6. Jeder Meister kann alle Bestandteile von beliebigem Metalle oder
Stoff anfertigen, sich auch überall niederlassen, wo er will. -- Die
beeidigten Zunftaufseher können zu jeder Zeit jede Werkstätte besuchen
und dürfen schlecht gearbeitete Ware wegnehmen u. s. w.
Aehnliche Bestimmungen mögen auch in den Zunftsatzungen anderer Länder
sich finden.[42]
Auf diese Weise konnte es nicht ausbleiben, daß die neue Uhrmacherkunst
zu hoher Blüte gelangte; die Uhren wurden so gut hergestellt, als es
eben der damalige Stand der Kenntnisse und die vorhandenen mechanischen
Hilfsmittel gestatteten. Deshalb sagt der Bischof Simon Majolus (lebte
gegen Ende des 16. Jahrhunderts), daß die Uhren seiner Zeit sehr
vollkommen seien, sie leisteten alles für den Menschen, es fehle nur
noch, daß sie auch für ihn studierten.
Wenn die ersten Räderuhren oft kolossale Dimensionen aufwiesen, so
gaben die Zimmeruhren den unsrigen an Kleinheit nichts nach, übertrafen
sie aber meistens durch oft bewunderungswürdige Feinheit und Schönheit
des Schmuckes. Gezählt wurde gewöhnlich von 1-24; diese Weise hat
sich bekanntlich in Italien bis in die neuere Zeit erhalten und ist
neuerdings in einzelnen Ländern für den Eisenbahnverkehr wieder
eingeführt worden. In den nördlichern Gegenden kam später die bequemere
Zählung von zwei mal zwölf in Aufnahme, jedoch nicht erst nach der
Reformation und vielleicht als eine Folge derselben, sondern teilweise
schon viel früher. Am Rhein z. B. treffen wir die Halbierung schon
1395 und vielerorts im ersten Viertel des 15. Jahrhunderts.[43] In
Breslau dagegen wurde erst 1580 durch Ratsbeschluß die halbe Zählung
eingeführt (Gelcich, S. 26). Derartige Uhren nannte man „halbe,” im
Gegensatz zu den „ganzen,” deren Zifferblatt 24 Stunden zeigt. L.
Guicciardini, der Neffe des berühmten Francesco Guicciardini rühmt in
seiner ~„Description de tous les Pais-Bas”~ (~Anvers 1582, p. 57~) die
weit bequemere Zählweise der deutschen Völker zu zweimal zwölf Stunden
gegenüber der italienischen mit 24.[44]
Bei den ältesten Zimmeruhren drehte sich nicht der Zeiger
(ursprünglich nur einer), sondern das Zifferblatt bewegte sich um sich
selbst. Statt der Wagunruhe findet sich im Laufe des 15. Jahrhunderts
die Radunruhe, oft mit Zinnen versehen, wodurch der Gang der Uhr sehr
belebend wirkte. Nach und nach kommt auch das Gehäuse auf, welches das
Getriebe verhüllt. Ebenso soll schon im 15. Jahrhundert der geradlinige
Balancier (ein kurzes Pendel, das vor dem Zifferblatt schwingt und
sich auch noch bis ins 18. Jahrhundert erhielt) aufgekommen sein.
Bei den Tischuhren des 16. und 17. Jahrhunderts kommt es oft vor. --
Von der Mitte des 16. Jahrhunderts an werden Uhren erwähnt, welche
auch Minuten und Sekunden anzeigen. Eine solche aus der Zeit von ca.
1540-1550 besitzt das germanische Museum in Nürnberg. Sie hat 3 über
einander angeordnete Zifferblätter: das oberste zeigt die Stunden,
das mittlere die Minuten, das dritte mit dem Bilde der strahlenden
Sonne gibt Sekunden. Der Sekundenzeiger ist auf dem Steigrad, das 30
Zähne hat, aufgesetzt, die Zeitsekunde wird also ruckweise angegeben,
nicht wie bei unsern modernen Taschenuhren, deren Sekundenzeiger eine
fortdauernde Bewegung besitzt.
Der große Aufschwung, den die Uhrmacherkunst im 14., 15. und 16.
Jahrhundert genommen, gereicht den Meistern jener Zeit zur Ehre, nicht
minder aber den Fürsten, welche derartige Bestrebungen tatkräftig
unterstützten. Schon früher wurde als Förderer Karl ~V.~ der Weise von
Frankreich genannt; es sind hier noch aufzuführen Maximilian ~I.~,
Gian Galeazzo Visconti, Franz ~I.~, Kaiser Karl ~V.~ von Spanien,
welcher sich wie bekannt nach seinem Rücktritt von der Regierung, in
St. Just im Verein mit dem Mathematiker Janellus Turianus viel mit der
Verfertigung von allerlei Uhren und andern mechanischen Kunstwerken
beschäftigte. Heinrich ~VIII.~ von England, Karl ~IX.~, Heinrich ~III.~
und ~IV.~ von Frankreich waren ebenfalls Gönner der Uhrmacherkunst.
Allʼ das konnte jedoch nicht hindern, daß die damaligen Uhren ungenau
waren; es gab ja noch keine Maschinen, sondern alles mußte mühsam
ausgezirkelt und von Hand bearbeitet werden. Die Waghemmung leidet an
manchen Fehlern; bei der oft unverhältnismäßig großen Zahl von Rädern
mußte auch die Reibung entsprechend ausfallen, was wiederum kolossale
Gewichte bedingte, diese aber nutzten das Werk rasch ab, u. s. w. Wir
dürfen in keinem Fall an die Genauigkeit unserer gewöhnlichen heutigen
Uhren denken, auch wenn eine berühmte alte Uhr in Frage kommt.
Wenn nun trotzdem schon frühe versucht wurde, die Uhren als Zeitmesser
bei astronomischen Untersuchungen anzuwenden, so darf es uns nicht
auffallen, Klagen über die Unvollkommenheit derselben zu vernehmen
und große Ungenauigkeit im Gange festgestellt zu sehen. Als Erster
benutzte, so viel bekannt, Bernhard Walter[45] aus Nürnberg (1430 bis
1504) eine Räderuhr zu astronomischen Beobachtungen, ungefähr vom Jahre
1484 an. Seine Uhr hatte ein Stundenrad mit 56 Zähnen; aus der Anzahl
der Umdrehungen dieses Rades beobachtete er die Zeit, welche zwischen
dem Erscheinen Merkurs und der Sonne verstrich. Diese Uhr soll ganz
genau (~ad unguem~) gegangen sein.
Die Beobachtungen sind aufgezeichnet in der 1666 und später noch
mehrfach erschienenen „Geschichte des Himmels” des Jesuiten Albert
Curtius, der aber durch Buchstabenversetzung seinen Namen in Lucius
Barettus umwandelte. Den Hauptinhalt des Werkes bilden außer den bis
dahin bekannten Beobachtungen der Alten, die Ergebnisse der Tätigkeit
Tycho Brahes. Die auf Bernhard Walter bezügliche Stelle findet sich
a. a. O. S. 52: „Im Jahre Christi 1484: Beobachtungen zu Nürnberg.
Am 16. Januar habe ich ☿ (Merkur) beobachtet, nachdem ich die Uhr,
welche von Mittag zu Mittag ganz genau gegangen, gerichtet hatte. Ich
sah aber morgens früh den Merkur in Berührung mit dem Horizonte. Im
selben Augenblicke hing ich das Gewicht der Uhr ein (~appendi pondus
horologii~), welche ein Stundenrad von 56 Zähne hat. Dieses machte
einen Umlauf und dazu noch 35 Zähne, bis der Mittelpunkt der Sonne im
Horizont erschien. Daraus folgt, daß an diesem Tage der Merkur um 1
Stunde und 37 Minuten vor der Sonne aufging, was mit der Berechnung
ziemlich stimmt.”
Auch Mästlein oder Möstlein (1550-1631), der berühmte Astronom und
Mathematiker zu Tübingen und Lehrer Keplers, benützte eine Räderuhr
zu astronomischen Beobachtungen. Von dieser Uhr sagt Mästlein, das
größte Rad, welches in zwölf Stunden einen Umlauf macht (Stunden- oder
Zeigerrad) habe 42 Zähne; der Trieb, welcher in dasselbe eingriff, 3
Zähne; auf derselben Achse war das Bodenrad, an welchem das Gewicht
hängt, mit 64 Zähnen. Sein Trieb hatte 8 und das nächste Rad 54 Zähne.
Das vierte und letzte Rad mit einem Triebe von 6, zählte 21 Zähne und
gab 42 Doppelschläge. Durch Rechnung ergibt sich, daß stündlich 3528
Schläge gehört werden. Nach der Annahme Mästleins bewegt sich nun
der Himmel von einem Schlag zum andern um 15″ 18‴; daraus berechnete
er den Durchmesser der Sonne zu 34′ 13″, indem er die Anzahl Schläge
zählte, während welcher die Sonne durch einen Meridianfaden ging.
Am 6. Dezember wurden die Beobachtungen wiederholt, es ergaben sich
aber jetzt nur mehr 137, statt wie früher 146 Schläge, so daß für den
Sonnendurchmesser 32′ 6″ erhalten wurden. Später erhielt derselbe
Astronom bloß 129 Schläge, also 29,75′.
Mästlein schloß mit Recht aus dieser Verschiedenheit, daß die Uhr
ungenau sei; er sagt auch, sie sei einmal innert 24 Stunden ¾ Stunden
zu spät gegangen. Dies war auch bei der angegebenen Konstruktion des
Werkes gar nicht anders möglich.
Neben Mästlein benützte der fürstliche Astronom Landgraf Wilhelm ~IV.~
von Hessen Räderuhren. Er sowohl, als sein mathematischer Gehülfe,
Christoph Rothmann, rühmen die Genauigkeit ihrer Instrumente, welche
der Schweizer Jost Bürgi, von dem später die Rede sein wird, verfertigt
hatte. Tycho will aber nicht recht an diese Genauigkeit glauben.
Dieser Gelehrte, der „König der Astronomen,” fällt ein ganz anderes
und wohl begründetes Urteil über damalige Uhren als astronomische
Instrumente.[46] Seine Hilfsmittel waren so sorgfältig gearbeitet, als
es damals nur möglich war. Eine Beschreibung derselben besitzen wir von
Tycho selbst, welche er durch seinen deutschen Sekretär für Wilhelm von
Hessen, mit dem er in lebhaftem Briefwechsel stand, hatte anfertigen
lassen. (Vergl. ~Epistolarum Astronomicarum libri. Uraniburgi Daniæ~,
~p.~ 219). „Ein zusammengefaßte Beschreibung, welche kürtzlich inhelt,
was für Astronomische Instrumenten der Edel und Wohlgeborne Tycho Brahe
hat anrichten lassen. ... ~VII.~ bey diesem ~Observatorio~ ist ein
groß ~Horologium~ (Uhr), welchs die Stunden, Minuten und ~Secunden~
zeigt, und das ~paucis exceptis~, durch einige ~rotam Orichalcicam~,
welche zwey ~Cubitos in Diametro~ hat vnd in 1200 Zehne gar fleißig
außgeteilt (~sic!~). Hat auch darneben zwey ander kleinere ~Horologia~,
die deßgleichen ~Horas~, ~Minuta~ vnd ~Secunden~ zeigen.” Diese
drei Uhren waren in der Uranienburg selbst aufgestellt; der Bericht
spricht aber noch von den Instrumenten, „so außerhalb dem Schloß in
unterirdischen Gewölben ordiniert sein.” „In dem Nordwesterwinckel
hangen zwey Vhrwerk bey dem Tisch, welche die ~Horas~, ~Minuta~ und
~Secunda~ außweisen, also daß der die ~Observationes~ anschreibt, dabey
sitzen, vnd das ~Momentum~, wann die ~Observatio~ geschiecht, flux
anmerken kan.” Tycho benützte also wenigstens fünf Uhren.
