Johannes Kepler: Astronom und Sternenforscher

Prag, 24. Oktober 1601:

Tycho Brahe ist tot. Elf Tage lang hat der Hofmathematiker und Astronom des Kaisers gegen die rätselhafte Erkrankung gekämpft und sich in Krämpfen gewunden. Zuletzt hat es sogar ausgesehen, als würde der 54-Jährige wieder gesund. Ganz klar im Kopf war er gewesen, hatte seine Familie um sich geschart, mit ihr gebetet und vorsorglich über sein Vermächtnis entschieden.

Sein Vermächtnis, das ist nicht Gold oder Landbesitz. Brahes größter Schatz sind Bücher. Mehr als 40 Jahre lang hat der Astronom beinahe jede Nacht den Himmel beobachtet, die Bewegungen der Sterne und Planeten vermessen und genau notiert. Dieser Schatz, darauf legt Brahe wert, soll in der Familie bleiben.

Doch die Miete lässt sich davon nicht bezahlen, auch nicht der Lebenswandel, wie ihn damals eine Familie seines Standes pflegt. Was sind sie wert, die endlosen Tabellen und Zahlenkolonnen?

Johannes Kepler weiß es. Er hat die letzten 18 Monate als Assistent des großen Sternenforschers gearbeitet. Zwar hat er bisher nur wenig gesehen von der berühmten Datensammlung - Brahe hat stets darauf geachtet, sie vor fremden Blicken zu schützen.

Kepler aber glaubt, dass die Aufzeichnungen der Schlüssel zu einem Rätsel sein können, das die Menschheit seit Jahrtausenden beschäftigt: Wie funktioniert das große Getriebe des Universums? Wie das Zusammenspiel von Sonne, Mond und den Planeten? Wo stehen wir Menschen?

Anfang der 1990er Jahre beschließen dänische Wissenschaftler, ein für alle Mal die Gerüchte über Brahes Tod aus der Welt zu schaffen. Da sich der Schnurrbart des Astronomen über die Jahrhunderte erhalten hat, wollen sie dessen Haare nun ganz genau untersuchen - mit modernster Technik. Dabei machen die Forscher eine merkwürdige Entdeckung:

Elf bis zwölf Tage vor seinem Tod muss Brahe eine extrem starke Dosis Quecksilber zu sich genommen haben - zu dem Zeitpunkt, als er krank wurde. Und es kommt noch schlimmer! 13 Stunden vor seinem Tod hat er offenbar eine zweite Ladung des hochgiftigen Metalls verabreicht bekommen.

Außerdem eine Portion Kalzium, welches, sagen die Forscher, von einem Glas Milch stammen könnte. Milch aber, so wissen Giftmischer schon seit Urzeiten, überdeckt den scharfen Geschmack des Quecksilbers. Und wenn das Gift erst begonnen hat, seinem Opfer die Eingeweide zu zerfressen, ist es für eine Rettung zu spät.

Verdacht regt sich: Ist es Zufall, dass am Vorabend des Todes außer Brahes Familie und Bediensteten vermutlich nur Kepler im Haus war? Spielt es eine Rolle, dass die zweite, tödliche Dosis verabreicht wurde, kurz nachdem Brahe erklärt hatte, seine Nachkommen sollten sämtliche Aufzeichnungen erben?

Kepler jedenfalls nutzt die Tage zwischen Tod und Trauerfeier, um die wichtigsten Bücher zu entwenden. Eine einmalige Chance, aus dem Schatten des großen Tycho Brahe herauszutreten! Endlich kann er seinen eigenen Ideen folgen! Über den gestohlenen Zahlen brütet er jahrelang, bis er einen Sinn darin entdecken kann:

Er erkennt als erster Mensch, dass sich alle Planeten - auch unsere Erde - um die Sonne drehen. Aber nicht, wie bis dahin angenommen, in Kreisen, sondern auf elliptischen Bahnen. Kepler schafft ein Bild unseres Sonnensystems, das bis heute gültig ist.

Auch wenn er etwa nur beweisen kann, dass die Planeten auf ihrer Bahn um die Sonne ihre Geschwindigkeit ändern, nicht aber erklärt, warum das so ist. Das gelingt erst fast 60 Jahre später dem englischen Physiker und Mathematiker Isaac Newton: Er entdeckt die Schwerkraft.

