Galileo Galilei

Galileo Galilei war eine der zentralen Gestalten der wissenschaftlichen Revolution, jener Zeit im sechzehnten und siebzehnten Jahrhundert, in der europäische Denker neue Wege entwickelten, die Natur zu verstehen. Man erinnert sich an ihn wegen dreier großer Leistungen. Er machte einige der ersten und wichtigsten Beobachtungen des Himmels mit einem Fernrohr. Er schuf eine mathematische Bewegungswissenschaft, auf der spätere Physiker, darunter Isaac Newton, aufbauten. Und er vertrat öffentlich, dass sich die Erde um die Sonne bewegt, was zu seinem berühmten Prozess führte.

Die Stanford Encyclopedia of Philosophy merkt an, dass viele Menschen Galileo seit dem siebzehnten Jahrhundert den „Vater“ der modernen Wissenschaft nennen. Sie warnt auch davor, dass Galileo als Symbol für viele verschiedene Anliegen benutzt wurde – als Held des Experiments, der Mathematik oder der Vernunft gegen die Religion – und dass Historiker versuchen, den wirklichen Menschen hinter diesen Bildern zu verstehen.

Er stammte aus bescheidenen Verhältnissen. Sein Vater, Vincenzo Galilei, war Hofmusiker und Autor musiktheoretischer Schriften. Galileo verließ die Universität Pisa ohne Abschluss, war jedoch zum Zeitpunkt seines Todes einer der berühmtesten Menschen Europas.

Galileo wurde am 15. Februar 1564 in Pisa geboren. Seine Familie zog 1572 nach Florenz. Als Junge studierte er eine Zeit lang bei Mönchen in Vallombrosa und dachte sogar daran, selbst Mönch zu werden. 1580 schickte ihn sein Vater zum Medizinstudium an die Universität Pisa, doch Galileo faszinierte sich stattdessen für Mathematik und studierte bei Ostilio Ricci, einem mit dem toskanischen Hof verbundenen Lehrer.

Nach dem Verlassen der Universität unterrichtete er privat Mathematik in Florenz und Siena. 1586 schrieb er eine kurze Arbeit über eine von ihm erfundene hydrostatische Waage, die ihn erstmals in die Aufmerksamkeit von Gelehrten rückte. Mit Hilfe des Jesuitenmathematikers Christoph Clavius und des Ingenieurs Guidobaldo del Monte wurde er 1589 Dozent für Mathematik in Pisa. 1592 wechselte er auf einen besser bezahlten Lehrstuhl an der Universität Padua in der Republik Venedig, wo er achtzehn Jahre blieb.

In Padua unterrichtete er, hatte Privatschüler und betrieb eine Werkstatt, in der angestellte Handwerker von ihm entworfene Instrumente herstellten, etwa einen rechnerischen „geometrischen und militärischen Zirkel“. Er hatte eine lange Beziehung mit Marina Gamba, mit der er zwei Töchter und einen Sohn hatte. Die Töchter wurden später Nonnen in einem Kloster in Arcetri; die ältere, Virginia, nahm den Namen Maria Celeste an und schrieb ihm viele Briefe.

1609 hörte Galileo von einem kürzlich in den Niederlanden erfundenen Spähglas. Er erschloss sich, wie es funktionieren musste, und baute sein eigenes. Während die niederländischen Instrumente zwei- oder dreifach vergrößerten, baute Galileo bald eines, das etwa zwanzigfach vergrößerte. Ende 1609 nutzte er es bereits zur Himmelsbeobachtung – nicht als erster überhaupt, denn der Engländer Thomas Harriot hatte einige Monate zuvor den Mond betrachtet, aber als erster, der eine ausführliche Studie veröffentlichte.

Am 7. Januar 1610 sah er drei kleine „Sterne“ in einer Reihe nahe dem Jupiter; in den folgenden Nächten fand er vier, die sich hin und her bewegten. Er schloss, dass es Monde seien, die den Jupiter umkreisen. (Der deutsche Astronom Simon Marius beobachtete sie fast zeitgleich unabhängig, und die heute gebräuchlichen Namen – Io, Europa, Ganymed und Kallisto – stammen von ihm.) Galileo sah auch, dass der Mond Berge und Täler hat und dass die Milchstraße aus unzähligen Sternen besteht.

Er brachte diese Befunde eilig in einem kurzen lateinischen Buch heraus, dem Sidereus Nuncius (Der Sternenbote), veröffentlicht am 13. März 1610, mit mehr als siebzig Zeichnungen. Er nannte die Jupitermonde die „Mediceischen Sterne“ nach den Medici, den Herrschern der Toskana. Die Geste wirkte: Noch im selben Jahr wurde er Erster Mathematiker und Philosoph des Großherzogs der Toskana und zog nach Florenz. 1611 wurde er in Rom von den Jesuitenastronomen des Collegio Romano empfangen, die seine Beobachtungen bestätigten, und er trat der Accademia dei Lincei bei, einer der ersten wissenschaftlichen Gesellschaften.

