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Title: Die Naturwissenschaften in ihrer Entwicklung und in ihrem Zusammenhange, IV.
 - Vierter Band: Das Emporblühen der modernen
 - Naturwissenschaften seit der Entdeckung des Energieprinzips
Author: Dannemann, Friedrich
Language: German
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*** Start of this Doctrine Publishing Corporation Digital Book "Die Naturwissenschaften in ihrer Entwicklung und in ihrem Zusammenhange, IV.
 - Vierter Band: Das Emporblühen der modernen
 - Naturwissenschaften seit der Entdeckung des Energieprinzips" ***

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Umschließungen mit _ kursiven Text, und Umschließungen mit = fett
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AB, Dreieck ABC usw.) gesperrt gedruckt; soweit dazu Großbuchstaben
verwendet wurden, und in Formeln, wurde auf eine entsprechende
Markierung in dieser Ausgabe aus Gründen der Lesbarkeit verzichtet.

Offensichtliche Druckfehler wurden berichtigt. Im Übrigen wurden
Inkonsistenzen in der Interpunktion und Schreibweise einzelner Wörter
belassen. Eine Liste mit sonstigen Korrekturen finden Sie am Ende des
Buchs.



               DIE NATURWISSENSCHAFTEN

              IN IHRER ENTWICKLUNG UND
               IN IHREM ZUSAMMENHANGE

                   DARGESTELLT VON

                 FRIEDRICH DANNEMANN

                    VIERTER BAND:

  DAS EMPORBLÜHEN DER MODERNEN NATURWISSENSCHAFTEN
       SEIT DER ENTDECKUNG DES ENERGIEPRINZIPS

         MIT 70 ABBILDUNGEN IM TEXT UND MIT
            EINEM BILDNIS VON *HELMHOLTZ*

                 LEIPZIG UND BERLIN

            VERLAG VON WILHELM ENGELMANN
                        1913

[Illustration: HERMANN VON HELMHOLTZ

*Franz Lenbach* pinx. *Franz Hanfstaengl* ed.]


             Copyright 1913 by Wilhelm Engelmann, Leipzig.

  Druck der Königl. Universitätsdruckerei H. Stürtz A. G., Würzburg.



Vorwort.


Mit dem vorliegenden, vierten Bande kommt das Unternehmen, die
Naturwissenschaften in ihrer Entwicklung und in ihrem Zusammenhange
darzustellen, zum Abschluß. Der erste Band führte von den Anfängen
bis zum Wiederaufleben der Wissenschaften, der zweite von Galilei bis
etwa zur Mitte des 18. Jahrhunderts. Zwischen dem 3. und dem jetzt
erscheinenden 4. Bande ließ sich keine scharfe chronologische Schranke
ziehen. Beide Bände schildern in der Hauptsache das Emporblühen der
modernen Naturwissenschaften, das mit der Wende vom 18. zum 19.
Jahrhundert anhebt. Einen gewissen Abschnitt bildet die Aufstellung
des Energieprinzips. Die Entdeckung dieses, die moderne Wissenschaft
beherrschenden Prinzips war aber keine unvermittelte. Sie wurde
durch das Auffinden zahlreicher Tatsachen und Beziehungen allmählich
vorbereitet. Infolgedessen tritt das neue Prinzip in den ersten
Abschnitten des vierten Bandes erst nach und nach immer deutlicher in
die Erscheinung, bis es gegen die Mitte des 19. Jahrhunderts zu einem
klaren Ausdruck und seitdem zur bewußten Ausdehnung auf sämtliche
Naturwissenschaften gelangt. Gleichzeitig erfolgt auf dem Gebiete der
organischen Wissenschaften das Emporkeimen des Entwicklungsgedankens.
Wir stehen noch heute inmitten des Ringens, das an der Hand dieser
umfassenden, dem 19. Jahrhundert sein Gepräge verleihenden Prinzipien
zu immer größerer Klarheit führen wird. Es mußte daher das Ziel des
letzten Bandes sein, den Wegen nachzugehen, die von dem älteren,
gesicherten Bestande zu den Problemen des Tages hinüberführen. Als
Marksteine auf diesen Wegen begegnen uns die Originalarbeiten der
großen Forscher. Diese Arbeiten sind durch *Ostwalds* umfangreiches
Unternehmen der »Klassiker der exakten Wissenschaften« weiteren
Kreisen zugänglicher geworden. Der Aufgabe, für dieses Unternehmen
gewissermaßen einen Rahmen zu schaffen, ist sich der Verfasser auch in
dem vorliegenden Bande stets bewußt geblieben.

Nur unter Beachtung der erwähnten Gesichtspunkte war es möglich, den
immer mehr anschwellenden Stoff zu bewältigen und die Darstellung zu
einem hoffentlich glücklichen Abschluß zu führen. Da die Beschränkung
auf das Wichtigste und das Allgemeine für den letzten Band noch mehr
geboten schien als für die drei übrigen, so darf man das nunmehr
vollendete Werk nicht als ein Nachschlagebuch betrachten und es gar
unbefriedigt aus der Hand legen, wenn es über dieses oder jenes
Einzelwissen keine Auskunft gibt. Trotzdem wurde auf ein ausführliches
Namen-, Sach- und Literaturverzeichnis nicht verzichtet, da es immerhin
erwünscht ist, die Zusammengehörigkeit der im Text getrennten Angaben
rasch auffinden zu können.

Hoffentlich ist es gelungen, ein Werk zu schaffen, das die Beziehungen
der Naturwissenschaften unter sich und zu den Nachbargebieten im
Rahmen der Gesamtentwicklung aufweist und das den weitesten Kreisen
der Forschenden, der Lehrenden und Lernenden dasjenige bringt, was
zu einem tieferen Verständnis des heutigen Wissenschaftsgebäudes
nötig ist. Auch solchen, die ihre Aufgabe in der Anwendung der
Wissenschaften erblicken, wie den Ärzten und den Technikern, dürfte
das Gebotene willkommen sein, um so mehr, als auf wichtige Anwendungen
der Wissenschaft an vielen Stellen Bezug genommen ist. Was die
Wissenschaftsgeschichte für die Gegenwart bedeutet, wird zu Beginn des
ersten Abschnittes geschildert. In seinem zweiten Teile wird dann der
Faden der zusammenhängenden Darstellung wieder aufgenommen.

                                                 =Friedrich Dannemann.=



Inhalt.


  1. Wissenschaft und Wissenschaftsgeschichte.

  (S. 1-25.)

  1. Einleitendes. -- 2. Einzeldarstellungen und Schilderung der
  Gesamtentwicklung. -- 3. Förderung der Wissenschaftsgeschichte.
  -- 4. Vorlesungen über Wissenschaftsgeschichte. -- 6. Wert des
  geschichtlichen Studiums. -- 8. Geschichte der Medizin und der
  Technik. -- 9. Anfänge der Wissenschaft. -- 10. Rückblick auf das
  Altertum. -- 12. Das Weltbild im Altertum. -- 13. Das Experiment im
  Altertum. -- 14. Naturwissenschaft und Philosophie. -- 15. Rückblick
  auf das Mittelalter. -- 16. Das arabische Zeitalter. -- 17. Das
  Wiederaufleben der Wissenschaften. -- 19. Das Zeitalter Galileis.
  -- 21. Newtons Zeitalter. -- 23. Astronomie der Fixsterne -- 25.
  Einheitliche Auffassung der Natur.

  2. Die Astronomie nach ihrer Begründung als Mechanik des Himmels.

  (S. 27-37.)

  27. Die Entdeckung des Uranus. -- 29. Die Parallaxe der Fixsterne.
  -- 32. Die Länge des Sekundenpendels. -- 34. Enckes Komet. -- 35.
  Himmelskarten. -- 36. Sonnenparallaxe. -- 37. Bahnberechnungen.

  3. Die älteren Zweige der Physik bis zu ihrem Eintritt in das
  Zeitalter des Energieprinzips.

  (S. 38-68.)

  38. Die Entdeckung der Osmose. -- 40. Die Entdeckung der Diffusion.
  -- 42. Trennung durch Dialyse. -- 43. Kolloide und Kristalloide. --
  44. Osmotische Vorgänge. -- 45. Ausdehnungskoeffizient der Gase. --
  46. Rudbergs Nachprüfung. -- 47. Versuche von Magnus und Regnault. --
  48. Die Natur des gasförmigen Zustandes. -- 50. Kritische Temperatur.
  -- 51. Permanente Gase. -- 52. Zustandsgleichung. -- 53. Avogadros
  Regel. -- 55. Dampfdichtebestimmung. -- 57. Theoretische Optik. --
  58. Dopplers Prinzip. -- 60. Polaristrobometer. -- 61. Stereoskop. --
  63. Schlierenapparat. -- 65. Lichtgeschwindigkeit. -- 67. Emission
  oder Undulation. -- 68. Licht und Wärme.

  4. Die Begründung der neueren Elektrizitätslehre.

  (S. 69-117.)

  69. Faraday. -- 71. Elektrizität und Magnetismus. -- 72.
  Die Entdeckung der Induktion. -- 74. Aragos Versuch. -- 76.
  Wärmewirkung der Induktionsströme. -- 77. Induzierende Wirkung des
  Erdmagnetismus. -- 79. Die Entdeckung des Extrastromes. -- 82.
  Entladung durch Gase. -- 84. Elektrizitätsarten. -- 85. Chemische
  Wirkungen der Elektrizität. -- 86. Magnetelektrische Maschine. --
  87. Voltaelektrometer. -- 88. Elektrolytisches Grundgesetz. --
  90. Bekämpfung der Kontakttheorie. -- 91. Chemische Theorie des
  Stromes. -- 92. Magnetisierung des Lichtes. -- 94. Diamagnetismus.
  -- Diëlektrikum. -- 96. Theorie der Elektrizität. -- 97. Das
  Biot-Savartsche Gesetz. -- 98. Ampères elektrodynamisches
  Grundgesetz. -- 99. Georg Simon Ohm. -- 100. Das Ohmsche Gesetz.
  -- 102. Wärmewirkung des Stromes. -- 103. Das Joulesche Gesetz. --
  104. Thermoströme. -- 105. Peltiers Phänomen. -- 106. Stärke der
  Induktionsströme. -- 107. Lenzsches Grundgesetz. -- 108. Franz Ernst
  Neumann. -- 109. Die Theorie induzierter Ströme. -- 110. Webers
  elektrodynamisches Grundgesetz. -- 111. Die Theorie der Induktion. --
  112. Webers Tangentenbussole. -- 113. Elektrochemisches Äquivalent.
  -- 115. Elektrodynamometer. -- 116. Einheit der Elektrizität.

  5. Die Begründung der organischen Chemie und ihr Einfluß auf die
  Entwicklung der chemischen Vorstellungen.

  (S. 118-145.)

  118. Einleitendes. -- 119. Radikale. -- 120. Radikaltheorie. --
  122. Liebig. -- 124. Chemische Laboratorien. -- 125. Wöhler. --
  126. Isomerie. -- 127. Synthese organischer Verbindungen. -- 128.
  Säuren und Salze. -- 129. Basizität der Säuren.-- 130. Benzol. --
  131. Benzolderivate. -- 132. Organische Säuren. -- 133. Bunsen.
  -- 134. Das Radikal Kakodyl. -- 136. Organische und unorganische
  Chemie. -- 137. Alkohole und Säuren. -- 138. Radikale und Typen. --
  139. Begründung der Typentheorie. -- 140. Einzelne Typen. -- 141.
  Doppeltypen. -- 142. Gemischte Typen. -- 143. Äquivalent, Atom,
  Molekül. -- 144. Anfänge der Strukturtheorie.

  6. Die Begründung der Physiologie als eines besonderen Wissenszweiges.

  (S. 146-154.)

  146. Einleitendes. -- 147. Physiologie und Bodenkunde. -- 148. Chemie
  und Physiologie. -- 149. Naturwissenschaft und Medizin. -- 150.
  Naturwissenschaft und Philosophie. -- 151. Physiologie und Anatomie.
  -- 152. Physiologie der Sinnesorgane. -- 154. Erschütterung der Lehre
  von der Lebenskraft.

  7. Die Zelle wird als das Grundorgan der pflanzlichen und tierischen
  Organismen erkannt.

  (S. 155-166.)

  155. Erneuerung der Pflanzenanatomie. -- 156. Fortschritte
  der Mikroskopie. -- 157. Tier- und Pflanzenzellen. -- 158.
  Elementarorganismen. -- 159. Die Zusammensetzung der Zellen. -- 160.
  Der Organismus, ein Zellenstaat. -- 161. Zellularpathologie. --
  162. Die Entstehung der Zellen. -- 163. Die Natur des Protoplasmas.
  -- 164. Wachstum und Werden der Zellen. -- 165. Entwicklung und
  Morphologie der Gewebe. -- 166. Das Gefüge der organisierten
  Substanz.

  8. Die Geologie im Zeitalter des Aktualismus und in engerer
  Verknüpfung mit den übrigen Naturwissenschaften.

  (S. 167-176.)

  167. Abkehr von der Katastrophentheorie. -- 169. Die Zeit als
  geologischer Faktor. -- 171. Geologie und Biologie. -- 172. Das
  Leben als geologischer Faktor. -- 173. Ehrenbergs Mikrogeologie. --
  174. Korallen und Korallenriffe. -- 175. Gebirgsbildung. -- 176.
  Tiefseeforschungen.

  9. Die Ausdehnung des Energieprinzips auf sämtliche
  Naturwissenschaften.

  (S. 177-200.)

  177. Das Prinzip vom ausgeschlossenen Perpetuum mobile. -- 178. Der
  Zusammenhang der Kräfte. -- 179. Robert Mayer. -- 180. Wärme und
  Arbeit. -- 181. Das mechanische Äquivalent der Wärme. -- 182. Die
  Äquivalenz sämtlicher Naturkräfte. -- 183. Das Wesen der Kräfte.
  -- 185. Physik und Biologie. -- 186. Joule. -- 187. Die Bestimmung
  des Wärmeäquivalents. -- 189. Colding. -- 190. Helmholtz. --
  191. Lebendige Kraft und Spannkraft. -- 192. Das Prinzip von der
  Erhaltung der Kraft. -- 194. Der Kraftvorrat des Sonnensystems. --
  195. Mechanische Wärmetheorie. -- 196. Hauptsätze der mechanischen
  Wärmetheorie. -- 198. Die kinetische Gastheorie. -- 200. Die
  Thermodynamik der Lösungen.

  10. Neuere Fortschritte in der Erforschung des organischen Lebens.

  (S. 201-241.)

  201. Biologie der Mikroorganismen. -- 204. Die Erreger der Gärung
  und der Fäulnis. -- 205. Fortpflanzung durch Schwärmsporen. --
  206. Sexualität der Kryptogamen. -- 207. Verwandtschaftliche
  Zusammenhänge. -- 208. Erklärung der Lebenserscheinungen. -- 209.
  Anatomie und Physiologie. -- 210. Aufbau der Gewebe. -- 211. Die
  Reizbarkeit. -- 212. Richtungsbewegungen. -- 213. Mechanik der
  Bewegungen. -- 214. Mechanik des Saftsteigens. -- 216. Organisation
  des Protoplasmas. -- 217. Physik und Physiologie. -- 218. Puls-
  und Wellenlehre. -- 220. Mechanik der Sekretionsvorgänge. --
  222. Messung des Sekretionsdruckes. -- 223. Physiologie und
  graphisches Verfahren. -- 224. Die Erklärung des Farbenwechsels.
  -- 225. Interferenz und Pigmente. -- 226. Reflextätigkeit. -- 227.
  Chromatische Funktion. -- 228. Physiologie des Gesichtssinnes.
  -- 229. Entoptische Erscheinungen. -- 230. Physiologie und
  Psychologie. -- 231. Experimentelle Grundlagen der Psychologie. --
  233. Das psychophysische Grundgesetz. -- 234. Individuelles und
  phylogenetisches Gedächtnis. -- 235. Nerventätigkeit. -- 236. Lehre
  von der Lebenskraft. -- 237. Verwandtschaft und Entwicklung. --
  238. Parthenogenese. -- 239. Generationswechsel. -- 241. Tier- und
  Pflanzenleben.

  11. Die wissenschaftliche Begründung der Entwicklungslehre.

  (S. 242-266.)

  243. Organismus und Umwelt. -- 244. Umbildung durch Anpassung.
  -- 245. Aussterben und Entstehen von Arten. -- 246.
  Entwicklungsgeschichtliche Methode. -- 247. Verwandtschaftliche
  Beziehungen. -- 248. Morphologie und Embryologie. -- 249. Gemeinsame
  Urform. -- 250. Die Bedeutung der Übergangsformen. -- 251. Charles
  Darwin. -- 252. Mechanisch wirkende Ursachen. -- 253. Die Malthussche
  Lehre. -- 254. Natürliche Zuchtwahl. -- 255. Beweismittel der
  Deszendenztheorie. -- 256. Unzulänglichkeit der Darwinschen Theorie.
  -- 257. Abstammung des Menschen. -- 258. Biogenetisches Grundgesetz.
  -- 259. Entwicklungsmechanik. -- 260. Bastardbildung. -- 262. Mendels
  Versuche. -- 263. Dominierende und rezessive Merkmale. -- 264.
  Mendelsche Regeln. -- 266. Mendelismus.

  12. Geologie und Mineralogie unter dem Einfluß der
  chemisch-physikalischen Forschung.

  (S. 267-284.)

  268. Mikroskopie und Gesteinskunde. -- 269. Ergebnisse der
  Gesteinsmikroskopie. -- 270. Geologische Experimente. -- 271.
  Gebirgsbildung. -- 272. Erdbebenforschung. -- 273. Das Leben als
  geologischer Faktor. -- 274. Mikrogeologische Studien. -- 275.
  Gletscher und Moränen. -- 276. Das Eis als geologischer Faktor. --
  277. Die Lehre von den Eiszeiten. -- 278. Gestalt und Masse der Erde.
  -- 279. Form und Eigenschaften der Mineralien. -- 280. Ableitung der
  Kristallsysteme. -- 282. Kristallographie und Mathematik. -- 283.
  Kristallographie und Physik. -- 284. Die Entstehung der Mineralien.

  13. Die Entwicklung der Strukturchemie und der Systematik der
  chemischen Elemente.

  (S. 285-307.)

  286. Valenztheorie und Strukturchemie. -- 287. Atomverkettung. --
  288. Strukturformeln. -- 289. Aromatische Verbindungen. -- 290.
  Benzoltheorie. -- 292. Bestimmung des chemischen Ortes. -- 294.
  Erweiterung der Benzoltheorie. -- 295. Fortschritte der Synthese. --
  296. Physikalische Isomerie. -- 297. Symmetrischer und asymmetrischer
  Aufbau. -- 298. Die Anfänge der Stereochemie. -- 299. Döbereiners
  Triaden. -- 301. Versuch einer Gruppierung sämtlicher Elemente. --
  302. Nachprüfung der Atomgewichte. -- 303. Das periodische System. --
  306. Vorhersage der Existenz des Germaniums.

  14. In der Spektralanalyse und in der Photographie entstehen die
  wichtigsten neuzeitlichen Forschungsmittel.

  (S. 308-328.)

  309. Anfänge der Spektralanalyse. -- 310. Die Entdeckung der
  Fraunhoferschen Linien. -- 312. Bunsen und Kirchhoff erfinden
  das Spektroskop. -- 313. Die Spektren der Metalle. -- 314. Die
  Empfindlichkeit der Spektralreaktion. -- 316. Die Umkehrung
  der Spektren. -- 317. Emission und Absorption. -- 318. Die
  spektralanalytische Untersuchung der Sonne. -- 320. Die Entdeckung
  neuer Elemente. -- 322. Verbesserungen des Spektroskops. --
  323. Anwendungen der Spektralanalyse. -- 324. Spektroskopie und
  Astronomie. -- 325. Anfänge der Photographie. -- 327. Photographie
  und Astronomie. -- 328. Farbenphotographie.

  15. Das Emporblühen der physikalischen Chemie.

  (S. 329-371.)

  330. Physikalische und chemische Eigenschaften. -- 331.
  Photochemische Messungen. -- 334. Photochemische Induktion.
  -- 335. Photochemie und Astronomie. -- 336. Photochemische
  Wirkungen des Spektrums. -- 337. Polarisiertes Licht und chemische
  Zusammensetzung. -- 338. Polarisation und kristallinisches Gefüge.
  -- 339. Chemisch-optische Untersuchungen. -- 342. Drehungsvermögen
  und chemisches Gleichgewicht. -- 345. Dynamisches oder statisches
  Gleichgewicht. -- 346. Affinität und Wärmetönung. -- 347. Grundgesetz
  der Thermochemie. -- 349. Abnorme Dampfdichten. -- 350. Theorie
  der Dissoziation. -- 352. Thermodynamische Untersuchungen. -- 353.
  Massenwirkungsgesetz. -- 354. Reaktionsgeschwindigkeit. -- 356.
  Geschwindigkeitskoeffizient. -- 357. Reaktionsverlauf. -- 358.
  Bedingungen des Gleichgewichtszustandes. -- 359. Mechanik der
  chemischen Vorgänge. -- 360. Grundgesetze der chemischen Mechanik. --
  362. Osmotische Untersuchungen. -- 363. Ähnlichkeit des gasförmigen
  und des gelösten Zustandes. -- 364. Osmotischer Druck und absolute
  Temperatur. -- 365. Ausdehnung der Gasgesetze auf Lösungen. -- 366.
  Dissoziation in Lösungen. -- 367. Theorie der elektrolytischen
  Dissoziation. -- 368. Der Vorgang der Elektrolyse. -- 370. Die
  Wanderung der Ionen. -- 371. Leitfähigkeit der Elektrolyte.

  16. Neuere Fortschritte der theoretischen und der angewandten Physik.

  (S. 372-390.)

  373. Fortschritte der mathematischen Physik. -- 374. Fortschritte
  der Akustik. -- 375. Analyse des Klanges. -- 376. Fortschritte
  der Optik. -- 377. Physiologie und Optik. -- 378. Physiologie und
  Psychophysik. -- 379. Fortschritte der Elektrizitätslehre. --
  380. Elektrische Schwingungen. -- 382. Die Versuche von Hertz. --
  383. Elektrische Strahlen. -- 384. Licht und Elektrizität.
  -- 385. Funkentelegraphie. -- 386. Faradays Kraftlinien. -- 387.
  *Maxwell*sche Theorie. -- 388. Elektromagnetische Theorie des
  Lichtes. -- 389. Elektronentheorie. -- 390. Theorie der galvanischen
  Elemente.

  17. Die Naturwissenschaften und die moderne Kultur.

  (S. 391-435.)

  392. Die Grundlagen der chemischen Industrie. -- 393. Chemische
  Industrie und Leuchtgaserzeugung. -- 394. Neue Herstellungsweisen.
  -- 396. Die organisch-chemische Industrie. -- 397. Wichtige
  Synthesen. -- 398. Technik und Physik. -- 399. Telegraphie und
  Telephonie. -- 400. Galvanoplastik. -- 401. Elektrisches Licht.
  -- 402. Elektrizitätsquellen. -- 403. Dynamoelektrisches Prinzip.
  -- 404. Elektrotechnik und Chemie. -- 405. Neue wirtschaftliche
  Probleme. -- 407. Wissenschaft und Produktion. -- 408. Materielle und
  geistige Kultur. -- 409. Naturwissenschaft und Erkenntnistheorie.
  -- 410. Naturwissenschaft und Geisteswissenschaften. -- 411.
  Ethische Bedeutung der Naturwissenschaften. -- 412. Grenzen der
  Naturwissenschaften. -- 413. Ausgestaltung des Weltbildes.

  18. Aufgaben und Ziele.

  (S. 414-433.)

  415. Fortschritte der Methode. -- 416. Forschungsinstitute.
  -- 417. Tiefe und hohe Temperaturen. -- 419. Verknüpfung der
  Wissenschaftsgebiete. -- 421. Neue physikalische Gebiete. -- 422. Die
  Entdeckung der Radioaktivität. -- 423. Neue Strahlengattungen. --
  424. Elektronentheorie. -- 426. Fortschritte der Methoden. -- 427.
  Fortschritte der Photographie und Mikroskopie. -- 429. Fortschritte
  der Astronomie. -- 430. Astronomische Probleme. -- 431. Probleme der
  Biologie. -- 433. Schlußwort.

  Namenverzeichnis für Band I-IV                  S. 434

  Sachverzeichnis für Band I-IV                   S. 453

  Literaturverzeichnis für Band I-IV              S. 470

  Verzeichnis der Abbildungen für Band IV         S. 506



1. Wissenschaft und Wissenschaftsgeschichte.


Von keinem Gegenstand im gesamten Bereich unserer Erfahrung besitzen
wir einen klaren Begriff, wenn wir uns nicht seine Entwicklung
vergegenwärtigen können. Am längsten gilt dieser Satz für das
Verständnis der Staatengebilde. Für alles, was den Menschen als
Staatsbürger angeht, hat daher stets die Geschichte als die große
Lehrmeisterin gegolten. Auch die heutige Naturwissenschaft steht unter
dem Einfluß des Entwicklungsgedankens. Dieser Gedanke hat im Laufe des
19. Jahrhunderts alle Gebiete erobert, besonders, seitdem es gelungen
ist, die allmähliche Entwicklung der Tier- und Pflanzenwelt begreiflich
zu machen. Sonderbarerweise hat man die Wissenschaft selbst erst in der
neuesten Zeit häufiger und tiefer eindringend unter dem Gesichtspunkte
der Entwicklung ins Auge gefasst. Und doch gilt gerade hier der Satz,
daß sich erst aus der Einsicht in das Werden ein richtiges Verständnis
für das Gewordene gewinnen läßt.

Eine bedeutende Anregung empfing die Geschichte der Wissenschaften
um die Mitte des vorigen Jahrhunderts durch die Bayrische Akademie.
Sie ließ nämlich die Geschichte der einzelnen Wissenszweige durch
hervorragende Fachleute bearbeiten. So entstanden die Geschichte der
Botanik von *Sachs*, die Geschichte der Zoologie von *Carus*, die
Geschichte der Astronomie von *Wolff* usw. Etwa zur selben Zeit, als
die Bayrische Akademie ihr großes Unternehmen ins Werk setzte, entstand
*Poggendorffs* biographisch-literarisches Handwörterbuch, das noch
heute und noch wohl für lange Zeit als eins der wichtigsten Hilfsmittel
der historischen Forschung zu betrachten ist. Die Geschichtsschreibung
auf naturwissenschaftlichem Gebiete nahm während des 19. Jahrhunderts
nicht nur an Umfang zu, sondern sie ging auch mehr in die Tiefe.
Das bloße Verzeichnen der Tatsachen und das biographische Moment
traten zurück gegenüber dem Bestreben, die allmähliche Entwicklung
der Gedanken zu verfolgen. In dieser Hinsicht fand die Geschichte
der Naturwissenschaften gute Vorbilder in der neueren Behandlung der
Geschichte der Philosophie und in der Literaturgeschichte. Wie man es
auf diesen Nachbargebieten gelernt hatte, vor allem in das Werden und
in das Reifen der philosophischen oder der literarischen Richtungen
und Einzelschöpfungen einzudringen, so erblickte man auch auf unserem
Gebiete die Hauptaufgabe immer mehr in der Darstellung des Werdens,
der Klärung der grundlegenden Begriffe und darin, diesen Vorgang des
Werdens aus möglichst allen Umständen und treibenden Ursachen heraus zu
verstehen. Als ein Beispiel für diese Art der Geschichtsschreibung kann
Dührings kritische Geschichte der allgemeinen Prinzipien der Mechanik
gelten. Auch die bekannten historisch-kritischen Werke von *Mach* über
die Mechanik und über die Wärmelehre gehören hierher.

Was das 19. Jahrhundert auf dem Gebiete der Wissenschaftsgeschichte
bot, blieb indessen, von wenigen Ausnahmen abgesehen, Spezialgeschichte.
Neben besonderen Geschichtswerken über Mechanik und Wärmelehre
entstanden solche über Optik, Elektrizitätslehre, Elektrochemie,
Geologie, Meteorologie, Mineralogie usw. So wichtig die historische
Bearbeitung begrenzter Teilgebiete ist, so wenig interessiert sie
weitere Kreise. Man kann nicht einmal dem Physiker, geschweige
denn dem Studierenden der Physik zumuten, sich über die Geschichte
eines jeden Teilgebietes dieser Wissenschaft durch ein besonderes
Werk zu unterrichten. Auch auf chemischem Gebiete ist die Anzahl
der geschichtlichen Werke nicht gering. Ein Mangel, der den
meisten anhaftet, besteht darin, daß sie zu wenig die Beziehungen
zu den übrigen Wissensgebieten und zum allgemeinen Gange der
Kulturentwickelung aufdecken. Eine Ausnahme hiervon bildet die
Geschichte der induktiven Wissenschaften von *Whewell*. Das Werk gehört
indessen der ersten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts und damit
eigentlich selbst schon der Geschichte an. (Eine deutsche Übersetzung
erschien vor 70 Jahren.)

Eine Geschichtsschreibung, wie wir sie für die Naturwissenschaften
neben Einzeldarstellungen brauchen, muß diese Wissenschaften im
Rahmen der Gesamtentwickelung darstellen. Ferner ist der Werdegang
der Naturwissenschaften nicht nur als ein Ergebnis der gesamten
Kultur, sondern auch unter Bezugnahme auf die Entwicklung der übrigen
Wissenschaften, insbesondere der Philosophie, der Mathematik, der
Medizin und Technik zu verfolgen. Vor allem ist zu zeigen, wie sich
diese Zweige des Denkens und der Forschung gegenseitig gefordert
und bedingt haben. Eine von einer solchen Auffassung durchdrungene
Darstellung der Geschichte der Naturwissenschaften wäre vielleicht
imstande, *Du Bois Reymonds* Wort, daß sie die eigentliche Geschichte
der Menschheit sei, zu rechtfertigen[1].

Zur Belebung des Studiums der Wissenschaftsgeschichte ist bisher nur
wenig geschehen. Die zur Pflege dieses Studiums auf der Hamburger
Naturforscherversammlung im Jahre 1901 ins Leben gerufene Deutsche
Gesellschaft für Geschichte der Medizin und der Naturwissenschaften
zählt augenblicklich nur einige hundert Mitglieder. In diese Zahl
sind aber auch Institute und Bibliotheken eingeschlossen, welche
die Mitgliedschaft nur deshalb erworben haben, um die regelmäßig
erscheinenden Veröffentlichungen der Gesellschaft ihren Bücherbeständen
einzuverleiben. Ihren eigentlichen Hort findet die Geschichte im
weitesten Sinne auf den Hochschulen, die ja selbst fast alle eine
Jahrhunderte umfassende Geschichte hinter sich haben. Eingedenk des
alten heraklitischen Wortes, daß nicht in der Kenntnis des einzelnen
Gewordenen, sondern auf der Kenntnis des Werdens die Vernunft beruht,
wird auf den Hochschulen neben der allgemeinen Geschichte eine ganze
Reihe von historischen Sondergebieten gepflegt. Nur hinsichtlich der
Wissenschaftsgeschichte haben die Universitäten und leider auch die
technischen Hochschulen bisher eine Ausnahme gemacht. Und doch gilt
es gerade hier, die größten und lohnendsten Aufgaben auf dem Gebiete
der Geschichtsforschung und in der Pflege des historischen Sinnes zu
erfüllen. Den Versuch, umfassende Vorlesungen über die Geschichte
der Wissenschaften zu veranstalten, hat man bis jetzt nur in Wien
und gelegentlich in München unternommen. Was man hin und wieder
findet, sind Vorlesungen über eng begrenzte Gebiete. So weisen die
Vorlesungsverzeichnisse für das Sommersemester 1911 einige einstündige
Kollegs über neuere Geschichte der Chemie, die Experimentierkunst des
Paracelsus, die Entstehung des Getreidebaues, die Kulturgeschichte der
Nutz- und Medizinpflanzen und ähnliches auf. »Vollständige Vorlesungen
über die Geschichte der Mathematik, Astronomie, Geologie, Botanik,
Zoologie, Geographie sucht man überall vergebens«[2]. Ja, es gibt
sogar eine ganze Anzahl von Universitäten, an denen nicht einmal
das bescheidenste historische Spezialkolleg über die Entwicklung
der so gewaltig emporgeblühten Naturwissenschaften gehalten wird,
während Vorlesungen über die Geschichte der verschiedenen Künste,
der Literaturen, der philosophischen Systeme usw. nirgends fehlen.
Im Sommer 1911 waren es nicht weniger als 15 deutsche Universitäten,
an denen überhaupt keine historische Vorlesung aus den Gebieten
der Mathematik und der Naturwissenschaften gehalten wurde[3]. Es
befanden sich darunter Universitäten wie München, Bonn und Göttingen.
Hoffentlich tritt hierin bald eine Wandlung ein. Ganz besonders
müßte es sich München als Sitz des Deutschen Museums für Geschichte
der Naturwissenschaften und der Technik angelegen sein lassen, in
Verbindung mit jenem Museum die Geschichte der Naturwissenschaften
nicht ausschließlich durch die Anhäufung toter Gegenstände, sondern
auch durch das lebendige Wort zu pflegen.

