In die Zeit der römischen Weltherrschaft fällt eine nochmalige
Blüteperiode der alexandrinischen Akademie. Die mit ihr verbundene
große Bibliothek war zwar im Jahre 47 v. Chr. zum größten Teile
vernichtet worden. Als Ersatz dafür gelangten zahlreiche Rollen der
pergamenischen Bibliothek nach Alexandrien (s. S. 153). Eine zweite
kleinere Bibliothek befand sich dort im Serapeion. Sie wurde gegen das
Ende des 4. Jahrhunderts bei einem von den Christen hervorgerufenen
Aufstand zerstört. Trotzdem blieb Alexandrien noch lange über das 4.
nachchristliche Jahrhundert hinaus die bedeutendste Hochschule des
Orients[573].
Das ptolemäische Weltsystem.
Als ruhmvollster Name unter den alexandrinischen Gelehrten der
nachchristlichen Jahrhunderte leuchtet uns derjenige des *Ptolemäos*
entgegen. Mit seinen Verdiensten um die Fortentwicklung der Astronomie
und der Geographie haben wir uns zunächst zu beschäftigen.
*Ptolemäos* lebte im 2. Jahrhundert n. Chr. in Alexandrien. Er hat
sich als Mathematiker, Astronom, Physiker und Geograph die größten
Verdienste erworben. Wahrscheinlich ist er in Ptolemais in Oberägypten
geboren. Im übrigen ist über sein Leben fast nichts bekannt.
*Ptolemäos* hat zahlreiche Schriften verfaßt, die zum Teil im Original,
zum Teil in arabischer oder in lateinischer Sprache erhalten geblieben
sind. Die wichtigsten sind die »Erdbeschreibung«, der »Almagest« (das
astronomische Hauptwerk) und die »Optik«.
Das Weltsystem des *Aristarch* war zwar ein glücklicher Einfall
gewesen; die heliozentrische Auffassung allein vermochte jedoch noch
nicht, der genaueren Beschreibung der sich am Himmel abspielenden
Vorgänge eine sichere Grundlage zu bieten. Dies System konnte daher im
Altertum keine allgemeine Geltung finden, zumal es an den mechanischen
Begriffen fehlte, welche damit in Einklang gebracht werden mußten.
So erhob *Ptolemäos* den später auch *Koppernikus* und *Galilei*
gegenüber gemachten, von letzterem aber entkräfteten Einwand, daß eine
Drehung der Erde um ihre Achse die Ablenkung eines senkrecht in die
Höhe geworfenen Körpers zur Folge haben müßte. Ferner galt der von
*Aristoteles* herrührende Satz, daß die Bewegungen der Himmelskörper,
weil die letzteren göttlich und ewig seien, gleichmäßig und im Kreise
vor sich gehen müßten, dem *Ptolemäos*, wie dem gesamten Altertum,
als eine unumstößliche Wahrheit. Zwar hatte es den Anschein, als ob
sich die Planeten, sowie die Sonne und der Mond am Fixsternhimmel bald
schneller, bald langsamer bewegten; erstere schienen sogar zeitweilig
stillzustehen und sich bald vor-, bald rückwärts zu bewegen.
Die Unregelmäßigkeit der jährlichen Sonnenbewegung machte sich dem
*Ptolemäos* vor allem darin bemerkbar, daß die Sonne 178 Tage und 18
Stunden gebraucht, um im Verlaufe des Winterhalbjahres vom Herbstpunkt
zum Frühlingspunkt zu gelangen, während sie die andere Hälfte der
Ekliptik, also den Weg vom Frühlings- zum Herbstpunkt, in weit längerer
Zeit, nämlich in 186 Tagen und 11 Stunden, zurücklegt[574]. Diese
als die erste Ungleichheit bezeichnete Unregelmäßigkeit entspringt,
wie wir heute wissen, daraus, daß die Himmelskörper sich nicht in
Kreisen, sondern in Ellipsen bewegen. Die zweite Ungleichheit, die
nur bei den Planeten auftritt, wird dadurch hervorgerufen, daß wir
unsere Beobachtungen von der Erde aus anstellen, die sich ihrerseits
wieder um die Sonne bewegt. Dieser Umstand ist es, der die scheinbaren
Stillstände und Rückgänge der Planeten verursacht. Auch daß an dem
Monde eine als Evektion bezeichnete Ungleichheit in die Erscheinung
tritt, bemerkte *Ptolemäos* schon[575]. Wir führen sie heute auf
Störungen zurück, welche die Mondbewegung durch die Sonne erleidet. Sie
ist die bedeutendste unter den Unregelmäßigkeiten der Mondbewegung und
erreicht einen Betrag von mehr als einem Grad.
Schon *Platon* hatte es als die wichtigste Aufgabe der Astronomie
bezeichnet, die beobachteten, scheinbar unregelmäßigen Bewegungen
auf gleichförmige zurückzuführen, da, wie er sagte, keine Ursache
dafür vorhanden sei, daß die himmlischen Körper sich anders als
gleichförmig bewegen sollten. Der erste, der eine Lösung der von
*Platon* gestellten Aufgabe versuchte, war sein Schüler *Eudoxos* von
Knidos. Er bediente sich dazu der Theorie der homozentrischen Sphären;
und es gelang ihm so, die zweite Ungleichheit als ein gesetzmäßig
bestimmtes Bewegungsphänomen darzustellen. Nach *Eudoxos* ist jeder
Planet auf einer rotierenden Sphäre befestigt. Die Pole dieser Sphäre
liegen in einer zweiten Sphäre, die ebenfalls um eine Achse rotiert.
Es kam nun darauf an, die Geschwindigkeiten jener Sphären und die
Lage ihrer Achsen so zu wählen, daß dadurch dem tatsächlichen Verlauf
der Erscheinungen möglichst Rechnung getragen wurde. Zu diesem
Zwecke mußten für den Mond und für die Sonne je drei und für jeden
Planeten vier Sphären angenommen werden. Am besten gelang es auf diese
Weise, die Bewegungen der entfernteren Planeten Saturn und Jupiter
gewissermaßen in eine Regel zu fassen. Die größten Schwierigkeiten
bereitete der Mars, an dem später *Tycho* und *Kepler* den wahren
Ablauf der Planetenbewegungen nach endlosen Mühen entdecken sollten.
Um die Theorie mit den Erscheinungen in besseren Einklang zu bringen,
wurde später die Zahl der Sphären noch vermehrt[576]. Einen anderen Weg
schlugen *Hipparch* und *Ptolemäos* ein. Sie benutzten zur Auflösung
der ersten Ungleichheit exzentrische Kreise und zur Bewältigung der
zweiten Ungleichheit den Epizykel[577]. *Hipparch* erklärte die
Erscheinung, daß die Sonne auf ihrer jährlichen Bahn eine größte und
eine geringste Geschwindigkeit annimmt, indem er die Erde aus dem
Mittelpunkt rückte und die Sonne um sie in gleichförmiger Bewegung
einen exzentrischen Kreis beschreiben ließ. Die Größe der Exzentrizität
ließ sich nun leicht so wählen, daß damit dem Verlauf der Erscheinungen
Rechnung getragen wurde. Die Annahme von exzentrischen Kreisen hatte
aber nicht einmal die Bewegung des Mondes, geschweige denn diejenige
der Planeten zu erklären vermocht. *Ptolemäos* griff deshalb einen
Gedanken auf, den der Mathematiker *Apollonios* geäußert hatte, und
nahm zwei oder mehr Kreisbewegungen zu Hilfe. Zur Erklärung diene Abb.
44. Es sei E die Erde, um die mit einem Radius R = Mm ein exzentrischer
Kreis gezogen ist. Auf letzterem bewegt sich indes nicht der in Frage
kommende Himmelskörper, sondern der Mittelpunkt der Kreisbahn p q t
s, in der erst der Planet mit gleichförmiger Geschwindigkeit sich
bewegt. Diese Kreisbahn wird der Epizykel, die Theorie daher die
Epizyklentheorie genannt. Es ist ersichtlich, daß der Himmelskörper,
von der Erde gesehen, sich in p rascher bewegt als in t, wo seine
Bewegung derjenigen des Epizykels entgegengesetzt ist. Auch ist klar,
daß trotz der gleichförmig gedachten Bewegung, mit deren Annahme der
Forderung *Platons* Genüge geleistet war, scheinbare Stillstände und
Rückgänge eintreten können. Es kam nur darauf an, das Verhältnis von r
und ME zu R, sowie die Umlaufszeiten um M und m so zu wählen, daß dem
Verlauf der Erscheinungen durch die hypothetischen Bewegungen Genüge
geleistet war und erstere aus den angenommenen Verhältnissen berechnet
werden konnten. Stimmten dann die Berechnungen mit neuen, auf Grund der
Rechnung angestellten Beobachtungen nicht überein, so führte man einen
dritten Epizykel ein, dessen Mittelpunkt den Kreis p q t s beschrieb.
Durch eine Verknüpfung derartiger Kreisbewegungen läßt sich offenbar
jede, nach einem bestimmten Gesetze auf beliebiger Bahn ablaufende
Bewegung darstellen.
[Illustration: Abb. 44. Zur Erläuterung der Epizyklentheorie.]
*Ptolemäos* wandte die Epizyklentheorie zunächst auf die Erklärung
der Mondbewegung an. Daß die Entfernung des Mondes von der Erde
beträchtlichen Schwankungen unterworfen ist, hatte sich ihm aus der
Tatsache ergeben, daß der scheinbare Durchmesser des Mondes nach
seinen Beobachtungen zwischen 31-1/3 und 35-1/3 Minuten schwankt.
*Aristoteles* hatte also recht, wenn er behauptete, »daß derselbe
Diskus, bei sich gleichbleibender Entfernung vom Auge, den Mond bald
bedecke, bald nicht«.
Um die Ungleichheiten des Mondumlaufes zu erklären, ließ *Ptolemäos*
das Gestirn einen Epizykel beschreiben, der sich innerhalb eines
Zeitraumes vollziehen sollte, in welchem der Mond zu demselben
Endpunkte seiner großen Bahnachse zurückkehrt. Der Mittelpunkt dieses
Epizykels umlief die Erde in einem Kreislauf, der gegen die Ekliptik,
der Neigung der Mondbahn entsprechend, schief gerichtet war. Die
Zeitdauer dieses Kreislaufs währte bis zur Rückkehr zu den Knoten, den
Punkten, in denen die Ekliptik und die Mondbahn sich schneiden. Auf
diese Weise erzielte *Ptolemäos*, daß sich Rechnung und Beobachtung,
wenigstens für den damaligen Stand der astronomischen Wissenschaft, in
etwa deckten.
Dasselbe Ziel suchte *Ptolemäos* bezüglich der Planetenbewegung unter
Zuhilfenahme der Epizyklen und der exzentrischen Kreise zu erreichen.
Doch waren die Schwierigkeiten hier fast noch größer.
So lange man die Epizyklentheorie als bloße Hilfshypothese ansah und
benutzte, ließ sich gegen sie nichts einwenden. Wir bedienen uns
noch heute zur Beschreibung von Naturvorgängen mancher Fiktionen,
die dem Fortschritt der Erkenntnis nur dann gefährlich werden, wenn
wir uns daran gewöhnen, in ihnen den wahren Grund der Erscheinungen
zu erblicken. Erinnert sei nur an die Annahme magnetischer und
elektrischer Fluida, an deren wirkliches Vorhandensein kein Physiker
glaubt, obgleich sie einer elementaren Beschreibung der magnetischen
und der elektrischen Vorgänge zugrunde gelegt werden. Mit der
zunehmenden Kompliziertheit solcher Hypothesen wird indes ihre
Anwendung immer mehr erschwert. So trug schon aus dieser Ursache die
Epizyklentheorie den Keim des Todes in sich, wenn auch ihre Herrschaft
noch lange dauern sollte. Denn selbst *Koppernikus* war, nachdem er die
Sonne, wie er sich ausdrückt, auf ihren königlichen Thron in die Mitte
der sie umkreisenden Gestirne gesetzt hatte, sofort gezwungen, sich
der Epizykel wieder als Hilfskonstruktion zu bedienen, weil er an der
Vorstellung einer kreisförmigen Bewegung der Planeten festhielt.
