Wenn Leonardo da Vinci nicht gerade ein Meisterwerk malte oder sich Flugmaschinen ausdachte, grübelte er über die Geheimnisse der Schwerkraft nach. Der Renaissance-Denker betrachtete sich gleichermaßen als Wissenschaftler wie als Künstler und verbrachte unzählige Stunden damit, zu erforschen, wie die „Anziehung eines Objekts zu einem anderen“ Dinge wie den Flug von Vögeln und das Fallen von Wasser beeinflussen könnte.
Jetzt haben Wissenschaftler entdeckt, dass Leonardo detaillierte Experimente durchgeführt hat, die versuchten, die Natur der Schwerkraft ein Jahrhundert vor Galileo und etwa zwei Jahrhunderte vor Newtons Untersuchung zu einer exakten Wissenschaft zu erhellen. Die Studie der Wissenschaftler über seine Gravitationsideen und -experimente wurde Anfang dieses Monats in der Zeitschrift „Leonardo“ veröffentlicht.
„Nichts konnte ihn aufhalten“, sagte Morteza Gharib, ein Autor der Zeitung und Professor für Luftfahrt am California Institute of Technology, in einem Interview. „Er war in seinem Denken weit voraus. Es konnte nicht auf die Zukunft warten.“
Z. Jane Wang, Professorin für Physik an der Cornell University, die einige von da Vincis bahnbrechenden Analysen studiert hat, aber nicht an der aktuellen Arbeit beteiligt war, sagte, die neue Studie enthülle einen Mann, der entschlossen sei, ein eisernes Naturgesetz zu finden, das Licht ins Dunkel bringen würde die Gesamtdynamik fallender Objekte.
„Es ist nicht genug“, den Universalgelehrten einen Künstler zu nennen, sagte Dr. Wang. Genauer gesagt, fügte sie hinzu, er sei „ein Inbegriff“ der Renaissance gewesen, die nicht nur die Wiederbelebung von Kunst und Literatur, sondern auch von Wissenschaft und Erforschung der Natur rühmte.
Leonardo ist seit langem berühmt für seinen technischen Einfallsreichtum und seine Vielseitigkeit, für seine Skizzen von Flugmaschinen und Kampffahrzeugen. Er machte auch Fortschritte in Geologie, Optik, Anatomie, Technik und Hydrodynamik, dem Zweig der Wissenschaft, der das Verhalten von Flüssigkeiten erforscht.
Walter Isaacson berichtet in seiner Biographie von da Vinci, dass er als genauer Beobachter der Natur viel Aufmerksamkeit darauf richtete, wie Vögel ihren Schwerpunkt verschieben, wenn sie sich im Wind winden, wenden und manövrieren. Er sagte auch, dass Leonardo erkannte, dass die Anziehungskraft der Schwerkraft die Meere daran hinderte, von der Erde zu fallen.
Dr. Gharib sagte, er habe von Leonardos Gravitationsexperimenten erfahren, als er eine Online-Version des Codex Arundel untersuchte, benannt nach einem britischen Sammler, dem Earl of Arundel, der ihn Anfang des 17. Jahrhunderts erwarb. Da Vinci komponierte die Sammlung von Hunderten von Papieren zwischen 1478 und 1518 – das heißt im Alter zwischen 26 und 66 – im Jahr vor seinem Tod. Die Papiere befinden sich jetzt in der British Library. Die Sammlung umfasst seine berühmte Spiegelschrift sowie Diagramme, Zeichnungen und Texte zu verschiedenen Themen aus Kunst und Wissenschaft.
Was Dr. Gharib ins Auge fiel, war das, was er „ein mysteriöses Dreieck“ am oberen Rand von Seite 143 nennt. Seine Seltsamkeit lag darin, dass Leonardos Skizze einen angrenzenden Krug und aus seinem Ausguss eine Reihe von Kreisen zeigte, die die Hypotenuse des Dreiecks bildeten. Dr. Gharib benutzte ein Computerprogramm, um das Dreieck und die angrenzenden Bereiche der Rückwärtsschrift umzudrehen.
Plötzlich schien das statische Bild zum Leben zu erwachen. „Ich konnte Bewegung sehen“, erinnerte sich Dr. Gharib. „Ich konnte sehen, wie er Sachen ausschüttete.“ Es war ein Heureka-Moment, der Leonardos frühreifes Experiment enthüllte.
