Mensch und Universum E-Book

Brian Cox

• Herausgeber: Franckh-Kosmos Verlags-Gmbh & Co. KG
• Kategorie: Lebensstil
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 338

Veröffentlichungsjahr: 2017

Beschreibung

Wer sind wir? Woher kommen wir? Sind wir allein im Universum? Ist unser Dasein reiner Zufall oder wurde der Kosmos für den Menschen geschaffen? – Dieses Buch stellt sie: Die großen Fragen unserer Ursprünge, unseres Schicksals und nach unserem Platz im All. In "Mensch und Universum" gehen Professor Brian Cox und Andrew Cohen den Lösungen dieser Rätsel mit wissenschaftlicher Detektivarbeit auf den Grund. Vom Faustkeil bis Einstein, vom Affen zum Astronauten – die Evolution menschlicher Erkenntnis ist Grund genug, ihre Antworten mit größter Hingabe zu erforschen. "Das Unverständlichste am Universum ist im Grunde, dass wir es verstehen." -- Albert Einstein "Physik ist besser als Rock'n'Roll" – Brian Cox Deutsche Ausgabe des Sunday-Times-Bestellers "Human Universe"

Leseprobe

Dieses E-Book ist die digitale Umsetzung der Printausgabe, die unter demselben Titel bei KOSMOS erschienen ist. Da es bei E-Books aufgrund der variablen Leseeinstellungen keine Seitenzahlen gibt, können Seitenverweise der Printausgabe hier nicht verwendet werden. Statt dessen können Sie über die integrierte Volltextsuche alle Querverweise und inhaltlichen Bezüge schnell komfortabel herstellen.

Von Brian

Für George Albert Eagle:

Es ist deine Zukunft, kleiner Mann.

Von Andrew

Für meine Seelenverwandte Anna, meine wunderbaren Kinder

Benjamin, Martha und Theo, meine wunderbare Mutter

Barbara, meine Brüder Paul und Howard und für alle

„kleinen Geschöpfe“, die mit mir zum Glück

diese unermessliche Weite teilen.

Welch ein Meisterwerk ist der Mensch! Wie edel durch Vernunft!Wie unbegrenzt an Fähigkeiten!In Gestalt und Bewegung wie bedeutendund wunderwürdig!Im Handeln wie ähnlich einem Engel!Im Begreifen wie ähnlich einem Gott!Die Zierde der Welt!Das Vorbild der Lebendigen!Und doch, was ist mirdiese Quintessenz von Staube?Ich habe keine Lust am Manne –und am Weibe auch nicht – wiewohlihr das durch euer Lächeln zu sagen scheint.

HAMLET

Was ist der Mensch? Objektiv betrachtet nichts, was Folgen hat. Staubteilchen auf einer unendlichen Bühne, existent für einen Augenblick der Ewigkeit. Klumpen aus Atomen in einem Universum mit mehr Galaxien als Menschen. Und doch ist ein Mensch erforderlich, um die eigene Existenz in Frage zu stellen; und die Existenz einer Frage im Universum – jeder Frage – ist die wunderbarste Sache. Fragen erfordern Geist und der Geist sorgt für Sinn. Was ist Sinn? Ich weiß es nicht, abgesehen davon, dass das Universum und jeder winzige Fleck in ihm etwas für mich bedeuten. Ich staune über die Existenz eines einzelnen Atoms und stelle fest, dass meine Kultur die Realität ungeheuer prägt. Ich verstehe das nicht. Niemand versteht es. Aber es bringt mich zum Lächeln.

Dieses Buch stellt Fragen über unsere Ursprünge, unser Schicksal und unseren Platz im Universum. Wir haben keinen Anspruch auf Antworten. Wir haben nicht mal einen Anspruch zu fragen. Und dennoch fragen und staunen wir. Mensch und Universum ist zuallererst ein Liebesbrief an die Menschheit, eine Würdigung des ungeheuerlichen Glücks, dass wir überhaupt existieren. Ich habe für meinen Brief die Sprache der Wissenschaft gewählt, weil es keinen besseren Beleg für unseren wunderbaren Aufstieg vom Staub zum Vorzeigetier gibt als die Potenzierung des Wissens durch die Wissenschaft. Vor zwei Millionen Jahren waren wir Affenmenschen. Nun sind wir Raumfahrer. Soweit wir bislang wissen, ist das nirgendwo anders geschehen. Das lohnt sich zu feiern.

WO SIND

WIR?

Wir lassen niemals vom Entdecken

Und am Ende allen Entdeckens Langen wir, wo wir losliefen, an Und kennen den Ort zum ersten Mal.

T. S. ELIOT

OAKBANK AVENUE, CHADDERTON, OLDHAM, GROSSRAUM MANCHESTER, ENGLAND, GROSSBRITANNIEN, EUROPA, ERDE, MILCHSTRASSE, BEOBACHTBARES UNIVERSUM…?

Für mich war es ein gemauerter Bungalow aus den frühen 1960er-Jahren in der Oakbank Avenue. Kam der Wind aus Osten konnte man den Malzessig von Sarson’s Brewery riechen. Aber das geschah selten in Oldham, einer Stadt, der für gewöhnlich der Westwind die Feuchte des Atlantiks in die Tuchfabriken trug. Eine Feuchte, die die roten Ziegelsteine der Gebäude vor dem durchtränkten Himmel glänzen ließ. An guten Tagen jedoch tauschte man den Essig gegen Sonnenlicht über dem Moor. Oldham sieht aus wie die Post-Punk-Band Joy Division klingt – und ich mag Joy Division. Es gab einen Zeitschriftenladen an der Ecke Kenilworth Avenue und Middleton Road. An Freitagen nahm mich mein Opa dorthin mit und wir kauften Spielzeug – meistens ein Modellauto. Ich habe noch die meisten davon. Als ich älter wurde, spielte ich Tennis auf den roten Ascheplätzen des Chadderton Hall Parks und trank Woodpeckers Cidre auf den Treppen der St. Matthews-Kirche. An einem Herbstabend gleich nach Beginn des Schuljahres, und nach einigen Schlucken, bekam ich dort meinen ersten Kuss – beide mit kalter, verschnupfter Nase. Ich glaube, so etwas war damals verboten; der Kerl in der Spirituosenhandlung wäre vom Gericht in Oldham bestraft worden und ich stünde auf der schwarzen Liste. Aber ich habe es überstanden und schließlich Oldham verlassen, um an die Universität Manchester zu gehen.

Jeder hat seine Oakbank Avenue, einen Ort im Raum am Anfang unserer Zeit, zentral gelegen im sich ausdehnenden persönlichen Universum. Für unsere fernen Vorfahren im Ostafrikanischen Graben war diese Ausdehnung nur eine körperliche Erfahrung. Ich hatte das Glück, in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts in einem Land wie dem meinigen geboren zu werden. Jeder Mensch, dem dieses Glück widerfuhr, konnte mit Hilfe von Bildung und Wissen ein Bewusstsein jenseits des direkten Erlebens entwickeln – in meinem Fall vorwärts und hinaus zu den Sternen.