Zwar kam bei Annahme der heliozentrischen Lehre die sogenannte zweite
Ungleichheit in Fortfall, da sie ja daraus entsprang, daß man die Erde
als den Mittelpunkt der Bewegungen betrachtete. Anders stand es mit der
ersten Ungleichheit, welche daraus hervorgeht, daß die Himmelskörper
sich nicht in Kreisen, sondern in Ellipsen bewegen. Da *Koppernikus*
an die Möglichkeit einer anderen als der kreisförmigen Bewegung noch
gar nicht dachte, so blieb ihm zur Erklärung der ersten Ungleichheit
nichts anderes übrig, als auf sie die Epizyklentheorie anzuwenden.
Das astronomische und das trigonometrische Wissen seiner Zeit legte
*Ptolemäos*, nachdem es durch ihn eine beträchtliche Vermehrung
erfahren, in einem Lehrbuche nieder, das von den Arabern Almagest[578]
genannt wurde und dem gesamten Mittelalter in astronomischer Hinsicht
als ein Evangelium galt.
Das Bedürfnis nach einer Verbesserung der von *Ptolemäos* mitgeteilten
Planetentafeln machte sich schon im Mittelalter geltend. Um das Jahr
1250 berief daher König *Alfons* von Kastilien eine Anzahl Gelehrter,
welche neue astronomische Tafeln, die sogenannten alfonsinischen,
entwarfen, die einen wesentlichen Fortschritt gegenüber denjenigen
des *Ptolemäos* bedeuteten. An der Epizyklentheorie wurde indes trotz
ihrer wachsenden Kompliziertheit nicht gerüttelt, was *Alfons* zu dem
Ausspruch veranlaßt haben soll, die Welt wäre einfacher geworden, wenn
Gott ihn bei ihrer Erschaffung zu Rate gezogen hätte.
Außer der vorstehend skizzierten, dem damaligen Standpunkte der
Astronomie genügenden Epizyklentheorie finden wir im Almagest die
schon von den älteren alexandrinischen Astronomen sowie von *Hipparch*
in Angriff genommene Bestimmung der Fixsternörter fortgesetzt[579].
Das von *Ptolemäos* entworfene Verzeichnis[580] umfaßt 1022 Sterne,
die nach ihrer Lage innerhalb der von den Griechen angenommenen
Sternbilder, sowie nach Länge und Breite bestimmt sind.
Auch die Untersuchung der von *Hipparch* entdeckten und ihrer Größe
nach gleich etwa einem Grad für das Jahrhundert angegebenen Präzession
der Tag- und Nachtgleichen wurde von *Ptolemäos* wieder aufgenommen.
Eine Bestätigung dieser Erscheinung war nämlich sehr wichtig, da
*Hipparch* sich nur auf die wenig genauen Beobachtungen der älteren
Alexandriner stützen konnte.
Bevor wir die Schilderung der astronomischen Verdienste des *Ptolemäos*
beenden, sei noch einiges aus dem Inhalt des Almagest mitgeteilt,
woraus sich der Standpunkt, den die Sternkunde in Alexandrien erreicht
hatte, ermessen läßt. Die Erde ist eine Kugel. Sie befindet sich in der
Mitte des Himmels, kann aber im Vergleich zu den Himmelsräumen nur als
ein Punkt betrachtet werden. Während die Erde unbeweglich feststeht,
bewegen sich die Gestirne in kreisförmigen Bahnen. Dies sind die Sätze,
welche an der Spitze des Werkes stehen. Die Länge des Jahres wird im
Almagest zu 365 Tagen 5 Stunden und 55 Minuten angegeben. Die Erde ist
39 mal so groß wie der Mond, während die Sonne den Mond 6600 mal an
Größe übertreffen sollte. Bezüglich der Entfernungen wird angegeben,
daß der Mond 59, die Sohne dagegen 1210 Erdhalbmesser von uns entfernt
sei.
Die Abstände der Gestirne von der Erde regeln sich nach *Ptolemäos*
folgendermaßen: Auf den Mond folgt zunächst Merkur, dann Venus und
darauf die Sonne. Die weitere Reihenfolge ist Mars, Jupiter und Saturn.
Auf diese sieben Wandelsterne, deren Zahl erst durch *Herschels*
Entdeckung des Uranus vermehrt wurde, folgen die Fixsterne.
An die Beschreibung dieses seinen Namen tragenden Weltsystems schließt
sich eine Darstellung der Grundzüge der ebenen und der sphärischen
Trigonometrie, der wichtigsten Hilfswissenschaft der Astronomen.
Hilfswissenschaften der Astronomie.
Die astronomischen Leistungen des *Ptolemäos* wurden dadurch
ermöglicht, daß die beiden wichtigsten Hilfswissenschaften der
Astronomie, die Mathematik und die Meßkunde, bedeutende Fortschritte
aufzuweisen hatten. Die wichtigste Vorarbeit auf dem Gebiete der
Mathematik lieferte der Astronom *Menelaos* von Alexandrien, dessen
Sternbeobachtungen im Almagest Erwähnung finden. *Menelaos* verfaßte
ein Werk über die Berechnung der Sehnen, das verloren ging, und ein
zweites, »Sphärik« genannt, welches die Grundzüge der sphärischen
Trigonometrie entwickelte, indessen nur in Übersetzungen bekannt
geworden ist[581]. *Menelaos* bringt schon den Satz, daß in jedem
sphärischen Dreieck die Summe der drei Winkel größer als zwei Rechte
ist. Er zeigt, daß gleichen Seiten desselben sphärischen Dreiecks
gleiche, ungleichen Seiten ungleiche Winkel gegenüberliegen, und
zwar den größeren Seiten die größeren Winkel. Sein Werk enthält die
wichtigsten Sätze über die Kongruenz sphärischer Dreiecke, ferner
diejenigen Sätze über Transversalen im ebenen und im sphärischen
Dreieck, die man noch jetzt als die Sätze des *Menelaos* bezeichnet.
*Ptolemäos* vollendete, was *Hipparch* und *Menelaos* auf dem Gebiete
der ebenen und der sphärischen Trigonometrie begonnen hatten. Er gab
dieser Wissenschaft für den astronomischen Gebrauch eine Form, die
sich, wie seine Lehre, länger als ein Jahrtausend erhalten hat.
Als der letzte unter den großen Mathematikern des Altertums ist
*Diophant* von Alexandrien zu nennen. Dieser schrieb ein Werk über
Arithmetik, das etwa zur Hälfte erhalten geblieben ist[582]. Er
betitelte es ἀριθμητικά und erschloß damit ein bisher kaum betretenes
Gebiet.
Bei *Diophant* begegnen uns schon gewisse Zeichen und Abkürzungen,
während vor ihm die Rechnungen zumeist nur durch Worte
auseinandergesetzt wurden und höchstens gewisse Fachausdrücke (wie
bei den alten Ägyptern) wiederkehren. Für die Unbekannte (unser x)
gebrauchte *Diophant* z. B. das Sigma, ς, den einzigen griechischen
Buchstaben, der keine bestimmte Zahl bedeutete. Für die zweite Potenz
lautet sein Zeichen δ^ῦ (δύναμίς = Quadrat), für die dritte k^ῦ (κύβος
= Würfel). Für die sechste Potenz schrieb *Diophant* κ^ῦ κ^ῦ. Höhere
Potenzen kommen bei ihm nicht vor. Für die Subtraktion verwendet er
ein besonderes Zeichen (⋔ = umgekehrtes ψ). Zu addierende Größen
dagegen werden ohne ein Zeichen nebeneinander gestellt. Selbst ein
Gleichheitszeichen (ι als Abkürzung von ἴσοι, gleich) fehlt nicht[583].
Diese Beispiele zeigen zur Genüge, daß uns bei *Diophant* schon ein
Verfahren begegnet, das seine hervorragenden Erfolge erklärlich macht.
Ein wesentlicher Mangel der diophantischen Algebra besteht darin, daß
sie den Gegensatz von positiv und negativ noch nicht kennt. Dies
hat darin seinen Grund, daß *Diophant* nur Differenzen bildet, bei
welchen der Minuend größer als der Subtrahend ist. Eine größere Zahl
von einer kleineren abzuziehen, die algebraische Operation, die ja
zum Begriff der negativen Zahl geführt hat, erschien ihm als etwas
Unmögliches. Führte die Lösung einer Gleichung auf negative Werte, so
erklärte *Diophant* einen derartigen Fall für unzulässig. Eine Rolle
spielte diese Beschränkung besonders bei der Auflösung quadratischer
Gleichungen, mit der *Diophant* sich sehr vertraut zeigt. Bei ihm
begegnet uns auch die erste kubische Gleichung. Doch bleibt der
Fall vereinzelt. Auch ließ sich die betreffende Gleichung auf einen
niedrigeren Grad reduzieren[584]. *Diophant* gibt die Lösung, ohne
jedoch sein Verfahren anzudeuten.
Was *Diophant* vor allem auszeichnet, ist die Art, in der er sich
bei fast allen Problemen von den Einzelfällen loslöst und sich zur
allgemeineren Betrachtung erhebt.
Die Stellung, die *Diophant* in der Entwicklung der Wissenschaften
einnimmt, ist infolgedessen eine ganz einzigartige. Einmal treten
uns seine Schöpfungen, die von allem, was vor ihnen liegt, so sehr
verschieden sind, ganz unvermittelt entgegen. »Eine ganz andere Luft
weht in den Schriften dieses Arithmetikers als in denjenigen der
klassischen Geometer«[585]. Und wie es an nachweisbaren Vorstufen
und Vorläufern fehlt, so mangelt es in dem auf *Diophant* folgenden
Jahrtausend auch an Mathematikern, die das von ihm Begonnene
fortgesetzt hätten. Erst zu Beginn der neueren Periode vermochte man an
*Diophant* anzuknüpfen und eine höhere Mathematik zu schaffen, deren
wichtigstes Element, wie bei *Diophant*, allgemeine Zahlen, für sich
betrachtet und in ihrer Beziehung zu geometrischen und physikalischen
Größen, sind.
*Diophant* lebte vermutlich im 3. nachchristlichen Jahrhundert,
jedenfalls ist aber sein Werk später als die Schriften des *Ptolemäos*
verfaßt. Auf die Entwicklung der alten Astronomie hat es keinen Einfluß
ausgeübt[586].
