Auf dieser Seite wollen wir gemeinsam ein wenig experimentieren. Zum einen sollen die wichtigsten astronomischen Weltbilder bis heute angesprochen werden. Zum anderen soll der Begriff der Zeit, wie wir ihn leben, diskutiert werden. Zu beiden Aspekten werden mit Sicherheit viele Fragen nicht angesprochen oder erklärt werden. Dies würde den Umfang einer einfachen Internetseite übersteigen.
Zuerst wollen wir uns gemeinsam über unseren alltäglichen Zeitbegriff Gedanken machen. Also nicht so, wie die Zeit in einem Physikbuch definiert wird oder einer Enzoklopedie beschrienen ist. Hierbei soll ganz naiv vorgegangen werden. Also ohne jegliches physikalisches Wissen anzuwenden. Wir leben im "Jetzt". Das ist so als ob wir uns am Ort "X" aufhalten. Dabei waren wir noch vor Kurzem im "Jetzt", welches jetzt schon zum "Vorher" geworden ist. Gleich wird das "Jetzt" das "Bald" erreichen. Dann wird das "Bald" zum "Jetzt". Es ist also genauso, als ob wir uns vom Punkt A über Punkt B zum Punkt C "vorwärts" bewegen. Das ist einfach und wir verstehen das ohne Schwierigkeiten. In unserer Bewegung könnten wir uns auch jederzeit wieder rückwärts bewegen. Also vom Punkt C über Punkt B zum Punkt A. Das allerdings können wir mit der Zeit nicht. Jedenfalls, ist uns das zu unserem heutigen Wissensstand nicht bekannt. Wir würden dies als eine "Zeitreise" in die Vergangenheit beschreiben. Das bringt uns zu einem weiteren Aspekt der Zeit. Wir können also nicht beliebig hin und her hüpfen. Zeitsprünge sind also auch nicht möglich. Es ist also anders als in unserem Beispiel mit der Bewegung. Hier könnten wir eventuell einfach den Punkt B überspringen. Ein dritter kritischer Punkt ist der Zeitverlauf. Wir wollen hier zuerst einmal nur die für uns gewöhnlichen Abläufe betrachten, also die nicht-relativistischen, Zeitverläufe. Obwohl ein Mensch sicherlich das Gefühl hat, dass Zeit manchmal schneller oder langsamer vergeht, so lehren uns unsere Uhren eines Besseren. Die Zeit scheint mit einer konstanten Geschwindigkeit zu vergehen. Auch hier ist der Zeitverlauf anders als die Bewegung, welche schneller oder langsamer vonstattengehen kann.
Nachdem wir, quasi phänomenologisch die Zeit verstanden haben, versuchen wir einmal uns zu erinnern. Erinnern können wir uns nur an Dinge, die wir erlebt haben. Die Lebenszeit eines Menschen ist recht kurz im Vergleich zu historischen Zeiträumen, Erdzeitaltern oder kosmologischen Entwicklungszeiten. Über die Vergangenheit informiert der Mensch sich aus verschiedensten Quellen. Manche sind einfacher zugänglich und andere sind vielleicht genauer. So ist eine schriftliche Quelle aus dem Mittelalter vielleicht einfacher zugänglich, aber eben die Hinterlassenschaft meist eines Schreibenden. Eine Messreihe zur Altersbestimmung eines Baumes kann unter Umständen sehr genau und eindeutig sein. Die Tatsache ist allerdings in jedem Fall, dass wir unser heutiges Wissen auf eine Reihe von Quellen und wissenschaftlich belegten Fakten stützen, welches wir selbst nicht unbedingt erfahren haben. So ist es auch kein Wunder, wenn wir nichts über jene vergangenen fast Hochkulturen wissen, welche keine Schrift entwickelten oder Schriftstücke hinterlassen haben. Das bedeutet, wir können auch wenig Genaues über die Weltbilder vergangener Kulturen aussagen. Ein Beispiel hierfür ist die Himmelsscheibe von Nebra, welches eines der wenigen astronomischen Hinterlassenschaften der Aunjetitzer Kultur ist. Die Menschen dieser Kultur leben vor nur rund 4000 Jahren auf dem Gebiet des heutigen Mitteldeutschlands. Was uns dieses Artefakt allerdings vermittelt, ist dass die Menschen sich vor 4000 Jahren mit der Himmelskunde auseinandersetzten, höchstwahrscheinlich ein Weltbild hatten und einen Kalender entwickelten um (jahreszeitliche) Zeitpunkte bestimmen zu können.
