Der vorige Abschnitt war ausschließlich einer Darstellung und Würdigung
der von *Galilei* geschaffenen Grundlagen der neueren Wissenschaft
gewidmet. Es gilt jetzt zu zeigen, wie sich das neue Verfahren der
Naturforschung in Italien und bald darauf auch in den nördlichen
Ländern Europas ausbreitete.
Zunächst fand *Galilei* in Italien eine Anzahl begeisterter Schüler,
die sein Werk fortsetzten, wenn ihnen auch nur ein bescheideneres
Können verliehen war. *Vivianis* und seiner Bemühungen haben wir
schon gedacht. Ferner ist *Torricelli* zu nennen, der vor allem zur
Fortsetzung der Arbeiten *Galileis* berufen war. Beide Männer hatten
während der qualvollen Monate, welche der Auflösung des Meisters
vorhergingen, mit diesem in unmittelbarem Verkehr gestanden und
pietätvoll aufgezeichnet, was den unermüdlichen Geist während der
letzten Spanne seines Erdenwallens beschäftigte. Sie umstanden mit den
Angehörigen das Sterbebett, an dem leider auch die Bevollmächtigten der
Inquisition nicht fehlten.
Die Versuche der Florentiner Akademie.
An *Torricelli* und *Viviani* schlossen sich eine Anzahl von gleichem
Streben erfüllter Männer an. So entstand in Florenz ein Verein, der
sich die Aufgabe stellte, die Natur auf dem Wege des Experimentes zu
erforschen.
Unter den Mitgliedern dieser Accademia del Cimento[128] (Schule
des Versuches) sind folgende hervorzuheben: Der Anatom *Borelli*,
welcher die Mechanik auf das Gebiet der Physiologie ausdehnte; der
aus Dänemark gebürtige *Steno*, dessen Untersuchung der toskanischen
Gebirge die neuere Geologie einleitete; ferner *Redi*, bekannt geworden
durch seine Experimente über die Urzeugung; *Domenico Cassini*, der
*Galileis* astronomische Arbeiten fortsetzte und später in Paris die
Leitung der neu errichteten Sternwarte übernahm. Diese Männer, die uns
im weiteren Verlaufe der Geschichte noch wiederholt begegnen werden,
stellten gemeinsam in dem Zeitraum von etwa 1657 bis 1667 eine Fülle
grundlegender, meist physikalischer Versuche an, ohne sich dabei von
theoretischen Erwägungen leiten zu lassen. Zwar liegt darin eine
gewisse Einseitigkeit und ein Abweichen vom Geiste *Galileis*, der
nirgends zu einem bloßen Experimentator herabsinkt. Trotzdem war das
Unternehmen bei dem damaligen Mangel sicherer empirischer Grundlagen
ein höchst verdienstvolles.
Die Accademia del Cimento bestand nur zehn Jahre. Dann wurde sie
infolge der in Florenz aufkommenden hierarchischen Strömung wieder
aufgelöst[129]. Gleichzeitig wurden jedoch die von ihren Mitgliedern
erhaltenen Resultate bekannt gegeben[130]. Da die betreffende Schrift
für die weitere Entwicklung der experimentellen Physik von großer
Bedeutung war, so soll hier einiges daraus mitgeteilt werden. Sie
beginnt mit der Beschreibung und der Gebrauchsanweisung wichtiger
Meßinstrumente. Vor allem sind hier das Thermometer, das Hygrometer,
das Aräometer und das Pendel zu nennen.
Der umfangreichste Abschnitt trägt die Überschrift: Versuche über den
natürlichen Druck der Luft. Er enthält die Beschreibung des Barometers
und schildert zahlreiche, im Vakuum angestellte Versuche.
Ein Abschnitt handelt von der Herstellung und Wirkung der
Kältemischungen. Ein anderer enthält den ersten Versuch über
Wärmestrahlung. Eine größere Eismasse wurde in einiger Entfernung
von einem Hohlspiegel aufgestellt. Brachte man dann ein
empfindliches Thermometer in den Brennpunkt des Spiegels, so sank
die Quecksilbersäule unter die Temperatur der umgebenden Luft. Die
weiteren Abschnitte handeln von der Ausdehnung der festen Körper
durch die Wärme, von der Zusammendrückbarkeit des Wassers, der
Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles und des Lichtes, dem
Magnetismus, der Elektrizität und der Wurfbewegung. Die Akademiker
zogen also alle Gebiete der Physik in den Bereich ihrer Versuche.
Allerdings war der Erfolg sehr verschieden. Während man, wie wir
sogleich im einzelnen sehen werden, auf dem Gebiete der Mechanik
die wertvollsten Aufschlüsse erlangte, waren die Ergebnisse auf den
Gebieten des Magnetismus und der Elektrizitätslehre nur gering.
Wir wenden uns den wichtigsten Untersuchungen, Entwürfen und
Entdeckungen der Florentiner Physiker zu und geben zunächst in Abb.
22 ein Gefäßbarometer in der zur Zeit der Akademie gebräuchlichen
Form wieder. Seine Teilung wurde durch eingebrannte Glasperlen
bewerkstelligt.
[Illustration: Abb. 22. Das in den Abhandlungen der Accademia del
Cimento dargestellte Gefäßbarometer[131].]
Daß die Quecksilbersäule von der auf dem Quecksilberspiegel CBD
lastenden Luft getragen wird, bewiesen die Akademiker folgendermaßen:
Sie verbanden den kleinen, in der Abbildung links befindlichen
Ansatz luftdicht mit einer Spritze. Zogen sie den Kolben heraus, so
sank das Quecksilber in der Röhre beträchtlich, wurde dagegen durch
Hineindrücken des Kolbens auf die in dem weiten Gefäß befindliche Luft
ein Druck ausgeübt, so stieg das Quecksilber entsprechend dem größeren
auf CBD lastenden Gesamtdruck über A hinaus.
Der Apparat (Abb. 22) eignete sich auch vortrefflich, um die
Abhängigkeit der Gasspannung von der Temperatur nachzuweisen. Als die
Florentiner Physiker nämlich den kleinen Ansatz hermetisch schlossen
und die über dem Quecksilberniveau abgesperrte Luftmenge durch Eis
abkühlten, bemerkten sie, daß das Quecksilber in der Röhre fiel,
während es beim Erwärmen der abgeschlossenen Luft entsprechend der
durch die Temperatursteigerung erzeugten Druckzunahme stieg.
Um Versuche im Vakuum anzustellen, bedienten sich die Akademiker,
in Ermangelung einer Luftpumpe, der in Abb. 23 dargestellten, ohne
weiteres verständlichen Vorrichtung. Sie erweiterten den oberen Teil
des Barometers zu einem Gefäß, das durch einen Deckel luftdicht
geschlossen werden konnte. An diesem Deckel wurden Gegenstände
befestigt und deren Verhalten untersucht, nachdem man in dem Apparat
die *Torricelli*sche Leere in der bekannten Weise hergestellt hatte.
So wurde z. B., wie die Abbildung andeutet, eine nur wenig Luft
enthaltende, zugebundene Blase in das Vakuum gebracht und auf diese
Weise erkannt, daß sie infolge einer der Luft zukommenden Expansivkraft
erheblich anschwillt. Durch einen ähnlichen Versuch wurde nachgewiesen,
daß das Steigen von Flüssigkeiten in engen Röhren auch im Vakuum
stattfindet, also mit dem Luftdruck in keiner Beziehung steht.
[Illustration: Abb. 23. Vorrichtung der Akademiker, um Versuche im
Vakuum anzustellen[132].]
Die erste Erwähnung findet das Emporsteigen der Flüssigkeiten in engen
Röhrchen bei *Lionardo da Vinci* (1490). Die genauere Untersuchung
dieser unter dem Namen Kapillarität bekannten Erscheinung erfolgte
indessen erst im 17. Jahrhundert durch das Akademiemitglied *Borelli*.
*Borellis* Werk über diesen Gegenstand[133] erschien gesondert von den
Veröffentlichungen der Akademiker, an deren Kapillaritätsversuchen
er Teil genommen hatte. Was *Borelli* darin schildert, sind die
heute jedermann geläufigen, bis zum 17. Jahrhundert indessen infolge
ihrer Unscheinbarkeit übersehenen Kapillaritätserscheinungen. Sie
waren selbst *Pascal* noch nicht bekannt. In seinem berühmten Werk
»Über das Gleichgewicht der Flüssigkeiten«[134] behauptet er nämlich,
eine Flüssigkeit setze sich in kommunizierenden Röhren stets ins
Gleichgewicht, wie auch der Durchmesser dieser Röhren beschaffen
sei. Offenbar kann es sich hier nur um eine vorgefaßte Meinung und
nicht um das Ergebnis einer Prüfung handeln, die *Pascal* sofort
von der Unrichtigkeit seiner Behauptung überzeugt hätte. *Borelli*
entdeckte nicht nur das Ansteigen, sondern auch den Zusammenhang
mit der Beschaffenheit der Röhre. War letztere im Innern feucht, so
erfolgte das Ansteigen rascher. Die Höhe erwies sich ferner abhängig
von dem Durchmesser der Röhre. *Borelli* fand, daß die Steighöhe dem
Durchmesser umgekehrt proportional ist (h : hʹ= dʹ : d). Zog er die
Röhre aus der Flüssigkeit heraus, so blieb so viel davon im Innern
hängen, wie der Steighöhe entspricht.