Die Förderung, welche die Meßkunde bei den Vorgängern des *Ptolemäos*
erfahren hatte, wußte dieser sich nicht weniger als die mathematischen
Fortschritte zunutze zu machen. Im Jugendzeitalter der Astronomie
wird man wohl die Entfernungen am Himmelsgewölbe nach Mondbreiten
abgeschätzt und dabei wahrscheinlich zwei um ein Scharnier
drehbare Stäbe, in deren Treffpunkt sich das Auge des Beobachters
befand, gebraucht haben. Die Alexandriner benutzten zwei Arten von
Winkelmeßinstrumenten. Bei der einen kam eine geradlinige, bei der
anderen die Kreisteilung in Anwendung. Zur ersten Art gehört das
parallaktische Lineal, auch Regula Ptolemaica genannt, das *Ptolemäos*
im Almagest beschreibt. Es besteht aus einem lotrecht und drehbar
aufgestellten Stabe, um dessen oberen Endpunkt sich ein gleich langer
Stab mit Dioptern, zum Anvisieren des Gestirnes, bewegen ließ. Am
unteren Ende des senkrechten Stabes war ein dritter drehbarer Stab mit
Längseinteilung angebracht. Dieser Stab ließ sich in einer Rille des
Diopterlineals verschieben. Bei jeder Höhenmessung konnte die Lage des
Diopterlineals auf der Gradeinteilung des zweiten beweglichen Lineals
abgelesen und danach der entsprechende Winkel aus der Sehnentafel
entnommen werden.
[Illustration: Abb. 45. Das parallaktische Lineal.]
Indessen bediente sich *Ptolemäos* nach dem Beispiel von *Aristyll*
und *Timocharis* (300 v. Chr.) auch der mit Gradeinteilung
versehenen, miteinander verbundenen Kreise, der sogenannten Armillen.
*Eratosthenes* hatte 220 v. Chr. in Alexandrien Armillen von
bedeutender Größe errichtet und vermittelst dieser Instrumente den
Abstand der Wendekreise zu 11/83 des Kreisumfanges bestimmt. Eine der
von *Ptolemäos* benutzten Armillen zeigt uns die Abbildung 46[587]
auf S. 256. Sie bestand aus einem aus Kupfer oder Bronze verfertigten
Ring, der in 360 Grade geteilt war. Der Ring war in senkrechter
Lage auf einer Säule errichtet und fiel mit dem Meridian zusammen.
Diesem Ringe war ein zweiter drehbarer Ring mit zwei diametral
gegenüber befindlichen Vorsprüngen eingepaßt. Wollte man z. B. die
Mittagshöhe der Sonne messen, so wurde der innere Ring gedreht, bis
der Schatten des einen Vorsprunges auf den anderen Vorsprung fiel.
Eine Armillarsphäre (Ringkugel) bestand aus zwei festverbundenen,
rechtwinklig zueinander stehenden Kreisen, von denen der eine in der
Ebene des Meridians, der andere in der Ebene des Himmelsäquators lag.
In dem Meridiankreis war ein dritter Kreis drehbar angebracht, dessen
Drehachse mit der Weltachse zusammenfiel. In diesem dritten Kreise
befand sich, konzentrisch und verschiebbar, ein vierter. Durch Diopter
wurde ein Anvisieren ermöglicht, während Gradeinteilungen ein Ablesen
der Deklination und des Stundenwinkels gestatteten. Dem Instrument lag
also der Gedanke zugrunde, die an der Himmelskugel erkannten Kreise
und Kreisbewegungen im kleinen nachzubilden. Zum Messen von Winkeln
diente auch wohl der astronomische Ring oder das Astrolabium[588]. Es
bestand aus zwei konzentrischen, gegeneinander verschiebbaren Ringen,
die mit je zwei gegenüberstehenden Dioptern versehen waren. Wollte man
Horizontalwinkel messen, so wurde der Ring hingelegt. Handelte es sich
um das Messen von Höhenwinkeln, so hing man ihn auf.
[Illustration: Abb. 46. Solstitial-Armille des Ptolemäos. Schematische
Skizze nach dem Almagest.]
Außer den Armillen benutzte *Ptolemäos*, wie die chaldäischen
Astronomen, auch aus Stein verfertigte Mauerquadranten, die in der
Ebene des Meridians errichtet waren.
Wir erkennen, daß schon bei den frühesten astronomischen Beobachtungen
der Forscher wesentlich auf die Geschicklichkeit des Mechanikers
angewiesen war. Die Entwicklung der Astronomie ist daher mit der steten
Vervollkommnung und mit der wachsenden Genauigkeit der Meßwerkzeuge
Hand in Hand gegangen[589]. Schon die Herstellung der Ringinstrumente,
welche die Alexandriner benutzten, erforderte eine hervorragende
Fertigkeit. »Noch jetzt«, so lautet das Urteil eines hervorragenden
Kenners der Präzisionsmechanik, »würde nur von einem geschickten,
mit einer Drehbank ausgerüsteten Arbeiter die auch nur für primitive
Beobachtungen genügende Genauigkeit solcher Meßinstrumente zu erwarten
sein«[590].
Die für die Astronomie gleich wichtige Zeitbestimmung erfolgte,
wie es schon bei den Chaldäern geschah, durch Wassermessung. Schon
im 5. Jahrhundert v. Chr. begnügte man sich nicht mehr mit einer
Abschätzung der Tagesstunden aus der Länge des Schattens, sondern man
baute Wasseruhren (Klepsydren). Ja sogar solche mit Weckvorrichtung
begegnen uns schon im 4. vorchristlichen Jahrhundert[591]. Die hierbei
Verwendung findenden Instrumente vervollkommnete der um 270 v. Chr.
lebende Alexandriner *Ktesibios*, der auch als der Erfinder der
Feuerspritze, der Wasserorgeln usw. genannt wird, und der in *Heron*
einen Fortsetzer seiner Arbeiten fand. Damit die Öffnung, durch welche
das Wasser bei seinen Uhren strömte, unverändert blieb, stellte
*Ktesibios* diese Öffnung nicht in gewöhnlichem Metall, sondern in
Gold oder Edelstein her. Ferner sorgte er für ein konstantes Niveau
des Wassers in dem Abflußgefäß, damit in gleichen Zeiten stets gleiche
Mengen ausströmten. Mitunter wurden durch das ausströmende Wasser
Gegenstände gehoben, die ihre Bewegung wieder auf ein Räder- oder
Zeigerwerk übertrugen.
Fortschritte der Geographie.
Wie durch *Hipparch*, so erfuhr auch durch *Ptolemäos* die Geographie
eine bedeutende Förderung. Das von letzterem um 140 n. Chr.
geschaffene Lehrbuch[592] dieser Wissenschaft genoß, gleich dem
Almagest, bis gegen das Ende des Mittelalters eine unbestrittene
Herrschaft. Durch beide Schriften ist *Ptolemäos* einer der großen
Lehrer für alle Zeiten geworden, da an den »Almagest« und die
»Geographie« die großen Entdeckungen anknüpften, welche die Neuzeit
auf astronomischem und geographischem Gebiete gemacht hat. Wie der
»Almagest«, so enthält auch die »Geographie« eine erstaunliche Fülle
von Tatsachen. Nicht weniger als 5000 Punkte des damals bekannten
Teiles der Erdoberfläche werden nämlich in der »Geographie« nach Länge
und Breite angegeben. Und zwar sind nicht nur Städte, sondern auch
Flußmündungen, Berge und andere bemerkenswerte Orte berücksichtigt. Die
Ermittelung der Breite geschah mit einer solchen Genauigkeit, daß die
nach *Ptolemäos'* Angaben entworfenen Karten in meridionaler Richtung
nur geringe Verzerrungen aufweisen. *Ptolemäos* selbst hat Anleitungen
für die Ortsbestimmung und das Entwerfen von Karten gegeben. Die den
alten Handschriften seiner Geographie beigegebenen Karten (10 über
Europa, 5 über Afrika und 12 über Asien) entstammen indessen erst
dem 6. Jahrhundert, wenn sie auch zweifellos auf antike Vorlagen
zurückgehen. »Sie sind«, sagt *Ritter*[593], »die Grundlage aller
neueren Landkarten geworden. Ohne sie würden die unserigen schwerlich
ihren jetzigen Grad von Vollkommenheit erlangt haben.«
Das bei den Alten übliche Verfahren der Längenbestimmung wurde schon
erörtert[594]. Es lieferte sehr unvollkommene Ergebnisse[595]. Auch
wechselte man schon im Altertum mit der Lage des Nullmeridians. So
rechnete *Ptolemäos* nicht nach dem durch die Insel Rhodos gezogenen
Meridian, sondern er verlegte den Anfang der Zählung nach den
»glücklichen Inseln« des äußersten Westens. Diese Einrichtung bot
den Vorzug, daß für die in Betracht kommenden Gegenden der Erde die
Unterscheidung zwischen westlicher und östlicher Länge in Wegfall kam.
Bei der kartographischen Darstellung des ihm bekannten Teiles
der Erdoberfläche konnte *Ptolemäos* ihre Krümmung nicht mehr
unberücksichtigt lassen. Es galt daher, eine Methode zu benutzen,
welche Teile einer Kugelfläche in der Ebene zu zeichnen ermöglichte.
Diese Aufgabe löste *Ptolemäos*, indem er eine Projektionsart empfahl,
die grundlegend für die weitere Entwicklung der Kartographie gewesen
ist.
*Marinus* von Tyrus, der Vorgänger des *Ptolemäos*, hatte die Parallel-
und die Längenkreise sämtlich als gerade Linien und die letzteren
parallel zueinander gezeichnet. Die Längengrade wurden dadurch für die
nördlichen Gegenden der Erde viel zu groß, was *Ptolemäos* durch sein
Projektionsverfahren zu vermeiden suchte. *Ptolemäos* erläutert es mit
folgenden Worten: »Es wird richtig sein, zwar die Meridiane als gerade
Linien zu zeichnen, die Breitengrade dagegen als Stücke von Kreisen,
die um ein und dasselbe Zentrum gezogen sind. Dieses wird senkrecht
über den Nordpol gedacht. Von dort aus wird man die Meridiane als
gerade Linien zeichnen müssen, damit die annähernde Ähnlichkeit mit der
Kugelfläche gesichert wird. Dies geschieht dadurch, daß die Meridiane
senkrecht zu den Breitenkreisen bleiben und in dem gemeinsamen Pole
zusammenlaufen«[596].
Während der mathematische Teil der Erdkunde infolge der bedeutenden
Fortschritte der Astronomie sehr gefördert wurde, blieb auch die
physische Erdkunde nicht zurück. Von großem Einfluß war hier die
Erweiterung des Gesichtskreises durch die römischen Eroberungszüge und
der dadurch bedingte kosmopolitische Zug, welcher die gesamte Erde als
Wohnsitz des Menschen aufzufassen lehrte. Insbesondere spricht sich
dieser Zug in *Strabon* aus, von dessen Erdbeschreibung *Humboldt*[597]
sagt, sie übertreffe an Mannigfaltigkeit und Großartigkeit alle
geographischen Arbeiten des Altertums. *Strabon* läßt Inseln und ganze
Kontinente, in Übereinstimmung mit den Ansichten der heutigen Geologen,
durch vulkanische Kräfte emporgehoben werden. »Nicht nur kleine Inseln
können gehoben werden«, heißt es bei *Strabon*[598], »sondern auch
große, ja selbst Festland«. Von Sizilien sagt er, man möchte es »nicht
für ein Bruchstück Italiens halten, sondern vermuten, es sei durch
das Feuer des Ätna aus der Tiefe emporgehoben worden«. Doch erörtert
*Strabon* auch die Möglichkeit, daß Sizilien durch ein Erdbeben von
Italien getrennt worden sei. Als Beweis, daß Inseln auf vulkanischem
Wege entstehen, führt er an, daß sich im Jahre 196 v. Chr. in der Nähe
von Thera, dem heutigen Santorin, unter Feuererscheinung eine Insel von
12 Stadien Umfang erhoben habe. Wie Sizilien, so betrachtete *Strabon*
auch Capri und andere der Küste benachbarte Inseln als frühere Teile
des Festlandes, während inmitten des Meeres gelegene Inseln, wie jene
Neubildung in der Nähe Theras, durch vulkanische Tätigkeit entstanden
sein sollten.