Wir können uns vorstellen, dass also schon im prähistorischen Europa Menschen zum Himmel blickten und ihre Beobachtungen notierten. Ereignisse wie Sternenexplosionen, Kometenerscheinungen, sowie die Umläufe von Sonne, Mond und der Planeten bildeten Grundlagen für frühe Kalender. Diese praktischen Interpretationen wurden sicherlich häufig mit religiösen Motiven untermauert oder interpretiert. Wir finden aus dieser Epoche noch charakteristische Bauwerke mit astronomischer Ausrichtung. Oft weisen diese Bauten oder Monumente eine festgelegte astronomische Ausrichtung auf, sodass sich damit zu ganz bestimmten Tagen im Jahr markante Punkte des Sonnenumlaufs nachweisen lassen. Beispiele hierfür sind unter anderen das Ganggrab von Newgrange in Irland, Stonehenge in England und die Kreisgrabenanlage von Goseck in Deutschland.
Heute wird allgemein gelehrt, dass in Babylonien das astronomische Wissen das höchste Niveau aller frühen Hochkulturen erreichte. Dieses wurde in Tontafeln niedergeschrieben. Die Grundlage der Astronomie in Babylon sind möglichst genaue Beobachtungen von Himmelserscheinungen sowie die Erfassung der Planetenpositionen. Diese Beobachtungen reichen über Jahrtausende und bilden die Grundlage des babylonischen Weltbildes und den daran geknüpften Kalender. Dieser beschrieb das Jahr schon mit 360 Tagen, 12 Monaten a 30 Tage. Die Differenz von gut 5 Tagen zum vollen Jahr wurde schon damals durch regelmäßige Schalttage ausgeglichen. Neben dieser Struktur eines Kalenders haben sich auch weitere Entdeckungen der babylonischen Astronomie bis heute bewahrt. So kommt die Einteilung des Kreises in 360°, die zwölf Tierkreiszeichen sowie die Einführung der Großkreise (Horizont, Tierkreis, Äquator) am Himmel aus dieser Kultur. Es ist unklar, ob in Babylon ein heliozentrisches Weltbild (mit der Sonne im Zentrum des Kosmos) vorherrschte. Auch die Verbindung der Planetennamen mit der von Göttern stammt aus Babylon. Man könnte fast behaupten, dass damals die Grundlage für unser modernes Weltbild gelegt wurde. Die anderen Hochkulturen dieser Epoche erreichen unseres heutigen Verständnisses zur Folge nicht den astronomischen Entwicklungsgrad der babylonischen Hochkultur. Vielmehr sind Chinesen, Ägypter und Mayas eher auf eine Perfektion des Kalenders aus sakralen Gründen fokussiert. Dabei legten die Sternenforscher dieser Hochkulturen wichtige Datenbanken zu besonderen Himmelsereignissen an (z.B. die Supernovaexplosion im Jahr 1054 n.Chr. in China beobachtet). Eine interessante und bislang nicht geklärte Frage ist, wie der Wissenstransfer im Europa der Bronzezeit die anderen Kulturen beeinflusste?
In der griechischen und römischen Antike verändert sich der Schwerpunkt der astronomischen Forschung. Neben den Beobachtungen tritt zunehmend der Versuch einer naturphilosophischen Deutung der Himmelsphänomene in den Vordergrund, um sich ein Gesamtbild des Universums machen zu können. Die dabei entwickelten Weltbilder beeinflussen die europäische Astronomie bis ins späte Mittelalter nachhaltig. Sicherlich nicht immer zum Vorteil. Dies beweist das lange und strikte Festhalten am geozentrischen Weltbild, das erst durch Nikolaus Kopernikus (1473 - 1543) beendet wird. Insofern ist die Kenntnis antiker Vorstellungen vom Kosmos eine wichtige Voraussetzung für das Verstehen der Geschichte der ältesten Wissenschaft.
