Giovanni Di Guevara

Leben und Werk eines Wegbereiters der wissenschaftlichen Mechanik zur Zeit Galileo Galileis

Vorwort

Der Drang nach neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen und der oft beschwerliche Weg, zu ihnen zu gelangen, führen unweigerlich auch zum Wunsch zu erfahren, wie das bisher erreichte theoretische und praktische Wissen entstanden ist.

The farther back you can look, the farther forward you are likely to see. (Winston Churchill)

Während meines Bauingenieurstudiums führte mich der Weg an die ETH Zürich täglich an einem renommierten Antiquariat vorbei. Die ausgestellten Werke faszinierten mich stets, nicht nur wegen des künstlerischen Werts der Illustrationen, sondern vor allem auch wegen der dadurch zum Ausdruck gebrachten Wertschätzung gegenüber den behandelten Themen und dem didaktischen Anspruch der Leser. Als Student konnte ich mir die Bücher niemals leisten, aber der erste Assistentenlohn, der einen Quantensprung in meinen finanziellen Verhältnissen bedeutete, erlaubte mir die Anschaffung eines Werkes über die Baukunst von Walther Herrmann Ryff.

Es bildet den Grundstock einer über die folgenden fünfzig Jahre zusammengetragenen Sammlung an frühen Werken zur Baukunst mit den Schwerpunkten der Architekturlehre, der Zivil- und Militärbaukunst sowie der Mechanik. Das intensive Studium dieser Werke hatte einen nicht geringen Einfluss auf meine vielfältigen beruflichen Tätigkeiten. Sie lehrten mich, auch in einer Zeit der zunehmenden Spezialisierung und Automatisierung von Bauprozessen das Ganze nicht aus den Augen zu verlieren.

Die intensive Beschäftigung mit der Wissenschaftsgeschichte zeigt einem rasch, dass Fortschritte in der Wissenschaft nicht unabhängig von den zur jeweiligen Zeit herrschenden gesellschaftlichen und politischen Verhältnissen stattfinden. Wissen bedeutete zu jeder Zeit auch Macht und wurde entweder gefördert oder unterdrückt, je nach Gutdünken oder Nutzen der jeweils herrschenden Institutionen, seien es mächtige Fürsten oder Päpste, aber auch Städte und Zünfte. In der Architektur wurde nicht nur um Erkenntnisse zur Statik und Festigkeit von Baustoffen gerungen, sondern ebenso sehr um Stilfragen gestritten.

Die Anzahl der Bücher und Fachartikel zur Entwicklung der Baukunst ist kaum überblickbar. Selbst die Arbeiten zu den wesentlichen Grundlagen des praktischen Bauens, wie die Mechanik und Festigkeitslehre, sind außerordentlich umfangreich und beleuchten die Entwicklung dieser Wissensgebiete aus allen nur denkbaren Perspektiven. Es ist nichts als natürlich, dass dabei die Erfinder im Vordergrund stehen. Genies wie Leonardo da Vinci, Galileo Galilei und Isaac Newton stechen aus den vielen Gelehrten heraus, weil es ihnen gelang, Erkenntnisse aus verschiedenen Disziplinen zusammenzuführen und daraus neue Erkenntnisse und zum Teil Naturgesetze abzuleiten.
Mit den Namen der wissenschaftlichen Erfinder verbunden sind ihre Werke, in denen die neuen Erkenntnisse publiziert wurden. Diese, Herolds of Science genannten Erfinder und ihre Hauptwerke, sind nicht zuletzt durch eine entsprechende Sammlung von 200 Erstausgaben des großen Bibliophilen Bern Dibner und einen ihm gewidmeten Katalog besonders berühmt geworden. Jeder Sammler strebt danach, die in diesem Katalog gelisteten Werke seines Interessengebiets zu besitzen. Es müssen ja nicht immer die Erstausgaben sein. Der Weg dazu ist beschwerlich; es braucht – insbesondere bei einem bescheidenen Budget – Geduld, Beharrlichkeit und Spürsinn, um an diese Werke zu kommen. Ihr Wert ist nicht nur durch die Seltenheit und ihren Zustand bestimmt, sondern primär durch ihre Bedeutung für die Entwicklung der Wissenschaft. Eine Erstausgabe von Nikolaus Kopernikus De revolutionibus orbium coelestium ist heute über 2 Millionen Schweizer Franken wert, obwohl sie nicht besonders selten ist. Über 350 Exemplare sind in Bibliotheken und privaten Sammlungen zu finden.

