Die Astronomie der Babylonier bis in die Zeit von etwa 1500 nach Christus diente vor allem der Seefahrt (Eroberungen) und der Landwirtschaft (jahreszeitliche Wachstumszyklen). Ähnliches ist von den Maya und den Azteken zu berichten, die auf der Basis ihrer Beobachtungen raffinierte Kalender aufstellten.
Noch bildete die Erde das Zentrum des Universums, um das sich alles drehte; die Sonne, die Planeten („Wandersterne“), der ganze Sternenhimmel. Damit war auch gleichsam legitimiert, die Menschheit als Krone der Schöpfung zu deklarieren. Philosophen wie Aristoteles und Ptolomäus versuchten mit teils weit hergeholten Überlegungen, dieses Konstrukt des menschenzentrierten Universums zu bestätigen.
Ab dem 15. Jahrhundert wurde dieses Weltbild dann aber radikal in Frage gestellt, als das wissenschaftliche, zweckfreie Denken Einzug hielt. Mit Hilfe von Beobachtungen, Mathematik und neuen technischen Hilfsmitteln (Fernrohr!) wurden althergebrachte Vorstellungen revolutionär durch neue abgelöst. Vorerst war es Kopernikus, der nicht mehr die Erde im Zentrum sah, sondern die Sonne, um die sich die Erde mit den anderen Planeten drehte. Ein Abstieg für die selbstbewusste Menschheit?
Die war noch immer nicht beunruhigt. Was Kopernikus herausfand, war vorerst nur ein Thema unter Wissenschaftlern der damaligen Zeit. Bemerkenswert ist, wie sehr der wissenschaftlich denkende Kopernikus noch mit Aberglauben zu tun hatte: Für Wallenstein musste er astrologische Gutachten erstellen und seine Mutter entging nur knapp der Verurteilung als Hexe.
Dann ging es Schlag auf Schlag. Aus den umfangreichen Beobachtungsdaten, die der dänische Astronom Tycho Brahe aufgezeichnet hatte, destillierte Kepler drei bahnbrechende Gesetze der Himmelsmechanik, die aufzeigten, wie sich die Erde und die anderen Planeten um die Sonne bewegten. Galileo Galilei trat auf der Bühne der Astronomen auf. Er trieb die Entwicklung des Fernrohrs voran und entdeckte die vier (heute „galiläisch“ genannten) Jupitermonde Io, Europa, Kallisto sowie Ganymed mit ihrem Tanz um ihren Mutter-Planeten. Jeden Tag eine neue Konstellation mit Verfinsterungen, „Versteck-Spielen“ hinter dem Jupiter und Schattenwurf auf den Planeten beim Transit. Es war wie ein Sonnensystem im Kleinen.
Galilei wurde zusätzlich berühmt, weil er sich mit dem katholischen Klerus in Rom anlegte, dem die neuesten Entdeckungen am Firmament als eine Bedrohung des kirchlichen Weltbildes erschien und die Deutungshoheit der Kurie für alles, was sich am Himmel zeigte, in Frage stellte. Die unselige Auseinandersetzung wurde im Verlaufe der Zeit zum Beweis hochstilisiert, wie dumm sich die offizielle katholische Kirche gegen die Naturwissenschaften anstellte.
Freilich hat die Geschichtsforschung deutliche Nuancen in dieser Auseinandersetzung aufgezeigt und auch Galilei nicht ganz freigesprochen, der seine jesuitischen Widersacher manchmal mit provokanten Formulierungen bis aufs Blut zu reizen verstand und auch Theorien über Erscheinungen der Natur aufstellte, die sich später als ziemlich abenteuerlich erwiesen (zum Beispiel: Kometen seien Erscheinungen der Erdatmosphäre).
Dennoch war diese Auseinandersetzung in vielerlei Hinsicht exemplarisch. Galilei erklärte unter anderem, dass die Bibel nicht wörtlich ausgelegt werden dürfe, was leider sogar bis in unsere Zeit des 21. Jahrhunderts von gewissen Fundamentalisten bestritten wird. Papst Urban VII hielt dagegen: Die vielfältigen von Gott bewirkten Naturerscheinungen würden sich für immer dem beschränkten Verstand der Menschen entziehen. Freilich ließen sich mit dieser Behauptung nicht alle Positionen der Glaubenslehre gegen neue Erkenntnisse der Naturwissenschaft verteidigen, wie die Erfahrung gezeigt hat. Anzumerken ist jedoch auch, dass sich die katholische Kirche nicht völlig von den Naturwissenschaften verabschiedet hat; erwähnt seien das vatikanische Observatorium in Castel Gandolfo, aber auch einige Priester, die bahnbrechende Leistungen im Bereich der Astronomie und der Kosmologie erbracht haben (zum Beispiel der belgische Abbé Lemaitre, der als Begründer der Urknall-Theorie gilt; dann aber auch der Jesuit Teilhard de Chardin, der durch seine Ausgrabungen von Skeletten früher Menschen wichtige Beiträge zur Evolutionsgeschichte lieferte).
