Leonardo da Vinci entwickelte auch in den übrigen Gebieten der Physik
geklärte Kenntnisse. Die Grundanschauung, die wir schon bei Gelegenheit
der ~Wellentheorie~ bei ihm ausgesprochen finden, verläßt ihn nicht.
Betrachten wir zunächst die ~Akustik~ des Leonardo, so erregt es
nicht Erstaunen, daß er den Gesetzen nachforschte, da er selbst
ausübender Musiker war und eine Menge Verbesserungen und Erfindungen an
Musikinstrumenten gemacht hatte. Auch in diesem Gebiete war Leonardo
da Vinci der erste Renovator und Propagator seit Pythagoras und
seiner Schule, abgerechnet die Veränderungen und Schaffung von neuen
Instrumenten. Leonardo bemühte sich, die Zeitdauer eines Tones, die
Entfernung seiner Quelle u. s. w. zu messen, und konstruirte dafür
ein Instrument, welches in Skizze im Codex Atlanticus übrig geblieben
ist, leider ohne Beschreibung. Aus dem Echo suchte er die Distanz zu
bestimmen, von wo der Ton ausging, weil er einsah, daß der Ton oder
Schall in einer gewissen Zeit nur einen gewissen Raum durchlaufen
könne. Gleichzeitig beobachtete er die Einwirkung des Windes auf den
Ton. Er entdeckte, daß, wenn man eine Glocke anschlage, so beginne
eine nahe hängende, mit ihr ähnliche Glocke zu tönen, und wenn man
eine Seite einer Laute ertönen lasse, so antworte und töne dieselbe
Seite auf einer andern Laute; man kann dies beobachten, wenn man ein
Strohhälmchen über die Seite der zweiten Laute legt! (Siehe dieselbe
Erklärung und fast dasselbe Beispiel in unseren Lehrbüchern. Eisenlohr
§. 199.) Diese Entdeckung wurde später dem Galilei zugeschrieben,
und Mersenne bestätigte sie durch theoretischen Nachweis. Leonardo
bemerkt zu obigem Satz ferner: „Wenn obige Betrachtung richtig ist,
so kann man den Ton, der plötzlich durch den Schlag eines Stabes mit
der Hand entstand, nicht beenden, besonders nicht die Kraft, welche in
Wirklichkeit den Ton gegeben hat, wenn man nicht die Glocke mit der
Hand berührt, wie man mit dem Ohr beobachten kann, denn schlägt man
die Glocke und legt man die Hand auf die geschlagene, so ist plötzlich
der Ton verschwunden.“ Leonardo da Vinci kannte auch jene Erzählung
des Nicomachus und Jamblichus, nach welcher Pythagoras einst bei einer
Schmiede vorüber kam und die Töne der Hämmer hörte, die zugleich den
Ambos trafen und eine Art Accord gaben. Pythagoras wog die Hämmer und
fand, daß die Gewichte derselben sich verhielten wie 1 : ⅔ : ¾ und die
Töne Quarte, Quinte und Octave seien! -- Leonardo stellt die Frage auf,
ob der Ton im Ambos oder in den Hämmern entstand? Er antwortet: „Wenn
der Ambos nicht aufgehängt war, konnte er überhaupt nicht tönen; der
Hammer tönte im Aufprallen, welches er durch den Schlag verursachte;
und wenn der Ambos tönt, so ist es, wie es bei jeder Glocke ist,
die mit derselben Tiefe des Tones schallt, ob man sie mit irgend
einem Gegenstand anschlägt; so eben auch der Ambos beim Aufschlag
der verschiedenen Hämmer; wenn du also verschiedene Töne hörst durch
Aufschlag von Hämmern verschiedener Schwere, so sind es die Stimmen der
Hämmer und nicht in dem Ambos.“ Leonardo stellte also die Wahrheit,
welche jenes Beispiel des Nicomachus enthielt, fest, während er die
Fassung der Erzählung rectifizirt. Diese Erklärung aber bezeugt seine
klare Auffassung über den Schall wiederum.
Leonardo’s Ansichten über das ~Licht~ und das ~Sehen~, kurz über die
~Optik~ sind hervorragend. Er wurde auf diese Studien mehr natürlich
geführt als auf alle anderen; seine Kunst und das Studium der
Perspektive bedingten auch seine ~optischen~ Studien.
Die Ansichten der Alten hatten das Gesetz der Reflexion des
Lichtes richtig erfaßt, aber sie hatten keine klaren Begriffe von
der Refraktion. Ihre optischen Prinzipien waren so: „Sie wußten,
daß das Sehen durch Strahlen bewirkt wird, die in geraden Linien
fortgehen, und daß diese Strahlen durch gewisse Körper (Spiegel) so
zurückgeworfen werden, daß der Winkel, welchen der einfallende und
der zurückgeworfene Strahl mit dem Spiegel bildet, derselbe ist.