Bei den Griechen tritt die religiöse Motivation der älteren Astronomie zunehmend in den Hintergrund und wird von einem reinen Streben nach Erkenntnis und Wissen abgelöst. Wissenschaft ist nicht mehr allein Mittel zum Zweck, sondern hat eine Daseinsberechtigung. Die Natur wird in der Vorstellung der griechischen Philosophen nicht mehr von Gottheiten gelenkt, sondern gehorcht ausschließlich ihren eigenen Gesetzen. Ein weiteres wichtiges Merkmal oder griechischen Naturphilosophie sind die zunehmende Bedeutung der Mathematik. In ihren Vorstellungen und Sichtweisen baut die griechische Astronomie maßgeblich auf den Vorarbeiten der Babylonier auf, die sie durch eigene Beobachtungen und Theorien ergänzt.
Bei den Griechen wird die Erde im Mittelpunkt des Kosmos positioniert. Das sogenannte geozentrische Weltbild fordert alle Bewegungen um die Erde auf perfekten Kreisbahnen. Diese harmonische Weltordnung der griechischen Naturphilosophie erreicht mit Platon (427 - 347 v. Chr.) und Aristoteles (384 - 322 v. Chr.) ihren Höhepunkt. Selbst Nikolaus Kopernikus wagte sich knapp 2000 Jahre später nicht diese umzustoßen. Das griechische Weltbild wird von Ptolemäus (100 -160 n.Chr.) und seiner Epizykel Theorie der Planetenbewegungen zum Dogma. Die Römer hingegen bescherten der Nachwelt einen verfeinerten Kalender. Zum Regieren eines Weltreiches bedarf es eines ausgefeilten Kalenders, welcher 46 v. Chr. durch Gajus Julius Cäsar eingeführt wurde. Er bestand mehr als 1600 Jahre und bildet viele Grundelemente unseres heutigen, durch Papst Gregor XIII (1502-1585 n.Chr.) überarbeiteten, Kalenders.
Die Entwicklung von besseren Beobachtungsgeräten für Militär und die Seefahrt führt ab dem 16. Jahrhundert zu einer Erneuerung des zu komplizierten bestehenden geozentrischen Weltbildes. Uhren und Fernrohre werden verbessert und die Erfindung der Buchpresse führen zu vielen neuen Erkenntnissen. Nach der Einführung des heliozentrischen Weltbildes durch Nikolaus Kopernikus, erfährt dieses durch Johannes Kepler eine weitgehende Vereinfachung, indem die Planetenbahnen auf Ellipsen festgelegt wurden. Zusammen mit Isaac Newtons
Gravitationsgesetz bildet das 1673 durch Newton veröffentliche Werk "Die mathematischen Prinzipien der Naturphilosophie" die Grundelemente einer modernen Himmelsmechanik. Diese wurde erst am Anfang des 20. Jahrhunderts durch Albert Einsteins Relativitätstheorie ergänzt. Verfeinerte Beobachtungsmethoden und Analysen zur Natur des Lichtes läutet im 19. und 20. Jahrhundert die moderne Astrophysik ein.
Kopernikus-Portrait aus dem Holzschnitt in Nicolaus Reusners († 1602) "Icones" (1587), der von Christoph Murer († 1614) nach einem angeblichen Selbstportrait von Kopernikus gefertigt wurde. Dieses Portrait wurde zur Vorlage einer Reihe weiterer Holzschnitt-, Kupferstich- und Gemälde-Portraits von Kopernikus.
Andreas Kühne, Stefan Kirschner, Biographia Copernicana: Die Copernicus-Biographien des 16. bis 18. Jahrhunderts (2004), p.14
Seite aus Kopernikus’ Manuskript von De revolutionibus orbium coelestium.
Deutlich ist die kreisförmige Darstellung der Umlaufbahnen der Planeten um die Sonne zu erkennen. Nach rund 2000 Jahren ein heliozentrisches Weltbild war jedoch schon ein Quantensprung für sich.
Die platonischen Körper bestimmen die Lage der Planeten (aus Keplers Harmonice mundi, 1619, Quelle Gemeinfrei).