[Illustration: Abb. 24. Durch Kapillarwirkung hervorgerufene
Bewegungen.]
*Borelli* entdeckte auch die mit der Kapillarität zusammenhängende
Erscheinung, daß sich schwimmende Körper (Holzplatten oder sehr
leichte auf dem Wasser schwimmen bleibende Metallplatten) innerhalb
einer gewissen Entfernung gegenseitig anziehen, wenn sie von der
Flüssigkeit benetzt werden (Abb. 24). Dagegen fand er Abstoßung, wenn
der eine Körper benetzt wird, der andere aber nicht. Eine befriedigende
Erklärung dieser merkwürdigen Erscheinungen vermochte das 17.
Jahrhundert noch nicht zu geben. Die erste Theorie der Kapillarität
begegnet uns um die Mitte des 18. Jahrhunderts[135].
Die Mitglieder der Akademie stellten auch das erste wirkliche
Thermometer her. Das von *Galilei* zum Messen der Temperatur gebrauchte
Instrument war nur ein Thermoskop, d. h. es zeigte nur ein Mehr oder
Minder von Wärme an. Auch machte sich an ihm jede Schwankung des
Luftdrucks bemerkbar.
Ähnliche Thermoskope erfanden auch *Guericke* und *Drebbel*.
*Guerickes* Apparat bestand aus einer mit Luft gefüllten Metallkugel,
an die sich unten eine U-förmig gebogene, zur Hälfte mit Flüssigkeit
gefüllte Röhre anschloß (Abb. 25). In dieser Röhre befand sich ein
Schwimmer, der wieder durch einen über eine Rolle geschlungenen
Faden, wie die Abbildung zeigt, mit einer schwebenden Figur verbunden
war. Letztere bewegte sich auf- und abwärts in dem Maße, in dem
die Flüssigkeit, entsprechend den Volumänderungen der in der Kugel
eingeschlossenen Luft, fiel und stieg.
[Illustration: Abb. 25. Guerickes Thermoskop[136].]
Eine ähnliche Vorrichtung, bei der eine Flüssigkeit durch die
Temperaturschwankungen eines mit Luft gefüllten Gefäßes zum Steigen
und Fallen gebracht wurde, verfertigte *Drebbel*[137]. Er bezeichnete
seinen Apparat als ein Perpetuum mobile und suchte den Glauben zu
erwecken, daß es sich hier um eine der Ebbe und Flut des Meeres
entsprechende Erscheinung handle[138]. *Galilei* erhielt im Jahre
1612 Kenntnis von dem Apparate *Drebbels*, der bis in die neuere
Zeit hinein für den Erfinder des Thermometers gegolten hat. Ein
wirkliches Thermometer, das vom Wechsel des Luftdruckes nicht merklich
beeinflußt wurde, war erst das Instrument, dessen sich die Accademia
del Cimento bei ihren Untersuchungen bediente (siehe Abb. 27). Höchst
wahrscheinlich waren *Galilei* und *Drebbel*, ohne von einander zu
wissen, zur selben Vorstufe gelangt[139]. Wem dagegen die Erfindung
des eigentlichen Thermometers zu verdanken ist, weiß man nicht. Das
Instrument wurde schon 1641, also vor der Gründung der Akademie in
Italien gebraucht. Die grundsätzliche Neuerung, um deren Zustandekommen
sich vielleicht mehrere Physiker der Florentiner Schule verdient
gemacht haben, bestand darin, daß die Kugel und die Röhre luftleer
gemacht und letztere oben, anfangs durch Siegellack und später durch
Zuschmelzen, vollkommen geschlossen wurde. Auf diese Weise war der
Luftdruck, der bei den Apparaten *Galileis*, *Drebbels* und *Guerickes*
neben den Temperaturveränderungen die Schwankungen der Flüssigkeit
veranlaßte, ausgeschlossen.
[Illustration: Abb. 26. Drebbels Thermoskop.]
[Illustration: Abb. 27. Das in den Abhandlungen der Accademia del
Cimento dargestellte Thermometer[140].]
Als Flüssigkeit, deren Ausdehnung zum Messen der Wärme diente,
benutzte man Weingeist. Die Skala besaß zwar hundert Teile; doch
waren die Angaben sehr schwankend, da man keine festen, leicht
bestimmbaren Punkte zugrunde legte, sondern für die niedrigste, sowie
die höchste in Toskana beobachtete Temperatur gewisse Punkte der Skala
festsetzte. Erst nach der Auflösung der Akademie brachte eines ihrer
Mitglieder[141] die noch heute gebräuchlichen Fundamentalpunkte,
nämlich den Schmelzpunkt und den Siedepunkt des Wassers, in Vorschlag.
Die Verfertigung der Thermometer wird in den Abhandlungen der
Accademia del Cimento mit folgenden Worten beschrieben: »Zunächst
hat der Glasbläser eine Kugel von geeigneter Größe herzustellen und
ihr eine Röhre anzufügen. Die Füllung geschieht folgendermaßen: Die
Kugel wird erhitzt und dann plötzlich das offene Ende in Weingeist
getaucht, der langsam hineinsteigt. Das letzte Nachfüllen wird mit
einem Trichter besorgt, der einen ganz dünn ausgezogenen Hals hat.
Das Rohr wird vorher in gleiche Teile geteilt und jeder Teilstrich
durch eine eingebrannte, weiße Glasperle bezeichnet. Dann wird das
Thermometer erwärmt und endlich, nachdem der Weingeist den gewünschten
höchsten Stand erreicht hat, vollkommen geschlossen.« Weitere
Versuche betrafen die Ausdehnung des Wassers beim Gefrieren und
seine Zusammendrückbarkeit. Man füllte ein metallenes Gefäß[142] mit
Wasser, verschloß das Gefäß und brachte es in eine Kältemischung, deren
Anwendung zu wissenschaftlichen Zwecken gleichfalls ein Verdienst der
Akademie ist. Die Ausdehnung des Wassers bei seiner Umwandlung in Eis
erfolgte mit solch unwiderstehlicher Gewalt, daß das Gefäß zersprang,
ein Versuch, der ja in den Bestand der Vorlesungsversuche des heutigen
Physikunterrichts übergegangen ist.
Auch das Maß der beim Gefrieren eintretenden Ausdehnung bestimmten die
Akademiker; und zwar fanden sie, daß sich das Wasser bei diesem Vorgang
im Verhältnis von 8 : 9 ausdehnt. Ihre Kältemischung stellten sie aus
Schnee her, dem sie Kochsalz, Salpeter oder Salmiak beimengten.
Daß sich beim Auflösen von Salpeter die Temperatur erniedrigt, war
wohl schon im 16. Jahrhundert bekannt geworden. Als merkwürdig und
unerklärlich erwähnt *Descartes* die Kältemischungen aus Salz und
Schnee in seiner Schrift über die Meteore[143]. An den Nachweis, daß
das Wasser sich auszudehnen vermag, mußte sich die Frage knüpfen, ob
diese Flüssigkeit auch zusammengedrückt werden kann. Um darüber eine
Entscheidung herbeizuführen, schloß man Wasser in eine silberne Kugel
ein und suchte ihre Form durch Pressen und Hämmern zu verändern[144].
Dabei bedeckte sich ganz wider Erwarten die Kugel mit Wasser (siehe
Abb. 28), das offenbar durch das Silber hindurchgepreßt worden war.
[Illustration: Abb. 28. Versuch der Akademiker über die
Zusammendrückbarkeit des Wassers[145].]
Wie *Galilei*, so mühten sich die Akademiker auch ab, die Schall-
und Lichtgeschwindigkeit zu bestimmen. Ihr Verfahren, die
Schallgeschwindigkeit zu messen, bestand darin, daß sie die Zeit, die
zwischen dem Aufblitzen und dem Knall eines entfernten Geschützes
verfließt, durch Pendelschwingungen ermittelten. Auf die Temperatur
der Luft wurde hierbei noch keine Rücksicht genommen. Ihr Ergebnis,
1111 Par. Fuß in der Sekunde, kam dem wahren Werte näher als die
früheren Bestimmungen. Indessen glaubten die Akademiker irrigerweise,
aus den von ihnen erhaltenen Werten schließen zu dürfen, daß der Wind
auf die Schallgeschwindigkeit keinen Einfluß habe.
Die Bemühungen, die Geschwindigkeit des Lichtes zu ermitteln, konnten
zu keinem Ergebnis führen, da man noch zu keiner neuen Methode gelangt
war, sondern das von *Galilei* vorgeschlagene Signalverfahren benutzte.