Ein Schmuckstück meiner Sammlung bildet die Erstausgabe von Galileis Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze (weiter als Discorsi bezeichnet). Das Erscheinen des Buchs im Jahre 1638 wird auch als Geburtsstunde der Physik bezeichnet. Entsprechend intensiv habe ich mich mit dem Inhalt, der Entstehungsgeschichte und der Wirkung des Buches auf die weitere Entwicklung der zwei darin neu begründeten Wissenschaften, nämlich Mechanik sowie Festigkeitslehre, beschäftigt. Das Buch selbst ist aus bibliophiler Sicht ein unscheinbares Büchlein im Kleinformat ohne typografische Besonderheiten und auch nicht besonders selten, da es bereits bei seinem Erscheinen ein Bestseller war. Es musste infolge des Publikationsverbots für Galilei in Leiden bei Elsevier gedruckt werden. Er verfasste es im hohen Alter, als er bereits fast erblindet war. Es fasst seine gesamten Forschungen, Versuche und Erkenntnisse auf dem Gebiet der technischen Mechanik zusammen. In Dialogform werden während vier Tagen die Themen Vakuum, Unendlichkeit, Kohäsion der Materie, Tragverhalten von Balken und weitere Themen der Mathematik und Physik diskutiert. Zur Illustration der Probleme und zur Beweisführung sind zahlreiche Holzschnitte in den Text eingebettet. Die mathematische Beweisführung erfolgt mit den Mitteln der darstellenden Geometrie. Die Aussage, dass die Mathematik die Sprache der Physik ist, wird zwar Galilei zugeschrieben, ihre diesbezügliche Verwendung erfolgte jedoch viel früher.

Die Sekundärliteratur zum Leben und Schaffen Galileis ist außerordentlich umfangreich. Auch zu den Discorsi sind zahlreiche Bücher und Aufsätze erschienen. Sie befassen sich entweder mit dem Nachvollziehen der Gedankengänge und der Umsetzung des Textes in eine moderne mathematische Formulierung oder mit den Implikationen der Erkenntnisse auf die katholische Lehre und das sich daraus ergebende Konfliktpotenzial. Das Museo Galileo in Florenz bietet auf seiner Website einen Zugang zur umfangreichen Literatur wie auch zu allen bekannten Briefen und Manuskripten von Galilei. Mein Interesse, noch tiefer in das Werk Galileis einzudringen, ergab sich aus der Tatsache, dass die Berechnung der Kräfte an einem Kragarm in den Discorsi auf das Momentengleichgewicht beschränkt war und das grundsätzliche Verständnis für den Zusammenhang zwischen den inneren Spannungen und Dehnungen zu den äußeren Kräften noch fehlte. Die korrekte Lösung dieses sogenannten „Galileischen Problems“ gelang erst fast 200 Jahre später dem Schöpfer der technischen Biegelehre, Claude-Louis-Marie-Henri Navier. An vorangegangenen Versuchen zur Lösung hat es ebenfalls nicht gefehlt. Als Fragen 14 und 16 taucht das grundsätzliche Problem in einem Katalog von 35 Fragen zur Mechanik auf, welcher in der frühen Renaissance wiederentdeckt und Aristoteles zugeschrieben wurde. Die Urheberschaft des Katalogs ist allerdings bis heute umstritten und das Thema vieler Veröffentlichungen. In einem eigenen Kapitel wird näher auf den Inhalt und die Auswirkungen auf die Entwicklung der Mechanik eingegangen
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In den Discorsi wird von den Zeitgenossen Galileis ein Name zweimal erwähnt, derjenige von Giovanni di Guevara (nach 1585–1641), in anderen Quellen auch Giovanni de Guevara oder Juan de Guevara genannt. In der Forschungsliteratur taucht der Name entweder gar nicht auf oder wenn, dann meist mit der Bemerkung, dass man nur wenig über ihn wisse. Ausführlicher erwähnt wird er bei Redondi als Gutachter für Galileis Werk Il Saggiatore, in dem es um die heikle Frage der Stofflichkeit der Materie geht. Wallace beleuchtet primär Guevaras grundsätzliches Verständnis der Mechanik und den möglichen Einfluss auf die Discorsi. Die Briefe Guevaras an Galilei sind zwar erhalten, nicht jedoch die Antworten darauf, sofern Galilei überhaupt geantwortet hat. Sie zeigen das große Interesse am Urteil von Galilei über die eigenen Erkenntnisse zur Mechanik.