Aus diesen Prämissen zogen sie, mit Hilfe der Geometrie, mancherlei
Folgerungen, wie z. B. für die Konvergenz derjenigen Strahlen, die von
einem Hohlspiegel kommen, u. s. f.“ (Whewell I. 89). Euklides gibt
für die ~geradlinigen~ Strahlen Beweise an, die triftig genug sind.
Allein Euklides wie die Platoniker behaupteten, daß das Sehen bewirkt
werde durch Strahlen, welche vom Auge und in Zwischenräumen ausgehen.
Die besseren Lehren des Euklides wurden nun durch Aristoteles[19] und
seine Schule ganz verwirrt. Aristoteles nimmt zwischen Objekt und
Auge ein Medium an, das er „Licht“ oder „das Transparente in Aktion“
nennt, während Finsterniß „Transparentes ohne Aktion“ heißt u. s. w.
Während Aristoteles den Ausdruck Refraktion gebraucht, zeigt er doch
seine Kenntniß dessen, was er dadurch bezeichnen wollte, als höchst
unbestimmt. Erst um 1100 stellt der Araber ~Alhagen~ den Begriff fest,
indem er sagt: „Refraktion hat gegen das Loth hin statt.“ Er beweist,
daß der Refraktionswinkel dem Einfallswinkel nicht proportional sei,
und daß die Größe der Refraktion nach der Größe des Winkels verschieden
sei, welchen die einfallenden Strahlen mit den Einfallslothen bilden.
Alhagen ging allerdings sehr weit, und seine Schriften wurden recht
bekannt. Roger Baco beschäftigte sich mit der Wirkung konvexer Gläser.
Vitellio, ein Pole im 13. Jahrhundert in Krakau lebend, erweitert die
Refraktionslehre mit unverkennbarem Scharfsinn. Leider wurden seine
Schriften (Perspectivae libri X. und Vitellionis de optica) erst 1533
resp. 1551 in Nürnberg gedruckt. Die Gelehrten jedoch wandten sich im
14. Jahrhundert mit einem besonderen Eifer der Optik und zumal dem
Studium der älteren Werke hierüber zu, so daß die Entwicklung der
Perspektive und Optik mehr vorbereitet erscheinen muß, als die anderer
Naturlehren. Schon 1482 finden wir in Venedig Ausgaben des Euklides,
und Anfang 16. Jahrhunderts zählen dieselben bereits nach 30-40
Ausgaben in allen Sprachen.
Leonardo, als Maler und zumal als begeisterter Lehrer der Perspektive,
unterrichtete sich in der Optik auf das gründlichste, ebenso wie über
die Farben. --
Venturi hat dem Leonardo da Vinci die Erfindung der Camera obscura
zugeschrieben, und wir können nicht umhin, uns dieser Vindikation
anzuschließen. Prüfen wir dafür die verschiedenen Stellen in den
Manuskripten. Leonardo sagt: „Wenn die Bilder von beleuchteten Objekten
durch ein kleines rundes Loch in ein sehr dunkles Zimmer fallen, so
seht ihr diese Bilder im Innern des Zimmers auf weißem Papier, welches
in einiger Entfernung vom Loche aufgestellt ist, in voller Form und
Farbe; sie sind aber in der Grösse verringert und stehen auf dem Kopf,
und zwar in Folge des besagten Einschnitts. Wenn die Bilder von einem
vom Sonnenlicht beleuchteten Ort kommen, so erscheinen sie uns wie auf
das Papier, welches sehr dünn sein muß, gemalt, und wie von hinten
gesehen. Das Loch sei in eine sehr dünne Eisenplatte ausgeführt. _A B
C D E_ sind Fig. 28 die vom Sonnenlicht beleuchteten Objekte. _O R_
ist die Vorderwand der Camera obscura; das Loch ist bei _M_; _S T_ sei
das Papier, welches die Strahlen von den Objekten aufnimmt. Die Bilder
erscheinen umgekehrt, weil die Strahlen von _A_ her nach _K_ und die
Strahlen von der linken Seite _E_ nach rechts zu _F_ hinübergehen.
[Illustration: Fig. 28.]