Bei *Strabon* begegnet uns übrigens auch zuerst die Ansicht, daß die
Vulkane Sicherheitsventile der Erde seien. Die Alten wollten nämlich
beobachtet haben, daß Sizilien in Zeiten einer erhöhten Tätigkeit der
in der Nähe dieser Insel liegenden Vulkane und des Ätna weniger unter
Erdbeben zu leiden habe.
Auch die Versteinerungen werden von *Strabon* richtig gedeutet.
So tritt er bei der Besprechung der linsenförmigen Nummuliten des
Kalksteins, aus dem die Pyramiden von Gizeh erbaut sind, der Meinung
entgegen, daß es sich hier um erhärtete Überreste von den Speisen
der Erbauer handeln könne. Schon *Eratosthenes* habe erwähnt, daß
Tausende von Stadien vom Meere entfernt Schnecken und Muscheln gefunden
würden[599]. Man müsse daher annehmen, daß einst große Teile des
Festlandes für eine gewisse Zeit überschwemmt gewesen und dann wieder
trocken geworden seien. Der Boden des Meeres sei ferner uneben wie die
Oberfläche des Landes und das Meer infolgedessen von verschiedener
Tiefe.
Als Beweis für eine außerordentliche, in historischer Zeit erfolgte
Verschiebung der Meeresküste erwähnt *Strabon* von einer früheren
Seestadt südlich der Pomündung, daß sie 90 Stadien vom Ufer entfernt
liege. Seit jener Zeit ist diese Küste bekanntlich um einen weiteren
erheblichen Betrag meerwärts hinausgeschoben worden, so daß Ravenna,
das z. B. zur Zeit *Strabons* noch Seestadt war, jetzt sieben Kilometer
von der Küste entfernt liegt.
*Strabon* besitzt auch bezüglich der erodierenden Tätigkeit des
Wassers, der Ursache von Ebbe und Flut, sowie der Abnahme der
Temperatur mit der Erhebung richtige Vorstellungen. Er ahnt sogar das
Vorhandensein einer zweiten Kontinentalmasse neben der von Europa,
Asien und Afrika gebildeten, wenn er sagt: »Es ist wohl möglich, daß
in demselben gemäßigten Erdgürtel, welcher durch das Atlantische Meer
geht, außer der von uns bewohnten Welt noch eine andere oder selbst
mehrere liegen.« *Columbus* ließ sich dagegen von der Vorstellung
leiten, daß eine Fahrt nach Westen unmittelbar zu den östlichen
Gestaden des asiatischen Festlandes führen müsse.
Auch bei den Römern war man auf dem Gebiete der physikalischen
Geographie gegen den Ausgang des Altertums zu ziemlich klaren
Vorstellungen gelangt. So verdankt man dem *Vitruvius*[600] eine
im ganzen richtige Theorie der Quellenbildung nebst einer darauf
beruhenden Anweisung zur Auffindung von Quellen, während *Seneca*[601]
die durch das Wasser auf der Erdoberfläche hervorgerufenen
Veränderungen recht gut schildert und die Springfluten darauf
zurückführt, daß bei ihnen außer dem Monde auch die Sonne zur Wirkung
gelangt.
Nicht gering waren ferner die Kenntnisse auf dem Gebiete der
Länderkunde während der letzten Jahrhunderte vor Beginn unserer
Zeitrechnung. Was die Kenntnis der einzelnen Länder anbelangt, so
ergänzt die Erdbeschreibung *Strabons* in glücklicher Weise diejenige
des *Ptolemäos*. *Strabon* hat mehr die europäischen, *Ptolemäos*
dagegen mehr die asiatischen Länder berücksichtigt. Nur in bezug auf
das nördliche und östliche Germanien ist der Bericht des *Ptolemäos*
wieder als der reichhaltigere zu bezeichnen. »*Ptolemäos* eröffnete«,
sagt *Ranke*[602], »durch seine Beschreibung der Länder jenseits des
Rheines und der Donau gleichsam eine neue Welt.« Er zerstörte ferner
den Wahn, daß das Kaspische Meer in das Weltmeer münde und wies
die Abgeschlossenheit jenes Beckens nach. Seine Darstellung stützte
*Ptolemäos* besonders auf die geographischen Kenntnisse der Phönizier
und auf die Berichte, welche ihm der Karawanenhandel zuführte. Auch
die Züge Alexanders, die gewaltige Ausdehnung der Römerherrschaft,
sowie die Reisen, welche die damaligen Geographen im Gefolge der Heere,
der Statthalter und Gesandtschaften unternahmen, hatten eine Fülle
von Material geliefert. So wußte man z. B. über Indien zur Zeit des
*Ptolemäos* viel mehr als zur Zeit *Mercators* am Schlusse des 16.
Jahrhunderts[603].
Nach *Herodots* Erzählung (IV, 42) ließ der ägyptische König *Necho* um
600 v. Chr. phönizische Schiffer vom Roten Meere aus Afrika umsegeln
und durch die Straße von Gibraltar nach Ägypten zurückkehren. Die Fahrt
soll 3 Jahre gedauert haben. *Herodots* Erzählung ist oft angezweifelt
worden. Soviel ist indes gewiß, daß im Altertum der Äquator
überschritten wurde. Denn die Schiffer sagten aus, bei ihrer Fahrt um
Lybien herum nach Westen habe die Sonne um Mittag zur rechten Hand,
also im Norden, gestanden. *Herodot* fügt dieser Angabe hinzu, er könne
das nicht glauben; vielleicht gäbe es andere, die es glauben könnten.
Diese Erzählung *Herodots* hat man als einen Beweis dafür betrachtet,
daß die Fahrt wirklich stattgefunden hat[604].
Die Quelle, aus welcher *Ptolemäos* bei der Abfassung seiner,
acht Bücher umfassenden, Geographie besonders schöpfte, waren die
Reiseberichte des *Marinus* aus Tyrus[605]. In den phönizischen
Häfen besaß man auf Grund des ausgedehnten Handels, der von dort aus
getrieben wurde, eine ausgedehnte Kenntnis aller von phönizischen
Schiffen besuchten Länder, Inseln und Meere. Nach diesem Material
entwarf *Marinus* eine Karte, die sich unter dem Namen der Tyrischen
Weltkarte in der Bibliothek zu Alexandrien befand.
Die Längen- und die Breitengrade waren bei *Marinus* gerade Linien, die
sich unter rechten Winkeln schnitten. Für den damals bekannten Teil der
Erde (30.-40. Breitengrad) ergab diese Projektionsart, die man wohl als
die »platte« bezeichnet, ein Netz von Rechtecken. Für den Äquator als
mittleren Breitengrad würde das Netz aus Quadraten bestanden haben.
*Marinus* von Tyrus wurde durch seine Plattkarte der Begründer der
mathematischen Geographie. Er ging von einem Gradkreuz aus, das er aus
dem Meridian und dem Breitenparallel von Rhodos (36°) bildete und zu
einem Netz rechtwinklig sich schneidender Linien erweiterte.
*Ptolemäos* sagt von *Marinus*, auf dessen Arbeiten er sich besonders
stützt, dieser habe einen so großen Reichtum an Nachrichten der Alten
und der Neueren zusammengebracht und so viele Reiseberichte und Werke
berücksichtigt, wie keiner seiner Vorgänger. Dementsprechend sind auch
die Angaben, die *Ptolemäos* von den asiatischen Ländern macht, weit
reichhaltiger als diejenigen, welche durch die römischen Geographen auf
uns gekommen sind. So nennt *Ptolemäos* viele Städte, Flüsse und Berge
der Insel Ceylon (Taprobane), von der *Plinius* kaum etwas zu erzählen
weiß. *Ptolemäos* kennt auch die Sundainseln. Vorderindien ist ihm
so gut bekannt, daß er von 39 Orten nicht nur die Lage, sondern auch
die Dauer des längsten Tages nach genaueren Beobachtungen angibt. Die
Flüsse und Berge Indiens, die er nennt, sind den Europäern bis ins 16.
Jahrhundert hinein unbekannt geblieben.
Die geographischen Kenntnisse der Phönizier, auf denen *Ptolemäos*
fußte, erstreckten sich also keineswegs nur auf die Meere und die
Küsten, sondern auch auf das Innere der Kontinente. Sogar der Weg über
Land vom Euphrat über Baktrien und ein hohes Gebirge, das sich bis nach
China erstrecke, wird beschrieben[606].
Weitere Fortschritte der Physik.
Wir haben die Fortschritte, welche die Astronomie und die mit ihr
emporblühende Geographie in den ersten nachchristlichen Jahrhunderten
erlebten, als die wichtigsten wissenschaftlichen Ereignisse an die
Spitze dieses Zeitraumes gestellt. Es gilt jetzt, der Naturlehre
und der Naturbeschreibung, die weniger hervortreten, eine kurze
Darstellung zu widmen. Die Mechanik hatte in der vorchristlichen Zeit
in *Archimedes* und in *Heron* ihren Höhepunkt erreicht. Als ihr
Hauptvertreter während des jetzt zu schildernden Zeitraumes ist der
Alexandriner *Pappos* zu nennen, der sich auch um die Weiterbildung der
Mathematik verdient gemacht hat. *Pappos* lebte gegen das Ende des 3.
Jahrhunderts n. Chr. Sein auf uns gekommenes Werk besteht aus 8 Büchern
und führt den Namen »Die Sammlung«[607]. Besonders das letzte Buch
bringt geometrisch begründete Lehren der Mechanik, wie die Lehre vom
Schwerpunkt und von der schiefen Ebene. Es behandelt auch die Aufgabe,
eine gegebene Last durch eine gegebene Kraft mit Hilfe von Zahnrädern
zu bewegen, deren Durchmesser in gewissen Verhältnissen stehen. Das 7.
Buch des *Pappos* enthält jenen wichtigen Satz, der unter dem Namen
der *Guldin*schen Regel erst im 17. Jahrhundert wieder allgemeiner
bekannt wurde, den Satz nämlich, daß der Inhalt eines Rotationskörpers
gleich dem Produkt aus der rotierenden Fläche und dem Wege ihres
Schwerpunktes ist. Erwähnt sei ferner noch, daß sich bei *Pappos* in
solch ausgedehntem Maße die Verwendung von Buchstaben zur Bezeichnung
allgemeiner Zahlen findet, wie bei keinem Schriftsteller vor ihm, so
daß uns bei *Pappos* schon die Elemente der Buchstabenrechnung begegnen.
Von der Förderung der Optik und der Akustik während der ersten
Blütezeit der alexandrinischen Schule wurde an früherer Stelle
gehandelt. Bemerkenswert ist, daß die Optik auch während der zweiten
Blütezeit erheblich gefördert wurde. Und zwar geschah dies durch
denselben *Ptolemäos*, dessen Verdienste auf dem Gebiete der Astronomie
und der Geographie wir soeben als so hervorragend anerkannt haben[608].
Wir finden nämlich bei *Ptolemäos* einen der merkwürdigsten Ansätze zu
der dem Altertum im übrigen nur wenig geläufigen induktiven Behandlung
einer physikalischen Erscheinung.
Es handelt sich um die Ablenkung, die ein Lichtstrahl beim Übergange
aus einem Mittel in ein zweites von anderer Dichte erfährt, während
das Licht sich in ein- und derselben Substanz geradlinig fortpflanzt.