Mit der Frage, wie dem bestehenden Mangel des Hochschulunterrichtes
abzuhelfen sei, hat sich als das hierzu ganz besonders berufene
Organ die Deutsche Gesellschaft für Geschichte der Medizin und
der Naturwissenschaften wiederholt beschäftigt. Im Jahre 1903
gelangte diese Gesellschaft einstimmig zu der Forderung, daß an
den Hochschulen nicht nur gelegentlich, sondern regelmäßig und
systematisch über die Entwicklung sowohl der Heilkunde als auch
der einzelnen Naturwissenschaften Lehrvorträge gehalten werden
sollten[4]. Eine so weitgehende Forderung hat aber zunächst kaum
Aussicht auf Verwirklichung. Man beschränke sich deshalb lieber
darauf, für die Geschichte der Medizin und für die Geschichte der
Naturwissenschaften je einen Lehrstuhl zu fordern. Das Bedenken, daß
der einzelne nicht imstande sei, die sämtlichen Gebiete der Medizin
oder der Naturwissenschaft in den Bereich seines Forschens und
Denkens zu ziehen, ist nicht stichhaltig. Mit Recht bemerkt hierzu
Professor *Sigmund Günther* in München, der wiederholt für eine
bessere Pflege der Geschichte der Naturwissenschaften eingetreten
ist, das folgende: »Nicht um Detailwissen, nicht um Beschäftigung mit
Einzelproblemen handelt es sich hier, sondern darum, ein Bild von
den großen Ideen sowohl als von den Errungenschaften, die man ihnen
verdankt, zu zeichnen.« Mit feinem Spott wendet sich *Günther* gegen
die leider nicht selten anzutreffende Meinung, daß es das Wahrzeichen
eines richtigen Gelehrten sei, sich selbst auf den seinen Studien
naheliegenden Gebieten als ein vollständiger Laie zu erweisen, und nur
als Kenner ersten Ranges auf seinem eigenen, engen Arbeitsfelde gelten
zu wollen.

Gerade in Anbetracht dieses, von *Günther* nicht mit Unrecht
verspotteten Mangels muß auf die große Bedeutung der geschichtlichen
Betrachtungsweise immer wieder hingewiesen werden. Je mehr sich nämlich
die Tätigkeit des einzelnen Forschers auf ein kleines, im Verhältnis
zur Wissenschaft manchmal recht winziges Arbeitsfeld beschränkt, um so
dringender ist es notwendig, von Zeit zu Zeit den Blick auch wieder
auf die Gesamtwissenschaft zu richten. Sie in ihrem gegenwärtigen
Umfange zu überschauen, ist allerdings nicht möglich. Wohl aber können
wir sie uns in einem geschichtlichen Rückblick vergegenwärtigen, die
Haupttatsachen und die wichtigsten Gedanken verfolgen, sie verknüpfen
und so zu einer vertieften Auffassung gelangen.

Eine wertvolle Frucht des geschichtlichen Studiums ist auch darin zu
erblicken, daß es vor übertriebener Einseitigkeit bewahrt. Ist doch die
allzu einseitige Betonung bestimmter Richtungen in der Wissenschaft
nicht selten ein Hemmnis für ihre Entwicklung gewesen. Die Geschichte
lehrt bis in die neueste Zeit, daß solche Einseitigkeiten meist auf
Rechnung der berufsmäßigen Vertreter der Wissenschaft zu setzen sind.
So waren beispielsweise die Botaniker von Fach ausschließlich mit dem
Ausbau des *Linné*schen Systems beschäftigt, als der Rektor *Sprengel*
die Blütenbiologie begründete und damit der Wissenschaft seiner Zeit
um Jahrzehnte vorauseilte. Und als hundert Jahre früher *Grew* und
*Hales* die Anfänge einer wissenschaftlichen Anatomie und Physiologie
der Pflanzen schufen, schenkten ihnen die Fachbotaniker kaum Beachtung.
Ähnliche Beispiele lassen sich aus jedem Gebiete anführen, ohne daß
dadurch die Stetigkeit und Folgerichtigkeit in der Entwicklung der
Wissenschaft, wenn wir sie als großes Ganzes ins Auge fassen, eine
Unterbrechung erlitten hätte.

Die genetische Betrachtungsweise ist ferner wie nichts anderes
geeignet, vor dogmatischer Überschätzung der heute geltenden Theorien
zu bewahren. Wer sich der historischen Betrachtung verschließt, ist
leicht geneigt, an ein unvermitteltes Entstehen der Theorien zu
glauben. Ein Beispiel aus der neuesten Zeit bietet das Aufkommen der
Ionentheorie. *Arrhenius*, der zu den Schöpfern der neuesten chemischen
Vorstellungen zählt, hat in einer ausführlichen historischen Darlegung
nachgewiesen, »daß die neuen theoretischen Vorstellungen aus den alten,
allgemein anerkannten Ideen herausgewachsen sind«[5]. Gerade das, sagt
er, ist ihr verheißungsvollster Zug. Denn ohne Zweifel ist es ein
Beweis, daß man sich auf dem rechten Wege befindet, wenn sich in der
Entwicklung der Theorien eine logische Konsequenz beobachten läßt.

Diese Konsequenz, verbunden mit einer stetig zunehmenden Läuterung der
Vorstellungen, gibt der Geschichte der Naturwissenschaften ein Gepräge,
über das man immer wieder staunen muß. In welchem Maße gilt dies z. B.
von dem Weltbild, das sich im Wandel der Zeiten aus der Beobachtung der
Himmelserscheinungen ergeben hat! Die Grundzüge der Astronomie lassen
sich gar nicht darstellen, ohne auf die Forschungen, Vorstellungen
und Gedankengänge eines *Koppernikus*, *Kepler*, *Newton*, *Laplace*,
*Herschel* fortgesetzt Rücksicht zu nehmen. Das gleiche gilt in der
Physik von *Archimedes*, *Galilei*, *Guericke*, in der Chemie von
*Lavoisier*, *Dalton*, *Berzelius*, *Liebig* und zahlreichen anderen
großen Forschern.

Wie in jeder Geschichte, so spielt auch in der Wissenschaftsgeschichte
das biographische Moment eine, wenn auch mehr nebensächliche Rolle.
Ich glaube, daß die früher allzu starke Betonung dieses Momentes
die Wissenschaftsgeschichte etwas herabgesetzt und ihre wahre
Bedeutung verschleiert hat. Was will es für die Entwicklung der
Naturwissenschaften z. B. heißen, ob *Galilei* das Wort: »Und sie
bewegt sich doch!« wirklich gesprochen hat oder nicht, ob er seine
Fallversuche vom schiefen Turm in Pisa anstellte oder von irgend
einem anderen. Für die Spezialforschung mögen solche Dinge ein
gewisses Interesse haben. Für das Emporkommen einer das geistige
Leben durchdringenden Geschichte der Naturwissenschaften ist ihre
Häufung jedenfalls nachteilig. Mit Recht wird man das biographische
Moment stets dann verwerten, wenn es zum Verständnis der Entwicklung
wesentlich beiträgt. So ist es beispielsweise von Bedeutung, daß
*Kepler* zu Tycho, dem unerreichten Meister der astronomischen
Meßkunst, in ein persönliches Verhältnis trat, weil er dadurch die
astronomischen Daten über den Mars erhielt und in den Stand gesetzt
wurde, die Gesetze der Planetenbewegung zu entdecken.

Bei der Beurteilung des biographischen Momentes darf ferner
nicht vergessen werden, daß oft erst aus der Kenntnis der
großen Persönlichkeit, deren Schaffen wir miterleben und des
allgemeingeschichtlichen Hintergrundes, von dem sie sich abhebt, das
tiefere Verständnis für den Verlauf und das schließliche Ergebnis
des geistigen Fortschritts erwächst. In einer Betrachtung der
Naturwissenschaften unter diesem Gesichtswinkel liegt auch ein Teil
ihrer ethischen Wirkung. Die großen Forscher bieten meist glänzende
Beispiele geistiger und sittlicher Selbstzucht. Die Taten, die sie
auf dem Felde der Wissenschaft verrichteten. verdienen die höchste
Bewunderung. Um sich ihren Idealismus zu bewahren, muß sich unsere Zeit
für die Führer der Menschheit begeistern, zu denen die Schöpfer der
Wissenschaft und der Technik nicht minder zählen als die großen Dichter
und Denker.

Eine ähnliche Bedeutung wie für die Forschung und das Studium besitzt
die geschichtliche Betrachtungsweise für den naturwissenschaftlichen
Unterricht und damit für die Allgemeinbildung. Allerdings wird ihre
Bedeutung hier bislang noch weniger gewürdigt, während doch nichts so
sehr imstande ist, den naturwissenschaftlichen Unterricht wahrhaft
humanistisch zu gestalten wie die genetische Betrachtungsweise. In
der Regel begnügt man sich damit, einige Namen und historische Daten
mitzuteilen, die nur das Gedächtnis belasten. Und doch gibt es kein
wirksameres Mittel, den Unterricht zu beleben, als das Eindringen in
das geschichtliche Werden der Probleme. Selbstverständlich sollen
nach wie vor Beobachtung und Versuch im Vordergrunde stehen und die
fundamentalen Gesetze auf induktivem Wege erarbeitet werden. Aber
gerade auf diesem Wege kann das genetische Verfahren in viel höherem
Maße, als es bisher geschehen, das verständnisvolle Eindringen in den
Zusammenhang der Erscheinungen unterstützen.

Eine nicht geringere Bedeutung wie für das Gebiet der
Naturwissenschaften besitzt die historische Forschung und die Erziehung
zum historischen Denken für die Anwendungen dieser Wissenschaften, die
Medizin und die Technik. Drängt doch nach dem Urteil Berufener gerade
auf diesen Gebieten die Fülle des Stoffes zu einer Zersplitterung, die
schließlich dazu führt, daß das geistige Band, das die Einzelgebiete
verknüpfen soll, verloren geht und kritikloses Arbeiten nach
vorgeschriebenem Gange an seine Stelle tritt. Infolge dieser Erkenntnis
regt sich auch auf den Gebieten der angewandten Naturwissenschaften
das Bemühen, den Blick über das lediglich Nützliche hinaus auf den
tieferen Gehalt und den Werdegang, den diese Wissenschaften innerhalb
des Verlaufes der Kulturentwicklung genommen haben, zu richten.

Nach der Auseinandersetzung der für das Verhältnis der Wissenschaft
zu ihrer Geschichte wesentlichen Gesichtspunkte seien die wichtigsten
Phasen der Wissenschaftsgeschichte noch einmal kurz hervorgehoben, um
daran die weitere Schilderung anzuknüpfen.

Man hat lange Zeit die Mathematik und die Naturwissenschaften für
Schöpfungen der Griechen gehalten und den Anteil, den die Völker des
alten Orients an diesen Schöpfungen hatten, nur gering bewertet.
Heute ist indessen sicher, daß eine große Fülle von Beobachtungen und
Erfahrungen gesammelt und auch schon bis zu einem gewissen Grade
gesichtet wurden, bevor die Griechen unter teilweiser Verwendung dieses
Materials an den systematischen Aufbau der Wissenschaften herangetreten
sind. Daß unserem Zeitalter diese mühevolle Vorarbeit bekannt geworden
ist, verdankt es der modernen Archäologie, der Wissenschaft vom Spaten.
Erst im 19. Jahrhundert wurde nach und nach der Schutt hinweggeräumt,
der die in Trümmer versunkenen Stätten der uralten Kultur im Niltal und
am Euphrat deckte. Zu vielen Tausenden fand man Tonplatten, die nach
ihrer Reinigung Schriftzüge erkennen ließen. Diesen Keilschrifttafeln
verdanken wir die Einsicht, daß die Naturwissenschaften und die
Mathematik ein Alter besitzen, das man in früherer Zeit, als jedes
Verdienst der verhältnismäßig jungen Kultur der Griechen zugeschrieben
wurde, nicht ahnte.

Man hat wohl behauptet, daß die Wissenschaft erst mit dem Augenblick
beginne, in dem der Mensch sich der Erforschung eines Gegenstandes
ohne alle Nebenrücksichten widmet. Will man sich dieser Erklärung
anschließen, so darf man allerdings von einer Wissenschaft des
alten Orients und Ägyptens nicht reden. Die Sternkundigen z. B.
kannten damals nur zwei Aufgaben. Zu beiden stand der Mensch mit
seinem Fürchten und Hoffen in engster Beziehung. Es galt einmal, die
Zeitrechnung festzusetzen und zweitens, aus den Sternen Menschen- und
Völkerschicksale zu deuten. Aber hat sich der Mensch nicht stets als
Mittelpunkt bei seinem Tun und Denken gefühlt? Sind nicht die Chemie,
die Medizin, die Botanik aus ähnlichen Trieben hervorgegangen? Selbst
die Mathematik, die sich so gern als reine Wissenschaft bezeichnet,
macht keine Ausnahme. Die Griechen hatten nicht so Unrecht, wenn sie
annahmen, daß die Ägypter durch die Vermessung ihrer Ländereien auf die
ersten geometrischen Sätze geführt worden seien. Richtiger ist es also,
den Beginn der Wissenschaft auf jene Zeit zurückzuführen, in der zuerst
sorgfältig beobachtet und die gewonnenen Ergebnisse als Gemeingut,
sei es mündlich, sei es schriftlich, fortgepflanzt wurden. So war es
zweifelsohne schon eine beachtenswerte wissenschaftliche Leistung,
daß die Astronomen Babylons durch Jahrhunderte währende Beobachtungen
eine gewisse Regel in der Wiederkehr der Finsternisse erkannten. Auf
Grund dieser Regel waren sie sogar imstande, die Finsternisse mit
einiger Wahrscheinlichkeit vorherzusagen. Und gerade diese Kunst, ein
Geschehnis aus der Kenntnis des Naturablaufes vorherzusagen, hat
man mit Recht auch wohl als ein Charakteristikum der Wissenschaft
bezeichnet.

Vor allem aber verdient genaues Beobachten dann als eine
wissenschaftliche Tätigkeit bezeichnet zu werden, wenn sich dem
Beobachten das Messen und Vergleichen zugesellt. Und an Messungen,
die in Anbetracht der rohen Hilfsmittel, auch heute noch Bewunderung
erregen, haben es die Alten nicht fehlen lassen.

Zu astronomischen Messungen benutzte man in Grade eingeteilte Kreise.
Mit ihrer Hilfe wurde der Abstand der Sterne voneinander, vom Pol, vom
Himmelsäquator und vom Horizont ermittelt. Auf diese Weise entstand
eine Topographie des Fixsternhimmels mit genauer Ortsangabe für die
einzelnen Gestirne.

Schon früher hatte man eine Anzahl einander benachbarter hellerer
Sterne als Gruppen, als Sternbilder, auffassen gelernt. Daß man Sternen
und Gruppen von Sternen Namen gab und ihre Bewegung verfolgte, war
der zweite Schritt auf dem Wege, auf dem der Mensch in das Weltall
eingedrungen ist. Der erste Schritt ist immer das bloße Beobachten
gewesen. Die zunächst unbestimmten Eindrücke schärfer erfassen und
sie ordnen, das heißt, sie unter Namengebung in ein gewisses System
eingliedern, das weiteres Beobachten fordert und eine leichtere
Verständigung herbeiführt, das war stets der zweite Schritt.

Das erste Weltbild, zu dem die Wissenschaft des Altertums gelangte,
war dasjenige der unmittelbaren naiven Anschauung. Wie eine gewaltige
Scheibe erschien der Wohnsitz der Menschheit. Jenseits der Säulen des
Herkules und der Ufer des Schwarzen Meeres, sowie nördlich vom Lande
der Hyperboreer und südlich der libyschen Wüste sollte der Ozean als
eine kreisförmige Wassermasse die Erdscheibe begrenzen.

So klein wie der geographische Gesichtskreis nach heutigen Begriffen
war, so eng war auch der kosmische. Welt und Erde fielen in der
Hauptsache zusammen. Über der Erdscheibe ruhte der Himmel als ein
wirkliches, aus festem oder flüssigem Stoff bestehendes Gewölbe. Der
im Mittelpunkte ruhenden Erde, als dem Orte des Unbeständigen, stellte
man die sie umkreisenden Gestirne als die Welt des Unveränderlichen
gegenüber. Erst aus der Überwindung dieses Gegensatzes entsprang die
Vorstellung vom All, wie sie die Neuzeit nach dem Wiederaufleben der
Wissenschaften seit *Koppernikus*, *Kepler* und *Galilei* geschaffen
hat.

Eine Erweiterung des ersten, engbegrenzten Weltbildes fand noch während
des griechischen Geisteslebens statt. Diese Erweiterung kam dadurch
zustande, daß sich zum Beobachten und zum Messen die geometrische
Betrachtungsweise gesellte. Daraus erwuchs die reine Wissenschaft,
die in der steten Verknüpfung von Beobachten, Messen und Schließen
besteht. Während dieser, schon im Altertum erklommenen Stufe erweiterte
sich das Himmelsgewölbe zur Himmelskugel und die Erdscheibe zu der
freischwebenden, kugelförmigen Erde.

Die ersten Zweifel, ob man es bei der Erde wirklich mit einer Kugel zu
tun habe, entstanden bei weiten Reisen. Begab man sich von Griechenland
nach Ägypten, so tauchten im Süden Sterne auf, die man in Griechenland
nicht zu sehen bekam. Um von diesen und ähnlichen Beobachtungen aus zu
der Vorstellung der kugelförmigen Gestalt der Erde zu gelangen, dazu
bedurfte es jedoch keines geringen Abstraktionsvermögens. Sobald man
aber die Erde für eine Kugel hielt, war der erste Schritt zu jener
Vorstellung vom Kosmos, die wir heute hegen, getan. Lag es doch nahe,
die gewonnene Anschauung mit der Annahme zu vereinen, daß Mond und
Sonne als ähnliche große Kugeln, weit entfernt von der Erde, frei im
Raume schweben.

Mit dieser im griechischen Altertum entstandenen Erweiterung des
Weltbildes waren zwei der großartigsten Probleme gegeben, welche die
Menschheit bis in die Gegenwart hinein mit immer größerer Genauigkeit
zu lösen gesucht hat. Es galt nicht nur die Größe der Erdkugel, sondern
auch ihren Abstand von den benachbarten Himmelskörpern zu bestimmen.

Den Gedanken, die Größe der Erdkugel zu ermitteln, verwirklichte der
alexandrinische Gelehrte *Eratosthenes*. Es hat Zeiten gegeben, in
denen man von den Leistungen der Alten mit hochmütiger Geringschätzung
sprach. Wer zu einem etwas tieferen Verständnis der Geschichte der
Wissenschaften gelangt ist, wird der Erdmessung des *Eratosthenes* und
ähnlichen Problemen, welche die Alten lösten, seine Anerkennung nicht
versagen und einsehen, daß die Begründung der neueren Wissenschaft
dadurch erfolgte, daß man auf die Arbeiten der Alten zurückgriff. In
ganz besonderem Maße gilt das von der Astronomie und damit von der
Entstehung des modernen Weltbildes.

Die Bestimmung des Erdumfanges durch *Eratosthenes* bildete sozusagen
den Hebel für das Problem, messend über die Erde hinauszugelangen
und auf diese Weise in die Gliederung des Weltgebäudes einzudringen.
Zuerst gelang es *Aristarch*, von der Größe und der Entfernung der
uns nächsten Weltkörper ein annähernd richtiges Bild zu erhalten.
*Aristarch* legte die Ergebnisse seiner Messungen und seines
Nachdenkens in einer Schrift »Über die Größen und Entfernungen der
Sonne und des Mondes« nieder. Aus dieser Schrift, von der einiges
erhalten geblieben ist, ersieht man, daß *Aristarch* den Mond für etwa
30 (statt 48) mal so klein, die Sonne dagegen für 300 (statt 1,300,000)
mal so groß wie die Erde hielt. Die mittlere Entfernung des Mondes von
der Erde bestimmte *Hipparch* zu 59 (statt 60) Erdhalbmessern. Da man
die Größe der Erde durch *Eratosthenes* kennen gelernt hatte, so ließ
sich der Abstand Erde-Mond sogar in absolutem Maß ausdrücken.

Da *Aristarch* mit ziemlicher Sicherheit zu schließen vermochte,
daß die Sonne ein viele tausendmal größerer Weltkörper ist als
unser Trabant und daß sie auch die Erde ganz erheblich an Größe
übertrifft, so regte sich in ihm der Zweifel, ob die Erde tatsächlich
den Mittelpunkt des Ganzen bilde und die um so viel größere Sonne
sich wirklich um die Erde bewege. So kam es, daß *Aristarch* die
heliozentrische, die Sonne als Mittelpunkt des Alls betrachtende Lehre
schon 1800 Jahre vor *Koppernikus* aussprach. Trotzdem siegte, als im
2. Jahrhundert n. Chr. die Astronomie durch Ptolemäos in ein System
gebracht wurde, die geozentrische Ansicht. Das Ptolemäische System
blieb während des Altertums und durch das ganze Mittelalter hindurch
in Geltung. Das Wesentlichste und die Mitte der Welt war danach die im
Zentrum ruhende Erde. Um sie bewegten sich der Mond, die Sonne, die
Planeten und der gesamte Fixsternhimmel.

Man mußte mancherlei Annahmen machen, um die am Himmel beobachteten
Vorgänge mit diesem System in Einklang zu bringen. Die größten
Schwierigkeiten machten die Planeten. Bei ihnen wechselte nicht nur
die Geschwindigkeit, mitunter schienen sie sogar stillzustehen, und
schließlich bewegten sie sich auf ihrer Bahn zeitweise in umgekehrter
Richtung. Um dies alles zu erklären, ohne den Grundsatz der
gleichmäßigen und kreisförmigen Bewegung der Weltkörper zu verlassen,
ließ man die Planeten in einem Epizykel laufen, d. h. in einem
kleineren Kreise, dessen Mittelpunkt sich auf einer größeren Kreisbahn
um die Erde bewegen sollte. Je genauer man den Lauf der Planeten
beobachten lernte, um so weniger entsprachen die Beobachtungen der
immer verzwickter werdenden Epizyklentheorie. Doch sollten gerade die
Irrwege, in die sich die Astronomen des Altertums und des Mittelalters
verrannt hatten, für *Koppernikus* der Anlaß werden, über eine andere
Möglichkeit des Weltenbaues nachzusinnen.

Wie für die Astronomie, so wurden auch für die übrigen Zweige der
Naturwissenschaften während des Altertums die wichtigsten Grundlagen
geschaffen. Es kann indessen hier nicht im einzelnen wiederholt
werden, wie weit der Mensch im Altertum in der Erforschung des eigenen
Körpers und der übrigen Lebewesen, der Mineralien und der Gesteine,
sowie der physikalischen und chemischen Kräfte gelangt ist. Nur das
eine sei hervorgehoben, daß damals auch auf diesen Gebieten das
Fundament gelegt wurde, auf dem die Neuzeit nach dem Wiederaufleben der
Wissenschaften, also etwa seit dem 16. Jahrhundert, weiterbauen konnte,
um zur Beherrschung der Natur und zu jenem Weltbild zu gelangen,
das wir heute als das wichtigste theoretische Ergebnis der gesamten
naturwissenschaftlichen und naturphilosophischen Forschung besitzen.

Als einen der wesentlichsten Mängel des Altertums hat man es immer
betrachtet, daß das Experiment zu wenig gewürdigt wurde. Es ist
indessen eine Übertreibung, wenn man sagt, die Alten hätten nicht
experimentiert. Das Hüttenwesen, die Metallurgie, die Glasbereitung,
die Färberei und viele andere Zweige des gewerblichen Lebens regten
im Altertum zu zahlreichen Versuchen an. Dafür, daß mitunter auch der
Gelehrte experimentierte, ist der große Mathematiker und Physiker
*Archimedes* ein Beispiel. Durch seine Verknüpfung der mathematischen
Betrachtungsweise mit sinnreich ausgedachten Versuchen wurde er der
Schöpfer der wissenschaftlichen Mechanik.

Zahlreiche Untersuchungen über das Verhalten der Gase und der Dämpfe
stellten die alexandrinischen Gelehrten an. Einer von ihnen verwendete
den Dampf sogar schon zum Betriebe einer maschinellen Vorrichtung. Ein
anderer führte eine ganze Versuchsreihe durch, um das als Brechung
bekannte Verhalten eines Lichtstrahls, der in Wasser eindringt, kennen
zu lernen. Seine Ergebnisse waren so genau, daß neuere Messungen sie
bis auf geringe Abweichungen bestätigt haben. Zur Zeit der Römer wurden
sogar vivisektorische Untersuchungen angestellt, um das Zusammenwirken
von Nerven und Muskeln zu erforschen. Allerdings war man im Altertum
geneigt, den mühevollen Weg des Versuches abzukürzen, und lieber
von allgemeinen Sätzen auszugehen. Ein Beispiel dafür boten die
Pythagoreer. Sie hatten entdeckt, daß sich harmonische Töne ergeben,
wenn man eine Saite nach einfachen Verhältnissen teilt. Von diesem
Ergebnis ausgehend, stellten sie den Satz auf, daß alles in der
Welt in ganz bestimmter Weise nach Maß und Zahl geordnet sei. Unter
den griechischen Denkern war besonders *Plato* von diesem Gedanken
beherrscht.

An die Spekulationen über Form, Maß und Zahl reihte sich die Frage
nach dem Stoff, aus dem die Welt besteht. Nach der Vorstellung der
ersten Naturphilosophen ist die Welt aus einem Urstoff geformt. Dem
einen schien dafür das Wasser besonders geeignet. Andere hielten die
Luft für die Urmaterie. Aus ihrer Verdichtung sollten die flüssigen
und die festen Körper entstanden sein. Den längsten Bestand hatte die
Lehre, daß sich die Welt aus vier Elementen gebildet habe, aus Erde,
Feuer, Luft und Wasser. Aus ihnen waren danach alle irdischen Dinge
hervorgegangen. Die Gestirne dagegen sollten aus einer besonderen,
fünften Substanz (Quintessenz) bestehen.

Mit der Lehre von einem Urstoff, der übrigens auch den vier Elementen
zugrunde liegen sollte, konnte man sich indessen nicht begnügen. Man
erkannte, daß man dem Stoff ein formgebendes, gestaltendes Prinzip zur
Seite stellen mußte. Aristoteles nannte es Seele. Ein anderer forderte
einen nach Zwecken schaffenden Weltgeist. Ein dritter legte dem Stoff
zwei Kräfte bei, die er als Liebe und Haß bezeichnete. Damit waren
die Keime der mechanischen Naturerklärung gegeben. Man braucht nur
statt Liebe und Haß Anziehung und Abstoßung zu setzen und den Urstoff
nach dem Vorgang Leukipps und Demokrits in unveränderliche Teilchen
(Atome) aufzulösen, um die Vorstellungen zu erhalten, welche die neuere
Naturwissenschaft ihren Bestrebungen, die Welt mechanisch zu erklären,
zugrunde gelegt hat.

Wie die Begriffe Stoff und Form, so gehören auch die Vorstellungen des
Wechsels, des Werdens und Fließens zu den primitivsten. Auch diese
Vorstellungen bildeten die Grundlage eines naturphilosophischen Systems
der Alten.

Hand in Hand mit solchen Vorstellungen entstanden schon im Altertum
die ersten Ansätze zu einer Entwicklungslehre im biologischen Sinne.
Wer denkt nicht an die Urzelle, wenn es heißt, durch die Sonnenwärme
seien im Schlamm zuerst blasige Gebilde entstanden. Klingt es nicht
ferner wie eine Stelle aus *Lamarcks* oder *Darwins* Werken, wenn daran
die Bemerkung geknüpft wird, aus diesen Bläschen hätten sich zuerst
fischartige Geschöpfe gebildet, von denen einige ans Land gekrochen
seien? Diese Änderung der Lebensweise habe zu einer Umwandlung der
Gestalt geführt. Auf solche Weise seien zunächst die landbewohnenden
Tiere und schließlich der Mensch entstanden.

Dennoch wäre es grundfalsch anzunehmen, die Geistesschöpfungen der
Neuzeit seien nur Wiederholungen dessen, was sich schon bei den alten
Schriftstellern findet. In vielen Fällen handelt es sich bei den
Alten nur um gelegentliche geistreiche Einfälle. Daß sich darunter
neben einer Menge von haltlosen Behauptungen auch manches Zutreffende
findet, darf nicht wundernehmen. Auch von einem anderen Gesichtspunkte
aus kann man es verstehen, daß manche Begriffe und Vorstellungen
der Alten in dem Wissenschaftsgebäude der Neuzeit wiederkehren. Im
Grunde genommen ist doch der Mensch in geistiger und körperlicher
Hinsicht im geschichtlichen Altertum das gleiche Wesen wie in der
Neuzeit. Die zwei Jahrtausende Zeitunterschied spielen in Anbetracht
der Dauer seiner Entwicklung keine große Rolle. Und wie die ältesten
Werkzeuge und Maschinen mit den neueren Hilfsmitteln der Technik
bis zu einem gewissen Grade übereinstimmen, selbst wenn wir bis zu
vorgeschichtlichen Zeiten zurückgehen, so verhält es sich auch mit
den Elementen des Denkens und Forschens. Um Keime handelt es sich auf
diesem wie auf allen übrigen Gebieten. Diese Keime haben sich im Laufe
der Jahrtausende zu dem Baum entwickelt, als dessen Früchte wir heute
die Segnungen unserer materiellen und geistigen Kultur genießen.

Auf das Altertum folgt der wohl ein Jahrtausend umfassende Zeitraum,
den die Historiker das Mittelalter nennen. Das Mittelalter ist so
häufig falsch gezeichnet worden, daß sich noch heute wenige ein
zutreffendes Bild davon machen. Kunst und Wissenschaft der Alten, ja
ihre ganze Kultur sollte sich unter Schutt und Ruinen verloren haben.
Ein tiefer Riß, der die bisherige Entwicklung jählings unterbrach,
sollte durch die Menschheitsgeschichte gegangen sein. Stimmt diese
Ansicht, wie war es dann möglich, daß der Mensch der neueren Zeit
überall auf den vom Altertum geschaffenen Grundlagen fortbauen
konnte? Ist etwa das Wiederaufleben der Antike der rein zufälligen
Entdeckung erhaltener Überreste zu danken? Wir dürfen heute sagen,
daß der Faden der ruhigen Entwicklung nicht durchschnitten wurde.
Große Veränderungen und Verschiebungen haben zwar innerhalb des als
Mittelalter bezeichneten Jahrtausends stattgefunden. Der Zerfall des
römischen Weltreichs und die Ausbreitung des Christentums mit seinem
weltabgewandten Wesen, das Eindringen der Germanen und der Araber in
die Mittelmeerländer, die ja das eigentliche Kulturzentrum der alten
Welt ausmachten: dies alles war für die weitere Ausgestaltung der
Wissenschaften von großer Bedeutung. Es ist auch hier und da ein Stück
verloren gegangen, ein Stillstand, selbst ein Rückschritt eingetreten.
Forschen und Denken, ihre Ergebnisse sammeln, sichten und von
Geschlecht zu Geschlecht, von Zeitalter zu Zeitalter vererben sind aber
so grundlegende Äußerungen des menschlichen Geistes, daß sie unmöglich
plötzlich aufhören konnten.

Mit der politischen Machtentfaltung der Araber trat an die Stelle
der griechischen Literatur allmählich die arabische. Die alten Texte
wurden ins Arabische übersetzt; das übernommene Wissen wurde vermehrt
und gleichfalls in arabischer Sprache niedergelegt. Man darf es sich
indessen nicht so vorstellen, als wenn ein bis dahin kaum bekanntes
Volk urplötzlich die Fackel der Wissenschaft ergriffen hätte, und als
ob diese erloschen sein würde, wenn nicht zufällig die Araber auf
dem Plane erschienen wären. Das Arabische verband in ähnlicher Weise
die Völker des Ostens, wie es das Latein in den christlichen Ländern
Europas tat. Arabisch und Latein waren im Mittelalter die Sprachen der
Wissenschaft und des geistigen Austausches von Volk zu Volk. In beiden
Sprachen erhielten sich die Werke der Alten. Als dann um 1450 der
Buchdruck entstand, empfing alles Wissen, auch das im ursprünglichen
griechischen und lateinischen Text erhaltene, neues Leben. Und es ist
kein bloßer Zufall, daß in den Beginn des Zeitalters, das wir als
Renaissance bezeichnen, die Erfindung des Buchdrucks fällt.

Durch das Studium des astronomischen Hauptwerkes des Altertums erwachte
zuerst die Astronomie zu neuem Leben. Die Astronomie trat ferner in die
engste Beziehung zur Nautik, die Nautik wurde angewandte Astronomie.
Auch hier handelt es sich wie überall um innere Notwendigkeit. Die
griechischen und die phönizischen Seefahrer hatten sich im Dunkel
der Nacht zwar auch schon nach den Sternen gerichtet, sie waren aber
Küstenfahrer geblieben. Seitdem war die Kulturmenschheit mehr und
mehr nach Westen gerückt. Sie hatte das enge Mittelmeer, von dessen
Fläche fast überall die Berge der Küste zu sehen sind, verlassen
und sich an den Küsten des Atlantischen Ozeans ausgebreitet. So
sehr hier auch das Unbekannte locken mochte, die kühnen Seefahrer,
die binnen kurzem den Erdball eroberten, wagten es zunächst doch
nicht, sich von der atlantischen Küste zu entfernen. Da war es ein
günstiges Zusammentreffen, daß gerade in der zweiten Hälfte des
15. Jahrhunderts die Wiederbelebung der Astronomie erfolgte. Man
erfand zu den Meßapparaten der Alten neue hinzu, besonders solche,
die sich für den Gebrauch auf dem schwankenden Schiffe eigneten.
Die astronomischen Tafeln wurden verbessert, die Trigonometrie, die
wichtigste Hilfswissenschaft der Astronomie, aus bescheidenen Anfängen
entwickelt und der neueren Astronomie und den mit ihr zusammenhängenden
Wissenschaften als willkommene Gabe dargeboten.