Endlich sei noch erwähnt, daß die Akademie manchen Satz, den *Galilei*
nur ausgesprochen, aber noch nicht auf seine Richtigkeit geprüft
hatte, durch das Experiment erhärtete. So wurde eine Kugel von einem
hohen Turme horizontal fortgeschossen, während man gleichzeitig eine
gleich große Kugel von demselben Standort frei herabfallen ließ. Es
zeigte sich, daß beide Kugeln, wie *Galilei* behauptet, zur selben Zeit
aufschlugen.
Einige Überreste des physikalischen Apparats, den die Akademiker
für ihre Versuche geschaffen, finden sich noch in Florenz[146]. Die
Akademie selbst, die sich mit unvergänglichem Ruhm bedeckt hat, wurde
schließlich auf Betreiben der römischen Kurie geschlossen. Zum Glück
war religiöse Unduldsamkeit nicht mehr imstande, die Fackel der
Wissenschaft zum Erlöschen zu bringen. Fast zur selben Zeit als die
Florentiner Akademie aufgelöst wurde, entstanden nämlich nach ihrem
Vorbilde die großen Akademien in London und Paris, die ihre glorreiche
Laufbahn bis auf den heutigen Tag fortgesetzt haben und nebst
zahlreichen Schwestergesellschaften Hochburgen wissenschaftlicher, von
keinerlei Rücksichten gehemmter Forschung bilden.
Mit optischen Dingen hat sich unter den Mitgliedern der Akademie
besonders *Torricelli* beschäftigt. Er stellte winzige Glaskügelchen
her und lehrte sie als einfache Mikroskope von bedeutendem
Vergrößerungsvermögen gebrauchen. Er befaßte sich ferner mit
geometrischen Untersuchungen über die Wirkung der Linsen und
konstruierte Teleskope, welche diejenigen *Galileis* übertrafen[147].
Aber nicht nur die Schüler und die Anhänger *Galileis* beschritten
eifrig den Weg des Versuches, sondern auch seine Gegner, die ihm
besonders aus der Ecclesia militans erstanden, verfolgten häufig
denselben Weg. Es war immerhin ein Zugeständnis dieser Kreise an
den Geist der neueren Zeit, daß man nicht mehr, wie in früheren
Jahrhunderten, den Bannstrahl und scholastisches Gezänke für
ausreichend hielt, um das Emporkommen neuer Wahrheiten zu unterdrücken.
Ein solcher Gegner *Galileis* und der koppernikanischen Lehre war der
Jesuit *Riccioli*. Er hat sich trotz dieser Gegnerschaft Verdienste um
die Astronomie und die Mechanik erworben.
*Giovanni Battista Riccioli* (1598-1671) unternahm es, in Gemeinschaft
mit *Grimaldi*, die Gesetze des Falles, die von *Galilei* nur für
die schiefe Ebene experimentell nachgewiesen waren, für den freien
Fall zu prüfen. Beide Männer ließen um 1640 von einem Turm Kugeln aus
verschiedener Höhe herabfallen und maßen, während der eine oben, der
andere unten stand, die Zeit. Um letztere zu messen, bedienten sie sich
kleiner Pendel, die 6 Schwingungen in der Sekunde machten. *Riccioli*
unternahm seine Versuche in der Absicht, *Galilei* zu widerlegen und
selbst das wahre Gesetz des Falles zu finden. Um die Werke *Galileis*
lesen zu können, mußte er die Erlaubnis seiner Oberen einholen,
da *Galileis* Schriften von der Indexkongregation verboten waren.
*Ricciolis* Ergebnisse sind in folgender Tabelle wiedergegeben:
------------------+----------+-------------+--------------
Anzahl der | Fallhöhe | Fallraum | Verhältnis
Pendelschwingungen| in Fuß | in gleichen | der
| | Zeiten | Fallstrecken
==================+==========+=============+==============
5 | 10 | 10 | 1
10 | 40 | 30 | 3
15 | 90 | 50 | 5
20 | 160 | 70 | 7
25 | 250 | 90 | 9
*Ricciolis* und *Grimaldis* Fallversuche entsprachen also vollkommen
dem von *Galilei* für den Fall über die schiefe Ebene gefundenen,
für den freien Fall aber noch nicht bewiesenen Gesetz. Es macht dem
Charakter beider Forscher alle Ehre, daß sie ihre eigene Niederlage
unumwunden eingestanden und die Anhänger *Galileis* von den
Versuchsergebnissen in Kenntnis setzten.
Spätere Versuche *Ricciolis* bezweckten, den Einfluß der Luft auf
fallende Körper zu ermitteln. Schon *Galilei* hatte den Widerstand der
Luft für größere Geschwindigkeiten als recht erheblich angenommen
und zum Beweise dieser Annahme einen Versuch vorgeschlagen, den aber
erst die Mitglieder der Accademia del Cimento zur Ausführung brachten.
*Galilei* schlug vor, man solle eine Flintenkugel aus einer Höhe von
100 Ellen senkrecht auf eine Eisenplatte herab schießen und diesen
Versuch in einer Entfernung von wenigen Ellen wiederholen. Es sei
wahrscheinlich, daß im ersteren Falle die Kugel infolge der längeren
Wirkung des Luftwiderstandes mit geringerer Geschwindigkeit auf das
Eisen treffen werde als im zweiten, obgleich bei dem Schuß aus größerer
Entfernung die durch das Pulver erhaltene Geschwindigkeit durch den
Fall noch wesentlich vergrößert werde. Ob diese Vermutung richtig
sei, müsse sich an der größeren oder geringeren Formveränderung der
Kugel ergeben. Die Akademie fand diese Vermutung bestätigt, denn
die aus großer Höhe herabgeschossene Kugel war tatsächlich weniger
verändert[148].
Bemerkenswert sind auch *Ricciolis* Versuche über diesen Gegenstand.
Er stellte zwei Tonkugeln von gleichem Gewicht her, von denen die eine
massiv war und 10 Zoll Durchmesser besaß, während die andere hohl war
und einen Durchmesser von 20 Zoll hatte. Beide Kugeln ließ *Riccioli*
von der Höhe des Campanile zu Bologna herabfallen. Dabei zeigte es
sich, daß die massive Kugel die 280 röm. Fuß betragende Strecke in 3,2
Sekunden durchlief, während die hohle 4,2 Sekunden brauchte. Ferner
stellte *Riccioli* Fallversuche mit Kugeln von Blei, Ton, Wachs und
Holz an und beobachtete, daß der spezifisch schwerere Körper schneller
als der spezifisch leichtere fällt.
*Riccioli* war zwar ein Gegner des koppernikanischen Systems. Er hat
sich aber um die Astronomie trotzdem verdient gemacht, indem er unter
dem Titel Almagestum novum (1651) ein bedeutendes, eine Menge von
Tatsachen bietendes Sammelwerk dieser Wissenschaft herausgab.
Grundlegende optische Untersuchungen.
Auch für die Lehre vom Licht wurden um diese Zeit neue experimentelle
Grundlagen geschaffen. Das geschah vor allem durch *Grimaldi*.
*Francesco Maria Grimaldi* wurde 1618 in Bologna geboren, wirkte dort
als Lehrer der Mathematik und starb 1663. Er war ein sehr gelehrter
Mann und ein hervorragender Beobachter. Sein Hauptgebiet war die Optik,
in die er tiefer einzudringen verstand als irgend jemand vor ihm. Das
Werk, in dem *Grimaldi* seine Beobachtungen und Lehren über diesen
Gegenstand zusammenfaßte, erschien erst einige Jahre nach seinem Tode
unter dem Titel Physico-Mathesis de lumine, coloribus et iride[149].
In diesem Buche findet sich nicht nur die erste Beschreibung des durch
ein Prisma erzeugten Sonnenspektrums[150], es wird darin auch über
merkwürdige Erscheinungen berichtet, welche dem Gesetz der geradlinigen
Fortpflanzung des Lichtes zu widersprechen schienen, und mit dem Namen
der Beugung belegt wurden.
[Illustration: Abb. 29. Grimaldis Nachweis der Beugung des
Lichtes[151].]
[Illustration: Abb. 30. Grimaldi beobachtet die Beugung an einem
Lichtkegel.]
*Grimaldi* ließ Sonnenlicht durch eine feine Öffnung in ein dunkles
Zimmer fallen und brachte in das so erhaltene Lichtbündel einen
undurchsichtigen Körper (s. Abb. 29). Fing man vermittelst eines
Schirmes CD den Schatten auf, so besaß dieser eine größere Breite
(MN), als der Konstruktion entsprach. Ferner war der Schatten von
farbigen Streifen umgeben, die seiner Begrenzung parallel liefen und
sich auch in das Innere des Schattens erstreckten. Ließ *Grimaldi*
durch die Öffnungen CD und GH (siehe Abb. 30) einen Lichtkegel
fallen, der von dem Schirm IK aufgefangen wurde, so besaßen die
Grundflächen dieses Kegels nicht den Durchmesser NO, den die
geometrische Konstruktion auf Grund der geradlinigen Fortpflanzung des
Lichtes fordert, sondern einen größeren Durchmesser IK.