Selbst der frühesten Beobachtung konnte es nicht entgehen, daß diese
Brechung um so größer ist, je schräger das Licht die Grenzfläche
zwischen beiden Mitteln trifft. Der erste Schritt auf dem Wege des
induktiven Verfahrens mußte darin bestehen, daß man die Erscheinung
messend verfolgte und für eine Reihe von Einfallswinkeln die Größe der
entsprechenden Brechungswinkel durch den Versuch bestimmte. Letzteres
geschah durch *Ptolemäos*. Mit einem für diesen Zweck verfertigten
Werkzeug maß er für die Einfallswinkel von 10°, 20°, 30° usw. die
zugehörigen Brechungswinkel. Sein Apparat bestand aus einer Scheibe,
die in Grade geteilt war und bis zum Mittelpunkt in Wasser tauchte
(Abb. 47). Das Verfahren war folgendes: Ein Lichtstrahl BC wurde durch
eine Marke B des über dem Wasserspiegel MN befindlichen Scheibenstückes
nach dem Mittelpunkte C der Scheibe geleitet. An dieser Stelle fand
beim Eintritt in das Wasser die Brechung statt. Der gebrochene Strahl
CD setzte seinen Weg unter Wasser fort, bis er den Umfang der Scheibe
in einem auf der Gradeinteilung abzulesenden Punkt D wieder traf. Die
Werte, welche *Ptolemäos* auf solche Weise erhielt, sind in folgender
Tabelle zusammengestellt:
Einfallswinkel (α) Brechungswinkel (β)
10° 8° (statt 7° 29')
20° 15° 30' ( » 14° 51')
30° 22° 30' ( » 22° --)
40° 29° ( » 28° 49')
50° 35° ( » 34° 3')
60° 40° 30' ( » 40° 30')
70° 45° 50' ( » 44° 48')
80° 50° ( » 47° 36')
[Illustration: Abb. 47. Ptolemäos mißt die Brechungswinkel.]
Der Brechungsexponent für den Übergang des Lichtes aus Luft in Wasser
ergibt sich daraus gleich 1,31, während dieser Wert nach neueren
Messungen 1,33 beträgt[609]. Das Ergebnis war also im Hinblick auf die
Art des Verfahrens recht genau, ein Beweis, daß eins der wichtigsten
Erfordernisse der exakten Forschung, die Schärfe der Messung nämlich,
dem *Ptolemäos* nicht mangelte.
*Ptolemäos* benutzte sein Ergebnis auch zur Erklärung einer
astronomischen Erscheinung. Er schloß nämlich, daß der Lichtstrahl
auch beim Durchgange durch die Atmosphäre eine Brechung erleidet,
die vom Zenith nach dem Horizont allmählich zunimmt und unter dem
Namen der atmosphärischen Refraktion bekannt ist. Diese Refraktion
machte sich ihm z. B. dadurch bemerklich, daß er die Poldistanz eines
Gestirnes beim Auf- und Untergang kleiner fand als zur Zeit der oberen
Kulmination.
Nach dem Messen besteht der nächste Schritt auf dem Wege des induktiven
Verfahrens in dem Auffinden einer gesetzmäßigen Beziehung zwischen
den gegebenen und den gefundenen Größen. *Ptolemäos* hat auch diesen
Schritt auf dem Gebiete der Physik zu machen versucht. Wenn es ihm
auch nicht gelang, die gefundenen Beziehungen auf einen mathematischen
Ausdruck zurückzuführen, so sprach er doch das Grundgesetz der Dioptrik
dahin aus, daß der Lichtstrahl beim Übergänge aus einem dünneren in
ein dichteres Mittel zum Einfallslote hin gebrochen wird. Er findet
es sogar wahrscheinlich, daß für je zwei Stoffe stets ein bestimmtes
Verhältnis zwischen dem Einfalls- und Brechungswinkel obwaltet.
Nachdem das Problem der Brechung soweit gefördert war, hat es lange
geruht. Zwar beschäftigte es die gerade auf dem Gebiete der Optik
sehr tätigen Araber[610]. Doch gelangten diese nicht wesentlich über
*Ptolemäos* hinaus. Auch *Johann Kepler* hat sich damit befaßt, indem
er nach einem später zu beschreibenden Verfahren Messungen über die
Brechung anstellte und den Begriff des Grenzwinkels einführte. Seine
Lösung fand das Problem indes erst im 17. Jahrhundert durch *Snellius*,
den wir als den Entdecker des Brechungsgesetzes kennen lernen werden.
Erwähnung verdient auch des *Damianos* Schrift über die Optik[611].
Über die Lebensumstände *Damians* ist nichts Näheres bekannt. Seine
Schrift über die Optik ist jedenfalls später als diejenige des
*Ptolemäos* verfaßt. Eigentümlich ist die Begründung, welche *Damian*
über die optischen Ansichten der Griechen bringt. Es sollen hier
deshalb einige Stellen in freier Übersetzung Platz finden:
* * * * *
»Die Gestalt unserer Augen, die nicht wie die übrigen Sinneswerkzeuge
hohl und dadurch für die Aufnahme von irgend etwas eingerichtet,
sondern kugelförmig sind, beweist, daß eine Ausstrahlung von uns
ausgeht. Daß diese Ausstrahlung Licht ist, das zeigen die von den Augen
aufleuchtenden Blitze. Bei den Nachttieren erscheinen die Augen bei
Nacht sogar leuchtend. Noch deutlicher wird diese Ansicht, wenn wir die
Gleichartigkeit unseres Sehorgans mit der Sonne dargelegt haben werden.
Da die Sehstrahlen, die von unserem Auge ausgehen, möglichst schnell
zu dem sichtbaren Gegenstande gelangen sollen, so müssen sie sich
in gerader Linie bewegen. Und ferner, wenn sie davon möglichst viel
erfassen sollen, werden sie in Kreisform darauf losgehen. Denn alles
was den lebenden Wesen nützlich ist, pflegt die Natur zu tun. Um die
sichtbaren Gegenstände in Kreisform zu treffen, müssen die Sehstrahlen
entweder die Gestalt eines Zylinders oder eines Kegels haben. Ein
Zylinder kann nicht in Betracht kommen, weil dann nicht Gegenstände
erfaßt werden könnten, die größer als das Auge sind. Die Sehstrahlen
haben daher die Gestalt eines Kegels.
Die geradlinige Fortbewegung des Sehstrahls, seine Zurückwerfung und
seine in große Entfernung reichende und *zeitlos* sich vollziehende
Fortbewegung: Dies alles kann man auch an den Sonnenstrahlen
beobachten. Auch vermag unser Sehstrahl durch diejenigen Gegenstände,
durch welche die Sonnenstrahlen hindurchdringen, wie Glas und Wasser,
gleichfalls seinen Weg zu nehmen.«
* * * * *
Nach der Betrachtung der Fortschritte, die sich besonders unter
der Mitwirkung des *Ptolemäos* auf dem Gebiete der Astronomie,
der Geographie und der Physik vollzogen, wollen wir uns in großen
Zügen den Besitz vergegenwärtigen, über den das Altertum während
der römisch-alexandrinischen Periode in den übrigen Zweigen der
Naturwissenschaften verfügte.
Während die Mechanik, die Optik und die Akustik ihre Grundlagen
erhielten, blieb man auf den Gebieten der Wärme, des Magnetismus und
der Elektrizität bei einigen rohen Beobachtungen und dunklen Deutungen
stehen. Der Magnetstein und seine Eigenschaft, das Eisen anzuziehen,
waren schon dem frühesten griechischen Altertum bekannt. Da man der
Seele das Vermögen, etwas zu bewegen, zuschrieb, glaubte man, daß der
Magnet, ähnlich wie das Tier und die Pflanze, beseelt sei[612].
Auch die Eigenschaft des Magneten, durch andere Stoffe hindurch zu
wirken, konnte nicht lange verborgen bleiben. So erzählt *Lukrez*,
der in seinem Werke »De rerum natura« die magnetischen Erscheinungen
mit behaglicher Breite schildert: »Ich sah eiserne Spän' aufkochen
und wallen in ehernen Schalen, wenn der magnetische Stein denselbigen
untergelegt ward«[613]. Auch die bei Uneingeweihten das größte Staunen
erregenden, schon *Platon* bekannten Ketten, welche aus eisernen,
magnetisch gemachten Ringen bestanden, die nicht ineinander griffen,
sondern sich nur berührten, beschreibt *Lukrez*. Er wagt sich sogar an
eine Erklärung der magnetischen Erscheinungen. Wie von manchen Körpern,
so sollen auch vom Magneten Teilchen ausströmen, welche die benachbarte
Luft zurückdrängen. Infolgedessen »stürzen urplötzlich des Eisens
Stoffe sich hin nach dem Leeren, und also geschieht es«[614]. Daß der
Magnet zwei Pole besitzt, und zwischen diesen eine Indifferenzzone
liegt, scheint den Alten entgangen zu sein[615]. Auch die Richtkraft
kannten sie nicht, während die Chinesen mit ihr schon vor Beginn
unserer Zeitrechnung vertraut waren.
Die Grunderscheinung der Reibungselektrizität ist den alten Völkern
jedenfalls bekannt geworden, sobald sie durch den Handel in den
Besitz des Bernsteins gelangten, da dieser in besonders auffallender
Weise nach dem Reiben leichte Körperchen anzieht. So sagt *Plinius*:
Ȇbrigens zieht Bernstein, wenn er durch Reiben mit den Fingern
Lebenswärme erhalten hat, trockene Blätter, Spreu und Bast gerade so
an wie der Magnet das Eisen«[616]. Den Bernstein nannten die Alten
Elektrum. Aus diesem Worte ist die Bezeichnung »Elektrizität« für die
am Bernstein zuerst beobachtete Eigenschaft entstanden.
Auch an anderen Stoffen scheinen die Alten jene Eigenschaft
gelegentlich bemerkt zu haben[617], doch ahnten sie keinen Zusammenhang
zwischen ihr und dem Gewitter. Zwar erblickten die Philosophen in dem
Blitz und dem Donner nicht mehr, wie das in den Anschauungen einer
heidnischen Naturreligion befangene Volk, das Geschoß und die Stimme
des Zeus. Man war aber auch noch weit entfernt von einer richtigen
Deutung der Erscheinung. *Anaximander* z. B. hielt den Blitz für die in
den Wolken verdichtete Luft, die plötzlich mit Geräusch hervorbreche.
*Plinius* spricht vom Blitz und vom Donner mit folgenden Worten:
»Bricht der Wind aus einer größeren Höhlung einer herabgedrückten Wolke
hervor, so nennt man ihn Orkan. Hat sich der Wind in dem Augenblicke,
in dem er die Wolke durchbrach, entzündet, so ist er ein Blitz. Daß man
den Blitz eher sieht, als man den Donner hört, obgleich sie zugleich
entstehen, ist gewiß nicht zu verwundern, da das Licht schneller ist
als der Schall. Blitz und Donner erfolgen gleichzeitig, so hat es die
Natur geordnet«[618].
Auch mit den stillen elektrischen Entladungen, die man als Elmsfeuer
bezeichnet, waren die Alten wohl bekannt. *Plinius* beschreibt die
Erscheinung folgendermaßen: »Es entstehen sogar auch Sterne zu Wasser
und zu Lande. Ich selbst sah bei dem nächtlichen Wachtdienst der
Soldaten auf den Speeren außerhalb des Walles einen Lichtschein von
dieser Gestalt haften. Auch auf die Rahen und andere Teile der Schiffe
setzen sich dergleichen Sterne mit einem eigentümlichen, vernehmbaren
Ton, wobei sie, wie Vögel, ihren Sitz oft wechseln«[619].
