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Der Mathematische Monatskalender: Nikolaus Kopernikus: Ein neues Weltbild

Er kämpfte gegen die damalige Auffassung an, die Erde sei das Zentrum des Universums. Doch ein Theologe ließ den Anschein entstehen, Kopernikus zweifle am heliozentrischen Weltbild.
Sonnensystem im früherer Zeit

Nikolaus Kopernikus (polnisch: Mikołaj Kopernik, latinisiert: Nicolaus Copernicus) wurde in Thorn (polnisch: Toruń) geboren. Diese älteste Stadt Ostpreußens hatte sich im Jahr 1466 nach kriegerischen Auseinandersetzungen mit dem Deutschherrenorden dem polnischen König als Schutzherrn unterstellt.

Der Vater Niklas Koppernigk war ein wohlhabender Kupferhändler, dessen Vorfahren aus Krakau (Kraków) stammten. Die einflussreiche Familie der Mutter Barbara Watzenrode war im 14. Jahrhundert aus Schlesien in die Hansestadt Thorn eingewandert.

Der mathematische Monatskalender

Ihre wissenschaftlichen Leistungen sind weit verbreitet, doch wer waren die Mathematik-Genies, die unser Verständnis der Welt nachhaltig prägten? Für seine Schüler hat Heinz Klaus Strick, ehemaliger Leiter des Landrat-Lucas-Gymnasiums in Leverkusen-Opladen, den »mathematischen Monatskalender« geschrieben und mit passenden Briefmarken der vorgestellten Personen ergänzt. Alle spannenden Lebensläufe, skurrilen Porträts und unglaublichen Geschichten hinter den namhaften Persönlichkeiten finden Sie nun auch hier.

Als Nikolaus' Vater 1483 starb, kümmerte sich Lucas Watzenrode, der Bruder der Mutter, ab 1489 Fürstbischof von Ermland, um die vier Kinder: Tochter Barbara trat in ein Zisterzienser-Kloster ein, in dem sie bald zur Äbtissin aufstieg, für Katharina handelte er einen Ehevertrag mit einem Krakauer Kaufmann aus. Andreas und Nikolaus studierten nach dem Besuch einer höheren Schule in Thorn an der Universität Krakau. Von den Fächern der »Sieben Freien Künste« (Trivium: Grammatik, Rhetorik, Dialektik; Quadrivium: Arithmetik, Geometrie, Musik, Astronomie) interessierte sich Nikolaus besonders für Geometrie und Astronomie. Er kaufte sich eine lateinische Ausgabe der »Elemente« des Euklid, eine Kopie der alphonsinischen Tafeln zur Berechnung der Planetenstellungen sowie eine Abhandlung des Regiomontanus zur sphärischen Trigonometrie.

Eine Faszination für die Astronomie

Als in Frauenburg (Frombork) das Amt eines Kanonikers (Domherrn) frei wurde, kümmerte sich der Onkel darum, dass Nikolaus diese gut bezahlte, lebenslange Stelle erhielt. Gleichzeitig drängte er ihn, ein Studium der beiden Rechte in Bologna aufzunehmen.

In Bologna wohnte Kopernikus im Haus des Astronomieprofessors Domenico Maria da Novara, den er bei dessen nächtlichen Beobachtungen unterstützte. Hier lernte er das 1496 posthum erschienene Werk des Regiomontanus über den »Almagest« des Ptolemäus kennen sowie die scharfzüngige Kritik des Gelehrten Giovanni Pico della Mirandola an den unseriösen astrologischen Methoden seiner Zeitgenossen. Gleichwohl erfüllte Novara alljährlich einen gut bezahlten Auftrag der Stadt Bologna, nämlich einen astrologischen Kalender zu erstellen – mit Vorhersagen über günstige und ungünstige Konstellationen der Planeten. Von Seiten der Kirche gab es kaum Einwände gegen die Astrologie, heißt es doch in Genesis 1.4: »Dann sprach Gott: Lichter sollen am Himmelsgewölbe sein, um Tag und Nacht zu scheiden. Sie sollen als Zeichen für Festzeiten, für Tage und Jahre dienen.« Auch lernte Kopernikus bei Novara die Lehre des »Neoplatonismus« kennen, in der die Sonne als Ebenbild Gottes eine besondere Rolle spielt.

Nachdem er das Heilige Jahr 1500 zeitweise in Rom verbracht hatte, wo er auch Mathematikvorlesungen hielt, kehrte er für kurze Zeit nach Frauenburg zurück und ließ sich erneut beurlauben – für ein Medizinstudium an der Universität Padua. Nach zwei Jahren brach er dieses jedoch ab und wurde 1503 an der Universität Ferrara zum Doktor des Kirchenrechts promoviert.