Diese Erscheinungen, insbesondere die zuerst beschriebene, die offenbar
nicht mit der infolge der Brechung auftretenden Farbenzerstreuung
identisch war, veranlaßte *Grimaldi*, das Licht als eine wellenförmige
Bewegung zu betrachten. »Wie sich um einen Stein, den man ins Wasser
wirft, kreisförmige Wellen bilden«, sagt er, »ebenso entstehen um
den Schatten des undurchsichtigen Gegenstandes jene glänzenden
Streifen. Und so wie jene kreisförmigen Wellen nichts anderes sind als
angehäuftes Wasser, um das sich eine Furche hinzieht, so sind auch die
glänzenden Streifen nichts anderes als das Licht selbst, das durch
eine heftige Zerstreuung ungleichmäßig verteilt und durch schattige
Intervalle getrennt wird. So wie endlich die kreisförmigen Wasserwellen
breiter werden, wenn sie sich von der Quelle ihrer Erregung entfernen,
ebenso bemerken wir dasselbe an den glänzenden Streifen, je weiter sie
von dem Anfange ihrer Erregung abstehen«[152].
Wir finden hier die erste Andeutung der Undulations- oder Wellentheorie
des Lichtes, die in der neuesten Zeit zur vollen Geltung gelangte, da
sie nicht nur sämtliche Lichterscheinungen erklärte, sondern in manchen
Fällen sogar bisher unbekannte Phänomene vorherzusagen gestattete.
[Illustration: Abb. 31. Grimaldi entdeckt die Interferenz des Lichtes.]
Der Gedanke, daß das Licht aus einer feinen Flüssigkeit bestehe,
die in wellenförmiger Bewegung begriffen sei, kehrt in *Grimaldis*
Ausführungen immer wieder. Auch die wichtige Beobachtung, daß »Licht
zu Licht addiert«, wie es später bei *Arago* lautet, Finsternis geben
kann, hat *Grimaldi* zuerst gemacht: »Ein erleuchteter Körper kann
dunkel werden«, sagt er[153], »wenn zu dem Licht, das er empfängt,
noch neues Licht hinzutritt«. In dem Laden eines verdunkelten Zimmers
wurden zwei Löcher angebracht, durch welche Licht fiel. Jeder
Lichtkegel gab für sich auf dem weißen Schirm einen hellen, gegen
die Ränder rötlichen Fleck. Ließ *Grimaldi* nun die Lichtkegel
teilweise übereinander greifen, (s. Abb. 31) so fand er, daß die
Kreisbögen, welche den Mittelraum des von den übergreifenden Rändern
eingeschlossenen Stückes begrenzen, dunkel erscheinen. Durch diese
Versuche war die Interferenz des Lichtes entdeckt. Auf den Gedanken,
das weiße Licht aus farbigem zusammenzusetzen, ist *Grimaldi* noch
nicht gekommen. Durch weitere Versuche hat er aber dargetan, daß
weißes Licht durch bloße Reflexion, wie er sich ausdrückt, in farbiges
Licht verwandelt werden kann. Zu diesem Zwecke, ließ *Grimaldi*[154]
das Sonnenlicht auf eine feingeritzte Metallplatte und von dort auf
einen Schirm fallen. Es zeigten sich durch Beugung entstandene farbige
Streifen. Wir begegnen also schon hier an der Schwelle der neueren
Physik dem Verfahren, mittelst dessen heute die Gitter zur Erzeugung
eines Beugungspektrums hergestellt werden.
*Grimaldi* selbst hat aus dem Verhalten seiner geritzten Platte gegen
das Licht schon die im Tierreich an Federn, Insektenflügeln usw. so
häufig vorkommenden Schillerfarben erklärt, eine Untersuchung, welche
die neuere Zoologie wieder aufnahm und die *Brücke*[155] zu einem
vorläufigen Abschluß brachte.
Der zuletzt erwähnte Versuch mußte in *Grimaldi* schon die Überzeugung
wachrufen, daß die Farben Bestandteile des weißen Lichtes und
nicht etwas den Körpern Eigentümliches sind. Die Farben, sagt er
wiederholt, seien nichts vom Lichte Verschiedenes, das etwa in den
farbigen Körper ohne die Gegenwart des Lichtes vorhanden wäre. Die
Ursache der Körperfarben erblickt *Grimaldi* vielmehr in dem, was
wir heute den molekularen Bau der Körper nennen würden. Er meint
nämlich[156], ihre Ursache beruhe wahrscheinlich auf der Lage der
Poren, also auf dem Gefüge der Stoffe, wodurch gerade diejenige Farbe,
die dem betreffenden Körper eigentümlich sei, zurückgeworfen werde.
Die Farbe selbst, so führt er weiter aus, ist danach eine durch die
Natur des reflektierenden Körpers hervorgerufene Modifikation des
Lichtes und besteht wahrscheinlich in einer Änderung der Bewegungsform
und der Geschwindigkeit des letzteren. Wie die Töne durch die
Verschiedenartigkeit der Luftschwingungen hervorgerufen würden, so
würden auch die Farben dadurch erzeugt, daß das Auge von Erzitterungen
des Lichtes getroffen werde, deren Geschwindigkeit verschieden
groß sei und so die Unterschiede der Farben bedinge. Alles das sind
Anschauungen, die für die weitere Entwicklung der Optik grundlegend
gewesen sind.
Daß *Grimaldi* zwischen der Auffassung, ob das Licht stofflicher Natur
sei oder in einem reinen Bewegungsvorgang bestehe, noch nicht scharf
genug zu unterscheiden vermochte, tut dem Werte seiner Versuche keinen,
und dem Werte der an diese Versuche geknüpften Lehren nur geringen
Abbruch[157]. Man findet daher bei den bedeutendsten Physikern des 17.
Jahrhunderts, vor allem bei *Hooke* und *Newton*, manche Spuren seiner
Anregungen, wenn auch beide Forscher auf diese Anregungen in ihren
Werken nicht immer hinweisen[158].
Die Erforschung der Elektrizität und des Magnetismus.
Nicht nur in Italien, sondern auch in den übrigen Kulturländern
hatte das induktive Verfahren Wurzel geschlagen. Teils unabhängig
von *Galilei* und seiner Schule, teils angeregt von dieser, erstand
eine stetig wachsende Schar von Forschern, welche die Unfruchtbarkeit
der alten Methode erkannten und mit vereinten Kräften die
Naturwissenschaften in das neue Fahrwasser hinüberzulenken strebten.
Während in Italien diese Wissenschaften durch das Verhalten der in
mittelalterlicher Denkweise beharrenden Kreise, wenn auch nicht
unterdrückt, so doch in hohem Grade gehemmt wurden, erwies sich im
Verlauf des 17. Jahrhunderts der Boden Englands und der Niederlande für
ihre Entwicklung besonders günstig. Im nördlichen Europa waren durch
die Reformation die Fesseln des blinden Autoritätsglaubens gesprengt
worden. Zwar wurde diese Bewegung bald durch neue Schranken eingedämmt.
In Deutschland ließen sie auch die politischen Verhältnisse weniger zum
Durchbruch kommen. Eine tiefgehende Wirkung blieb jedoch nicht aus.
Sie trat auch in den Geisteserzeugnissen jener Zeit zutage. In England
vor allem fand seit dem Zeitalter *Elisabeths* eine Neugestaltung der
gesamten Lebensverhältnisse, sowie eine Ausdehnung des Gesichtskreises
und des Machtbereiches statt, die eine in diesem Lande nie vorher
in solchem Maße gesehene Entfaltung aller Kräfte zur Folge hatten.
»Unter den Waffen«, sagt der Geschichtsschreiber dieser Periode[159]
»wuchs der Handel. Die Erhaltung des Friedens im Innern erfüllte das
Land mit Wohlstand und Reichtum; man sah Paläste aufsteigen, wo sonst
Hütten gestanden hatten«. Hier war es, wo damals das Wort »Wissen ist
Macht«[160] erklang. Und daß dieses Wort seitdem gewürdigt wurde, ist
eine der Ursachen von Englands Emporblühen gewesen, das, wie *Bacon* es
einmal ausdrückte, seine natürliche Stellung in der Welt gewann.
Der bedeutendste Forscher, der uns zu Beginn der neueren Zeit auf dem
Boden Englands begegnet, ist *Gilbert*. Ihm verdanken wir die erste
wissenschaftliche Behandlung der elektrischen und der magnetischen
Erscheinungen. Das Ergebnis seiner Untersuchungen hat *Gilbert* in dem
Werke[161] »Über den Magneten« niedergelegt. *William Gilbert* wurde in
Colchester im Jahre 1540[162] geboren. Er lebte seit 1573 als Arzt in
London und wurde von der Königin *Elisabeth* zu ihrem Leibarzt ernannt.
Er starb in London im Jahre 1603.
Zu seinen Untersuchungen wurde *Gilbert* durch die »Magia naturalis«
*Portas*, besonders aber durch den Umstand angeregt, daß die
Magnetnadel und der Erdmagnetismus für die Schifffahrt von solch
außerordentlicher Bedeutung geworden waren. Während aber *Porta* seine
Darstellung der physikalischen Erscheinungen noch mit phantastischem
und abenteuerlichem Beiwerk vermengte, betrat *Gilbert* gleich
*Galilei* den Weg der von Vorurteilen und unbegründeten Voraussetzungen
absehenden, auf Versuche sich aufbauenden Forschung. Das Ergebnis
dieser Bemühungen war ein wissenschaftliches, die Grundlagen für
ein weites Gebiet enthaltendes Werk, mit dessen Inhalt wir uns der
Hauptsache nach bekannt machen wollen.