Auch *Koppernikus*, mit dem eine neue Epoche in der Entwicklung der
Naturwissenschaften anhebt, empfing die wertvollsten Anregungen aus
den Schriften der Alten. Durch das Festhalten an der geozentrischen
Lehre war die Astronomie in Schwierigkeiten geraten, weil Lehre und
Beobachtungen sich immer weniger deckten, je genauer man beobachten
lernte. Um die Wissenschaft aus diesen Schwierigkeiten herauszuführen,
gab sich *Koppernikus* zunächst die Mühe, die alten Schriften daraufhin
zu untersuchen, ob nicht irgend jemand einmal der Ansicht gewesen sei,
daß die Bewegungen der Gestirne anders verliefen, als es *Ptolemäos*
gelehrt hatte. Sowohl bei *Cicero* als auch bei einem andern alten
Schriftsteller fand *Koppernikus* die Meinung, daß sich die Erde
bewege. Von diesem ersten Keim bis zum Ausbau und zum Beweis des
heliozentrischen Systems war ein weiter Weg. Denn eine gelegentliche
Äußerung, von der sich später herausstellt, daß sie das Richtige
getroffen hat, ist noch keine Entdeckung und noch lange keine Theorie,
die ja erst in der Zusammenfassung und Deutung vieler als richtig
erkannter Tatsachen besteht. Je mehr Tatsachen mit einer Theorie im
Einklang stehen, um so größer ist ihre Wahrscheinlichkeit. Auf einen
solchen Nachweis kam es also an und nicht auf die gelegentliche
Äußerung eines richtigen Gedankens. An diesen Nachweis wandte
*Koppernikus* die Arbeit seines Lebens.

Die Weltansicht des *Koppernikus* bedeutet zwar eine ganz
außerordentliche Erweiterung der seit alters herrschenden
Vorstellungen, sie wich aber von der heutigen doch noch erheblich
ab. Für *Koppernikus* war das Weltall noch eine Kugel von bestimmten
Abmessungen. In ihrem Mittelpunkt ruhte die Sonne. Begrenzt wurde die
Weltkugel von der Sphäre der Fixsterne, die ihr Licht wie die Erde
und die Planeten von der Sonne erhalten sollten. Erst dem Blick des
Dominikanermönches *Giordano Bruno* erweiterte sich das Fixsterngewölbe
zu einem in Raum und Zeit unendlichen Universum. *Giordano Bruno*
war der erste, der die Fixsterne für Sonnen und für Mittelpunkte
unzähliger, dem unseren ähnlicher Planetensysteme hielt. Da er sich mit
den herrschenden Dogmen in Widerspruch setzte, überlieferte ihn die
Inquisition dem Scheiterhaufen.

Fast zur selben Zeit, als man sich bemühte, durch dieses Ketzergericht
die Wahrheit zu töten, erwuchs der Forschung ein gewaltiger
Bundesgenosse. Von Holland kam nämlich die Kunde, daß dort ein
Instrument erfunden sei, mit dem man weit entfernte Gegenstände ganz
nahe an das Auge heranbringen könne. Als man durch dieses Instrument
zum Himmel blickte, ging eine neue, wunderbare Welt dem Menschen auf.
Zu den ersten, die sich des Fernrohrs zu astronomischen Forschungen
bedienten, gehörte *Galilei*, einer der gewaltigsten Forscher und
Denker, ein König im Reiche der Wissenschaften. Er entdeckte die
Berge des Mondes, die Jupitertrabanten, die Sonnenflecken und die
Lichtgestalten der Venus. Eine Entdeckung reihte sich an die andere,
und jede war in vollstem Einklang mit der koppernikanischen Lehre.

Alle Gründe, die für diese Lehre sprachen, und alle Widersprüche des
*Ptolemäischen* Systems faßte *Galilei* schließlich in einem glänzend
geschriebenen Buche zusammen, das eine einzigartige Stellung in der
Weltliteratur einnimmt.

Der Mann, der das Werk eines *Koppernikus* und eines *Galilei*
fortsetzte, war *Johann Kepler*. Durch ihn wurde die heliozentrische
Lehre auf den Rang einer wohlbegründeten Theorie erhoben. Was
*Kepler* als das Ergebnis fünfundzwanzigjähriger Arbeit gefunden,
läßt sich in wenigen Worten ausdrücken. Der größte Mangel, welcher
der koppernikanischen Lehre vor *Kepler* anhaftete, war die Annahme
der Kreisbewegung der Gestirne. Mit einer solchen Annahme wollten die
genaueren Beobachtungen nicht übereinstimmen. An dieser Stelle lag,
wie so oft in der Entwicklung der Wissenschaften, der Wendepunkt. Wenn
sich die Beobachtungen der Theorie nicht anpassen, so muß sie einer
neuen Theorie weichen, denn den Ergebnissen der Beobachtung kann man
keinen Zwang antun. Sie sind das Ursprüngliche, und ihnen müssen sich
die Vorstellungen anbequemen. So dachte und danach handelte *Kepler*.
Er gab das Axiom der Kreisbewegung auf und nahm an, daß sich die
Planeten in einer ovalen Bahn um die Sonne bewegen. Die Beobachtungen
und die Theorie entsprachen einander jetzt schon besser. Doch war die
Übereinstimmung noch immer nicht vollkommen. Wirkliche Übereinstimmung
ergab sich erst, als *Kepler* annahm, daß sich die Planeten in Ellipsen
um die Sonne bewegen.

Etwas später als das Wiederaufleben der Astronomie erfolgte eine
Neubegründung der übrigen Naturwissenschaften. Schon seit dem 13.
Jahrhundert regte sich der Drang nach selbständiger Forschung und
nach Befreiung von kirchlichen und wissenschaftlichen Dogmen. In
diesem Ringen nimmt das Zeitalter *Galileis* eine ganz hervorragende
Stelle ein. Zum ersten Male wird man sich der großen Bedeutung der
experimentellen Forschungsweise voll bewußt. Um sie auszuüben, werden
Mittel geschaffen, die man bisher weder kannte noch ahnte. Was nützten
alle Bemühungen, in die Natur der Wärmeerscheinungen einzudringen,
solange man kein Thermometer besaß? Das 17. Jahrhundert erfand es.
Die Philosophen hatten zahllose Spekulationen angestellt über den
leeren Raum, über das Wesen der Luft, über die Frage, ob sie Gewicht
besitzt oder mit einem Streben vom Erdmittelpunkte fort begabt sei. Im
17. Jahrhundert trat *Guericke* auf. Er hielt nichts vom Disputieren
auf dem Gebiete der Naturwissenschaften, sondern er konstruierte die
Luftpumpe und wies das Vorhandensein des Luftdrucks durch den berühmten
Versuch mit den Magdeburger Halbkugeln nach. Mit seinem Wasserbarometer
untersuchte *Guericke* die Schwankungen des Luftdrucks. An die Stelle
des Wasserbarometers trat das bequemere Quecksilberbarometer. Zur
Luftpumpe gesellte *Guericke* die Elektrisiermaschine. Das Mikroskop
erschloß dem Biologen eine neue Welt. Mit einem Worte: sowie das
Bestreben, die Natur auf dem Wege des Versuchs zu durchforschen,
ernstlich zum Durchbruch kam, schuf der erfinderische Geist eine reiche
Fülle von Hilfsmitteln.

Gewiß haben auch die Instrumente nicht dazu verholfen, den letzten
Schleier von der Natur der Dinge zu ziehen. Doch es zeugt nur von einer
schlechten Kenntnis der Aufgaben der Naturwissenschaft, das von ihr zu
verlangen. Alle Forschung ist an die körperlichen und geistigen Grenzen
des menschlichen Erkennens gebunden, und die echte Forschung bleibt
sich dieser Grenzen stets bewußt.

Man kann alles, was uns jetzt noch in der Ausgestaltung des Weltbildes
begegnet, unter einen leitenden Gedanken bringen. Dieser Gedanke,
den der einzelne Forscher sich kaum vergegenwärtigte, der sich aber
immer deutlicher aus der Forschungs- und Denkarbeit der folgenden
Jahrhunderte herausschälte, betrifft das Verhältnis der irdischen
Erscheinungen zu den Vorgängen im Kosmos. Ein Hinausprojizieren der
Erkenntnisse, die das Experiment an den Dingen der unmittelbaren Umwelt
gewonnen hat, begegnet uns schon an der Schwelle des 17. Jahrhunderts.
Damals setzte die Erforschung des Magnetismus ein. Man begnügte sich
aber nicht damit, die Erscheinungen experimentell zu untersuchen,
sondern man erweiterte die erhaltenen Ergebnisse zu der Vorstellung,
die Erde sei ein großer Magnet und der Magnetismus eine kosmische
Kraft. Ja, man betrachtete diesen kosmischen Magnetismus sogar als die
Ursache der Planetenbewegung. Das Gleiche wiederholte sich, als die
elektrischen Erscheinungen erforscht wurden.

Daß Licht und Wärme kosmische Kräfte sind, war ohne weiteres klar,
da sie ja von der Sonne her den Raum durchfluten. Ein Rätsel blieb
es aber, ob auch die Gesetze der Mechanik für den Kosmos gelten.
*Galilei* hatte den Fall, die Pendel- und Wurfbewegung untersucht und
ihre Gesetze gefunden. *Kepler* hatte sich die Frage vorgelegt, ob die
Schwerkraft, welche jene Bewegungen regelt, nicht etwa eine kosmische
Kraft sei, die sich von der Erde bis zum Monde und von der Sonne auf
sämtliche Glieder des Planetensystems erstrecke. Die Beantwortung der
Frage, ob die Bewegung der Himmelskörper auf eine Kraft zurückzuführen
sei, die auch an die Erde gebunden und daher einer unmittelbaren
Erforschung zugänglich ist, sollte jedoch erst durch Newton geschehen.
Durch eine Erweiterung der von *Galilei* gefundenen Gesetze über die
Wurfbewegung gelangte er zur Aufstellung des Gravitationsgesetzes.

Es gibt kaum etwas, das man an wissenschaftlicher Bedeutung diesem
Gesetz zur Seite stellen kann. Man hätte es eigentlich aus dem
Verhalten des Lichtes erschließen können. Daß die Lichtstärke sich
nach dem gleichen Gesetz abschwächt, wenn wir uns von der Lichtquelle
entfernen, wußte man nämlich schon vor *Newton*. Es lag nahe, daß
auch andere Kräfte wie der Magnetismus und die Elektrizität dem
*Newton*schen Gesetze gehorchen. Diese Vermutung erwies sich als
richtig. Weite Gebiete der Erkenntnis wurden so durch ein Gesetz
verbunden, und der Name Weltgesetz gewann seine volle Berechtigung.

Mit dem Ausspruch des Gesetzes und dem Nachweis seiner Richtigkeit
für einen bestimmten Fall war es jedoch noch nicht getan. *Newton*
erwuchs die Aufgabe, die Übereinstimmung möglichst aller astronomischen
Erscheinungen mit seinem Gesetze nachzuweisen. Der Fall lag für ihn
ähnlich wie für *Koppernikus*. In dieser Anpassung der Vorstellungen
an die Tatsachen liegt die Hauptaufgabe aller Forschung großen Stils.
So sehen wir auch *Newton* jahrelang beschäftigt, das Weltsystem
einer ähnlichen großen Revision zu unterziehen, wie es vor ihm
*Koppernikus* getan hatte. Zunächst mußte bewiesen werden, daß die
Gesetze *Keplers* im Einklang mit dem Gravitationsgesetze stehen.
*Newton* zeigte, daß *Keplers* Gesetze sich daraus ableiten lassen.
Dann wies er im einzelnen nach, daß die Monde gegen die Planeten und
letztere gegen die Sonne gravitieren, d.h., daß ihre Bewegungen nach
dem allgemeinen Gesetz der Schwere geregelt sind. Eine Erscheinung,
die bis dahin keine Erklärung gefunden hatte, war die unter dem Namen
der planetarischen Störung bekannte Unregelmäßigkeit in der Bewegung
der Planeten. Alle Weltkörper ziehen sich gegenseitig an. Also müssen
sich auch die Planeten, wenn sie einander nahe kommen, wechselseitig
merklich in ihrer Bewegung beeinflussen. Diesen Vorgang bezeichnet man
als planetarische Störung. *Newtons* Gravitationsgesetz bot zuerst
eine Handhabe, sie zu erklären und zu berechnen. Die Theorie der
Planetenbewegung wurde später[6] in solchem Maße ausgebildet, daß man
aus der Größe der Störung, die der eine Planet erleidet, den störenden
Weltkörper ermitteln lernte.

*Newton* durchdrang aber nicht nur das System als Ganzes, er erkannte
auch die bisherige Vorstellung von der Gestalt der Erde als irrig.
Die Erde galt seit dem Altertum als Kugel. Auch den Neubegründern
der Astronomie fiel es nicht ein, daran zu zweifeln. »Die Welt
ist kugelförmig, die Erde ist kugelförmig, und die Bewegung der
Himmelskörper erfolgt gleichmäßig, ununterbrochen und im Kreise,«
lauten die Worte des *Koppernikus*. Diese Lehren wurden von *Kepler*
berichtigt. Er war es, der das Axiom von der kreisförmigen Bewegung der
Himmelskörper zerstörte. Das Axiom von der Kugelgestalt der Erde wurde
erst durch *Newton* widerlegt.

Die Entdeckung der Erdabplattung änderte das Weltbild indes nicht
wesentlich. Auch die Entdeckung neuer Planeten oder der Monde schon
bekannter Planeten bedeutete jedesmal nur einen neuen Strich im Bilde,
das nach und nach durch immer mehr Einzelheiten vervollständigt
wurde, ohne je wieder eine solche Umgestaltung zu erleben, wie sie
*Koppernikus* herbeigeführt hatte.

Verändern mußten sich auch die Proportionen, die für die einzelnen
Glieder des Weltalls galten. Die größte derartige Veränderung wurde
dadurch herbeigeführt, daß es im 18. Jahrhundert gelang, den Abstand
der Erde von der Sonne mit ziemlicher Genauigkeit zu ermitteln. Daß
dieser Abstand sehr groß sei, stand fest. Schon das Altertum hatte ihn
auf das Vielfache der Entfernung des Mondes von der Erde geschätzt.
Nach *Koppernikus* betrug die Entfernung der Sonne mehr als tausend
Erdhalbmesser. Im 18. Jahrhundert stellte sich heraus, daß man noch
sehr weit hinter der Wirklichkeit zurückgeblieben war. Der neue,
nach besserer Methode und durch genauere Messungen ermittelte Wert
übertraf den von *Koppernikus* angenommenen um das Zwanzigfache.
Auf 20 Millionen Meilen bezifferte sich das aus der Beobachtung der
Vorübergänge der Venus ermittelte Grundmaß der Astronomie. Mit Hilfe
dieses Grundmaßes war man imstande, die bisher nur in ihrem Verhältnis
bekannten Abstände der Planeten vom Zentralgestirn nach ihrem wahren
Werte zu berechnen.

Zu einer genaueren Bestimmung der Dimensionen und der Form der Erde
gesellte sich im 18. Jahrhundert die Wägung unseres Planeten.

Die Ermittlung der Abplattung und des Gewichtes der Erde sind
treffliche Beispiele dafür, wie neue Wahrheiten entdeckt werden. Den
Ausgangspunkt bilden meist zufällige, oft ganz unbedeutende, in ihrer
Ursache nicht sofort erkennbare Beobachtungen. In dem einen Falle
war es die Unregelmäßigkeit im Gange einer Uhr, in dem andern die
ganz geringfügige Ablenkung des Lotes, die man bei Vermessungen in
der Nähe großer Berge bemerkte. An diese Beobachtungen knüpfte das
Denken an. Man fragte sich, ob und unter welchen besonderen Annahmen
die Beobachtung aus der bestehenden Theorie, in den vorliegenden
Fällen aus *Newtons* Gravitationstheorie, erklärt werden könne. An
diese Überlegung schlossen sich neue, nicht mehr zufällige, sondern
absichtlich angestellte Beobachtungen, die in möglichst scharfen
Messungen bestanden und ein bestimmtes Ziel im Auge hatten. Da in den
erwähnten Fällen das Ergebnis der Messungen und die Theorie im Einklang
standen, so bestätigten sie sich gegenseitig.

Eine Erweiterung, wie sie seitdem kaum wieder stattgefunden hat, erfuhr
das von *Koppernikus*, *Kepler* und *Newton* geschaffene Weltbild
durch *Herschel*. Daß *Herschel*, der seit dem Altertum geheiligten
Siebenzahl der Wandelsterne (Sonne, Mond, Merkur, Venus, Mars, Jupiter,
Saturn) einen neuen, außerhalb des Saturn umlaufenden Planeten, den
Uranus hinzufügte, daß er neue Monde entdeckte, die Rotationsbewegung
am Saturn nachwies, war eigentlich schon Verdienst genug. Seine
eigentliche Bedeutung liegt aber darin, daß er die Astronomie der
Fixsterne begründete oder, wie *Humboldt* sich einst ausdrückte, daß er
das Senkblei in die Tiefen des Himmels warf.

*Herschel* erkannte, daß die Milchstraße ein linsenförmiger, aus
Millionen Sonnen zusammengefügter Sternhaufen ist, und daß die Sonne
mit ihren Planeten sich etwa in der Mitte dieser Welt von Welten
befindet. Lichtwölkchen, die das stärkste Fernrohr nicht in Sterne
auflöst, führten *Herschel* zu weiteren Folgerungen. Er entdeckte
solche Wölkchen zu Tausenden und sah in ihnen die Urmaterie, aus der
sich neue Sternsysteme bilden. In den mannigfachen Erscheinungen, die
uns der Himmel gegenwärtig darbietet, vermochte *Herschel* sämtliche
Stufen des Weltbildungsprozesses nachzuweisen.

Die Vorstellung von dem Werden der Welt aus einem feinverteilten
Urstoff hat auch *Kant* zu Spekulationen angeregt. Sie gipfelten darin,
daß unsere irdische Materie und der Stoff der Sonne, der Planeten, ja
der fernsten Weltkörper der gleiche ist, weil sie aus einer einzigen
Urmaterie hervorgegangen seien.

Das Problem der Materie hat seit den ältesten Zeiten die Philosophen
und die Naturforscher beschäftigt. Auch für das praktische Leben
waren die stofflichen Eigenschaften und Umwandlungen von der größten
Wichtigkeit. Aus den Erfahrungen der gewerblichen Praxis und den
Bemühungen der Goldkocher, die den Stein der Weisen suchten, erwuchs
schließlich seit der Mitte des 17. Jahrhunderts die wissenschaftliche
Chemie. Man gelangte zu der Erkenntnis, daß sich die Unzahl von
Stoffen, die uns im Reiche des Organischen und des Unorganischen
begegnen, auf wenige Grundstoffe oder Elemente zurückführen lassen. Als
solche erkannte man die Metalle, Schwefel, Phosphor und verschiedene
Gase. Die Trennung dieser Elemente und ihre Vereinigung: das war es,
worauf der schier unbegrenzte Wechsel aller stofflichen Veränderungen
sich zurückführen ließ. Waren diese Vorgänge kosmische oder waren sie
auf die irdische Sphäre beschränkt, und war etwa die Welt im weiteren
Sinne, das Über- oder Außerirdische, wie die Alten glaubten, aus einem
besonderen Stoffe gebildet?

Zunächst erschien die Frage nach dem Wesen des außerirdischen Stoffes
als eine ganz müßige. Man glaubte, daß man von der eigentlichen
Beschaffenheit der Weltkörper nie etwas anderes wissen könne, als
daß es sich um gravitierende Materie handele. Das wurde anders, als
man sich gegen das Ende des 18. Jahrhunderts der Erforschung der
Meteorite zuwandte. Daß diese kosmischen Ursprungs sind, wurde als
sicher nachgewiesen. Chemie und Astronomie traten von nun an in
engste Fühlung. Die Chemie war zu Anfang des 19. Jahrhunderts weit
genug entwickelt, um eine Analyse des Meteoreisens und der Meteorite
vorzunehmen. Sie ergab, daß neben dem Eisen auch Nickel, Kobalt und
Kupfer an ihrer Zusammensetzung teilnehmen. Die steinigen Meteorite
ließen außerdem noch Phosphor, Kohlenstoff, Zinn, Magnesium und viele
andere den Chemikern bekannte Elemente als Bestandteile erkennen. Fast
noch wichtiger als dies positive war das negative Ergebnis dieser
Untersuchung. In den Meteoriten fand man kein Element, das nicht
als einer der Baustoffe der Erde längst bekannt gewesen wäre. Die
kosmische Materie -- das war das Allgemeinergebnis dieser Untersuchung
-- unterscheidet sich also in keiner Weise von der irdischen. Die
Stoffe, aus denen sich Welten, ja wahrscheinlich die Welt als Ganzes,
zusammensetzen, stimmen mit der irdischen Materie überein.

Freilich, es waren sozusagen nur Brocken des Weltenstoffs, die in den
Meteoriten der Untersuchung zugrunde lagen. Vielleicht waren es Trümmer
früherer Weltkörper. An die Möglichkeit, die letzteren selbst auf ihre
chemische Zusammensetzung zu prüfen, dachte zunächst noch niemand. Erst
um die Mitte des 19. Jahrhunderts wurde durch die Fortschritte der
Physik auch dies Problem gelöst[7].

Wir sahen wie die Astronomie, die wir wohl als die älteste von allen
Naturwissenschaften ansprechen können, zunächst die Mathematik,
dann die Physik und endlich die Chemie in ihre Dienste nahm, und
wie jede Erweiterung der chemisch-physikalischen Forschung auch
der Astronomie neue Methoden, neue Entdeckungen und Vorstellungen
zuführte. Nur das Reich des Organischen machte bis in die neuere Zeit
hinein eine Ausnahme. Es erschien als eine Welt für sich, als etwas,
das vielleicht nur unseren Planeten schmückt, und sich daher nicht
in die Kette des kosmischen Geschehens eingliedern läßt. Es mußte
erst eine neue gewaltige Umgestaltung und Erweiterung der gesamten
naturwissenschaftlichen Anschauungen eintreten, um alles Geschehen,
das kosmische und das irdische, das anorganische und das organische,
als etwas Einheitliches und Zusammenhängendes aufzufassen. Diese
Umwälzung des naturwissenschaftlichen Denkens, die uns im vorliegenden
Bande besonders beschäftigen wird, erfolgte um die Mitte des 19.
Jahrhunderts. Sie bestand in der Aufstellung des Energieprinzips und in
der scharfen Erfassung des Entwicklungsgedankens. Wir stehen noch heute
inmitten des Ringens, das an der Hand dieser beiden Prinzipien zu immer
größerer Klarheit führen wird.

Einer einheitlichen Auffassung der Naturerscheinungen stand zunächst
die herrschende Vorstellung von den Imponderabilien im Wege, die als
Licht- und Wärmestoff als elektrisches und magnetisches Fluidum, als
Phlogiston und Lebensgeister einen ganz ungenügenden Ersatz für den
heutigen Kraftbegriff bildeten. In manchen Fällen glaubte man sogar,
ohne die Annahme übernatürlicher Einflüsse nicht auskommen zu können.
Selbst *Newton* war noch der Ansicht, daß nur durch derartige Einflüsse
die Stabilität des Planetensystems aufrecht erhalten werde. Und erst
*Laplace* hat dargetan, daß eine Stabilität trotz aller Änderungen,
welche die Bahnelemente der Planeten erleiden, gesichert erscheint.

Erst gegen das Ende des 18. und während der ersten Hälfte des 19.
Jahrhunderts wurden die erwähnten mystischen Vorstellungen überwunden.
Ermöglicht wurde dies dadurch, daß jene von der Philosophie schon früh
gehegte Auffassung vom Wesen der Materie, die wir die atomistische
nennen, durch *Dalton* auf den Rang einer naturwissenschaftlichen
Theorie erhoben wurde. Jetzt erst konnte die mechanische
Erklärungsweise auf die chemischen Vorgänge ausgedehnt werden. Unter
dem Einfluß der atomistischen Auffassung waren auch die ersten Ansätze
der mechanischen Wärmetheorie zustande gekommen. Ferner hatten
*Young* und *Fresnel* die Lichterscheinungen unter der Annahme eines
gleichfalls aus getrennten Teilchen bestehenden Weltäthers erklärt.

Es ist zunächst zu zeigen, wie durch die Entdeckung neuer Tatsachen
und Beziehungen auf allen Gebieten, sowie durch das Hinwegräumen
veralteter Vorstellungsgebilde eine auf dem Energieprinzip beruhende
Naturauffassung vorbereitet und geschaffen wurde. Wie sich auf diesem
Fundament das Weltbild bis auf den heutigen Tag gestaltet hat, und
welche Wirkungen von den Naturwissenschaften ausgingen, das zu
schildern wird die Aufgabe der letzten Abschnitte dieses Werkes sein.



2. Die Astronomie nach ihrer Begründung als Mechanik des Himmels.


Wir haben in dem vorigen einleitenden Abschnitt in großen Zügen die
Entstehung des Weltbildes von den ältesten Beobachtungen bis zur
Begründung der Fixsternastronomie durch *Herschel* verfolgt.

Trotz der Vollendung, welche die Gravitationsmechanik durch *Laplace*
erfahren hatte, bereitete der von *Herschel* aufgefundene Uranus
den Astronomen große Schwierigkeiten. Nachdem für diesen Planeten
Beobachtungen vorlagen, die sich über 40 Jahre erstreckten, war man
zur Herstellung von Tafeln[8] geschritten. Bald nach der Entdeckung
des Uranus hatte sich ergeben, daß einzelne Stellungen dieses Planeten
schon von älteren Astronomen[9] im Verlauf des 18. Jahrhunderts
vermerkt worden waren; nur hatte man diese Beobachtungen auf einen
Fixstern 6. Größe, nicht aber auf einen unserem Sonnensystem
angehörenden Weltkörper bezogen. Jene älteren Beobachtungen ließen
sich jedoch nicht mit den neueren zu brauchbaren Tafeln vereinigen.
Man verwarf daher die ersteren als ungenau, obgleich man damit den
betreffenden Beobachtern gewaltige Fehler zur Last legte.

Als nach der Herausgabe der Uranustafeln ein Vierteljahrhundert
verflossen war, stellte sich indes dasselbe Verhältnis zwischen den
neuesten und jenen Beobachtungen heraus, die zur Aufstellung der
Tafeln gedient hatten. Ein solcher Mangel an Übereinstimmung ließ
sich nicht abermals einer Ungenauigkeit zuschreiben. Es erhob sich
daher die Frage, ob die Theorie der Planetenbewegung etwa nicht
genügend ausgebildet sei und das Gravitationsgesetz z. B. für größere
Entfernungen keine strenge Gültigkeit besitze; oder ob der Uranus
noch anderen Einflüssen gehorche neben denjenigen, welche die Sonne,
Jupiter und Saturn auf ihn ausüben. Sollte es nicht unter der letzten
Annahme, so fragte man sich, möglich sein, durch ein aufmerksames
Studium der Abweichungen, welche der Uranus darbietet, die bislang
unbekannte Ursache dieser Abweichungen zu ermitteln und den Punkt am
Himmel anzugeben, wo der fremde Körper, jene vermutliche Quelle aller
Schwierigkeiten, seinen Sitz hat? Diese Frage war es, mit der sich um
das Jahr 1845 auf *Aragos* Veranlassung ein junger, bis dahin kaum
bekannter Franzose namens *Leverrier* beschäftigte[10]. Das Problem
war offenbar eine Umkehrung der von *Laplace* zuerst bewältigten
Störungsrechnung. Hatte man früher aus der Kenntnis der Elemente des
störenden Körpers die Abweichungen des Planeten von der elliptischen
Bahn berechnet, so galt es jetzt, aus der genauen Kenntnis dieser
Abweichungen die Stellung und die Masse des störenden Weltkörpers
zu ermitteln. Hierbei ließ sich *Leverrier* zunächst durch einige
Analogieschlüsse leiten. Er nahm an, das zu entdeckende Gestirn sei
von der Sonne doppelt so weit wie der Uranus entfernt und befinde
sich in der Ebene der Ekliptik. Am 31. August des Jahres 1845 konnte
er der Pariser Akademie die Bahnelemente, die Masse, den Ort und
die scheinbare Größe des vermuteten Planeten mitteilen. Da sich die
Berliner Sternwarte damals im Besitz einer sehr genauen Karte der
von *Leverrier* angegebenen Gegend des Himmels befand, so wurde
diese Warte von dem Ergebnis der Rechnung in Kenntnis gesetzt. An
demselben Abend, als die Mitteilung aus Paris in die Hände *Galles*[11]
gelangte, welcher derzeit in Berlin den Posten eines astronomischen
Hilfsarbeiters inne hatte, gelang diesem die Entdeckung des gesuchten,
später Neptun genannten äußersten Planeten. Er fand ihn an einer
Stelle, die nur einen Grad von dem durch *Leverrier* berechneten Ort
entfernt, war. Diese Entdeckung bedeutet einen der größten Triumphe
der Wissenschaft. »Das geistige Auge sah einen Weltkörper und wies ihm
seine Bahn und seine Masse an, ehe noch ein Fernrohr auf ihn gerichtet
wurde«[12].

Dem geschilderten glänzenden Erfolg der theoretischen Astronomie
konnten sich die insbesondere durch *Bessel* bewirkten Fortschritte der
Beobachtungskunst würdig an die Seite stellen[13].

Ermöglicht wurden die Fortschritte der beobachtenden Astronomie vor
allem durch die Vervollkommnung, welche die dioptrischen Instrumente
in der Hand eines *Fraunhofers* und anderer hervorragender Optiker
erfahren hatten. Ein Instrument, das die geringsten Sterndistanzen zu
messen gestattete, war *Fraunhofers* Heliometer. Es gab Resultate,
die auf Bruchteile von Bogensekunden genau waren. *Fraunhofer* hatte
dies durch Bisektion des Objektives seines Instruments erreicht. Zur
Ermittlung der Distanzen diente die Verschiebung, die notwendig war,
um die durch beide Objektivhälften gesehenen Bilder zu vereinigen. Ein
derartiges, erst nach dem Tode *Fraunhofers* vollendetes Heliometer
hatte[14] auf Veranlassung *Bessels* die Königsberger Sternwarte
erworben.

Die vorzüglichen Ergebnisse, die *Bessel* mit diesem Instrument
erhielt, bewogen ihn, sich im Jahre 1837 dem schon so oft vergeblich
in Angriff genommenen Problem einer Bestimmung der Parallaxen von
Fixsternen[15] wieder zuzuwenden. Zum Gegenstande seiner Untersuchung
wählte *Bessel* die jährliche Parallaxe des 61. Sterns des Schwans,
weil er dieses Gestirn, obgleich es für das bloße Auge kaum sichtbar
ist, für den nächsten oder einen der nächsten von allen Fixsternen
hielt. Seit der Mitte des 18. Jahrhunderts wußte man durch *Bradley*,
daß die Fixsterne eigentümliche, stetig fortschreitende Bewegungen
an der Himmelskugel zeigen, die eine Änderung ihrer Stellungen gegen
benachbarte Sterne zur Folge haben und endlich die Gruppen, in welchen
die Fixsterne erscheinen, gänzlich umgestalten müssen.

Der 61. Stern des Schwans besaß nun die größte von allen
Eigenbewegungen, die *Bessel* bekannt waren. Er fand sie gleich 5
Sekunden für das Jahr. In Ermangelung eines anderen Anzeichens für
die größere oder geringere Nähe eines Fixsternes nahm *Bessel* an, daß
einer starken Eigenbewegung eine geringe Entfernung und damit eine
bedeutende Parallaxe entsprechen müsse. Der 61. Stern des Schwans bot
auch den Vorzug, daß er von vielen kleinen Sternen umgeben ist, unter
denen sich Vergleichungspunkte nach Belieben auswählen ließen. Ferner
besteht der 61. Stern des Schwans aus zwei Weltkörpern; er ist also ein
Doppelgestirn. *Bessels* Beobachtungen waren Messungen der Abstände des
in der Mitte des Doppelgestirns liegenden Punktes von zwei Sternen der
10. Größe, die sich in seiner Nähe befinden. Abbildung 1 zeigt die Lage
des Doppelsterns zu diesen beiden kleinen Sternen (a und b).

[Illustration: Abb. 1. *Bessel* bestimmt die Parallaxe eines Fixsterns.]