Als England in den 1970er-Jahren seinen Weg machte, lernte ich meinen Platz unter den Kontinenten und Ozeanen auf unserem blauen Planeten kennen. Ich könnte Ihnen über Eisbären auf arktischen Eisschollen erzählen oder über Gazellen, die auf weiten Ebenen weiden, lange bevor ich körperlich unser Land verlies. Ich erkannte, dass unsere Erde ein Planet unter neunen ist (nun per Definition acht), der einen durchschnittlichen Stern auf einer elliptischen Bahn umrundet – Merkur und Venus innerhalb, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun außerhalb der Erdbahn. Die Sonne ist ein Stern unter 400 Milliarden im Milchstraßensystem, das selbst nur eine Galaxie unter 350 Milliarden im beobachtbaren Universum ist. Später auf der Universität erfuhr ich, dass die physikalische Realität weit über die 90 Milliarden Lichtjahre der sichtbaren Kugel hinausreicht, bis – wenn ich auf der Grundlage meines 46 Jahre langen Befassens mit dem gesammelten Wissen der Menschheit raten müsste – in die Unendlichkeit.

Dies ist mein Aufstieg in die Bedeutungslosigkeit – ein Weg, den viele beschritten haben, und der doch sehr persönlich für jeden Einzelnen bleibt, der ihn einschlägt. Die Straßen, denen wir durch die ständig wachsende Landschaft menschlichen Wissens folgen, sind chaotisch. Das zögerliche Umblättern in einem Buch, über das man zufällig gestolpert ist, kann zu einer lebenslangen Forschungsreise werden. Aber es gibt gemeinsame Themen unter unseren ungleichen intellektuellen Reisen. Und die unerbittliche Verbannung der Menschheit vom Mittelpunkt des Universums – eine unvermeidliche Folge der sich entwickelnden modernen Astronomie – hatte starke Auswirkungen auf unsere gemeinsamen Erfahrungen. Ich bin davon überzeugt, dass wir die Reise vom Zentrum der Schöpfung zu einem unendlich winzigen Fleck als Aufstieg bezeichnen sollten, als den glorreichsten Aufstieg. Natürlich ist mir bewusst, dass es viele gab und immer noch gibt, die mit einer so schwindelerregenden Verbannung zu kämpfen haben.

John Updike schrieb einst, dass „wir mit der Astronomie nun etwas anstelle der Theologie haben. Die Schrecken sind weniger geworden, aber der Trost ist weg“. Mir scheint die Wahl zwischen Angst und Begeisterung eine Frage der Perspektive zu sein. Das zentrale Anliegen dieses Buchs ist, dass Ihre Wahl auf die Begeisterung fällt. Auf den ersten Blick mag das schwierig erscheinen. Wie kann eine womöglich unendliche Realität von einem Haufen biologischer Maschinen analysiert werden, die vorübergehend ein Staubkorn bewohnen? Meine Antwort darauf lautet, dass Mensch und Universum ein Liebesbrief an die Menschheit ist. Denn das Staubkorn ist der einzige Ort, wo Liebe mit Gewissheit existiert.

Das klingt wie eine Rückkehr zur anthropozentrischen Sichtweise, der wir so lange anhingen und zu deren Zerstörung die Wissenschaft mit einer Million demütigender Einschnitte so viel beigetragen hat. Möglich. Aber ich möchte Ihnen eine alternative Sichtweise anbieten. Es gibt nur eine Ecke in diesem Universum, bei der wir uns sicher sind, dass die Naturgesetze Wesen hervorgebracht haben, die die physischen Grenzen eines einzelnen Lebens überwinden können und eine Ansammlung von Wissen entwickelt haben. Dieses Wissen reicht über die Kapazität einer Million einzelner Gehirne hinaus und beschreibt genau unseren Platz in Raum und Zeit. Wir kennen unseren Platz. Das macht uns wertvoll und – zumindest in unserer örtlichen kosmischen Umgebung – einzigartig. Wir wissen nicht, wie weit wir reisen müssen, um eine weitere solche Insel des Verstehens zu finden. Aber es ist gewiss ein weiter Weg. Deshalb sollten wir die menschliche Rasse feiern, unser Wissen pflegen und unsere Existenz behüten.

Aufbauend auf diesen Vorstellungen komme ich zu der Ansicht, dass wir Menschen eine abgelegene Insel des Sinns in einem sinnlosen Universum darstellen. Ich sollte umgehend klarstellen, was ich mit sinnlos meine. Ich sehe keinen Grund für die Existenz des Universums in einem göttlichen Sinne; es gibt sicher keine finale Ursache und keinen finalen Zweck. Eher denke ich, dass Sinn eine gewachsene Eigenschaft ist: Er tauchte auf der Erde auf, als die Gehirne unserer Vorfahren groß genug wurden, um eine einfache Kultur zu entwickeln – vermutlich vor drei bis vier Millionen Jahren mit dem Auftreten des Australopithecus im Afrikanischen Grabenbruch. Gewiss existieren andere intelligente Wesen in den Milliarden von Galaxien jenseits der Milchstraße und wenn die moderne Vorstellung der ewigen Inflation stimmt, dann existiert eine unendliche Zahl bewohnter Welten im Multiversum jenseits des Horizonts. Im Gegensatz dazu bin ich mir viel weniger sicher, ob es in unserer Galaxis eine große Zahl von Zivilisationen gibt, weshalb ich den Begriff „abgelegen“ verwende. Wenn wir derzeit allein in der Milchstraße wären, dann bedeuten die großen Entfernungen zwischen den Galaxien womöglich, dass wir über unsere Situation niemals mit anderen diskutieren können.

Wir werden all diesen Vorstellungen und Argumenten später im Buch begegnen. Dabei werde ich meine eigene Meinung sorgfältig von der wissenschaftlichen Sichtweise – besser: von dem, was wir mit einer gewissen Sicherheit wissen – trennen. Aber es lohnt sich zu betonen, dass die moderne Vorstellung eines riesigen, womöglich unendlichen Kosmos, der mit unzähligen Welten bestückt ist, eine lange, brutale Vorgeschichte hat. Die häufig emotionalen Reaktionen auf die Herabstufung des Menschen durch die Naturwissenschaften legt die tiefe Voreingenommenheit und die bequemen Annahmen frei, die wohl den Kern unseres Seins ausmachen. Es scheint mir daher angemessen, diese Reise mit einer umstrittenen Persönlichkeit zu beginnen, in deren Leben und Tod viele dieser intellektuellen und emotionalen Herausforderungen mitschwingen.

