Buch lesen: "Die großen Geologen"

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Dr. Bernhard Hubmann, geboren 1961 in Graz, studierte Geologie und Paläontologie sowie Musik in Graz, habilitierte sich für Paläontologie in Wien und ist als Dozent am Erdwissenschaftlichen Institut der Universität in Graz tätig. Über hundert Publikationen zu unterschiedlichen erdwissenschaftlichen Themen und zur geologischen Wissenschaftsgeschichte.

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Geologie, oder simpel: Erdkunde – das ist die spannende Wissenschaft, die sich mit dem Aufbau der Erde, mit der Entstehung unseres Planeten und seiner Zukunft, mit dem Ursprung des Lebens und der über Jahrmillionen andauernden Entwicklung von einfachen Lebensformen bis hin zu komplexen Ökosystemen beschäftigt. Und dennoch (oder deshalb?) unterlag die Auseinandersetzung mit den grundlegenden Fragen nach dem woher? seit wann? woraus?, wohin? wie wenig andere Fragestellungen weltanschaulichen Rahmenbedingungen. Dogmatische Vorstellungen haben jahrhundertelang die vorurteilsfreie Auseinandersetzung mit der Entstehung und Entwicklung unserer Erde und des Lebens behindert. Daher sind die erdwissenschaftlichen Fächer als selbständige Wissenschaftsdisziplinen noch keine 250 Jahre alt. In diesem Buch werden 21 Personen, vorwiegend aus dem europäischen Raum des 18. bis 20. Jahrhunderts vorgestellt, die die Kenntnis um die „Biographie der Erde“ grundlegend erweitert haben

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Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über dnb.d-nb.de abrufbar.
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Copyright © by marixverlag GmbH, Wiesbaden 2011 Covergestaltung: Nicole Ehlers, marixverlag GmbH, nach der Gestaltung von Thomas Jarzina, Köln Bildnachweis: akg-images GmbH, Berlin Lektorat: Dietmar Urmes, Bottrop eBook-Bearbeitung: Medienservice Feiß, Burgwitz Gesetzt in der Palatino Ind Uni – untersteht der GPL v2 ISBN: 978-3-8438-0044-0 www.marixverlag.de

Inhalt

Über den Autor

Zum Buch

Die Geologie

Geschichte vor der Geschichte

Antike und Mittelalter

Renaissance

Zeitalter der Aufklärung

Wie alt?

Der Weg zur Wissenschaft

Feuer und Wasser

Immer gleich oder katastrophal?

Geologie als klassische Naturwissenschaft

Paradigmenwechsel

Georgius Agricola

Nicolaus Steno

James Hutton

Abraham Gottlob Werner

Jean Baptiste Lamarck

Georges Cuvier

William Smith

Friedrich Mohs

Leopold von Buch

Alexander von Humboldt

Louis Agassiz

Charles Darwin

Karl Alfred Zittel

Eduard Suess

Alfred Wegener

Johannes Walther

Albert Heim

Martin Fritz Glaessner

John Tuzo Wilson

Roland Brinkmann

Erik Flügel

Personenregister

Literatur

Kontakt zum Verlag

Die Geologie
Die junge Wissenschaft von der langen Geschichte der Erde

Will man sich auf eine Darstellung der Geschichte der »Geologie« einlassen, muss man sich mit den Fragekomplexen auseinandersetzen: Was ist Geologie und wie hat sich ihr Begriffsinhalt im Laufe der Zeit gewandelt? Welchen disziplinären Umfang hat sie und wie hat sich dieser entwickelt? Seit wann ist die Geologie eine wissenschaftliche Disziplin bzw. wann endet ihre »vorwissenschaftliche Periode«?

Das Wort »Geologie« leitet sich aus dem Altgriechischen von γηϑ [gê] = »Erde« und λόγος [lógos] = »Lehre« her und verrät bereits viel über den begrifflichen Inhalt. Die heutige Vorstellung des Begriffs Geologie definiert Hans Murawski (1915–1994) in seinem in etlichen Auflagen erschienenen »Geologischen Wörterbuch« als jene Wissenschaft, »die durch Untersuchung der durch natürliche oder künstliche Aufschlüsse zugänglichen Teile der Erdkruste mit ihren Gesteinen, deren Lagerungs- und Umwandlungserscheinungen sowie ihrem Fossilinhalt versucht, ein Bild von der Geschichte der Erde und des Lebens zu entwerfen«. Dadurch, dass die Geologie in ihrer Arbeitsweise räumliche Gegebenheiten mit der zeitlichen Dimension verknüpft, stellt sie innerhalb der Naturwissenschaften eine historisch ausgerichtete, jedoch mit naturwissenschaftlichen Mitteln arbeitende Wissenschaft dar.