Die aus den Briefen ersichtliche Bewunderung für Galilei, der die aristotelische Lehre stets stark kritisierte, und dessen mutige Unterstützung haben mich dazu veranlasst, mehr über Guevara zu erfahren. Obwohl er in den Discorsi, dem wichtigsten Werk zur Entstehung der Physik, zweimal zitiert wird und er selber vier Bücher , davon eines zur Mechanik (In Aristotelis mechanicas commentarij), verfasst hat, findet man nur einen sehr kurzen Wikipedia-Eintrag über ihn. Im Lexikon der italienischen bedeutenden Persönlichkeiten ist er nicht erwähnt. Sein Buch zur Mechanik war seit Jahrzehnten weder in einem Antiquariatskatalog noch auf einer Auktion angeboten und meine Recherchen in Bibliotheken brachten lediglich 54 Exemplare zutage. Ein Exemplar befand sich auch in der Bibliothek von Galilei.

Das Studium einer digitalen Ausgabe zeigte mir schnell, dass darin noch wenig erforschte Erkenntnisse zur Entwicklung der Mechanik schlummern. Nachdem ich zudem aus einer Schrift zur Geschichte des Ordens der Minderen Regularkleriker (Clerici Regulares Minores, im Weiteren C. R. M. genannt) erfahren konnte, welche wichtige Rolle Guevara nicht nur in diesem Orden, sondern während der Regentschaft des Papstes Urban VIII in der katholischen Kirche spielte, war mein Interesse an seiner Persönlichkeit und seinem Werk endgültig geweckt. Ein mehr als glücklicher Zufall wollte es, dass ich im Sommer 2022 im Angebot eines angesehenen Antiquariats einen Sammelband zu Luca Valerios Schwerpunkts-Bestimmung von Körpern fand, der auch zwei Werke zu den 35 Fragen zur Mechanik des Aristoteles enthielt. Eines der beiden war tatsächlich Guevaras In Aristotelis mechanicas commentarij. Es enthält eine ausführliche Einführung zur Bedeutung der Mechanik in der Spätrenaissance und didaktisch hervorragend gestaltete Holzschnitte zu den 35 aristotelischen Fragen der Mechanik.

Auf der Suche nach weiteren Quellen stieß ich auf zwei Manuskripte, welche in der Nationalbibliothek von Neapel aufbewahrt werden. Sie enthalten die Notizen Guevaras zu seinen weiteren Forschungen zur Mechanik nach der Veröffentlichung seines Buchs 1627 und eine bisher unveröffentlichte Arbeit zur Ausbreitung des Lichts. Die Bibliothek erstellte mir in kürzester Zeit eine digitale Kopie des Manuskripts.

Die Aufgabe, die ausnahmslos in Latein verfassten naturwissenschaftlichen Werke und Manuskripte von Guevara ans Licht der Öffentlichkeit zu bringen, hätte ich allerdings ohne die Hilfe meiner Koautorin Frau Dr. habil. Zuzana Cimprichová nie geschafft. Ihre umfassenden sprachwissenschaftlichen Kenntnisse sowie ihr Verständnis als Kunsthistorikerin und Denkmalpflegerin für die Entstehungsgeschichte und das Umfeld, in dem diese Werke entstanden, waren Voraussetzung für die Genauigkeit und Verständlichkeit der Übersetzungen. Ihre Leistung und mein Dank dafür sind schwer in Worte zu fassen; mathematisch lässt sich beides nur mit der Zahl Unendlich ausdrücken!



Einleitung

Zielsetzung dieses Buches

Ziel dieses Buches ist es, den Beitrag Guevaras zur Entwicklung der Mechanik aufzuzeigen und sein Werk durch eine erstmalige Übersetzung einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Dabei sollen nicht nur die physikalischen Erkenntnisse im Vordergrund stehen, sondern auch seine außergewöhnliche Persönlichkeit dargestellt und der gesellschaftliche, politische und kircheninterne Kontext, in dem seine Werke entstanden sind, beleuchtet werden.