*Gilbert* gebrauchte für seine Versuche kräftige Magnetsteine von
geeigneter Größe und gab ihnen die Kugelform. »Der so geformte Stein«
sagt er, »ist das getreue und vollkommene Ebenbild der Erde; wir
wollen ihn daher Terrella[163] nennen«. Um die Pole des Magneten
zu finden, nahm er die Terrella in die Hand und legte einen dünnen
Eisendraht über den Stein. Letzteren bezeichnete er dort, wo der Draht
haftete, mit Kreide. Darauf brachte er die Mitte des Drahtes an eine
andere Stelle, sowie an eine dritte und an eine vierte, und versah
jedesmal den Stein in der Längsrichtung des Drahtes mit einem Strich.
»Diese Striche«, sagt *Gilbert*, »werden den Meridianen vergleichbare
Linien auf der Terrella darstellen. Und es wird sich deutlich zeigen,
daß sie in den Polen der Terrella zusammenlaufen.« In gleichem Abstande
von diesen Polen der Terrella ließ sich dann ein größter Kreis ziehen,
der dem Äquator entsprach.
[Illustration: Abb. 32. Die Pole eines kugelförmigen Magneten
aufzufinden. (Aus *Gilbert*, De magnete.)]
[Illustration: Abb. 33. Die Teilung eines Magneten. (Aus *Gilbert*, De
magnete.)]
Ein anderes Verfahren, die Pole aufzufinden, besteht nach *Gilbert*
darin, daß man sich einer Magnetnadel bedient, die mit einer Vertiefung
versehen und auf der Spitze einer Nadel so angebracht ist, daß sie
sich frei bewegen kann. Diese Vorrichtung wird so auf den Stein AB
in C gestellt, daß sich die Nadel im Gleichgewicht befindet (Abb. 32).
Darauf wird die Richtung der ruhenden Nadel mit Kreide bezeichnet, dann
das Instrument auf eine andere Stelle gebracht und die Richtung wieder
vermerkt. »Geschieht dies an recht vielen Stellen, so wird man aus dem
Zusammenlauf der Linien den einen Pol an dem Punkte A, den andern bei
B finden. Den Pol selbst zeigt die dem Steine genäherte Nadel dadurch
an, daß sie sich rechtwinklig zur Oberfläche einstellt und auf den Pol
und somit nach dem Mittelpunkt des Steines hinweist.«
Für seine Versuche über die Teilung des Magneten wählte *Gilbert*
einen länglichen Magnetstein AD, mit dem Nordpol A und dem Südpol D,
und teilte ihn in zwei gleiche Teile. Darauf ließ er den Teil AB in
einem Gefäß auf Wasser schwimmen. Er bemerkte, daß der Nordpol A nach
Süden zeigte und D nach Norden. B und C aber, die vorher miteinander
verbunden gewesen, waren jetzt zum Nord- und Südpol geworden. Der
Südpol B zog den Nordpol C an. »War kein Hindernis vorhanden und das
Gewicht aufgehoben, wie es auf der Oberfläche des Wassers der Fall ist,
so näherten sich diese Pole und vereinigten sich. Näherte man jedoch
den Pol A dem Pole C des anderen Steines, so flohen sie einander.« Es
handelte sich bei diesen Schilderungen *Gilberts* nicht etwa immer um
ganz neue Entdeckungen. Wir finden aber vor ihm keine solche klare,
wissenschaftlich zu nennende Darstellung. Einen Vorläufer besaß
*Gilbert* in *Petrus Peregrinus*, dessen im Jahre 1269 entstandene
Abhandlung »Über den Magneten« die älteste im Abendlande angestellte
Untersuchung über diesen Gegenstand und zugleich eins der frühesten
Zeugnisse dafür ist, daß die Anfänge der experimentellen Forschung bis
auf das Mittelalter zurückzuführen sind[164].
Von dem Inhalt der Schrift des *Petrus Peregrinus* erhalten wir durch
folgende Kapitelüberschriften eine ungefähre Vorstellung: Auf welche
Weise der Magnet Eisen anzieht. -- Wie das mit dem Magneten berührte
Eisen nach den Himmelspolen gerichtet wird. -- Über die wechselseitige
Anziehung des Nord- und Südpols. -- Vorschrift, die Pole aufzufinden.
Sie lautet: Man bringe den Magnetstein in ein hölzernes Gefäß. Dieses
läßt man in einem größeren mit Wasser gefüllten Behälter schwimmen. Der
Stein dreht dann das Gefäß, wie ein Seemann sein Schiff dreht, bis die
Pole sich nach den Himmelsrichtungen einstellen.
Von den magnetischen Erscheinungen wußte *Gilbert* die elektrischen
wohl zu unterscheiden, während vor ihm in dieser Hinsicht eine große
Unklarheit herrschte. Bis zu seiner Zeit kannte man die elektrische
Anziehung fast nur am Bernstein. Durch *Gilberts* Versuche wurde
bewiesen, daß sich diese Kraft auf alle festen Substanzen und sogar
auf Flüssigkeiten erstreckt. Tropfen, denen *Gilbert* elektrisierte
Körper näherte, erhoben sich auf ihrer Unterlage. Die Einwirkung der
Elektrizität auf Metalle stellte *Gilbert* fest, indem er diese in
der Form leicht beweglicher Nadeln anwandte und zeigte, daß sie von
elektrisierten Körpern angezogen werden. Daß zwischen den letzteren
auch eine Abstoßung stattfindet, ist von *Gilbert* übersehen worden.
Ganz unbekannt blieb ihm die elektrische Abstoßung jedoch nicht, da
er wenigstens die Beobachtung machte, daß die Flamme sich von einem
elektrisierten Körper fortbewegt.
*Gilbert* elektrisierte außer dem Bernstein auch Diamant, Saphir,
Rubin, Opal, Amethyst, Beryll, Bergkristall, Schwefel und Harz. Er
wies nach, daß all diese Substanzen nicht nur Spreu anziehen, sondern
auch sämtliche Metalle, Holz, Blätter, Steine, Erde, sogar Wasser und
Öl, kurz, »alles, was durch unsere Sinne wahrgenommen werden kann«. Um
aber durch Versuche festzustellen, wie diese Anziehung stattfindet und
welches die Stoffe sind, die alle Körper auf solche Weise anziehen,
richtete er sich einen 3-4 Zoll langen Zeiger aus Metall her und
brachte diesen auf der Spitze einer Nadel, ähnlich wie bei einem
Kompaß, leicht beweglich an. Näherte er nun diesem Zeiger Bernstein
oder Bergkristall, nachdem er sie gerieben hatte, so geriet der Zeiger
sofort in Bewegung.
Der Magnet, bemerkt *Gilbert*, äußere seinen Magnetismus ohne
vorhergehendes Reiben, sowohl im trockenen als im feuchten Zustande, in
der Luft wie im Wasser, ja selbst, wenn die dichtesten Körper, seien
es Platten aus Holz und Stein oder Scheiben aus Metall, dazwischen
gebracht seien. Der Magnet wirke aber nur auf magnetische Körper,
während elektrische Substanzen alles anzögen. Auch vermöge der Magnet
bedeutende Lasten zu tragen, während der elektrisierte Körper nur sehr
kleine Gewichte bewege[165].
Die magnetischen Erscheinungen waren infolge der Verwendung, welche
die Boussole seit dem 12. Jahrhundert in Europa sowohl für die
Schiffahrt als auch beim Bergbau erfahren hatte[166], weit mehr als die
elektrischen beachtet worden. So konnte die als Deklination bezeichnete
Abweichung der Nadel aus der Nord-Südrichtung einem aufmerksamen
Beobachter nicht wohl entgehen. *Columbus* hatte die Änderungen der
Deklination auf seiner Reise nach Westen bemerkt und war sogar auf den
Gedanken gekommen, diese Änderungen zur Bestimmung der geographischen
Länge zu benutzen. Er beobachtete 200 Seemeilen über Ferro hinaus
eine westliche Deklination von fünf Graden. Bei der weiteren Fahrt
nach Westen vergrößerte sich diese Abweichung, während sie in Europa
damals östlich war. Die Neigung der um eine horizontale Achse drehbaren
Magnetnadel war gleichfalls bereits bekannt. *Gilbert* selbst teilt
mit, daß ihre Größe im Jahre 1576 für London gleich 71° 50ʹ gefunden
sei[167].
[Illustration: Abb. 34. Gilbert untersucht die Stellung eines kleineren
Magneten zu seiner Terrella[168].]
*Gilberts* wesentlichstes Verdienst bestand darin, daß er alle
erdmagnetischen Erscheinungen unter einem Gesichtspunkt vereinigte,
indem er die Erdkugel für einen einzigen großen Magneten erklärte.