Giordano Bruno ist genauso für seinen Tod berühmt, wie für sein Leben und sein Werk. Am 17. Februar 1600 wurde er – seine Zunge festgebunden, damit er seine Ketzerei nicht wiederholen konnte (was mich an die Steinigungsszene in Monty Pythons Film „Das Leben des Brian“ erinnert) – auf dem Campo de‘ Fiori in Rom auf dem Scheiterhaufen verbrannt (vgl. Farbtafel T2). Seine Asche wurde in den Tiber geworfen. Seine Verbrechen waren zahlreich, etwa die ketzerische Vorstellung, dass Jesus nicht von göttlicher Abstammung sei. Viele Historiker vertreten die Ansicht, dass Bruno lästig und streitsüchtig war und – mit Verlaub – den Menschen tierisch auf den Sack ging. Viele einflussreiche Personen waren froh, wenn sie ihn nur von hinten sahen. Aber es trifft auch zu, dass Bruno eine wunderbare Vorstellung aufgegriffen und verbreitet hat, die zu wichtigen, herausfordernden Fragen Anlass gab. Bruno glaubte, dass das Universum unendlich sei, erfüllt mit einer unendlichen Zahl bewohnbarer Welten. Er glaubte zudem, dass – auch wenn jede dieser Welten nur für einen kurzen Augenblick im Vergleich zum Alter des Universums existiert – der Raum an sich weder erzeugt noch zerstört wird, das Universum also ewig ist.

Obwohl unter Historikern über die genauen Gründe für Brunos Todesstrafe noch immer diskutiert wird, dürfte die Vorstellung eines unendlichen und ewigen Universums von zentraler Bedeutung für sein Schicksal gewesen sein. Denn dadurch wird die Rolle des Schöpfers in Frage gestellt. Bruno wusste das natürlich, sodass seine Rückkehr nach Italien 1591 ein Rätsel bleibt. Zuvor hatte er in Nord­europa gelebt, wo es toleranter und damit für ihn sicherer zuging. Während der 1580er-Jahre genoss Bruno den Schutz des französischen Königs Heinrich III. und der englischen Königin Elizabeth I. Damals warb Bruno lautstark für die kopernikanische Vorstellung, demgemäß die Sonne im Zentrum des Sonnensystems steht. Häufig wird angenommen, dass die bloße Vorstellung, die Erde aus dem Zentrum des Sonnensystems zu verbannen, bereits genügte, um eine gewalttätige Reaktion der Kirche auszulösen. Doch der Kopernikanismus an sich galt 1600 noch nicht als ketzerisch; zum berühmten Streit mit Galilei kam es erst 30 Jahre später. Vielmehr störte die Kirchenoberen Brunos philosophische Vorstellung von einem ewigen Universum, das ohne Schöpfungszeitpunkt auskam. Womöglich wurde so der Weg für den späteren Kampf der Kirche gegen die Naturwissenschaften geebnet. Wie wir sehen werden, ist ein Universum, das bereits vor dem Urknall existierte, inzwischen eine zentrale Vorstellung der modernen Kosmologie. Sie liegt im Bereich der praktischen und theoretischen Naturwissenschaften. Meiner Meinung nach stellt sie eine große Herausforderung für die heutige Theologie dar, so wie schon zu Brunos Zeiten. Dass Bruno diese Vorstellung zum Verhängnis wurde, ist also vielleicht nicht verwunderlich.

Bruno war eine komplexe Persönlichkeit. Sein Beitrag zur Wissenschaft ist fraglich. Er war eher ein streitlustiger Freidenker als der Prototyp eines Naturwissenschaftlers. Zwar ist das keine Schande, aber die intellektuellen Ursprünge unseres Aufstiegs in die Bedeutungslosigkeit liegen woanders. Bruno war ein aufdringlicher, wenn nicht sogar unheilvoller Botschafter, der zu seiner ketzerischen Schlussfolgerung über ein unendliches und ewiges Universum ohne die Arbeit von Nikolaus Kopernikus vermutlich nie gekommen wäre. Kopernikus‘ Arbeit hingegen gilt heute als eines der frühesten Beispiele für die modernen Naturwissenschaften und wurde bereits mehr als ein halbes Jahrhundert vor Brunos filmreifem Ableben veröffentlicht.

WEG VOM ZENTRUM

Nikolaus Kopernikus wurde 1473 in der polnischen Stadt Thorn geboren und profitierte von einer ausgezeichneten Ausbildung, nachdem er mit 18 von seinem einflussreichen Onkel, dem Fürstbischof von Ermland, an der Universität Krakau eingeschrieben wurde. 1496 ging Kopernikus nach Bologna, um Kirchenrecht zu studieren und in die Fußstapfen seines Onkels zu treten. In Bologna wohnte er bei dem Astronomie-Professor Domenico Maria da Novara, der dafür bekannt war, die klassischen Arbeiten aus dem antiken Griechenland zu hinterfragen, besonders die weit verbreitete Kosmologie.

Die klassische Vorstellung über das Universum geht auf die nicht unvernünftige Annahme von Aristoteles zurück, dass die Erde im Zentrum ruht und sich alles um sie dreht. Das fühlte sich richtig an, denn wir spüren nicht, dass wir uns bewegen. Vielmehr ziehen Sonne, Mond, Planeten und Sterne ihre Bahnen über uns am Himmel. Doch eine etwas sorgfältigere Beobachtung zeigt, dass die Situation in Wirklichkeit komplizierter ist als es zunächst scheint. Vor allem die Planeten beschreiben zu bestimmten Phasen im Jahr kleine Schleifen, kehren ihre Bewegungsrichtung vor dem Hintergrund der Sterne vorübergehend um, bevor sie ihre Bahnen durch die Sternbilder des Tierkreises fortsetzen. Diese beobachtete Tatsache, die als rückläufige Bewegung bezeichnet wird, entsteht durch unseren Blick auf die Planeten von einem sich bewegenden Aussichtspunkt – der Erde – auf einer Umlaufbahn um die Sonne.

Es ist mit Abstand die einfachste Erklärung für die Belege, obwohl sich ein System konstruieren lässt, mit dem sich die Planetenpositionen Monate oder Jahre im Voraus vorhersagen lassen, ohne die einzigartige Ruhestellung der Erde im Zentrum von allem aufgeben zu müssen. So ein Modell mit der Erde im Zentrum wurde von Ptolemäus im zweiten Jahrhundert entwickelt und in seinem berühmtesten Werk, dem Almagest, veröffentlicht. Die Details sind extrem kompliziert, es lohnt sich nicht, sie hier genauer zu beschreiben, weil die zentrale Vorstellung völlig falsch ist und wir nichts dabei lernen würden. Vielmehr lässt sich am ptolemäischen Modell, das aus Sicht der Erde die scheinbaren Kreisbahnen der Planeten vor dem Sternenhintergrund beschreibt, eine völlig gekünstelte Komplexität der Planetenbewegung zeigen, bei der die Erde im Zentrum steht. Dieses Modell, mit einer obskuren Terminologie aus Epizykeln, Deferenten und Centrum Equantis überfrachtet, wurde Jahrtausende lang von Astrologen erfolgreich verwendet, um vorherzusagen, in welchen Tierkreissternbildern die Planeten stehen. So konnten sie mutmaßlich ihre Horoskope schreiben und die leichtgläubigen Bürger des Altertums irreführen. Wenn Sie sich nur für die Vorhersagen interessieren und Ihre philosophische Voreingenommenheit und Ihr vernünftiges Gefühl von Bewegungslosigkeit eine Erde im Zentrum erfordern, dann ist alles ausgezeichnet. Und deshalb dauerte es, bis Kopernikus sich über die schiere Hässlichkeit des ptolemäischen Modells hinlänglich ärgerte, damit sich etwas änderte.