Die durch den Erdumlauf bedingte scheinbare Bewegung des beobachteten
Gestirns besteht darin, daß es eine Ellipse beschreibt, deren Gestalt
durch die Lage des Sterns gegen die Ebene der Erdbahn bestimmt und
deren größter Durchmesser das Doppelte der gesuchten jährlichen
Parallaxe ist. Auch der Vergleichsstern (a oder b) beschreibt eine
Ellipse von derselben Gestalt. Diese Ellipse ist aber in dem Verhältnis
kleiner, in dem die jährliche Parallaxe des Vergleichssterns kleiner
ist als diejenige des 61. Sterns des Schwans. Beide Sterne durchlaufen
ihre Ellipsen auf gleiche Art, d. h. sie befinden sich immer an ähnlich
liegenden Punkten derselben.

Eine scheinbare Verschiebung der Gestirne ruft bekanntlich auch
die Aberration hervor. Sie würde offenbar keinen Einfluß auf das
Ergebnis der Untersuchung haben, wenn sie beiden Sternen genau gleiche
Bewegungen an der Himmelskugel gäbe. Allein die Bewegung, welche
die Aberration einem Stern verleiht, hängt von dem Orte ab, den der
Stern an der Himmelskugel einnimmt. Da nun die Örter des Sternes 61
und der Vergleichssterne zwar einander sehr nahe (Stern 61 war von a
nur 7 Minuten 22 Sek., von b nur 11 Minuten 46 Sek. entfernt) sind,
jedoch nicht völlig zusammenfallen, so ist ein kleiner Unterschied der
Aberrationen vorhanden. Der geringe Einfluß, den dieser Unterschied
ausübt, wurde durch *Bessel* ermittelt und *eliminiert*.

Ferner kam der Einfluß in Betracht, den die Eigenbewegung des Sternes
61 auf den Abstand von dem Vergleichsstern ausübt. Dieser Einfluß
besteht in einer fast gleichförmigen Veränderung des Abstandes, deren
Größe man berechnen kann, wenn man die Größe der Eigenbewegung des
Sternes kennt. Auf diese Weise konnte *Bessel* alle im Laufe der Zeit
gemachten Messungen auf diejenigen Werte zurückführen, die er gemessen
haben würde, wenn der Stern 61 unverändert an dem Orte geblieben wäre,
an dem er sich zu einer bestimmten Zeit, z. B. am Anfange des Jahres
1838 befand.

Indem *Bessel* nach diesen Gesichtspunkten verfuhr, gewann er durch
fortgesetzte Messungen der Entfernung des Sternes 61 von einem jeden
der Vergleichssterne ein Urteil über den Unterschied der jährlichen
Parallaxen. Einer der Vergleichssterne hätte zwar genügt, allein
*Bessel* wählte deren zwei, um mehrere von einander unabhängige
Resultate zu erhalten, die sich gegenseitig entweder bestätigen oder
verdächtig machen konnten. Er begann seine Beobachtungen am 16. August
1837 und setzte sie bis zum 2. Oktober 1838 fort. In dieser Zeit
gelangen ihm 85 Vergleichungen des Sterns 61 mit dem Sterne a und 98
mit dem Sterne b. Jede Vergleichung war das Mittel mehrerer (gewöhnlich
16) in einer Nacht gemachten Messungen. Als *Bessel* alle Beobachtungen
durch Rechnung von den Einflüssen befreit hatte, welche die Aberration
und die eigene Bewegung des Sterns 61 auf seine Entfernungen von a und
b äußerten, zeigten sich sehr deutliche Veränderungen, die demselben
Gesetze folgten, nach dem eine jährliche Parallaxe des Sternes 61 seine
Entfernungen sowohl von dem Sterne a als von dem Sterne b im Laufe des
Jahres verändern mußte.

Obgleich der Schluß von der geringen Helligkeit der Sternchen a und
b auf eine sehr große Entfernung oder auf eine so kleine jährliche
Parallaxe, daß diese gänzlich unmerklich ist, unsicher war, so hielt
es *Bessel* doch für angebracht, diesen Schluß zu ziehen, und aus der
Zusammenfassung der Vergleiche des Sternes 61 mit den Sternen a und b
ein mittleres, auf der Voraussetzung der Unmerklichkeit der jährlichen
Parallaxen der letzteren Sterne beruhendes Resultat für die jährliche
Parallaxe des 61. Sternes zu ermitteln. Der erhaltene Wert belief sich
auf 31 Hundertstel einer Sekunde. Der Abstand des 61. Sternes von der
Erde berechne sich daraus auf 657,700 Halbmesser der Erdbahn[16]. Das
Licht gebraucht etwas über 10 Jahre, um eine solch große Entfernung zu
durchlaufen. Um sie anschaulicher zu machen, führt *Bessel* aus, daß
eine Lokomotive, die täglich 200 Meilen zurücklegt, 68000 Millionen
Tagereisen oder fast 200 Millionen Jahre zur Durchmessung des Abstandes
jenes Sternes gebrauchen würde.

*Bessels* Untersuchung der Fixsternparallaxe wurde etwas ausführlicher
geschildert, weil sie zeigt, mit einer wie weitgehenden Genauigkeit und
mit welch' unermüdlicher Ausdauer astronomische Messungen angestellt
werden müssen, wenn es sich um die Lösung derjenigen Probleme handelt,
welche die Jahrtausende währende Arbeit der älteren Astronomen dem
neuesten Zeitalter übrig gelassen hat.

Zu denjenigen Arbeiten *Bessels*, die mehr die Erdphysik als die
Astronomie betrafen, gehört die genaue Bestimmung des Sekundenpendels
für die Königsberger Sternwarte[17].

Der Grundgedanke des hierbei von *Bessel* eingeschlagenen Verfahrens
besteht darin, daß er nicht die Schwingungszeit und die Länge eines
bestimmten Pendels, sondern die Schwingungszeiten zweier Pendel
beobachtete, deren Längenunterschied genau bekannt war. Die auf diesem
Wege gewonnenen Daten reichten hin, um die Länge des Sekundenpendels
mit größter Schärfe zu bestimmen.

Ein weiterer Fortschritt den früheren Messungen gegenüber bestand
darin, daß *Bessel* den Einfluß des Luftwiderstandes auf die
Pendelbewegung in Rechnung zog und die nicht geringen Schwierigkeiten,
welche die Berücksichtigung dieses Einflusses machte, zu bewältigen
verstand. Um die Schwingungszeit mit möglichster Schärfe zu bestimmen
wurden einer einzigen Versuchsreihe mehr als 4000 Schwingungen zugrunde
gelegt. Ein bei der Zeitmessung etwa begangener Fehler mußte offenbar
um so kleiner sein, je größer die Zahl der Schwingungen war.

Ferner bediente sich *Bessel* der von *Borda* eingeführten Methode der
Koinzidenzen. Um nämlich die größte Schärfe in der Bestimmung der
Schwingungszeit zu erzielen, verglich *Bessel* die Schwingungen des
zu beobachtenden Pendels mit den Schwingungen des Pendels einer Uhr,
deren Gang mit astronomischer Genauigkeit kontrolliert wurde. Beide
Pendel wurden durch das Fernrohr beobachtet. Zum Ausgangspunkt der
Beobachtungen wurde der Moment gewählt, in dem beide Pendel zugleich
durch das Gesichtsfeld gehen. Solche Koinzidenzen müssen sich bei dem
verschiedenen Gang der Pendel wiederholen und auf ihre Zahl läßt sich
eine weit genauere Bestimmung der Schwingungszeit gründen als auf die
unmittelbare Beobachtung.

Es würde zu weit führen, wenn wir hier auf weitere Einzelheiten
der scharfsinnigen Methode, auf der vor allem die Bedeutung dieser
*Bessel*'schen Abhandlung beruht, näher eingehen wollten. *Bessel*
erwog sogar, daß das Pendel ein Leiter ist, der im erdmagnetischen
Felde schwingt, und daß die hierbei eintretende Induktion vielleicht
nicht außer acht gelassen werden darf. Er überließ es aber späteren
Untersuchungen, den Einfluß dieses Umstandes rechnerisch oder
experimentell zu prüfen.

Als das Mittel aller Bestimmungen ergab sich die Länge des
Sekundenpendels für die Königsberger Sternwarte gleich 440,8147 Linien
oder, auf den Spiegel der Ostsee reduziert, gleich 440,8179 Linien. Als
das geeignetste Mittel für spätere Messungen empfahl *Bessel*[18] das
Reversionspendel.

Gibt man diesem Instrumente[19], wie *Bessel* vorschlug, eine
geeignete Form, so läßt sich der Einfluß der Luft aus der Rechnung
völlig ausscheiden. Es ist dies nämlich der Fall, wenn man das
Reversionspendel in bezug auf beide Schneiden völlig symmetrisch
gestaltet. Aus diesem Grunde hat man für die späteren zahlreichen auf
einen Vergleich der Schwerkraft für die verschiedenen Orte der Erde
abzielenden Untersuchungen das Reversionspendel benutzt, während das
von *Bessel* in Vorschlag gebrachte Verfahren, ohne deshalb seine
methodische Bedeutung zu verlieren, selten mehr zur Anwendung gekommen
ist.

Hatte die Entdeckung *Leverriers* bewiesen, daß auch die fernsten
Glieder unseres Systems dem *Newton*schen Attraktionsgesetz gehorchen,
so gelang es seit etwa 1830, die Gültigkeit dieses Gesetzes auch für
die entlegensten Fixsternregionen durch Berechnung und Beobachtung
der Doppelsternbahnen darzutun und auch hierdurch einer einheitlichen
Auffassung des gesamten Naturgeschehens den Weg zu ebnen.

Wir gelangen damit zu *Encke*, der nicht nur jene Untersuchung über
die Doppelsterne anstellte, sondern auch durch das von ihm in Berlin
geschaffene Sternkartenunternehmen die Entdeckung *Leverriers*
ermöglichte.

*Johann Franz Encke* wurde 1791 in Hamburg geboren. Er studierte in
Göttingen, wo er der Lieblingsschüler von *Gauß* war. Auch mit *Bessel*
war er sehr befreundet. Als letzterer 1825 die Berufung nach Berlin
ausschlug, wählte die dortige Akademie *Encke*. Vierzig Jahre hat
er dieser Gesellschaft angehört und die Astronomie, die gleich der
Mathematik während der ersten Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts in Berlin
keinen bedeutenden Vertreter hatte, dort wieder zur Blüte gebracht[20].

Bevor wir uns mit den Aufgaben befassen, die *Encke* während seiner
Berliner Tätigkeit löste, wollen wir uns seiner Erstlingsarbeit
zuwenden. Im Jahre 1818 war ein Komet entdeckt worden, für den *Encke*,
zunächst unter der Annahme, daß die Bahn eine parabolische sei, auf
Grund der vorliegenden Beobachtungen Berechnungen anstellte. *Encke*
sah sich, um Rechnung und Beobachtung in Übereinstimmung zu bringen,
gezwungen, für den Kometen eine elliptische Bahn von der unerhört
kurzen Umlaufszeit von 3,6 Jahren anzunehmen. Die wenigen bis dahin
bekannt gewordenen, in Ellipsen sich bewegenden Kometen besaßen eine
Umlaufszeit von mehr als 70 Jahren. *Enckes* Entdeckung war also für
das Gebiet der Kometenforschung eine epochemachende, zumal er bald
nachweisen konnte, daß der Komet von 1818 auch 1786, 1795 und 1805
beobachtet worden sei. *Enckes* im Jahre 1819 erschienene Abhandlung
erhielt deshalb den Titel: »Über einen merkwürdigen Kometen, der
wahrscheinlich bei dreijähriger Umlaufszeit schon zum vierten Male
beobachtet ist.« Das Merkwürdigste war aber *Enckes* Entdeckung, daß
sich die Umlaufszeit jenes Himmelskörpers jedesmal um drei Stunden
verkürzte. Er schrieb diese Erscheinung einem widerstehenden Mittel zu
und glaubte, daß die beobachtete Verzögerung ein unmittelbarer Beweis
für das Vorhandensein eines das Weltall erfüllenden Äthers sei. Ein
Teil der zeitgenössischen Astronomen stimmte ihm darin bei; ein anderer
Teil, darunter *Bessel*, suchte die Erscheinung auf andere Gründe
zurückzuführen. Immerhin hatte *Encke* die Genugtuung, bis zu seinem
Tode, also fast ein halbes Jahrhundert, den nach ihm genannten Kometen
alle drei Jahre wiederkehren zu sehen.

Die erste Aufgabe, die *Encke* nach seiner Übersiedelung nach Berlin
(1825) zu lösen hatte, war von *Bessel* angeregt worden. »Die
Herausgabe neuer, möglichst vollständiger Himmelskarten«, heißt es
darüber in den Abhandlungen der Akademie, »brachte unser auswärtiges
Mitglied *Bessel* in Vorschlag. Solche Karten würden nicht nur
das treueste Bild des Himmels darstellen bis zu der Grenze, die
unsere jetzigen Fernrohre erlauben, sondern sie würden zugleich die
Grundlage zur möglichst genauen Beobachtung der etwa noch fehlenden
Sterne abgeben«. Das Zustandekommen und die Durchführung dieses mit
ungeahnten Schwierigkeiten verknüpften großen Unternehmens ist vor
allem das Verdienst *Enckes* gewesen. Die Kartierung ist indessen
in mehrfacher Hinsicht unfertig geblieben; sie beschränkte sich
zunächst auf einen 30 Grad breiten Äquatorialgürtel, umfaßte demnach
nur einen Teil des gesamten Himmels. Aufgenommen wurden die Sterne
bis zur 9. Größe. Der außerordentliche Wert einer solch mühevollen
Arbeit bestand darin, daß man durch sie eine sichere Grundlage für
alle späteren astronomischen Arbeiten schuf. Insbesondere ließen sich
mit Hilfe dieser topographischen Aufnahme die Eigenbewegungen und die
Helligkeitsänderungen genau verfolgen. Diesem ersten, in den Berliner
Karten niedergelegten Versuch die helleren teleskopischen Sterne
vollzählig zu ermitteln und mit den sichtbaren zu einem getreuen Bilde
zu vereinigen, ist gegen das Ende des 19. Jahrhunderts jene große
photographische Gesamtaufnahme des Himmels gefolgt, von der in einem
späteren Abschnitt ausführlicher die Rede sein wird.

*Encke* war in erster Linie rechnender Astronom. Es ist bezeichnend
für die Wertschätzung, die er als solcher erfuhr, daß *Bessel*
befürchtete, *Encke* werde durch den Bau einer neuen Sternwarte von
seinen höheren Aufgaben abgezogen werden. »Ich betrachte Sie«, schrieb
*Bessel* ihm, »als denjenigen Astronomen, dem die Oberaufsicht über
die Rechnungen zusteht. Nach meiner Meinung darf Ihnen die Sternwarte
nie die Hauptsache sein. Ein Gehilfe muß darin die Arbeit übernehmen.«
Der Bau einer neuen Sternwarte kam besonders durch A. von *Humboldts*
Bemühungen zustande; und *Encke* hat es im Verein mit tüchtigen
Gehilfen, unter denen vor allem *Galle* als der Entdecker des Neptuns
zu nennen ist, verstanden, dem neuen Institut bald eine führende Rolle
zu sichern.

*Enckes* selbst von einem *Bessel* bewundertes rechnerisches Genie
trat besonders zutage, als er es unternahm, aus den zahlreichen
Beobachtungen, zu welchen die Venusdurchgänge der Jahre 1761 und
1769 Anlaß gegeben, mit Hilfe neuerer Verfahren, wie der Methode der
kleinsten Quadrate, den Wert für die mittlere Entfernung der Sonne
abzuleiten. Das Ergebnis dieser Untersuchung war *Enckes* Schrift
vom Jahre 1822: »Die Entfernung der Sonne von der Erde aus dem
Venusdurchgange von 1761 hergeleitet«. Aus den sämtlichen Beobachtungen
dieses Durchganges schloß *Encke*[21] auf eine mittlere Sonnenparallaxe
von 8''490525. Diesem Wert entspricht ein mittlerer Sonnenabstand von
20,878745 Meilen. Als Grenzen der Ungewißheit ergaben sich für die
Parallaxe 8''429813 und 8''551237 und dementsprechend für den Abstand
20,730570 und 21,029116 Meilen.

Einige Jahre später (1824) erschien eine zweite Schrift *Enckes*,
in der er die Sonnenparallaxe auf Grund des gesamten Materials der
Jahre 1761 und 1769 zu 8'',57116 und die mittlere Entfernung gleich
20,682329 geographischen Meilen berechnete. Dieser Wert ist in Gebrauch
geblieben, bis die Venusdurchgänge des 19. Jahrhunderts (1874 und 1882)
neues Material und damit einen neuen Wert ergaben.

Über die Berechnung der Doppelsternbahnen endlich ließ *Encke* eine
grundlegende Abhandlung[22] im Jahre 1832 erscheinen. Er folgte
dabei dem Gedanken[23], unter der Annahme des Gravitationsgesetzes
aus einigen Positionsbestimmungen des Begleiters in Beziehung zum
Hauptstern die Bahn des ersteren zu berechnen. Aus der Übereinstimmung
des Resultates mit weiteren Beobachtungen ergab sich die Zulässigkeit
der Annahme, daß das Gravitationsgesetz auch die Beziehungen unter den
Doppelsternen regelt.

Unter den späteren Arbeiten *Enckes* ist vor allem seine Abhandlung
vom Jahre 1851 über die Bestimmung einer elliptischen Bahn aus drei
vollständigen Beobachtungen zu nennen[24]. Das betreffende Problem
hatte *Gauß* in seiner »Theoria motus« in so vollkommener Weise gelöst,
daß alle früheren Arbeiten, die sich mit seiner Lösung beschäftigten,
in der Folge nur noch geschichtlichen Wert besaßen. Den späteren
Astronomen bot sich daher hier nur eine geringe Nachlese. Trotzdem
gelang es *Encke* in der erwähnten Abhandlung, einige von *Gauß* nur
berührte Punkte weiter auszuführen und zumal in rechnerischer Hinsicht
einige Verbesserungen der von *Gauß* gebotenen Lösung vorzuschlagen.

*Encke* und *Bessel* sind unter den deutschen Astronomen, welche den
Übergang zwischen *Gauß* und der neuesten Periode dieser Wissenschaft
vermittelt haben, als die hervorragendsten zu nennen. *Encke* war
es, der die von *Gauß* angestrebte Verfeinerung der astronomischen
Rechenkunst zur Vollendung brachte, während *Bessel* der Kunst der
Beobachtung die entsprechende Förderung angedeihen ließ.



3. Die älteren Zweige der Physik bis zu ihrem Eintritt in das Zeitalter
des Energieprinzips.


Von den älteren Zweigen der Physik hatte die Mechanik schon während der
zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts einen hohen Grad der Ausbildung
erreicht. *Lagrange* hatte sie in seiner als klassisch zu bezeichnenden
Mécanique analytique vom Jahre 1788 in ein System gebracht, das für
die weitere Entwicklung der Mechanik grundlegend gewesen ist. Die
experimentellen Fortschritte, die sich im Verlauf des 19. Jahrhunderts
an die klassische Periode der theoretischen Mechanik anschlossen,
betrafen in erster Linie das Gebiet der Gase und der Flüssigkeiten.
Auf diesem Gebiete wurde eine Reihe von Entdeckungen gemacht, die
teils zu einer schärferen und allgemeinen Fassung des Energieprinzips
hinüberleiteten, teils der Begründung der physikalischen Chemie die
Wege geebnet haben. Vor allem ist hier die genauere Untersuchung der
als Diffusion und Diosmose bezeichneten Vorgänge zu nennen.

Wohl die älteste hierher gehörende Beobachtung verzeichnete die
wissenschaftliche Literatur um die Mitte des 18. Jahrhunderts[25]. Der
durch seine Verdienste um die Erforschung der Reibungselektrizität
bekannte *Nollet*[26] hatte Weingeist in eine Flasche gefüllt und
diese mit einem Stück Schweinsblase verschlossen. Um den Weingeist
noch besser von der Luft abzuschließen, hatte er die Flasche darauf
in Wasser gestellt. Nach einigen Stunden bemerkte er zu seinem
Erstaunen, daß die Blase emporgewölbt und sehr gespannt war. Als er
sie mit einer Nadel durchstach, spritzte ihr Inhalt hoch empor. Um auf
den Grund dieser Erscheinung zu kommen, kehrte *Nollet* den Versuch
sozusagen um. Er füllte nämlich eine Flasche mit Wasser, verschloß
sie wieder mit einer Blase und stellte sie in Weingeist. Diesmal
wölbte sich die Blase allmählich nach innen, ein Beweis, daß sich das
in der Flasche befindliche Wasser vermindert hatte. *Nollet* schloß
aus diesen Versuchen, daß die Blase für Wasser durchlässiger sei als
für Weingeist. Er gab nämlich folgende im allgemeinen zutreffende
Erklärung: »Wenn die Blase auf der einen Seite mit Wasser und auf der
anderen mit Weingeist in Berührung steht, so läßt sie, indem sich beide
Flüssigkeiten um den Durchgang streiten, vorzugsweise das Wasser durch
sich hindurchtreten.«

Es vergingen nicht weniger als achtzig Jahre, bis sich ein Forscher
eingehender mit dieser merkwürdigen Erscheinung beschäftigte und
ihre große Bedeutung für die Erklärung mancher Vorgänge erkannte. Es
war der um die Begründung der neueren Physiologie so hochverdiente
*Dutrochet*[27].

Von *Dutrochet* rühren die Bezeichnungen Endosmose und Exosmose für
den von *Nollet* entdeckten Vorgang her. Sind zwei Flüssigkeiten durch
eine dünne, durchlässige Scheidewand getrennt, so gehen durch diese
Wand zwei entgegengesetzte und verschieden starke Strömungen vor
sich. Infolgedessen vermehrt sich die Flüssigkeit allmählich auf der
Seite, nach welcher die stärkere Strömung gerichtet ist. Gemäß dieser
Auffassung *Dutrochets* ist der Vorgang keineswegs auf tierische Häute
beschränkt. Er findet vielmehr, wie *Dutrochet* nachwies, auch durch
unorganische poröse Wände statt. Des weiteren zeigte *Dutrochet*, daß
die Osmose sich nicht aus der Kapillarität erklären läßt[28]. Trennte
er nämlich zwei Flüssigkeiten, deren kapillare Steighöhen verschieden
sind, durch eine Membran, so ging die stärkere Strömung keineswegs
von derjenigen Flüssigkeit aus, die eine größere kapillare Steighöhe
besitzt.

Zwar erwies sich die Osmose als eine Erscheinung der allgemeinen
Physik, da sie sowohl durch organische wie durch anorganische Stoffe
vor sich geht. Doch erkannte *Dutrochet*, daß die Bedingungen für
osmotische Vorgänge sich vorzugsweise in der organischen Natur
verwirklicht finden. Welche Bedeutung *Dutrochet* diesem physikalischen
Vorgang für die mechanische Erklärung der Lebenserscheinungen zuwies,
soll an anderer Stelle gezeigt werden.

Wie mit der Osmose der Flüssigkeiten, so wurde man mit dem
entsprechenden Verhalten der Gase gleichfalls durch eine ganz
zufällige Entdeckung bekannt. *Döbereiner* hatte einst einen mit
Wasserstoff gefüllten Zylinder in der pneumatischen Wanne stehen
lassen. Als er sich wieder nach dem Zylinder umsah, bemerkte er, daß
die Sperrflüssigkeit erheblich gestiegen war. Das Volumen des in dem
Zylinder eingeschlossenen Gases hatte sich also erheblich vermindert.
Da eine Auflösung des Wasserstoffs in der Sperrflüssigkeit nicht
in Betracht kam, so stand *Döbereiner* zunächst vor einem Rätsel.
Schließlich bemerkte er, daß sich in dem Zylinder ein Sprung befand,
durch den ein Teil des Wasserstoffs entwichen war[29]. Zehn Jahre
vergingen, bis nach der Entdeckung *Döbereiners* in dem Engländer
*Graham* ein Mann auftrat, der sich der Erforschung der Diffusion und
der Osmose mit dem größten Erfolge widmete.

*Grahams*[30] erste Abhandlung über die Diffusion der Gase erschien im
Jahre 1829[31]. *Graham* fand, daß die Geschwindigkeit, mit der die
Gase ineinander diffundieren, von der Natur der Gase abhängt. So ergab
sich, daß Wasserstoff sich viel rascher in der Luft verbreitet als
Kohlendioxyd.

Zu diesem Ergebnis kam *Graham* auf folgendem Wege. Er schloß das
zu untersuchende Gas in eine Glasröhre ein, die an dem einen Ende
zugeschmolzen war. An dem anderen Ende wurde die Röhre durch einen
Stöpsel verschlossen. In der Mitte des Stöpsels befand sich ein nach
außen rechtwinklig gebogenes Röhrchen, das in eine feine Öffnung
auslief.

Nachdem die Röhre mit dem zu untersuchenden Gase gefüllt war, wurde
sie in horizontaler Lage auf einen Träger gelegt, und zwar so, daß
das umgebogene Ende des offenen Röhrchens aufrecht stand, wenn das
Gas schwerer als die Luft war. War das Gas dagegen leichter als Luft,
so wurde das offene Ende des Röhrchens nach unten gekehrt. Dies
geschah, um ein mechanisches Ausfließen der Gase zu verhindern. In
der geschilderten Lage ließ *Graham* die Röhre bei jedem Versuche 10
Stunden liegen. Dann analysierte er ihren Inhalt, um festzustellen,
wieviel von dem Gase entwichen und wieviel atmosphärische Luft dafür
eingedrungen war. Es ergab sich, daß von 150 Teilen Gas nach zehn
Stunden noch vorhanden waren, bei Anwendung von

  Wasserstoff        8,3 Teile
  Ammoniak          61,0  "
  Kohlendioxyd      79,5  "
  Chlor             91,0  "

Hieraus schloß *Graham*, daß sich die Diffusionsgeschwindigkeit der
Gase umgekehrt wie eine Funktion ihrer Dichte verhält. Um diese
Funktion und damit das Gesetz[32] für die Diffusion der Gase zu finden,
stellte er weitere Versuche an. Sie führten ihn zu folgendem Ergebnis.
Trennt man zwei Gase, die keine chemische Wirkung aufeinander ausüben,
durch eine poröse Scheidewand, so dringen von jedem Gas Raumteile durch
diese Wand, die sich nahezu umgekehrt wie die Quadratwurzel aus der
Dichtigkeit der Gase verhalten. Voraussetzung ist, daß sich der Druck
der Gase während der Dauer des Vorgangs nicht ändert. Die porösen
Scheidewände, deren sich *Graham* bei seinen Diffusionsversuchen
bediente, bestanden aus trockner Gipsmasse. *Graham* bestätigte
das Gesetz der Diffusion der Gase durch Versuche mit Wasserstoff,
Stickstoff, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxyd,
Kohlendioxyd usw. Zur Erläuterung mögen die mit Wasserstoff erhaltenen
Ergebnisse dienen. Die Dichtigkeit der Luft verhält sich zur
Dichtigkeit des Wasserstoffs wie

14,43 : 1.

Für 1 Raumteil Luft, die durch den Gipspflock in die Diffusionsröhre
gelangte, traten 3,83 Raumteile Wasserstoff aus. Nun ist aber

1 : 3,83 = √1 : √14,43.

Die ausgetauschten Gasmengen sind ein Maß für die Geschwindigkeiten der
Diffusion. Diese Geschwindigkeiten verhalten sich nach der Untersuchung
*Grahams* somit umgekehrt wie die Quadratwurzeln aus den Dichten der
diffundierenden Gase.

Von den Forschungen über die Diffusion der Gase schritt *Graham* zur
Untersuchung des entsprechenden Verhaltens der Flüssigkeiten. Hatte
dort *Döbereiners* Beobachtung als Ausgangspunkt für unsere Darstellung
gedient, so knüpften *Grahams* Forschungen über die Diffusion der
Flüssigkeiten an *Nollets* zufällige Entdeckung und an *Dutrochets*
osmotische Untersuchungen an.

*Graham* gelangte zu dem wichtigen Ergebnis, daß sich die löslichen
Stoffe in zwei Gruppen einteilen lassen, die er als Kristalloide
und Kolloide unterschied. Als Kristalloide bezeichnete *Graham*
solche Stoffe, deren Lösungen eine aus Schweinsblase oder aus
Pergamentpapier bestehende Membran leicht durchdringen. Die Kolloide
diffundieren dagegen durch eine derartige Membran äußerst wenig. Zu
den Kristalloiden gehören Chlornatrium, Zucker, Bittersalz, kurz alle
Stoffe, die leicht kristallisieren, während den Kolloiden[33], wie
Leim, Eiweiß, Gummi usw. diese Fähigkeit mangelt. Die Kristalloide
und die Kolloide weisen also, wie *Graham* erkannte, einen ähnlichen
Gegensatz auf, wie die leichtflüchtigen und die schwer flüchtigen
Substanzen.

[Illustration: Abb. 2. *Grahams* Dialysator.]

Dies brachte *Graham* auf den Gedanken, die Osmose zur Trennung der
Kolloide von den Kristalloiden zu benutzen, ähnlich wie man den
verschiedenen Grad der Flüchtigkeit verwertet, um beispielsweise
Salmiak von Kochsalz durch Erhitzen des Gemenges zu trennen. Für
seinen Zweck benutzte *Graham* den in Abb. 2 dargestellten, von ihm
Dialysator genannten Apparat. Er spannte über einen leichten Holzreif
eine Scheibe aus Pergamentpapier. Auf den Boden der so entstandenen
Höhlung goß er die Lösung, welche dialysiert werden sollte. Das so
erhaltene, siebförmige, zum Teil mit Flüssigkeit gefüllte Gefäß
wurde in einen größeren, mit Wasser versehenen Behälter gesetzt, so
daß es in der durch die Abbildung erläuterten Weise auf dem Wasser
schwamm. Letzteres nimmt, zumal wenn man es häufiger erneuert,
die Kristalloidsubstanz auf, während der kolloidale Stoff nur in
geringem Maße die Membran durchdringt. Infolgedessen besteht die in
dem Dialysator befindliche Flüssigkeit schließlich aus einer fast
reinen Lösung der Kolloidsubstanz. *Grahams* bekanntestes Beispiel
einer solchen Trennung ist die Darstellung kolloidaler Kieselsäure
durch Dialyse[34]. Er versetzte eine Lösung von Natriumsilikat mit
einem Überschuß an Salzsäure[35] und brachte das so entstandene
Gemenge von Wasser, Kieselsäure, Kochsalz und Salzsäure in den
Dialysator. Nach einiger Zeit waren das Salz und die Säure in das
umgebende Wasser diffundiert, und in dem Dialysator befand sich fast
reine, gelöste Kieselsäure. Wurde die Lösung der Kieselsäure etwas
konzentriert und einige Tage aufbewahrt, so machte sich eine neue,
merkwürdige, mit dem kolloidalen Zustand verknüpfte Erscheinung
bemerkbar. Die Kieselsäurelösung verwandelte sich nämlich in eine
farblose, fast durchsichtige Gelatine oder Gallerte. Durch eine solche
gelatinierte Lösung geht, wie *Graham* nachwies, die Diffusion einer
Kristalloidsubstanz mit wenig verringerter Geschwindigkeit, fast
wie durch reines Wasser, vor sich, während die gelatinierte Lösung
für eine Kolloidsubstanz fast undurchdringlich ist. Das Verhalten
von Pergamentpapier und tierischer Membran ließ sich also daraus
erklären, daß diese Scheidewände sich ganz wie gelatinöse Lösungen
verhalten, weil sie selbst Kolloidsubstanzen sind. *Graham* dehnte
die Untersuchung über den kolloidalen Zustand auf viele anorganische
und organische Verbindungen aus. Er wurde dadurch zum Begründer eines
besonderen Zweiges der Wissenschaft, den man heute als Kolloidchemie
bezeichnet. *Graham* ging so weit, die beiden von ihm aufgestellten
Gruppen von chemischen Verbindungen als »zwei verschiedene Welten der
Materie« zu bezeichnen. Kristalloide und Kolloide sollten sich zu
einander etwa wie der Stoff eines Minerals zur organisierten Substanz
verhalten. Spätere Untersuchungen ließen jedoch erkennen, daß ein
solch scharfer Gegensatz nicht vorhanden ist. Der Unterschied in dem
Verhalten der Kristalloide und der Kolloide ist mehr gradweise als
gegensätzlich. So diffundieren auch manche Kristalloide nur langsam
durch tierische Membranen hindurch. Solche Kristalloide verhalten sich
hinsichtlich der Diffusion also ähnlich wie Kolloidsubstanzen, deren
Diffusion ja auch nicht aufgehoben, sondern nur sehr verlangsamt
ist. Die Theorie erklärt diese Unterschiede aus der Annahme, daß die
Zwischenräume der Membransubstanz für die Moleküle gewisser Substanzen
zu klein sind, um einen raschen Durchgang zu gestatten. Solche Stoffe
sind es, die als Kolloide erscheinen.

Eine Stütze fand diese Ansicht durch das von *St. Claire-Deville*
entdeckte und von *Graham* näher untersuchte Verhalten der Gase gegen
erhitzte metallische Scheidewände[36]. Die bekanntesten Beispiele
hierfür sind der Durchgang von Wasserstoff durch erhitztes Platin und
von Kohlenoxyd durch glühendes Eisen. Nach der Vorstellung von *St.
Claire-Deville* und *Graham* handelt es sich hier um eine Porosität,
der ein weit höherer Grad von Feinheit zukommt als der Porosität von
Gips, gebranntem Ton und ähnlichen Stoffen. Beide Forscher nahmen an,
daß die Erscheinung auf intermolekulare Poren hinweist, die durch
die Hitze in solchem Maße vergrößert werden, daß sie Gasmolekeln den
Durchtritt gewähren, für die sie bei gewöhnlicher Temperatur zu eng
sind.

