Die Begründer der Naturwissenschaft

Womit prägte Aristoteles unser Denken 2000 Jahre lang?

In seiner Schrift zur Logik befasste sich Aristoteles (384 bis 322 v. Chr.) u. a. mit den Grundbegriffen und Regeln der richtigen Schlussfolgerung. In der Metaphysik untersuchte er die Prinzipien aller Dinge: Stoff, Materie, Form, Zweck und Ursache. Und seine Naturphilosophie ist den Grundbegriffen Zeit, Raum, Bewegung, Elemente, Zweckmäßigkeit von Natur und Seele gewidmet.

Aus Sicht von Naturwissenschaft und Technik interessant ist, dass er zwar Logik und methodisches Vorgehen bei der Erkenntnisgewinnung betont, für ihn Wissenschaft aber immer das Ganze der sinnlich wahrnehmbaren Objekte im Blick hat. Und zu diesem Ganzen gehört der Mensch, sein Geist, seine Seele. Für Aristoteles ist daher z. B. klar, dass wir einen Gegenstand nur sehen, weil sowohl dieser als auch das Auge vom »Durchsichtigen« durchdrungen sind. Seine Wissenschaft ist qualitativ. Mathematik spielt in ihr keine Rolle. Seine Lehre von den Elementen (irdisch: Erde, Wasser, Luft und Feuer; himmlisch: Äther) war bis in die Neuzeit bestimmend für Chemie (Alchemie) und Physik.

Übrigens: Schon Aristoteles wusste, dass die Erde Kugelgestalt hat! Dies folgte zwingend aus seiner Theorie der Schwerebewegung, nach der das natürliche Ziel der Fallbewegung von Körpern das Zentrum der Welt ist.

Wie wollte Archimedes die Welt aus den Angeln heben?

Von seinen Hebelgesetzen war er so überzeugt, dass er gesagt haben soll: »Gebt mir einen festen Punkt und einen genügend langen Hebel, und ich werde die Erde aus den Angeln heben.« Archimedes lebte um 285 bis 212 v. Chr. in der damals griechischen Stadt Syrakus auf Sizilien und war seinen Zeitgenossen vor allem als Physiker und Ingenieur bekannt. Er leitete die Hebelgesetze und den Auftrieb her, erkärte das spezifische Gewicht und stellte Sätze über den Schwerpunkt von Körpern auf. Darüber hinaus erfand er Maschinen wie die archimedische Schraube zum Fördern von Wasser und etliches Kriegsgerät.

Heute kennen wir ihn vor allem als Mathematiker: Mit der so genannten Exhaustionsmethode zur Bestimmung des Flächeninhalts beliebig geformter Flächenstücke nahm er eine Grundidee der Integralrechnung 2000 Jahre vorweg und gab eine gute Abschätzung für die Kreiszahl Pi. Er berechnete das Volumen von Kugel, Kegel und Zylinder und befasste sich eingehend mit den Kegelschnitten.

Weshalb wurde Galilei zum Widerruf seiner Ideen gezwungen?

Er hatte der Bibel und dem Papst widersprochen, für die die Erde der Mittelpunkt der Welt war. Galileo Galilei (1564–1642) wollte zunächst Maler werden, studierte dann aber Medizin und Mathematik. 1589 wurde er Mathematikprofessor in Pisa, ab 1592 in Padua. 1597 bekannte er sich zum neuen Weltbild des Kopernikus (die Erde dreht sich um die Sonne und nicht umgekehrt). 1609 baute er das kurz zuvor erfundene Fernrohr nach und entdeckte damit die Monde des Jupiter.

1616 verbot eine Kommission des Papstes das kopernikanische Weltbild, Galilei wurde zum Schweigen ermahnt. In der Folge machte er wichtige Versuche, unter anderem zu den Fallgesetzen. 1630 erschien sein Hauptwerk »Dialog über die beiden großen Weltsysteme«, 1638 »Unterhaltungen und mathematische Demonstrationen über zwei neue Wissenschaften« (Mechanik und Dynamik). 1633 musste Galilei unter Folterdrohungen dem kopernikanischen Weltbild abschwören.

Warum gilt Newton als einer der größten Wissenschaftler?

Isaac Newton (1642–1727) schuf in seinem Leben ein wissenschaftliches Werk, das nicht nur die Erkenntnisse seiner Zeit zusammenfasste, sondern bis ins 20. Jahrhundert die Basis für weite Bereiche der Physik wurde. Dazu zählen die Infinitesimalrechnung, die ihm zeitlebens einen Entdeckerstreit mit dem deutschen Gelehrten Gottfried Wilhelm Leibniz einbrachte, und das Gravitationsgesetz (1666). Mit ihm konnte er zeigen, dass die irdischen Naturgesetze am Himmel ebenfalls gelten.

Als Newtons bedeutendste Leistung gilt die Formulierung eines in sich geschlossenen Systems der Mechanik, das auf den drei Newton'schen Axiomen und dem Newton'schen Relativitätsprinzip basiert. Letzteres besagt, dass alle gleichförmig bewegten Bezugssysteme gleichwertig sind, man also durch Messungen nicht unterscheiden kann, ob sich das eigene System relativ zu einem anderen bewegt. Newton untersuchte auch optische Erscheinungen und fand die Aufspaltung von Licht in die Spektralfarben an einem Prisma, Interferenzeffekte und die Newton'schen Ringe. Er entwickelte eine Teilchentheorie des Lichts, die zwar später durch eine Wellentheorie ersetzt wurde, im Welle-Teilchen-Dualismus jedoch wieder in moderner Form auftauchte. Seine Erkenntnisse formulierte er als Buch, das 1687 erschien: die »Principia«. Es ist das folgenreichste Physikbuch aller Zeiten.