Die Gründe der Ungenauigkeit aller damaligen Räderuhren für
astronomische Beobachtungen werden gut angegeben. „Mit welchʼ
mechanischer Sorgfalt solche Uhren auch immer gearbeitet sein mögen, so
sind sie doch wegen Veränderung in Luft und Wind selbst veränderlich,
und es gibt keine Abwehr dieser Unbeständigkeit, wenn sie zur
Winterszeit in geheizten Zimmern aufgestellt sind; selbst dann nicht,
wenn die Temperatur so viel als möglich gleich gehalten wird. (Es gab
damals noch keine Thermometer!) So werden sich Schwankungen des Ganges
zeigen. Leicht kann es sich auch treffen, daß einige Zähnchen oder
Räder ungleichmäßig gearbeitet sind, so daß sie die Regelmäßigkeit des
Ganges, wenn auch nur wenig, stören, auch wenn die Uhr anfangs genau
mit der Sonne oder den Sternen übereinstimmte. Ja selbst die Schnur,
an welcher das Gewicht hängt, beschleunigt den Gang, wenn viel davon
abgewickelt ist, mehr, als wenn das Gewicht noch hoch hängt. Wenn
dieser Unterschied auch gering sein mag, so stört er doch, da ja eine
Differenz von 4 Sekunden an der Uhr, bei einem Sterne schon eine Minute
ausmacht. Auch andre Gründe raten, den Uhren nicht zu trauen.”[47]
Es war also notwendig, um zu einigermaßen genauen Resultaten zu
gelangen, die Uhr fleißig zu korrigieren. Dies geschah entweder
durch Sternbeobachtungen, oder durch Feststellung des Sonnenstandes.
Tycho beobachtete besonders mit zwei Uhren, einer größeren und einer
kleineren; es finden sich aber doch Fehler von mehr als zwei Stunden
angemerkt von einem Tag zum andern. Das Beobachtungstagebuch ist von
derartigen Bemerkungen voll. Natürlich hatte da auch der Uhrmacher
vollauf Arbeit, und die Astronomen gerieten in große Verlegenheit, wenn
ihnen ein solcher fehlte. So ersucht auch Tycho einmal dringend Wilhelm
von Hessen um baldmöglichste Zusendung eines geschickten ~„Automatopæum
sive Horologiarium”~ (Uhrmacher), da der frühere, Crole, gestorben sei.
Es darf uns also nicht wundern, wenn Tycho, dieser ausgezeichnete
Astronom, nach einem Ersatz der Räderuhren sich umsah, allerdings
mit negativem Erfolg. Er schildert diese Bemühungen in humorvoller
Weise. Zuerst wurde ein Versuch mit Quecksilber gemacht, das durch 3
bis 4malige Sublimation mühsam gereinigt wurde. Es sollte eine Art
Wasseruhr hergestellt werden, wobei Tycho noch die Vorsicht benützte,
das Niveau der Flüssigkeit konstant zu erhalten. Das in einer
bestimmten Zeit ausgeflossene Quecksilber wurde gewogen, und man suchte
danach zu bestimmen, wie viel in einer Stunde, Minute oder Sekunde
ausfließen könne. Aus dem Gewichte wurde also die Zeit bemessen, um so
auf eine genauere Bestimmung der Rektaszension eines Sternes etc. zu
kommen. Tycho sagt mit Recht: „Gewiß eine mühevolle und teure Arbeit.
So erfüllte sich auch hier der Spruch des stagirischen Philosophen
(Aristoteles): Es findet sich in Merkur (Quecksilber), was immer ein
Weiser suchen mag.” Merkur der Planet bewährte indes auch hier wieder
seine Feindschaft gegen die Astronomen!
Auch mit Bleikalk (oxydiertem Blei) versuchte Brahe durch Konstruktion
einer Sanduhr zu bessern Ergebnissen zu gelangen. Er wollte Merkur
und Saturn vereinigen, da ja nach der Meinung der Astrologen, deren
Verbindung (Konjunktion) die günstigste sei. Alles umsonst! „Aber
nicht bloß der verschmitzte Merkur vereitelte meine Bemühungen, so wie
er am Himmel die Astronomen, auf Erden die Chemiker narrt, sondern
sogar der sonst so ernste und bedächtige Saturn[48] ließ von seinem
arglistigen und heimtückischen Gebaren nicht ab, so daß schließlich die
ganze Arbeit vereitelt wurde. Dies alles erwähne ich nur deswegen so
weitläufig, damit die Freunde der Astronomie ersehen, wie schwierig es
sei, die Stellung auch nur eines einzigen Sternes am Himmel in bezug
auf die Solstitien oder Aequinoktien im voraus zu berechnen”, und fügen
wir noch bei: wie viel besser wir mit unsern weit genauer gehenden
Uhren gestellt sind, als es bei diesem großen Astronomen vor 300 Jahren
der Fall war.
Nach allʼ dem wird das Mißtrauen Tychos gegen die angebliche
Genauigkeit der hessischen Uhren begreiflich, und müssen uns auch die
noch um 100 Jahre ältern Angaben Walthers über seine genau gehende Uhr
sehr verdächtig erscheinen.
Kehren wir nach diesen Bemerkungen zur weitern Entwicklung der
Räderuhren zurück!
Wenn auch die Dimensionen der Uhren nach und nach auf ein immer
bescheideneres Maß zurückgeführt wurden, so blieb man dabei doch nicht
stehen, sondern suchte sie so klein zu machen, daß dieselben auch
auf Reisen, ja sogar in der Tasche bequem nachgeführt werden konnten.
Es waren jedoch hier ganz bedeutende Schwierigkeiten zu überwinden,
bevor das Ziel einigermaßen erreicht war. Einmal fiel natürlich das
Gewicht als treibende Kraft ganz weg, und es mußte für passenden Ersatz
gesorgt werden. Dies geschah durch die gespannte Stahlfeder, welche
vermöge ihrer Elastizität das Räderwerk zu treiben im stande ist. Sie
wurde ursprünglich an eine der 4 Säulen, zwischen denen sie ruhte (das
Federhaus entstand erst später), mit dem einen, und mit dem andern
Ende an dem Wellbaum befestigt. Oben saß das sogenannte Stirnrad,
welches die übrigen Räder in Bewegung setzte. Von nachteiligem
Einfluß auf die Genauigkeit einer solchen Uhr war der Umstand, daß
sie beim Aufziehen der Feder still stand; dem wurde abgeholfen durch
Einführung des „Gesperres,” bestehend aus Sperrrad und Sperrkegel.
Beide befinden sich außerhalb der Platinen (Platten, zwischen denen das
Räderwerk angeordnet ist); das Rad läßt wohl die Bewegung zum Spannen
der Feder zu, verhindert aber durch Einklappen des Sperrkegels die
entgegengesetzte.
Eine andere Schwierigkeit bestand in der geringen Größe der Räder einer
Taschenuhr. Wenn das Werk erträglich genau gehen sollte, so mußten alle
Teile sehr fein gearbeitet sein; gewiß keine kleine Aufgabe bei dem
damaligen Stande der Werkzeuge.
Eine Feder wirkt um so kräftiger, je stärker sie gespannt ist;
also müßte an und für sich eine Federuhr anfänglich sehr rasch,
nach und nach aber immer langsamer gehen. Diesem Uebelstand wurde
abgeholfen durch die sogenannte Schnecke. Es ist dies, wie jedermann
bekannt, ein kegelförmiger Körper, welcher an seiner Oberfläche mit
schraubenförmigen Windungen versehen ist. Trommel (Federhaus) und
Schnecke stehen nebeneinander und sind durch eine Schnur, Darmsaite
oder Kette verbunden, von welcher das eine Ende am oberen Teil der
Trommel, das andere am unteren Teil des Kegels befestigt ist. Wird nun
die Feder aufgezogen, so strebt sie sich wieder auszudehnen, also die
Trommel in entgegengesetzter Richtung zu drehen. Wegen des Sperrrades
ist dies aber nicht möglich, ohne daß zugleich auch die Schnecke sich
drehe, wodurch allmählich die Kette von oben nach unten auf die Trommel
sich abwickelt. Nun wirkt nach den Gesetzen der Mechanik eine Kraft
um so intensiver, je länger ihr Arm ist. Sollte also der Antrieb der
gespannten Feder anfangs und gegen Ende hin sich annähernd gleich
bleiben, so mußte sie zuerst am kürzeren und nach und nach an einem
immer längeren Hebelarme tätig sein (Fig. 17). Dieser Zweck wird durch
die geniale Konstruktion der Schnecke erreicht, welche dem Scharfsinn
ihres unbekannten Erfinders alle Ehre macht.
[Illustration: Fig. 17.]
Ebenso wie die Erfindung der Schnecke, ist auch jene der Uhrfeder in
tiefes Dunkel gehüllt. Sicher ist, daß Henlein, wie es weiter unten
ausführlicher besprochen werden soll, Taschenuhren ohne Gewicht, also
mit Federn herstellte. Es scheint auch ohne weiteres klar, daß einem
Schlosser, und aus diesen gingen ja die Uhrmacher hervor, der Gedanke
kommen konnte, die Feder, welche schon längst in den Türschlössern
angewendet wurde, auch bei der Uhr als Ersatz des Gewichtes zu
verwerten. Die Franzosen allerdings schreiben diese Erfindung einem
Landsmann unter Karl ~VII.~ (gest. 1461) zu, ohne daß jedoch bis jetzt
eine sicher beglaubigte Uhr aus jener Zeit zum Vorschein gekommen
wäre. Wir geben hier die Abbildung eines alten Tischührchens, das die
Jahreszahl 1504 eingeritzt trägt und in so fern einigen Anhalt gäbe für
die Erfindung der Feder. Fig. 18 stellt das Aeußere dar; Fig. 19 den
inneren Mechanismus, von unten gesehen. Zum Gebrauche der Uhr während
der Nacht sind auf dem Zifferblatt Knöpfe angebracht, unter der Ziffer
12 ein etwas größerer. Ein in Fig. 18 sichtbares Türchen bei ~A~ (mit
der Jahrzahl und einem durchstrichenen ~S~) läßt den Gang der Uhr
beobachten. Jedenfalls ist dieses Werk sehr merkwürdig und gehört zu
den ältesten, die noch vorhanden sind.
[Illustration: Fig. 18.]
Die Hemmung der ersten Taschenuhren war ähnlich wie bei den
Gewichtuhren, also ein schwingender Balken, entsprechend verkleinert
und an den Enden verdickt nach Art eines Löffels, weshalb man sie auch
Löffelunruhe nannte. Bald trat an ihre Stelle die ringförmige Unruhe,
welche heute noch verwendet wird. Später kam noch die Spiralfeder
hinzu, und diese beiden Stücke, Unruhe und Spiralfeder, bilden die
eigentliche Hemmung der Taschenuhren.[49]
[Illustration: Fig. 19.]