Zu dieser Auffassung gelangte er, als er das Verhalten der Nadel
gegen einen kugelförmigen Magneten eingehend untersuchte und es mit
dem Verhalten der Magnetnadel gegen die Erde verglich. Daraus, daß
die Nadel sich an den Polen eines kugelförmigen Magneten senkrecht
zur Oberfläche einstellt (s. Abb. 34), schloß *Gilbert*, daß die
Inklination in den nördlichen Teilen der Erde größer sein müsse als
in London, eine Vermutung, die später durch *Hudson* während seiner
Entdeckungsreisen in den polaren Gegenden Amerikas bestätigt wurde.
*Hudson* fand nämlich im Jahre 1608 schon unter dem 75. Grad nördlicher
Breite eine nahezu senkrechte Einstellung der Inklinationsnadel. Dies
war der Annahme *Gilberts* nicht ganz entsprechend. Er meinte nämlich,
der magnetische Nordpol müsse mit dem geographischen zusammenfallen,
wie er ja auch die tägliche Drehung als eine Folge des Erdmagnetismus
auffaßte. *Galilei*, der *Gilbert* schätzte und seine Ergebnisse
im wesentlichen gelten ließ, wies jedoch die Ansicht, daß jede
freischwebende, magnetische Kugel sich um ihre Achse drehen müsse, als
irrtümlich zurück.
Von dem Nachweis, daß die Erde ein kugelförmiger Magnet ist, war es
nur ein Schritt zu dem Gedanken, daß auch die übrigen Weltkörper,
insbesondere der Mond und die Sonne, mit magnetischer Kraft begabt
seien[169]. *Gilbert* zögerte nicht, diesen Schluß zu ziehen und als
Anhänger des koppernikanischen Systems die Bewegung der Weltkörper,
sowie die Erscheinung von Ebbe und Flut auf den Magnetismus
zurückzuführen. Hierin folgte ihm auch *Kepler*, dessen Ansichten über
die magnetische Kraft der Sonne wir später kennen lernen werden.
Da *Gilbert* die geographischen Pole mit den magnetischen
zusammenfallen ließ, bedurfte die Erscheinung der Deklination einer
besonderen Erklärung. *Gilbert*, dem noch wenig Beobachtungsmaterial
zur Verfügung stand, hielt die Verteilung von Wasser und Land für
die Ursache jener Abweichung der Nadel. Seiner Meinung nach mußte im
Innern größerer Kontinente, wo der Einfluß des Meeres aufhörte, auch
die Deklination verschwinden. Die wenigen Beobachtungen, welche die
Seefahrer damals gesammelt hatten, waren geeignet, diese irrige Ansicht
zu unterstützen.
Zwar wußte *Gilbert* noch keine eigentliche Theorie der von ihm
gefundenen Tatsachen zu geben, wenn er auch die elektrischen
Erscheinungen in ähnlicher Weise, wie es schon das Altertum versucht
hatte, auf Ausflüsse zurückführte. Wie man die Luft als einen Ausfluß
der Erde betrachten müsse, so beruhe die Elektrisierbarkeit der Körper
darauf, daß eine gewisse feinste Flüssigkeit, die erforderlich sei, um
den Zusammenhang der Körper zu bewirken, infolge der Reibung aus ihnen
herausgetrieben werde. Dieses Fluidum sollte die elektrische Anziehung
leichter Körper vermitteln, ebenso wie nach *Gilberts* Ansicht die Luft
es ist, welche die ihrer Unterstützung beraubten Körper veranlaßt, sich
dem Mittelpunkt der Erde zu nähern. Diese Vorstellung von einer oder
mehreren Flüssigkeiten als Trägern der elektrischen Erscheinungen,
die uns bei den Alten und bei *Gilbert* im Keime begegnet, wurde vom
18. Jahrhundert, das sich in hervorragendem Maße der Erforschung
der Reibungselektrizität zuwandte, festgehalten und zu einer
wissenschaftlichen Theorie entwickelt.
Hinsichtlich der magnetischen Erscheinungen verzichtete *Gilbert* auf
eine physikalische Erklärung. Er hielt diese Erscheinungen für die
Folge einer Beseelung der Materie. Jenseits der Ausflüsse, welche die
elektrischen Vorgänge veranlassen sollten, befinde sich der leere Raum,
das Vakuum, durch das hindurch unmöglich eine materielle Einwirkung
stattfinden könne. Daher nahm *Gilbert* -- und auch hierin folgte
dem Physiker der Astronom *Kepler* -- in den Weltkörpern eine Art
seelischer Kraft an. Das große Rätsel von der Wirkung der Materie in
die Ferne begegnet uns also schon hier an der Schwelle der neueren
Naturwissenschaft[170].
Der Mangel an klaren theoretischen Vorstellungen beeinträchtigt
indessen nicht den Wert experimentell gewonnener Ergebnisse. Und diese
sind es, die wir *Gilbert* in reichem Maße verdanken. Hervorgehoben
seien noch seine Versuche mit bewaffneten oder armierten Magneten.
Letztere stellte er dadurch her, daß er die Pole eines natürlichen
Magneten mit Eisenkappen bedeckte (siehe Abb. 35). Es zeigt sich, daß
die Tragkraft durch eine derartige Armierung bedeutend zunimmt. So trug
ein Magnet vor der Armierung 2 und nach der Armierung 12 Unzen Eisen.
Die Abbildung zeigt uns einen armierten Magneten, der zwei andere von
gleicher Größe trägt[171].
[Illustration: Abb. 35. Gilberts Versuche mit armierten Magneten[172].]
Mit dem Werke *Gilberts* kaum in Parallele zu stellen ist das
dickleibige Buch eines gelehrten Deutschen, das wenige Jahrzehnte
später (1634) erschien. Es führt den Titel »Magnes sive de arte
magnetica« und hat den in Würzburg eine Professur bekleidenden
Jesuitenpater *Athanasius Kircher* zum Verfasser. *Kircher* steht mit
*Porta*, *Schwenter* und ähnlichen vom Forschergeist der neuen Zeit
noch weniger erfüllten Männern auf einer Stufe. Er ist kein Physiker
wie *Gilbert* oder *Galilei*, sondern schildert mit vielen Worten
überraschende naturwissenschaftliche Erscheinungen und den Laien
fesselnde, naturwissenschaftliche Spielereien. Wir haben *Kirchers*
gesamtes, auch die Optik und andere Zweige der Naturlehre betreffendes
Wirken schon in einem früheren, jene Übergangszeit behandelnden
Abschnitt gewürdigt (Bd. I. S. 427). Hier sei als von Bedeutung nur
noch hervorgehoben, daß er die Stärke des Magneten mittelst der Wage zu
bestimmen suchte. Einen großen Umfang in *Kirchers* Werk nehmen seine
Vorschläge ein, mit Hilfe des Magnetismus Krankheiten zu heilen. Auch
manche Erscheinungen der Tierwelt, z. B. die Züge der Vögel, werden
auf diese Naturkraft zurückgeführt. Ein besonderer Abschnitt ist dem
Magnetismus der Liebe (Magnetismus amoris) gewidmet. Das Buch schließt
mit der Betrachtung, daß Gott totius naturae magnes, der Magnet der
gesamten Natur, sei.
Ganz hiervon abweichend und mit derjenigen *Gilberts* und *Galileis*
verwandt war die Geistesart eines anderen Deutschen, *Ottos von
Guerickes*, der nicht nur die Luftpumpe erfand, sondern zu den ersten
Erforschern der magnetischen und ganz besonders der elektrischen
Erscheinungen zu rechnen ist. Von *Guericke* rührt auch die erste, zwar
noch sehr einfache Elektrisiermaschine her. Sie findet sich in seinem
Werke »De vacuo spatio« abgebildet (siehe Abb. 36) und beschrieben. Zu
ihrer Herstellung füllte *Guericke* eine Glaskugel mit geschmolzenem
Schwefel. Nach dem Erkalten wurde das Glas zerschlagen und die so
erhaltene Schwefelkugel auf eine Achse gesteckt, die auf zwei Stützen
ruhte. Als Reibzeug diente die trockene Hand; ein Konduktor fehlte
noch. Immerhin war es die erste maschinelle Vorrichtung zum Erzeugen
von Elektrizität. Die geriebene Kugel zog Papier, Federn und andere
leichte Gegenstände an und führte sie mit sich herum. Wassertropfen,
die man in ihre Nähe brachte, gerieten in eine wallende Bewegung.
Auch wurden ein Leuchten und ein Geräusch wahrgenommen, wenn man der
Schwefelkugel nach dem Reiben den Finger näherte. Vermittelst dieser
Maschine entdeckte *Guericke* auch die von *Gilbert* noch übersehene
Abstoßung gleichnamig elektrisierter Körper. Ferner bemerkte er, daß
ein von der Kugel abgestoßener Körper wieder angezogen wird, nachdem er
mit dem Finger oder mit dem Boden in Berührung gekommen ist. Brachte
er z. B. eine Feder zwischen die elektrisierte Kugel und den Fußboden,
so hüpfte diese Feder auf und nieder. Auch daß sich die Elektrizität
der Kugel vermittelst eines leinenen Fadens fortleiten läßt, wurde von
*Guericke* nachgewiesen.