Eine Fortsetzung fanden die osmotischen Untersuchungen, für die
*Dutrochet* und *Graham* die Grundlagen geschaffen hatten, besonders
von seiten der Physiologen. Sie erkannten, daß der tierische und
pflanzliche Stoffwechsel, sowie die in den Zellen auftretenden
Druckkräfte durch osmotische Vorgänge bedingt sind. An die zu
physiologischen Zwecken angestellten osmotischen Untersuchungen knüpfte
endlich die physikalische Chemie im neuesten Stadium ihre Entwicklung
wieder an, um tiefer in das Wesen des chemischen Prozesses und in den
molekularen Aufbau der Verbindungen einzudringen. Doch kann sowohl
von diesen als auch von den physiologischen Ergebnissen der modernen
Forschung erst an späterer Stelle die Rede sein. Daß die Dialyse auch
für die Technik von Bedeutung geworden ist, sei hier nur nebenbei
unter Hinweis auf die Zuckergewinnung erwähnt. An die Stelle des
früheren, stets nur unvollkommenen Auspressens trat die Gewinnung des
zuckerhaltigen Saftes durch Diffusion, sowie die Trennung des Zuckers
von den nicht kristallisierenden Substanzen durch Dialyse[37].

Erst um die Mitte des 19. Jahrhunderts wurde auf dem Gebiete der
Physik der Gase ein Problem zum Abschluß gebracht, mit dem sich schon
das 17. Jahrhundert beschäftigte und das in seinen Anfängen bis in
das griechische Zeitalter zurückreicht. Es ist dies das Problem, den
Zusammenhang zwischen Volumen, Druck und Temperatur der Luft, sowie der
Gase im allgemeinen zu ermitteln. Wir haben das Problem in früheren
Abschnitten durch seine einzelnen Entwicklungsphasen verfolgt. Es hatte
einen gewissen Abschluß durch *Boyle* und durch *Gay-Lussac* gefunden.
*Boyle* hatte das Gesetz für die Abhängigkeit des Volumens vom Druck,
*Gay-Lussac* die Beziehung zwischen Volumen und Temperatur entdeckt.
Nach der von *Gay-Lussac* angestellten Untersuchung dehnen sich alle
Gasarten, wenn man sie in gleichem Maße erwärmt, um gleichviel aus,
nämlich für jeden Grad Celsius um 1/255 des Volumens, das sie bei 0°
einnehmen[38]. Diesem nicht nur für die Wärmemessung, sondern auch für
andere Zweige der Physik sehr wichtigen Koeffizienten hatte man durch
Jahrzehnte volles Vertrauen entgegengebracht, zumal *Daltons* fast
gleichzeitig angestellte Untersuchung dasselbe Ergebnis zu bringen
schien[39]. Es ist von höchstem Interesse, zu sehen, wie das scheinbar
zum Abschluß gebrachte Problem durch Zweifel an der Richtigkeit des
*Gay-Lussac*schen Gesetzes um 1837 wieder aufgerollt wurde und zu einer
Fülle von neuen, nach immer größerer Genauigkeit strebenden Messungen
und theoretischen Folgerungen Anlaß gegeben hat.

Der erste Physiker, der sich mit einer Nachprüfung des von *Gay-Lussac*
ermittelten Wertes befaßte und infolgedessen den erwähnten Anstoß
gab, war *Rudberg*[40]. Er bemerkte, daß die in Frage stehende
Konstante, die für die Thermometrie, die barometrische Höhenmessung,
die Ermittlung der Geschwindigkeit des Schalles und manches andere in
Betracht kommt, erheblich geringer ist, als von *Gay-Lussac* angegeben.
Als Grund dieser Abweichung vermutete *Rudberg*, daß *Gay-Lussac*
bei seinen Versuchen die Luft und die übrigen Gase nicht genügend
getrocknet habe[41]. *Rudberg* bemühte sich daher, die Luft zunächst
soweit wie möglich von Feuchtigkeit zu befreien. Dazu bediente er sich
des in der Gluthitze geschmolzenen und bei Luftabschluß erkalteten
Chlorkalziums. Abb. 3 erläutert seine Versuchsanordnung. Die Glaskugel
ab wurde mit dem Chlorkalziumrohr ED verbunden. Um die in der Kugel
ab befindliche Luft zu trocknen, wurde sie durch starkes Erhitzen der
Kugel zum großen Teile ausgetrieben. Beim Erkalten füllte sich die
Kugel mit Luft, die durch das Chlorkalziumrohr ED treten mußte. Um
jede Spur von Feuchtigkeit zu entfernen, wiederholte *Rudberg* diese
Verrichtung etwa 50mal. Darauf wurde die Kugel in den Siedeapparat
AB gebracht und nebst ihrem Inhalt auf 100° erhitzt. Schließlich
wurde die Spitze der Kugel während des Siedens zugeschmolzen und
erst unter Quecksilber wieder abgebrochen, nachdem die Kugel durch
schmelzenden Schnee auf 0° abgekühlt war. Unter Berücksichtigung
des Barometerstandes fand *Rudberg* auf diese Weise für die
Temperaturdifferenz von 0° bis 100° die Ausdehnung der Luft zu 0,364
bis 0,365.

[Illustration: Abb. 3. Die genauere Bestimmung des
Ausdehnungskoeffizienten der Luft.]

Das den früheren Angaben widersprechende Ergebnis der Untersuchung
*Rudbergs* erregte großes Aufsehen und veranlaßte namhafte Physiker
zu einer Nachprüfung. Eine solche war um so notwendiger, als man sich
nach der Aufstellung der *Avogadro*schen Regel der Bestimmung des
spezifischen Gewichtes der gasförmigen chemischen Verbindungen unter
Reduktion der erhaltenen Werte auf Grund des *Boyle*schen und des
*Gay-Lussac*schen Gesetzes zur Feststellung der Molekulargewichte
bediente.

Die erste Nachprüfung veranstaltete *Magnus*[42]. Sie ergab als
Koeffizienten für die Ausdehnung der trockenen Luft den Wert 0,003665
und bestätigte *Rudbergs* Zahl (0,00365). *Magnus* stellte sich
gleichzeitig die umfassendere Aufgabe, zu ermitteln, ob eins der
allgemeinsten Gesetze der Physik genau oder nur annähernd richtig
sei, ob nämlich, wie *Gay-Lussac* festgestellt haben wollte, alle
Gase denselben Ausdehnungskoeffizienten besitzen oder nicht. Die von
*Magnus* mit großer Schärfe angestellten Messungen ergaben für

  Luft             0,00366508
  Wasserstoff      0,00365659
  Kohlendioxyd     0,00369087
  Schwefeldioxyd   0,00385618.

Es zeigte sich also, daß das *Gay-Lussac*sche Gesetz für die
verschiedenen Gase zwar annähernd, aber nicht in aller Strenge richtig
ist. Woran das liegt, vermochte *Magnus* nicht zu sagen. Doch fiel
ihm auf, daß die leicht zu verflüssigenden Gase (Kohlendioxyd und
Schwefeldioxyd) am meisten von dem für die Luft gefundenen Wert
abweichen, während die Ausdehnungskoeffizienten der damals noch als
permanent geltenden Gasarten (Luft und Wasserstoff) übereinstimmen.
An diesem Punkte setzten die mit einem ganz außerordentlichen Aufwand
an experimentellen Hilfsmitteln und mit größter Schärfe angestellten
Untersuchungen von *Regnault* ein. Sie ergaben, daß die bisher für
die Gase angenommenen Grundgesetze in aller Schärfe nur für den
vollkommenen Gaszustand (gleichsam für ein ideales Gas) gelten, einen
Zustand, dem sich die Gase, die uns die Natur darbietet, nur mehr oder
weniger annähern. Vor allem fand *Regnault*, daß die Abweichungen um so
größer werden, je mehr man durch Druck die Teilchen des Gases einander
nähert. Offenbar wird dadurch den molekularen Anziehungskräften
ein größerer Spielraum zu ihrer Betätigung gewährt. Schon für die
aus permanenten Gasen bestehende Luft zeigte es sich, daß ihr
Ausdehnungskoeffizient mit dem Drucke merklich zunimmt. Mit anderen
Worten: Die Luft dehnt sich zwischen denselben Temperaturgrenzen
um so beträchtlicher aus, je näher ihre Teilchen sich beieinander
befinden. Noch deutlicher und in gleichem Sinne trat diese Abweichung
bei denjenigen Gasen hervor, die leicht in den flüssigen Zustand
übergeführt werden können, z. B. beim Schwefeldioxyd[43].

Die Erkenntnis, daß die Ausdehnung der Gase keineswegs in aller Strenge
den einfachen Gesetzen folgt, die man solange als richtig betrachtet
hatte, mußte auch den Wert des Luftthermometers beeinträchtigen.
Das Luftthermometer hatte bis zu den Untersuchungen von *Regnault*
als ein Normalthermometer gegolten. Man hatte geglaubt, in diesem
Instrument ein Mittel zum Messen absoluter Wärmegrade zu besitzen.
Jetzt ergab sich, daß seine Angaben der Zunahme der Wärme nicht
genau proportional sind. Es besitzt demnach keinen höheren Rang
als die übrigen Thermometer, deren Gang eine mehr oder weniger
verwickelte Funktion der Temperaturzunahme ist. Auf diesem Gebiete
wie überall war das Hauptergebnis der mit immer größerer Genauigkeit
und mit Berücksichtigung möglichst aller Nebenumstände angestellten
Messungen, daß absolute Vergleichspunkte und Vergleichssysteme nicht
zu erlangen sind, sondern alle unsere Erkenntnis nur relativ ist.
In der Astronomie hatte lange Zeit die Sonne als Beziehungspunkt
gegolten. Ferner hatte man den Fixsternhimmel für ein unveränderliches
Vergleichssystem gehalten. Seit der Entdeckung der Eigenbewegung
der Sonne und aller übrigen Fixsterne gibt es genau genommen in
der Astronomie kein absolutes Maß mehr. Ähnlich ist es seit der
Aufstellung der Evolutionstheorie auf dem Gebiete der Biologie
geworden. Der Artbegriff, der früher als etwas Feststehendes galt,
hat nur noch einen relativen Wert. Ebenso hat sich in der Chemie das
Element den Untersuchungen über die Radioaktivität zufolge als kein
absolut unveränderlicher Komplex von Eigenschaften, sondern als etwas
Wandelbares, nur relativ Bestimmtes ergeben.

Von Bedeutung für die Physik der Gase, sowie für manche anderen Gebiete
war auch die Erfindung der Quecksilberluftpumpe durch den Mechaniker
*Geißler* (1857) und ihre Verbesserung durch *Toepler* (1861). Die
Anregung zur Konstruktion dieses wichtigsten unter den neueren
aerostatischen Apparaten ging von einem Physiologen aus, der sich des
Vakuums bedienen wollte, um die in dem Blute gelösten Gase zu erhalten.
Handelte es sich bei der Quecksilberluftpumpe auch um einen alten
Gedanken, so ist die praktische Durchführung dieses Gedanken doch ein
Triumph des neueren Instrumentenbaues. *Toeplers* »Quecksilberluftpumpe
ohne Hähne, Ventile und schädlichen Raum« übertraf die Luftpumpen
der alten, auf *Guericke* zurückgehenden Konstruktion in solchem
Maße, daß sie einen tausendmal so großen Verdünnungsgrad ergab.
Die Erfindung der Quecksilberluftpumpe, deren Prinzip ja darin
besteht, die zu evakuierenden Gefäße in häufiger Wiederholung mit
der *Torricelli*schen Leere in Verbindung zu setzen, führte zur
Herstellung der *Geißler*schen Röhren und zur Entdeckung der Kathoden-
und der Röntgenstrahlen. Auch für die Elektrotechnik, die sich der
Quecksilberluftpumpe zur Herstellung evakuierter Glühlampen bediente,
ist es fruchtbar geworden. Ein schönes Beispiel, wie ein Fortschritt
auf einem Gebiete häufig zahlreiche Fortschritte in anderen, oft weit
entlegenen Zweigen der Forschung oder der Praxis bedingt.

Die Versuche, die sich an die genauere Bestimmung des
Ausdehnungskoeffizienten der Luft anschlossen, hatten zu der Erkenntnis
geführt, daß die Gase in ihrem Verhalten um so mehr von den für einen
gleichsam idealen Zustand geltenden Gesetzen *Boyles* und *Gay-Lussacs*
abweichen, je mehr die Gase sich ihrem Kondensationspunkt nähern.
Ganz zutreffend hatte *Regnault* diese Erscheinung auf das mit der
Annäherung der Teilchen verbundene Auftreten molekularer Kräfte
zurückgeführt. Die weiteren Untersuchungen ließen immer deutlicher
erkennen, daß sich eine scharfe Grenze zwischen dem gasförmigen
und dem dampfförmigen Zustand, ja zwischen den Aggregatszuständen
überhaupt nicht angeben läßt. Daß die Gase nichts anderes als weit
von ihrem Kondensationspunkt entfernte Dämpfe sind, hatten schon
die Versuche *Faradays* wahrscheinlich gemacht. Trotzdem waren die
Bemühungen, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und einige andere Gase
zu verflüssigen, vorerst erfolglos geblieben, obgleich man starke
Druckkräfte und gleichzeitig eine Kältemischung aus Kohlendioxyd und
Äther anwandte, mit der sich eine Temperatur von -78° Celsius erreichen
ließ.

Einen großen Fortschritt in der Deutung der verschiedenen
Aggregatszustände bewirkte die Untersuchung, welche *Andrews*[44] über
die Kontinuität des gasförmigen und des flüssigen Zustandes der Materie
veröffentlichte. *Andrews* stellte seine Beobachtungen besonders
an Kohlendioxyd an, einem Gas, das *Faraday* durch Zusammenpressen
verflüssigt und *Thilorier* zuerst in größerer Menge im flüssigen und
durch Verdunstung der Flüssigkeit im festen Zustande erhalten hatte.
*Andrews* komprimierte Kohlendioxyd bei verschiedenen Temperaturen
in Glasgefäßen. Dabei machte er die merkwürdige Entdeckung, daß
sich oberhalb einer gewissen Temperatur (31° C), die *Andrews* die
kritische Temperatur des betreffenden Gases nannte, keine Verflüssigung
des Kohlendioxyds bewirken läßt, selbst wenn man den Druck bis zu
beliebiger Höhe steigert. Das Eigentümliche dieses als »überkritisch«
bezeichneten Zustandes erkennt man am besten aus folgender Schilderung
des Entdeckers: »Bei der teilweisen Verdichtung von Kohlendioxyd durch
bloßen Druck und gleichzeitiger allmählicher Steigerung der Temperatur
bis auf 31° C wurde die trennende Fläche zwischen der Flüssigkeit und
dem Gase immer undeutlicher, sie verlor ihre Krümmung und verschwand
endlich ganz. Der Raum war dann erfüllt von einer homogenen Substanz,
die bei einer plötzlichen Verringerung des Druckes oder der Temperatur
ein eigentümliches Aussehen annahm. Es machte den Eindruck, als ob
flatternde Streifen sich durch die ganze Masse bewegten.«

Es erhob sich die Frage, ob man es hier mit dem gasförmigen oder mit
dem flüssigen oder gar mit einem neuen Zustande zu tun habe. Die
Deutung, welche *Andrews* der von ihm beobachteten Erscheinung gab,
konnte nur dahin lauten, daß wir es bei dem gewöhnlichen Gas- und
bei dem gewöhnlichen Flüssigkeitszustande mit zwei weit voneinander
getrennten Formen ein- und desselben Aggregatszustandes zu tun haben.
Durch eine Reihe allmählicher Abstufungen lassen sich nämlich diese
Formen so ineinander überführen, daß nirgends eine Unterbrechung
bemerkbar ist. Vom vollkommenen Gase bis zur vollkommenen Flüssigkeit
erfolgt der Übergang durch einen kontinuierlichen Vorgang. Das
Kohlendioxyd bleibt bei Temperaturen über 31° C gasförmig, selbst wenn
das Gas ein geringeres Volumen einnimmt, als es im flüssigen Zustande
besessen hätte. Das gleiche Verhalten zeigen die übrigen, auf ihre
kritische Temperatur und ihren überkritischen Zustand von *Andrews*
untersuchten Gase, wie Ammoniak, Stickstoffoxyd usw.

Auch die Unterscheidung von Gas und Dampf erwies sich als eine ganz
willkürliche und in wissenschaftlicher Hinsicht wertlose. Äther im
gasförmigen Zustande hatte man als Dampf, Schwefeldioxyd dagegen in
demselben Zustande als Gas bezeichnet. Dennoch sind beide Verbindungen
Dämpfe, von denen der eine (Äther) aus einer bei +35° siedenden,
der andere aus einer bei -10° siedenden Flüssigkeit hervorgeht.
Ausschlaggebend war also nur der an sich unbedeutende Umstand, daß
der Siedepunkt des Äthers höher und derjenige des Schwefeldioxyds
tiefer liegt als die durchschnittliche Temperatur der Atmosphäre. Eine
bessere Unterscheidung des dampfförmigen und des gasförmigen Zustandes
läßt sich dagegen nach *Andrews* unter Beachtung der kritischen
Temperatur des betreffenden Stoffes treffen. So würde Kohlendioxyd bei
Temperaturen, die über +31° liegen, als Gas anzusprechen sein, weil es
bei solchen Temperaturen durch keinen noch so hohen Druck verflüssigt
werden kann. Unterhalb des kritischen Punktes, in einem Zustande, in
dem die Substanz gasförmig und flüssig bestehen kann, wäre sie dagegen
als Dampf zu betrachten.

Aus den Untersuchungen *Andrews* ging nun auch mit größter
Wahrscheinlichkeit hervor, weshalb es trotz der Anwendung großer
Druckkräfte noch nicht gelungen war, die sogenannten permanenten
Gase, nämlich Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff zu verflüssigen.
Offenbar hatte man die Abkühlung nicht bis unter den kritischen Punkt
getrieben. Sobald man diesen Umstand in Betracht zog, gelang es
Sauerstoff und Stickstoff in den flüssigen Zustand überzuführen[45].
Beim Sauerstoff geschah dies unter einem Druck von 500 Atmosphären
und bei einer Temperatur von -140°. Die kritische Temperatur des
Sauerstoffs wurde zu -118°, sein Siedepunkt zu -182° ermittelt. Später
gelang auch die Verflüssigung von Wasserstoff, dessen kritische
Temperatur und dessen Siedepunkt noch tiefer liegen. Am schwierigsten
war die Verflüssigung des Heliums, das 1868 von *Lockyer* auf
spektroskopischem Wege in der Sonne entdeckt und später als Bestandteil
der Atmosphäre und des Minerals *Cleveït* nachgewiesen wurde. Es
wurde erst durch *Ramsay* in den flüssigen Zustand übergeführt. Seine
kritische Temperatur und sein Siedepunkt kommen dem absoluten Nullpunkt
nahe.

Auf die Entwicklung der Kälteindustrie, die sich an diese Kette von
Untersuchungen anschloß, kann hier nicht näher eingegangen werden.
Theoretisch fanden die Forschungen über die Natur des gasförmigen
Zustandes einen gewissen Abschluß durch *van der Waals*[46]. Es
gelang ihm unter Berücksichtigung der mit der Verringerung des
Volumens der Gase zunehmenden Molekularattraktion eine Gleichung
aufzustellen, die sowohl den gasförmigen als den flüssigen Zustand
in sich begreift. Diese *van der Waal*sche Zustandsgleichung ist als
eine Erweiterung der Formel V . P = R . T zu betrachten, die für das
*Mariotte-Gay-Lussac*sche Gesetz gilt[47]. Diese Formel nimmt bei *van
der Waals* den Ausdruck

(V - b)(P + a/V^2) = RT

an. Die Werte a und b sind gewisse, für jedes Gas erst zu ermittelnde
konstante Größen. *Van der Waals* berechnete sie für Kohlendioxyd zu
0,00874 und 0,0023. Für dieses Gas besitzt die Zustandsgleichung somit
die Form

(V - 0,0023)(P + 0,00874/V^2) = R . T

Diese Formel entspricht nicht nur den von *Andrews* bei der Verdichtung
des Kohlendioxyds erhaltenen Werten, sondern auch dem Verhalten des
flüssigen Kohlendioxyds.

Von der größten Wichtigkeit für die neuere Physik und Chemie waren die
Anschauungen, die *Avogadro*[48] über die molekulare Zusammensetzung
der Gase entwickelte. Daß wir *Avogadros* Hypothese erst an dieser
Stelle würdigen, obgleich er sie schon 1811 aufstellte, ist darin
begründet, daß diese Hypothese zunächst kaum beachtet wurde. Erst um
die Mitte des 19. Jahrhunderts hatte sich durch das Emporblühen der
organischen Chemie und der Physik der Gase der Begriff des Moleküls
soweit entwickelt, daß die *Avogadro*sche Hypothese in ihrer vollen
Bedeutung erkannt und zur Grundlage der Molekulartheorie gemacht werden
konnte.

*Avogadros* Hypothese erwuchs aus dem Bestreben, für das so
gleichartige Verhalten, das die Gase trotz aller Verschiedenheit
in ihrer chemischen Zusammensetzung gegenüber den Druck- und
Temperaturveränderungen, sowie beim Eingehen von chemischen
Verbindungen zeigen, eine gemeinsame Ursache aufzufinden. Die
unmittelbare Anregung erhielt *Avogadro* durch *Gay-Lussacs* kurz
vorher (1809) gemachte Entdeckung des Volumgesetzes. Es besagt, daß
die Verbindungen der Gase nach einfachen Volumverhältnissen erfolgen
und daß, wenn die Verbindung gasförmig ist, ihr Volumen gleichfalls
in einem einfachen Verhältnis zu demjenigen Volumen steht, das die
Gase vor ihrer Verbindung einnahmen[49]. Diese Tatsachen suchte
*Avogadro* durch die Annahme zu erklären, daß gleiche Volumina der
verschiedensten Gase gleichviel Moleküle enthalten. Vorausgesetzt wird
selbstverständlich, daß die Gase unter ein und demselben Drucke stehen
und bei gleicher Temperatur gemessen werden.

Um vergleichbare Werte zu erhalten, waren daher die gemessenen
Gasvolumina, bevor man sie unter dem Gesichtspunkt der *Avogadro*schen
Regel betrachtete, auf Normaldruck (1 Atm.) und Normaltemperatur (0°)
zurückzuführen. *Avogadro* erkannte in seiner Regel ein Mittel, um
die relativen Gewichte der Moleküle solcher Stoffe zu bestimmen, die
gasförmig sind oder leicht vergast werden können. Die Molekulargewichte
zweier Gase verhalten sich nämlich, wenn man *Avogadros* Hypothese
als richtig voraussetzt, wie ihre Dichtigkeiten. Für Stickstoff und
Wasserstoff verhalten sich diese z. B. nach *Avogadro* wie 13,24 : 1
(das heute als gültig anerkannte Verhältnis ist 14,01 : 1).

Die Tatsache, daß sich ein Raumteil Stickstoff mit drei gleichgroßen
Raumteilen Wasserstoff verbindet, bedeutet nach *Avogadros* Regel, daß
jedes Molekül Ammoniak durch die Einwirkung eines Stickstoffmoleküls
auf drei Wasserstoffmoleküle entsteht. *Avogadro* mußte nämlich für
die Elemente annehmen, daß ihre freiexistierenden Teile nicht die
Atome sind, sondern daß sich die freiexistierenden Teilchen aus Atomen
zusammensetzen. Da beispielsweise in den zwei Raumteilen Ammoniak, die
sich aus Stickstoff bei seiner Vereinigung mit Wasserstoff bilden,
die doppelte Zahl von Molekeln enthalten ist, die sich in dem einen
Raumteil Stickstoff findet, der in die Verbindung eingeht, da ferner
in jedem Ammoniakmolekül Stickstoff enthalten ist, der aus dem einen
Raumteil herstammt, so muß letzterer, damit der *Avogadro*schen
Hypothese entsprochen ist, aus Molekeln bestehen, von denen jedes zwei
Atome Stickstoff enthält[50].

Eine wichtige Stütze erhielt die *Avogadro*sche Regel dadurch, daß das
für manche Stoffe durch andere physikalische Methoden oder auf rein
chemischem Wege gefundene Molekulargewicht mit dem aus der Dampfdichte
abgeleiteten Molekulargewicht in vollem Einklang stand.

Gewisse scheinbare Abweichungen bestätigten nur die Regel, da sich die
abnormen Dampfdichten, mit denen man später bekannt wurde, auf einen
teilweisen oder vollständigen Zerfall der Moleküle zurückführen ließen.
Derartige Vorgänge hat man als Dissoziationen bezeichnet. Ihr Studium
hat einen tiefen Einblick in das Wesen der chemischen Verwandtschaft
erschlossen[51].

Unabhängig von *Avogadro* gelangte auch der französische Physiker
*Ampère*[52] zu der Vorstellung, daß »die Zahl der Moleküle dem Volumen
der Gase proportional ist«[53]. *Ampère* ging davon aus, daß alle Gase
gegenüber Druck- und Temperaturveränderungen das gleiche Verhalten
zeigen. Er erklärte dies aus der Annahme, daß die Moleküle der Gase
soweit von einander entfernt seien, daß die Kohäsion und die Affinität
nicht mehr zwischen ihnen wirke. Die Entfernungen hingen vielmehr
nur vom Druck und von der Temperatur ab. Aus diesem Grunde seien die
Gasmolekel bei gleichem Druck und gleicher Temperatur gleich weit von
einander entfernt.

Der weitere Ausbau des durch *Avogadros* Theorie erschlossenen
Gebietes hing von der Entwicklung der gasometrischen Methoden ab.
Einen für leicht flüchtige Verbindungen geeigneten Apparat gab schon
*Gay-Lussac*[54] an. Er ließ in einer mit Quecksilber gefüllten,
weiten Glasröhre BV, die in einer Quecksilberwanne stand, ein
dünnwandiges Glaskügelchen emporsteigen, das eine abgewogene Menge der
Substanz enthielt[55]. Dann wurde die Glasröhre mit ihrem Inhalt auf
eine Temperatur erwärmt, die zum Zersprengen der Glaskugel und zum
Verdampfen der eingeschlossenen Substanz genügte. Dies geschah, indem
man in ein weites, die Glasröhre völlig einschließendes Gefäß (MM)
eine Flüssigkeit goß und den ganzen Apparat erwärmte. Aus dem Gewicht
der Substanz, dem Volumen des Dampfes, seiner Temperatur und seiner
Spannung ließ sich die Dampfdichte berechnen.

[Illustration: Abb. 4. *Gay-Lussacs* Apparat zum Bestimmen der
Dampfdichte.]

Weit vollkommener und auch für schwerer flüchtige Stoffe geeignet war
das von *Dumas* benutzte Verfahren[56], das Abbildung 5 erläutert.
*Dumas* ging von einem bekannten Volumen aus. Er brachte in einen
Glaskolben weit mehr von der Substanz als zur Ausfüllung des Kolbens
mit Dampf nötig war. Darauf wurde der Kolben je nach der Höhe des
Siedepunktes in ein Wasser-, Säure- oder Metallbad RR gebracht. In
diesem Bade wurde er auf eine etwas über dem Siedepunkt der Substanz
liegende Temperatur erhitzt. Infolgedessen entwich aus der Spitze des
Kolbens ein Dampfstrom, der die Luft daraus verdrängte und so lange
dauerte, bis die Substanz völlig vergast war. Dann wurde die Spitze
zugeschmolzen, und der Kolben nach dem Erkalten mit seinem Inhalt
gewogen. Den Inhalt des Kolbens bestimmte man, indem man seine Spitze
unter Quecksilber abbrach. Letzteres füllte den Kolben, da sich der
Dampf verdichtet hatte, völlig aus, so daß sich aus der eingedrungenen
Menge Quecksilber der Inhalt des Kolbens berechnen ließ.

Aus diesen Apparaten haben sich die neueren zur Bestimmung der
Dampfdichte ersonnenen Vorrichtungen entwickelt[57].

[Illustration: Abb. 5. Der von *Dumas* herrührende Apparat zum
Bestimmen der Dampfdichte.

P Bleimasse zum Beschweren des Ballons. LL Bleistreifen. SS Sand. II
Kupferplatte. CC glühende Kohle, die verhindern soll, daß im Halse des
Ballons Kondensation stattfindet.]

Auch auf den Gebieten der Optik und der Wärmelehre sind in dieser zur
Aufstellung des Energieprinzips hinüberleitenden Periode eine Reihe von
wichtigen theoretischen Fortschritten, Entdeckungen und Erfindungen
zu verzeichnen. Auf dem Gebiete der Optik bestand das wichtigste
Ereignis darin, daß der Sieg der Undulations- oder Wellentheorie über
die Emissionstheorie durch *Fresnels* Untersuchungen entschieden wurde.
Dies geschah in dem Jahrzehnt von etwa 1820-1830[58].

Am meisten Schwierigkeiten machte es, die Doppelbrechung aus der
Annahme zu erklären, daß das Licht in transversalen Schwingungen des
Äthers besteht. Mit den Erscheinungen der Doppelbrechung und der
Polarisation durch Doppelbrechung hatte sich schon *Huygens*, der
Urheber der Wellentheorie, beschäftigt[59]. In seiner 1690 erschienenen
Abhandlung über das Licht erklärte er die am Kalkspat entdeckte
Doppelbrechung durch die Annahme, daß sich das Licht in diesem Mineral
in sphäroidischen Wellen fortpflanze. Für die Polarisation fand
*Huygens* keine Erklärung, weil er voraussetzte, daß das Licht wie der
Schall auf longitudinalen Schwingungen beruhe. Nachdem man durch die
Tatsachen zu der Annahme transversaler Schwingungen genötigt worden
war, lag es nahe, die für die elastischen festen Körper entwickelte
Theorie derartiger Schwingungen in die theoretische Optik einzuführen.
Dies geschah fast gleichzeitig durch *Cauchy*[60] und durch *Franz
Neumann*[61]. Beide machten ihre Untersuchungen unabhängig von
einander, *Cauchy* mehr vom mathematischen und *Neumann* mehr vom
physikalischen Standpunkte aus. *Neumann* hat seine Theorie im Jahre
1832 veröffentlicht[62]. Er fand, daß in einem kristallinischen
Medium die Bewegungen im allgemeinen in drei aufeinander senkrechten
Richtungen stattfinden, nämlich parallel den drei Achsen des Ellipsoids.

Während *Fresnel* angenommen hatte, daß die Schwingungen beim
polarisierten Licht senkrecht zur Polarisationsebene erfolgen,
definierte *Neumann* als Polarisationsebene diejenige Ebene, welche
durch die Wellenebene und die Schwingungsrichtung gelegt ist. Daß sich
die Erscheinungen der Polarisation aus beiden Annahmen erklären ließen,
rührt daher, daß *Fresnel* und *Neumann* bezüglich der Beschaffenheit
des Lichtäthers von verschiedenen Voraussetzungen ausgingen. Nach
*Neumann* ist die Dichtigkeit des Äthers in allen Medien die gleiche,
die Elastizität indessen verschieden, während *Fresnel* für die
verschiedenen Medien Unterschiede in der Dichtigkeit des Äthers annahm.

*Neumann* war auch einer der ersten, der sich mit der in
nichtkristallisierten Körpern durch Druck- und Wärmewirkung künstlich
hervorgerufenen Doppelbrechung befaßte. Er zeigte, daß in diesem Falle
dieselben Gesetze wie für kristallinische Substanzen gelten[63].

Anknüpfend an die Wellentheorie des Lichtes entwickelte *Doppler*
im Jahre 1842 in seiner Abhandlung Ȇber das farbige Licht der
Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels[64]« das nach
ihm benannte Prinzip, daß die Höhe eines Tones, sowie die Art eines
Lichteindrucks davon abhängen, ob sich die Entfernung zwischen der
Wellenquelle und dem empfindenden Organ vergrößert oder verringert.

In dieser Abhandlung[65] weist *Doppler* darauf hin, daß man sowohl in
der Licht- und Schalllehre, wie auch in der allgemeinen Wellenlehre
auf einen Umstand bisher keine Rücksicht genommen. Betrachte man
nämlich die Licht- und Schallwellen als die Ursachen der Licht- und
Schallempfindungen und nicht bloß als objektive Vorgänge, so müsse man
nicht nur danach fragen, in welchen Zeitintervallen die Wellenbewegung
an und für sich vor sich gehe, sondern in welchen Intervallen und in
welcher Stärke die Äther- und die Luftschwingungen vom Auge oder von
dem Ohre des Beobachters aufgenommen und dementsprechend empfunden
würden.