Wann wurde die erste Taschenuhr hergestellt? Diese Frage läßt sich,
wie die bezüglich der Räderuhren, nicht genau beantworten. Allgemein
wird als Erfinder dieser nützlichen Vorrichtung Peter Henlein aus
Nürnberg und als Zeitpunkt derselben der Anfang des 16. Jahrhunderts
genannt. Diese Annahme hat auch die meisten Gründe für sich, obschon
Deutschland, England und Frankreich sich um die Ehre der Erfindung
streiten; in Deutschland im besondern die Städte Augsburg, Straßburg
und Nürnberg. Auch die Zeit findet sich verschieden angegeben; es
scheint aber sicher, daß im 15. Jahrhundert kleine tragbare Uhren
verfertigt worden seien.
Der Ausdruck „tragbar” hat zu Mißverständnissen Veranlassung gegeben,
indem einige Stellen, wo von kleinen tragbaren Uhren die Rede ist, auf
Taschenuhren gedeutet wurden. „Tragbar” hießen auch die Zimmeruhren,
im Gegensatz zu den Turmuhren. So findet sich im Inventar Karls ~V.~
von Frankreich eine Uhr verzeichnet, welche einst Philipp dem Schönen
(1285-1314) gehört haben soll; man hat diese Uhr ohne weitere Beweise
als Taschenuhr angesehen. Hamberger und Beckmann betrachten auch die
Uhr, welche Kaspar Visconti († 1499) besingt, als eine Taschenuhr.[50]
Sie zeigte aber außer den Stunden auch noch den Planetenlauf, die
jährlichen Feste und war mit einem Schlagwerk versehen; es ist also
schwerlich an eine Taschenuhr zu denken.[51] Wir haben demnach hier
eine Wohnungsuhr vor uns, „die damals in den verschiedenen Ländern
Europas eben aufkamen und gegen die unbeweglichen Turmuhren „beweglich”
und von einem Ort zum andern transportierbar waren, wenn sie auch noch
durch das treibende Gewicht an eine Wand gebunden waren. Sie bezeichnen
als solche gewiß einen so bedeutenden Fortschritt in der Uhrmacherei,
daß sie einen Dichter gar wohl zu einem Lobgesang auf sie veranlassen
konnten” (Friedrich a. a. O).
Speckhart erwähnt auch eine 1494 in die Sebalduskirche zu Nürnberg
gestiftete Tafel, auf welcher ein gewisser Grundherr als Stifter einer
Uhr gepriesen wird:
Herr Ulrich Grundherr war beflissen,
Uff eine Uhr, die hett ein Grund,
Die schlug viermal in einer Stund,
Teilt fein die Viertel alle aus,
Das bracht der Herr mit ihm zu Haus
und gabs den Herren zu verstahn,
Die hießen bald eins machen lahn.
Also auch eine tragbare Uhr, wenn auch noch nicht eine Taschenuhr.
Du Verdier erzählt nach alten Chronisten aus der Zeit Ludwigs ~XI.~
(1461-1483) von einem Höfling, der ein leidenschaftlicher Spieler war
und einst alles verloren hatte. Er trat in das Zimmer des Königs und
nahm eine dort befindliche Uhr weg, indem er sie in seinem Aermel
verbarg. Der Diebstahl wurde aber alsbald entdeckt, da die Uhr zu
schlagen begann. Der König verzieh dem armen Schelmen und schenkte ihm
die Uhr.[52] Ob dieses kleine Werk eine Taschenuhr gewesen, läßt sich
wegen Mangel näherer Quellenangaben nicht feststellen.[53]
Bezüglich des Nürnberger Schlossermeisters Peter Henlein haben wir
aber positive Nachrichten.
Ein Hauptzeuge in dieser Angelegenheit ist Johannes Cochläus, der
bekannte Gegner Luthers. Im Anhang zu seiner 1511 erschienenen
~Cosmographia Pomponii Melæ~, welche Willibald Pirkheimer gewidmet ist
und von den Vorzügen Nürnbergs handelt, sagt er u. a. folgendes: „Es
werden tagtäglich schwierigere Dinge erfunden; so hat Peter _Hele_,
ein noch junger Mann, Werke gemacht, welche selbst bei den größten
Mathematikern Bewunderung erregen; denn aus wenig Eisen (~parvo ferro~)
baut er Uhren mit sehr vielen Rädern, welche, wie immer gelegt, ohne
jedes Gewicht 40 Stunden zeigen und schlagen, auch wenn sie auf der
Brust oder in der Börse getragen werden.” Aus dieser wichtigen Stelle
ergibt sich, daß die Uhren klein und von Eisen waren; ferner, daß
eine Feder das Räderwerk trieb. Vielleicht kam Henlein durch seinen
Schlosserberuf auf den guten Gedanken, die Feder bei den Uhren zu
verwenden. Ueber das Jahr der Erfindung erfahren wir durch Cochläus
nichts; Speckhart ist geneigt, die Zeit von 1500 bis 1510 dafür
anzusetzen. Die ersten Taschenuhren wurden wahrscheinlich als Reise-
oder Kutschenuhren verwendet; eine solche von 36 Stunden Gehzeit aus
dem Jahre 1560, bewahrt das Germanische Museum.
Cochläus schreibt Peter _Hele_; andere Schreibweisen sind Heinlein,
Henlein, Henle und statt Peter, Andreas Henlein. Es ist das Verdienst
der Herren ~Dr.~ Mayer, früher Archiv-Sekretär in Nürnberg, und
~Dr.~ Locher, die richtige Schreibweise gefunden zu haben. Mayer
durchforschte zu diesem Zwecke die Verzeichnisse Nürnberger Schlosser
von 1462 bis 1548, ohne einen Peter _Hele_ zu finden, wohl aber wird
öfter ein Peter _Henlein_ erwähnt. Dies ist also die einzig richtige
Leseart.
Das Geburtsjahr unseres Meisters ist nicht bekannt. 1504 war Henlein
in einen Raufhandel verwickelt, welcher mit einem Totschlag endete;
Peter scheint jedoch nicht der Hauptschuldige gewesen zu sein,
wenigstens wurde nur eine Geldbuße über ihn verhängt. Wir dürfen nun
annehmen, daß Henlein damals ein erwachsener Bursche, in den zwanziger
Jahren war. 1509 wurde er Meister, was ein Alter von wenigstens 30
Jahren erforderte. Er verehelichte sich, wann ist unbekannt; seine
Frau hieß Kunigunde. Auch eines Bruders, Hermann Henlein, geschieht
Erwähnung, welcher wegen Ermordung „eines jungen Bettelmaidle” zu
Augsburg hingerichtet wurde. Das Todesjahr Henleins ist 1542; denn im
ältesten Nürnberger Totenbuch findet sich vom 4. Juni bis 14. September
genannten Jahres der Eintrag: „Peter Henlein, Vrmacher auff St.
Katharina.”
Wann Henlein seine erste Uhr verfertigte, ist ungewiß. 1511 wendet sich
die Nonne Felicitas Grundherrin an ihren Vater Leonhard Grundherrn,
mit der Bitte um einige „Orrlein.” Sie wurde aber von ihrer Aebtissin
getadelt, weil sie „um Lappenwerk” angehalten habe. Damals also waren
die Taschenuhren schon käuflich zu haben.[54]
Die neue Erfindung verbreitete sich, wie leicht einzusehen, ihrer
ausgezeichneten Brauchbarkeit entsprechend sehr rasch; bei dem regen
Verkehr Nürnbergs mit fast allen Ländern war dieses auch nicht
schwer. Gemma Frisius (verdienter Schriftsteller über Astronomie und
Kosmographie, 1508 bis 1555) gab 1530 eine Schrift heraus (Prinzipien
der Astronomie und Kosmographie), worin er sagt, daß die kleinen oder
Taschenuhren erst letzthin erfunden worden seien; sie hatten sich also
in kurzer Zeit bis nach Holland verbreitet. Das South Kensington-Museum
in London besitzt Taschenuhren englischen Fabrikates aus den Jahren
1539, 1540, 1541 und 1560. -- Da die neue Erfindung hochgeschätzt
war, wurden die Taschenuhren auch zu Geschenken verwendet. So sandte
Friedrich Pistorius, letzter Abt von St. Aegidien in Nürnberg,
gestorben 1553, an Luther eine Nürnberger Taschenuhr. Sie war diesem
noch unbekannt und bewog ihn, Pistorius dafür besonders zu danken. In
seinem Schreiben sagt er u. a.: ein höchst angenehmes Geschenk; so daß
ich mich gezwungen fühle Schüler unserer Mathematiker zu werden, um
alle die Gesetze und Regeln einer Uhr zu verstehen, denn vordem habe
ich etwas derartiges nie gesehen oder beobachtet (Roth, Geschichte
des Nürnberger Handels). Auch Melanchthon soll eine von Peter Henlein
verfertigte Uhr besessen haben. Auch als Legate wurden Taschenuhren
vermacht. Parker, Erzbischof von Canterbury, bestimmte in seinem
Testament vom 5. April 1575 (Beckmann ~l. c. I.~ Bd.): ~„do et lego
fratri meo Richardo baculum meum de canna Indica, qui horologium
habet in summitate.”~ Ebenso erhielt der schweizerische Humanist
Glarean durch Oekolampadius, als Erasmus von Rotterdam gestorben, eine
Taschenuhr als Andenken an diesen.
[Illustration: Fig. 20.]
Ob noch von Henlein selbst herrührende Uhren vorhanden seien, ist
schwer zu sagen. Sicher besitzen viele Sammlungen Taschenuhren aus der
ersten Hälfte des 16. Jahrhunderts (S. Fig. 20). Die Sammlung der Gebr.
Junghans in Schramberg, das „Neue deutsche Museum für Zeitmeßkunst”
bewahrt als eine Zierde eine Taschenuhr, die ganz von Eisen gefertigt
ist und Henlein allgemein zugeschrieben wird. Sie mißt bei 2 ~cm~ Höhe
6 ~cm~ im Durchmesser und geht 40 Stunden. Die Form ist rund.
[Illustration: Fig. 21.]
Eine sehr alte Uhr, die wohl in die Zeit Henleins zurückreicht, birgt
die berühmte Sammlung Marfels in Berlin. Das Gehäuse besteht aus
Bronze, die Form ist zylindrisch, das Werk ganz von Eisen. An den
Zahlen des Zifferblattes sind erhöhte Knöpfe befestigt, so daß man im
Dunkeln die Stellung des Zeigers mit den Fingern tasten kann. Bei der
Zahl 12 ist statt des Knopfes eine Spitze angebracht. Den Dienst der
Spirale versieht eine Schweinsborste (Fig. 21).
[Illustration: Fig. 22.]
Als Uebergang zu den „Eiern” treffen wir dort auch achteckige Uhren,
welche ja neuestens wieder nachgeahmt werden. (In dieser ganz aus
Privatmitteln erstellten und wohl vollständigsten und einzigen Sammlung
der Welt befinden sich Zeitmesser vom 12. Jahrhundert an bis herauf
zu den neuesten Erzeugnissen und aus allen möglichen Materialien.