Lange vor dem Fernrohr befasste sich Galileo mit Bewegung. Die traditionelle Physik des Aristoteles besagte, schwere Dinge fielen, weil es ihre Natur sei, nach unten zu streben, und leichte Dinge wie Feuer stiegen von Natur aus auf. Galileo kam zu der Überzeugung, dass es nur ein Prinzip gebe – die Schwere – und dass Dinge nur aufsteigen, wenn schwerere Dinge sie nach oben drängen, wie im Wasser.

Er nutzte schiefe Ebenen, um die Fallbewegung zu verlangsamen, damit sie gemessen werden konnte, und untersuchte Pendel. Um 1601 erkannte er, dass ein Pendel gegebener Länge für jeden Schwung dieselbe Zeit braucht. Aus seinen Experimenten fand er das Fallgesetz: Ein aus der Ruhe fallender Körper legt eine Strecke zurück, die proportional zum Quadrat der Zeit ist. Nach zwei Sekunden ist er viermal so weit gefallen wie nach einer Sekunde.

Eine berühmte Geschichte, erzählt von seinem Schüler Vincenzo Viviani, besagt, Galileo habe Kugeln unterschiedlichen Gewichts vom Schiefen Turm von Pisa fallen lassen, um zu zeigen, dass sie gleich schnell fallen. Die meisten Historiker halten dies höchstens für ein Gedankenexperiment oder eine Demonstration, die vielleicht nicht so stattfand, wie beschrieben, wenngleich einige, etwa Stillman Drake, argumentiert haben, sie habe tatsächlich stattgefunden. Sicher ist, dass in den Zwei neuen Wissenszweigen Galileos Sprecher erklärt, in einem widerstandsfreien Medium würden alle Körper mit derselben Geschwindigkeit fallen.

Galileo hatte Johannes Kepler 1597 privat mitgeteilt, dass er an das kopernikanische System glaube, sprach sich aber erst öffentlich in seinen Briefen über die Sonnenflecken (1613) dafür aus. Seine Fernrohr-Entdeckungen schwächten das alte Bild eines vollkommenen, unveränderlichen Himmels. Der Mond glich der Erde, Jupiter hatte Monde wie die Erde, Sonnenflecken zeigten, dass sich die Sonne verändert und dreht, und später im Jahr 1610 beobachtete er, dass die Venus einen vollständigen Phasenzyklus wie der Mond zeigt – was bedeutete, dass die Venus die Sonne umkreist, etwas, das in Ptolemäus' Anordnung unmöglich war.

Diese Beobachtungen bewiesen streng genommen nicht, dass sich die Erde bewegt: Tycho Brahes System, in dem die Planeten die Sonne umkreisen, während die Sonne die Erde umkreist, konnte die Phasen der Venus ebenfalls erklären. Galileos wichtigster Beitrag lag daher in der Physik. Gegner argumentierten, wenn sich die Erde bewegte, müsste ein von einem Turm fallengelassener Stein weit hinter ihm landen, und Vögel und Wolken blieben zurück. Galileo antwortete mit dem, was wir heute Trägheit und Relativität der Bewegung nennen: Körper auf der Erde teilen ihre Bewegung und behalten sie bei, so wie sich Gegenstände auf einem ruhig fahrenden Schiff mit dem Schiff bewegen, sodass Experimente auf der Erde ihre Bewegung nicht offenbaren können.

Galileo bot auch etwas an, das er für einen positiven Beweis hielt: die Gezeiten, die er als Schwappen erklärte, verursacht durch die Kombination der täglichen Erdrotation und des jährlichen Umlaufs. Dieses Argument war falsch. Es sagte eine einzige Hauptgezeit pro Tag zu festen Zeiten voraus, und Galileo wies die Rolle des Mondes zurück, die Kepler und andere bereits vermutet hatten. Die Stanford Encyclopedia merkt an, dass die Schwäche dieses „Beweises“ seiner Sache nicht half.

Im Dezember 1613 brachte die Großherzogin Christina der Toskana gegenüber Galileos Schüler Benedetto Castelli biblische Einwände gegen die Bewegung der Erde vor. Galileo antwortete in einem Brief an Castelli, den er 1615 zum Brief an die Großherzogin Christina erweiterte. Er argumentierte, Schrift und Natur stammten beide von Gott und könnten sich in Wahrheit nicht widersprechen; die Bibel spreche in einer Weise, die gewöhnliche Menschen verstehen können, und lehre Glauben und Moral, sodass Ausleger ihre Lesart der Schrift anpassen sollten, wenn eine Wahrheit über die Natur bewiesen sei.