»In der Tat scheint nichts begreiflicher«, sagt Doppler, »als daß die
Zeit, die zwischen zwei Wellenschlägen verfließt, für einen Beobachter
sich verkürzen muß, wenn er den ankommenden Wellen entgegeneilt,
dagegen sich verlängern, wenn er ihnen enteilt, und daß gleichzeitig
im ersteren Falle die Intensität des Wellenschlages größer werden, im
zweiten Falle dagegen abnehmen muß. Bei einer Bewegung der Wellenquelle
selbst findet natürlich eine ähnliche Veränderung in demselben Sinne
statt.«

Die experimentelle Bestätigung des *Doppler*schen Prinzips, soweit es
sich um akustische Vorgänge handelt, gelang *Buys-Ballot*. Er stellte
seine Versuche auf einem in Bewegung begriffenen Eisenbahnzuge an. Es
ergab sich für einen auf der Station verweilenden Beobachter, daß der
Ton eines auf dem Zuge gegebenen Signals höher würde, wenn der Zug sich
näherte und tiefer, wenn er sich entfernte. Und zwar entsprachen die
Änderungen in der Tonhöhe der von *Doppler* aufgestellten Theorie.

Weit schwieriger als der akustische war der optische Nachweis der
Richtigkeit des *Doppler*schen Prinzips, da selbst die kosmischen
Ortsveränderungen im Verhältnis zur Fortpflanzungsgeschwindigkeit des
Lichtes nur gering sind.

*Doppler* suchte aus seinem Prinzip das verschiedenfarbige Licht der
Fixsterne zu erklären. Wenn ein leuchtender Gegenstand sich dem Auge
nähert, so gehe die Farbe mit steigender Geschwindigkeit von Weiß in
Grün, dann in Blau und endlich in Violett über. Entfernt sich die
Lichtquelle vom Beobachter, so sollte sich das ausgesandte weiße Licht
in Gelb, Orange und endlich in Rot verwandeln. Ganz abgesehen davon,
daß die Sterne ganz ungeheuere Geschwindigkeiten besitzen müßten,
falls ihr Licht die ihnen von *Doppler* zugeschriebenen Änderungen
erleiden soll, hat sich auch aus anderen Gründen *Dopplers* Erklärung
des farbigen Lichtes der Sterne als unzutreffend erwiesen. Trotzdem
wurde *Dopplers* Prinzip für die Astronomie außerordentlich fruchtbar.
Als nämlich zwanzig Jahre später die spektralanalytische Untersuchung
der Gestirne begann, nahm man Verschiebungen der Spektrallinien
wahr, die nur dadurch ihre Erklärung finden konnten, daß man sich
des *Doppler*schen Prinzips bediente. Auch darin gab die Zukunft
*Doppler* Recht, daß tatsächlich aus seinem Prinzip auf eine auf uns
zu oder von uns fort gerichtete Bewegung der Fixsterne geschlossen
werden kann, wenn es sich auch nur um eine der geringen Verschiebung
der Spektrallinien entsprechende Geschwindigkeit von wenigen Meilen
handelt. Die Fortschritte der modernen Astrophysik werden uns noch
Gelegenheit geben, die Bedeutung des *Doppler*schen Prinzips in seiner
ganzen Tragweite zu ermessen.

Auch in der Anfertigung von optischen Instrumenten und in der Theorie
des Sehens fanden um die Mitte des 19. Jahrhunderts zahlreiche
Fortschritte statt, die hier, wo es in erster Linie auf die Entwicklung
der großen Probleme ankommt, indessen nur angedeutet werden können.
So führten die Untersuchungen über die Polarisation des Lichtes zur
Erfindung der Polaristrobometer, d. h. von Apparaten, welche die
Drehung des Polarisationswinkel genauer zu messen gestatteten. Unter
diesen Apparaten ist vor allem das Saccharometer von *Soleil* (1847)
zu nennen. Wie sein Name sagt, dient es dazu, den Zuckergehalt von
Lösungen zu bestimmen. Und zwar geschieht dies, indem man den Winkel
mißt, um den die Polarisationsebene des Lichtes beim Hindurchgehen
durch die zuckerhaltige Lösung gedreht wird.

Daß sich das Polarimeter nicht nur praktischen Zwecken dienstbar
machen, sondern auch zur Bewältigung theoretischer, scheinbar mit der
Optik zunächst in gar keiner Beziehung stehender Aufgaben verwerten
läßt, bewiesen die Arbeiten *Jellets* über chemische Massenwirkung
und die späteren Untersuchungen über die Geschwindigkeit, mit welcher
chemische Reaktionen verlaufen. Wir werden bei der Beschäftigung mit
diesen Problemen der allgemeinen Chemie auf die Dienste, welche das
Polarimeter der Wissenschaft in allen ihren Zweigen geleistet hat,
wieder zurückkommen.

[Illustration: Abb. 6. *Wheatstone* erläutert das binokulare Sehen.]

Untersuchungen über die Physiologie der Gesichtswahrnehmung führten
zur Erfindung des Stereoskops und anderer binokularer Instrumente. Das
erste Stereoskop verfertigte, der auf vielen Gebieten als Erfinder
bekannt gewordene Engländer *Wheatstone*[66]. *Wheatstone* ging von
einer vor ihm kaum beachteten Tatsache aus, die sich auf die binokulare
Wahrnehmung naher Gegenstände bezieht. Betrachtet man z. B. einen
Würfel aus geringer Entfernung mit beiden Augen, so sieht jedes Auge
ein besonderes Bild des Körpers, wie es die nebenstehende Zeichnung
*Wheatstones* erläutert[67]. Das Bild a ist die perspektivische
Projektion, welche das linke, b diejenige, welche das rechte Auge
wahrnimmt. Auf der Verschiedenheit dieser Projektionen beruht offenbar
der räumliche Eindruck, den wir von dem in der Nähe gesehenen
Gegenstande erhalten. Die beiden perspektivischen Projektionen werden
um so ähnlicher, je weiter wir uns von dem Gegenstande entfernen.
Aus diesem Grunde erscheinen uns entfernte Objekte auch nicht mehr
körperlich.

Zur Bestätigung der Ansicht, daß das körperliche Sehen auf
der gleichzeitigen Wahrnehmung von zwei einander unähnlichen
perspektivischen Bildern beruht, konstruierte *Wheatstone* einen
besonderen Apparat. Diesem liegt das Prinzip zugrunde, daß jedem Auge
an Stelle des Gegenstandes die Projektion des Gegenstandes auf eine
Ebene so dargeboten wird, wie sie dem Auge erscheint. Die nebenstehende
Abbildung stellt den von *Wheatstone* Stereoskop genannten Apparat
nach seiner Zeichnung dar. Er besteht aus zwei ebenen Spiegeln (A, A),
die einen Winkel von 90° einschließen. Die beiden perspektivischen
Bilder des Gegenstandes werden auf den seitlichen, verschiebbaren
Tafeln DD so angebracht, daß das Spiegelbild des rechten Bildes durch
den rechterhand befindlichen Spiegel in das rechte Auge und das zweite
Spiegelbild durch den anderen Spiegel in das linke Auge gelangt.

[Illustration: Abb. 7. *Wheatstones* Stereoskop.]

Der Erfolg entsprach ganz der gehegten Erwartung. Bringt man nämlich
die Bilder zu den Augen in die richtige Stellung, so wird nur ein
einziges, körperlich erscheinendes Bild wahrgenommen.

Zehn Jahre später gab *Brewster*[68] dem Stereoskop die in Abbildung
8 dargestellte, noch heute gebräuchliche Einrichtung. Zwei Halblinsen
l und l^1 sind so gefaßt, daß ihr Abstand gleich dem Abstande der
Pupillen ist (etwa 6,5 cm). Die beiden perspektivischen Bilder a und
b befinden sich in einer Ebene. Sie werden durch die prismenförmigen
Halblinsen um so viel nach einem zwischen a und b liegenden Punkt
verschoben, daß sie auf identische Punkte der Netzhäute fallen.
Infolgedessen nimmt man nur ein Bild wahr, das aber infolge der
Verschiedenheit der unähnlichen Bilder, die in der Wahrnehmung
zusammengefaßt werden, körperlich erscheint.

[Illustration: Abb. 8. *Brewsters* Stereoskop.]

Ein weniger bekanntes, aber nicht minder wichtiges neueres optisches
Instrument ist der von *Toepler*[69] erfundene Schlierenapparat[70].
Dieser Apparat löst die ganz neue Aufgabe, die kleinsten
Unregelmäßigkeiten, die in den Brechungsverhältnissen durchsichtiger
Medien stellenweise auftreten, unmittelbar sichtbar zu machen.
Derartige Unregelmäßigkeiten und Schwankungen machen sich, wenn
sie bedeutend sind, in etwas dickeren Glasmassen oder auch bei
Lösungsvorgängen (Zucker in Wasser) dem bloßen Auge bemerkbar und
sind unter dem Namen »Schlieren« bekannt. Bei Glasmassen, die zur
Herstellung optischer Instrumente dienen, sind solche Schlieren sehr
störend, weil sie infolge unregelmäßiger Brechung die Schärfe der
optischen Bilder beeinträchtigen. Ein Apparat, der auch die feineren,
dem bloßen Auge verborgen bleibenden Schlieren aufzudecken gestattet,
mußte daher für die praktische Optik sehr wertvoll sein. Er war es
aber, wie wir sogleich des näheren sehen werden, nicht weniger für
viele Teile der theoretischen Physik.

[Illustration: Abb. 9. Zur Erläuterung des *Toepler*schen
Schlierenapparates.]

Das Prinzip, nach dem *Toepler* seinen Schlierenapparat verfertigte,
wird durch die nebenstehende, von ihm herrührende Zeichnung erläutert.
Es sei a ein leuchtender Punkt und L eine Konvexlinse, welche die
von a ausgehenden Strahlen in b vereinigt. Ein in der Linsenachse
befindliches Auge O wird so nahe an den Punkt b herangebracht, daß die
von b aus divergierenden Strahlen sämtlich durch die Pupille hindurch
auf die Netzhaut gelangen. Ein wichtiger Teil des Apparats ist eine
undurchsichtige, mit einer feinen Öffnung versehene Scheidewand (in der
Abbildung durch hc angedeutet). Der Apparat wird so eingestellt, daß
sich b gerade in der Öffnung der Wand befindet. Dann wird das Auge O,
wenn die Linse L optisch ganz homogen ist, ein gleichmäßig erleuchtetes
Bild der Linse erblicken. Befindet sich dagegen im Innern der Linse
eine Stelle gi, deren Brechungsvermögen von dem der übrigen Glasmasse
abweicht (eine Schliere), so werden die durch gi gehenden Lichtstrahlen
nicht genau nach b, sondern beispielsweise von g nach d und von i nach
f gebrochen werden. Solche Strahlen werden also durch das Diaphragma
abgeblendet, weil sie nicht die Öffnung, sondern die undurchsichtige
Masse des Diaphragmas treffen. Die Folge ist, daß sich die Schliere in
dem Gesichtsfelde des Auges O als eine dunkle Stelle bemerkbar macht.
Noch besser lassen sich die Schlieren als helle Flecken auf einem
dunklen Gesichtsfelde erkennen. Man braucht nur das Diaphragma ein
wenig zu verschieben, so werden die regulären Strahlen abgeblendet,
während unregelmäßig gebrochene Strahlen die Öffnung passieren und
hell auf dem durch Ausschalten der regulären Strahlen verdunkelten
Gesichtsfelde erscheinen. Bei dieser Anordnung lassen sich die
geringsten optischen Unregelmäßigkeiten der brechenden Substanz leicht
und sicher erkennen.

Solche Unregelmäßigkeiten können in dem brechenden Medium durch
kleine Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung bedingt sein,
wie es bei einer Glasmasse von einiger Größe leicht der Fall ist.
Sie werden, wie *Toepler* nachwies, aber auch in völlig homogenen
Substanzen durch ungleichmäßige Erwärmung oder durch einseitigen Druck
hervorgerufen. Bei empfindlicher Einstellung genügte schon die Wärme
der Hand, um bandartige Schlieren, wie sie das bloße Auge in der Luft
über stark erhitzten Körpern wahrnimmt, im Gesichtsfelde aufsteigen
und flammenartig hin- und herziehen zu sehen. Brachte *Toepler* ein
Gefäß, in dem sich ein farbloses Gas (z. B. Kohlendioxyd) entwickelte,
vor seinen Apparat, so sah er das Gas in deutlichen Schlieren in die
umgebende Luft diffundieren. Ja, es gelang ihm sogar, die Schallwellen
sichtbar zu machen, wenn die Verdichtungen und Verdünnungen der
Luft, die bei der Ausbreitung des Schalles auftreten, intensiv genug
waren, um eine genügende periodische Änderung des Brechungsvermögen
hervorzurufen.

Diese an sich schon wunderbaren Leistungen des Schlierenapparats,
sowie diejenigen des Stereoskops wurden dadurch noch bedeutend
vervollkommnet, daß man mit den neuen optischen Beobachtungsmethoden
das fast gleichzeitig sich entwickelnde photographische Verfahren in
Verbindung setzte.

Als *Wheatstone* 1838 das Stereoskop erfand, mußte er noch für
jedes Bild von einem geschickten Künstler zwei perspektivische
Zeichnungen anfertigen lassen. Sechs Monate nachdem *Wheatstone*
seine Erfindung bekannt gegeben, entdeckte *Talbot* sein »Verfahren,
mit Hilfe des Lichtes zu zeichnen«. *Wheatstone* erkannte sofort,
daß der vollendetste Künstler, nur von seinem Auge geleitet, die
perspektivischen Bilder nicht so genau herstellen kann, wie es der
photographische Apparat vermag. Er setzte sich daher mit *Talbot* in
Verbindung und erhielt von ihm für das Stereoskop geeignete, d. h. von
zwei Stellen aufgenommene, photographische Bilder von Naturkörpern,
Gebäuden, Maschinen, ja sogar von lebenden Personen. Um stereoskopische
Bilder herzustellen, wurden auch wohl zwei Kameras gleichzeitig
benutzt. *Brewster* vereinigte schließlich die beiden photographischen
Apparate zu einer Doppelkamera.

Die Schlierenmethode, bei der es sich um rasch veränderliche
Erscheinungen handelt, ließ sich mit der Photographie erst verbinden,
nachdem man die Trockenplatten erfunden und Momentaufnahmen ermöglicht
hatte. Staunenswerte Erfolge erzielte vor allem *Mach*[71]. Es
gelang ihm durch ballistisch-photographische, mit Hilfe der
Schlierenmethode angestellte Versuche die durch Geschosse in der Luft
verursachten Vorgänge zu ermitteln. Auf demselben Wege vermochte man
die Schallwellen und zahlreiche mit der Ausbreitung des Schalles
zusammenhängende Einzelheiten zu fixieren und dadurch der genaueren
Untersuchung zugänglich zu machen.

Eine Bereicherung, die einen mehr theoretischen Wert besitzt, erfuhr
die Optik durch die terrestrische Bestimmung der Geschwindigkeit des
Lichtes. Diese Bestimmung gelang den französischen Physikern *Fizeau*
und *Foucault*. Sie lieferte Ergebnisse, die mit den früher auf
astronomischem Wege erhaltenen Resultaten hinreichend übereinstimmen.

*Fizeau*[72] wandte eine Scheibe an, die nach Art der Zahnräder am
Umfange gleichgroße volle und ausgeschnittene Sektoren besaß (siehe
Abb. 10). Wird ein Lichtstrahl, nachdem er durch eine der Lücken
gegangen, vermittelst eines Spiegels in der Weise reflektiert, daß er
nach demselben Punkte zurückkehrt, so wird er, wenn die Scheibe sich
dreht, entweder durch die Lücken durchgelassen oder von den Zähnen
aufgefangen werden, je nach der Geschwindigkeit der Scheibe und dem
Abstande des reflektierenden Spiegels. *Fizeau* stellte das Fernrohr
F, das mit der rotierenden Scheibe R, dem durchsichtigen spiegelnden
Glasstück s und der Lichtquelle L verbunden war, an einem bestimmten
Orte auf und brachte den reflektierenden Spiegel s' in den Brennpunkt
des mit F gleichgerichteten Fernrohrs F', das sich an einem 8633
Meter entfernten Orte befand. Als die Scheibe 12,6 Umdrehungen in
der Sekunde machte, erfolgte die erste Verfinsterung für den durch A
blickenden Beobachter, ein Beweis, daß an die Stelle der Lücke ein
Zahn getreten war, während das Licht den Weg von 17266 Metern (2.8633)
durchlaufen hatte. Bei verdoppelter Geschwindigkeit des Randumfanges
erglänzte der Punkt aufs neue, da der zurückkehrende Strahl jetzt die
nächstfolgende Lücke traf. Bei dreifacher Geschwindigkeit entstand
wieder eine Verfinsterung, bei vierfacher erglänzte der Punkt abermals
und so fort. Aus der Zeit, welche der Zahn des Rades gebraucht, um
an die Stelle der Lücke zu treten, und der Strecke von 17266 Metern,
welche der Strahl in eben dieser Zeit zurücklegt, berechnete *Fizeau*
die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Lichtes zu 42219 geographischen
Meilen, ein Wert, der nur um 0.5% von demjenigen abweicht, der sich aus
der Verfinsterung der Jupitertrabanten unter Zugrundelegung der von
*Encke* berechneten Sonnenparallaxe[73] ergibt.

[Illustration: Abb. 10. *Fizeaus* Messung der
Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Lichtes.]

Von hervorragendem Interesse war die zweite, von *Foucault*
eingeschlagene Methode, da sie endgültig gegen die Emissionstheorie
zugunsten der Undulationshypothese entschied. Nach der ersteren Theorie
wird nämlich die Brechung des Lichtes durch eine Beschleunigung
veranlaßt, die es bei seinem Eintritt in das dichtere Medium
erfährt, während nach der Undulationstheorie mit dem Eintritt in das
dichtere Medium eine Verringerung der Lichtgeschwindigkeit erfolgt.
*Arago* hatte schon 1838 darauf hingewiesen, daß die eine von den
beiden Theorien unterlegen sei, sobald es gelänge, experimentell
festzustellen, in welchem Sinne die Geschwindigkeit des Lichtes bei
seinem Eintritt aus dem dünneren in das dichtere Medium sich ändert.

Die Bewältigung dieses Problems von solch ausschlaggebender Bedeutung
gelang *Foucault* im Jahre 1854[74]. Er bediente sich dazu des
sich drehenden Spiegels, den *Wheatstone*[75] schon im Jahre 1834
zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Elektrizität benutzt hatte.
*Wheatstones* Methode beruht darauf, daß zwei rasch aufeinander
folgende, für das gewöhnliche Sehen gleichzeitige Ereignisse,
wie das Überspringen des elektrischen Funkens an verschiedenen
Unterbrechungsstellen ein- und desselben Stromkreises, in ihrem
zeitlichen Nacheinander an der gegenseitigen Verschiebung erkannt
werden, welche die entsprechenden, durch einen schnell rotierenden
Spiegel erzeugten Bilder erleiden. In ähnlicher Weise, wie es
*Fizeau* getan, ließ *Foucault* den Lichtstrahl eine gewisse Strecke
zurücklegen und durch Reflexion wieder nach seinem Ausgangspunkte
gelangen, wo er den rotierenden Spiegel traf. Hatte letzterer innerhalb
der verflossenen Zeit schon einen deutlich wahrnehmbaren, aus der
Verschiebung des Spiegelbildes zu entnehmenden Winkel beschrieben, so
ergab sich aus dem entsprechenden Zeitintervall, sowie aus der vom
Licht durchlaufenen Strecke die Geschwindigkeit des letzteren. Der so
gefundene Wert war etwas geringer als der von *Fizeau* ermittelte;
er betrug nämlich 40160 Meilen. Indem dann *Foucault* die vom Lichte
zu durchlaufende Strecke so klein wählte, daß er eine mit Wasser
gefüllte Röhre in diese Strecke einschalten konnte, fand er, daß das
Licht sich in dem dichteren Medium langsamer fortpflanzt als in der
Luft. *Foucault* konnte daher seine Abhandlung mit der Erklärung
schließen, daß die Emissionstheorie mit den Tatsachen im Widerspruche
stehe. Damit war ein durch 1½ Jahrhunderte währender Streit zu dem
seit *Fresnels* Erfolgen allerdings nicht mehr zweifelhaften Ausgange
geführt.

Wie die Optik, so erfuhr auch die Wärmelehre in dieser Periode
manchen Fortschritt. Als einer der wesentlichsten sei hier der
durch *Melloni*[76] geführte Nachweis der Identität der Licht- und
Wärmestrahlen genannt. Der von *Melloni* zu diesem Zwecke benutzte
Apparat ist die Thermosäule in Verbindung mit dem Multiplikator (der
Thermomultiplikator). Vermittelst dieser Vorrichtung gelang es, nicht
nur die Reflexion und Brechung, sondern auch die Beugung, Interferenz,
Doppelbrechung und Polarisation der strahlenden Wärme, kurz, deren
Übereinstimmung mit dem Lichte darzutun.

Während *Herschel* die Möglichkeit einer Identität der Licht- und
Wärmestrahlen wohl in Betracht gezogen hatte, aber zu dem Schluß
gekommen war, daß eine solche nicht vorhanden sei[77], wurde durch
*Melloni* und seine Mitarbeiter[78] der Beweis erbracht, daß alle
Unterschiede, durch welche die optischen, thermischen und chemischen
Wirkungen bedingt sind, auf Verschiedenheiten in der Wellenlänge und
der Intensität zurückgeführt werden müssen.



4. Die Begründung der neueren Elektrizitätslehre.


Auf dem Gebiete der Elektrizitätslehre war das 18. Jahrhundert der
Erforschung der Reibungselektrizität gewidmet, das 19. setzte mit
dem Studium des Galvanismus ein. Auch hier begegnen uns die drei
Etappen, die sich in der Erschließung jedes wissenschaftlichen Gebietes
nachweisen lassen. Auf das Bekanntwerden mit den Grunderscheinungen
folgte die Entdeckung der Gesetze und schließlich die Aufstellung
einer Theorie. Der Ausbau des neuen Wissensgebietes erscheint um
so vollendeter, je besser sich die Theorie den Gesetzen und den
grundlegenden Beobachtungen anpaßt.

Die Erscheinungen der galvanischen Elektrizität, mit denen man
während der ersten Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts bekannt wurde,
lassen sich in vier Gruppen teilen. Wir haben sie als die chemischen,
die magnetischen, die dynamischen und die thermischen Wirkungen der
galvanischen Elektrizität unterschieden[79]. Während des vierten
Jahrzehnts des 19. Jahrhunderts wurde durch *Faradays* Erforschung der
galvanischen und der magnetischen Induktion eine weitere Gruppe von
Erscheinungen erschlossen.

*Faraday* gehört zu den hervorragendsten Forschern, die uns im
Verlaufe der Entwicklung der Naturwissenschaften begegnen. Aus
diesem Grunde wollen wir ihm wie *Galilei*, *Newton*, *Gauß* und
anderen Männern eine gesonderte Behandlung zu teil werden lassen,
die sich nichtsdestoweniger in diesen, der Begründung der neueren
Elektrizitätslehre gewidmeten Abschnitt zwanglos einfügen läßt.

*Michael Faraday*[80] wurde am 22. September 1791 in einem kleinen
Orte in der Nähe von London geboren. Sein Vater war Hufschmied und
gehörte zu einer aus der schottischen Kirche hervorgegangenen Sekte,
welcher auch der Sohn bis an sein Lebensende treu geblieben ist. Vom
13. Jahre an mußte *Faraday* selbst für seinen Unterhalt sorgen. Er
wurde zunächst Laufbursche und darauf Lehrling in einer Buchbinderei.
Sein Interesse für die Naturwissenschaften wurde durch das Lesen der
zum Einbinden bestimmten Bücher angeregt. Ohne die Berufsgeschäfte
zu vernachlässigen, wußte er sich sogar durch einfache Versuche das
Gelesene zu veranschaulichen. Ein Mitglied der Royal Institution,
das bei dem Meister *Faradays* arbeiten ließ, ermöglichte dem
lernbegierigen Jüngling den Zutritt zu den Vorträgen *Davys*. Jetzt
entbrannte in *Faraday* der Wunsch, gleichfalls wissenschaftlich
arbeiten zu können. »In der Unkenntnis der Welt und der Einfalt meines
Gemütes«, bekannte er später in den wenigen eigenen Aufzeichnungen, die
wir über sein Leben besitzen[81], »schrieb ich noch als Lehrling an den
damaligen Präsidenten der Royal Society. Ich erkundigte mich bei dem
Portier nach einer Antwort, aber natürlich vergebens.« Mit besserem
Erfolge wandte *Faraday* sich darauf an *Davy*, dem er als Beweis
seines Strebens die Ausarbeitung der gehörten Vorträge übersandte. Der
Meister hatte für den eifrigen Jünger seiner Wissenschaft eine gütige
Antwort und beschäftigte ihn mit schriftlichen Arbeiten, als er selbst
durch eine Explosion verwundet war. Bald darauf bot ihm *Davy* die
Stelle eines Gehilfen an dem Laboratorium der Royal Institution an.
*Faraday*, der sich danach sehnte, aus seinem Gewerbe entlassen zu
werden, nahm die Stelle mit Freuden an. Der Gegenstand, der ihn zuerst
beanspruchte, war kein angenehmer; es galt nämlich, den Chlorstickstoff
zu untersuchen, eine Verbindung, deren Explosion die erwähnte
Verletzung *Davys* herbeigeführt hatte. Auch *Faraday* entging einer
solchen nicht. »Ich freue mich«, schrieb er damals an einen Freund,
»daß ich Ihnen in Ruhe über unsere Erfolge berichten kann, denn ich
bin, wenn auch nicht ohne Verletzung, vier starken Explosionen dieses
Stoffes entgangen. Die schlimmste erfolgte, während ich eine kleine
Röhre hielt, in der 7½ Gran Chlorstickstoff enthalten waren. Die
Explosion war so heftig, daß mir ein Teil des Nagels abgerissen wurde
und die Stücke der Rohre in die gläserne Maske einschnitten, die ich
zum Glück vor hatte.«

Später gelang es *Faraday*, das Element Chlor und einige andere Gase,
die man bisher für permanent gehalten hatte, zu verflüssigen. Seitdem
brach sich die Erkenntnis Bahn, daß der Aggregatszustand lediglich von
den herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen abhängig ist. Durch
die Bemühungen anderer Physiker[82] wurden Kohlendioxyd und Stickoxydul
in den flüssigen und in den festen Zustand übergeführt. Versuche mit
Wasserstoff scheiterten dagegen trotz Anwendung eines gewaltigen
Druckes. Indessen äußerte schon *Faraday* die Ansicht, die sich später
bewahrheiten sollte, daß die beständigsten Gase durch die Vereinigung
hohen Druckes mit niedriger Temperatur bezwungen werden müßten.

Seinem eigentlichen Arbeitsfelde, der Elektrizitätslehre,
wurde *Faraday* durch *Oersteds* epochemachende Entdeckung des
Elektromagnetismus zugeführt. Man hatte sich in London die Aufgabe
gestellt, statt der von *Oersted* gefundenen bloßen Ablenkung eine
bleibende Rotation des Magneten durch den galvanischen Strom zu
bewirken. Der erste, dem die Lösung dieses Problems gelang, war
*Faraday*[83]. Er beschwerte den einen Pol des Magneten mit Platin
und ließ ihn dann derartig in einem mit Quecksilber gefüllten Gefäße
schwimmen, daß der andere Pol aus der Flüssigkeit hervorragte. Wurde
dann ein Strom durch das Quecksilber von der Mitte nach dem Umfang
geleitet, so rotierte der Magnet um die Achse des Gefäßes.

Neben dieser Erweiterung der von *Oersted* gemachten Entdeckung galt
es, die Umkehrung des Phänomens, nämlich die Erzeugung von Strom durch
Magnetismus herbeizuführen. Wie *Faraday* diese Aufgabe bewältigte, hat
er im ersten Abschnitte seiner Experimental-Untersuchungen über die
Elektrizität gelehrt[84].

Die Veröffentlichung dieser berühmt gewordenen Untersuchungen begann im
Jahre 1832. Das erste, was sie brachten, war der Nachweis, daß sowohl
ein stromdurchflossener Leiter als auch ein Magnet Ströme in einem
benachbarten Draht hervorzurufen vermögen, daß diese Induktionsströme
aber nur von augenblicklicher Dauer sind und manche Ähnlichkeit mit der
elektrischen Welle besitzen, in welcher die Entladung einer *Leydener*
Flasche besteht.

*Faraday* verfuhr folgendermaßen: Ein Kupferdraht A wurde um eine
Walze von Holz gewickelt und zwischen seinen Windungen, indes durch
Zwirnsfäden an jeder unmittelbaren Berührung gehindert, ein zweiter
ähnlicher Draht B von gleicher Länge angebracht. Der Schraubendraht
B wurde mit dem Galvanometer, der andere A mit einer galvanischen
Batterie verbunden. Im Augenblicke der Verbindung des Drahtes A mit
der Batterie trat eine plötzliche Wirkung auf das mit B verbundene
Galvanometer ein. Eine ähnliche Wirkung zeigte sich, als diese
Verbindung aufgehoben wurde. Solange indes der elektrische Strom durch
den Schraubendraht A ging, konnte keine Spur einer Wirkung auf das mit
B verbundene Galvanometer beobachtet werden. Ferner ergab sich, daß
die Ablenkung der Galvanometernadel im Augenblick des Schließens von
entgegengesetzter Richtung ist, wie die Ablenkung, die sie beim Öffnen
der Kette erfährt.

Dieser Versuch wurde darauf in folgender Weise abgeändert. Der
Kupferdraht A wurde in weiten Zickzack-Windungen auf der einen Seite
eines Brettes ausgespannt und ebenso ein zweiter Draht B auf einem
anderen Brette befestigt. Darauf wurde wieder der Draht B mit dem
Galvanometer und der andere A mit der *Volta*schen Batterie verbunden.
Als nun das Brett mit dem Drahte dem zweiten mit dem Drahte B rasch
genähert wurde, wich die Nadel ab, ebenso auch beim Wegziehen, indes
nach der entgegengesetzten Seite. Geschah das Nähern und Entfernen der
Bretter in Übereinstimmung mit den Schwingungen der Magnetnadel, so
wurden diese Schwingungen sehr groß. Hörte man aber mit dem Hin- und
Herführen des Drahtes auf, so kehrte die Nadel bald in ihre gewöhnliche
Lage zurück.

Bei gegenseitiger Annäherung der Drähte war der in B hervorgerufene
(induzierte) Strom von entgegengesetzter Richtung mit dem von der
Batterie herrührenden (induzierenden) Strom in A. Bei der Entfernung
der Drähte von einander hatten beide Ströme dagegen gleiche Richtung.
Blieben die Drähte in unverändertem Abstande zu einander, so war kein
induzierter Strom vorhanden.

Die weiteren Bemühungen *Faradays* liefen darauf hinaus, induzierte
Ströme durch Elektromagnete und durch gewöhnliche Magnete
hervorzurufen. Den ersten Teil dieser Aufgabe löste er in folgender
Weise: Ein schmiedeeiserner Ring wurde mit zwei Kupferdrähten umwickelt
und zwar so, daß die Drahtlagen unter sich und von dem Eisen isoliert
waren.

Die Spirale B wurde durch Kupferdrähte (Abb. 11) mit einem entfernten
Galvanometer und die Spirale A mit einer galvanischen Batterie
verbunden. Augenblicklich zeigte sich eine Wirkung auf das mit B
verbundene Galvanometer, und zwar eine bei weitem stärkere als zuvor,
obgleich bei dem vorigen Versuche eine zehnmal kräftigere Batterie
jedoch ohne Mitwirkung von Eisen angewandt worden war. Blieb die
Batterie geschlossen, so hörte die Wirkung auf, und die Nadel kehrte in
ihre frühere Lage zurück. Beim Öffnen der Kette wurde die Nadel wieder
stark abgelenkt und zwar in entgegengesetzter Richtung wie vorher.

[Illustration: Abb. 11. *Faraday* entdeckt die Induktion.]

Die Ablenkung beim Schließen zeigte immer einen induzierten Strom an,
der dem der Batterie entgegengesetzt gerichtet war. Beim Öffnen der
Kette hatte dagegen der induzierte Strom immer die gleiche Richtung mit
dem der Batterie.

Es wurde nun folgende Einrichtung getroffen. Ein hohler Pappzylinder
wurde mit zwei isolierten Schraubendrähten umwickelt. Die eine
dieser Spiralen wurde mit dem Galvanometer, die andere mit der
Batterie verbunden. Zunächst war die Wirkung auf das Galvanometer
nur schwach; doch konnten mit dem induzierten Strome Stahlnadeln
magnetisiert werden. Als aber ein Stab von weichem Eisen in die mit
den Schraubendrähten umwickelte Pappröhre gesteckt war, wirkte der
induzierte Strom mächtig auf das Galvanometer ein, auch besaß er das
Vermögen, Stahl zu magnetisieren augenscheinlich in weit höherem
Maße, als wenn kein Eisenstab zugegen gewesen wäre. Wurde statt des
Eisenstabes ein gleicher Stab von Kupfer genommen, so wurde die Wirkung
nicht verstärkt.