Die Auswirkungen der Schwerkraft werden normalerweise so gesehen, dass etwas direkt nach unten fällt – sei es ein fallengelassener Ball oder Newtons apokryphischer Apfel. Beim Anblick von Leonardos Zeichnung erkannte Dr. Gharib, dass es ihm gelungen war, die Auswirkungen der Schwerkraft in zwei Teile aufzuteilen, die einen Aspekt der Natur enthüllten, der normalerweise verborgen bleibt.
Der erste Effekt war der natürliche Abwärtszug. Der zweite wurde hinzugefügt, als der Besitzer des Krugs ihn auf einem geraden Weg parallel zum Boden bewegte und dabei Sand oder etwas anderes ausschüttete. In der Zeichnung notierte Leonardo, wo die Bewegung des Krugs begonnen hatte, und beschriftete sie mit dem Großbuchstaben A. Dann fügte er, um das fallende Material zu zeigen, eine Reihe vertikaler Linien hinzu, die von der oberen Linie des Dreiecks nach unten gingen, wobei die Reihe länger wurde als sich der Krug immer weiter von seinem Ausgangspunkt entfernte. Ihre wachsenden Längen definierten die Hypotenuse.
Das Setup verwandelte die verborgene Natur der Schwerkraft in sichtbare Schritte. Das Pitcher-Experiment, sagte Dr. Gharib, zeigte, dass die Schwerkraft eine konstante Kraft war, die zu einer stetigen Beschleunigung führte – einem stetigen Geschwindigkeitszuwachs. Leonardo veranschaulichte den Gewinn, indem der Inhalt des Krugs mit der Zeit immer weiter abfiel. Es gelang ihm, die Schwerkraft zu dekonstruieren.
Die Forscher sagen, dass Leonardo im Codex geschrieben hat, dass er Zeuge von sich schnell bewegenden Wolken wurde, aus denen Hagelkörner gefallen waren, von denen sie glauben, dass sie das Experiment inspirierten.
Dr. Gharib sagte, „der faszinierende Teil“ von Leonardos Kunststück sei, dass er damit eine Naturkonstante abschätzen könne, die Gravitationskonstante, die heute in der Physik durch den Buchstaben G dargestellt wird. Die Konstante quantifiziert die genaue Stärke der Anziehungskraft der Schwerkraft und damit wie schnell sie ist kann ein Objekt beschleunigen.
Trotz der Grobheit seines experimentellen Aufbaus vor 500 Jahren war da Vinci, so Dr. Gharib, in der Lage, die Gravitationskonstante mit einer Genauigkeit innerhalb von 10 Prozent des heutigen Werts zu berechnen.
“Es ist umwerfend”, sagte Dr. Gharib. „Das ist das Schöne an dem, was Leonardo tut.“
Die Forscher sagen, dass Galileo und Newton die Gravitationsfrage besser angehen konnten, weil sie über bessere mathematische Werkzeuge und bessere Methoden zur präzisen Zeitmessung beim Fallen von Objekten verfügten.
Dr. Gharib stimmte mit Dr. Wang überein, da Vinci weit mehr als nur einen Künstler zu sehen, und schlug vor, dass sein Ruhm als bahnbrechender Wissenschaftler in die Höhe schnellen könnte, wenn mehr technisch versierte Experten den Codex Arundel und andere Quellen untersuchen würden. In seiner Biografie berichtet Mr. Isaacson, dass bis heute mehr als 7.200 Seiten von Leonardos Notizen und Kritzeleien erhalten sind.
Dr. Gharib sagte, er zögere, tiefer in den Codex Arundel einzudringen, um nicht in Versuchung zu geraten, sich ausschließlich auf die Gedanken von Leonardo da Vinci zu konzentrieren. „Ich bin wie ein Kind im Spielzeugladen“, sagte er. „Ich habe Angst, es überhaupt anzusehen.“
Er sagte, viele Kunsthistoriker hätten den Codex Arundel untersucht – aber keine Wissenschaftler. „Es ist ein offenes Buch, das sie sich noch nicht angeschaut und noch keine Zeit damit verbracht haben, es zu erforschen“, sagte er. „Es gibt so viele andere Dinge zu entdecken.“