Kardinal Robert Bellarmin, ein führender Theologe der römischen Inquisition, vertrat eine andere Ansicht. Er akzeptierte, dass die Schrift neu ausgelegt werden könnte, wenn die Bewegung der Erde tatsächlich bewiesen wäre, glaubte aber nicht, dass astronomische Modelle einen solchen Beweis liefern könnten, und betrachtete sie eher als Rechenhilfen denn als Beschreibungen der Wirklichkeit. 1615 schrieb er, das kopernikanische System könne ohne „einen wahren physikalischen Beweis“ nicht verteidigt werden.

Im Februar 1616 urteilten Theologen, die die Inquisition berieten, die sonnenzentrierte Ansicht widerspreche der Schrift. Im März 1616 setzte die Indexkongregation Kopernikus' Buch „bis zur Korrektur“ aus. Galileo wurde zu Bellarmin zitiert und ermahnt, die Lehre nicht zu vertreten oder zu verteidigen. Ob er auch eine strengere schriftliche Verfügung erhielt, „sie in keiner Weise zu vertreten, zu lehren oder zu verteidigen“, ist eine der umstrittensten Fragen der ganzen Angelegenheit, denn das Dokument, das dies behauptet, sollte 1633 gegen ihn verwendet werden.

1623 veröffentlichte Galileo Il Saggiatore, eine Streitschrift über Kometen, die seine berühmte Aussage enthält, das Buch der Natur „sei in der Sprache der Mathematik geschrieben“. Im selben Jahr wurde sein Freund und Bewunderer Kardinal Maffeo Barberini Papst Urban VIII. Ermutigt begann Galileo ein Buch, das das ptolemäische und das kopernikanische System vergleicht. Der Papst bat ihn, Argumente für beide Seiten darzulegen und nicht für den Heliozentrismus zu werben.

Der Dialog über die beiden hauptsächlichen Weltsysteme wurde 1632 in Florenz gedruckt. Er ist in lebendigem Italienisch als Gespräch über vier Tage geschrieben, zwischen Salviati, der für die kopernikanische Sicht spricht, Sagredo, einem klugen Laien, und Simplicio, einem Verteidiger des Aristoteles, dessen Name auch an „Einfaltspinsel“ denken lässt. Obwohl das Buch beanspruchte, neutral zu sein, bevorzugte es klar Kopernikus, und manche Leser meinten, Simplicio verspotte die eigenen Argumente des Papstes. Die Inquisition verbot bald seinen Verkauf und lud Galileo nach Rom vor.

Nach Anhörungen ab April 1633 musste Galileo am 22. Juni im Kloster Santa Maria sopra Minerva knien, während sein Urteil verlesen wurde. Er wurde für „heftig verdächtig der Ketzerei“ befunden, weil er vertrat, dass die Sonne im Zentrum stehe und sich die Erde bewege, und musste diese Ansichten abschwören – förmlich zurückweisen und verfluchen. Seine Gefängnisstrafe wurde in Hausarrest umgewandelt, zunächst beim Erzbischof von Siena und ab Dezember 1633 in seiner Villa in Arcetri. Für die Legende, er habe „Eppur si muove“ („Und sie bewegt sich doch“) gemurmelt, gibt es aus der damaligen Zeit keinen Beleg.

In Arcetri traf Galileo ein schwerer Schlag, als seine Tochter Maria Celeste am 2. April 1634 starb. Dennoch vollendete er sein letztes und, wie viele Wissenschaftler meinen, bedeutendstes Buch: Unterredungen und mathematische Beweisführungen über zwei neue Wissenszweige. Die beiden Wissenszweige sind die Festigkeit von Materialien und die Wissenschaft der örtlichen Bewegung – einschließlich der gleichmäßig beschleunigten Bewegung und der parabolischen Flugbahn von Geschossen. Das Manuskript musste aus Italien herausgeschafft werden und wurde 1638 von der Firma Elzevir in Leiden, in der Republik der Vereinigten Niederlande, veröffentlicht.

1638 erblindete er vollständig. Dennoch entwarf er eine Hemmung für eine Pendeluhr, wenngleich die erste funktionierende Pendeluhr erst in den 1650er Jahren von Christiaan Huygens gebaut wurde. Sein junger Assistent und Schüler Vincenzo Viviani blieb bei ihm und sammelte später seine Papiere. Er starb am 8. Januar 1642 in Arcetri.

Weil er verurteilt worden war, wurde der Plan des Großherzogs für ein prächtiges Grabmal in der Basilika Santa Croce in Florenz nach Protesten aus Rom fallengelassen. Seine sterblichen Überreste wurden erst 1737 in ein Denkmal im Hauptschiff der Kirche überführt. 1741 erlaubte Papst Benedikt XIV. die Veröffentlichung seiner Gesamtwerke mit einem leicht zensierten Dialog; der Dialog selbst blieb bis 1835 auf dem Index.