Der Begriff »Géologie« wurde von Jean André Deluc (1727–1817) im Jahr 1778 gebraucht und ein Jahr später von Horace Bénédict de Saussure (1740–1799) als feststehende Bezeichnung eingeführt.

Geht man in das Mittelalter zurück, so findet sich der Begriff wieder, beispielsweise in einer Ausgabe von »Philobiblon« aus dem Jahr 1473, die auf Richard de Bury (1287–1345), einen Bischof von Durham, zurückgeht. Der Begriff »Geologia« wird darin im Kontrast zur Theologie verwendet: Die irdische Ordnung, die der göttlichen gegenübersteht.

Kehren wir wieder zum 18. Jahrhundert zurück, als Deluc und Saussure den Begriff der Geologie verwendeten. 1805 schrieb Jean André Deluc: »Geologie ist noch zu wenig Gegenstand einer allgemeinen Aufmerksamkeit … so ist es doch nicht unwichtig, keine falschen Begriffe von ihr zu fassen.« Horace Bénédict de Saussure hatte das Wort Geologie bereits als »normales Vokabular« in seinen »Voyages dans les Alpes« verwendet. Er selbst lehrte, dass ausschließlich die Beobachtung am Objekt die Grundlage der Geologie darstellt. Gerade in diesem Zusammenhang ist der alternative Begriff der damaligen Zeit, die »Geognosie« (von gr. γνωσια [gn¯osía] = »Kenntnis«), von Interesse. Dieser Begriff geht auf Abraham Gottlob Werner (1749–1817) zurück, der seit 1775 an der Bergakademie in Freiberg tätig war. Werner prägte durch seine Lehrtätigkeit eine Vielzahl von Naturforschern seiner Zeit, die er streng dahin führte, der Beobachtung und Klassifizierung der Dinge große Bedeutung einzuräumen und die Spekulation zu vermeiden. Werner lehnte den Begriff Geologie seines Schweizer Kollegen Jean André Deluc ab, weil er meinte, damit sei nur eine spekulativ-theoretische Erdgeschichte gemeint. Unter Geognosie verstand Werner dagegen die rein deskriptive Erdbeobachtung. Noch 1850 unterschied beispielsweise Carl Friedrich Naumann (1797–1873), der eine Professur an der Universität Leipzig für Mineralogie und Geognosie hatte, zwischen einer erdbeschreibenden Geognosie und einer Naturgeschichte der Erde, die er Geogenie nannte.

Franz von Hauer (1822–1899), ab 1866 Direktor der geologischen Reichsanstalt in Wien, schrieb sogar noch 1878: »Mit dem allmählich mehr außer Gebrauch kommenden Worte Geognosie bezeichnet man im Allgemeinen so ziemlich dasselbe wie mit dem Worte Geologie; speziell … wollte man bisweilen unter diesem Namen eine Wissenschaft verstehen, welche die Beobachtungsobjecte der Geologie ohne Rücksicht auf die Geschichte ihrer Bildung ins Auge fassen sollte. Man glaubte dabei, die durch unmittelbare Beobachtung festzustellenden Thatsachen von allen theoretischen Anschauungen oder Hypothesen trennen zu können, übersah aber wohl, dass das letzt anzustrebende Ziel jeder Wissenschaft eben diese theoretischen Anschauungen sein müssen, welche die Einzelerscheinungen durch allgemeine Gesetze in Zusammenhang zu bringen und zu erklären suchen.«

Wie wir wissen, hat sich der Begriff »Geologie« durchgesetzt. Ab der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts emanzipierten sich die »erdwissenschaftlichen Disziplinen«, wie Paläontologie, Petrologie, Kristallographie in getrennte universitäre Fächer. Im Kontrast dazu war davor über etliche Jahrzehnte hindurch die Geologie sogar unter dem Begriff Mineralogie subsumiert. Als umfassende Bezeichnung der »Erdlehre«, der »Erdwissenschaften« – wie sich heute viele universitäre Institute nennen – wird der Begriff »Geologie« in diesem Buch bei der Behandlung der Biographien verwendet.