Das macht sich so von selbst im Auge. -- Man kann machen, daß das Auge
die entfernten Objekte sieht, ohne daß sie die ganze Verkleinerung
erdulden, welche ihnen zufolge der Gesetze des Sehens zukommt. Diese
Verkleinerung rührt von Pyramiden der Bilder des Objektes, welche im
rechten Winkel durch die Sphärizität des Auges geschnitten werden,
her. In der folgenden Figur sieht man, daß man diese Pyramiden in
gewisser Weise vor dem Augapfel schneiden kann. Es ist sehr wahr, daß
der Augapfel uns die ganze Hemisphäre auf einmal aufdeckt; dieses
Kunstwerk[20], welches ich meine, würde nur einen Stern entdecken
lassen. Aber dieser Stern wird groß; der Mond wird auch größer, und wir
werden besser seine Flecke erkennen!“ Die letzten Sätze sind in der
That verwirrt, während die erste Erklärung durchaus klarer ist.
[Illustration: Fig. 29.]
Allein es gibt noch eine Reihe Aussprüche des Leonardo in anderen
Manuskripten, welche über seine Auffassung mehr Licht verbreiten. Im
Codex Atlanticus spricht Leonardo: „Ich behaupte, daß, wenn ein Haus
oder ein Raum oder eine Campagna, welche durch die Sonnenstrahlen
getroffen wird, in seiner abgekehrten Seite einen Raum hat, und in
dieser Seite, auf welcher man nicht die Sonne sieht, sei ein kleines
rundes Loch hergestellt, alle beleuchteten Sachen durch dieses Loch ihr
Bild hindurchwerfen, und innerhalb des Raumes an weißer Wand umgekehrt
erscheinen, und bei vielen solcher Löcher werden viele solcher Bilder
erscheinen. Die Strahlung verhält sich so. Wir wissen klar, daß das
Loch in der Wand einiges von dem Licht einführen muß in den Raum,
und dieses Licht, welches es vermittelt, ist ausgegangen von einem
oder mehreren der vielen beleuchteten Körper. Wenn diese Körper nun
verschiedene Farben und Gestalten (stampe) haben, so werden danach die
Strahlen von ihrer Gestalt sein und mit den Farben und der Gestalt die
Repräsentation an der Mauer herstellen.“
Eine andere Stelle verifizirt die Erscheinung, und im libro della
Pictura setzt er die Erscheinung nochmals auseinander. Leonardo ist
in der That allen denen zuvorgekommen, denen man Antheil an der
Camera obscura zutheilt, sowohl dem Cesar Caesarianus (1521) als dem
Cardanus (1550) als dem Porta 1558. Cardanus hat übrigens ohnehin mehr
geleistet für die Camera obscura als Porta, indem er derselben die
Linse hinzufügte und die ganzen Eigenschaften der Camera mit dem Auge
und dem Sehen verglich. Aber dem Cardanus war Leonardo da Vinci, sowohl
mit der Beschreibung und Erklärung der Camera zuvorgekommen, als auch
mit dem Ausspruch: „... quello spiraculo fatto in una fenestra....
rende dentro tutte le similitudini de’ corpi che gli sono per obbietto.
~Cosi si protrebbe dire che l’occhio cosi facesse~!“ Und ebenso gut wie
Cardanus kannte Leonardo die Funktion der Linse in der Hervorbringung
eines Augenbildes. „Ich sage, daß der Mensch die krystallinische Sphäre
(spera) besitzt, um die empfangene Erscheinung zum Geiste zu senden,
allein wie die Nothwendigkeit fordert, in einen dunklen Ort“. Wir
fanden im Codex Atlanticus eine Reihe Figuren und Skizzen, um die Weise
des ~Sehens~ klar zu machen (che modo l’occhio vedere). Konstatirt
ist es, daß Leonardo ein künstliches Auge hergestellt hatte, um zu
zeigen, wie die Form des Bildes auf dem wirklichen Auge erscheint.