Als er nach Frauenburg zurückgekehrt war, arbeitete Kopernikus als persönlicher Sekretär und bischöflicher Leibarzt seines Onkels; sein ärztlicher Rat wurde jahrzehntelang auch von anderen Fürsten und Kirchenvertretern in Anspruch genommen. Lucas Watzenrode sorgte auch dafür, dass Nikolaus' Bruder Andreas eine Stelle als Domherr in Thorn erhielt. Als dieser jedoch 1512 an Lepra erkrankte, wurde er aus jeglicher Gemeinschaft ausgeschlossen; er starb einsam irgendwo in Italien.

Als Domherr übernahm Nikolaus Kopernikus turnusmäßig das Amt eines Administrators, zeitweise von Allenstein (Olsztyn) aus. Er war unter anderem zuständig für das Eintreiben der Pacht von den Bauern, die die kircheneigenen Ländereien bestellen, für die Vergabe von vakant gewordenen Höfen und Feldern, für den Bau militärischer Anlagen zur Verteidigung des Landes sowie für die Finanzen des Domkapitels. Auch verwaltete er die zum Bischofsstuhl gehörende Mühle, eine Bäckerei und eine Brauerei; in diesem Rahmen legte er fest, wie der Brotpreis in Abhängigkeit von den Ernteerträgen berechnet werden sollte.

Nikolaus Kopernikus

Von seinem Turm aus beobachtet er den Himmel

So blieb ihm nur wenig Zeit für eigene Himmelsbeobachtungen, für die er sich eigens einen kleinen Turm hatte bauen lassen. Für seine Messungen, insbesondere bei Sternbedeckungen und bei Mondfinsternissen, standen ihm ein Quadrant, ein Triquetrum sowie ein Astrolabium zur Verfügung.

Im Lauf der Zeit kam er immer mehr zur Überzeugung, dass das bisherige astronomische Weltbild einer radikalen Änderung bedurfte.

Gemäß der Lehre des Aristoteles kreisen die Planeten um die im Zentrum des Universums stehende Erde auf unveränderlichen, materiellen, aber unsichtbaren, ineinander geschachtelten konzentrischen Sphären. Wenn die Abstände zur Erde immer gleich wären, dürften eigentlich – außer beim Mond – keine Schwankungen in der scheinbaren Helligkeit der Planeten auftreten, was aber der Fall ist. Claudius Ptolemäus hatte im 2. Jahrhundert dieses Problem scheinbar durch seine Epizykel-Theorie gelöst, ein System von Kreisen, die sich auf einem Kreis bewegen: Die Planeten wandern auf einer kleinen Kreisbahn (Epizykel), die ihrerseits auf einer großen Kreisbahn (Deferent) um einen festen Mittelpunkt wandert.

Um 1510 verfasste Kopernikus eine nur wenige Seiten umfassende Handschrift »De hypothesibus motuum coelestium a se constitutis commentariolus«, die er vertraulich an einige seiner Bekannten verschickte, die diese ihrerseits weiterleiteten. Die Ausarbeitung der Details zu dieser Theorie einschließlich der Bestimmung der Radien und Umlaufzeiten sollte ihn während der nächsten Jahrzehnte beschäftigen. Hier seine wichtigsten Einsichten:

  • Die Planeten umkreisen die Sonne – so, als würde diese in der Mitte stehen; daher liegt der Mittelpunkt des Universums in der Nähe der Sonne. Der Mittelpunkt der Erde ist also nicht der Mittelpunkt des Universums.
  • Die Erde vollführt drei kreisförmige Bewegungen: Alljährlich bewegt sie sich einmal um die Sonne, täglich dreht sie sich einmal um ihre eigene Achse (»und schafft so das himmlische Feuerwerk von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang sowie den ganzen Sternenreigen«) und darüber hinaus rotiert die Erdachse während eines Jahres so, dass die Stellung der Achse nahezu unverändert bleibt (Präzession).
  • Die Reihenfolge der Planeten ist: Merkur, Venus, Erde mit Mond, Mars, Jupiter, Saturn. Der scheinbare Wechsel von Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen der Planeten ist ein geometrischer Effekt, der sich aus der Position der Erde während der Erdumlaufbahn ergibt.
  • Die Entfernung der Erde von der Sonne ist unbedeutend im Vergleich zu der Entfernung zu der unbeweglichen Sphäre der Fixsterne; daher wird man während des Jahresablaufs keine Unterschiede (Parallaxe) bezüglich der Position der Sterne feststellen.
  • Gott und seine Engel schweben jenseits der Fixsternsphäre.

