Um 240 v. Chr. erreichte den Rat von Athen ein ungewöhnliches Ersuchen. Ptolemaios III., König von Ägypten, bat um die Leihgabe der amtlichen Staatsexemplare der drei großen Tragiker – jener Abschriften von Aischylos, Sophokles und Euripides, die die Stadt aufbewahrte, damit bei Aufführungen niemand den Text verfälschte. Er wolle sie kopieren lassen und hinterlege dafür eine Sicherheit von fünfzehn Talenten Silber.
Athen willigte ein und kassierte das Pfand. Zurück kamen prächtig ausgeführte Abschriften. Die Originale behielt der König; die fünfzehn Talente waren ihm den Handel wert.
Die Summe entsprach dem Jahressold mehrerer hundert Soldaten und war nur ein Teil eines viel größeren Projektes. In Alexandria entstand im 3. Jahrhundert vor unserer Zeitrechnung eine dauerhaft vom Staat finanzierte Gelehrtengemeinschaft.
Die Stadt am Rand des Deltas
Gegründet wurde die Stadt von Alexander dem Großen im Jahr 331 v. Chr., am westlichen Rand des Nildeltas, wo eine vorgelagerte Insel namens Pharos einen natürlichen Doppelhafen bildete. Nach seinem Tod fiel Ägypten an seinen General Ptolemaios, der sich 305 v. Chr. zum König ausrufen ließ und eine Dynastie begründete, die bis Kleopatra reichte.
Wer sich der Stadt vom Meer aus näherte, sah zuerst den Leuchtturm auf jener Insel, ein Bauwerk von über hundert Metern Höhe, in dem nachts ein Feuer brannte und dessen Licht ein Spiegel auf das Meer reflektiert haben soll. Er wurde unter Ptolemaios II. fertiggestellt und stand knapp sechzehnhundert Jahre, bis ihn Anfang des 14. Jahrhunderts schwere Erdbeben zerstörten. Der Turm wird zu den Sieben Weltwundern der Antike gezählt.
Wichtiger als der Leuchtturm war ein Gebäudekomplex im Stadtteil Brucheion, nahe dem Königspalast am östlichen Hafen. Ein Mouseion, ein den Musen geweihter Ort, war in Griechenland eine gewöhnliche Einrichtung; Platons Akademie und Aristoteles‘ Peripatos hatten ihres.
Was Ptolemaios I. daraus machte, ging darüber hinaus. Beraten wurde er dabei nach der Überlieferung von Demetrios von Phaleron, einem Schüler des Philosophen Theophrast, der aus Athen vertrieben worden war.
Ein Gehalt fürs Nachdenken
Was die Gelehrten dort vorfanden, beschreibt ein Zeitgenosse mit spitzer Feder: Timon von Phleius, ein Anhänger des Skeptikers Pyrrhon, nannte die Mitglieder des Mouseion Buchstabenkrämer, die im Vogelkäfig der Musen gefüttert würden und dort endlos miteinander stritten.
Der Spott traf einen Punkt. Die Mitglieder wurden vom König ernannt, bezogen ein Gehalt aus der Staatskasse, aßen an einem gemeinsamen Tisch und zahlten keine Steuern. Das war neu. Ein Gelehrter musste nicht mehr zwingend Schüler anwerben, um zu leben, und nicht mehr auf einen Gönner hoffen; er wurde bezahlt, damit er arbeitete. Die Kehrseite lag darin, dass die Auswahl beim Hof lag und dass ein Gelehrter, der in Ungnade fiel, sein Auskommen verlor.
Zum Gelände gehörten nach antiken Berichten Wandelhallen, ein Speisesaal und die Bibliothek; spätere Rekonstruktionen vermuten zudem Säle für anatomische Arbeiten und eine Sternwarte. Über den Umfang der Bibliothek gehen die Angaben weit auseinander – zwischen vierzigtausend und siebenhunderttausend Rollen nennen die Quellen, und keine dieser Zahlen ist überprüfbar. Erschwerend kommt hinzu, dass eine Rolle nicht dasselbe ist wie ein Werk: Umfangreiche Texte füllten mehrere Rollen, kurze teilten sich eine.