[Illustration: Abb. 36. Guerickes Elektrisiermaschine[173].]
*Guericke* beobachtete sogar schon, daß Körper elektrisch werden,
wenn man sie der geriebenen Schwefelkugel nur nähert. Er war also
ein Vorläufer von *Aepinus*, der als der eigentliche Erforscher der
Influenzerscheinungen betrachtet werden muß. Leider fand *Guericke*
auf diesem Gebiete nicht die Beachtung, die man seiner Luftpumpe und
den Magdeburger Halbkugeln zollte. Die Laien vermochten ihm hier nicht
zu folgen, und die Gelehrten ließen *Guerickes* Entdeckungen der
Vergessenheit anheimfallen[174].
Die Begründung einer Philosophie der Erfahrung.
In ganz anderer Weise wie *Galilei* und *Gilbert* machte sich
zur selben Zeit der Engländer *Francis Bacon* (1561-1626) um die
Erneuerung der Naturwissenschaften verdient. Hatte *Gilbert* gleich
*Galilei* aufbauend und durch die Tat geschaffen, so wirkte *Bacon*
mehr zerstörend und durch das Wort. Er war es, der die damalige
geistige Atmosphäre von jenen Trübungen reinigen half, die ihr aus
der aristotelisch-scholastischen Periode noch anhafteten. Dabei
unterstützte ihn eine klare und gefällige Ausdrucksweise. Mit beredten
Worten kämpft er in seinem Hauptwerk, dem neuen Organon[175], gegen
alles, was die Menschheit von der Ausübung des induktiven Verfahrens
bisher zurückgehalten hatte. Es sind das nach ihm vor allem die
»Idole« oder falschen Begriffe, die zum Teil in der Natur des Menschen
begründet sind, teils aber aus dem Zusammenleben entspringen.
Nicht der menschliche Sinn ist bei *Bacon* das Maß der Dinge. Vielmehr
geschehen alle Auffassungen der Sinne und des Verstandes nach der Natur
des Menschen und nicht nach der Natur des Weltalls. Der menschliche
Verstand gleicht »einem Spiegel mit unebener Fläche, der seine Natur
mit den Strahlen der Gegenstände vermengt«. Aber auch die Eigenart der
einzelnen Menschen bedinge wieder eine besondere Auffassung. Ferner
beeinflusse die so oft unzutreffende Benennung von Sachen und Vorgängen
den Geist in merkwürdiger Weise, so daß »bloße Worte die Menschen
zu zahllosen leeren Streitigkeiten und Erdichtungen verleiten«. Der
größte Anlaß zu Irrtümern rühre aber von den Täuschungen der Sinne her.
Alles, was die Sinne erschüttere, werde über das gestellt, bei dem dies
nicht unmittelbar der Fall sei, wenn auch letzteres das Wichtigere
sein sollte. Darauf müsse man es z. B. zurückführen, daß die Natur der
gewöhnlichen Luft fast unbekannt sei. Die wahre Erklärung der Natur
vollziehe sich durch passende Versuche, wobei die Sinne nur über den
Versuch, der Versuch aber über die Natur das Urteil zu sprechen habe.
Das Ziel der Wissenschaften besteht nach *Bacon* darin, das menschliche
Leben mit neuen Erfindungen und Hilfsmitteln zu bereichern. Doch
könne man auf einen weiteren Fortschritt nur hoffen, wenn die
Naturwissenschaft vorzugsweise solche Versuche aufnehme, die zwar
keinen unmittelbaren Nutzen gewähren, aber zur Entdeckung der Ursachen
und der Gesetze dienen. Ferner sei nicht nur die Zahl der Versuche zu
vermehren, sondern es müsse durch eine neue Methode eine bestimmte
Regel eingeführt werden. Ein unbestimmtes, sich selbst überlassenes
Experimentieren sei ein reines Umhertappen und verwirre nur die
Menschen, anstatt sie zu belehren. Wenn aber die Naturforschung nach
einer festen Regel in Ordnung und Zusammenhang vorschreite, so lasse
sich Besseres für die Wissenschaft erhoffen.
Manche der bisherigen Erfindungen seien derart, daß niemand vorher
eine Ahnung von ihnen gehabt, sondern dergleichen als Unmöglichkeiten
betrachtet haben würde. *Bacon* erinnert an die Erfindung der
Feuerwaffen und des Kompasses. Man dürfe daher hoffen, daß die Natur in
ihrem Busen noch vieles verborgen halte, was mit dem bisher Gefundenen
keine Verwandtschaft und Ähnlichkeit habe, sondern weitab von den
Wegen der Einbildungskraft liege. Unzweifelhaft werde es im Laufe der
Jahrhunderte zum Vorschein kommen, ebenso wie es mit dem Früheren auch
geschehen sei. Aber auf dem von ihm gezeigten Wege werde dies schneller
und sicherer geschehen.
Trotz dieser unleugbar richtigen Grundsätze einer Philosophie der
Erfahrung würde es verkehrt sein, *Bacon* für einen Naturforscher oder
gar, wie es auch wohl geschehen ist, für den eigentlichen Begründer der
neueren Naturwissenschaft zu halten. Das, was er forderte, war durch
*Galilei*, *Gilbert* und andere längst Wirklichkeit geworden. In allen
Ländern regte sich ein neuer, dem experimentellen Verfahren zugewandter
Geist. *Bacons* Verdienst war es, daß er diesen in einer klaren, oft
prophetischen Weise zum Ausdruck brachte. Wir dürfen ihn also nicht als
den Erfinder, wohl aber als einen beredten Verkünder der induktiven
Forschungsweise bezeichnen. Es sei daher noch einiges über die Eigenart
und den Lebensgang dieses merkwürdigen Mannes mitgeteilt.
*Francis Bacon* wurde am 22. Januar 1561 in London geboren. Er
bekundete frühzeitig eine hervorragende Begabung. Mit 13 Jahren bezog
er die Universität, mit 16 Jahren veröffentlichte er seine erste
Schrift, in der er bereits sein Lebenswerk, den Kampf gegen die
scholastische Philosophie, aufnahm. Die Anregung dazu ist *Bacon*
von verschiedenen Seiten gekommen. An vielen Orten waren während
des 16. Jahrhunderts Männer aufgetreten, die sich dem Einfluß der
aristotelischen Lehren zu entziehen und selbständig an das Studium
der Natur zu gehen strebten. Unter ihnen ist vor allem der Italiener
*Telesio* zu nennen, dessen Hauptwerk »De natura rerum« im Jahre 1565
erschienen war[176]. Sowohl *Bacon* als auch *Giordano Bruno* zollten
dem *Telesio* große Anerkennung.
Bei einem Aufenthalt in Frankreich hatte *Bacon* dagegen in *Palissy*
einen Mann kennen gelernt, der ohne die Kenntnis der griechischen und
lateinischen Quellen sich der Erforschung der Natur widmete und durch
seine Erfindungen und Entdeckungen die Aufmerksamkeit der gelehrten
Kreise Frankreichs auf sich gezogen hatte. *Palissy* machte wichtige
Erfindungen auf dem Gebiete der Keramik und beschrieb ein von ihm
angelegtes Mineralienkabinett. Er bekämpfte die Alchemie, erklärte die
Versteinerungen für Überreste von Lebewesen und entwickelte in seiner
Abhandlung über die Gewässer und die Quellen ein klares geologisches
Verständnis. Dieser seltene Mann[177] hielt in Paris Vorträge, denen
auch *Bacon* beiwohnte.
Von Beruf war *Bacon* Staatsmann. Eine glänzende Beredsamkeit,
vereinigt mit einem oft allzu geschmeidigen Wesen, unterstützte sein
ehrgeiziges Streben. Sprach er, so hatte er seine Zuhörer so in der
Gewalt, daß jeder fürchtete, er möchte schon am Ende angekommen sein.
Staffel auf Staffel erklimmend, dabei wenig wählerisch in seinen
Mitteln, gelangte *Bacon* schließlich zur höchsten Würde, indem ihn der
König zum Großkanzler und zum Baron von Verulam erhob. Dies geschah
zu einer Zeit, als sich in England die Anzeichen bevorstehender
politischer Umwälzungen immer mehr geltend machten und der Widerstand
des Parlaments gegen die Krone und deren Vertreter in stetem Wachsen
begriffen war. Eins der ersten, indessen nicht schuldlosen Opfer dieses
Streites ist *Bacon* geworden.
Damals war die Unsitte, Beamten Geldgeschenke zu machen, in England
sehr verbreitet. Auch *Bacon* nahm solche entgegen, um den Aufwand,
den seine Stellung mit sich brachte, zu bestreiten. *Bacon* wurde
infolgedessen der Bestechlichkeit bezichtigt, wenn er auch beteuerte,
bei seiner amtlichen Tätigkeit auf die Schenker niemals Rücksicht
genommen zu haben. Das Parlament hielt jedoch Bestechlichkeit in mehr
als zwanzig Fällen für erwiesen, und das Haus der Lords verurteilte
den Kanzler und obersten Richter Englands zum Verlust seiner Stelle.