Um auch den Nicht-Fachleuten der Wissenschaftsgeschichte der Spätrenaissance einen Einstieg in das Thema zu erleichtern, wird das unmittelbare Umfeld, in dem die Werke Guevaras entstanden sind, kurz dargestellt. Dies ist insofern notwendig, als das Werk Guevaras zur Mechanik kein Lehrbuch im herkömmlichen Sinn ist, in dem lediglich eine Beschreibung und mögliche Erklärung naturwissenschaftlicher Beobachtungen dargestellt werden. Seine Einleitung zur Behandlung der 35 Fragen des Aristoteles zur Mechanik umfasst ein eigenes Buch, in welchem der Autor die Schwächen und Fehler der naturwissenschaftlichen Erkenntnisse von Aristoteles zur Mechanik und Festigkeitslehre herausarbeitet. Da letztere im Konzil von Trient, als Basis der Theologie und Naturlehre von Thomas von Aquin, quasi festgeschrieben wurden und insbesondere für die Eucharistie von großer Bedeutung waren, geht er sehr behutsam vor. Er versucht stets, die gängige Lehrmeinung mit seinen neueren Einsichten in Einklang zu bringen. Um zu überzeugen, nutzt er vor allem die Illustrationen. Seine Holzschnitte sind nicht nur abstrakte geometrische Figuren, welche die prinzipielle Funktionsweise erläutern, sondern zeigen das Funktionieren von Waagen, Hebeln und Seilzügen anhand praxisnaher Anwendungen. Für die mathematischen Beweise bedient er sich der darstellenden Geometrie, einer Methode, die schon Euklid verwendete, aber erst durch Guevara und Galilei fester Bestandteil mechanischer Beweisführungen wurde.

Guevaras Leistung geht über die Erweiterung des damaligen Wissens über die Mechanik hinaus. Er war ein außerordentlich gebildeter Humanist, Philosoph, Theologe, Wissenschaftler und Diplomat und verstand es, aus dem Innern der katholischen Kirche heraus ein neues Denken über die Natur zu etablieren. Damit war er nicht nur ein Wegbereiter für Galilei und Newton, sondern machte sich durch die Betonung der Erfahrung und des Experiments für die wissenschaftliche Arbeit und die Befreiung der Wissenschaft von Dogmen verdient. Als kluger Diplomat, dessen Dienste Papst Urban VIII auch für diplomatische Missionen nach Urbino, Paris und Madrid in Anspruch nahm, verstand es Guevara, seine den aristotelischen Lehren entgegengesetzten Erkenntnisse so darzustellen, dass allein durch die Klarheit der Problemstellungen und die Evidenz der Lösungen die Frage, wie die Natur funktioniert, keine des Glaubens mehr sein konnte.


Forschungsstand zu Guevara und zur Entwicklung der Mechanik


Die Literatur zur Entwicklung der Mechanik, welche mit Galilei gleichzeitig die Geburtsstunde der modernen Physik beinhaltet, ist außerordentlich vielfältig und kaum überblickbar. Sie beschränkt sich nicht nur auf die wissenschaftliche Fachliteratur, sondern umfasst auch viele populärwissenschaftliche Werke bis hin zu Romanen und Theaterstücken. Das ist nicht weiter verwunderlich, haben doch die neuen Erkenntnisse nicht nur ein Fachgebiet der Physik erweitert oder neu definiert, sondern erschütterten ein während Jahrhunderten gefestigtes Weltbild, was wiederum mit politischen und religiösen Komplikationen sowie persönlichen Schicksalen verknüpft war.

Das Thema dieses Buches berührt drei Forschungsgebiete:
• Die Biografie Guevaras und sein Beitrag zur Entwicklung der Mechanik.
• Die Geschichte der Mechanik, d. h. die Entwicklung der Theorien in der Statik, Kinematik, Dynamik und Festigkeitslehre und ihrer Anwendung in der Baukunst, im Bergbau, Schiffbau und Maschinenbau.
• Der Einfluss der neuen Erkenntnisse auf die Entstehung eines mechanistischen Weltbildes.

Zu allen drei Themenkreisen wird seit Jahrhunderten geforscht und publiziert, aber es bestehen Lücken in unterschiedlichem Ausmaß. Zwei größere Lücken betreffen die Biografie Guevaras und seine Arbeiten zur Mechanik. Die in diesem Buch aufgegriffenen Themen beschränken sich deshalb darauf, wobei die Einbettung in den Gesamtzusammenhang nicht verloren gehen soll. Die nachstehend erwähnten Forschungsarbeiten und die zugehörige Literatur zu den Themenkreisen zwei und drei beschränken sich deshalb primär auf Werke, die einen Überblick über die jeweilige Gesamtproblematik geben und zum Verständnis sowie zur Einordnung des Werks von Guevara beitragen.