Erworben wurde mit allen Mitteln. Der Athener Handel war nur ein Fall. Schiffe, die im Hafen anlegten, wurden nach Büchern durchsucht; was man fand, wurde kopiert, und je nach Bericht erhielten die Eigentümer das Original oder die Abschrift zurück. Die so beschlagnahmten Bände trugen im Katalog den Vermerk, sie stammten von den Schiffen.
Wie die Bibliothek endete
Die bekannteste Geschichte über ihr Ende hält der Prüfung nicht ganz stand: Julius Caesar saß 48 v. Chr. in Alexandria fest, hatte sich mit Kleopatra verbündet und ließ im Hafen Schiffe in Brand stecken. Dass dabei Feuer auf Lagerhäuser übergriff und Bücher verbrannten, ist möglich; mehrere spätere Autoren berichten davon. Dass die gesamte Bibliothek dabei unterging, ist unwahrscheinlich, denn sie lag im Palastbezirk, und ein Brand, der von den Kais dorthin gelangt wäre, hätte weite Teile der Stadt erfassen müssen. Nach Caesar bestand das Mouseion fort; Umfang und Zustand der großen Bibliothek bleiben danach unklar.
Was tatsächlich geschah, war weniger dramatisch und wirksamer. Ptolemaios VIII. vertrieb 145 v. Chr. eine Reihe von Gelehrten aus der Stadt, darunter den damaligen Bibliotheksleiter; die Ausgewiesenen verteilten sich über den Mittelmeerraum, was der Verbreitung des Wissens nützte und der Einrichtung schadete. Danach verlor die Bibliothek über Jahrhunderte an Bedeutung, durch schwindende Zuwendungen, Bürgerkriege und die Zerstörung des Brucheion-Viertels im 3. Jahrhundert unserer Zeitrechnung. Es gab kein Datum des Untergangs, sondern einen langen Verfall.
Schleifen am Himmel
Die Aufgabe, an der sich die Astronomen des Mouseion abarbeiteten, lässt sich in einer Nacht beobachten – oder vielmehr in vielen. Verfolgt man den Mars über Monate vor dem Sternhintergrund, so wandert er zunächst in eine Richtung, wird langsamer, steht still, läuft ein Stück zurück, hält erneut an und nimmt seinen ursprünglichen Weg wieder auf. Am Himmel entsteht eine Schleife.
Für ein Weltbild, in dem alle Himmelskörper auf gleichmäßigen Kreisbahnen um die ruhende Erde laufen, ist das eine Herausforderung. Aristoteles hatte sie mit ineinandergeschachtelten Sphären beantwortet, was zwar die Richtung, nicht aber die Helligkeitsschwankungen erklärte – in der Schleife ist Mars deutlich heller als sonst, steht uns also offenbar näher.
Apollonios von Perge, der um 200 v. Chr. in Alexandria arbeitete und dessen Werk über die Kegelschnitte achtzehnhundert Jahre später Kepler in die Hände fallen sollte, wird traditionell die systematische Ausarbeitung eines geometrischen Werkzeugs dafür zugeschrieben. Der Planet läuft nicht selbst auf dem großen Kreis um die Erde, sondern auf einem kleineren Kreis, dessen Mittelpunkt auf dem großen wandert. Dieser kleine Kreis heißt Epizykel. Läuft der Planet auf ihm gerade rückwärts, während der Mittelpunkt vorwärts wandert, so scheint er von der Erde aus zurückzulaufen – und weil er dabei erdnäher steht, leuchtet er heller.
Das Verfahren ist äußerst wirkungsvoll. Mit genügend vielen solcher Kreise lässt sich die beobachtete Bewegung mathematisch nachbilden – und genau das wurde später zum Vorwurf: Ein Modell, das sich an fast jeden Befund anpassen lässt, schließt kaum noch etwas aus.
Der Mann auf Rhodos
Die genauesten Beobachtungen der Antike stammen nicht aus Alexandria. Hipparchos, geboren in Nikaia in Bithynien, arbeitete im 2. Jahrhundert v. Chr. überwiegend auf Rhodos, benutzte aber alexandrinische Daten und wurde von den dortigen Gelehrten weitergeführt.