Die Sammlung setzt sich zusammen aus der Speckhartschen Kollektion,
der Sammlung Marfels in Berlin, über welchʼ letztere im Verlag der
Deutschen Uhrmacherzeitung eine Schrift von Horstmann erschien, und
der Sammlung O. Gasser in Magdeburg.[55] -- Zwei Zeiger (für Stunden
und Minuten) kamen erst um 1700 auf; ältere Uhren haben nur einen.
Sogenannte „Nürnberger Eier” haben sich noch viele erhalten, diese
Form entstand aber erst später (ca. 1550); auch hießen die Nürnberger
Uhren nicht schlechtweg Eier, sondern „lebende Eyerlein.” Die Uhrmacher
gefielen sich bald in den seltsamsten Formen: Uhren in Kreuzform, Uhren
als Rosen, Tulpen, Sterne, Aepfel u. s. w. Die Gehäuse sind vielfach
auf das schönste gearbeitet, mit Edelsteinen und Email, heidnischen und
christlichen Figuren, Apollo und Diana, Christus, Maria etc. verziert.
(Vgl. Fig. 22. Französische Taschenuhren aus der Zeit der Valois).
[Illustration: Fig. 23.]
Eine originelle deutsche Arbeit ist Fig. 23, eine Totenkopfuhr. Die
obere Platine trägt den Namen des Augsburger Uhrmachers Johann Lendl.
Auf der Innenseite der Platte, die das Zifferblatt bedeckt, ist die
Inschrift eingraviert: ~„Lorlogeur francoient (?) du ducq dʼAremberque
a mons.”~ (Der französische (?) Uhrmacher des Herzogs von Aremberg in
Mons (Belgien)). Diese Inschrift scheint später angebracht worden zu
sein. Der Totenkopf ist aus Silber; das ebenfalls silberne Zifferblatt
trägt eine gravierte Darstellung des jüngsten Gerichtes (Speckhart
a. a. O. 401).
Henlein verfertigte in seinen späteren Jahren Uhren, welche so klein
waren, daß sie in sogenannten Bisamknöpfen untergebracht werden
konnten. Auch anderwärts wurden derartige Kunststücke ausgeführt.
Peter Aretino erwähnt in einem Briefe von 1537[56] eine Uhr, welche
Gian Vincenzio, eigentlich Joh. Capobianco geheißen († 1570), in einem
Fingerring für den Großtürken verfertigt hatte. Eine andere, ebenso
kleine und noch künstlichere Uhr machte derselbe Meister für Ubaldo,
den Herzog von Urbino. Sie zeigte die zwölf Himmelszeichen, eine Figur
in der Mitte wies die Stunden; wenn der Bericht zuverlässig ist, besaß
diese Ringuhr auch noch ein Schlagwerk. Sie wurde an ihrem Verfertiger
zur Lebensretterin. Capobianco hatte nämlich in Venedig einen Feind
niedergestochen; er wurde deswegen zum Tode verurteilt, auf Fürbitte
Karls ~V.~ jedoch, der, wie bekannt, ein großer Freund geschickter
Uhrmacher war, befreit und bloß verbannt.[57]
Es braucht wohl nicht bemerkt zu werden, daß derartige kleine Werke
nicht genau gehen konnten, sondern daß bedeutende Fehler vorkommen
mußten; dies hindert aber nicht, dem unbedingt großen technischen
Können der alten Meister alles Lob zu spenden.
Wie Paul von Stetten in seiner 1779 und 1788 erschienenen
„Kunst-Gewerbe- und Handwerksgeschichte der Stadt Augsburg” bemerkt,
trugen daselbst die Stutzer vor Erfindung der Taschenuhren Sanduhren
an den Beinen! 1588 dagegen werden solche erwähnt, welche kleine runde
Schlaguhren vorn auf der Brust tragen.
Auch an den Taschenuhren wurden bald Verbesserungen angebracht; ca.
1550 wurden die 4 Pflöcke, zwischen denen die Feder offen dalag,
durch das Federhaus ersetzt; 1590 führte der Genfer Gruet statt der
Darmsaite auf der Schnecke eine Kette ein, welche den Vorteil bot,
nicht hygroskopisch zu sein.[58] An den ersten Taschenuhren geschah
die Regulierung durch zwei an verschiebbaren Hebeln angebrachte
Schweinsborsten, an welche die Unruhe anprallte. Die Spiralfeder
wird Huygens zugeschrieben,[59] andere nennen den französischen Abbé
Hautefeuille von Orleans, wieder andere den Engländer Hooke als
Erfinder. Vielleicht gebührt diese Ehre allen zusammen.
Die weiteren wichtigen Vervollkommnungen, welche die Taschenuhr im
Laufe der Zeit erfahren, werden in einem späteren Abschnitte behandelt.
Daß aber alle damaligen Uhren größeren Ansprüchen auf Genauigkeit nicht
genügten, haben die angeführten Tatsachen gezeigt. Auch die Taschenuhr
war noch keineswegs jener zuverlässige Zeitmesser, als welchen wir sie
heute schätzen.
~IV.~
Die Erfindung der Pendeluhr.
Bei den Taschenuhren war es die Erfindung der Spiralfeder durch
Huygens, bei den übrigen die des Pendels und dessen passende Anwendung,
welche die Zeitmesser zu jener Vollkommenheit brachte, die wir heute an
ihnen bewundern.
Unter einfachem oder mathematischem Pendel versteht man einen
materiellen, dem Einfluß der Schwere unterworfenen Punkt, welcher an
einem als gewichtslos gedachten Faden hängt. Letzterer stellt die
Verbindung des beweglichen schweren Punktes her mit dem unbeweglichen
(der Achse), um welchen jener sich dreht. In Wirklichkeit findet
sich selbstverständlich ein mathematisches Pendel nie, sondern nur
das physische oder zusammengesetzte, welches durch jeden Körper
dargestellt wird, der um eine horizontale Achse schwingen kann. Es
lassen sich aber die Gesetze dieses Pendels auf die des mathematischen
zurückführen; Galilei und Huygens beschäftigten sich zuerst damit. Wie
die Mechanik beweist, ist die Schwingungsdauer eines Pendels bei sehr
kleinen Schwingungen annähernd unabhängig von der Schwingungsweite oder
Amplitude. Dieser als Isochronismus kleiner Schwingungen bezeichnete
Satz ist sehr wichtig für die Anwendung des Pendels als Regulierapparat
der Uhren.
Bekannt ist die Anekdote, nach welcher der junge Galilei 1583
durch Beobachtung der Schwingungen einer Lampe im Dom zu Pisa auf
den Isochronismus der Pendelschwingungen gekommen sein soll; er
stellte aber ein Zählwerk (Pendel mit Vorrichtung zur Angabe der
Schwingungszahl) erst 1636 her. Die Astronomen benützten dieses
Instrument alsbald. Zwar soll nach Humboldt (Kosmos ~II.~ S. 258 und
451) schon der im 10. Jahrhundert lebende arabische Astronom Ibn
Junis das Pendel bei seinen Beobachtungen benützt haben; sicher ist,
daß der Danziger Bürgermeister und Astronom Hevelius (1611 bis 1687)
es verwendete, und zwar zur Beobachtung der Sonnenfinsternis vom 11.
August 1659. Ebenso bezeugt der Jesuit Riccioli (1598-1671), wohl der
bedeutendste Gegner Galileis, ausdrücklich, daß er mit seinem Genossen
Grimaldi viele Beobachtungen mit einem Pendel gemacht habe.[60] Auch
der Jesuit Schott, dem wir die erste gedruckte Beschreibung der
Luftpumpe (~„Experimentum novum Magdeburgicum”~) verdanken, machte
zahlreiche Versuche, das Pendel als Regulator an Uhren zu benützen.
In seinen ~„Mirabilia chronometrica”~[61] beschreibt er eine Anzahl
Hemmungen, von welchen zwar einige unausführbar sind, andere jedoch
haben nach dem Urteil Duboisʼ (~Histoire de lʼHorlogerie~, ~p.~ 133)
auch jetzt noch für den Uhrmacher Interesse.
Keiner dieser Männer aber, von Galilei abgesehen, ersetzte wirklich die
Bilanz der alten Räderuhr durch das Pendel; Hevelius versichert zwar,
sich lange mit diesem Gedanken getragen zu haben, aber Huygens kam ihm
zuvor.
Drei Namen sind es, die gewöhnlich mit der Erfindung der Pendeluhr in
Verbindung gebracht werden: Jost Bürgi, Galilei und Christiaan Huygens.
Bei der Wichtigkeit der Sache erscheint es angezeigt, auf die Gründe,
die für den einzelnen sprechen, etwas näher einzugehen.
Jost Bürgi[62] (Fig. 24) (auch Byrgi, Burgk u. s. w. geschrieben),
geboren zu Lichtensteig, Kt. St. Gallen, genoß nach Kepler keinerlei
gelehrte Bildung in der Jugend, schwang sich aber durch andauernden
Fleiß und durch besonderes Geschick für Mechanik und Mathematik zum
Künstler und Gelehrten empor. Wir wissen von seinem Lebensgange nichts
bis zum Zeitpunkte, da er als Mechaniker an den Hof des schon öfter
erwähnten Landgrafen Wilhelm von Hessen berufen wurde. Dieser schätzte
ihn bald sehr hoch; er nannte ihn sogar „ein zweiter Archimedes an
Spürsinn.” Nach dem Tode seines Herrn wurde Bürgi von Rudolf ~II.~
als Kammeruhrmacher nach Prag berufen, in welcher Stellung er bis
1622 blieb. Sein Tod erfolgte zu Kassel im Jahre 1632. Er erfand
mancherlei mathematische Instrumente, berechnete auch nach Keplers
Zeugnis (bei Wolf, Biographien, a. a. O. S. 71) viele Jahre vor Neper
die Logarithmen,[63] welche er als „Progreßtabul” veröffentlichte,
allerdings erst 1620, also sechs Jahre nach Nepers Tafeln. -- Was nun
die Erfindung der Pendeluhr betrifft, so ist Wolf entschieden der
Ansicht, daß sie Bürgi zuerkannt werden müsse.
[Illustration: Fig. 24.]
Die Gründe, auf welche diese Annahme sich stützt, sind kurz folgende:
Rothmann, der Mathematiker Wilhelms von Hessen, erwähnt in der
ca. 1586 geschriebenen Einleitung zum Hessischen Sternverzeichnis,
daß in Kassel eine Sekundenuhr benützt worden sei, bei welcher
das Libramentum, d. h. die Unruhe oder der Balancier, „nicht auf
gewöhnliche, sondern auf ganz besondere und neue Weise so getrieben
werde, daß jede Bewegung einer Sekunde entspreche.” Ferner sei schon
zur Zeit Rudolfs ~II.~ in Prag eine von Bürgi verfertigte Pendeluhr
vorhanden gewesen, was auch ein gewisser flamändischer Mathematiker,
Doms, nach dem Augenschein bestätige. So berichtet Joachim Becher in
einer 1680 erschienenen Schrift; er fügt noch bei, daß auch Tycho diese
Uhr benützt habe. Professor Weiß in Wien fand 1873 auf der kaiserlichen
Schatzkammer außer einer sicher von Bürgi gefertigten Prachtuhr noch
eine sehr alte Pendeluhr mit verschiebbarer Linse vor, welche er Bürgi
zuschreibt und als die älteste Pendeluhr ansieht. Zu Kassel endlich,
dem langjährigen Aufenthaltsorte Bürgis, befinden sich drei Uhren,
welche nach Ausweis der alten Inventarien von Bürgi herstammen; eine
derselben besitzt ein Pendel. Dies sind im wesentlichen die zu seinen
Gunsten vorgebrachten Angaben.