Auch wenn das Titelblatt des »Commentariolus« keine Angabe darüber enthielt, wer das Papier verfasst hat, wurde schließlich sogar in Rom bekannt, dass im fernen Ermland ein Astronom von Rang lebte. So erreichte ihn 1514 eine Einladung zum Fünften Laterankonzil der Kirche, auf dem endlich das Problem der Kalenderreform in Angriff genommen werden sollte. Kopernikus nahm nicht am Konzil teil, gab aber eine schriftliche Stellungnahme ab; sein Brief schien allerdings nie in Rom angekommen zu sein.

Unruhe im Ermland

Auch die Nachfolger seines Onkels Lucas Watzenrode, der 1512 starb, verließen sich auf Kopernikus' Administrationsfähigkeiten. Als 1511 der 21-jährige Albrecht von Hohenzollern zum neuen Hochmeister des Deutschritterordens gewählt wurde, begann eine besonders unruhige Zeit für das Ermland: Immer wieder gab es Überfälle durch Söldner des Ordensstaats; 1520 wurde Frauenburg sogar vollständig zerstört. Nach ständigen kriegerischen Auseinandersetzungen trat 1525 endlich Frieden ein, als Albrecht den Ordensstaat auflöste und dem katholischen polnischen König Sigismund gegenüber den Lehnseid ablegte. Kaum aber war Albrecht von Sigismund als Herzog von Preußen eingesetzt, wechselte er zum Protestantismus über.

Bestandteil des Friedensvertrags war auch eine Neuordnung des Münzwesens. Kopernikus hatte bereits 1517 auf die Gefahr einer drohenden Inflation hingewiesen: Seit Jahren beobachtete er, wie der Ordensstaat und einzelne Städte dazu übergingen, neue Münzen mit gleichem Nennwert, aber ständig abnehmenden Materialwert auszugeben, was Goldschmiede dazu verleitete, alte Münzen einzuschmelzen und das darin enthaltene Silber anderweitig zu verwenden. Er forderte: Zukünftig dürfe es nur noch eine Ausgabestelle für Münzen mit einer festgelegten Silber-Kupfer-Legierung geben.

Nach dem Friedensschluss konnte sich Kopernikus endlich der Ausarbeitung der Thesen seines »Commentariolus« widmen. Obwohl er von verschiedenen Seiten gebeten wurde, das endlich zu tun, darunter auch vom römischen Kurienkardinal Nikolaus von Schönberg, der ihm sogar die Übernahme der Druckkosten anbot, zögerte Kopernikus – möglicherweise, weil er befürchtete, sich mit seiner revolutionären Theorie lächerlich zu machen. Dies änderte sich erst, als im Mai 1539 Georg Joachim Rheticus, ein 25-jähriger Mathematiker und Astronom der Universität Wittenberg und Vertrauter von Philipp Melanchthon, nach Frauenburg kam, um die Bitte des Nürnberger Herausgebers Johann Schöner und des Druckers Johannes Petreius an ihn heranzutragen, das Werk zu veröffentlichen.

In den folgenden zweieinhalb Jahren entstand so die Endfassung des sechsbändigen Werks – mit der Unterstützung durch Rheticus, der alle Formulierungen des Texts und alle Berechnungen kritisch überprüfte und Verbesserungsvorschläge einbrachte. Bei den verwendeten Messwerten griff Kopernikus auch auf Daten zurück, die von Ptolemäus stammten, vergleichsweise nur auf wenige, die er selbst ermittelt hatte. So war es ihm beispielsweise nie gelungen, die Position des Merkur zu bestimmen, da die eingeschränkten Sichtverhältnisse in der Nähe der Weichsel dies nicht zuließen.

Als eine Art Versuchsballon für das Hauptwerk veröffentlichte Rheticus im August 1540 die »Narratio prima«, eine erste Zusammenfassung, die auf großes Interesse stieß und sogar nachgedruckt werden musste.

Die katholische Kirche als Hindernis

Im Kampf gegen den Protestantismus stellte die katholische Kirche scharfe Regeln auf. Der ermländische Bischof Johannes Dantiskus erhöhte unter anderem den Druck auf die weltlichen Domherren, die sich zum Zölibat verpflichtet hatten, sich von ihren »Haushälterinnen« zu trennen, verlangte sogar von den Kanonikern, dass sie höhere Weihen empfangen sollten, was Kopernikus verweigerte. Der Aufenthalt von Protestanten im Ermland wurde eigentlich nicht geduldet. Obwohl dem Bischof die Zusammenarbeit von Kopernikus mit dem bekennenden Lutheraner Rheticus kaum verborgen geblieben sein konnte, führten die beiden die Arbeit am Manuskript zu Ende.