Er brachte zwei Dinge zusammen, die vorher getrennt waren: die babylonischen Beobachtungsreihen, die über Jahrhunderte in Keilschrift festgehalten worden waren, und die griechische Geometrie. Von den Babyloniern übernahm er auch die Teilung des Kreises in dreihundertsechzig Grad und das Rechnen in Sechzigerschritten, dem wir Minuten und Sekunden verdanken. Er verfasste einen Sternkatalog, erfand oder verfeinerte Instrumente zur Winkelmessung und legte die erste Sehnentafel an, den Vorläufer unserer trigonometrischen Tabellen.
Seine folgenreichste Entdeckung machte er beim Vergleich alter mit neuen Daten. Er bestimmte die Position des Sterns Spica gegenüber dem Herbstpunkt und verglich sie mit Messungen, die Timocharis rund hundertfünfzig Jahre zuvor in Alexandria angestellt hatte. Der Abstand hatte sich um etwa zwei Grad verschoben. Nicht der Stern war gewandert, sondern der Punkt, an dem die Sonne den Himmelsäquator kreuzt.
Diese Verschiebung heißt Präzession. Sie beträgt gut ein Grad in zweiundsiebzig Jahren, so dass ein voller Umlauf etwa 25.800 Jahre dauert. In der tropischen westlichen Astrologie blieben die zwölf Zeichen an die Jahreszeiten und den Frühlingspunkt gebunden und entfernten sich deshalb im Laufe der Jahrtausende von den gleichnamigen Sternbildern. Siderische Systeme korrigieren dagegen für die Präzession.
Was die Präzession verursacht, konnte Hipparchos nicht wissen. Die Antwort fanden Forscher erst achtzehn Jahrhunderte später: Die Erde ist an den Polen abgeplattet, und die Anziehung von Sonne und Mond greift an diesem Wulst an, so dass die Erdachse langsam taumelt wie ein Kreisel.
Der Almagest
Die Summe dieser Arbeit zog im 2. Jahrhundert unserer Zeitrechnung Klaudios Ptolemaios, der in Alexandria wirkte und mit den Königen gleichen Namens nichts zu tun hatte. Sein Hauptwerk, dreizehn Bücher stark, trug den Titel Mathematische Zusammenstellung; unter dem Namen, den ihm die arabischen Übersetzer gaben, kennt man es bis heute als Almagest.
Die Prämissen, die er voranstellt, sind sorgfältig hergeleitet und wirken auf heutige Leser dennoch fremd. Die Erde ist eine Kugel, sie ruht, und sie liegt im Mittelpunkt. Für die Ruhe führt er ein Argument an, das seine Zeitgenossen überzeugte: Drehte sich die Erde, so müssten Wolken, Vögel und geworfene Gegenstände zurückbleiben, weil sie sich nicht mitdrehen. Dass ein geworfener Körper die Bewegung der Erde mitführt, wurde bereits im Mittelalter formuliert, besonders deutlich von Nicole Oresme; Galilei baute dieses Relativitätsargument später systematisch aus.
Für die Planeten reichten einfache Epizykel nicht aus. Ptolemaios übernahm die bereits bekannten exzentrischen Kreise – bei denen der große Trägerkreis, Deferent genannt, seinen Mittelpunkt nicht in der Erde hat – und kombinierte sie zu genaueren Planetenmodellen. Als entscheidende Neuerung fügte er einen weiteren Kunstgriff hinzu: Die Bewegung des Epizykelmittelpunkts auf dem Deferenten verläuft gleichmäßig, aber nicht vom Deferentenmittelpunkt aus gesehen und auch nicht von der Erde aus, sondern von einem dritten Punkt, der dem Deferentenmittelpunkt genau gegenüber der Erde liegt. Dieser Punkt heißt Äquant.