Was ihm nicht geglückt wäre, wie er freimütig zugibt, ohne die Vorarbeit früherer Wissenschaftler. "Ich stehe auf den Schultern von Riesen", schreibt Newton 1676 in einem Brief. Einer dieser Riesen war Johannes Kepler. Und vielleicht ein Mörder dazu.

Mord im Zeichen der Wissenschaft?

Johannes Kepler wird 1571 in Weil der Stadt am Rande des Schwarzwaldes geboren. Obwohl die Familie arm ist, kommt der Junge auf die Klosterschule – denn er ist begabt. Später wird er zum

Studium nach Tübingen geschickt und entdeckt seine Leidenschaft für die Sternenkunde. Schon als 25-Jähriger veröffentlicht er sein erstes Buch über Astronomie. Eigene Beobachtungen stellt Kepler dagegen nicht an: Seit er als Kind an Pocken erkrankte, ist er kurzsichtig. Schaut er in den Sternenhimmel, kann er kaum mehr erkennen als eine Wolke verschwommener Lichtpunkte.

Wie verlockend muss es ihm da erscheinen, als er 1599 Post aus Prag bekommt. Tycho Brahe, einer der größten Astronomen der Zeit, ein Däne in Diensten des deutschen Kaisers Rudolf II., lädt den jungen Mann zur Zusammenarbeit ein. Brahe braucht einen Assistenten.

In der Fachwelt weiß jeder, dass der Hofastronom die genauesten und umfangreichsten Daten über die Planetenbewegungen gesammelt hat, die überhaupt möglich sind. Schließlich gibt es noch keine Fernrohre, die den Blick zum Himmel schärfen.

Doch jetzt ist vermessen, was es zu vermessen gibt. Jetzt müssen die Daten ausgewertet werden. Da kommt ein begabter Nachwuchs-Astronom wie Kepler gerade recht. Tycho Brahe hat nämlich ein Modell des Universums entworfen, dessen Richtigkeit er mithilfe der Messdaten nachweisen will.

In seinem Weltbild drehen sich die Planeten um die Sonne, diese wiederum rotiert um die Erde, die den Mittelpunkt des Universums bildet - kompletter Unsinn, wie Kepler findet.

Daher will er lieber seine eigene Theorie ausarbeiten. Doch Brahe lässt ihn nicht, verwehrt seinem Assistenten den Zugang zu den interessantesten seiner Beobachtungen - und teilt ihm stattdessen nebensächliche Aufgaben zu. Kepler ist enttäuscht und wütend.

Suche nach dem Mörder

Johannes Kepler fühlt sich missverstanden, ausgenutzt. Er bekniet Wissenschaftler in ganz Europa, auf Brahe einzuwirken. Doch niemand macht sich für ihn stark, und der Däne bleibt stur.

Dann ist Brahe plötzlich tot. Natürlich kursieren bald allerlei Gerüchte und Verschwörungstheorien in den Straßen‑Prags, doch niemand weiß etwas Genaues. Keiner hat etwas gesehen. Fragt man Kepler, der bereits zwei Tage nach Brahes Tod zum Nachfolger im Amt des Hofmathematikers ernannt wird, schließt der sich dem Urteil der Ärzte an:

Unterleibskrämpfe, geplatzte Harnblase, der Körper hat sich selbst vergiftet. Fast 400 Jahre gilt diese Meinung. Leider hat sie einen Haken: Sie kann das Quecksilber nicht erklären.

Berühmte Astronomen und Forscher

Der griechische Philosoph und Naturwissenschaftler stellte sich das Universum wie eine Zwiebel vor, aufgebaut aus mehr als 50 ineinander liegenden Kugeln, so genannten Sphären. In jeder Sphäre bewegt sich entweder ein Planet, der Mond, die Sonne oder Sterne. Im Mittelpunkt des Ganzen liegt - unbeweglich - die Erde. Obwohl dieses Modell kaum mit den Beobachtungen übereinstimmte, die man von den Planetenbewegungen machte, hielt sich die Vorstellung von den Sphären bis in Keplers Zeit.