Aus manchen Literaturstellen und antiken Einrichtungen (vergoldete
Spitzen von Tempeln, mit Kupfer beschlagene Stangen) glaubte man
schließen zu dürfen, daß die alten Völker schon Blitzableiter verwendet
hätten. Aus der Kritik des vorhandenen Materials ergibt sich jedoch,
daß von einer *bewußten* Anwendung von Blitzableitern vor *Benjamin
Franklin* nicht die Rede sein kann[620].
Auch das Phänomen der tierischen Elektrizität war den Alten wohl
bekannt. Es entzog sich aber gleichfalls ihrer Einsicht. Gelang doch
eine Erklärung der atmosphärischen Erscheinungen aus den Gesetzen der
Reibungselektrizität erst im 18. Jahrhundert, während ein Verständnis
der Gesetze der tierischen Elektrizität erst in der neuesten Periode,
nach der Entdeckung des Galvanismus, anbrach. »Dem Zitterrochen steht
ein gefährliches Gift zu Gebote«, schreibt der griechische Verfasser
eines im 2. Jahrhundert n. Chr. entstandenen Werkes[621], »von Natur
ist er schwach und so langsam, daß es aussieht, als könne er nur
kriechen. Er besitzt auf jeder Seite ein Gewebe, das denjenigen, der
es berührt, sogleich jeder Kraft beraubt, sein Blut erstarren macht
und seine Glieder lähmt.« *Plinius* ahnt schon, daß man es hier mit
einem Vorgang ganz eigener Art zu tun hat, wenn er sagt[622]: »Der
Zitterrochen lähmt selbst aus der Ferne, sobald er nur mit der Lanze
berührt wird, den stärksten Arm. Man ersieht daraus, daß es unsichtbare
Kräfte gibt.« Daß auch der menschliche Körper wie die Lanze diese
eigentümliche Wirkung fortzuleiten vermag, ist zwar eine Entdeckung der
neueren Zeit, doch erwähnt ein anderer Schriftsteller des Altertums,
daß schon Erschütterung eintritt, wenn man Wasser aus einem Gefäß,
in dem sich ein Zitterrochen befindet, auf die Hand oder den Fuß
gieße[623].
Die Heilkunde versäumte nicht, aus dieser merkwürdigen Erscheinung
Nutzen zu ziehen. So finden wir bei *Galen* berichtet, daß er einem an
Kopfschmerzen leidenden Menschen einen lebenden Zitterrochen genähert,
und daß dieser sich als schmerzstillendes Mittel erwiesen habe[624].
*Avicenna* (*Ibn Sina*), der arabische Bearbeiter der Schriften
*Galens*, wiederholt diese Angabe.
Die Anfänge der Chemie.
Erfreute sich die Physik im Altertum wenigstens auf einigen ihrer
Gebiete schon einer wissenschaftlichen Behandlung, so war dies
bezüglich der Chemie noch nicht der Fall. Hier konnte ein Einblick in
das Wesen der Erscheinungen nur auf Grund zahlreicher, zielbewußter
Versuche erlangt werden, und einer solchen Forschungsrichtung erwies
sich die ältere Periode wenig geneigt. Was wir über die Anfänge der
Chemie berichten können, ist, daß man durch die Heilkunde und durch
die Gewerbe, insbesondere den Hüttenbetrieb, allmählich mit einer
Anzahl von chemischen Vorgängen bekannt wurde, ohne daß es gelang, eine
Verknüpfung dieser Vorgänge unter sich oder mit anderen Gruppen von
Erscheinungen zu finden. Alle Erklärungen, die man für die stofflichen
Veränderungen aufstellte, hatten nur den Wert bloßer Philosopheme, zu
deren Prüfung man noch keine Mittel besaß.
Den größten Einfluß auf die weitere Beschäftigung mit chemischen
Dingen hat wohl jene Lehre gehabt, welche die Welt auf einen einzigen
Urstoff zurückführte, der sich den Sinnen in vier Erscheinungsformen,
als Feuer, Erde, Luft und Wasser, offenbaren sollte. Im Einklang mit
dieser Lehre stand auch das gegen den Ausgang des Altertums auftretende
Bestreben, unedle Metalle in edle zu verwandeln, ein Problem, das
während des ganzen Mittelalters als Ziel und Zweck der Chemie
betrachtet wurde.
Die Kenntnis und die Verwendung der Metalle war im Altertum schon eine
recht ausgedehnte. Blei z. B., das gleich dem Eisen sich nur selten als
solches findet und aus Bleiglanz dargestellt wurde, fand schon im alten
Rom zu Wasserleitungsröhren Verwendung. Zinn und Zink waren nicht in
reinem Zustande, sondern nur als Bestandteile von Legierungen bekannt.
Diese wurden erhalten, indem man Zinnstein oder den zinkhaltigen Galmei
den Kupfererzen bei ihrer Verhüttung zusetzte. Auch die Gewinnung
des Quecksilbers durch Erhitzen von Zinnober mit Eisen war schon dem
Altertum geläufig.
Die Darstellung von chemischen Präparaten, soweit sie nicht durch bloße
Oxydation entstehen, war kaum möglich, so lange man sich nicht im
Besitze der Mineralsäuren befand. Mit ihrer Darstellung waren die Alten
jedoch noch nicht vertraut. Die einzige ihnen bekannte Säure war eine
organische, die Essigsäure.
Die Tatsache, daß Marmor und Kalkstein beim Glühen eine neue Substanz
liefern, die, mit Wasser in Verbindung gebracht, ein vorzügliches
Baumaterial abgibt, wußte man indes wohl zu verwerten. In der späteren
Römerzeit finden wir auch Zement in Anwendung, ohne den manches
gewaltige Bauwerk nicht ausführbar gewesen wäre. Auch daß der gebrannte
Kalk die Soda ätzender macht, war schon im Altertum bekannt[625].
Dagegen blieb die chemische Natur gasförmiger Substanzen in Dunkel
gehüllt. Zwar bemerkte man, daß bei der Gärung und an manchen Stellen
der Erde ein Gas auftritt, das zur Atmung nicht geeignet ist. Es kam
jedoch niemandem in den Sinn, in dieser Luftart ein von der natürlichen
Luft verschiedenes Gas zu erkennen.
Einen gewaltigen Anstoß zur Beschäftigung mit stofflichen Veränderungen
rief der Gedanke hervor, durch geeignete Behandlung könne aus unedlen
Metallen Edelmetall gewonnen werden. Eine gewissermaßen theoretische
Grundlage fand dieses Streben in den Lehren des *Platon* und des
*Aristoteles*. Das alchemistische Problem begegnet uns schon in
den ersten Jahrhunderten n. Chr. in Ägypten bei Gelehrten der
alexandrinischen Schule. Es stützte sich auf die, während einer
langen vorhergehenden Periode rein empirisch erworbenen, nicht
unbeträchtlichen Kenntnisse über die Metalle, ihre Gewinnung und ihre
wichtigsten Legierungen.
Auch für die Folgezeit kann man wohl sagen, daß die Geschichte
der Alchemie und diejenige der Metallurgie im wesentlichen
zusammenfallen[626]. Die Ägypter unterschieden nach *Lepsius* in ihren
Inschriften acht mineralische Erzeugnisse, die sie für besonders
wertvoll hielten. Es waren vor allem das Gold, die als Elektrum
bezeichnete Legierung von Gold und Silber, das Silber und der Lapis
lazuli.
Bei den ersten Alchemisten spielte das Blei eine große Rolle. Da man
aus dem Rohblei Silber abzuscheiden vermochte, glaubte man, das Blei
sei für die Erzeugung von anderen Metallen hervorragend geeignet. Zinn
findet sich zwar in den Bronzen der alten Ägypter. Wahrscheinlich
kannten sie das reine Zinn aber nicht[627]. Auch das Quecksilber, das
seiner merkwürdigen Eigenschaften wegen bei den Alchemisten die größte
Rolle spielte, war den alten Ägyptern wohl noch nicht bekannt. Es kam
erst bei den Griechen und Römern in Gebrauch. *Plinius* nennt es eine
beständige Flüssigkeit und ein Gift für alles[628].
Nachdem durch lange Zeiträume chemische, vor allem metallurgische
Einzelkenntnisse gesammelt waren, begegnet uns bald nach Beginn der
christlichen Zeitrechnung die bestimmte, als Alchemie bezeichnete
Richtung, deren Ziel die Umwandlung unedler Stoffe in edle Metalle
war. Die älteste ägyptische Handschrift, die uns davon Kenntnis gibt,
stammt aus dem 3. Jahrhundert n. Chr. Die Alchemie tritt uns darin in
Verbindung mit der Astrologie entgegen. Darauf deutet auch hin, daß
dem Gold die Sonne, dem Silber der Mond und den übrigen Metallen die
Planeten entsprachen.
Aus der Beobachtung, daß man durch Zusammenschmelzen unedler Metalle
dem Golde und dem Silber ähnliche Legierungen erhält, daß aus Rohblei
durch geeignete Behandlung wirkliches Silber und aus Amalgam Gold
abgeschieden werden kann, hatte sich nämlich die Annahme von der
Möglichkeit, unedle Metalle in edle zu verwandeln, gebildet. Bei dem
Mangel an Einsicht in den chemischen Prozeß hielt man die genannten
Vorgänge für wirkliche Umwandlungen der Stoffe. Da man nun durch
Verbesserung der hüttenmännischen Betriebe eine größere Ausbeute
erzielte, so lag der Gedanke nahe, ob nicht durch geeignete Behandlung
das gesamte Rohmaterial in edles Metall verwandelt werden könne. Die
Periode, in welcher die Erforschung stofflicher Veränderungen von
diesem Bestreben geleitet wurde, hat man als das Zeitalter der Alchemie
bezeichnet.
Die ersten alchemistischen Regungen begegneten uns schon bei den
Alexandrinern. Aus dem 3. nachchristlichen Jahrhundert sind nämlich
Schriften alexandrinischen Ursprungs bekannt geworden, die sich mit
dem Problem der Metallveredelung beschäftigen[629]. Von den Gelehrten
des unterjochten Ägyptens und den nestorianischen Schulen Vorderasiens
ging zweifelsohne für die Araber der Antrieb aus, sich mit dem gleichen
Problem zu befassen. Schon das Wort Chemie deutet vielleicht darauf
hin. Es ist nämlich gleichlautend mit einer alten Benennung Ägyptens.
Wie *Plutarch* berichtet, haben die Bewohner dieses Land der schwarzen
Farbe seines Erdreichs wegen chêmi genannt. Auch die Bezeichnung
»schwarze Kunst« würde dadurch vielleicht ihre Erklärung finden.
Nach neueren philologischen Untersuchungen ist diese Ableitung
zweifelhaft geworden. Man ist heute geneigt, mit *Zosimos*, einem
alchemistischen Schriftsteller des 4. nachchristlichen Jahrhunderts,
das Wort Chemie von *Chemes* abzuleiten, den *Zosimos* als den
Verfasser des ersten chemischen Buches bezeichnet. Eine dritte
Auffassung geht dahin, daß das Wort χύμα, welches »Metallguß« bedeutet,
das Stammwort für »Chemie« sei[630]. Bei diesem Stande der ganzen Frage
wird man sich also wohl dahin entscheiden müssen, daß der Ursprung des
Wortes Chemie völlig dunkel ist.
Die alexandrinischen Gelehrten, sowie auch später die Araber, die sich
mit chemischen Vorgängen befaßten, ließen sich in ihren Anschauungen
von den Theorien leiten, die *Platon* und *Aristoteles* über die Natur
der Materie entwickelt hatten.