Die genauen Einwände von Kopernikus gegen Ptolemäus sind unbekannt, aber etwa um 1510 schrieb er ein unveröffentlichtes Manuskript namens Commentariolus, in dem er seine Unzufriedenheit mit dem Modell äußerte. „Mir kam oft der Gedanke, es müsse sich doch eine bessere Zusammenstellung von Kreisen finden lassen, welche bei aller gleichförmigen Bewegung, wie sie die Natur einer vollkommenen Bewegung verlangt, doch zugleich die scheinbaren Verschiedenheiten erkläre.“

Das Commentariolus enthielt eine Liste radikaler, zumeist korrekter Annahmen. Kopernikus schrieb, dass der Mond um die Erde läuft, dass die Planeten die Sonne umrunden und dass die Entfernung zwischen Erde und Sonne ein unbedeutender Bruchteil von der Entfernung zu den Sternen ist. Er schlug als Erster vor, dass sich die Erde um ihre Achse dreht und dass diese Rotation für die tägliche Bewegung der Sonne und Sterne am Himmel verantwortlich ist. Zudem erkannte er, dass die rückläufige Bewegung der Planeten durch die Bewegung der Erde entsteht, nicht durch die Planeten selbst. Kopernikus hatte das Commentariolus als Einführung für eine viel umfangreichere Arbeit vorgesehen. Vermutlich sind deshalb kaum Details darüber zu finden, wie er zu seiner radikalen Abkehr von der klassischen Vorstellung kam. Die vollständige Begründung und Beschreibung seiner neuen Kosmologie kosteten ihn weitere 20 Jahre. 1539 schließlich hatte er das meiste seines sechsbändigen De revolutionibus fertiggestellt, auch wenn es erst 1543 veröffentlicht wurde. Das Werk enthält die mathematischen Einzelheiten seines heliozentrischen Modells, eine Analyse der Präzession der Tagundnachtgleichen und der Mondbahn sowie einen Sternkatalog. Zu Recht gilt es als fundamentale Arbeit für die Entwicklung der modernen Naturwissenschaften. De revolutionibus wurde ausgiebig in den Universitäten Europas gelesen und für seine Genauigkeit der enthaltenen astronomischen Vorhersagen bewundert. Interessanterweise hat der intellektuelle Aufruhr, der durch unsere Verbannung aus dem Zentrum aller Dinge entstanden war, die Meinungen vieler großer Naturwissenschaftler des damaligen Jahrhunderts beeinflusst. Tycho Brahe, der versierteste astronomische Beobachter vor der Erfindung des Fernrohrs, bezeichnete Kopernikus als zweiten Ptolemäus (was als Kompliment gemeint war), aber akzeptierte das Modell des Sonnensystems mit der Sonne im Zentrum nicht in Gänze: Teils weil er einen Widerspruch zur Bibel sah, teils auch weil es offensichtlich zu sein schien, dass die Erde ruht. Dies ist ein bedeutender Einwand gegen das kopernikanische Sonnensystem – ein wirklich modernes Verständnis, was genau „in Ruhe“ und „in Bewegung“ bedeuten, erfordert Einsteins Relativitätstheorien, zu denen wir später kommen werden! Kopernikus selbst war davon überzeugt, dass die Sonne im Zentrum des Universums ruht. Doch im Verlauf des 17. Jahrhunderts wurden die Beobachtungen, vor allem durch die Erfindung des Fernrohrs, drastisch genauer. Zudem wurde die Mathematik, mit der die Beobachtungen beschrieben wurden, immer ausgereifter. So entschlüsselten zahlreiche Astronomen und Mathematiker – darunter Johannes Kepler, Galileo Galilei und schließlich Isaac Newton – die Funktionsweise des Sonnensystems. Die entstandene Theorie ist gut genug, um selbst heute noch Raumsonden mit absoluter Präzision zu den äußeren Planeten zu schicken.

Auf den ersten Blick fällt es schwer zu verstehen, warum Ptolemäus’ gekünsteltes Durcheinander so lange fortbestand, doch ein modernes Vorurteil liefert die Erklärung dieses Phänomens. Heutzutage nimmt eine wissenschaftlich belesene Person an, dass es ein reales, vorhersagbares Universum außerhalb der Erde gibt, das sich gemäß den Naturgesetzen verhält – gemäß denselben Gesetzen, denen die Dinge auf der Erde gehorchen. Diese – korrekte – Vorstellung bildete sich allerdings erst mit der Arbeit Isaac Newtons in den 1860er-Jahren vollständig heraus, mehr als ein Jahrhundert nach Kopernikus. Die Astronomen des Altertums interessierten sich primär für Vorhersagen. Auch wenn über die Natur der physikalischen Realität diskutiert wurde, so hatte man die zentrale wissenschaftliche Vorstellung von universellen physikalischen Gesetzen einfach noch nicht erkannt. Ptolemäus schuf ein Modell, dessen Vorhersagen ausreichend genau mit den Beobachtungen übereinstimmten – das genügte den meisten Menschen. Es gab natürlich rühmliche Ausnahmen – die Geschichte der Einfälle verläuft nie linear. Epikur schlug 300 v. Chr. einen ewigen Kosmos vor, der von unendlich vielen Welten erfüllt ist. Ungefähr zur selben Zeit schlug Aristarch ein Universum mit der Sonne im Zentrum vor, um das Erde und Planeten kreisen. Es gab auch eine starke Tradition der klassischen Orthodoxie in der islamischen Welt des zehnten und elften Jahrhunderts. Der Astronom und Mathematiker Ibn al-Heithem wies darauf hin, dass die Bewegungen der Planeten, wie sie in der Abbildung hier dargestellt sind – trotz der prognostischen Kraft des ptolemäischen Modells – „eine Anordnung sind, die unmöglich existieren kann“.