Der Zeitpunkt, mit dem die Geologie im zuvor erwähnten Umfang als Wissenschaft bzw. Wissenschaftszweig einsetzt, ist schwer fixierbar und unterliegt wohl subjektiven Vorstellungen. Allgemein werden für die Etablierung einer Wissenschaft als Aspekte herangezogen, dass sie ein System von Erkenntnissen eines begrenzten Fachgebietes darstellt, eine Hypothese oder Theorie als Grundlage aufweist, von einer eigenständigen beruflichen Körperschaft vertreten wird und eine eigene Institution aufweist. Nimmt man diesen pragmatischen Ansatz, ist die Geologie mit dem Aufkommen der Bergbauschulen in der Mitte des 18. Jahrhunderts tatsächlich eine im Vergleich zu vielen anderen Wissenschaften sehr junge!

Geschichte vor der Geschichte

Der Beginn der Geologie liegt in der Beschäftigung mit dem Ackerboden, der Beschaffung von selektiv ausgewählten Gesteinen für die Herstellung von Werkzeugen und Waffen, dem Abbau von Bau- und Werksteinen für den Haus- und Städtebau, dem Auffinden von Erzen, Salz etc.

Bereits vor etwa 45000 Jahren baute man im Schweizer Jura in Löwenburg Quarzite für Faustkeile ab. In Mauer bei Wien wurde ein »Feuerstein-Bergwerkareal« mit bis zu 12 Meter tiefen trichterförmigen Schächten während des Neolithikums (Jungsteinzeit) angelegt, um etwa 1500 Tonnen Silex (Kieselgestein) zu fördern und, zu Schabern und Messern verarbeitet, bis Mähren und Kroatien zu exportieren. Die frühesten Zeugnisse für Bergbau weisen ebenfalls in das Neolithikum zurück. Um 5000 v. Chr. wurde am Sinai Kupfer abgebaut, die Suche nach Gold und Türkisen ist zumindest seit 3000 v. Chr. in Ägypten belegbar. Etwa um diese Zeit gab es auch schon Metallgruben in Indien und China. Um 2500 v. Chr. setzte die Kupferförderung in Mitteldeutschland ein.

Bereits vor etwa 7000 Jahren begann man im alpinen Bereich im Salzkammergut um Hallstatt (Oberösterreich) mit der Salzgewinnung. Der kontinuierlich betriebene bergmännische Abbau hält hier bis heute an.

In Wilnsdorf (Nordrhein-Westfalen) ist ein Schmelzofen aus der La-Tène-Zeit (um 500 v. Chr.) erhalten, in dem die oberflächennah vorkommenden Eisenerze geschmolzen wurden, welche ohne komplizierte bergbauliche Verfahren gewonnen werden konnten.

Schriftliche Überlieferungen fehlen aus diesen Zeiten. Hinzu kommt, dass bis in das Mittelalter Kenntnisse im Bergbau nur mündlich an Bergleute tradiert wurden.

Ein interessantes schriftliches Dokument stellt der »Turiner Papyrus« dar, eine altägyptische Landkarte, die als bedeutendste erhaltene topographische Karte aus der Zeit um 1160 v. Chr. gilt. Diese Karte gibt eine 15 Kilometer lange Strecke des Wadi Hammamat mit einem Sandsteinbruch, einer Goldmine und der Siedlung bei Bir Umm Fawakhir wieder. Da die verschiedenen Felsarten und die unterschiedlichen Kiesarten der Wadis eingezeichnet sind und zusätzlich eine Legende vorhanden ist (»Die Berge in denen Gold gewaschen wird. Sie sind in dieser roten Farbe«), wird dieser Papyrus oft auch als die älteste geologische Karte angesehen.

Ab etwa 600 v. Chr. bekam die frühe Geologie von einer ganz anderen, nicht angewandt-praktischen Seite ebenfalls bedeutende Impulse, nämlich durch die Beiträge aus den Anfängen der abendländischen Philosophie.

Antike und Mittelalter

Aus dem Staunen darüber, »dass überhaupt etwas ist und nicht vielmehr nichts«, beschäftigten sich die antiken Griechen zum Teil sehr intensiv mit Fragestellungen, die in den »Zuständigkeitsbereich« der Geologie fallen.

Auf Thales von Milet (um 624 v. Chr. – um 546 v. Chr.) geht die Vorstellung zurück, dass alles aus dem Wasser entstanden sei. Wenn auch abgewandelt, so wurde diese Vorstellung in den Ansichten der »Neptunisten« an der Wende des 18. zum 19. Jahrhundert wiederum heftig vertreten.