Kopernikus verfasste eine Präambel, in der er sein Werk dem Papst widmete. Das geschah auch in der Hoffnung, dass dieser das Werk davor bewahrte, Opfer von »Dummschwätzern« zu werden, die sich »ohne mathematische Kenntnisse (…) ein Urteil anmaßen (…) und auf Grund irgendeiner Stelle in der SCHRIFT, die sie zu ihrem Zweck bösartig verdreht haben, (…) mein Vorhaben tadeln und verunglimpfen.«

Kopernikus ahnte, dass insbesondere Josuas Befehl »Sonne, steh still über Gibeon« aus dem Zweiten Buch Moses Anlass für die Ablehnung seiner Theorie bieten könnte – was später dann auch der Fall war: 1559 wurde sein Werk auf den »Index librorum prohibitorum« (Index der verbotenen Bücher) der katholischen Kirche gesetzt; auch Martin Luther und Melanchthon lehnten aus diesem Grund das kopernikanische Weltbild ab. Am Ende der Präambel folgte der bemerkenswerte Satz: »Mathematisches wird für Mathematiker geschrieben«, in Anlehnung an den Spruch der Platonischen Akademie »Kein der Geometrie Unkundiger trete hier ein«.

Sechs Bücher über ein neues Weltbild

Das Werk selbst ist in sechs Bücher gegliedert. Im ersten wird der Aufbau des heliozentrischen Systems erläutert einschließlich der Umlaufzeiten der einzelnen Planeten; dabei kommt auch Kopernikus bei den inneren Planeten Merkur und Venus nicht ohne Epizykel aus. Außerdem geht er auf die Frage ein, warum wir die Erdrotation nicht bemerken (weil die Erde, das Wasser und die sie umgebende Luft eine Einheit bilden). Der Band schließt mit Sätzen zur Sehnengeometrie und dem zugehörigen umfangreichen Tafelwerk.

Im zweiten Band werden die Grundlagen der sphärischen Astronomie behandelt; außerdem enthält er einen umfassenden Katalog der Fixsterne. Im dritten Buch ging Kopernikus auf die Präzession der Äquinoktien ein und behandelt die scheinbaren Bewegungen der Sonne. Der vierte Teil ist dem Mond und seinen Bewegungen gewidmet. Im fünften wird erklärt, wie man die Positionen der fünf Planeten bestimmt; im sechsten Werk wird die Abweichung der Planetenbahnen von der Ekliptik untersucht.

Im Herbst 1541 war das Manuskript fertiggestellt. Rheticus, der seine Lehrtätigkeit in Wittenberg wieder aufnehmen musste, nahm es mit, konnte jedoch erst im Mai 1542 nach Nürnberg reisen und das Werk an Petreius übergeben. Während der nächsten Monate überwachte er den Druck der ersten Seiten, wechselte dann aber auf eine höher dotierte Stelle an der Universität Leipzig. Die Bogenkorrekturen übernahm von da an der Wittenberger Theologe Andreas Osiander.

Unerlaubte Überarbeitung eines Theologen

Ohne Zustimmung von Rheticus oder Kopernikus nahm dieser gravierende Änderungen am Werk vor: Er erweiterte den Titel von »De revolutionibus« zu »De revolutionibus orbium coelestium« (Über die Umlaufbahnen der Himmelssphären) – Kopernikus hatte bewusst den Hinweis auf Sphären weggelassen. Außerdem fügte Osiander einen nicht namentlich gekennzeichneten »Brief an den Leser« hinzu, in dem er die im Werk enthaltenen Thesen als Hypothesen ohne Anspruch auf Wahrheit beschrieb und somit im Wesentlichen auf den Aspekt einer einfacheren astronomischen Berechnungsmethode reduzierte. Der Theologe Osiander brachte damit seine Überzeugung zum Ausdruck, dass ein Mensch grundsätzlich nicht in der Lage sei, die tatsächlichen Gegebenheiten zu erkennen – erst eine göttliche Offenbarung könne die wahre Situation enthüllen.

Rheticus erfuhr von Osianders Eingriff erst, als der Druck des Werks im April 1543 abgeschlossen war – zum Neudruck der ersten Seiten war Petreius nicht mehr bereit. Dies wäre durchaus möglich gewesen, denn die gedruckten Seiten wurden zunächst einzeln gelagert und erst beim Verkauf eines Buches zusammengetragen und gebunden. Viele Jahre lang wurde der Vortext Kopernikus selbst zugeordnet – so, als wäre dieser von seinem eigenen Modell nicht überzeugt gewesen. Erst Johannes Kepler machte 1609 in seiner »Astronomia Nova« auf die Veränderungen durch Osiander aufmerksam.

Kopernikus, der im Dezember 1542 einen Schlaganfall erlitten hatte, hat von all dem nichts mehr mitbekommen – ohne Gedächtnis, der Sprache beraubt und rechtsseitig gelähmt. Just an seinem Todestag trafen die letzten Seiten aus Nürnberg ein.

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