Der Kunstgriff funktioniert. Er gibt die beobachteten Örter so gut wieder, dass das ptolemäische Modell und die auf ihm beruhende Tafelpraxis die Astronomie über mehr als ein Jahrtausend prägten. Er bricht allerdings mit dem Grundsatz, von dem die ganze Konstruktion ausging: Vom Mittelpunkt seines eigenen Kreises aus betrachtet, läuft der Planet eben nicht gleichförmig.
Ibn al-Haitham hat in Kairo eine Schrift mit dem Titel Zweifel an Ptolemäus verfasst, in der er den Äquanten für einen physikalischen Widerspruch erklärt; die Astronomen von Maragha bauten Modelle, die ohne ihn auskommen; und Kopernikus begründete seine Umstellung des Weltbildes damit, dass ihm ein System, das solche Hilfspunkte braucht, weder vollkommen genug noch dem Verstand hinreichend gefällig erschien.
Ein Verdacht
Über einen Teil des Almagest wird bis heute gestritten. Ptolemaios‘ Sternkatalog verzeichnet über tausend Sterne mit Positionen und Helligkeiten, und er gibt an, sie selbst gemessen zu haben. Der Verdacht, dass er stattdessen Hipparchos‘ Katalog übernommen und lediglich um den Betrag der Präzession weitergerechnet habe, ist alt und wurde 1977 von einem amerikanischen Astronomen zu einer Anklage wegen wissenschaftlichen Betrugs ausgebaut.
Die Sache ist nicht abschließend entschieden. Für den Vorwurf spricht, dass die Fehler der Positionen ein Muster zeigen, das zu einer Umrechnung passt; dagegen spricht, dass Ptolemaios‘ eigene Zahl für die Präzession zu klein war und die Daten mit einer solchen Umrechnung nicht durchgehend übereinstimmen. Erschwerend kommt hinzu, dass Hipparchos‘ Katalog verloren ist – 2022 tauchten allerdings unter der Schrift eines mittelalterlichen Palimpsests aus dem Katharinenkloster Fragmente auf, die als starker direkter Beleg für seinen Katalog gelten.
Zu bedenken ist dabei, dass die Antike Datenübernahmen anders bewertete als die moderne Wissenschaft. Wer die Zahlen seines Vorgängers weiterrechnete oder in sein Werk aufnahm, verstieß nach den Normen seiner Zeit nicht zwingend gegen die Redlichkeit, auch wenn er die Urheberschaft nicht verdeutlichte.
Was blieb
Ptolemaios war der letzte große Astronom dieser Tradition. Was folgte, waren Kommentare – von Pappos, von Theon und von dessen Tochter Hypatia, die um 415 in Alexandria von einem aufgebrachten Haufen ermordet wurde.
Im lateinischen Westen war der vollständige Almagest lange kaum zugänglich. Im 12. Jahrhundert gelangte er jedoch auf mehreren Wegen dorthin: aus dem Arabischen über Antiochia und Toledo sowie direkt aus dem Griechischen über Sizilien. Die arabische Wissenschaft hatte das Werk dabei nicht nur bewahrt, sondern kommentiert und weiterentwickelt; zugleich bestand eine griechisch-byzantinische Überlieferung fort.
Zum Weiterlesen
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Simonyi, K. (2001): Kulturgeschichte der Physik: Von den Anfängen bis heute.*
Störig, H. J. (2016): Kleine Weltgeschichte der Philosophie.*
Aughton, P. (2009): Die Geschichte der Astronomie: Von Kopernikus bis Stephen Hawking.*
Hanslmeier, A. (2021): Faszination Astronomie: Ein topaktueller Einstieg für alle naturwissenschaftlich Interessierten*
Hansmeier, A. (2020): Einführung in Astronomie und Astrophysik.* Dieses Buch erfordert mathematisches Vorwissen.
Bildnachweis
Titel: Ptolemaios Philadelphus in der Bibliothek von Alexandria. Gemälde Vincenzo Camuccini, 1813.
Karte Alexandria: Abgewandelt von Wikimedia Commons, Kaidor. CC BY-SA 3.0.
Virgo: Wikimedia Commons, Till Credner, http://www.AlltheSky.com. CC BY-SA 3.0.
Alle weiteren Bilder gemeinfrei.