Die Grundlage für Thales’ Theorie, dass alle Dinge aus dem Wasser entstanden seien, scheint sich aus Beobachtungen der Sedimentationsprozesse an Mündungsbereichen von Flüssen ins Meer oder der Ausfällung von Mineralien am Rand heißer Quellen entwickelt zu haben.

Der Schüler von Thales, Anaximander (um 610 v. Chr. bis nach 547 v. Chr.), der als Erster eine geographische Karte der damals bekannten Länder und Meere zeichnete, meinte, dass die Weltentwicklung durch ein wärme- und kältezeugendes Medium entstanden sei, aus deren Mischung sich Flüssiges absonderte. Ursprünglich, so Anaximander, wäre die ganze Erde mit Wasser bedeckt gewesen, das durch die Sonneneinstrahlung allmählich ausgetrocknet wurde. Im Zuge der Verdunstung des Weltmeeres seien unter anderem die Winde entstanden.

Auch über die Entstehung des Menschen machte sich Anaximander Gedanken. Da ihm die geringe Selbstständigkeit des Menschen im Vergleich zu vielen anderen Lebewesen während des Frühstadiums seiner Entwicklung auffiel, meinte er, dass sich die ersten Menschen aus Tieren und zwar aus Fischen oder fischähnlichen Lebewesen entwickelt hätten. Damit haben wir den ersten Hinweis auf die Vorstellung eines natürlichen Entwicklungsprozesses der Lebewesen. Den Ursprung alles Lebendigen vermutete Anaximander im Wasser.

Während Anaximenes (um 585 v. Chr. – um 525 v. Chr.) die Luft zum Urelement erklärte, denn aus dieser entstehe alles und in diese löse sich alles wieder auf, meinte Anaxagoras (499 v. Chr. – 428 v. Chr.), dass zu Beginn alles miteinander vermischt gewesen sei. Die Sonne betrachtete Anaxagoras nicht wie viele seiner Zeitgenossen als Gottheit, sondern als glühenden Stein, der in seiner Dimension größer sein müsse als der Peloponnes.

Pythagoras (um 570 v. Chr. – nach 510 v. Chr.) hat »seine« Schüler auch mit Vorstellungen zur Erde beeinflusst. So findet sich beispielsweise viel später bei Philolaos von Kroton (um 470 v. Chr. – nach 399 v. Chr.) die Vorstellung, die Erde umkreise ein Zentralfeuer, wobei die bewohnten Gegenden stets auf der diesem Feuer abgewandten Seite liegen. Mond, Sonne und fünf Planeten kreisen ebenfalls um dieses Zentralfeuer.

Als Zeitgenosse von Pythagoras deutete Xenophanes von Kolophon (um 570 v. Chr. – um 470 v. Chr.) erstmals Versteinerungen von Muscheln und anderen Meeresbewohnern in küstenfernen Landstrichen als Überreste von einstigen marinen Lebewesen. Damit erkannte er, dass das Land einmal vom Meer überschwemmt war. Außerdem erkannte Xenophanes die voranschreitende Küstenerosion und schloss auf große Zyklen, in denen sich Gebirgsbildung und Erosion abwechselten. Ende des 18. Jahrhunderts führten sehr ähnliche Beobachtungen den englischen Mediziner James Hutton (1726–1797) zu vergleichbaren Ergebnissen, die ihn zu einem »Charles Darwin der modernen Geologie« werden ließen (siehe S. 56). Xenophanes nahm zudem an, dass bei der Zerstörung der Festländer jedes Mal die jeweilige Menschheit vernichtet werde. Auch in dieser Vorstellung finden wir die Kataklysmen-Theorie eines Georges Cuvier (1769–1832) an der Wende des 18. zum 19. Jahrhundert wieder (siehe S. 78).

Empedokles (um 494 v. Chr. – um 434 v. Chr.), Arzt, Politiker, Priester, Dichter und Philosoph, prägte maßgeblich die Lehre von den vier Elementen Feuer, Wasser, Luft und Erde, die später Platon (428 v. Chr. – 348 v. Chr.) inspirierte und Aristoteles (384 v. Chr. – 322 v. Chr.) beeinflusste. Nach seinen Vorstellungen gibt es kein Entstehen und Vergehen der Elemente. Das Werden vollzieht sich als ein Mischen und Trennen dieser Elemente, denn »aus jenen ist alles, was war und ist und sein wird, sind Bäume entsprungen und Männer und Frauen und Tiere und Vögel und auch sich im Wasser ernährende Fische und Götter«. Empedokles deutet die Erdoberfläche als vulkanisch entstanden, die durch das »in den Tiefen der Erde wirkende Feuer gehoben und zugespitzt« wurde.