Die Galileo-Affäre wird oft als das klassische Beispiel eines „Krieges“ zwischen Wissenschaft und Religion erzählt. Historiker sehen sie heute als komplizierter an. Galileo war ein aufrichtiger Katholik und Freund des Papstes; viele Kirchenmänner, darunter Jesuitenastronomen, hatten sein Werk bewundert; und zu seinen Gegnern zählten sowohl Universitätsphilosophen als auch Theologen. Politische Umstände spielten eine Rolle: die Gegenreformation, der Dreißigjährige Krieg und Spannungen innerhalb des Hofes Urbans VIII. sowie Galileos Abhängigkeit von den Medici. Mario Biagioli hat untersucht, wie höfische Patronage Galileos Laufbahn und Stil prägte.

Auch die rechtlichen Fragen sind umstritten. 1616 hatte eine interne Kommission die kopernikanische These für ketzerisch erklärt, doch dies wurde nicht öffentlich verkündet; die erste öffentliche Erklärung der Kirche, der Kopernikanismus sei ketzerisch, kam erst mit Galileos eigenem Urteil. Die 1633 in den Akten gefundene Notiz über eine strenge Verfügung von 1616 ließ Galileo wie einen Wiederholungstäter erscheinen, und Forscher sind sich uneinig, ob sie wiedergibt, was tatsächlich geschah. Pietro Redondi schlug 1983 vor, die kopernikanische Anklage habe eine gefährlichere Anklage wegen Atomismus verdeckt, die die Eucharistie betraf; diese These fand wenig Zustimmung.

Die spätere Neubewertung durch die Kirche verlief schrittweise. Das allgemeine Verbot heliozentrischer Bücher wurde 1758 aufgehoben, und die Bücher von Kopernikus und Galileo wurden 1835 vom Index gestrichen. 1979 rief Papst Johannes Paul II. zu einer erneuten Untersuchung des Falls auf; eine Kommission arbeitete ab 1981, und am 31. Oktober 1992 räumte der Papst ein, dass Galileos Richter geirrt hätten, und sagte, die Theologen hätten es versäumt, zwischen der Bibel und ihrer Auslegung zu unterscheiden. Manche Historiker fanden die Erklärung von 1992 vage und unvollständig.

Was Galileos Wissenschaft genau neu machte, ist selbst eine lang anhaltende Debatte. Alexandre Koyré und andere lesen ihn als mathematischen Platoniker, der von idealer Geometrie und Gedankenexperimenten aus schloss. Thomas Settle und andere Historiker haben betont, dass echte Experimente und Messungen für ihn wichtig waren, und Stillman Drakes Galileo at Work bleibt eine klassische Darstellung seiner wissenschaftlichen Praxis. Andere verbinden ihn mit der archimedischen Tradition einfacher Maschinen, mit dem praktischen Wissen von Ingenieuren und Handwerkern oder mit spätscholastischen Vorstellungen vom Beweis. Der Philosoph Paul Feyerabend argumentierte provokant, Galileo habe überhaupt keiner festen Methode gefolgt, und andere Forscher haben seine Rhetorik als Schlüssel zu seinem Erfolg untersucht.

Die Stanford Encyclopedia betont eine Einheit, die sich durch seine ganze Laufbahn zieht: das Bestreben, Aristoteles' getrennte himmlische und irdische Elemente durch eine einzige Art von Materie zu ersetzen, deren Bewegungen mathematisch beschrieben werden können. Seine frühen Studien zu Waagen, schwimmenden Körpern und schiefen Ebenen, seine Fernrohr-Entdeckungen, die zeigten, dass Himmel und Erde einander gleichen, und die Zwei neuen Wissenszweige gehören alle zu diesem Vorhaben. Bemerkenswert ist, dass sein Trägheitsprinzip noch nicht dem Newtons entsprach: Galileo dachte sich ungestörte Bewegung oft als kreisförmig um die Erde, weshalb Forscher von „zirkulärer Trägheit“ sprechen.

Die Quellenlage zu Galileo ist ungewöhnlich reich: Seine gedruckten Bücher, Manuskripte und eine umfangreiche Korrespondenz, einschließlich der Briefe der Maria Celeste, sind erhalten, viele davon nach seinem Tod von Viviani bewahrt. Die Prozessakten wurden veröffentlicht und eingehend untersucht, besonders von Maurice Finocchiaro. Vivianis frühe Biografie ist wertvoll, aber idealisierend, und einige der bekanntesten Anekdoten – die schwingende Lampe im Dom von Pisa, der Turm von Pisa, „Eppur si muove“ – stammen eher aus späterer Überlieferung als aus zeitgenössischen Belegen.