Das Ende der Revolution, die mit Kopernikus um 1510 begann, und zugleich der Beginn der modernen mathematischen Physik lässt sich auf den 5. Juli 1687 festlegen. Damals veröffentlichte Newton die Principia. Er zeigte, dass sich das ptolemäische Durcheinander mit der Erde im Zentrum durch ein Sonnensystem mit der Sonne in der Mitte und einem universellen Gravitationsgesetz ersetzen lässt. Das Gravitationsgesetz, das für alle Dinge im Universum gilt, lässt sich in einer einzigen mathematischen Gleichung formulieren:

Das Gravitationsgesetz ist eine ziemlich geniale Vereinfachung. Womöglich noch wichtiger ist die zentrale Entdeckung des tiefen Zusammenhangs zwischen Mathematik und Natur, der den Erfolg der Naturwissenschaften untermauert. Der Philosoph und Mathematiker Bertrand Russell beschrieb diese Beziehung mit: „Mathematik beinhaltet nicht nur Wahrheit, sondern auch allerhöchste Schönheit — eine Schönheit kühl und streng wie die einer Marmorstatue, ohne Wirkung auf jenen Teil unserer Natur, den wir den Trieben zurechnen, ohne den glänzenden Staat, wie ihn die Malerei und Musik machen können, aber von erhabener Reinheit und fähig zu strengster Vollendung, wie sie nur ganz große Kunst aufweist. Das Wesen des Entzückens, das Außer-sich-sein, das Gefühl, mehr zu sein als ein Mensch, was ja ein Prüfstein höchster Leistung ist, ist in der Mathematik ebenso sicher zu finden wie in der Dichtkunst.“

Nirgends tritt dieses Gefühl deutlicher zutage als in Newtons Gravitationsgesetz. Sind Ort und Geschwindigkeit der Planeten zu einem bestimmten Augenblick bekannt, so lässt sich die Geometrie des Sonnensystems zu einem beliebigen Zeitpunkt Jahrmillionen in der Zukunft berechnen. Vergleichen Sie diese Sparsamkeit – Sie können alle notwendigen Informationen auf die Rückseite eines Umschlags schreiben – mit den verwirrenden ptolemäischen Ausgleichs-Epizykeln. Physiker schätzen eine solche Sparsamkeit sehr; wenn sich eine große Ansammlung komplexer Phänomene durch ein einfaches Gesetz oder eine einfache Regel beschreiben lässt, bedeutet das für gewöhnlich, dass wir auf der richtigen Fährte sind.

Das Streben nach Eleganz und Sparsamkeit in der Beschreibung der Natur leitet theoretische Physiker bis zum heutigen Tag und wird einen zentralen Teil unserer Geschichte ausmachen. In diesem Licht besehen kommt Kopernikus eine noch größere historische Bedeutung zu. Er hat nicht nur die Zerstörung des Kosmos mit der Erde im Mittelpunkt beschleunigt, sondern auch Brahe, Kepler, Galilei, Newton und viele andere angeregt, eine moderne mathematische Physik zu entwickeln. Diese ist nicht nur bemerkenswert erfolgreich bei der Beschreibung des Universums, sondern war auch notwendig, um unsere moderne technische Zivilisation zu entwickeln. Nehmt es zur Kenntnis, ihr Politiker des 21. Jahrhunderts: Eine Grundvoraussetzung für das intellektuelle Gebäude, auf dem eure Tabellen, klimatisierten Büros und Mobiltelefone fußen, war der von Neugier getriebene Versuch, die Bewegung der Planeten und den Platz der Erde unter den Sternen zu verstehen.

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IM MITTELPUNKT DES SONNENSYSTEMS

Um die Beobachtungen der Wandelsterne – der Planeten – am Nachthimmel mit der Vorstellung zusammenzubringen, dass die Erde im Zentrum des Sonnensystems steht, war ein kompliziertes Modell erforderlich. Im Fall der Venus folgte aus einer Erde im Zentrum und den Beobachtungen, dass unser innerer Nachbarplanet eine Umlaufbahn haben musste, deren Mittelpunkt auf halber Strecke zwischen Erde und Sonne lag, die sogenannten Epizykel. Auch die anderen Planeten mussten ähnlich komplizierte Umlaufbahnen um verschiedene Punkte haben, die über das Sonnensystem verstreut waren. Setzt man dagegen die Sonne ins Zentrum des Sonnensystems, mit den Planeten in bekannter Reihenfolge um sie angeordnet und dem Mond, der die Erde umrundet, so ergibt sich ein viel einfacheres System.

Siehe folgende Abbildungen

PERSPEKTIVWECHSEL

1968 war ein schwieriges Jahr auf dem Planeten Erde. Der Vietnamkrieg, der blutigste Stellvertreterkampf des Kalten Krieges, hatte seinen Höhepunkt erreicht. Letztlich forderte er drei Millionen Leben. Martin Luther King jr. wurde in Memphis ermordet, was den hoffnungsvollen Präsidentschaftskandidaten Bobby Kennedy dazu veranlasste, die Bevölkerung in den USA aufzufordern, „die Unzivilisiertheit des Menschen zu zähmen und das Leben dieser Welt sanft zu machen“. Noch vor Ablauf des Jahres wurde auch Kennedy ermordet. Andernorts rollten sowjetische Panzer in Prag ein und Frankreich bewegte sich am Rande einer Revolte. Mein erstes Weihnachtsfest stand bevor und meinen Eltern hätte man nicht verübeln können, hätten sie sich gefragt, welche Welt ihr Sohn 1969 erleben würde. Doch dann, in der Nacht von Heiligabend auf Weihnachten, überzog unerwartet Schnee die Oakbank Avenue – und Borman, Lovell und Anders, 400 000 Kilometer weit weg, retteten 1968.

Für viele hatte die Mondmission Apollo 8 historisch gesehen den tiefgreifendsten Einfluss. Es war ein wunderbares, edles Wagnis. Ein großartiger Wurf. Ein Destillat aus allem, was Forschung großartig macht. Eine Anerkennung des schieren Mumms der Astronauten und Ingenieure, die sich entschlossen hatten, egal was da komme, Präsident Kennedys Versprechen einzulösen, „[…] eine riesige Rakete zu starten, mehr als 300 Fuß hoch, so lang wie ein Fußballfeld; hergestellt aus neuen Metalllegierungen, von denen manche noch nicht erfunden sind; in der Lage, um Größenordnungen höhere Hitze und Belastungen auszuhalten, als bislang gelungen; präziser zusammengebaut als die erlesenste Uhr; ausgestattet mit der gesamten Ausrüstung für Antrieb, Orientierung, Steuerung, Kommunikation, Verpflegung und das Überleben; auf einer unversuchten Mission zu einem unbekannten Himmelskörper, um sie dann sicher zur Erde zurückzubringen, bei einer Wiedereintrittsgeschwindigkeit in die Atmosphäre von 40 000 Kilo­metern pro Stunde, sodass die Hitze halb so hoch wird wie die Temperatur auf der Sonne – fast so heiß wie es heute hier ist – und das alles zu tun, und es richtig zu tun, und als Erste zu tun, bevor dieses Jahrzehnt zu Ende ist.“ Würde ich das heutzutage von einem Politiker hören, wäre ich als Erster auf der Rakete. Stattdessen muss ich nichtssagenden Reden lauschen über „Gerechtigkeit“, „hart arbeitende Familien“ oder „wir sind alle betroffen“. Scheiß drauf, ich will zum Mars.

