Von Aristoteles bis zur klassischen Physik

Woraus besteht alles? Warum ist der Himmel blau? Wird die Sonne jemals ausgehen? Was geschieht eigentlich, wenn ein Blitz einschlägt? Warum bewegt sich Licht so viel schneller als Schall?

Warum fällt ein Apfel vom Baum runter und nicht direkt nach oben? Und wie kann der Apfel zu Energie werden, die man braucht, um auf den Baum zu klettern? Dies sind Fragen, die die Physik beantwortet. Fragen über Materie, Licht, Elektrizität, Bewegung, Energie. Fragen über Zeit, Raum, über Ursache und Wirkung.

Menschen haben schon immer versucht herauszufinden, wie die Natur funktioniert. Auf Grundlage unserer Erfahrungen aus dem Alltag haben wir ein Verständnis für die Gesetze und Prinzipien erlangt, denen alles zugrunde liegt. Selbst wenn du noch nie Physik Unterricht hattest, hast du ein Gefühl dafür, wie die Dinge funktionieren. Wir alle haben ein intuitives Gespür für die Gesetze, Zum Beispiel, dass es anstrengender ist einen großen Stein anzuheben als einen kleineren. Und wenn du etwas fallen lässt, fällt es auf den Boden.

Oder dass Licht und Wärme etwas gemeinsam haben. Aber diese intuitive Physik ist auch problematisch. Erstens führt sie uns manchmal in die Irre. Sie liegt einfach nicht immer richtig. Und zweitens gibt es eine Menge Fragen, auf die unsere alltäglichen Erfahrungen keine Antworten parat haben.

Und als die Menschen keine guten Antworten erhielten, dachten sie sich halt ihre eigenen aus! Der Himmel, so dachte man, muss eine gigantische Schüssel sein, und die Sterne sind kleine Löcher darin, durch die das Licht scheint. Die Erde – eine große Ebene, getragen von vier Elefanten. Und warum fallen die Elefanten nicht herunter? Nun ja, sie stehen auf einer riesigen Schildkröte, na klar!

Wenn etwas ohne eine direkte Aktion eines Menschen geschah, wurde daraus geschlossen, dass Dämonen, Götter oder Geister dahinter stecken. Im antiken Griechenland, dem Ursprung von vielem aus der heutigen Philosophie und Mathematik, dachten die Leute viel über diese Fragen nach – Fragen, die heute Bestandteil der Physik sind. Einer der Größten der Zeit, Aristoteles, beobachtete, wie jeder andere auch, dass ein Stein auf den Boden fällt, wenn man ihn fallen lässt. Seine Erklärung dafür war, dass der Stein ein Teil der Natur sei und sich deshalb danach sehne, wieder Teil des Bodens zu sein. Ebenso dachte Aristoteles, dass der Mond und die Planeten ein eigenes Bedürfnis hätten, sich in kreisförmigen Bahnen zu bewegen.

Die meisten Ideen von Aristoteles galten für rund 2000 weitere Jahre als wahr. Die aristotelische Physik entsprach der Weise, in der die Menschen spontan wahrnahmen, wie die Dinge funktionieren – sie passte gut zu unserem intuitiven Verständnis von Physik. Das Gespür der meisten Menschen sagt zum Beispiel: "Ein schweres Objekt fällt schneller als ein leichteres." Selbst wenn ein einfaches Experiment reicht, um zu zeigen, dass dies falsch ist, dauerte es bis zum Ende des sechzehnten Jahrhunderts, ehe der italienische Wissenschaftler Galileo Galilei die Wahrheit aufzeigte: Eine schwere Kugel aus Eisen fällt genauso schnell wie eine leichte aus Holz. Dies war der Beginn einer neuen Ära in der Wissenschaft. Intuition, Dogma, Tradition oder Religion bestimmten nicht mehr, was wahr ist und was nicht.

Es verbreitete sich eine neue Art des Denkens, das auf Experimenten, Logik und dem Hinterfragen der alten Wahrheiten basierte. Diese Sichtweise wurde natürlich nicht von allen geschätzt. Als Galileo Galilei erklärte, dass die Erde sich um die Sonne dreht (und nicht umgekehrt, wie Aristoteles annahm), wurde er vom Papst und der katholischen Kirche attackiert. Galileo war gezwungen, seine wissenschaftlichen Einsichten zu leugnen, sonst wäre er gefoltert und unter Hausarrest gestellt worden. Aber die von Galileo verbreiteten Messungen, Berechnungen und Argumente waren zu überzeugend.

Die katholische Kirche konnte die Verbreitung der neuen Einsichten nicht anhalten. In der folgenden Ära fingen die Wissenschaftler an, die alten Wahrheiten zu hinterfragen. So fanden sie für viele Geheimnisse der Physik neue und bessere Erklärungen.