Ptolemäus - ein Grieche, der im heutigen Ägypten lebte - verfeinerte und verbesserte das Modell von Aristoteles so lange, bis es einigermaßen dem entsprach, was am Nachthimmel wirklich zu sehen war. Dazu musste er jedoch die Harmonie der Sphären zerstören: Die Planeten vollführten etwa auf ihren Umlaufbahnen noch zusätzlich komplizierte Kreisbewegungen, so genannte Epizyklen. Das ptolemäische Weltsystem wurde schließlich so verworren, dass nur noch Mathematiker es durchschauen konnten.

Dem polnischen Sternengucker Kopernikus missfiel das ptolemäische Modell. Er konnte einfach nicht glauben, dass Gott ein derart kompliziertes Universum geschaffen hatte. Also suchte er ein System, das so einfach wie bei Aristoteles und trotzdem korrekt war. Diesem Ziel kam Kopernikus nahe, jedoch musste er dafür einen für seine Zeit unerhörten gedanklichen Schritt tun: Nicht die Erde bildet den Mittelpunkt der Schöpfung, sondern - die Sonne! Viele Menschen hielten Kopernikus deshalb für einen gefährlichen Spinner.

Jahrelang brütete Kepler über den Daten, die der Däne Tycho Brahe in über 40 Jahren während seiner Himmelsbeobachtungen gesammelt hatte. Sich darauf einen Reim zu machen, fiel Johannes Kepler schwer. Denn er musste sich erst einmal von der Vorstellung lösen, das Universum sei nach göttlichem Plan erschaffen. Seine wichtigste Entdeckung - die elliptischen Umlaufbahnen der Planeten präsentierte er 1609 in dem Buch "Astronomia nova": die neue Sternenkunde!

Viele Zeitgenossen Keplers hatten Mühe, dessen neues Weltbild zu akzeptieren: War denn die Erde nicht einzigartig? Sollte sie etwa bloß ein Planet von vielen sein? Was Kepler auf dem Papier bewiesen hatte, konnte der Italiener Galileo Galilei mit eigenen Augen sehen. Er gilt als einer der Ersten, die mithilfe von Fernrohren Astronomie betrieben. Dabei entdeckte er unter anderem, dass selbst unser Mond nichts Besonderes ist: Mindestens vier solcher Himmelskörper kreisten auch um den Planeten Jupiter.

Ein Jahr nach Galileo Galileis Tod wurde in England einer der wichtigsten Wissenschaftler der Weltgeschichte geboren. Durch seine Gesetze zur Mechanik und der Bewegung von Körpern gilt Isaac Newton als Begründer der modernen Physik. Auch erkannte der Engländer als Erster das Prinzip der Schwerkraft, welches dafür sorgt, dass unser Sonnensystem nicht auseinander driftet: Keine höhere Macht - wie Kepler angenommen hatte - , sondern die Anziehungskraft der Sonne zwingt die Planeten in ihre Bahnen.

Der Schlüssel zum Sonnensystem

Keplers drei Gesetze der Planetenbewegung 1609, acht Jahre nach Brahes Tod, erscheint Keplers Buch mit dem Titel "Astronomia nova". Es enthält die ersten beiden Gesetze zur Bewegung der Planeten: Laut dem "Gesetz von der Gestalt der Bahn" bewegt sich ein Planet (P) nicht auf einer kreisrunden, sondern immer auf einer elliptischen Bahn um die Sonne (S). Diese steht jedoch nicht im Mittelpunkt des Umlaufs, sondern zum Rand verschoben in einem der so genannten Brennpunkte der Ellipse.

Mit dem "Gesetz der Fläche" kann Kepler erklären, was Astronomen schon lange beobachtet, aber nie verstanden haben: Warum die Planeten mit schwankender Geschwindigkeit am Himmel unterwegs sind. Je näher sie nämlich der Sonne kommen, desto stärker werden sie beschleunigt. Das liegt, wie wir heute wissen, an der Anziehungskraft der Sonne.

So braucht der Planet dieselbe Zeit, um die Strecke zwischen P1 und P2 zurückzulegen, wie für den Weg von P3 nach P4. Das Dreieck mit den Eckpunkten P1, P2 und S ist dabei genauso groß wie jenes zwischen P3, P4 und S.

Zehn Jahre später liefert Kepler noch das "Gesetz der Umlaufzeiten" nach: Je weiter ein Planet von der Sonne entfernt ist, desto länger braucht er für eine Umrundung derselben, wobei der Abstand und die Umlaufzeit in einem festen mathematischen Verhältnis zueinander stehen.