Die praktische Grundlage, auf der sich die Alchemie erhob, war neben
der hüttenmännischen Gewinnung der Metalle, vor allem die Verarbeitung
der Edelmetalle zu Schmuckgegenständen. In dieser Industrie regte
sich seit den frühesten Zeiten das Bestreben, Minderwertiges an die
Stelle von Wertvollem zu setzen und auf diese Weise den Käufer zu
übervorteilen. Man erreichte dies entweder dadurch, daß man dem Golde
und dem Silber andere Metalle beimengte oder daß man Metalle und
Legierungen oberflächlich färbte, um ihnen ein dem Golde oder dem
Silber ähnliches Aussehen zu verleihen. Als ein Mittel dieser Art
diente zum Beispiel die Verbindung des Arsens mit dem Schwefel, die
in der Mineralogie noch heute den Namen Auripigment führt. Auch das
Quecksilber, mit dem man in Kleinasien und durch den von den Karthagern
in Spanien betriebenen Bergbau bekannt wurde, fand zur Herstellung
von Legierungen und oberflächlichen Veränderungen schon lange vor dem
Beginn der christlichen Zeitrechnung Verwendung. Wenn man all diese
Praktiken, an die sich bald gewisse Vorstellungen und Spekulationen
anschlossen, schon mit dem Namen Chemie belegen will, so geht die
chemische Wissenschaft in ihren Anfängen bis tief ins Altertum zurück.
Das Bekanntwerden mit Stoffen, welche die Metalle oberflächlich
veränderten, führte ganz von selbst zum Suchen nach einem, die
gewünschten Veränderungen hervorrufenden Universalmittel. So entstand
die Lehre vom »Stein der Weisen«, dem man, ohne ihn gefunden zu
haben, später immer neue Wirkungen beilegte, insbesondere diejenige,
Krankheiten zu heilen und das Leben zu verlängern[631].
Eine wichtige Rolle spielte bei jenen Veränderungen das Quecksilber. Es
ist begreiflich, daß ein so sonderbares Metall bei seiner Entdeckung
angestaunt wurde und die Phantasie erregte. Welch universelle Bedeutung
man dem Quecksilber zuschrieb, beweist die Stelle eines Briefes
aus dem 4. nachchristlichen Jahrhundert[632]. Sie lautet: »Was ich
lernen möchte, lehre es mich. Das ist das Werk, das Du kannst, die
Transmutation. Das Quecksilber nimmt doch auf jede Art das Aussehen
aller Körper an. Es bleicht alle Körper und zieht ihre Seelen an,
nimmt sie durch Sieden in sich und bemächtigt sich ihrer. Ist es doch
dazu geeignet, weil es in sich selbst die Prinzipien alles Flüssigen
enthält. Wenn es die Transmutation durchgemacht hat, bereitet es alle
Farbenwechsel vor. Es bildet den feststehenden Grund, während doch die
Farben keine eigentliche Grundlage haben. Das Quecksilber wird, indem
es seinen eigenen Grund verliert, ein abänderungsfähiges Etwas, und
zwar abänderungsfähig durch die auf die metallischen Körper ausgeübten
Behandlungen.«
Die hellenistischen Schriftsteller nennen als den Begründer der
Alchemie den *Hermes Trismegistos* (den Dreimalgrößten)[633]. Es ist
das eine durchaus mystische, auch wohl mit einem der ägyptischen
Hauptgötter (*Ptah*, *Thot*) identifizierte Persönlichkeit. Dem
*Hermes* wurden zahllose Werke (20000 und mehr) zugeschrieben.
Ausdrücke wie hermetische Kunst, hermetischer Verschluß, hermetische
Bücher erinnern noch heute an ihn. Auch Tafeln wurden auf *Hermes*
zurückgeführt. Unter ihnen trug die berühmteste die Überschrift: De
operatione solis, d. h. vom Machen der Sonne (des Goldes). Von dem
mystischen Inhalt dieser im Mittelalter hochgeschätzten Tafel geben
folgende Zeilen eine Vorstellung: »Wie alle Dinge wurden aus Einem, so
sind auch alle Dinge geboren aus diesem einen Dinge. Sein Vater ist
die Sonne, seine Mutter der Mond. Der Wind trug es in seinem Bauche.
Seine Nährerin ist die Erde. Du scheide das Erdige vom Feurigen, die
dunstartigen Teile von den dichten, so gewinnst du das Rühmlichste der
ganzen Welt«[634].
Bestimmtere, wenn auch nur spärliche Überreste werden auf einen
alexandrinischen Schriftsteller namens *Zosimos* zurückgeführt. Er war
in Panopolis (Oberägypten) geboren und lebte um 300 n. Chr. *Zosimos*
ist ohne Zweifel auf die Entwicklung der Alchemie von großem Einfluß
gewesen. In einem umfangreichen Werke stellte er die Kenntnisse seiner
Vorgänger und seine eigenen Erfahrungen zusammen. Doch handelt es sich
zumeist um kaum verständliche, in mystischen Ausdrücken niedergelegte
Rezepte. Nach *Zosimos* waren diese Rezepte in Ägypten entstanden.
Sie befanden sich im Besitz der Priesterschaft und wurden auf das
strengste geheimgehalten. Wer in die alchemistische Kunst eindringen
wollte, mußte eine Reihe von sittlichen Vorbedingungen erfüllen. Er
mußte reinen Sinnes und frei von Habgier sein. Er mußte sich ferner
aus tiefster Seele in seinen Gegenstand versenken können[635]. Erfolg
hatte nur, wer nach Erkenntnis strebte, nicht aber der Ungelehrte
oder gar derjenige, der von unlauterer Gesinnung erfüllt war. Eine
weitere Vorbedingung bestand darin, daß man »die richtige Zeit und die
glücklichen Augenblicke« wählte. Um sie herbeizuführen, waren nicht nur
Beschwörungen, Zaubermittel und Gebete, sondern auch die Mitwirkung der
Planeten erforderlich.
[Illustration: Abb. 48. Von Zosimos geschilderter Destillierapparat.]
Jene Werke des *Zosimos*, die in Bruchstücken durch syrische
Manuskripte bekannt geworden sind, enthalten manches über die von den
Alchemisten benutzten Apparate, wie Öfen, Destilliervorrichtungen usw.
Was die planetarischen Einflüsse betrifft, so stützt sich *Zosimos*
besonders auf *Hermes Trismegistos*. Die wirksamste Sphäre sollte
diejenige des Merkur sein, weil der Schattenkegel der Erde gerade bis
zu ihm reiche[636].
An einer Stelle beschreibt *Zosimos*, wie sich erhitztes Quecksilber
und Schwefel zu Zinnober vereinigen, der zunächst eine schwarze
Masse bilde, die erst beim Sublimieren rot werde. Wird Zinnober mit
gewissen Zutaten in einem geschlossenen Gefäß erhitzt, so steigt aus
dem Zinnober das Quecksilber als »Silberwasser« oder »göttliches
Wasser« empor. Es ist ein furchtbar giftiges, in der Hitze nicht
festzuhaltendes Pneuma, das beim Abkühlen seinen »flüchtigen Schwung«
verliert und sich an dem Deckel des Gefäßes in Form von Tropfen
festsetzt[637].
Die von *Zosimos* im Anschluß an *Hermes* entwickelte Lehre von dem
Einfluß der Planeten auf das Gelingen des »heiligen Werkes« findet sich
im 5. Jahrhundert bei dem Neuplatoniker *Olympiodor* zu einem System
entwickelt[638]. Er schrieb nämlich jedes von den sieben Metallen den
den Alten gleichfalls nur in der heiligen Siebenzahl bekannten Planeten
zu. Das Gold entsprach bei ihm der Sonne, das
Silber dem Monde,
Kupfer der Venus,
Eisen dem Mars,
Zinn dem Jupiter,
Quecksilber dem Merkur,
Blei dem Saturn.
Das Gestirn sowie das entsprechende Metall erhielten dasselbe
Zeichen[639]. Diese mystischen Beziehungen zwischen der Alchemie und
der Astrologie wurden später von den Arabern mit Vorliebe weiter
gepflegt.
Man hat sich bemüht, durch archäologische Nachforschungen in Ägypten
Stätten nachzuweisen, wo man chemische Prozesse ausübte, sozusagen
die Laboratorien jenes ersten alchemistischen Zeitalters und die in
diesen Stätten zur Anwendung kommenden Gerätschaften. Der Erfolg ist
bisher nur ein geringer gewesen. So beschreibt *Berthelot* nach den
Angaben *Masperos* eine Stätte, die an eine Grabkammer stößt und die,
nach allen Anzeichen zu urteilen, während des 6. Jahrhunderts unserer
Zeitrechnung als Laboratorium gedient hat. Die Wände jener Stätte waren
angeräuchert, und am Boden befand sich ein Herd aus Bronze und allerlei
Gerät aus Bronze, Alabaster und anderen Mineralien.
Unter den noch vorhandenen Überresten der alchemistischen Literatur
sind vor allem die Schriften, die fälschlich unter dem Namen
*Demokrits* gehen, und zwei in Theben in Ägypten aufgefundene
Papyrusurkunden zu nennen.
Das Werk des *Pseudo-Demokrit* ist ursprünglich wohl um 200 v. Chr.
in Ägypten entstanden; es enthielt eine Zusammenfassung des gesamten
chemisch-technischen Wissens jener Zeit[640], aber noch nicht
Alchemistisches (nach *v. Lippmann*). Unter den aus dieser Quelle
stammenden Bearbeitungen ist vor allem ein umfangreiches Werk zu
nennen, das sich »Demokrits Physik und Mystik« betitelt. Was davon
auf uns gekommen ist, erweist sich als lückenhaft und entstellt. Der
Neuzeit wurden die pseudo-demokritischen Lehren genauer erst im 16.
Jahrhundert bekannt[641].
Aus den erhaltenen Fragmenten geht hervor, daß »Demokrits Physik und
Mystik« besonders über Gold, Silber, Perlen, Edelsteine und Purpur
handelte. Ein Beispiel möge uns einen Begriff von dem Inhalt geben. Es
lautet[642]: »Nimm Quecksilber, fixiere es mit Magnesia. Wirf die weiße
Erde auf Kupfer. Wirfst du gelbes Silber darauf, so erhältst du Gold.
Die Natur besiegt die Natur.«
Der demokritische Spruch:
Eine Natur vergewaltigt die andere,
Eine Natur besiegt die andere
ist für die Goldmacherkunst durch alle Jahrhunderte das Leitwort
geblieben.
Ein ganz neues Licht haben die Papyrusfunde der thebanischen
Ausgrabungen auf die Vorgeschichte der Alchemie geworfen. Diese
Funde wurden 1828 beim Aufdecken eines Grabes gemacht. Sie gelangten
mit zahlreichen anderen Papyrusrollen nach Europa, fanden aber erst
neuerdings Beachtung. Die in Leyden befindliche Urkunde wurde 1885
und die Stockholmer 1913 veröffentlicht. Beide Papyri stammen aus dem
3. Jahrhundert n. Chr. und enthalten im wesentlichen Vorschriften,
welche die Verfälschung der edlen Metalle, das Färben mit Purpur und
Waid (Isatis tinctoria), sowie die Edelsteine und Perlen betreffen. So
enthält der Stockholmer Papyrus Anweisungen, den Perlen den verloren
gegangenen Glanz wiederzugeben. Andere Vorschriften betreffen die
Anfertigung von Perlen aus Glimmer und anderem minderwertigen Material.