Ähnliche Wirkungen wie durch die Elektromagnete wurden auch durch
gewöhnliche Magnetstäbe hervorgebracht. Es wurde nämlich eine auf einer
Pappröhre befindliche Drahtspirale mit dem Galvanometer verbunden
(Abb. 12.) Alsdann wurde in die Achse der Röhre ein Zylinder von
weichem Eisen gesteckt. Darauf wurden zwei Magnetstäbe mit den
entgegengesetzten Polen verbunden und mit den anderen beiden Polen auf
die Enden des Eisenzylinders gelegt, sodaß dieser zu einem Magneten
wurde. Durch Fortnahme oder durch Umkehrung der Magnetstäbe konnte der
Magnetismus des Eisenzylinders nach Belieben aufgehoben oder umgekehrt
werden. Bei dem Auflegen der Magnetstäbe auf den Eisenzylinder wich die
Nadel ab, bei fortdauernder Berührung kehrte sie in ihre anfängliche
Lage zurück. Bei der Aufhebung der Berührung wurde sie abermals
abgelenkt, aber nach entgegengesetzter Richtung wie vorher. Dann nahm
sie wieder die ursprüngliche Lage an.

[Illustration: Abb. 12. *Faraday* entdeckt die Induktion durch
Magnetstäbe.]

Noch einfacher gestaltete sich dieser Versuch bei folgender Anordnung.
Der weiche Eisenstab wurde entfernt und statt dessen ein zylindrischer
Magnetstab angewandt. Dieser Magnet wurde in die Achse der Drahtspirale
eingestellt und, nachdem die Galvanometernadel zur Ruhe gekommen,
plötzlich in die Pappröhre, um welche der Draht gewickelt war,
hineingeschoben. Augenblicklich wich die Nadel ab und zwar in gleicher
Richtung, als wenn der Magnet durch eins der vorhergehenden Verfahren
erst gebildet worden wäre. Blieb der Magnet in der Drahtspule, so nahm
die Nadel wieder ihre erste Stellung ein, wurde er herausgezogen, so
wich sie nach entgegengesetzter Richtung ab.

Die Entdeckung dieses als Induktion bezeichneten Verhaltens führte
*Faraday* zum Verständnis einer bis dahin völlig rätselhaften
Erscheinung. Im Jahre 1824 hatte *Arago* beobachtet, daß eine über
einer Kupferscheibe schwingende Magnetnadel auffallend schnell zur
Ruhe kam. Versetzte man die Scheibe in Drehung, so wurde diese
Bewegung auf den Magneten übertragen, während auch umgekehrt kräftige
rotierende Magnete mehrere Pfund wiegende Kupferscheiben mit sich
herumführten[85]. Blieben Magnet und Scheibe in Ruhe, so war nicht
das Geringste von einer zwischen beiden stattfindenden Anziehung
oder Abstoßung zu bemerken. Ähnliche Beobachtungen hatte auch der
deutsche Physiker *Seebeck* gemacht. Jetzt war die Zeit für die
Erklärung dieses sonderbaren Verhaltens gekommen. *Faraday* kam
auf die Vermutung, daß es sich hierbei um Induktionsströme handeln
könne. Um diese Ansicht auf ihre Richtigkeit zu prüfen, ließ er eine
Kupferscheibe von zwölf Zoll Durchmesser und etwa einem fünftel Zoll
Dicke zwischen den Polen eines starken Magneten rotieren (Abb. 13).
Auf dem Rande der Scheibe und an ihrer aus Metall bestehenden Achse
befanden sich Schleifkontakte, die mit dem Galvanometer in Verbindung
standen. Sobald die Scheibe gedreht wurde, zeigte eine Ablenkung der
Galvanometernadel, daß die Scheibe während der Bewegung von induzierten
Strömen durchflossen wird. Bei rascher Umdrehung betrug die Ablenkung
der Nadel 90°. Wurde alles Übrige unverändert gelassen, die Scheibe
jedoch in umgekehrter Richtung gedreht, so wich die Nadel mit gleicher
Kraft wie vorher, jedoch in umgekehrter Richtung, ab. Die zuerst
unverständliche Wechselwirkung zwischen der bewegten Kupferscheibe und
dem Magneten ließ sich jetzt aus den von *Ampère* entdeckten Gesetzen
der Elektrodynamik ableiten.

[Illustration: Abb. 13. *Faraday* induziert Ströme in einer rotierenden
Kupferscheibe.]

An die Entdeckung der magnetischen und der galvanischen Induktion mußte
sich die Frage anschließen, ob nicht auch die Reibungselektrizität
Induktionswirkungen hervorzurufen vermöge. Diese Frage wurde
nicht durch *Faraday* sondern durch andere Forscher[86] und zwar
in bejahendem Sinne beantwortet. Dem entscheidenden Versuch lag
folgende Anordnung zugrunde. Der Entladungsstrom einer Batterie von
*Leydener* Flaschen wurde durch eine Drahtspirale geführt. Diese
Spirale befand sich in einem Glaszylinder, um den man einen zweiten
Draht gewickelt hatte. Verband man die Enden dieses zweiten Drahtes
mit dem elektrischen Luftthermometer (Abb. 14), so machte sich bei
jeder Entladung der *Leydener* Batterie eine Wärmewirkung bemerkbar.
Der induzierte Strom ließ sich auch dadurch nachweisen, daß man den
zweiten Draht in genügend weiter Entfernung von den beiden Spiralen um
eine Stahlnadel leitete. Letztere wurde beim Entladen der *Leydener*
Batterie magnetisiert.

[Illustration: Abb. 14. Nachweis des induzierten Stromes mit Hilfe des
Luftthermometers.]

Gleich nach der Beendigung der Versuche, die zur Entdeckung der
magnetischen Induktion geführt hatten, legte *Faraday* sich die Frage
vor, ob nicht die Erde durch ihren Magnetismus gleiche Wirkungen auf
bewegte Leiter wie ein Magnet hervorzubringen vermöge. Der Nachweis,
daß dies der Fall ist, erfolgte noch im Jahre 1832. Dieser Nachweis
erregte durch die große Ausdehnung, welche das Gebiet der elektrischen
Erscheinungen dadurch erfuhr, ein Aufsehen, wie es selten eine
wissenschaftliche Entdeckung hervorgerufen hat. Berücksichtigt man
nämlich die Allgegenwart des Erdmagnetismus, so gelangt man durch den
von *Faraday* geführten Nachweis zu dem auffallenden Schluß, daß kein
Stück Metall in Berührung mit anderen ruhenden oder in anderer Richtung
bewegten Metallstücken bewegt werden kann, ohne daß elektrische Ströme
auftreten. »Wahrscheinlich«, fügt *Faraday* hinzu, »finden sich an
den Dampf- und an anderen Maschinen magnetelektrische Kombinationen,
welche Wirkungen hervorbringen, die niemals bemerkt oder wenigstens nie
verstanden worden sind«. Auch darauf wies *Faraday* hin, daß da, wo
Wasser fließt, elektrische Ströme erzeugt werden müssen. Es sei nicht
unwahrscheinlich, meint er, daß fließendes Wasser von großer Ausdehnung
wie der Golfstrom vermöge der durch den Erdmagnetismus erzeugten
magnetelektrischen Induktionsströme einen merklichen Einfluß auf die
Gestalt der magnetischen Abweichungslinien ausübe.

Sehen wir nun, auf welche Weise *Faraday* der Nachweis der
induzierenden Wirkung des Erdmagnetismus auf bewegte leitungsfähige
Massen gelang. Ein spiralig gewundener Kupferdraht wurde durch lange
Drähte mit einem Galvanometer verbunden. In die Höhlung der Spirale
steckte *Faraday* einen Eisenzylinder, dem durch Ausglühen jede Spur
von Magnetismus genommen war. Der Draht mit dem Zylinder wurde in
die Richtung der Inklinationsnadel gebracht. Drehte man darauf die
Spule mit dem Zylinder um 180°, so geriet die Galvanometernadel in
Schwingungen, welche durch mehrmalige Wiederholung der Umkehrung
sehr verstärkt werden konnten. Wurde der Eisenstab entfernt und der
Schraubendraht allein umgekehrt, so zeigte sich keine Wirkung. Der beim
ersten Versuche angezeigte Strom war somit eine Folge der induzierenden
Kraft des Erdmagnetismus, durch den der Eisenzylinder zu einem
Magneten geworden war. Drehte man den Zylinder um 180°, so fand auch
eine Polumkehrung statt. Der Versuch entsprach somit ganz der durch
Abbildung 12 erläuterten Elektrizitätserregung durch Magnetismus.

Wurde der Schraubendraht allein in die Richtung der Inklinationsnadel
gebracht und ein weicher Eisenzylinder hineingesteckt und
herausgezogen, so gab die Galvanometernadel jedesmal einen Ausschlag.
Wurde der Schraubendraht dagegen rechtwinklig zur Richtung der
Inklinationsnadel eingestellt, so brachte das Hineinstecken und
Herausziehen des Eisenstabes keine Wirkung auf das Galvanometer hervor.
Der zweite dieser beiden zuletzt erwähnten Versuche lieferte somit den
deutlichen Beweis, daß die beim ersten Versuch auftretende Elektrizität
nur auf die Wirkung des Erdmagnetismus zurückgeführt werden konnte.

Diese günstigen Ergebnisse ließen erhoffen, die elektrische Induktion
durch Erdmagnetismus direkt, d. h. ohne Vermittlung eines zunächst von
der Erde magnetisierten Eisenstabes hervorrufen zu können. Folgende
Versuchsanordnung führte *Faraday* zum Ziel. Ein etwas dickerer
Kupferdraht wurde mit seinen Enden an den Enden der Galvanometerdrähte
befestigt und dann zu einem Rechteck gebogen. Wie die Abbildung 15
zeigt, lag das Galvanometer in der Mitte der in der Richtung des
magnetischen Meridians verlaufenden Längsseite des Rechtecks. Die
zweite Längsseite lag westlich vom Galvanometer. Wurde darauf das
Rechteck, das zusammen mit dem Galvanometer einen geschlossenen
Stromkreis bildete, um die mit dem Galvanometer verbundene Seite
rasch gedreht, so daß die anfangs westlich vom Galvanometer liegende
Rechteckseite östlich zu liegen kam, so ging ein Strom von Nord
nach Süd durch den ruhenden Drahtabschnitt. Wurde das Rechteck in
die ursprüngliche Lage zurückgebracht, so zeigte die Nadel an,
daß der Stromkreis in entgegengesetzter Richtung von Elektrizität
durchflossen wurde, die nichts anderes als die induzierende Wirkung des
Erdmagnetismus zur Ursache haben konnte.

[Illustration: Abb. 15. *Faraday* weist die induzierende Wirkung des
Erdmagnetismus nach.]

Hatte *Faraday* Magnetinduktionsströme dadurch erhalten, daß er eine
Kupferscheibe zwischen den Polen eines Stahlmagneten rotieren ließ, so
lag nach dem Erfolg der soeben geschilderten Bemühungen der Gedanke
nahe, auch bei jenem Versuche den Erdmagnetismus an die Stelle der
von dem künstlichen Magneten ausgehenden Wirkung treten zu lassen.
Die Scheibe wurde so hergerichtet, daß einer der Galvanometerdrähte
mit der Achse, der andere vermittelst eines Kollektors mit dem
Rande in Verbindung stand. Befand sich die Scheibe in einer mit der
Inklinationsrichtung zusammenfallenden Ebene, so brachte die Drehung
der Scheibe keine Wirkung auf das Galvanometer hervor. Wurde sie nur um
wenige Grade gegen die Inklinationslinie geneigt, so zeigte die Nadel
einen induzierten Strom an. Betrug der Winkel, den die Scheibe mit der
Inklinationsnadel machte, 90 Grad, so besaß die erzeugte Elektrizität
für eine gegebene Geschwindigkeit der Umdrehung ihr Maximum.

Auf solche Weise wurde die rotierende Kupferscheibe zu einer neuen
Elektrisiermaschine, die zwar weit schwächer wirkte wie die
gewöhnliche Maschine, dafür aber einen konstanten Strom lieferte. Daß
dieser durch den Erdmagnetismus erzeugte elektrische Strom imstande
ist, das Nervensystem zu beeinflussen, wies schon *Faraday* nach. Durch
andere Physiker[87] wurde dieser Strom unter Anwendung mehrerer mit
Eisenkernen versehener Kupferspiralen in solchem Maße verstärkt, daß
dadurch Wasser zersetzt und kräftige Erschütterungen des Organismus
hervorgerufen werden konnten.

Die grundlegenden Untersuchungen über die induzierende Wirkung der
Elektrizität und des Magnetismus fanden ihren Abschluß in *Faradays*
Entdeckung der Selbstinduktion. Es war den Physikern nicht entgangen,
daß der Funke, den man bei der Unterbrechung eines galvanischen Stromes
erhält, nur schwach ist, wenn der Stromkreis aus einem kurzen Draht
besteht. Besitzt dagegen der Schließungsdraht eine bedeutende Länge,
so nimmt der Funke an Stärke zu. Ähnlich verhält es sich mit den
physiologischen Wirkungen. So wurde *Faraday* auf die zunächst ganz
rätselhafte Tatsache aufmerksam, daß man keinen elektrischen Schlag
erhält, wenn man die beiden Platten einer Batterie durch einen kurzen
Draht verbindet, während man bei Anwendung eines längeren, um einen
Elektromagneten geschlungenen Drahtes beim jedesmaligen Öffnen einen
kräftigen Schlag empfindet. Rätselhaft war die Erscheinung besonders
deshalb, weil doch ein längerer Draht durch seinen Widerstand den Strom
schwächt, so daß man vor dem Paradoxon stand, daß man von dem starken
Strom einen schwachen Funken und Schlag, von dem schwachen Strom
dagegen kräftigere Wirkungen erhielt.

[Illustration: Abb. 16. *Faradays* Nachweis des Extrastroms.]

In der neunten Reihe seiner Experimentaluntersuchungen, die er im
Jahre 1835 veröffentlichte, lieferte *Faraday* den Nachweis, daß
diese Erscheinung als ein besonderer Fall der von ihm entdeckten
Induktionsphänomene aufzufassen ist. *Faraday* bediente sich einer
Versuchsanordnung, welche durch die beistehende Abbildung verdeutlicht
wird. Z und C sind die Zink- und die Kupferplatte einer Batterie.
Von diesen Platten gehen Drähte nach zwei mit Quecksilber gefüllten
Näpfchen G und E, in denen der Kontakt vollzogen und unterbrochen
wird. Die Berührung erfolgte zwischen Quecksilber und Kupfer, weil
in diesem Falle der Funken bedeutend glänzender ist. A und B sind die
Enden des langen, durch die Punktierung angedeuteten Schraubendrahtes
D. N und P sind Querdrähte für einen Zweigstrom. In letzteren wird bei
x ein Galvanometer, ein Platindraht oder ein Apparat für Elektrolyse
eingeschaltet.

Ist der Stromkreis geschlossen, so geht durch die Zweigleitung von
P nach N ein Zweigstrom, welcher die Nadel abzulenken strebt. Diese
Ablenkung verhinderte *Faraday* durch einen kleinen Stift, an den sich
die Nadel anlegte, sodaß sie in ihrer natürlichen Lage blieb, die sie
vor der Einwirkung des Stromes besaß. Wurde darauf der Strom bei einem
der Quecksilbernäpfchen G oder E unterbrochen, so wich die Nadel in dem
Augenblick stark nach der entgegengesetzten Seite ab. Daß die Ablenkung
entgegengesetzt der Ablenkung durch den primären Strom erfolgte,
lieferte den Beweis, daß durch die Zweigleitung im Momente der
Unterbrechung ein Strom geht, dessen Richtung derjenigen des primären
Stromes entgegengesetzt ist. *Faraday* nannte diesen im Momente der
Unterbrechung auftretenden Strom »Extrastrom«, ein Name, der sich in
der Wissenschaft erhalten hat.

Den Extrastrom wies *Faraday* auch durch das Auftreten von Wärme und
von chemischer Aktion nach. Er brachte an die Stelle des Galvanometers
einen dünnen Platindraht, an dem bei geschlossener Kette keine
Wirkungen auftraten. Wurde dann bei G oder E der primäre Strom
unterbrochen, so geriet der Platindraht ins Glühen, bei geringer Länge
schmolz er sogar. Dieser Versuch ergab jedoch nichts über die Richtung
des Extrastromes. Eine neue Wirkung dieses Stromes, die zugleich seine
Richtung erkennen ließ, konnte *Faraday* durch die Einschaltung eines
Zersetzungsapparates nachweisen.

Bei x wurde in die Zweigleitung Jodkaliumstärkepapier gebracht. War der
primäre Strom geschlossen, so strömte die gesamte Elektrizität durch A
D B und es fand bei x keine chemische Zersetzung statt. Sobald jedoch
bei G oder E der Kontakt aufgehoben wurde, trat bei F Zersetzung des
Jodkaliums ein. Das freigewordene Jod erschien am Drahte N und rief
dort Blaufärbung der Stärke hervor, ein Beweis, daß der im Momente der
Unterbrechung des Batteriestroms durch die Querleitung gehende Strom
eine dem primären Strome entgegengesetzte Richtung besitzt. Da an
der Unterbrechungsstelle bei E oder G jedesmal ein heller Funken zu
beobachten ist, so folgt daraus, daß nur ein Teil des Extrastroms bei x
durch den Zweigdraht geht.

Die Entstehung des Extrastroms erklärte *Faraday* in folgender Weise:
Wenn ein Strom, welcher durch die Spirale D fließt, unterbrochen wird,
so wird er in sämtlichen Windungen rasch abnehmen. Zieht man nun
zunächst eine einzelne Windung der Spirale in Betracht, so wird der
in dieser Windung verschwindende Strom in den benachbarten Windungen
einen gleichgerichteten Strom hervorrufen. Diese Erscheinung wiederholt
sich in sämtlichen Teilen der Spirale. Infolgedessen summieren sich
die erzeugten Induktionsströme. Da letztere ferner dem primären Strome
gleichgerichtet sind, so müssen sie bei plötzlicher Unterbrechung
des letzteren in der Zweigleitung in einer Richtung fließen, die
derjenigen, welche der primäre Strom besaß, entgegengesetzt ist.

*Faraday* ging bei der Untersuchung des Extrastroms oder der
Selbstinduktion noch einen Schritt weiter. Da ein elektrischer Strom
auch im Augenblicke seines Beginns induzierend wirkt, so muß auch, wenn
der Stromkreis geschlossen wird, ein Extrastrom auftreten. Und zwar
muß er, da seine Richtung der vorigen entgegengesetzt sein wird, den
primären Strom schwächen. Diese Wirkung muß nach *Faradays* Ausdruck
»ein dem Umgekehrten von einem Schlag oder Funken entsprechendes
Ergebnis hervorbringen«. Es war nicht leicht, die Mittel zu ersinnen,
die zum Erkennen solcher negativen Resultate sich eigneten. Trotzdem
gelang es *Faraday* sowohl durch elektrolytische als auch durch
Galvanometerversuche den bei der Vollziehung des Kontakts auftretenden
Extrastrom zu erkennen. So wurde, um die zweite Art des Nachweises zu
führen, bei x (Abb. 16) ein Galvanometer eingeschaltet, während der
Kontakt bei G und E vorhanden, der primäre Strom also geschlossen war.
Die Nadel erfuhr dadurch eine Ablenkung und wurde jetzt durch einen
Stift gehemmt, so daß sie wohl weiter ausschlagen, aber nicht in ihre
alte Lage zurückkehren konnte. Bei Unterbrechung des Kontaktes war
natürlich keine Wirkung sichtbar. Wurde der primäre Strom jetzt wieder
geschlossen, so wich die Nadel von dem Hemmstift ab, so daß sie also
noch weiter aus ihrer ursprünglichen Lage entfernt wurde, als es durch
den konstanten Strom geschehen war. Durch diesen zeitweisen Überschuß
des Stromes in der Querleitung war somit die vorübergehende Schwächung,
welche die Elektrizität im ersten Momente, beim Durchlaufen des
Schraubendrahts in D erfuhr, nachgewiesen.

*Faradays* Untersuchungen betrafen nicht immer neue, von ihm
erschlossene Forschungsgebiete. Wir sehen ihn auch bemüht, tiefer
in das Wesen längst bekannter Erscheinungen einzudringen. So sind
die XII. und die XIII. Reihe seiner Experimentaluntersuchungen
dem Leitungsvermögen und der Entladung gewidmet. Zunächst betont
*Faraday*, daß es zwischen Leitern und Nichtleitern keinen wesentlichen
Unterschied gibt. Beide Ausdrücke bezeichnen »nur äußerste Grade
eines gemeinsamen Zustandes.« Betrachte man das schwache Eindringen
der Elektrizität in Schwefel und Schellack als Folgen ihres geringen
Leitungsvermögens, so könne man andererseits den Widerstand,
den Metalldrähte dem Durchgang der Elektrizität darbieten, als
Isolationsvermögen ansehen. Man habe demnach weder bei dem einen noch
bei dem anderen Extrem, weder bei der Isolation, noch bei der Leitung,
den Fall der Vollkommenheit.

[Illustration: Abb. 17. *Faradays* Versuch über die Entladung durch
Gase.]

Unter Berücksichtigung dieser Tatsache gelang es *Faraday*, den
»elektrischen Rückstand« zu erklären. Man versteht darunter die schon
im 18. Jahrhundert[88] bekannt gewordene Erscheinung, daß eine
Leydener Flasche, selbst geraume Zeit nachdem sie entladen ist, wieder
eine Entladung gibt, ja daß man die Entladung sogar mehrere Male
wiederholen kann. *Faraday* erklärte den Rückstand daraus, daß die
Elektrizität von den Belegungen aus in die isolierende Masse, die nur
ein geringeres Leitungsvermögen besitzt, langsam eindringt. Nach der
Entladung wandere die Elektrizität ebenso allmählich aus dem Isolator
in die Belege, wodurch eine neue Entladung möglich sei[89].

Sehr eingehend beschäftigt sich *Faraday* auch mit der »zerreißenden
Entladung«, worunter er die Entladung in Gestalt von Funken und
Lichtbüscheln versteht. Daß die elektrische Schlagweite bei gleichem
Druck und gleicher Temperatur für verschiedene Gase verschieden groß
ist, beweist er durch folgenden sinnreichen Versuch, bei dem der Funken
in der Luft oder innerhalb eines mit einem beliebigen Gase gefüllten
Glasgefäßes überspringen konnte. a ist dieses Glasgefäß. Am Boden des
letzteren befindet sich eine Messingkugel l und darüber eine kleinere
Messingkugel an einem verschiebbaren Stabe d. Außerhalb des Gefäßes
befinden sich zwei gleich große Messingkugeln L und S an isolierenden
Stützen (h und i), deren Abstand ebenfalls geändert werden kann. n ist
das Ende eines Konduktors, der durch eine Elektrisiermaschine positiv
oder negativ geladen wird. Der Konduktor ist durch die Drähte o und p
mit den kleineren Kugeln verbunden. Der Draht qr stellt die leitende
Verbindung zwischen den größeren Kugeln und der Erde her.

Die Entladung konnte somit zwischen s und l oder zwischen S und L
stattfinden. Der Abstand v und u wurde verändert, bis der Funke
zwischen beiden Kugelpaaren gleich oft übersprang. In diesem Fall
konnte man annehmen, daß der Widerstand der Luft und des in der Glocke
befindlichen Gases gleich groß ist. Wählte *Faraday* z. B. im einen
Falle Wasserstoff, im anderen Chlorwasserstoff, und war die Schlagweite
in beiden Gasen 1,6 cm, so betrug sie für das in der Luft befindliche
Kugelpaar 0,99 cm und 3,5 cm. Die Schlagweite war somit in Wasserstoff
im Verhältnis 1,6 : 0,99 größer, im Chlorwasserstoff im Verhältnis 3,5 :
1,6 kleiner als in der Luft.

Mit zunehmender Dichtigkeit des hindernden Gases nahm die Schlagweite
im allgemeinen ab. Auch darauf wies *Faraday* hin, daß die Farbe des
Funkens und der Büschelentladung von dem Gase, in dem sie sich bilden,
abhängt. Sie ist in der Luft bläulichweiß, in Wasserstoff rot, in
Kohlendioxyd grünlich usw. Außerdem ist die Natur der Metalle, zwischen
welchen die Entladung stattfindet, von großem Einfluß auf die Farbe
des Funkens. Zwischen Funken- und Büschelentladung finden ferner alle
Übergänge statt.

*Faradays* weitere Bemühungen liefen darauf hinaus, alle Zweifel zu
beseitigen, ob man es bei den auf so verschiedene Weise erzeugten
Elektrizitätsarten auch stets mit ein und derselben Naturkraft zu tun
habe. Indem er ihre sämtlichen Wirkungen zusammenstellte und verglich,
gelangte er zur Überzeugung, »daß die Elektrizität, aus welcher Quelle
sie auch entsprungen sei, identisch ist in ihrer Natur[90].«

*Faraday* konnte, als er im Jahre 1833 die Frage nach der
Identität der Elektrizitäten verschiedenen Ursprungs aufwarf,
fünf Elektrizitätsarten unterscheiden, nämlich die galvanische
Elektrizität, die Reibungselektrizität, die Magneto-, Thermo- und
die tierische Elektrizität. In Betracht gezogen wurden für sämtliche
Arten die physiologische Wirkung, die Ablenkung der Magnetnadel,
das Magnetisieren, die Erzeugung von Funken, die Wärmeerregung, die
elektrochemische Wirkung usw.

Wie schon hervorgehoben, gelangte *Faraday* zu dem Ergebnis, daß die
fünf aufgeführten Elektrizitätsarten nicht in ihrem Wesen, sondern nur
dem Grade nach verschieden sind. »Sie variieren«, fügt er hinzu, »nach
Maßgabe der veränderlichen Umstände nach Quantität und Intensität.«

Insbesondere bemühte sich *Faraday*, nachzuweisen, daß die
Reibungselektrizität die gleiche chemische Wirkung hervorruft wie die
galvanische. Bei den Versuchen[91], die *Faraday* für diesen Zweck
ersann, wollen wir noch etwas verweilen.

Auf einer Glasplatte brachte er zwei Stanniolstreifen a und b an. Die
Platte a wurde durch den Draht c mit dem positiven Konduktor der
Elektrisiermaschine, die Platte b durch den Draht g mit einer Ableitung
für die Elektrizität verbunden.

Auf den Stanniolplatten ruhten zwei winklig gebogene, verschiebbare
Drähte, zwischen deren Enden p und n *Faraday* die zu untersuchenden
Substanzen brachte. Wurde z. B. ein Tropfen Kupfervitriollösung
in die Mitte der Glasplatte zwischen p und n gebracht und die
Elektrisiermaschine in Bewegung gesetzt, so zeigte sich das Drahtende p
nach etwa zwanzig Umdrehungen ganz mit Kupfer überzogen.

[Illustration: Abb. 18. *Faraday* untersucht die chemische Wirkung der
Reibungselektrizität.]

Brachte man durch Indigo blau gefärbte Salzsäure an die Stelle der
Kupferlösung und wiederholte den Versuch, so zeigte sich schon bei
einer einzigen Umdrehung der Maschine um p die bleichende Wirkung des
durch die Zerlegung der Salzsäure entwickelten Chlors.

Darauf wurde Jodkaliumstärkekleister auf die Glasplatte zwischen p
und n gebracht. Beim Drehen der Maschine zeigte sich bei p eine blaue
Färbung, ein Beweis, daß dort Jod entwickelt wurde, das bekanntlich im
freien Zustande Stärkekleister blau färbt.

Endlich wurde noch die Zersetzung von Glaubersalz durch die
Reibungselektrizität auf folgende Weise dargetan. Brachte man einen
mit einer Lösung von Glaubersalz getränkten Streifen Kurkumapapier
zwischen p und n, so wurde das Papier nach einigen Umdrehungen durch
das entstandene Alkali braunrot gefärbt.

Benutzt man die galvanische Elektrizität, so verlaufen die
geschilderten Zersetzungen in derselben Weise.

Daß ein durch magnetelektrische Induktion erregter Strom imstande ist,
ebenso wie die galvanische und wie die Reibungselektrizität einen Draht
zu erhitzen, hatte *Faraday* schon 1832 dargetan. *Pixii* lieferte den
Nachweis, daß durch Magneto-Elektrizität Wasser in Wasserstoff und
Sauerstoff zerlegt werden kann. Ferner konstruierte *Pixii*[92] die
erste, schon sehr kräftige Magnetinduktionsmaschine (s. Abb. 19). Sie
besaß die Einrichtung, daß der Magnet um eine den Schenkeln parallele
Achse rotierte. Die Induktionsspirale umschloß ein hufeisenförmiges
Eisenstück und blieb in Ruhe, während die Pole des rotierenden Magneten
sich den Schenkeln des umwickelten Hufeisens abwechselnd näherten und
sich davon entfernten.

Unter dem Magneten befand sich ein Drehwerk und, wie die nebenstehende
Abbildung zeigt, ein Kommutator, welcher die Aufgabe hatte, die
den Spulen entnommenen Ströme mittelst Schleiffedern in einen
gleichgerichteten Strom zu verwandeln. Dieser Kommutator wurde von
*Ampère* hinzugefügt. *Stöhrer* gab der Maschine die noch heute
gebräuchliche Einrichtung, indem er den Magneten befestigte und die mit
Eisenkernen versehenen Spulen sich drehen ließ.

[Illustration: Abb. 19. Die erste magnetelektrische Maschine.]

Die thermoelektrischen Ströme besaßen zu der Zeit, als *Faraday*
die Elektrizitätsarten verglich, noch nicht den genügenden Grad
von Intensität, um alle Wirkungen der galvanischen und der
Reibungselektrizität hervorzurufen. *Faraday* mußte sich hier auf
die Untersuchung der magnetischen und der physiologischen Wirkungen
beschränken. Dagegen waren bezüglich der tierischen Elektrizität außer
der magnetischen und der physiologischen die chemische Wirkung bekannt
und Funkenbildung von einigen Seiten beobachtet worden.

Durch den Vergleich der elektrischen Wirkungen wurde *Faradays*
Aufmerksamkeit besonders auf die chemische Wirkung der Elektrizität
gelenkt. Zunächst schuf er für dieses Gebiet die noch heute
gebräuchlichen Benennungen[93]. Die Ein- und Austrittsstelle des
Stromes nannte er Elektroden; der zu zersetzende Körper wurde
Elektrolyt, der Vorgang selbst Elektrolyse, und die Produkte der
Zersetzung wurden Ionen (d. h. die Wandernden) genannt. Das Anion, z.
B. der bei der Zerlegung des Wassers auftretende Sauerstoff, wandert
an die Anode, das ist die Eintrittsstelle des Stromes, während das
Kation, in dem angezogenen Beispiel der Wasserstoff, an die Kathode
oder Austrittsstelle geht. Ferner hat *Faraday* die beiden Arten der
Leitung, die metallische und die elektrolytische, zum ersten Male
scharf unterschieden.

Zunächst wandte *Faraday* sich in der VII. Reihe seiner
Experimentaluntersuchungen[94], durch welche er die Grundlage für
die heutigen Lehren geschaffen hat, den allgemeinen Bedingungen der
elektrochemischen Zersetzung zu.

Es ergab sich, daß die zersetzende Wirkung des Stromes der
Elektrizitätsmenge proportional ist und nicht etwa von der
Konzentration des Elektrolyten oder von der Größe der Elektroden
abhängt[95]. »Die zersetzende Wirkung des Stromes« führt *Faraday*
näher aus, »ist konstant für eine konstante Menge Elektrizität,
ungeachtet der größten Verschiedenheit in deren Abstammung, der
Intensität, der Größe der Elektroden, der Natur der durchströmten
Leiter usw.«

Auf dieses Gesetz gründete *Faraday* einen Apparat, welcher die
hindurchgegangene Elektrizitätsmenge zu messen gestattet. Durch
die Seiten einer oben geschlossenen, graduierten Röhre (siehe Abb.
20) werden zwei in Platten endigende Platindrähte geführt und
eingeschmolzen. Die so vorbereitete Meßröhre wird in eine der Mündungen
einer zweihalsigen Flasche gesteckt. Letztere wird etwa zur Hälfte
mit Wasser gefüllt, das einen Zusatz von Schwefelsäure erhält. Durch
entsprechendes Neigen wird die Röhre mit dieser Flüssigkeit gefüllt.
Leitet man darauf einen elektrischen Strom durch das Instrument, so
sammelt sich das an den Platinplatten entwickelte Gas in dem oberen
Teile der Röhre und kann hier gemessen werden.

[Illustration: Abb. 20. *Faradays* Voltaelektrometer.]

Schon *Davy*, dem Begründer der Elektrolyse, war es aufgefallen,
daß neben der primären Zersetzung einer chemischen Verbindung noch
sekundäre Erscheinungen auftreten, die darin bestehen, daß die Ionen
im Augenblicke des Freiwerdens mit den Elektroden, dem Elektrolyten
oder auch dem Lösungsmittel chemische Verbindungen eingehen. Auch
diesem Vorgange widmete *Faraday* eine auf zahlreiche Substanzen sich
erstreckende Untersuchung[96], aus der einige Beispiele hier Platz
finden mögen. Bei der Zersetzung von Salzsäure unter Anwendung von
Platinelektroden verband sich das Chlor zum Teil mit dem Platin, ein
anderer Teil wurde gelöst. Elektrolysierte *Faraday* Chlornatrium in
wässeriger Lösung, so wurde an der positiven Elektrode Chlor, an der
negativen dagegen Wasserstoff und Natron abgeschieden. Wasserstoff
und Natron hatten sich durch die Einwirkung des im primären Vorgang
abgeschiedenen Natriums auf Wasser gebildet. Ähnlich wie die
Chlorverbindungen verhielten sich Jodwasserstoff und die Jodide.