Um Apollo 8 einordnen zu können: Apollo 7, der erste bemannte Testflug des Apollo-Programms, erfolgte durch Schirra, Eisele und Cunningham im Oktober 1968. Apollo 8 war als Dezember-Testflug für die Mondlandeeinheit vorgesehen, ausgeführt in der vertrauten Umgebung der Erdumlaufbahn. Aber Lieferverzögerungen führten dazu, dass der Mond-Lander nicht bereit für den Flug war, sodass es aussah, als ob sich Kennedys Frist nicht mehr halten ließe. Aber es war nicht das 21. Jahrhundert, es waren die 1960er, in denen die NASA von Ingenieuren geleitet wurde. Programm-Manager war George Low, ein ehemaliger Armeeangehöriger und Astronauten-Ingenieur, der das Raumfahrzeug wie seine Westentasche kannte und sich traute Entscheidungen zu treffen. Warum schicken wir Apollo 8 ohne Lander nicht direkt zum Mond, schlug Low vor. Dann könnte Apollo 9 den Testflug mit dem LEM (Lunar Excursion Module), wenn es verfügbar wäre, Anfang 1969 in der Erdumlaufbahn machen. Dies würde den Weg ebnen zu einer Landung bevor das Jahrzehnt endet. Es heißt, dass praktisch alle Ingenieure der NASA zugestimmt haben. Und so hob der zweite bemannte Flug eines Apollo-Raumfahrzeugs am 21. Dezember vom Weltraumbahnhof Kennedy Richtung Mond ab, nur zehn kurze Wochen nach Apollo 7. Die Mannschaft sagte später, dass sie sich eine Erfolgschance von 50 Prozent gegeben hatte.

Exakt 69 Stunden, acht Minuten und 16 Sekunden nach dem Start bremste das Kommando-Modul mit seinen Triebwerken das Raumfahrzeug ab, damit es von der Gravitation des Mondes eingefangen werden konnte und so die drei Astronauten auf eine Mondumlaufbahn brachte. Berechnet wurde die Flugbahn mit Newtons fast 300 Jahre alter Gleichung. Es war ein spektakulärer, praktisch unglaublicher Triumph der Ingenieure. Weniger als ein Jahrzehnt nachdem Juri Gagarin der erste Mensch wurde, der die Erde umrundet hatte, reisten drei Astronauten den ganzen Weg zum Mond. Aber das starke, bleibende kulturelle Vermächtnis dieser Mission fußt größtenteils auf zwei äußerst menschlichen Handlungen der Mannschaft. Die eine war die berühmte und bewegende Übertragung der Weihnachtsbotschaft, das meistgesehene Rundfunkereignis zur damaligen Zeit, als die fernen Entdecker die ersten Zeilen aus dem Buch der Schöpfung vorlasen: „Wir nähern uns nun dem Sonnenaufgang auf dem Mond. Für alle Menschen daheim auf der Erde hat die Mannschaft von Apollo 8 eine Botschaft, die wir ihnen schicken möchten“, begann Anders. „Am Anfang schuf Gott Himmle und Erde. Und die Erde war wüst und leer, und es lag Finsternis auf der Tiefe.“ Borman schloss mit einem Satz, der eindeutig von einem einsamen Menschen 400 000 Kilometer weit weg von daheim kam: „Wir, die Crew der Apollo 8, beenden diese Botschaft mit einem ‚Gute Nacht‘, viel Glück und frohe Weihnachten – und Gott segne euch alle, euch alle auf der guten Erde.“

Das wirkungsvollste Vermächtnis der Mission war jedoch das NASA-Bild AS8-14-2383, aufgenommen von Bill Anders mit einer Hasselblad 500 EL bei Blende 11 und 1/250 Sekunde Belichtungszeit auf Kodak-Ektachrome-Film. Anders gesagt war es eine sehr durchdachte Fotografie. Das Bild ist besser bekannt unter dem Schlagwort „Erdaufgang“ (vgl. Farbtafel T1). In der Perspektive mit der Mondoberfläche unten ist die Erde auf dem Bild zur Seite geneigt, links der Südpol, der Äquator verläuft von oben nach unten. Durch die Wolken sind kaum Landmassen zu erkennen, aber der helle Sand der Wüsten Namib und Sahara ist auffallend lachsrosa gegenüber der Schwärze ringsum. Genau 368 Jahre und zehn Monate nachdem ein Mann auf dem Scheiterhaufen verbrannt wurde, weil er von endlosen Welten geträumt hatte, steht auf diesem Bild die Erde als zerbrechliche Halberde über einer fremden Landschaft – die Umkehrung eines zunehmenden Mondes am vertrauten irdischen Himmel. Es ist eine ungewohnte, planetare Erde, nicht mehr im Zentrum, einfach eine andere Welt. Als Kennedy von Apollo als einer Reise zu einem unbekannten Himmelskörper sprach, meinte er den Mond. Aber wir entdeckten die Erde und – mit den Worten von T. S. Eliot – kennen den Ort zum ersten Mal.

HINAUS IN DIE MILCHSTRASSE

Newtons Gesetze sind der Schlüssel, um unseren Platz in der direkten Nachbarschaft zu verstehen. In Verbindung mit genauen Beobachtungen der Bewegungen von Planeten und Monden ermöglichen sie uns, den Maßstab und die Geometrie des Sonnensystems abzuleiten und die Positionen dieser Himmelskörper für einen beliebigen Zeitpunkt in der Zukunft zu berechnen. Natur und Ort der Sterne erfordern jedoch eine völlig andere Herangehensweise, weil sie auf den ersten Blick punktförmig und unveränderlich erscheinen. Die Beobachtung, dass die Sterne anscheinend unbeweglich sind, ist wichtig, falls Sie etwas über Parallaxen wissen, so wie die Menschen des Altertums. Der Name Parallaxe bezeichnet einen bekannten Effekt. Halten Sie ihren Finger vor Ihr Gesicht und schließen Sie abwechselnd die Augen, ohne den Finger zu bewegen. Dann scheint Ihr Finger vor dem ferneren Hintergrund hin und her zu springen. Je näher Ihr Finger an Ihrem Gesicht ist, desto stärker scheint er seine Position zu verändern. Das ist keine optische Täuschung. Es ist vielmehr die Folge, wenn man ein nahes Objekt aus zwei räumlich unterschiedlichen Positionen betrachtet. Für gewöhnlich fällt uns dieser Parallaxen-Effekt nicht auf, weil das Gehirn die Informationen der Augen zu einem einzigen Bild zusammenführt und dadurch für eine Tiefenwahrnehmung sorgt. Aristoteles argumentierte aufgrund der fehlenden Sternparallaxen, dass die Erde im Zentrum des Universums ruhen müsse. Würde die Erde sich bewegen, dann müssten sich die nahen Sterne vor dem Hintergrund der fernen Sterne bewegen. 1000 Jahre danach bediente sich Tycho Brahe eines ähnlichen Arguments, um die Folgerungen von Kopernikus zu entkräften. Ihre Argumentation war fehlerfrei, aber die Schlussfolgerung ist falsch, weil die nahen Sterne sich tatsächlich gegenüber den ferneren Sternen bewegen, während die Erde um die Sonne läuft, sogar wenn die Sonne ihre Umlaufbahn durch unsere Galaxis zieht. Man muss nur extrem genau hinschauen, um den Effekt zu erkennen.