Herodot von Halikarnassos (490/480 v. Chr. – um 425 v. Chr.) war ein antiker griechischer Historiograph, Geograph und Völkerkundler, der neben seinen wertvollen Beschreibungen (Historien) aus Ägypten erstmals den »dreieckig« geformten Sedimentkörper an der Mündung des Nils nach dem griechischen Buchstaben Delta ( Δ ) benannt hatte und richtig folgerte, dass sich diese sedimentäre Struktur durch allmähliche »Aufschlickung« vergrößert und in das Mittelmeer vorbaut. Herodot errechnete auch, wie lange der Nil für die Aufschüttung des ägyptischen Tieflands benötigte. Er zog die aktuelle Sedimentationsfracht des Flusses in Betracht und meinte, dass dies in einem Zeitbereich von 10000 bis 20000 Jahren möglich gewesen sei. »Wie sollte also in all der Zeit, die vor mir vergangen ist, nicht noch eine viel größere Bucht als diese aufgefüllt werden von einem Fluss, der so groß und so tätig ist?«, fragte sich Herodot. Von den ägyptischen Priestern erfuhr er zudem, dass der Wasserpegel des Nils vor weniger als 900 Jahren nur 8 Ellen anzusteigen brauchte, um das Land mit seinem fruchtbaren Schlamm zu überfluten, dagegen zu seiner Zeit bereits etwa 15 Ellen dazu benötigte. Herodot erfuhr damit, dass erdgeschichtliche Prozesse also durchaus, wenn auch in kleinen Dimensionen vor sich gehend, innerhalb der Menschengeschichte ablesbar sind. Auch diese Erkenntnis werden wir weitaus später in der geologischen Wissenschaftsgeschichte bei James Hutton und Charles Lyell (1797–1875) wiederfinden.

Aristoteles (384 v. Chr. – 322 v. Chr.) gilt als einer der bedeutendsten griechischen Philosophen, der zahlreiche Disziplinen entweder selbst begründet oder zumindest maßgeblich beeinflusst hat. Seine Erkenntnisse zur Biologie waren auch im Mittelalter noch von großem Einfluss. Aus der Sicht der Entwicklung der Erdwissenschaften sind seine Thesen zur »Urzeugung« (generatio spontana) von Bedeutung. Dabei sollte Leben spontan und zu jeder Zeit von Neuem aus unbelebter Materie entstehen. Aristoteles dachte, dass auf diese Weise niedere Tiere im Flussschlamm, in feuchter, fauliger Erde oder ähnlichem Material entstehen, die sich dann durch geschlechtliche Fortpflanzung zu höheren Tieren entwickeln könnten. Auch hier entdecken wir wiederum Parallelen zum 19. Jahrhundert, insbesondere zu Jean Baptiste Lamarck (1744–1829), der 1809 durchaus im Geist seiner Zeit keinen Einwand gegen die »Urzeugung« hatte (siehe S. 61).

Aristoteles’ Schüler Theophrast (um 371 v. Chr. – 287 v. Chr.) nannte die in der Erde vorhandene gestalterische Kraft, die auch Fossilien hervorbringen konnte, »vis plastica«.

Während Aristoteles noch ein geozentrisches Weltbild vertrat, also die Erde im Mittelpunkt des Weltalls sah, vertrat wenige Dezennien später Aristarchos von Samos (um 310 v. Chr. – um 230 v. Chr.), der Begründer der Trigonometrie, ein heliozentrisches Bild, das er gut begründen konnte. Etwa zu dieser Zeit, um 225 v. Chr., berechnete Eratosthenes von Kyrene (ca. 276 v. Chr. – 194 v. Chr.) den Erdumfang und die Ekliptik der Erde. Auf ihn geht auch eine Erdkarte zurück, die das geographische Wissen seiner Zeit darstellt.

