Untertitel: Galilei wiegt die Zeit
In diesem Abschnitt geht es darum, wie aus einer Hypothese eine Theorie werden kann, wenn sie durch Experimente bestätigt wird. Weiters geht es darum, dass man nur dann genaue Wissenschaft betreiben kann, wenn man auch genau messen kann.
Galilei kam zunächst durch rein logische Überlegungen zu dem Schluss, dass sich Aristoteles geirrt haben muss. Wenn nämlich der kleine Ziegel unter dem großen liegt, dann würde er diesen bremsen, und beide gemeinsam müssten langsamer fallen als der große alleine (F4). Auf der anderen Seite sind beide Ziegel zusammen schwerer als der große und daher müssten sie eigentlich schneller fallen, als der große alleine.
Aber sie können doch nicht gleichzeitig schneller und langsamer fallen als der große Ziegel alleine! Das ist doch ein Widerspruch, oder wie man auch sagt, eine Paradoxie. Daher kann die Annahme des Aristoteles nicht stimmen. Durch diese Überlegung kam Galilei also zu dem Schluss, dass alle Gegenstände gleich schnell fallen müssen. Dann nämlich löst sich diese Paradoxie auf. Galilei ist für die Physik deshalb ein so wichtiger Mann, weil er wesentlich dazu beigetragen hat, dass diese zu einer exakten Naturwissenschaft wurde. Er war der Auffassung, dass alle Hypothesen durch Experimente überprüfbar sein müssen (das haben wir gerade besprochen). Diese Experimente sollten möglichst einfach sein, damit man ganz spezielle Fragen gezielt untersuchen kann. Galilei brauchte also ein Experiment, mit dem er den freien Fall ohne Luftwiderstand überprüfen konnte. Und das bringt uns nun zum Schiefen Turm von Pisa. Stimmt die Geschichte? Nein (F5)! Aber du wirst immer wieder solche Geschichten über die Entdeckung von Gesetzen hören. Warum? Weil wir Menschen einfach solche Geschichten lieben!
Es wäre völlig sinnlos gewesen, Kugeln vom Schiefen Turm zu werfen, weil es damals keine Uhren gab, die genau genug gewesen wären, um kleine Zeitunterschiede zu messen. Galilei ließ deshalb Kugeln über eine schiefe Ebene rollen. Dadurch entsteht praktisch eine „Fallbewegung in Zeitlupe“, und der Luftwiderstand spielt keine Rolle (siehe Abb. 4.16, Seite 38). Als Zeitmesser hatte er einen Eimer voll Wasser. Ein kleiner Wasserstrahl wurde mit einem Becher aufgefangen und die Wassermenge dann auf einer genauen Waage gewogen. Galilei hat also sozusagen die Zeit gewogen, und der Spruch von der „verrinnenden Zeit“ bekommt hier noch eine zusätzliche Dimension. Man muss sich nur zu helfen wissen!
Von Galilei stammt der Ausspruch: „Alles, was messbar ist, messen, alles was nicht messbar ist, messbar machen.“ Galilei konnte durch seine Messungen zeigen, dass leichte und schwere Kugeln gleich schnell rollen und bestätigte somit seine eigene Hypothese (und widerlegte damit natürlich die des Aristoteles). Das führte ihn zur Theorie des freien Falles. War das nun wirklich eine Theorie? Ja, weil sie nicht nur einfach so dahingesagt, sondern durch viele Experimente überprüft worden war.
Eine Hypothese wird also dann zur Theorie, wenn sie sich durch wiederholte Experimente erhärten lässt, und sie erweist sich als falsch, wenn die Experimente zu anderen Ergebnissen führen. Eine Hypothese wie die des Aristoteles zu widerlegen nennt man in der Wissenschaft Falsifizieren. Davon ist im nächsten Kapitel genauer die Rede.
| Fallexperimente auf der schiefen Ebene. |