Gerland prüft nun alle diese Gründe in seiner abschließenden Arbeit[64]
„Zur Geschichte der Pendeluhr,” welcher wir hier folgen. Er gelangt zum
Ergebnis, daß die Einführung des Pendels als Regulator der Uhren Bürgi
nicht zugeschrieben werden könne.
Der Bericht Rothmanns würde, wenn man annimmt, daß Bürgi das Pendel
erfunden, diesen auch als Entdecker des Isochronismus hinstellen,
als welcher doch allgemein Galilei angesehen wird. Wäre ferner die
von Bürgi an der Uhr angebrachte Verbesserung ein Pendel gewesen,
so ist nicht abzusehen, warum Rothmann den Apparat nicht auch mit
diesem Namen bezeichnete, sondern mit ~„libramentum,”~ (Unruhe), da
er doch an andern Orten das Wort ~„perpendicula”~ gebraucht. Tycho
würde gewiß die ebenso bequeme als nützliche Neuerung Bürgis auch
erwähnt haben, wenn er sie wirklich benützt hätte. Was nun endlich die
Kasseler Uhren betrifft, so ist eine derselben nicht bloß mit einem
Pendel, allerdings ältester Form (Birne) versehen, sondern sie besitzt
sogar die erst 1680 (nach der gewöhnlichen Angabe) von dem englischen
Uhrmacher Element erfundene rückspringende Ankerhemmung. Gerland
beweist auch noch aus Kasseler Akten, daß an der von Bürgi herrührenden
Uhr wiederholt Veränderungen vorgenommen wurden und schließt hieraus,
daß man bei einer solchen Gelegenheit, wahrscheinlich 1676, die alte,
sehr schön und genau gearbeitete Uhr mit einem Pendel versah und so
den neuen Anforderungen anpaßte. Derartige Verbesserungen wurden auch
anderwärts, bald nach Bekanntwerden der Huygensschen Erfindung an schon
vorhandenen Werken angebracht. So z. B. berichtet Blunschli[65] von
Zürcher Uhren, welche Pendel erhielten. Die 1538 durch Hans Luter von
Waldshut erstellte Uhr auf St. Peter wurde durch Meister Felix Bachofen
1675 in eine Pendeluhr umgewandelt; ebenso 1689 die aus dem Jahre 1581
stammende Uhr auf dem Oberdörffer Turm; 1682 wurden die Uhren auf dem
Ketzer- und dem Grimmenturm in der angegebenen Weise verändert u. s. w.
Hieraus ergibt sich, daß Bürgi wohl kaum als Erfinder der Pendeluhr
angesehen werden kann. Bei den übrigen Verdiensten als Mathematiker und
Mechaniker kann dieser Umstand seinen Ruhm nicht schmälern. Als Rivalen
bleiben also noch Galilei und Huygens.
[Illustration: Fig. 25.]
Galilei (Fig. 25) (eigentlich Galileo, oder Galileo Galilei ~scil.
filius~) wurde geboren zu Pisa am 15. Februar 1564 als Sohn des
Vincenzio di Michelangelo Galilei. Sein Vater war ein gelehrter Mann,
der sich vorzüglich mit mathematischer Musiktheorie beschäftigte und
hierüber ein Werk herausgab. Der Sohn sollte Tuchhändler werden, da die
Familie arm war. Er kam jedoch zu den Mönchen des Klosters Vallombroso
in die Schule, wo er sich große Fertigkeit in den alten Sprachen und
jene Meisterschaft des italienischen Stiles aneignete, welche seine
Landsleute noch heute an ihm bewundern. Mit 17 Jahren bezog der junge
Galilei die Universität zu Pisa, um dort Arzneikunst zu studieren.
Er setzte jedoch bald diese Disziplin beiseite und verlegte sich
vorwiegend auf das Studium der Mathematik und Experimentalphysik. Seine
erste Entdeckung, den Isochronismus der Pendelschwingungen, schlug
er den Aerzten seiner Zeit als Pulsmesser am Krankenbett vor, ein
Verfahren, das sich in Italien auch längere Zeit erhalten haben soll.
Die übrigen wissenschaftlichen Entdeckungen Galileis, seine
Untersuchungen über den freien Fall, über das Fernrohr, die Auffindung
der vier Jupitertrabanten, der Konfiguration der Mondoberfläche, der
Sonnenflecken, der Sichelgestalt der Venus sind bekannt; ebenso die
traurigen Schicksale, welche diesen Mann bis zum Tode verfolgten.
Er starb erblindet im Alter von 77 Jahren, 10 Monaten und 20 Tagen
den 8. Januar 1642. Als Schüler Galileis sind Viviani und besonders
Torricelli, der Erfinder des Thermometers, berühmt geworden. Ein treuer
Freund des unglücklichen Gelehrten, der auch in den gefährlichsten
Lagen bei ihm ausharrte, war der 1644 als Professor der Mathematik zu
Rom verstorbene Benediktinermönch Benedetto Castelli, welcher sich
besonders als praktischer Hydrauliker großen Ansehens erfreute.
Galilei knüpfte schon frühe (1612) mit dem spanischen Hof
Unterhandlungen an, um eine von ihm erdachte Methode der
Längenbestimmung zur See, durch Beobachtung der Jupitertrabanten,
einzuführen. In diesen sich mit Unterbrechung bis 1630 hinziehenden
Verhandlungen wird noch mit keinem Worte des Pendels als Zeitmessers
gedacht, woraus wir schließen dürfen, daß Galilei dasselbe auch noch
nicht praktisch verwertete. Im Jahre 1636 dagegen bot er seine Methode
den Generalstaaten an und versprach zugleich, einen genauen Zeitmesser
herzustellen. Worin dieser bestehe, erklärt er in einem Briefe vom
5. Juli desselben Jahres, welcher an Laurens Reaal, den früheren
Statthalter von Holländisch-Ostindien, gerichtet ist. „Ich bediene
mich,” sagt er, „zur Zeitmessung eines Pendels von Messing oder Kupfer,
welchem ich die Form eines Sektors von 12-15° gebe, dessen Radius
über Spannen lang ist. Den Sektor verdicke ich im mittleren Radius und
verdünne ihn sehr scharf auf beiden Seiten, damit ihm, soweit möglich,
die Luft keinen Widerstand leiste. In seinem Mittelpunkt hat er eine
Oeffnung, durch welche ein Eisen geht, wie jenes, um welches sich eine
Wage bewegt. Dieses Eisen endet unten in eine scharfe Ecke und ruht
auf zwei Stützen von Erz. Wenn nun der Sektor weit vom bleirechten
(lotrechten) Stande entfernt ist und dem eigenen Fall überlassen wird,
so legt er eine Menge Schwingungen zurück, ehe er stille steht. Damit
er aber seine Schwingungen fortsetze und immer weit aushole, muß
derjenige, welcher dabei steht, ihm von Zeit zu Zeit einen starken
Stoß geben.” Eine am Pendelgewicht befestigte Borste (~setola fissa~)
stieß bei jedem Hin- und Hergang des Pendels ein Rädchen um einen Zahn
vorwärts. Ob eine derartige Vorrichtung damals von Galilei ausgeführt
wurde, weiß man nicht; er wollte wahrscheinlich den Abschluß der
Verhandlungen abwarten, um dann die versprochenen Instrumente an die
Holländer abzusenden. Durch Tod einiger der eifrigsten holländischen
Kommissionsmitglieder wurde die Angelegenheit erst verschoben und
schlief dann zuletzt ganz ein.
Diese soeben beschriebene Vorrichtung kann natürlich nicht als Uhr,
sondern nur als Zählwerk bezeichnet werden. Dagegen ist in einem von
Arcetri (bei Florenz) aus an ~P.~ Fulgenzio Micanzio gerichteten
Briefe, datiert vom 5. November 1637, von Zeitmessern die Rede, welche
an Genauigkeit alles Bisherige übertreffen. Er erziele, sagt Galilei,
mit seinen Instrumenten nicht bloß eine Genauigkeit von einem Grad,
sondern auch noch von Minuten, Sekunden Terzen und weiter, wenn es
verlangt werde. Die Vorrichtung selbst wird leider nicht beschrieben.
[Illustration: Fig. 26.]
Es läßt sich aber aus andern Quellen unzweifelhaft beweisen, daß
Galilei die Pendeluhr erfunden habe.[66] Viviani, „der letzte Schüler
Galileis,” wie er sich gern nannte, erwähnt diesen Gegenstand in einer
1659 an Prinz Leopold von Medici gerichteten Schrift.[67] Darin wird
erzählt, wie Galilei 1641, also schon erblindet, auf den Gedanken
kam, „daß es möglich wäre, das Pendel an den Feder- und Gewichtuhren
anzubringen und sich seiner zu bedienen; in der Hoffnung, der sehr
gleichmäßige und natürliche Gang des Pendels werde alle Mängel der
Kunst an den Uhren zu heben im stande sein.” An der persönlichen
Ausführung dieser Idee wurde Galilei durch seine Blindheit verhindert;
er übertrug aber dem Sohne die Konstruktion nach einer Zeichnung,
welche Viviani seiner Schrift für den Prinzen beilegte. Durch den
Tod des Vaters sei jedoch die Sache verzögert und erst 1649 mit der
Ausführung begonnen worden. Die Räder wurden von einem Schlosser
verfertigt, die Zähne aber, um die Sache geheim zu halten, von
Vincenzio selbst geschnitten. Als der Apparat soweit gediehen war,
um seine Wirkungsweise studieren zu können, wurde Vincenzio Galilei
vom Fieber dahingerafft. Viviani beschreibt jedoch die Uhr genau und
an Hand der noch in der Bibliotheca Palatina zu Florenz vorhandenen
Zeichnung fällt es nicht schwer, dieselbe zu verstehen.[68] Die
beigegebene Figur 26 wird das Verständnis erleichtern; sie ist eine
verkleinerte Wiedergabe des Originales, wobei die Hemmung getrennt
dargestellt ist.[69] (Fig. 27).
[Illustration: Fig. 27.]
~P~ bedeutet die Pendelstange, ihre Achse ist in ~M~; ~r~ und ~qs~
sind zwei Hebel, welche mit dem Pendel fest verbunden sind, sich
also auch um ~M~ drehen. ~Np~ ist ein weiterer Hebel, der seinen
Drehpunkt in ~N~ hat; an ihm befindet sich ein Stift (vertikal zur
Papierebene, ebenso wie die Stifte des Zahnrades), vermittelst dessen
sein hakenförmiges Ende aus einem Einschnitt des Zahnrades durch den
Arm ~qs~ herausgehoben werden kann. Der Verlauf der Hemmung ist nun
folgender:
Auf der Welle des untersten Zahnrades hängt an einer Schnur das
treibende Gewicht, welches in der Zeichnung weggelassen ist. Dadurch
wird direkt das unterste Rad und mittelst Uebertragung durch andere
Zahnräder auch das oberste (Sperrrad), welches mit einseitigen scharf
eingeschnittenen Zähnen versehen ist, in Bewegung gesetzt. Hatte nun
das Pendel die in der Figur dargestellte Lage durch Bewegung von rechts
nach links erreicht, so griff der Arm ~qs~ in den Sperrhaken ~Np~ ein
und hob ihn empor, so daß das Sperrrad sich in der Richtung des Pfeiles
(Fig. 27) bewegen konnte, aber nur so lange, bis einer der Stifte,
welcher seitlich am Sperrrad (gegen den Beschauer zu) angebracht sind,
von dem Arm ~r~ arretiert wurde und dadurch die Bewegung hemmte.