Eratosthenes wird häufig als einer der »Väter« der Geographie gesehen. In Strabo (ca. 63 v. Chr. – 23 n. Chr.), einem griechischen Weltreisenden, fand er einen ersten Kritiker. Interessant für die frühe Geschichte der Erdwissenschaften sind seine Ansichten zur Land-Meer-Verteilung. Landnahe Inseln interpretierte er als durch Erdbeben vom Festland abgetrennte Gebiete, landferne Inseln erklärte er durch die Wirkung unterirdischer Feuer (Vulkanismus) entstanden. Auch ein paläontologischer Hinweis findet sich bei Strabo: Als er die herauswitternden Foraminiferen des Nummulitenkalksteins der Pyramiden von Giseh betrachtete, hielt er diese für versteinerte Linsen, welche die Nahrungsreste der beim Pyramidenbau tätigen Arbeiter gewesen seien.

Lucius Annaeus Seneca (»der Jüngere«; 1 n. Chr. – 65) war einer der meistgelesenen Schriftsteller seiner Zeit. In seinen »Questiones naturales« vermutete er zum einen, dass Erdbeben durch die Ausdehnung von (vulkanischen) Gasen oder durch Einsturz von Hohlräumen im Erdinneren entstehen, zum anderen mutmaßte er, dass Vulkane durch Kanalsysteme mit einer unterirdischen Glutkammer verbunden seien.

Ein großartiges kompilatorisches Werk der Naturwissenschaften seiner Zeit stellte Gaius Plinius der Ältere (23–79) mit seiner in 37 Büchern erschienenen Naturgeschichte »Naturalis historia« zusammen. Die ersten zehn Bücher wurden im Jahr 77 veröffentlicht, die übrigen, darunter die Bücher 35 bis 37 über Metalle, Gesteine und Mineralien und deren Verwendung in der Kunst der Antike erschienen nach seinem Tode. Plinius fand am 24. August 79 beim Ausbruch des Vesuvs durch Ersticken in vulkanischen Giftgasen den Tod. Er hatte sich aus Hilfsbereitschaft, aber auch aus Neugier zu nah an den Ausbruchsbereich herangewagt. Sein Neffe Gaius Plinius Caecilius Secundus (»der Jüngere«; 62–113 oder 115) beschrieb diesen Ausbruch des Vesuvs sehr detailliert. Auf ihn geht die heutige Bezeichnung der »plinianischen Eruptionen« zurück, womit explosive Ausbrüche gemeint sind.

Während der Spätantike gingen viele Kenntnisse über die Beschaffenheit der Erde verloren bzw. wurden durch spekulative Vorstellungen verdrängt. Zu dieser Zeit unternahm Theophilus von Antiochia (115–181) den Versuch, nach jüdischem Vorbild das Alter der Erde aus den Angaben der Bibel zu errechnen. Er kam auf ein Erdalter von 5529 Jahren vor Christi Geburt.

Nach dem Zusammenbruch des römischen Imperiums und dem vermehrten Aufkommen der christlichen Schöpfungslehre setzte in Westeuropa für lange Zeit eine Stagnation in der Auseinandersetzung mit erdwissenschaftlich relevanten Themen ein. Dagegen wurden im arabisch-muslimischen Kulturraum die antiken Vorstellungen über die Entstehung der Erze und Gesteine, speziell wie sie Aristoteles formuliert hatte, weiter entwickelt. ›Ali al-Husain ibn ›Abd Allah ibn Sina al Qanuni (um 980–1037), der sich latinisiert Avicenna nannte, avancierte zum bedeutendsten und bekanntesten arabischen Gelehrten des Mittelalters. Unter anderem stellte er ein Mineralsystem mit einer Untergliederung in Salze, Schwefel, Metalle und Steine auf und erklärte die Bildung von Kalkstein durch Erstarrung von Wasser. Aufgrund des geschichteten Aufbaus von Gesteinen schloss er auf ihre Entstehung durch Sedimentation. Avicenna unterschied innere und äußere Ursachen als wesentliche gestaltende Prozessfelder für geologische Erscheinungen, wobei er zu den inneren die Erdbeben rechnete, zu den äußeren die Erosionswirkungen von Wind und Wasser. Fossilien deutete er, von den Griechen übernommen, von einer »vis plastica« erzeugt, wobei alle jemals existierenden Lebewesen als plastische Modelle in Stein vorgeformt worden seien.

Seine mineralogisch-geologischen Arbeiten wurden im 12. Jahrhundert ins Lateinische übersetzt und waren somit Europas Gelehrtenwelt erschlossen.