Als Galilei 1642 starb, wurde in England Isaac Newton geboren, ein „Riese“ der Naturwissenschaft. Auf der Basis mathematischer Erkenntnisse (u.a. der Infinitesimalrechnung) und der Entdeckung der Gravitation als universelle Kraft schuf er die Grundlagen für die Himmelsmechanik, die heute noch unser Weltbild prägt. Im Zentrum stand die Überlegung, dass jeder Himmelskörper entsprechend seiner Masse eine Anziehung ausübe, die auch auf weiteste Distanzen wirksam sei, eine Überlegung, die er auch in klare mathematische Form zu gießen verstand. Eine besondere Leistung vollbrachte Newton durch die Entwicklung des ersten Spiegelteleskops. Die Lust nach der Erforschung des Sternenhimmels war damit weiter angestachelt.
Einer, der sich dabei besonders hervortat, war der Franzose Charles Messier, dem diverse Objekte auffielen, die kein Punktlicht ausstrahlten, sondern sich wie diffuse Nebel ausnahmen. Über sie erstellte er einen Katalog, dessen „Entschlüsselung“ erst in neuester Zeit gelang. Auf einmal konkretisierten sich die Nebel zu fernen Galaxien, Resten von Sternexplosionen und Molekülwolken mit einer Ausdehnung über Hunderte von Lichtjahren. Den Beobachtungen der damaligen Astronomen kam entgegen, dass ihnen weder Luftverschmutzung noch die Aufhellung der Nacht durch künstliches Licht den Blick zu den Sternen trübte. Man könnte sie heute beneiden …
Natürlich stellte man sich auch die Frage, wieweit die verschiedenen Himmelskörper von der Erde entfernt waren. Anfänglich nahm man an, dass alle Sterne gleich weit von der Erde entfernt seien. Ein heller Stern war dann einfach größer als einer, der schwächer leuchtete. Was aber, wenn die Entfernungen unterschiedlich waren? Dann konnte es sein, dass ein objektiv heller Stern aufgrund seiner großen Entfernung nur schwach leuchtete, weniger als ein naher, kleinerer Stern.
Wie aber konnte man herausfinden, wieweit die Sterne wirklich entfernt waren? Man versuchte dem Problem durch Winkelmessungen aus der euklidischen Geometrie beizukommen. Eine der ersten Methoden war die Parallaxenmessung. Sie ging davon aus, dass ein Stern, der gleichzeitig von zwei weit auseinander befindlichen Astronomen beobachtet wurde, sich vor einem je anderen Sternenhintergrund zeigt (eine Art „Daumensprungmethode“). Daraus ergibt sich ein Winkel, aus dem die Entfernung gemessen werden kann. Die Parallaxen-Methode ist umso ergiebiger, je größer die Entfernung der beiden Beobachtungsstandorte ist (sog. Basislinie). Dazu eignet sich beispielsweise der Durchmesser der Umlaufbahn der Erde um die Sonne. Weit kam man damit nicht, denn die Entfernungen schienen so groß zu sein, dass Winkelmessungen schon bald nicht mehr taugten. Den Astronomen, die mit immer größeren und besseren Teleskopen den Himmel absuchten und fotografierten, kam eine besondere Klasse von Sternen zu Hilfe: Die Cepheiden.
Die Cepheiden sind Riesen-Sterne (vier bis zehn Sonnenmassen), die pulsieren, also periodisch ihre Größe verändern und deshalb in ihrer Helligkeit schwanken. Die Astronomin Henrietta Leavitt entdeckte 1912, dass die Periode der Schwankungen eine enge Beziehung zur Leuchtkraft des Sternes aufweist, je kürzer umso schwächer. Mit dem Ablesen der Helligkeit konnte man nun auf die Entfernung eines solchen Sternes schließen. Mit den entsprechenden Messungen ließ sich unsere Milchstraße ziemlich genau vermessen: Sie ist eine flache Galaxie in Spiralform mit einem Durchmesser von rund 100.000 Lichtjahren (unglaublich: Das Licht braucht mit seiner Geschwindigkeit von 300.000 km/ Sekunde 100.000 Jahre von einem Ende zum anderen!). In ihr wimmeln über 100 Milliarden Sterne.
Unser Sonnensystem befindet sich in rund 28.000 Lichtjahren Entfernung vom Zentrum, ist also eine „Randerscheinung“, kein Zentrum des Universums! Ein neuer Schock für das Selbstbewusstsein der Menschheit. Doch die Marginalisierung ging noch weiter.
Eine der größten Überraschungen war, dass man solche Cepheiden auch im sogenannten Andromeda-Nebel (für Messier war das nur ein verschwommenes, nebelartiges Gebilde) fand, den man übrigens in klaren Nächten mit bloßem Auge sehen kann. Damit zeigte es sich, dass es sich dabei um eine Galaxie in rund 2,4 Millionen Lichtjahren Entfernung handelt, die noch größer als unsere heimische Milchstraße war. Und dann entpuppten