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Borman: Oh mein Gott!Schau dir den Anblick da oben an.Da geht die Erde auf.Mensch, ist das schön.Anders: Hey, mach‘ das nicht,es ist nicht vorgesehen.Borman: (lachend) Hast dueinen Farbfilm, Jim?Anders: Gibst du mir schnelldie Farbfilmpatrone…?Lovell: Oh, Mann, ist das klasse.

Unter den Tausenden von Sternen, die mit dem bloßen Auge zu sehen sind, gehört 61 Cygni zu den lichtschwächsten. Er ist nicht uninteressant. Er ist ein Doppelstern, in dem zwei orange K-Zwergsterne, etwas kleiner und kühler als die Sonne, einander sehr langsam in ungefähr 700 Jahren umrunden. Im Gegensatz zum relativ unscheinbaren optischen Eindruck, den das Sternpaar macht, ist 61 Cygni von großer historischer Bedeutung. Der Grund für diesen stillen Ruhm: Das lichtschwache Sternsystem war das erste, bei dem die Entfernung zur Erde anhand der Parallaxe bestimmt wurde.

Physiker und Mathematiker kennen Friedrich Bessel am ehesten wegen der mathematischen Funktionen, die seinen Namen tragen. So ziemlich jedes technische oder physikalische Problem, bei dem eine zylinder- oder kugelförmige Geometrie auftritt, mündet in der Verwendung von Bessel-Funktionen. Womöglich begegnen Sie heute in völliger Ahnungslosigkeit einem technischen Gegenstand, bei dem irgendwann im Lauf seines Entwurfsprozesses Bessel-Funktionen eine Rolle spielten. Doch allem voran war Bessel Astronom; bereits mit 25 wurde er zum Direktor der Sternwarte Königsberg ernannt. 1838 beobachtete Bessel, dass 61 Cygni seine Position am Himmel um ungefähr zwei Drittel einer Bogensekunde im Lauf des Jahres veränderte. Das ist nicht viel – eine Bogensekunde ist der 3600. Teil eines Grades. Aber es ist ausreichend, um etwas Trigonometrie zu betreiben und festzustellen, das 61 Cygni 10,3 Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt ist. Der moderne Wert für die Entfernung des Sterns lautet sehr ähnlich: 11,41 ± 0,02 Lichtjahre. Die Parallaxe ist für die Astronomie so wichtig, dass es sogar eine Maßeinheit gibt, durch die man diese Berechnungen im Kopf vornehmen kann. Dieses Entfernungsmaß der Astronomen heißt Parsec, kurz für „Parallaxensekunde“. Es ist die Entfernung eines Sterns von der Sonne, die einer Parallaxe von einer Bogensekunde entspricht. Ein Parsec sind 3,26 Lichtjahre. Bessels Messung der Parallaxe von 61 Cygni ergab 0,314 Bogensekunden, was umgehend etwa zehn Lichtjahre als Distanz ergibt.

Bis heute sind Parallaxen die genaueste Methode, um die Entfernungen naher Sterne zu ermitteln – weil es eine direkte Messung ist, die nur die Trigonometrie ausnutzt und nicht auf Annahmen oder physikalischen Modellen beruht. Am 19. Dezember 2013 startete in Französisch-Guayana das Weltraumteleskop GAIA mit einer Sojus-Rakete. Die Mission wird im Verlauf von fünf Jahren mit Hilfe der Parallaxe die Positionen und Bewegungen von einer Milliarde Sternen in unserer Galaxis ermitteln. Diese Daten werden eine exakte, dynamische 3D-Karte unserer Galaxis liefern, mit der wir die Geschichte der Milchstraße untersuchen können – denn Newtons Gesetze, die für die Bewegung all dieser Sterne unter ihrer gegenseitigen Anziehungskraft gelten, können in der Zeit vorwärts und rückwärts laufen. Schon mit genauen Messungen der Positionen und Geschwindigkeiten von einem Prozent der Sterne im Milchstraßensystem lässt sich die Frage beantworten, wie ihre Anordnung vor Jahrmillionen oder -milliarden aussah. Dadurch sind Astronomen in der Lage, die Entwicklung unserer Galaxis zu simulieren und können Zusammenstöße und das Verschmelzen mit anderen Galaxien in den vergangenen 13 Milliarden Jahren aufdecken – zurück bis zum Anfang des Universums. Newton und Bessel hätte das gefallen.

Sternparallaxen mit einem Weltraumobservatorium des 21. Jahr­hunderts zu ermitteln ist ein effektives Verfahren, um viele Tausend Lichtjahre unserer Galaxis zu kartieren. Jenseits unserer Galaxis sind die Entfernungen jedoch bei Weitem zu groß, um sie mit dieser Methode direkt messen zu können. Mitte des 19. Jahrhunderts mag das als nicht zu bewältigendes Problem erschienen sein, aber die Wissenschaft macht nicht nur durch Messungen Fortschritte. Wie Newton so wirkungsvoll gezeigt hat, gibt es wissenschaftlichen Fortschritt häufig durch die Wechselwirkung zwischen Theorie und Beobachtung. Das Newtonsche Gravitationsgesetz ist eine Theorie – in der Physik bedeutet das für gewöhnlich ein mathematisches Modell, mit dessen Hilfe sich erklären und vorhersagen lässt, wie sich ein Teil der natürlichen Welt verhält. Aber wie lässt sich die Masse eines Planeten bestimmen? Wir könnten ihn direkt „wiegen“, aber dank Newtons Gesetzen können wir die Masse eines Planeten ziemlich genau ermitteln, wenn er einen Mond hat. Die Überlegung ist recht einfach: Die Umlaufbahn des Mondes hat eindeutig etwas mit der Gravitation des Planeten zu tun und diese wiederum mit dessen Masse. All diese Zusammenhänge stecken in Newtons Gravitationsgesetz und daher ermöglichen es sorgfältige Beobachtungen der Mondbahn die Planetenmasse zu bestimmen. Für den mathematisch interessierten Leser lautet die Gleichung:

