verstorbenen Gönner, Kaiser Rudolph II. gewidmet.

Kepler ist aber nicht nur der Begründer der modernen Astronomie. Er hat auch Bedeutendes auf dem Gebiet der (geometrischen) Optik geleistet. Er war zugleich Mathematiker, Erfinder, Musiktheoretiker und beschäftigte sich notgedrungen auch mit Astrologie. Zeitlebens um seine Existenz kämpfend, müsse er – wie er in Briefen an seine Freunde sich bitter beklagte – »seine Zeit mit Kalendermachen, Horoskopen und anderen nichtswürdigen Geschäften vergeuden«. Auch in seinem privaten Leben hat Kepler schwere Schicksalsschläge hinnehmen müssen: Frau und Kinder starben, ein Teil seiner Arbeiten wurden im Dreißigjährigen Krieg vernichtet, der Papst setzte etliche seiner Werke auf den Index. Er selbst starb 1630 in Regensburg, auf einer seiner häufigen und überflüssigen Reisen, die er hatte unternehmen müssen, um zu versuchen, seine rückständigen Gehaltsforderungen einzukassieren.

Gernot Jung (StD a.D.)