Wenn nun das Pendel wieder nach der andern Seite schwingt, so löst
sich beim Passieren der Gleichgewichtslage desselben der Arm ~r~ von
seinem Stifte, wobei er zugleich noch einen kleinen Antrieb erhält
durch das mit einem Ruck sich wieder drehende Sperrrad. Entsprechend
kurze Zeit nachher fällt aber der Sperrhaken ~Np~ wieder herunter und
hemmt die Bewegung aufs neue. Beim Zurückschwingen des Pendels hebt
nun der obere, längere Arm ~qs~ den Sperrhaken wieder, und das Rad
bewegt sich aufs neue um einen Zahn, d. h. um den Abstand zweier Stifte
vorwärts. Diese Bewegung läßt sich natürlich leicht auf ein Zeigerwerk
übertragen. Die Uhr geht so lange, als das Gewicht noch fallen kann.
Diese Hemmung ist eine sehr gute und enthält schon den Grundgedanken
des erst 100 Jahre später erfundenen Grahamschen Ankers. Das Pendel
schwingt fast völlig frei und insoweit wäre die Galileiʼsche Hemmung
der Huygensschen vorzuziehen.
Die Erzählung Vivianis findet ihre Bestätigung in der ausführlichen
Biographie Galileis von Nelli, nach welcher 1688 die Witwe Vincenzios
den Nachlaß ihres Gemahls verkaufte. Darunter befand sich auch
„eine eiserne, unvollendete Pendeluhr, zuerst von Galilei erfunden”
(~un Oriuolo non finito di ferro col pendolo, prima invenzione del
Galileo~). Wohin diese Uhr damals gelangte, ist nicht bekannt.
Aus dem Gesagten erhellt, daß Galilei als der erste Erfinder der
Pendeluhr angesehen werden muß; wenn seine Erfindung sich nicht
verbreitete, sondern in Vergessenheit geriet, so ändert dieser Umstand
an der Tatsache selbst gar nichts. Er wird aber erklärlich, wenn man
bedenkt, daß Vincenzio vor Vollendung des Werkes starb und Viviani
vielleicht im Drange anderer Geschäfte dasselbe ebenfalls nicht
vollenden konnte oder mochte; endlich war die Einrichtung derartig,
daß nicht leicht schon vorhandene Uhren mit dem Pendel versehen werden
konnten. Für die Zeichnung selbst darf Galilei nicht verantwortlich
gemacht werden, da er sie ja, wie bekannt, schon erblindet, diktierte.
Jedenfalls aber ist die Erfindung der Pendeluhr ein schöner Edelstein
in der schon so reichen Krone des großen Physikers und Astronomen
Galileo Galilei.
Durchaus selbständig und ganz unabhängig von Galilei wurde die
Pendeluhr noch einmal erfunden, 15 Jahre später, durch den berühmten
niederländischen Gelehrten Huygens; zwischen Galilei und Newton
vielleicht der bedeutendste Physiker.
[Illustration: Fig. 28.]
Christiaan Huygens[70] (Fig. 28) (latinisiert ~Hugenius~) wurde
geboren im Haag am 14. April 1629. Sein Vater, als lateinischer Dichter
und Mathematiker bekannt, bekleidete die Stelle eines Kabinettsrates
des Hauses Oranien. Er war sehr begütert und unterrichtete seinen
Sohn Christiaan selbst in Mathematik, Musik und Maschinenkunde.
Dieser verfertigte schon als zehnjähriger Knabe allerlei Modelle von
Maschinen, welche zum Teil noch vorhanden sein sollen. Sechszehnjährig
ging er nach Leyden auf die Universität; später setzte er seine Studien
in Breda (Nord-Brabant) fort. 1649 machte Huygens eine große Reise nach
Deutschland und 1655 nach Frankreich, wo er zu Angers als Doktor Juris
promovierte. Die folgenden Jahre wurden abwechselnd in Holland und
England zugebracht, bis Ludwig ~XIV.~ ihn im Jahre 1665 als Mitglied
der vor kurzem gegründeten Akademie nach Paris berief. Von Frankreich
siedelte er 1681 wieder nach Holland über, wo er an den Folgen einer
schweren Krankheit, nachdem die Geisteskräfte rasch abgenommen, im Haag
sein Leben beschloß den 8. Juni 1695 im Alter von 67 Jahren.
Huygens war nie verheiratet und lebte sehr zurückgezogen ganz der
Wissenschaft. Seine Schriften können hier nicht im einzelnen aufgeführt
werden, ebenso wenig als die zahlreichen Entdeckungen, welche die
Physik auf vielen Gebieten diesem Manne verdankt; nur einiges möge
genannt sein. Wie Galilei, beschäftigte auch Huygens sich viel mit
der Optik und mit Anfertigung und Verbesserung der Fernrohre. Mit
Hilfe mächtiger Instrumente, die viel besser waren als jene, welche
Galilei benützte, machte er eine Reihe wichtiger Entdeckungen. So
fand er 1656 den 6. Saturnmond und 1657 den Orionnebel; in einem im
Jahre 1659 erschienenen Werke ~„_Systema Saturnium_,”~ gibt er die
erste Abbildung des Orionnebels, sowie die Auflösung des schon früher
gestellten Anagramms[71] betreffs der Ringe des Saturn und endlich eine
genaue Erklärung derselben.
Außer vielen andern, für unsern Zweck nicht in Betracht kommenden
Schriften Huygensʼ, sind es besonders zwei, welche hier berücksichtigt
werden müssen, nämlich die kleine 1658 erschienene Abhandlung:
~_Horologium_~, ~Hag. Com.~; in derselben wird die schon 1656 gemachte
Erfindung der Pendeluhr beschrieben. Ganz besonders wertvoll aber
ist die größere Schrift: ~_Horologium oscillatorium_~ etc. Paris
1673. Hier findet sich neben vielem andern eine genaue Theorie des
einfachen und zusammengesetzten Pendels und eine ins einzelne gehende
Beschreibung der neuen Uhr.
Die Schrift zerfällt in fünf Abschnitte: 1. Beschreibung der Pendeluhr
in verbesserter Form mit Cykloidenpendel und einer horizontalen
Hemmung. 2. Vom Falle schwerer Körper und ihrer Bewegung auf der
Cykloide. In 26 Propositionen wird der freie Fall, der Fall auf der
schiefen Ebene und auf der genannten Kurve behandelt, zugleich auch
bewiesen, daß letztere eine sogenannte „Tautochrone” ist (siehe weiter
unten), da es gleichgültig, von welchem Punkte der Krümmung aus der
Körper fällt. Voraus gehen diesem Teil die drei „Hypothesen,” welche
die Stelle der Bewegungsgesetze vertreten. Im 3. Abschnitt werden die
Evolutentheorie, als deren Begründer Huygens anzusehen ist, und die
Dimensionen der Kurven behandelt. Der 4. Teil handelt vom physischen
oder zusammengesetzten und vom Cykloidenpendel. Diese Ausführungen sind
wohl die wichtigsten für die theoretische Mechanik. Im 5. und letzten
Abschnitt werden einige Sätze aufgestellt über die Centrifugalkraft,
sowie über die Konstruktion einer besonderen Art Uhren, der sogenannten
Cirkularpendeluhren.
In der Vorrede genannter Schrift sagt Huygens, daß er bereits vor
16 Jahren über das Pendel geschrieben, seither aber manches daran
verbessert habe, weshalb er jetzt noch einmal alles zusammenfasse:
„Wie es aber immer gewesen und wohl auch immer sein wird, haben sich
auch jetzt wieder Leute gefunden, welche meine Erfindung sich oder
wenigstens ihrer Nation zuschreiben wollen. Ich glaube also, es sei an
der Zeit, derartigen Bestrebungen einmal entgegenzutreten.” Es genüge,
nur dies eine entgegenzuhalten: vor 16 Jahren sei weder in Wort noch
Schrift von einer derartigen Pendeluhr die Rede gewesen, also dürfe er
wohl sagen, durch eigenes Studium auf die Erfindung gekommen zu sein.
Im Jahre 1658 habe er dann eine kleine Schrift über diesen Gegenstand
veröffentlicht. „Wenn aber gesagt wird, Galilei habe an der Erfindung
gearbeitet, sie aber nicht vollendet, so wäre das mehr ein Tadel für
ihn als für mich, der ich die Sache mit besserem Erfolg angefaßt hätte.
Erwidert man, Galilei oder sein Sohn hätten wirklich eine solche Uhr
gemacht, so ist schwer zu glauben, daß etwas Derartiges volle 8 Jahre
habe verborgen bleiben können. Daß es mit Absicht geschehen sei,
könnte, wie man leicht sieht, jeder sagen, welcher die Erfindung eines
andern für sich beansprucht. Jedenfalls aber wäre das zu beweisen,
und mich würde die ganze Sache nicht weiter angehen, außer es würde
zugleich festgestellt, daß allein ich von dem wußte, was allen andern
verborgen geblieben.”
Wie man sieht, steht Huygens tapfer ein für das Kind seines Geistes,
und dies mit Recht, denn seine Erfindung war selbständig gemacht
worden und ganz verschieden von derjenigen Galileis. Daß die Sprache
des Gelehrten in obigem einige Male etwas scharf wird, beruht, wie
sogleich gezeigt werden soll, auf Mißverständnissen. Sobald er
besser unterrichtet war, trug er kein Bedenken, Galileis Priorität
anzuerkennen. Dies geschah bald.