Ohne eine detailierte Untersuchung der Quelle zu machen, fällt sofort die differtenzierte Vorgehensweise Keplers zu der seines Zeitgenossens Kopernikus auf. Johannes Kepler war es, der ein wenig nach seinem Wegbereiter Kopernikus in Zusammen Arbeit mit Tycho Brahe die noch heute akzeptierte Ellipsenform der Planeten einführte.
Ohne untertreiben zu wollen, kann man wohl behaupten, dass unser modernes Weltbild zu komplex ist, um in wenigen Worten dargestellt zu werden. Deswegen sind die folgenden Zeilen nur ein kleiner Kratzer an der Oberfläche.
Die Erde und die Sonne werden nicht mehr ins Zentrum des Universums gesetzt. Unser bekanntes Universum scheint durch eine massive Singularität entstanden zu sein. Das besagt unser aktuelles kosmologisches Modell, die Urknalltheorie. Dies ist seit Mitte des 20. Jahrhunderts das bevorzugte wissenschaftliche Modell zur Erklärung vieler astrophysikalischer Grundlagen. Der Raum in unserem Universum ist nicht mehr mit Äther gefüllt, sondern ist ein Raum-Zeit-Kontinuum. Zeit vergeht Geschwindigkeitsabhängig. Dabei läuft sie noch immer aus der Vergangenheit, über das Jetzt in die Zukunft. Sie kann aber für verschiedene Teilchen (klassische und relativistische Teilchen) verschieden schnell vergehen. Die Lichtgeschwindigkeit soll eine Höchstgeschwindigkeit darstellen, jedoch versucht man die Reaktion von sehr weit entfernten gekoppelten Körpern zu erklären. Ist also die Zeit an die Masse eines Körpers gebunden? Lehnen wir uns einfach mal aus dem Fenster und behaupten, dass wenn es keine Masse gibt, dann haben wir keinen Einfluss von Gravitation, ergo gibt es dann keine Zeit. Wie kommen wir darauf? Nun, je niedriger das Gravitationspotential ist (umso näher die Uhr an der Gravitationsquelle liegt), desto langsamer vergeht die Zeit und beschleunigt sich mit zunehmendem Gravitationspotential (die Uhr entfernt sich von der Gravitationsquelle). Aber stimmt das denn? Immerhin wird doch behauptet, dass die Zeit in einem Schwarzen Loch stehen bleibt. Denn für einen entfernten Beobachter scheinen Uhren in der Nähe eines Schwarzen Lochs langsamer zu ticken als Uhren, die weiter vom Schwarzen Loch entfernt sind. Aufgrund dieses Effekts, der als Gravitationszeitdilatation bezeichnet wird, scheint sich ein Objekt, dass in ein Schwarzes Loch fällt, zu verlangsamen, wenn es sich dem Ereignishorizont nähert, und es dauert unendlich lange, bis es ihn erreicht.
Das eine schlisst das Andere nicht aus. So bewirkt ein Effekt, wie die Gravitationszeitdilatation, dass die Zeit für einen entfernten Betrachter scheinbar stillsteht. In Wirklichkeit vergeht sie dennoch. Wäre jedoch ein Schwarzes Loch eine Region ohne Gravitation und Masse - was es nun wirklich nicht ist - so würde die Zeit dort nicht existieren. Vorausgesetzt natürlich, dass die Zeit tatsächlich abhängig von Masse bzw. der Gravitationskraft ist.
Es mag fast so erscheinen, als ob die Menschheit an der Schwelle zu einer neuen Erkenntniswelle ist oder sich wie die Griechen, in der Antike, durch die perplexe Einführung von Dogmen in eine neue, Jahrtausende haltende Sackgasse zu fahren. Der Unterschied und die neue Herausforderung der Neuzeit besteht in der konsequenten Analyse und Erklärung der vielfältigen astrophysikalischen Beobachtungen. Philosophische Ideen über Raum und Zeit können zu neuen wissenschaftlichen Experimenten anregen. Sie sollten aber nicht unser empirisch erlangtes Wissen infrage stellen. So sollte man dem täglich erlebbaren Ablauf der Zeit folgen ohne sich zu schnell zu Postulaten, über deren Ablauf hinreißen lassen.