Die spätantiken und arabischen Arbeiten bildeten die Grundlage für die Experimente der Alchemisten, die sich Metalle unter dem Einfluss konzentrierter Strahlung der Planeten auf das Zentrum der Erde entstanden vorstellten. Der Name Alchemie leitet sich vom arabischen »al-kimiya« her und ist vermutlich als »schwarze Erde« im Sinne der schwarzen fruchtbaren Erde des Nildeltas zu interpretieren. Die Alchemisten waren nur teilweise auf der Suche nach der künstlichen Herstellung von Gold, dem sagenumwobenen »Stein der Weisen« oder dem Universallösungsmittel »Alkahest«. Sie waren, beeinflusst von den Schriften Aristoteles’ und Avicennas, von der Transmutation der chemischen Elemente, das heißt ihrer gegenseitigen Umwandelbarkeit, überzeugt. Alchemisten waren auch auf der Suche nach einem Allheilmittel. Für ihre Experimente nutzten sie vielerlei metallische Rohstoffe, aus denen sie, wie beispielsweise Paracelsus (mit dem bürgerlichen Namen Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim; 1493–1541), Arzneistoffe synthetisierten.

Albertus Magnus (um 1200–1280; 1931 heilig gesprochen) schrieb während seiner Tätigkeit in Köln im Jahr 1269 ein Buch »De rebus mineralibus et rebus metallicis libri V« [»Fünf Kapitel über Minerale und Bergwerke«], worin er ein Mineralsystem aufstellte. Er untergliederte Steine, brennbare Stoffe, Salze und Erze. Unter Letzteren erwähnte er erstmals das Silber von Freiberg. Die Genese von Erzadern verglich Albertus Magnus mit einem Destillationsvorgang. Die Erzadern stellen dabei die abkühlenden »Ausdünstungen« des heißen Erdinneren dar.

Eine der wenigen Entdeckungen während dieser Periode wurde ebenfalls im Jahr 1269 von Petrus Peregrinus de Maharncuria (ca. 1220–?) in der Abhandlung »Epistola de Magnete« vorgelegt. Peregrinus beschrieb als Erster die Polarität der Magnete und hatte entdeckt, dass Magneteisenstein Eisennadeln entlang von »Längengraden« zwischen den »Polen« anordnet. Auch hatte er erkannt, dass gleiche magnetische Pole sich abstoßen und dass durch Zerbrechen zwei kleinere Magnete entstehen.

Peregrinus’ Schüler Roger Bacon (1214–1292/94), ein englischer Franziskaner-Mönch, gilt als einer der ersten Verfechter der empirischen Methoden, d. h. jener Arbeitsweisen, die auf nachvollziehbaren Erfahrungen beruhen, die beschreib- und messbar sind. Seine Forderung, sich von den Autoritäten abzuwenden und die realen Gegebenheiten zu ergründen, nimmt bereits das diesseitsbezogene Denken der Renaissance vorweg.

Um 1300 kamen unter dem Einfluss der aristotelischen Philosophie erste Zweifel am kurzen, von der Bibel vorgegebenen Alter der Erde auf. Jean Buridan (um 1300 – nach 1358), ein scholastischer Philosoph, Physiker und Logiker, entwickelte zu dieser Zeit die Vorstellung einer ewigen Welt, die Zyklen von »vielleicht hunderttausend Millionen Jahren« unterworfen ist.

Einen wesentlichen Impuls erfuhren die naturwissenschaftlichen Fächer nach dem Untergang des Oströmischen Reiches durch die Eroberung von Konstantinopel im Jahr 1453, als es zur Auswanderung der von der griechischen Tradition beeinflussten Gelehrten nach Italien und den restlichen europäischen Ländern kam. Auch im Zuge der aufkommenden großen Entdeckungsfahrten gedachte man der alten Quellen, die man nun, im Vergleich zu den eigenen und selbstständigen Beobachtungen, kritisch interpretierte. Die Besinnung auf den »Urtext« machte letztlich auch vor der christlichen Kirchenlehre nicht halt, wie dies in Martin Luthers (1483–1546) Reformbestrebungen sichtbar wird.

Der Kampf zwischen mittelalterlicher Scholastik, die nach »aristotelischem Muster« wissenschaftliche Fragen mittels theoretischer Erwägungen zu klären versuchte, und aufkommendem Empirismus der Renaissance verlief nicht undramatisch.

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