Boulliau[72] sandte noch im Jahre 1658 ein Exemplar des ~„Horologium
oscillatorium”~ an den Prinzen Leopold von Toskana. In der Antwort
wies dieser auf das Zählwerk Galileis hin und beanspruchte für diesen
die Priorität. Boulliau teilte diese Aeußerung Huygens mit, welcher
darüber schreibt: man muß wohl glauben, da ein solcher Fürst es
versichert, daß Galilei vor mir diesen Gedanken gehabt. Indes hatte
er noch einige Bedenken: „denn schließlich, wenn das Modell Galileis
keine Unzuträglichkeiten gehabt hätte, so wäre es ganz unglaublich,
daß er eine in vielen Punkten so wichtige Sache nicht ausgeführt
hätte, noch nach ihm der Fürst Leopold, als er das Modell fand. Wenn
ich die Ehre hätte, von S. Hoheit näher gekannt zu werden und Kühnheit
genug, so würde ich an denselben gelangen, um eine Zeichnung davon
zu bekommen, damit ich sehen könnte, inwiefern es von meinem Modell
verschieden ist. (Wenn die Verschiedenheit nur in den Rädern liegt,
so hat es wenig zu sagen). Aber wenn das Pendel anders aufgehängt ist
als ich es getan; wenn es sich z. B. um eine Achse dreht, so könnte
der Erfolg kein so guter sein.” Boulliau machte den Prinzen mit diesen
Gedanken bekannt und Gerland[73] glaubt, daß dieser Brief Veranlassung
zu dem oben erwähnten Bericht Vivianis von 1659 gewesen sei. Eine
Kopie der Zeichnung,[74] nebst einer Skizze der Uhr selbst, sandte
Leopold noch im gleichen Jahre durch Boulliau an Huygens. Boulliau
meldet den Empfang und die Absendung mit den Worten: „Die Zeichnung
der beiden durch Pendel betriebenen Uhren, welche ich von Ihrer Hoheit
empfangen, habe ich an Huygens geschickt; und wenn ich Zeit gefunden,
hätte ich auch noch die Geschichte des von Galilei erfundenen Pendels
beigefügt.” Huygens scheint geglaubt zu haben, man wolle ihn in Italien
eines Plagiates beschuldigen, was durchaus nicht der Fall war, weshalb
er wieder an Boulliau (1670) zurückschrieb: „Aber was ist zu tun, um
dem Fürsten die Meinung zu benehmen, die er von mir gefaßt zu haben
scheint, als ob ich mir die Erfindungen anderer anmaßen wolle. Gewiß
würde ich mich nicht wert halten zu leben.” Weil aber, fährt er fort,
das Gegenteil schwer zu beweisen sei, so könne er nur versichern, daß
weder er selbst, noch sonst jemand in diesem Lande, so viel er wisse,
von der Erfindung gehört habe, bevor er sie veröffentlichte. Diese
Versicherung gab Huygens bei jeder Gelegenheit, und sie verdient auch
in allen Punkten vollen Glauben, da ja, wie wir gesehen, Vincenzio und
Viviani Galileis Erfindung so geheim als möglich hielten.
Es darf also als bewiesen angesehen werden, daß Huygens zwar 15 Jahre
später, als Galilei, (1656, er veröffentlichte seine Schrift erst zwei
Jahre darauf), aber durchaus selbständig, ohne von der ersten Pendeluhr
etwas zu wissen, dieses so wichtige Instrument zum zweiten male
erfunden hat.
[Illustration: Fig. 29.]
Nach diesem Ergebnis gehen wir nun zur Beschreibung der Uhr über,
welche im folgenden an der Hand der Originalzeichnung Huygensʼ in
Uebersetzung gegeben werden soll.
Die nebenstehende Figur 29 zeigt eine Seitenansicht; ~AA~ und ~BB~
sind zwei Bleche (~laminæ~), jedes ungefähr ½ Fuß lang und 2½ Daumen
breit; ihre Enden werden durch zwei Säulchen zusammengehalten, so daß
ein Zwischenraum von etwa 1½ Daumen bleibt. In diese Lamellen sind auf
beiden Seiten die Achsen der vorzüglichsten Räder eingelassen. Das
erste und unterste Rad ~C~ hat 80 Zähne; auf seiner Achse sitzt die
Scheibe (Schnurlauf) ~D~, welche mit Eisenstiften versehen ist, damit
die Schnur und die Gewichte, deren Anordnung später besprochen wird,
haften können. Das Rad ~C~ wird also durch das Gewicht in Bewegung
gesetzt; es bewegt den Trieb (~tympanum~) ~E~ mit 8 Zähnen, ebenso das
auf der gleichen Achse sitzende Rad ~F~ von 48 Zähnen. In dieses greift
ein anderer Trieb ~G~ ein, welcher das Rad ~H~ antreibt. ~G~ und ~H~
haben gleichviel Zähne wie ~E~ und ~F~, nämlich 8 und 48. Das Rad ~H~
gehört zu jener Art von Rädern, welche die Künstler nach ihrer Form
„Kronräder” (~coronarias~) nennen. Seine Zähne vermitteln die Bewegung
des Triebes ~I~ und des auf derselben Achse angebrachten Rades ~K~. Der
Trieb besitzt 24, das Rad 15 sägeförmige Zähne. Ueber die Mitte dieses
Rades ~K~ kommt die Flügelachse (~axis pinnatus~) ~LM~ zu liegen, deren
Enden in den Winkelhaken ~NQ~ und ~P~ laufen, welche an der Lamelle
~BB~ befestigt sind. Der Haken ~NP~ hat nach unten einen Fortsatz
~Q~, der mit einer Bohrung versehen ist, durch welche die Achse ~LM~
hindurch geht. Zugleich dient dieser Vorsprung ~Q~ als Halt für die
dem Rad ~K~ und dem Trieb ~I~ gemeinsame Achse, welche mit ihrem
oberen Ende in ~N~ ruht. Die Platte ~BB~ ist mit einer weiten Bohrung
versehen, welche durchsetzt wird von der Achse ~LM~, die mit der Spitze
in ~P~ sich dreht. Sie erhält so eine größere Beweglichkeit, als wenn
~BB~ allein ihr Lager bildete. Länger muß sie deswegen sein, damit das
Steuer (die Gabel) ~S~ bei ~M~ an ihr befestigt werden kann. Letzteres
dreht sich dann zugleich um die angegebene Achse. Diese Bewegung ist
eine hin und hergehende, da die Zähne des Rades ~K~ in der bekannten
Weise (siehe oben Fig. 5), welche keiner Erklärung bedarf, abwechselnd
an die Lappen ~LL~ anstoßen.
Das Steuer ~S~ führt in einer länglichen Oeffnung die eiserne
Pendelstange ~VV~, an welcher unten das Bleigewicht ~X~ befestigt ist.
Oben ist sie an einem Doppelfaden aufgehängt zwischen zwei Blättchen,
von denen Figur 29 nur das eine zeigt, weshalb wir dieselben noch
gesondert abbilden in Figur 30. Durch diese Zeichnung wird ihre Form
und Krümmung, sowie die ganze Aufhängungsweise des Pendels klar.
Uebrigens werden wir später noch im besondern über die Gestalt dieser
Blättchen handeln.
Gehen wir nun zum Gang der Uhr über; die andere Figur 31 wird nachher
erklärt. Es ist klar, daß das Pendel durch den Antrieb der Räder,
welche durch Gewichte in Bewegung gesetzt werden, nach einmaligem
Anstoß mit der Hand sowohl seinen Lauf beibehält, als auch, daß seine
Schwingungen den ganzen Gang der Uhr regeln. Denn die Gabel ~S~ folgt
nicht bloß beim leisesten Antrieb der Räder dem Pendel, sondern sie
hilft ihm auch bei jeder einzelnen Umkehr etwas, und so bleibt es
beständig in Bewegung, während es sonst, sich selbst überlassen, von
selber, oder besser gesagt, durch den Widerstand der Luft allmählich
zur Ruhe kommen würde. Hinwiederum, da das Pendel in einem fort
geht und diese Regelmäßigkeit (allerdings wurde sie erst erlangt
durch die Krümmung der Blättchen ~T~) nicht geändert wird außer
durch Veränderung der Pendellänge, kann auch das Rad ~K~ nicht mehr
schneller oder langsamer gehen, wie dies bei gewöhnlichen Uhren gern
vorkommt, sondern seine Zähne sind gezwungen, in gleichen Zeiträumen
vorbeizugehen. Daraus erhellt, daß auch alle übrigen Räder, ebenso wie
die Zeiger, eine gleichmäßige Drehbewegung bekommen, da alle diese
aufgeführten Teile in entsprechendem Verhältnisse gleichförmig bewegt
werden. Infolge dessen wird auch, wenn irgend etwas bei Herstellung
der Uhr fehlerhaft gemacht wurde, oder wenn bei veränderter (erhöhter)
Temperatur die Räder schwerer gehen, keine Ungleichheit der Bewegung
eintreten, vorausgesetzt, der Fehler sei nicht so groß, daß der Gang
der Uhr durch ihn überhaupt unterbrochen wird. Die Uhr wird also die
Zeit entweder immer richtig angeben, oder dann sie gar nicht anzeigen,
d. h. stille stehen.
[Illustration: Fig. 30.]
[Illustration: Fig. 31.]
Die Zeiger endlich werden auf folgende Art befestigt und bewegt:
den beiden schon genannten Platten ~AA~ und ~BB~ parallel ist eine
dritte angebracht ~YY~ (Fig. 29), ungefähr um ¼ Daumenbreite von ~AA~
abstehend. Darauf sind die Stundenkreise angebracht mit dem Zentrum in
~X~ (in der Abbildung nicht angegeben), in welchem sich auch die Achse
des Rades ~C~ dreht. Der innere Kreis ist in 12 Stunden geteilt, der
äußere in 60 Minuten. Auf der Achse des Rades ~C~ sitzt neben ~AA~ das
Rad β; mit ihm ist ein Röhrchen fest verbunden, welches die Platte
~YY~ durchsetzt und bis ~E~ geht. Es sitzt so auf der Achse, daß es
sich zugleich mit ihr dreht, aber wenn nötig, auch ohne sie bewegt
werden kann. Bei ~E~ wird der Zeiger aufgesetzt, welcher stündlich eine
Umdrehung macht, also die ~„scrupula prima,”~ den sechzigsten Teil
einer Stunde (Minuten) anzeigt. Das Rad ~B~ aber treibt ein anderes,
Σ, mit gleichviel (30) Zähnen an, zugleich auch dessen Trieb mit 62
Zähnen. Die Achse beider (des Rades und seines Triebes) ruht im Winkel
δ. Durch diesen Trieb endlich bewegt sich das Rad ζ mit 72 Zähnen,
ebenso das an ihm angebrachte Röhrchen, welches durch ~Y~ hindurch bis
θ reicht, also nicht ganz so weit, als das von ihm umfaßte Röhrchen des
Rades β. Auf das Ende θ wird der Stundenzeiger aufgesetzt, der etwas
kürzer ist, als der Minutenzeiger, da er den inneren Kreis durchläuft.
Um aber das genaue Ablesen der Sekunden zu ermöglichen, sitzt auf der
Achse des Rades ~H~ eine Scheibe λ, welche bis zu ~Y~ reicht. Auf ihr
ist ein Kreis verzeichnet, welcher 60 Teile zählt; die Platte ~YY~
hat vor γ eine Oeffnung ~Z~. Zu oberst an dieser befindet sich ein
feststehender Stift, welcher die vorbeigehenden Sekunden angibt.
Die Anordnung der Zeiger ergibt sich deutlicher aus Figur 31, welche
das Aeußere einer Pendeluhr darstellt.
Was die Länge des Pendels betrifft, so muß sie bei obiger Anordnung
so sein, daß bei jedem Rücklauf eine Sekunde gemessen wird. Dies
ist der Fall bei einer Länge von drei Fuß; da eine solche sich
aber in der Zeichnung nicht gut darstellen ließ, so gaben wir den
fünften Teil davon an, gemessen vom Aufhängepunkt, da wo die beiden
Bleche ~T~ sich krümmen, bis zum Mittelpunkte des Gewichtes ~X~. Ich
spreche von einer Länge von drei „Fuß”, nicht rücksichtlich irgend
eines Fußmaßes bei einem Volke in Europa, sondern von jenem Fuß,
der nach ewig gleichbleibendem Maß von einem Pendel hergenommen ist
(~„certo æternoque pedis modulo ab ipsa huius penduli longitudine
desumpto,”~) und der deshalb in Zukunft „Stundenfuß” genannt werden
mag. Auf ihn müssen alle andern Fußmaße bezogen werden, wenn wir sie
unverfälscht der Nachwelt überliefern wollen. So kann z. B. nie in
folgenden Jahrhunderten eine Unsicherheit darüber herrschen, welches
die Länge des Pariser Fußes sei (0,3248394 ~m~), wenn man weiß, daß
er sich zum Stundenfuß verhält wie 864 : 881. Darüber werden wir
aber noch ausführlicher reden in jenem Teil des Buches, welcher den
Schwingungsmittelpunkt behandelt.[75]
Vorderhand bezeichnen wir die Umlaufszeit der einzelnen Räder und
Zeiger nur im allgemeinen, damit man daraus ersehe, wie alles
übereinstimme mit der Zahl der Zähne, welche angegeben wurde.