Sie werden als »besser als die echten« angepriesen.
[Illustration: Abb. 49. Eine Probe aus dem Stockholmer Papyrus.]
Von der Herstellung goldähnlicher Legierungen handeln Rezepte,
denen nachgerühmt wird, daß selbst Fachmänner über die Herkunft des
Erzeugnisses getäuscht würden[643]. Die erste Seite des berühmten
Stockholmer Papyrus ist in Abb. 49 teilweise wiedergegeben. Sie
betrifft, wie aus der Überschrift hervorgeht, die Darstellung des
Silbers (Ἀργύρου ποίησις) und beginnt mit den Worten: χαλκόν τὸν
Κύπριον τὸν ἤδη εἰρκασμένος ...
Die Übersetzung der hier gebotenen Textprobe lautet folgendermaßen:
»Schön bearbeitetes und abgeputztes Kupfer tauche in ein scharfes
Alaunbad und laß es drei Tage darin erweichen. Dann schmilz es
zusammen mit einer Mine (= 43,6 g) Erz aus chiischer Erde, nachdem Du
kapadokisches Salz und kristallinischen Alaun zu 200 Drachmen[644]
beigemischt hast. Schmilz es sorgsam, und es wird kostbar sein. Dazu
gib nicht mehr als 20 Drachmen schönen und reinen Silbers; das wird die
ganze Mischung unlöslich erhalten.«
Den Ausgangspunkt für die Legierungen bildet meist das Kupfer. Es
wird durch Arsen-, Blei- oder Zinnverbindungen zu Silber geweißt
(der Vorgang wird λεύκωσις genannt). Die oberflächliche Vergoldung
des Kupfers erfolgt durch Quecksilber (Feuervergoldung). Auch die im
Mittelalter wieder anzutreffende Vorschrift, Blattgold in Eiweiß zu
verteilen und mit dieser Tinte Manuskripte anzufertigen, findet sich
unter den Rezepten.
Wieder andere Abschnitte betreffen die Vermehrung (Verdoppelung,
Verdreifachung) des Silbers[645].
Die Ausführungen über Farbstoffe und Färberei, die sich im Stockholmer
Papyrus befinden, lassen den hohen Stand erkennen, den die chemische
Technik dieser Gebiete schon im Altertum erreicht hatte. Die zum
Färben bestimmte Wolle wird durch Waschen und Kochen unter Zusatz von
Seifenwurzel, Kalkwasser oder Sodalösung gereinigt. Dann wird die Wolle
gebeizt, wozu in der Hauptsache Alaun oder alaunhaltige Mineralien
genommen werden. Die Farbstoffe wie auch die übrigen Materialien
werden vor dem Gebrauch geprüft. Und zwar prüft man das Aussehen, das
Verhalten beim Zerreiben, zu Lösungsmitteln usw. Endlich folgt die
Auflösung, die Erzielung bestimmter Nuancen und das Färben selbst.
Gefärbt wird fast nur Wolle, und zwar mit syrischem Kermes (Scharlach),
Krapp, Schöllkraut und Purpur. Die Indigo enthaltende Waidpflanze
diente zum Blaufärben. Durch geeignete Mischungen von Waid und Kermes
erzielte man täuschende Nachahmungen von Purpur. Die betreffende
Vorschrift schließt mit den Worten: »Du wirst sehen, der Purpur wird
unbeschreiblich schön.«
Zu den wenigen Vorgängern, welche die Verfasser des Leydener und des
Stockholmer Papyrus flüchtig anführen, gehört auch der oben erwähnte
*Pseudo-Demokritos*.
Die Anfänge der Chemie lassen schon zwei Einflüsse erkennen, die
ihre Entwicklung bis in die neuere Zeit bestimmt haben. Es war dies
erstens das Bestreben, die entdeckten Tatsachen und ersonnenen
Verfahrungsweisen geheim zu halten, und zweitens die Verknüpfung
dieses Gebietes mit Magie und Mystik. Erklärlich wird dies daraus,
daß die chemischen Vorgänge in ganz besonderem Maße den Charakter des
Rätselhaften und Wunderbaren tragen und erst nach langem Forschen
wissenschaftlich erfaßbar wurden. Ferner handelte es sich um Gebiete,
auf denen Gewinnsucht, Aberglaube und Betrug seit alters eine
große Rolle spielten. Begegnet uns doch die Verwendung gold- und
silberähnlicher Legierungen zu Zwecken der Falschmünzerei schon im
frühen Altertum.
Die Geheimhaltung der Vorschriften wird schon im Stockholmer Papyrus
verlangt und die so viel spätere Mappae clavicula stellt den Eid der
Geheimhaltung sogar an die Spitze. Durch die Geheimhaltung wollte der
Chemiker nicht nur seine Kenntnisse, sondern vor allem auch sich selbst
persönlich schützen. Drohten ihm doch Anfeindungen von der Kirche, von
den Regierenden und der besonders abergläubischen Masse. Wie die Chemie
seit den Tagen der Renaissance aus diesen Fesseln befreit und in der
Neuzeit zu einer führenden Stellung auf dem Gebiet der Wissenschaften
und der Technik emporgehoben wurde, soll Gegenstand der späteren
Betrachtungen sein.
Der Übergang vom Altertum zum Mittelalter.
Mit der zweiten Blüteperiode der alexandrinischen Schule und dem mehr
kommentierenden Verhalten, das die Folgezeit den Naturwissenschaften
entgegenbrachte, ist die Entwicklung, welche diese Wissenschaften
im Altertum erfuhren, beendet. Es trat nunmehr eine lange Zeit des
Stillstandes, ja des Verlustes an manchem erworbenen Besitz ein, die
sich etwa mit demjenigen Zeitraum deckt, den man in der Weltgeschichte
als das Mittelalter bezeichnet. Erst im 13. Jahrhundert mehren sich,
abgesehen von vereinzelten, insbesondere bei den Syrern und den
Arabern anzutreffenden Bestrebungen, auf die wir näher eingehen
werden, die Anzeichen, die auf ein Wiederaufleben der Wissenschaften
schließen lassen. Und erst, nachdem man das Studium der alten
Literatur auf allen Gebieten aufgenommen, nachdem in Italien und den
benachbarten Ländern im 15. und 16. Jahrhundert die Kunst geblüht,
nachdem endlich der geographische Gesichtskreis sich über die ganze
Erde ausgedehnt, sowie die allgemeine Kultur sich beträchtlich gehoben
hatte, sehen wir mit dem Anfange des 17. Jahrhunderts eine neue Blüte
der Naturwissenschaften anheben, welche dem geistigen Leben der
letztverflossenen Jahrhunderte den Stempel aufgedrückt hat. Ja, dieser
neue Aufschwung ist so eng mit der gesamten Kultur unseres Zeitalters
verknüpft, daß ein abermaliger Verfall der Wissenschaften zugleich das
Ende dieser Kultur bedeuten würde. Man hat viel nach den Gründen der
Erscheinung gesucht, daß die Wissenschaft und die Kultur des Altertums
untergegangen sind und das menschliche Geschlecht während eines
Zeitraums von tausend Jahren fast dem Stillstande verfallen war. Ist
doch unsere Zeit von dem Gefühl beherrscht, daß sich die Menschheit
auf der Bahn, die sie seit dem Ausgang des Mittelalters eingeschlagen
hat, in einem unaufhaltsamen Fortschritt zu weiterer Erkenntnis und
höherer Gesittung befindet. Ein wichtiger Grund, der diesem Gefühle
Sicherheit verleiht, besteht darin, daß die neuere Wissenschaft eine
gewaltige Technik ins Leben rief, wie sie das Altertum, während dessen
das gewerbliche Schaffen wesentlich auf der Stufe eines noch nicht von
wissenschaftlichen Grundsätzen durchdrungenen Handwerks verblieb, nicht
kannte. Dadurch, daß sich in der Neuzeit der Mensch auf dem Wege des
experimentellen Verfahrens zum Herren der Naturkräfte machte, erfuhr
die Wissenschaft eine weit innigere Verschmelzung mit der gesamten
Kultur, als dies im Altertum der Fall gewesen.
Es hat nicht an Verkleinerern der wissenschaftlichen Leistungen
des Altertums gefehlt[646]. Man darf jedoch nicht vergessen, daß
im Altertum mangels jedweder Vorarbeit überall erst die Grundlagen
geschaffen werden mußten. Mag man auch zugeben, daß die Alten auf
den Gebieten der Mathematik, der Dichtkunst und der Philosophie mehr
leisteten als auf demjenigen der Naturwissenschaften, so kann sie
deshalb doch kein Vorwurf treffen. Ihre Beobachtungen konnten nicht
weiter gehen, als die unbewaffneten Sinne reichen. Und das bloße
Nachdenken auf Grund einer nur oberflächlichen, nicht durch besondere
Hilfsmittel geschärften Beobachtung, sowie der Mangel einer induktiven
Forschungsweise mußten auf manchen Irrweg führen. Eine rühmliche
Ausnahme machten wieder die Araber, unter denen sich auch bedeutende
Experimentatoren befanden. Erst als gegen das Ende des Mittelalters
allgemeiner das Bewußtsein durchbrach, »daß bloßes Spekulieren nichts
helfe, daß nicht nur die Tatsachen, sondern auch ihre Gründe erkundet
werden müßten«, erstand eine im modernen Sinne ausgeübte Forschung[647].
Es ist ferner zu bedenken, daß es im Altertum an einem folgerichtig
durchgeführten Verfahren der wissenschaftlichen Forschung noch gebrach.
Ihr Wesen ist damit noch lange nicht erschöpft, daß man von der
Erfahrung ausgeht, wie es im Altertum schon viele forderten. Es besteht
vielmehr darin, daß der Forscher seine Vorstellungen, die aus der
Untersuchung der Erfahrungswelt entspringen, unausgesetzt und möglichst
vollkommen den Tatsachen anzupassen sucht. Den Alten fehlte es nicht
an solchen Vorstellungen, wohl aber fehlte es noch an der Einsicht,
daß nur der unausgesetzte Vergleich der Ideen mit den Erscheinungen,
die Abänderung der Idee, ihre deduktive Gestaltung, ihr Ersatz durch
eine neue Vorstellung, wenn die alte nicht genügt, das Wesen der
Naturwissenschaft ausmachen. Hat sich doch gerade das Festhalten an
einer Idee einem Vorurteil zuliebe als das größte Hemmnis für den
Fortschritt erwiesen.
Die erwähnten Mängel des Altertums gehören zu den Ursachen, daß
politische und religiöse Umwälzungen von solchem Umfang eintraten,
wie sie der neueren Kulturwelt, der vielleicht andere Gefahren
drohen, hoffentlich erspart bleiben werden. Es war der durch eine
jahrhundertlange Zersetzung vorbereitete, durch den Ansturm der
germanischen Stämme herbeigeführte Zerfall des Römerreiches, sowie die
Überwindung des Heidentums -- oder der angesichts der Unhaltbarkeit
des Götterglaubens eingetretenen Indifferenz -- durch das Christentum
und den Islam. Von diesen wirkte das erstere mehr innerlich, indes
nachhaltiger, während der Islam, das Feuer und das Schwert mit dem
Bekehrungseifer[648] verbindend, unmittelbar in die Geschicke eines
großen Teiles der Welt eingriff. Mit dem zunächst zersetzenden Wirken
all dieser Einflüsse beginnt für die allgemeine Geschichte wie für
die Geschichte der Wissenschaften das Mittelalter, dem wir uns jetzt
zuwenden wollen.