Aber auch die ~innere Einrichtung~ des Auges war ihm bekannt (cosi
avrai trovato la vera forma interiore del l’occhio). Er war also
ein früher Vorgänger des Franzosen le Cat (1740) und des Eustachius
Divinus (1663). „Das Auge vermag ein Bild von beleuchteten Körpern
längere Zeit festzuhalten; ihre Erscheinung tritt nach innen.“ Weiter
berührt er die Aehnlichkeit eines Tones für das Ohr und das Bild eines
erleuchteten Körpers für das Auge. Leonardo kannte die Erscheinung, daß
wenn Licht von einer stärker erleuchteten Fläche auf die Netzhaut des
Auges fällt, dasselbe nicht bloß auf die getroffene Stelle wirkt. Es
ist das das Gesetz der Irradiation. Er setzt dies in seinem „Traktat
der Malerei“ auseinander und wendet selbst dasselbe zur Erreichung
von bestimmten Effekten auf seinen Bildern an, z. B. in seiner Madonna
dell’ angelo. Der Effekt, den die Stellung beider Augen hervorbringt
für das Sehen, ist dem Leonardo vollständig bekannt. Er erkennt die
Verschiedenheit der Bilder, die jedes Auge für sich aufnimmt, ebenso
die Erscheinung, daß man durch eine Wand mit zwei Löchern (für jedes
Auge eins) einen Körper dahinter in einer gewissen Distanz nicht
erblickt. Ueber das Verhältniß der Lichtstärke zur Entfernung der
Körper bemerkt Leonardo: „Um so viel sich die Kraft des abgeleiteten
Lichtes vermindert, um so mehr nimmt die Größe zu.“ Seine Vergleichung
der Intensität zweier Lichter kommt den Gesetzen des Bouguer (1729)
zuvor und hat eine ausgezeichnete Darstellung in seinem Werk ~über die
Malerei~ im Kapitel: ~von Licht und Schatten~ veranlaßt, die noch heute
die beste Lehre des Malers ist. „Die Lichtseite kehre man gegen einen
dunklen Grund, die Schatten gegen einen helleren. Eins muß das andere
heben, doch ohne sich zu befeinden; es muß immer ein milder Uebergang
sein. Neben Schatten müssen noch oft unmerkliche, schwächere stehen.
Der Grund, worauf ein Gemälde steht, muß stets dunkler sein als der
erleuchtete Theil und schwächer als der beschattete Theil. Widerscheine
dienen auch öfter, um vom Grunde abzuheben; meistens müssen sie aber
heller als der Grund sein.“ --
Diese klaren Grundsätze hatte Leonardo aus der richtigen Betrachtung
der Schatten, welche entstehen bei dem Einfügen undurchsichtiger
Körper zwischen der Lichtquelle und einer Wand, ersehen. Er gibt für
diese Betrachtung die folgenden Skizzen, die die Konformität seiner
Anschauung mit der unserigen klar darthun. (Fig. 30, 31, 32 und 33.)
[Illustration: Fig. 30.]
[Illustration: Fig. 31.]
[Illustration: Fig. 32.]
[Illustration: Fig. 33.]
Auf die Diffraktion scheinen einige Bemerkungen hinzuweisen, doch
wollen wir hierüber dem Leonardo eine Kenntniß nicht weiter vindiziren.
(Dove i raggi reflessi s’intersegano, quivi si raddoppiano tanto i
gradi della caldezza, quanto sono il numero delli ragi intersegati.)
Leonardo da Vinci gab mehrfache Vorschriften zur Fabrikation von
Hohlspiegeln (konkave, konvexe, parabolische, sphärische) und lehrte
den Punkt kennen und bestimmen, wo die reflektirten Strahlen sich
durchschneiden.
Im Uebrigen müssen wir noch auf die ~Farbenlehre~ des Leonardo
hinweisen. „Weiß ist nach Leonardo’s Theorie die hervorbringende
Ursache der Farben und Schwarz die Beraubung. Um die Harmonie der
Farben zu erkennen, oder wie sie sich zu einander verhalten, nehme man
ein gefärbtes Glas, wodurch die Farbe des Gegenstandes, der dahinter
sich befindet, mit der Farbe des Glases sich vermischt, woraus man
erkennt, ob diese mit einer ähnlichen Mischung sich verträgt oder
dadurch verdorben wird. In einem blauen und schwarzen Glase verlieren
alle Farben, und im Weiß am meisten; sie gewinnen im Gelb und Grün.
~Soll eine Farbe der anderen, die sich ihr nähert, Annehmlichkeit
geben, so soll man sich der Farbenfolge des Regenbogens bedienen, wo
die Farben in ihrer nächsten Verwandtschaft sich zeigen.~... Blau ist
das Erzeugniß des reinsten Weiß mit dem Dunst der Luft. Das Weiß ist
aller Farben leer..... Man soll von den acht Grundfarben eine mit der
anderen vermischen, hernach zwei mit zweien u. s. w. bis zu dem Ende
der vollen Farbenzahl.“
Uebrigens sei bemerkt, daß Leonardo sehr sorgfältige Studien machte
über die Farben und Lacke und über die Methoden der Mischung. In diesem
Sinne nennt er das Roth (Mennige) den gefährlichsten aller Körper etc.
etc. Man lese diese Dinge nach in seinem trefflichen Buch über die
Malerei. --
[19] Aristoteles de Anim. II. 6.
[20] Hieran knüpften Einige die Behauptung von der Entdeckung eines
Fernrohrs durch Leonardo.