Es ist klar, daß bei einer einzigen Umdrehung des Rades ~C~ das Rad
~F~ sich zehnmal dreht, ~H~ aber sechzigmal, und 120mal das oberste
~K~, mit 15 Zähnen, welche abwechselnd die Lappen ~LL~ bewegen, so
daß einer Umdrehung des Rades ~K~ 30 Antriebe der Lappen entsprechen.
Genau so viele Hin- und Hergänge macht das Pendel ~VX~. Es werden also
120 Umläufen 3600 einfache Schwingungen entsprechen; das ist aber die
Anzahl Sekunden, welche eine Stunde enthält. Also geht in einer Stunde
das Rad ~C~ einmal herum, und ebenso oft der auf seiner Achse sitzende
Minutenzeiger. Weil ihn auch in derselben Zeit das Rad β und durch
dieses γ mitsamt seinem Trieb von 6 Zähnen sich drehen, das Rad ξ aber
zwölfmal mehr Zähne, d. h. 72 besitzt, so liegt auf der Hand, daß bei
ihm auf 12 Stunden nur ein Umlauf kommt; das gleiche gilt vom Zeiger,
welcher an diesem Rad ξ bei θ befestigt ist. Wie wir aber bewiesen
haben, dreht das Rad ~H~ sich während einer Drehung von ~C~ sechzigmal,
und mit ihm vollendet der auf seiner Achse angebrachte Kreis λ seinen
Lauf sechzigmal in der Stunde, einmal in einer Minute; sein sechzigster
Teil zeigt also beim Vorübergang am Stifte die Sekunden an! So ist
alles richtig.
Das Gewicht ~X~ wiegt drei Pfund; es ist entweder ganz von Blei oder
mit einer Messinghülse versehen, welche das Blei enthält. Man hat hier
indes nicht bloß auf das Gewicht der Metallmasse zu sehen, sondern
auch (und dieser Umstand ist sehr wichtig) auf seine Form, damit die
Luft ihm so wenig Widerstand als möglich entgegensetze. Deshalb wird
es verwendet in Gestalt eines länglichen, liegenden Zylinders, dessen
beide Enden spitz zulaufen, wie aus Fig. 31 ersichtlich ist. Bei
den Uhren, welche für die Schifffahrt[76] bestimmt sind, wurde eine
aufrecht stehende Linse als zweckmäßig erfunden.
In der gleichen Figur 31 ist auch die Aufhängung eines andern Gewichtes
~b~, welches den Gang der Uhr bewirkt, angegeben. Wir mußten sie,
da noch nichts darüber bekannt war, erst ausfindig machen, damit
beim Aufziehen das Werk nicht ins Stocken gerate, oder doch gehemmt
werde, was besonders hier zu meiden war. (Nun folgt im Original die
Beschreibung des Flaschenzuges) ...
Die Schwere des Gewichtes ~b~ kann nicht genau bestimmt werden; im
allgemeinen wird die Uhr um so besser gehen, je geringer das Gewicht
sein darf, welches sie in Gang zu erhalten vermag. Bei den besten
Uhren, die von uns bisher erstellt wurden, wog es bloß sechs Pfund.
Die Linse wiegt, wie gesagt, drei Pfund und die Pendellänge ist drei
Fuß. Das Pendel muß, worauf wir noch besonders aufmerksam machen, im
Kasten der Uhr herabhängen, es ist also in diesem ein so langer Schnitt
anzubringen, daß er für die Schwingungen genügt. Wenn man die Uhr
ungefähr in Mannshöhe aufhängt, so bleibt sie, einmal aufgezogen, 30
Stunden in Gang.
Soweit die Beschreibung Huygensʼ. Auf Seite 151 findet sich noch die
richtige Bemerkung, daß die Uhr um so gleichmäßiger gehe, je schwerer
die Pendellinse sei.
Schon früher wurde des Isochronismus der Pendelschwingungen als einer
Entdeckung Galileis gedacht. Genau genommen ist dies aber nicht
ganz richtig, indem er annahm, daß die erwähnte Gesetzmäßigkeit für
Schwingungen jeder Weite gelte. Annähernd trifft Galileis Ansicht
zu; genauer aber werden Pendelschwingungen nur dann als isochron
bezeichnet, wenn ihre Bogen als Gerade aufgefaßt werden können, was
nur bei sehr kleinen Amplituden der Fall ist. Huygens gebührt das
Verdienst, diesen wichtigen Satz genau bewiesen zu haben, anläßlich
einer nähern Untersuchung der Pendelgesetze.
Es haben, wie bekannt, alle Sehnen, welche man von irgend einem Punkte
der Peripherie eines vertikalen Kreises aus nach dem tiefsten Punkte
desselben zieht, die Eigenschaft, als schiefe Ebenen betrachtet, von
einem auf ihnen fallenden Körper in gleicher Zeit durchlaufen zu
werden, mögen sie nun im übrigen kurz oder lang sein. Weil nun aber
ein Pendel nicht in einer Geraden sich bewegen kann, sondern seine
entsprechende Kurve beschreibt, welche immer länger ist, als die
Gerade, so braucht es dazu auch eine längere Zeit. So wies Huygens
nach, daß dasselbe Pendel, welches bei kleinster Schwingungsweite 34
Schwingungen machte, in derselben Zeit bloß 29 ausführt, wenn es einen
Halbkreis durchläuft. Damit schien der Wert des Pendels als Regulator
der Uhren wieder hinfällig geworden zu sein. Die scharfsinnigen und
gelehrten Untersuchungen, welche der große Geometer nun anstellte über
den Weg, den das Pendel einschlagen müßte, um seine Schwingungen, seien
sie groß oder klein, in gleichen Zeiträumen erfolgen zu lassen, führten
ihn auf die sogenannte Cykloide oder Radlinie, bei welcher wir kurz
verweilen wollen.
[Illustration: Fig. 32.]
Unter Cykloide oder Radlinie versteht man, wie schon der Name
andeutet, jene Kurve, welche beschrieben wird von einem Punkte
~P~ (siehe Fig. 32), der nicht Mittelpunkt eines Kreises ~C~ ist,
wenn dieser, ohne zu gleiten, auf einer Geraden in derselben Ebene
fortrollt. Liegt der Punkt auf der Peripherie, so entsteht die gemeine
oder eigentliche Cykloide ~A B E~.[77] Dieses Gebilde beschäftigte
die Mathematiker des 17. Jahrhunderts lebhaft. Galilei, Mersenne,
Roberval, Descartes, besonders aber Huygens, studierten ihre
Eigenschaften. Während Leibniz die schon von Galilei gestellte Aufgabe
löste, den zeitlich kürzesten Weg eines Körpers von einem Punkte zu
einem andern zu finden, welcher tiefer gelegen ist und sich nicht in
derselben Vertikalen befindet, und als Weg dieses Punktes die Cykloide
(Brachystochrone) fand, bewies Huygens in seinem 1673 erschienenen
Werke, daß genannte Kurve zugleich ihre Evolute sei.[78] Viel wichtiger
aber für unsern Gegenstand ist der ebenfalls von Huygens aufgefundene
Satz, daß die Cykloide auch eine _Tautochrone_ oder _Isochrone_
darstellt.
Unter Tautochrone versteht man jede krumme Linie, auf welcher ein der
Schwere unterworfener materieller Punkt oder Körper immer in ein und
derselben Zeit am tiefsten Punkte anlangt, gleichgültig von welchem
Orte der Kurve aus er seine Bewegung begann.
[Illustration: Fig. 33.]
Es sei ~AHEC~ (Fig. 33) eine Semicykloide, und ~H~ ein beliebiger
Punkt derselben. Es ist nun ganz gleichgültig, ob ein fallender Körper
von ~H~ oder z. B. von ~E~ aus seine Bewegung beginne; er wird in
beiden Fällen zur gleichen Zeit den tiefsten Punkt seiner Bahn, ~C~,
erreichen. Durch diese Eigenschaft der Cykloide ist die Möglichkeit
geboten, die Pendelschwingungen genau isochron zu machen, indem man
nämlich das Pendel zwingt, die Evolute einer Cykloide zu beschreiben.
Ein Pendel, dessen Faden als unbiegsam gedacht wird und das in einer
Ebene schwingt, beschreibt einen Kreisbogen; auch wenn der Faden
biegsam ist, wird dies unter dem Einfluß der Schwere im allgemeinen
noch der Fall sein. Stellt sich aber dem Pendelfaden eine krumme Linie
in den Weg, so wird er sich an diese anschmiegen und die Bahn wird
keine kreisförmige mehr sein, sondern je nach der Form des Hindernisses
irgend eine andere Kurve darstellen. Ist also dieses Hindernis, wie bei
der Pendeluhr von Huygens, ein cykloidisch gekrümmtes Blättchen, so
bildet der vom Schwingungsmittelpunkt beschriebene Bogen als Evolute
ebenfalls wieder eine Cykloide, folglich sind die Schwingungen genau
isochron. Darauf beruht die Anwendung des Huygensschen Pendels. Auf die
nähere mathematische Darlegung kann hier verzichtet werden.
Schließlich darf aber nicht verschwiegen werden, daß auch bei dem
Cykloidenpendel der Spruch zutrifft, welchen Kaspar Schott auf seine
eigenen Pendelhemmungen anwandte: ~nihil ex omni parte beatum~,
d. h. nichts ist vollkommen unter der Sonne. Huygens selbst lernte
die Mängel seines Werkes wohl kennen; er suchte auch mannigfaltige
Verbesserungen daran anzubringen. Ein Uebelstand ist hier vor allem zu
erwähnen: die Form der Bleche, an welche der Pendelfaden sich anlegen
soll. Diese Halbcykloiden sind nur schwer genau herzustellen; der
Pendelfaden selbst (von Seide) ist zu sehr den Einflüssen der Witterung
unterworfen. Die geringe Schwere der Linse ließe sich zwar leicht
ändern, aber dadurch würden auch die unvermeidlichen Stöße der Lappen
heftiger, so daß das Werk sich rasch abnutzen müßte. Der letztgenannte
Uebelstand liegt jedoch in der Natur der Hemmung selbst, welche Huygens
überkam und benutzte; er verschwand daher auch, sobald eine bessere
Konstruktion an die Stelle der alten trat. Im Prinzip aber sind unsere
modernen Pendeluhren geblieben, wie sie Galilei und Huygens erdacht.
Dieser fruchtbare Gedanke hat erst die Vollkommenheit unserer jetzigen
Zeitmesser ermöglicht und ihre Herstellung zu einem glänzenden Triumph
der Feinmechanik gemacht.
~V.~
Weitere Entwicklung der Uhren im 18. und 19. Jahrhundert.