Wobei a die (zeitlich gemittelte) Entfernung zwischen dem Planet und dem Mond ist, G die Gravitationskonstante und P die Umlaufzeit. (Diese Gleichung ist in der Tat das dritte Keplersche Gesetz, das Kepler 1619 auf empirischem Wege entdeckt hat. Die Keplerschen Gesetze lassen sich aus Newtons Gravitationsgesetz ableiten.) Unter der Annahme, dass die Masse des Planeten viel größer als die Masse des Mondes ist, lässt sich aus dieser Gleichung die Masse des Planeten aus Messungen bestimmen. So lässt sich die theoretische Physik nutzen, um aus Beobachtungen Größen zu bestimmen – vorausgesetzt es existiert für das System ein mathematisches Modell. Um die Entfernung eines Objekts zu bestimmen, das zu weit weg für die Parallaxe ist, müssen wir also eine Theorie beziehungsweise einen mathematischen Zusammenhang finden, durch den sich etwas – irgendetwas – messen lässt, das mit der Entfernung in Beziehung steht. Der erste Zusammenhang dieser Art wurde gegen Ende des 19. Jahrhunderts durch die amerikanische Astronomin Henrietta Leavitt entdeckt. Er war ein Türöffner für alle anderen Methoden der Entfernungsbestimmung, die bis an den Rand des beobachtbaren Universums reichen.

DIE SUCHE NACH MUSTERN IM LICHT DER STERNE

Die Erde ist reichlich mit Strukturen übersät, die nach berühmten Menschen benannt sind. Denn die Geschichte ist die Domäne der Reichen und Mächtigen, verbunden mit dem Umstand, meistens keins von beidem zu verdienen. Um eine angemessenere Namensgebung zu finden, muss man weiter draußen suchen, an Orten, die die Eitlen übersehen haben. Die Mondrückseite ist so ein Ort, weil sie vor den Aufnahmen durch die sowjetische Raumsonde Luna 3 im Jahr 1959 keiner kannte. Diese Rückseite ist übrigens nicht dunkel, obwohl sie aufgrund eines Effekts –die sogenannte gebundene Rotation – ständig von der Erde abgewandt bleibt. Vielmehr empfängt sie so viel Sonnenlicht wie die vertraute Mondseite, die der Erde zugewandt ist. Die ersten Menschen, die die Mondrückseite sahen, war die Mannschaft von Apollo 8. Bill Anders beschrieb ihren Anblick einprägsam als „einen Sandhaufen, in dem meine Kinder schon ein Weilchen gespielt haben, alles kaputt, keine Klarheit, bloß viele Buckel und Löcher“. Durch die fehlenden glatten Mondmeere ist die Mondrückseite ein Kraterfeld. Viele dieser Krater wurden völlig angemessen nach verdienten Wissenschaftlern benannt. So tauchen dort die Namen Giordano Bruno – natürlich – neben Pasteur, Hertz, Millikan, D’Alembert, Planck, Pauli, Van der Waals, Poincaré, Leibnitz, Van der Graaf und Landau auf. Arthur Schuster, der Gründer der physikalischen Fakultät der Universität Manchester, wird ebenfalls geehrt. Und versteckt auf der Südhalbkugel, neben einer Ebene namens Apollo, liegt ein 65 Kilo­meter großer erodierter Krater namens Leavitt.

Henrietta Swan Leavitt war einer der „Harvard-Computer“, eine Gruppe von Frauen, die an der Sternwarte des Harvard College bei Professor Edward Charles Pickering angestellt waren. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts hatte sich in Harvard eine große Datenmenge in Form von Fotoplatten angesammelt. Doch die Berufsastronomen hatten weder die Zeit noch die Mittel das umfangreiche Material zu bearbeiten. Pickering stellte daher Frauen als fähige und billige Analytikerinnen an. Seine erste Einstellung war die schottische Astronomin Williamina Fleming. Zuvor hatte er verkündet, dass „selbst sein Dienstmädchen“ bessere Arbeit leisten könne als die überarbeiteten Männer an der Sternwarte. Fleming wurde eine angesehene Astronomin und zum Ehrenmitglied der Royal As­tronomical Society in London ernannt. Zu ihren vielen wichtigen Veröffentlichungen gehört die Entdeckung des Pferdekopfnebels im Orion.

Durch die erfolgreiche Strategie ermuntert baute Pickering die Zahl seiner „Computer“ in den späten Jahren des 19. Jahrhunderts aus. 1893 stieß Henrietta Leavitt zur Gruppe. Pickering wies ihr die Untersuchung von Sternen zu, die als Veränderliche bekannt waren, deren Helligkeit sich also im Lauf von Tagen, Wochen oder Monaten veränderte. 1908 veröffentlichte Leavitt eine Arbeit, die auf einer Reihe von Beobachtungen veränderlicher Sterne in der Kleinen Magellanschen Wolke beruhte. Dieses Objekt ist, wie wir heute wissen, eine Begleitgalaxie unserer Milchstraße. Die Veröffentlichung umfasste eine detaillierte Liste mit Positionen und Perioden von 1777 Veränderlichen sowie am Ende eine sehr wichtige Beobachtung: „Es ist angemessen darauf hinzuweisen, dass in Tabelle VI die Veränderlichen umso heller sind, je länger ihre Periode ist. Es ist zudem auffällig, dass die mit den längsten Perioden anscheinend genauso regelmäßige Lichtwechsel zeigen wie die, bei denen der Wechsel nur ein oder zwei Tage dauert.“

Diese Entdeckung erregte sofort Pickerings Interesse – und das aus gutem Grund. Wenn die intrinsische Helligkeit eines Sterns bekannt ist, dann lässt sich leicht seine Entfernung berechnen. Sehr einfach gesagt: Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto lichtschwächer erscheint es! Leavitt und Pickering veröffentlichten 1912 eine genauere Arbeit, in der sie einen einfachen mathematischen Zusammenhang zwischen der Periode und der intrinsischen Helligkeit von 25 veränderlichen Sternen vorschlugen. Dieser Zusammenhang ist als Perioden-Leuchtkraft-Beziehung bekannt geworden. Um die Beziehung zu kalibrieren, war lediglich die Bestimmung der Parallaxe und damit der Entfernung zu einem einzigen Veränderlichen nötig, den Leavitt beobachtet hatte. Wenn das gelänge, würde man die Entfernung der Kleinen Magellanschen Wolke kennen. 1913 gelang dem dänischen Astronom Ejnar Hertz­sprung mit einer eindrucksvoll genauen astronomischen Beobachtung, anhand der Parallaxe die Entfernung des bekannten veränderlichen Sterns Delta Cephei zu bestimmen. Gemäß moderner Messungen mit dem Hubble