Niemals dürfe *Bacon* wieder ein öffentliches Amt bekleiden, noch im
Parlament sitzen, auch solle er aus der Nähe des Hofes verbannt sein,
so lautete das harte, wenn auch gerechte Urteil[178]. Die Verurteilung
geschah im Jahre 1621. Den Rest seines Lebens verbrachte *Bacon* in der
Zurückgezogenheit, mit der Abfassung philosophischer Werke beschäftigt.
Obgleich *Bacon* auf Experimente drang und lehrte, daß alle Philosophie
von der Erfahrung ausgehen müsse, hat er keinen Versuch von Bedeutung
angestellt. Sein mathematisches und physikalisches Wissen war selbst
für seine Zeit gering. Er kannte die Werke *Galileis* und *Gilberts*,
hatte jedoch zu ihrem eingehenden Studium offenbar keine Muße gefunden.
Während *Galilei* mit dem Fernrohr den Himmel durchforschte, zweifelte
*Bacon*, ob Instrumente von Nutzen seien[179]. Auch blieb er Zeit
seines Lebens ein Gegner der koppernikanischen Lehre. Ebensowenig
fanden die Fortschritte der Mechanik, die wir *Galilei* und seinen
Schülern verdanken, die Beachtung *Bacons*. Auf diesem Gebiete beharrte
er gänzlich in den Fesseln der Scholastik, die er im übrigen bekämpfte.
Man höre nur seine Ausführungen über die Bewegung des Zitterns. »Sie
ist,« heißt es[180], »die einer ewigen Gefangenschaft, in der die
Körper nicht ihrer Natur entsprechend gestellt sind, sich aber auch
nicht ganz schlecht befinden. Sie bewegen sich deshalb hin und her,
weil sie weder mit ihrem Stand zufrieden sind, noch es wagen, weiter
vorzuschreiten.« Als eine Bewegung solcher Art faßte er z. B. diejenige
des Herzens auf. Ja, er kennt sogar eine »Bewegung aus Abscheu vor
Bewegung«. Daß er an dem aristotelischen Begriff der Leichtigkeit und
Schwere festhielt und z. B. zu untersuchen empfahl, ob die Luft ein
absolut leichter oder ein schwerer Körper sei, darf uns daher nicht
wunder nehmen[181].
Trotz seines Unvermögens, Eigenes in der von ihm gewollten Richtung
zu vollbringen, ist *Bacons* Einfluß nicht zu unterschätzen. Seine
Werke haben manche tüchtige Kraft ermuntert, sich in den Dienst der
großen, von *Bacon* in den Vordergrund gerückten Aufgabe zu stellen,
der Aufgabe nämlich, die wahre Herrschaft des Menschen dadurch zu
begründen, daß letzterer sich zum Herren der Naturkräfte mache. In
der Philosophie ist *Bacon* der Urheber derjenigen Richtung, die von
der Erfahrung ausgeht und als Realismus bezeichnet wird. Auch auf die
Pädagogik hat sich sein Einfluß erstreckt. *Comenius*, der Vater der
neueren Pädagogik, wurde in erster Linie durch *Bacons* Schriften
veranlaßt, das größte Gewicht auf die Anschauung zu legen. »Die Jugend
recht unterrichten«, sagt *Comenius*, »heißt nicht ihr einen Mischmasch
von Worten, Phrasen, Sentenzen und Meinungen einstopfen, sondern ihr
das Verständnis für die Dinge öffnen. Warum sollen wir nicht statt
fremder Bücher das lebendige Buch der Natur aufschlagen?[182] Fast
niemand lehrt Physik durch Anschauung und Experiment. Alle unterrichten
durch mündlichen Vortrag des aristotelischen Werkes oder eines anderen.«
Die Denkweise des 17. Jahrhunderts.
Neben Italien, Frankreich, den Niederlanden und England hat sich auch
Deutschland an der Neubegründung der Naturwissenschaften beteiligt.
Hier war das koppernikanische System entstanden; von hier aus
hatte die Reformationsbewegung einen großen Teil der europäischen
Menschheit ergriffen. Zwar drohte die befreiende Kraft, welche dieser
Bewegung innewohnte, unter neuen starren Formen, sowie in endlosen
Religionskämpfen zu ersticken. Die evangelische Hierarchie war nicht
weniger darauf bedacht, die Lehrfreiheit zu beschränken, wie es in
Italien durch den katholischen Klerus geschah. Ebensowenig wie in
diesem Lande hätte es an deutschen Hochschulen ein Gelehrter wagen
dürfen, sich zur koppernikanischen Weltanschauung zu bekennen. Dazu
kam in den protestantischen Ländern ein solch weitgehender Haß gegen
den Katholizismus, daß selbst vernünftige Neuerungen, wenn sie von
Rom ausgingen, zurückgewiesen wurden. So erging es z. B. der von
*Gregor XIII.* im Jahre 1582 ins Leben gerufenen Reform des Kalenders.
Bis dahin hatte die Christenheit mit dem julianischen Jahr von
365¼ Tagen gerechnet, obgleich schon *Hipparch* und *Ptolemäos*
wußten, daß die Dauer des Jahres geringer ist. Alle Bemühungen, den
stetig wachsenden Fehler des Kalenders zu beseitigen, an denen auch
*Koppernikus* lebhaften Anteil genommen, waren vergeblich geblieben.
Dieser Fehler belief sich zur Zeit *Gregors* schon auf 10 Tage. Er
wurde dadurch ausgemerzt, daß man die Tage vom 5. bis zum 15. Oktober
1582 ausfallen ließ und anordnete, daß in Zukunft die Säkularjahre,
sofern sie nicht durch 400 teilbar sind, gewöhnliche Jahre bleiben
sollten[183].
Die allgemeine Annahme des gregorianischen Kalenders wurde besonders
durch *Kepler* befürwortet, der 1613 als Begleiter des Kaisers auf
dem Reichstage zu Regensburg erschien. Die protestantischen Stände
betrachteten jedoch die Frage als eine Religionssache und lehnten
jeden Vermittlungsvorschlag ab. Volle hundert Jahre dauerte es,
bis der Verwirrung ein Ende bereitet wurde und dank den Bemühungen
eines *Leibniz* die Kalenderreform in den protestantischen Gegenden
Deutschlands Eingang fand[184].
Wie bezüglich des Kalenders und des koppernikanischen Systems, so
übte damals in allen Dingen eine noch nicht hinlänglich geläuterte
Religiosität einen überwiegenden Einfluß aus. Indem sie sich auch mit
politischen Interessen verquickte und den Gegensatz des alten und des
neuen Bekenntnisses in Kriegen und Verfolgungen zum Ausdruck brachte,
wie sie die Menschheit blutiger und zerstörender kaum gesehen, verlieh
dieser auf Irrwegen befindliche Religionseifer dem 17. Jahrhundert sein
eigentümliches Gepräge. Bevor jedoch in Deutschland der dreißigjährige
und in England der Bürgerkrieg entfesselt wurde, Begebenheiten, die in
der Entwicklung dieser Länder einen langen Stillstand herbeigeführt und
viele Keime in ihrem Ansatz zerstört haben, hatte der wissenschaftliche
Sinn dort schon in solchem Maße Wurzel geschlagen, daß er wohl
gehemmt, nicht aber wieder vernichtet werden konnte. Während des 16.
und des 17. Jahrhunderts lief die geistige Entwicklung, zumal in
Deutschland darauf hinaus, die scholastisch-aristotelische Denkweise
zurückzudrängen und zunächst das humanistisch-philologische, dann aber
auch das naturwissenschaftliche Element an deren Stelle zu setzen. Zwar
blieb das Denken der großen Masse, dem Gesetz der Trägheit zufolge,
das auch auf geistigem Gebiete seine Geltung hat, zunächst noch in den
alten Banden befangen. Indes nahm während der Generationen, welche
dem deutschen Religionskriege vorangingen, die Zahl der selbständig
denkenden Männer stetig zu. Gleichzeitig erlebten Kunst, Gewerbfleiß
und Handel einen bedeutenden Aufschwung und wirkten befruchtend auf
viele Zweige der Wissenschaft.
Einen Beweis, welches Ansehen *Aristoteles* trotzdem noch immer genoß,
bietet die Geschichte der Entdeckung der Sonnenflecken. Als nämlich im
Jahre 1611 der Jesuit *Scheiner* sie fast gleichzeitig mit *Fabricius*
und *Galilei* auffand, meinte sein geistlicher Vorgesetzter, es könne
sich hier nur um Fehler der Gläser oder der Augen handeln, da er den
*Aristoteles* zweimal durchgelesen und nichts von derartigen Dingen
gefunden habe. *Scheiner* ließ sich jedoch durch dieses Urteil nicht
beeinflussen. Er stellte etwa 2000 Beobachtungen[185] über die Sonne
zusammen und dehnte seine Forschungen mit Erfolg auf den Vorgang des
Sehens und die Beschaffenheit des Auges aus.