Indes auch bei geschmolzenen Salzen blieben sekundäre Wirkungen
nicht aus. Bei der Zerlegung von Zinnchlorür z. B. wirkte das an der
Anode sich ausscheidende Chlor auf das dort befindliche Chlorür und
verwandelte es in Zinnchlorid, während an der Kathode metallisches Zinn
ausgeschieden wurde.

[Illustration: Abb. 21. *Faraday* zerlegt Zinnchlorür zum Nachweis des
elektrolytischen Grundgesetzes[97].]

Um Vergleiche über die zersetzende Wirkung des elektrischen Stromes
anzustellen, brachte *Faraday* seinen von ihm als Voltaelektrometer
oder kürzer als Voltameter bezeichneten Apparat in denselben
Stromkreis, in dem sich der zu untersuchende Elektrolyt, z. B.
Zinnchlorür (SnCl_{2}), befand. Der Platindraht P tauchte in das
geschmolzene Chlorür und wurde (s. Abb. 21) mit dem negativen, das
Voltameter N dagegen mit dem positiven Pole einer galvanischen Batterie
verbunden. Nachdem sich eine genügende Menge Gas in N gesammelt hatte,
wurde gemessen und das an der Kathode ausgeschiedene Zinn gewogen. In
dem von *Faraday* mitgeteilten Beispiele[98] hatten sich 3,85 Kubikzoll
(0,49742 Gran) Knallgas gebildet, während die negative Elektrode eine
von dem ausgeschiedenen Zinn herrührende Gewichtszunahme von 3,2
Gran aufwies. Aus der Öffnung des erhitzten Röhrchens entwichen die
an der Anode infolge des sekundären Vorgangs entstehenden Dämpfe von
Zinnchlorid. Dem Gewicht des Wasserstoffs (1/9 von 0,49742) entsprach
die 57,9fache Menge Zinn, eine Zahl, die mit dem Äquivalentgewicht des
Zinns nahezu übereinstimmt. Dieser und zahlreiche ähnliche Versuche
ergaben als elektrolytisches Grundgesetz, daß die Abscheidung der Ionen
durch ein- und denselben Strom stets im Verhältnis der chemischen
Äquivalente stattfindet.

Durch seine Arbeit über die zersetzende Wirkung der galvanischen
Säule gelangte *Faraday*, noch bevor *Robert Mayer* das Gesetz von
der Erhaltung der Energie aussprach, zu Anschauungen, die sich mit
diesem allumfassenden Prinzip vollkommen decken. »Die Kontakttheorie«,
so lauten seine Worte[99], »nimmt an, daß ohne irgend eine Änderung
der wirkenden Substanz und ohne den Verbrauch von irgend einer
Triebkraft ein Strom gebildet werden könne, der imstande ist, einen
mächtigen Widerstand zu überwinden und Körper zu zerlegen. Es wäre
dies in der Tat die Erschaffung einer Kraft aus nichts. Es gibt
mancherlei Vorgänge, bei denen die Erscheinungsform sich in der Weise
ändert, daß eine Umwandlung einer Kraft in eine andere stattfindet.
Auf diese Weise können wir chemische Kräfte in elektrischen Strom
oder diesen in chemische Kraft verwandeln. Die schönen Versuche von
*Seebeck*[100] beweisen den Übergang von Wärme in Elektrizität,
und andere von *Oerstedt*[101] und mir angestellte Experimente die
gegenseitige Verwandlungsfähigkeit von Elektrizität und Magnetismus.
Allein in keinem Falle, nicht einmal bei den elektrischen Fischen,
findet eine Erschaffung oder eine Erzeugung von Kraft statt, ohne
einen entsprechenden Verbrauch von etwas anderem.« Diese Worte lassen
erkennen, daß große wissenschaftliche Wahrheiten, noch ehe sie zum
vollen Durchbruch gelangen, oft mehr oder weniger deutlich in dem
allgemeinen Bewußtsein der Zeit schlummern.

Zugleich ersehen wir, welche Stellung *Faraday* zu der älteren,
besonders von den italienischen und den deutschen Physikern vertretenen
Kontakttheorie einnahm. *Volta* hatte geschwankt und als Quelle der
galvanischen Elektrizität bald den Kontakt der Metalle, bald ihre
Berührung mit den Leitern zweiter Klasse angenommen. *Zamboni*, der
Erfinder der Trockensäule, hielt die gegenseitige Berührung der Metalle
und nicht die Berührung der Metalle mit den Flüssigkeiten für die
Ursache des Stromes. *Faraday* dagegen hatte durch den ganzen Gang
seiner wissenschaftlichen Entwicklung gelernt, mehr auf die chemischen
Vorgänge zu achten. Er gelangte zu der Überzeugung: »Wo keine chemische
Aktion ist, da ist auch kein Strom.«

Einen Bundesgenossen in seinem Kampfe gegen die Kontakttheorie fand
*Faraday* in dem Franzosen *de la Rive*[102]. Nach *de la Rive* ist
die chemische Affinität die Ursache des galvanischen Stromes. Außerdem
seien nur mechanische und thermische Wirkungen imstande, Elektrizität
zu erzeugen. Seine Lehre faßte *de la Rive* in folgendem Satz zusammen:
»Werden zwei verschiedenartige Körper in eine Flüssigkeit oder in ein
Glas gebracht, das auf beide oder auch nur auf einen dieser Körper
chemisch einwirkt, so kommt Elektrizitätserregung zustande. Dabei wird
der chemisch angegriffene Körper negativ, der angreifende positiv
elektrisch«.

Gleich *de la Rive* geht *Faraday* in der 16. Reihe seiner
Experimentaluntersuchungen, die er gleich der 17. ausschließlich der
vorliegenden Frage widmet, von der Ansicht aus, daß der bloße Kontakt
nicht zur Erregung des Stromes beitrage, abgesehen davon, daß er die
chemische Aktion einleite.

*Faraday* war eben schon von dem Gesetze der Erhaltung der Energie
beherrscht, noch bevor es zum klaren Ausdruck gekommen und zum
Allgemeingut der Physik geworden war. Dafür zeugt die Fassung,
die *Faraday* der chemischen Theorie gibt. An dem Orte der
Elektrizitätsentwicklung wirken nach ihm die sich berührenden Teilchen
chemisch aufeinander ein. Der Betrag der erzeugten Stromkraft sei ein
Äquivalent der angewandten chemischen Kraft. In keinem Falle könne ein
elektrischer Strom erzeugt werden ohne den Verbrauch eines gleichen
Betrages chemischer Kraft und »endend mit einem gegebenen Betrag von
chemischer Veränderung«.

Vom Standpunkte *de la Rives* und *Faradays* ließ sich der *Volta*sche
Fundamentalversuch nur erklären durch die Bildung einer oberflächlichen
Oxydschicht unter dem Einfluß der feuchten atmosphärischen Luft. Und
wirklich haben spätere Versuche bewiesen, daß die Spannung an der
Kontaktstelle um so geringer ist, je mehr die Metalle gegen Oxydation
geschützt sind. Andererseits reichte die ausschließlich chemische
Theorie vom galvanischen Strom doch nicht zur Erklärung aller in
Betracht kommenden Erscheinungen aus. Eine vermittelnde Theorie stellte
im Jahre 1844 *Schönbein* auf. Während *de la Rive* und *Faraday* den
Ursprung der Elektrizität in tatsächlichen und sichtbaren chemischen
Vorgängen erblickten, behauptete *Schönbein*, schon die bloße Tendenz
zweier Körper, sich chemisch zu verbinden, störe deren elektrisches
Gleichgewicht, selbst wenn keine wirkliche Verbindung erfolge.
Doch sei ein Strom, der infolge der wirklichen Verbindung zweier
Stoffe entstehe, bei weitem stärker als derjenige, der nur durch
die Tendenz nach Vereinigung hervorgerufen werde. Als ein Beispiel
betrachtet *Schönbein* das Verhalten von Zink und Kupfer zu verdünnter
Schwefelsäure. Das Zink sei »sauerstoffgierig«. Der Sauerstoff äußere
schon eine Anziehung zum Zink, bevor es zu einer Verbindung komme.
Dadurch werde noch nicht eine Zersetzung des Wassers hervorgerufen,
sondern zunächst eine Richtung seiner Moleküle. Dies geschehe in der
Art, daß sich der Sauerstoff jeder Wassermolekel dem Zink zuwende.
Dieser Störung des chemischen Gleichgewichtes laufe eine Störung
des elektrischen Gleichgewichts parallel, weil das Sauerstoffatom
gleichzeitig negativ, das Wasserstoffatom positiv elektrisch werde.

*Schönbeins* Anschauungen bilden einen Übergang zu den heute über das
Zustandekommen des galvanischen Stromes geltenden Anschauungen, nach
welchen eine elektrische Polarität der Wasserteilchen sich nicht erst
bildet, sondern schon für sich besteht. Wird, um *Schönbeins* Beispiel
zu Ende zu führen, in die Flüssigkeit eine zweite Platte gebracht,
die »wasserstoffgierig« oder auch nur weniger sauerstoffgierig ist
als Zink, so bleibt die Anordnung der Flüssigkeitsteilchen bestehen.
Wird jetzt eine leitende Verbindung zwischen dem Zink und dem
zweiten Metall hergestellt, so fließt die positive Elektrizität zum
Zink und die Zersetzung beginnt, während an den Berührungsstellen
die geschilderte Tendenz fortdauert. Mit Recht hat *Faraday*
*Schönbein* vorgeworfen, daß er einen andauernden Vorgang wie den
galvanischen Strom aus einer Tendenz oder einem bloßen Zustand
erklären wolle. Andererseits hat *Schönbein* seine Theorie in einer
späteren Abhandlung[103] vom Jahre 1849 soweit ausgebaut, daß, wie
schon erwähnt, ihr Grundgedanke sich für die weitere Entwicklung der
Wissenschaft als fruchtbar erwiesen hat. *Faraday* hat sich nach
Abschluß seiner in der 16. und 17. Reihe gegebenen Untersuchung mit dem
auch jetzt noch nicht völlig geklärten Vorgang nicht weiter beschäftigt.

Von dem Bestreben, wie auf den Gebieten des Galvanismus und der
chemischen Aktion, neue Beziehungen zwischen den Kräften aufzudecken,
blieb *Faraday* indessen stets erfüllt. Aus der Überzeugung, daß solche
Beziehungen auch zwischen der Elektrizität und dem Lichte bestehen,
entsprang sein berühmter Versuch der Magnetisierung des Lichtes[104].
Nachdem alle Bemühungen, einen unmittelbaren Einfluß des Magneten
auf einen gewöhnlichen Lichtstrahl nachzuweisen, erfolglos gewesen
waren, brachte *Faraday* ein Stück Glas von besonderer Zusammensetzung
zwischen die Pole eines kräftigen Elektromagneten, so daß es über
die Ebene dieser Pole hinausragte. Durch das Glas wurde dann in
axialer Richtung[105] ein polarisierter Lichtstrahl geleitet und der
analysierende Nicol so gestellt, daß der Strahl erlosch. Wurde jetzt
der Elektromagnet erregt, so erhellte sich das Gesichtsfeld. Es konnte
aber durch eine entsprechende Drehung des Analysators wieder verdunkelt
werden. Die Polarisationsebene des Lichtes hatte somit unter der
Wirkung des Elektromagneten eine Drehung erfahren.

Ersetzte man den Elektromagneten durch einen guten Stahlmagneten,
so war die Wirkung zwar weniger stark, sie war jedoch noch deutlich
vorhanden. Auch durch die bloße Anwendung stromdurchflossener Leiter
ließ sich eine Drehung der Polarisationsebene des Lichtes erzielen. Die
Einrichtung, welche *Faraday* hierbei traf, war die folgende. Stäbe
oder Prismen der zu untersuchenden durchsichtigen Substanzen wurden
in das Innere eines Solenoids, d. h. eines schraubenförmig gewundenen
Drahtes, gebracht. Durch diesen leitete *Faraday* den Strom. Der
Erfolg war der gleiche wie bei den Versuchen mit Elektromagneten und
Stahlmagneten. Wurde nämlich ein polarisierter Lichtstrahl in einer zu
seiner Richtung geneigten Ebene von einem elektrischen Strome umkreist,
so erfolgte eine Drehung des Strahles um seine Achse in gleicher
Richtung mit der Richtung des Stromes. Dies geschah so lange, wie der
Strom seinen Einfluß ausübte.

Flüssigkeiten wurden in Röhren untersucht, die *Faraday* in das
Solenoid hineinsteckte. Als er eine Röhre voll Wasser von gleicher
Länge mit dem Solenoid mehr oder weniger aus letzterem herausragen
ließ, konnte er den Einfluß der Länge des Diamagnetikums, wie er die
das Licht beeinflussende Substanz nannte, ermitteln. Je länger nämlich
die der Wirkung des Solenoides ausgesetzte Wassersäule war, um so
stärker war auch die Drehung des polarisierten Strahles. Der Betrag der
Drehung schien direkt proportional der Länge der Flüssigkeit zu sein,
die vom elektrischen Strom umkreist wurde.

Brachte *Faraday* Stoffe in das Solenoid, die schon von Natur ein
Drehvermögen besitzen, wie Zucker, Weinsäure und weinsaure Salze, so
wurde die vom elektrischen Strom erzeugte Drehung der ursprünglichen
hinzugefügt.

»So glaube ich zum ersten Male«, sagt *Faraday* am Schlusse seiner
Abhandlung »eine direkte Beziehung zwischen dem Licht, der Elektrizität
und dem Magnetismus festgestellt zu haben«. Das, meint er, sei ein
großer Fortschritt auf dem Wege, nachzuweisen, daß »alle Naturkräfte
miteinander verknüpft sind und einen gemeinschaftlichen Ursprung haben«.

Die Entdeckung der »Magnetisierung des Lichtes« brachte *Faraday* auf
den Gedanken, den Einfluß des Magnetismus auf sämtliche Stoffe zu
untersuchen[106]. Zunächst wurde ein Stück jenes Glases, das ihm beim
vorigen Versuch gedient hatte, zwischen den Polen eines sehr kräftigen
Elektromagneten aufgehängt. Das Glas nahm darauf die Querstellung er
(siehe Abbildung 22) an, ein Beweis, daß es von den Polen abgestoßen
wurde, während sich ein Eisenstäbchen infolge einer von den Polen
ausgehenden Anziehung in die Verbindungslinie der Pole einstellte.
Die weitere Untersuchung ergab, daß alle Stoffe einschließlich der
flüssigen und der gasförmigen, sich entweder wie das Eisen oder
wie jenes Glas verhalten. Im ersteren Falle nannte *Faraday* den
Stoff paramagnetisch, während er im anderen Falle als diamagnetisch
bezeichnet wurde.

[Illustration: Abb. 22. *Faraday* entdeckt den Diamagnetismus.]

Diamagnetisch war nicht nur das eigentümliche Glas, mit dem
*Faraday* die Magnetisierung des Lichtes gelungen war und das aus
kieselborsaurem Bleioxyd bestand. Auch die übrigen Glassorten wie
Flint- und Kronglas, erwiesen sich als diamagnetisch, desgleichen
Quarz, Kalkspat, Salpeter, Glaubersalz. Nichtmetalle, wie Phosphor und
Schwefel, wurden gleichfalls von den Polen des Magneten abgestoßen.
Die Metalle verhielten sich teils paramagnetisch wie das Eisen, teils
diamagnetisch. Wie Eisen verhielten sich Nickel, Kobalt, Mangan, Chrom,
Elemente, die auch in ihrem chemischen Verhalten viel Verwandtes
aufweisen. Als diamagnetische Metalle erkannte *Faraday* Wismut,
Antimon, Zinn, Zink, Blei, Silber, Gold und viele andere.

Flüssigkeiten wurden in Glasröhren eingeschlossen, die so dünn waren,
daß man die Einwirkung des Magneten auf das Glas außer acht lassen
konnte. Die gefüllten Röhren wurden dann zwischen den Polen des
Magneten auf die Art ihrer Einstellung untersucht. Auch auf die Gase,
ja selbst auf organische Substanzen dehnte *Faraday* seine Untersuchung
aus. Es machte einen seltsamen Eindruck, daß Holz, Fleisch oder ein
Apfel dem Magnet gehorchten. »Könnte ein Mensch«, fügt *Faraday* hinzu,
»leicht beweglich aufgehängt und in das magnetische Feld gebracht
werden, so würde er sich quer zur Verbindungslinie der Pole einstellen,
denn alle Stoffe, aus denen er gebildet ist, mit Einschluß des Blutes,
besitzen diese Eigenschaft.« *Faraday* wirft die Frage auf, ob nicht
in der Natur unter den Myriaden von Gestalten, die an allen Teilen der
Erdoberfläche den Magnetkraftlinien ausgesetzt sind, ähnliche Wirkungen
vorkommen können.

Zuerst hat *Faraday* die Abstoßung durch die Annahme einer Polarität zu
erklären gesucht. Und zwar sollte bei den diamagnetischen Stoffen der
Nordpol des Magneten nicht wie beim Eisen einen Südpol, sondern einen
Nordpol induzieren. Später gab er die Ansicht, daß eine diamagnetische
Polarität existiere, wieder auf. Sie ist indessen von anderer
Seite, insbesondere von *Weber* nachgewiesen worden. Im Verlaufe
seiner Entdeckungen gelangte *Faraday* zu Ansichten über die Natur
der Elektrizität, die von den Theorien früherer Forscher erheblich
abwichen und das Fundament der später von *Maxwell* entwickelten,
neueren Vorstellungen gebildet haben. Zusammengefaßt hat *Faraday*
diese Ansichten zuerst im Jahre 1838[107]. *Faraday* wandte sich
damals besonders gegen die Vorstellung, als ob die Erscheinungen der
Influenz und des Elektromagnetismus als eine Wirkung in die Ferne,
die ohne eine Vermittlung zwischenliegender Teilchen vor sich gehe,
aufzufassen sei. Die Teilchen des isolierenden Diëlektrikums, z. B.
der Luft, die eine mit Elektrizität geladene Kugel umgibt, sind nach
*Faraday* nicht etwa in einem indifferenten Zustande, sondern sie sind
polarisiert. *Faraday* vergleicht die Teilchen des Diëlektrikums mit
kleinen Magnetnadeln oder zahllosen kleinen isolierten Konduktoren.
Unter dem Einfluß der elektrisierten Kugel würden diese polar, und
nach der Entladung der Kugel kehrten sie in ihren gewöhnlichen Zustand
zurück. Die Spannungsbeziehungen zwischen den polarisierten Teilchen
des Diëlektrikums sollten ferner krummen Linien der influenzierenden
Kraft entsprechen.

Auch hinsichtlich der magnetischen und der Induktionswirkungen des
Stromes, seiner Querkraft, wie *Faraday* sich ausdrückt, kommt er zu
einem ähnlichen Ergebnis. Er hält es für wahrscheinlich, daß auch diese
Wirkungen durch Vermittlung zwischenliegender Teilchen fortgepflanzt
werden, ähnlich wie es mit der Influenzwirkung der statischen
Elektrizität geschehe. Wie im letzteren Falle so seien auch bei den
Erscheinungen der strömenden Elektrizität die angrenzenden Teilchen
in einem besonderen Zustand, den *Faraday* als den elektrotonischen
Zustand bezeichnet. *Faraday* hat sich eifrig bemüht, diese
Vorstellungen durch geeignete Experimente zu stützen. Es gelang ihm
auch der Nachweis, daß die Erscheinungen der statischen Elektrizität
von der Art des Diëlektrikums (Luft, Schellack, Schwefel) beeinflußt
werden, und daß die Elektrizität Zeit gebraucht, um das Diëlektrikum zu
durchdringen[108].

Wir werden später erfahren, wie *Faradays* Lehre von der Polarisation
oder dem elektrotonischen Zustand des Diëlektrikums, d. h. des
isolierenden Zwischenmittels, insbesondere von *Maxwell* weiter
ausgebildet wurde, der als dielektrisches Mittel im leeren Raum den
Äther ansah.

*Faradays* Bemühungen, eine Beziehung zwischen der Elektrizität und der
Schwerkraft aufzufinden, blieben ohne Ergebnis. In dem Nachweis, daß
der Magnetismus eine auf sämtliche Stoffe wirkende Kraft ist, bestand
seine letzte große Entdeckung. Er starb am 25. August des Jahres 1867
in dem Hause, das ihm die Königin etwa zehn Jahre zuvor geschenkt hatte.

*Faraday* faßte bei seinen Untersuchungen vorzugsweise die qualitative
Seite der Naturerscheinungen ins Auge. Als Autodidakt besaß er nicht
die nötige mathematische Schulung, um den quantitativen Beziehungen in
gleicher Weise gerecht zu werden. Das *Ohm*sche Gesetz z. B., welches
besagt, daß die Stromstärke proportional der elektromotorischen Kraft
und umgekehrt proportional dem Leitungswiderstande ist, wurde von
*Faraday* fünf Jahre, nachdem *Ohm* es veröffentlicht hatte[109], noch
nicht berücksichtigt[110]. Die quantitative Seite des Magnetismus wurde
gleichfalls erst in Deutschland genügend gewürdigt, wo *Gauß* die
Intensität dieser Naturkraft bestimmte[111] und die Grundlagen für das
absolute Maßsystem schuf, das *Wilhelm Weber* dann auf das galvanische
Gebiet ausdehnte.

Der erste, der die von *Laplace* begründete Potentialtheorie auf
die elektrischen und die magnetischen Erscheinungen anwandte und
so die Grundlage schuf, auf welcher *Gauß* und neuere Forscher den
mathematischen Teil der modernen Elektrizitätslehre errichteten, war
*Green*. Seine Verdienste wurden indessen schon in einem früheren
Abschnitt gewürdigt[112]. Den Ausgangspunkt für die über *Green* und
*Gauß* bis in die neueste Zeit hinein führende Reihe von theoretischen
Untersuchungen bildet das *Coulomb*sche Gesetz der statischen
oder Reibungselektrizität, dessen Analogie mit dem *Newton*schen
Gravitationsgesetz zu einer Übertragung der von *Laplace* behandelten
Probleme auf das Gebiet der statischen Elektrizität geführt hatte. Um
die neu erschlossenen Gebiete der galvanischen Elektrizität und der
Induktion gleichfalls der mathematischen Analyse unterwerfen zu können,
war es nötig, ähnlich wie es *Coulomb* für die statische Elektrizität
getan, zunächst gesetzmäßige Beziehungen aufzufinden. Nur auf diese
Weise ließ sich der Boden zur Aufstellung einer umfassenderen Theorie
gewinnen.

Für die elektromagnetische Wirkung gelang es noch im Jahre ihrer
Entdeckung (1820 durch *Oersted*[113]) eine solche gesetzmäßige
Beziehung zu finden. Eine von *Biot* und *Savart* unternommene
Untersuchung[114] über die Wirkung des galvanischen Stromes auf eine
an einem Kokonfaden hängende Magnetnadel ergab, daß die von dem Strom
auf einen Magnetpol ausgeübte Kraft senkrecht zu der durch den Pol und
den Strom gelegten Ebene wirkt und daß die Intensität dieser Kraft
der Entfernung des Pols von dem Strom umgekehrt proportional ist. Auf
den ersten Blick zeigt sich in diesem Falle keine Analogie mit dem
Attraktions- und dem *Coulomb*schen Gesetz. Letztere tritt aber hervor,
wenn man von dem an der Nadel vorübergeführten gradlinig und unbegrenzt
gedachten Strom nur ein Element ins Auge faßt. Für ein solches Element
läßt sich aus der von *Biot*[115] und *Savart*[116] gefundenen Regel
ableiten, daß seine Wirkung sich umgekehrt wie das Quadrat des
Abstandes verhält.

Das *Biot-Savart*sche Gesetz ist durch zahlreiche spätere
Untersuchungen bestätigt worden. Sein mathematischer Ausdruck
lautet[117]:

  K = (i . m . ds) / r^2 . sin w

Das Hauptgesetz der Elektrodynamik fand *Ampère*, dessen grundlegende
Untersuchungen über die Anziehung und die Abstoßung gleich- und
entgegengesetzt gerichteter Ströme im Jahre 1820 ein neues wichtiges
Gebiet der Elektrizitätslehre erschlossen hatten[118].

*Ampère* ging bei seiner Untersuchung von der Annahme aus, daß die
Kraft, die zwei Stromelemente aufeinander ausüben, den Intensitäten und
der Länge, sowie einer Funktion der in Betracht kommenden Winkel direkt
proportional sein müsse. Ferner war anzunehmen, daß die Kraft sich mit
der Entfernung verringern müsse, d. h. daß sie der Entfernung oder
irgend einer Potenz der Entfernung umgekehrt proportional sei. Dies
ergab zunächst den Ausdruck:

  K = (i . i^1 . ds . ds^1)/r^n · ρ

Die Größe der Konstanten ρ hängt von der gegenseitigen Lage der
Stromelemente ab; ρ = ist also eine Winkelfunktion. Durch eine Reihe
von messenden Versuchen vermochte es *Ampère*, die Gestalt jener
Winkelfunktion und den Exponenten von r zu bestimmen. Wie kaum anders
zu erwarten, ergab sich auch in diesem Falle, daß die elektrodynamische
Wirkung in völliger Analogie mit den Gesetzen von *Newton*, *Coulomb*
und von *Biot-Savart* dem Quadrate der Entfernung umgekehrt
proportional ist. *Ampères* elektrodynamisches Grundgesetz erhält
dementsprechend die Formel:

  K = (i . i^1 . ds . ds^1) / r^2 · ρ

Der Ausdruck ρ ist eine Funktion der beiden Winkel θ und θ^1, den die
Stromelemente mit ihrer Verbindungslinie bilden und eines dritten
Winkels ε, den die durch ds und r, sowie durch ds^1 und r gelegten
Ebenen miteinander machen[119].

Bei den bisher betrachteten Gesetzen handelte es sich um Fernwirkungen
der Elektrizität. Es war noch nötig, quantitative Beziehungen für die
Intensität des Stromes selbst und für seine elektrolytische Wirkung zu
finden, sowie die mathematische Analyse auf das neu erschlossene Gebiet
der Induktion auszudehnen.

Wie die Intensität des Stromes durch die elektrischen Spannungen und
Widerstände bestimmt wird, entdeckte *Ohm*. In seiner 1827 erschienenen
Schrift »Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet« löste er die
Aufgabe »aus wenigen, durch die Erfahrung gegebenen Prinzipien den
Inbegriff derjenigen elektrischen Erscheinungen abzuleiten, die unter
dem Namen der galvanischen begriffen werden«[120].

Um das Lebenswerk *Ohms* zu würdigen, muß man sich die Schwierigkeiten
vergegenwärtigen, mit denen *Ohm* Zeit seines Lebens zu kämpfen hatte.
Man erkennt dann, wie gering so häufig die Anerkennung und der Lohn
sind, den das geniale Schaffen bei den Zeitgenossen findet.

*Georg Simon Ohm* wurde 1789 in Erlangen geboren. Sein Vater, ein
Schlossermeister, besaß ein lebhaftes Interesse für die Mechanik und
die Mathematik. Er gab seinen Söhnen in diesen Wissenschaften die
erste Unterweisung und ermöglichte ihnen den Besuch der Universität.
Da es an Mitteln gebrach, mußte *Georg Simon Ohm* nach kurzem Studium
eine Lehrerstelle in Bamberg annehmen. Von 1817 bis 1826 wirkte *Ohm*
am Gymnasium in Köln. In diese Zeit fallen seine Untersuchungen über
die Intensität der galvanischen Kette[121]. Um diese Untersuchungen
zum Abschluß bringen zu können, ließ er sich für ein Jahr beurlauben.
An die im Jahre 1827 erschienene, zusammenfassende Darstellung seiner
Ergebnisse knüpfte *Ohm* die Hoffnung, daß sich ihm die akademische
Laufbahn erschließen werde. Diese Hoffnung erfüllte sich nicht, denn
*Ohms* Arbeit, die ihn mit einem Schlage in die Reihe der ersten
Forscher stellte, fand bei den deutschen Hochschullehrern, von denen
manche der naturphilosophischen Richtung angehörten, keine günstige
Aufnahme. Auch der Umstand, daß *Ohm* als Gymnasiallehrer eigentlich
nicht zur gelehrten Zunft gehörte, mag mitgewirkt haben. *Ohm* nahm
nach Ablauf seines Urlaubes sein Amt nicht wieder auf. Er lebte eine
Reihe von Jahren in der Zurückgezogenheit und in sehr dürftigen
Verhältnissen, bis er zum Lehrer der Physik an einer technischen Schule
in Nürnberg ernannt wurde. Erst als ausländische Forscher auf *Ohms*
bahnbrechende Leistungen aufmerksam wurden und ihm die Royal Society
ihre höchste wissenschaftliche Auszeichnung durch Überreichung einer
Medaille zugesprochen hatte, fand er auch in Deutschland Anerkennung.
Jetzt ging auch, freilich zu spät, *Ohms* Wunsch in Erfüllung, indem
man ihn im Alter von 65 Jahren zum ordentlichen Professor ernannte.
Bald darauf starb *Ohm* im Jahre 1854 in München.

Bei den Versuchen, die ihn zur Auffindung seines Gesetzes führten,
benutzte *Ohm* zunächst ein Kupfer-Zink-Element, dessen Metallplatten
in eine chemisch wirkende Flüssigkeit (Schwefelsäure) tauchten. Man
nannte eine derartige Stromquelle wohl ein Hydroelement zum Unterschied
von dem von *Ohm* später benutzten, ohne Flüssigkeit arbeitenden
Thermoelement. Zwischen die Polenden seiner Stromquelle brachte *Ohm*
Leitungsdrähte von verschiedener Länge und Dicke und beobachtete die
Ablenkung, welche die Galvanometernadel unter der Einwirkung des
Stromes erfuhr.

*Ohm* bemerkte bald, daß die Hydroketten einen sehr ungleichmäßigen
Strom liefern. Er hielt deshalb seine Kette vor Beginn eines Versuches
längere Zeit geschlossen. Es hatte sich nämlich herausgestellt, daß die
elektrische Kraft eines Hydroelementes sofort nach dem Eintauchen der
Metallplatten in die Säure rasch abnimmt und erst nach dem Erreichen
eines Minimums eine gewisse Konstanz zeigt. Wurde der Strom dann
eine Zeitlang unterbrochen, so wirkte das Element wieder bei weitem
kräftiger, so daß beispielsweise ein in den Stromkreis eingeschalteter
Draht von neuem aufglühte. *Ohm* erkannte ganz richtig, daß die von ihm
als »das Wogen der elektrischen Kraft« bezeichneten Schwankungen ihren
Grund in einer Zersetzung der auf die Platten wirkenden Flüssigkeit
haben, ein Vorgang, den man als Polarisation des Elements bezeichnet
hat. Die Erkenntnis dieses Vorganges hat zur Erfindung der konstanten
Elemente geführt, die einen ziemlich gleichmäßigen Strom liefern, *Ohm*
aber noch nicht zu Gebote standen.

Um mit einer sich gleich bleibenden elektromotorischen Kraft arbeiten
zu können, bediente sich *Ohm* später eines aus Wismut und Kupfer
verfertigten Thermoelementes. Den Stellen, an denen sich das Wismut und
das Kupfer eines solchen Elements berühren, gab er einen beständigen
Temperaturunterschied, indem er die eine Lötstelle beständig auf
der Temperatur des siedenden Wassers, die andere auf derjenigen
des schmelzenden Eises erhielt. Von dem so störenden »Wogen der
elektrischen Kraft« war jetzt »auch nicht eine Spur mehr wahrzunehmen«.
Die Galvanometernadel blieb vielmehr bei jedem Stromschluß, sowie sie
zur Ruhe gekommen war, unbeweglich stehen. Durch zahlreiche, mit Hilfe
der Thermokette und des Galvanometers an Leitungsdrähten verschiedener
Länge angestellte Versuche wurde *Ohm* zu der Erkenntnis geführt, daß
sich sämtliche Versuchsergebnisse der Formel

  X = a/(b + x)

anpassen ließen.

In diesem Ausdruck bedeuten nach den Worten *Ohms* X die Stärke der
magnetischen Wirkung (die Intensität des Stromes) und x die Länge des
eingeschalteten Schließungsdrahtes (Länge und Widerstand des Drahtes
sind einander proportional). a und b sind konstante, von der erregenden
Kraft und dem Widerstande der übrigen Teile der Kette (innerer
Widerstand genannt) abhängende Größen.

Auch die theoretischen Betrachtungen, die *Ohm* über die Wirkung der
galvanischen Säule anstellte, erwiesen sich für die Folgezeit als
außerordentlich fruchtbar. Ohne auf diese Betrachtungen im einzelnen
einzugehen, sei hervorgehoben, daß sie sich an die auf den Gebieten
der Hydrodynamik und der Theorie der Wärmeleitung entstandenen
Vorstellungen anschlossen. Das Strömen des Wassers, der Wärme und der
Elektrizität betrachtete *Ohm* als analoge Vorgänge.

Dasselbe, was beim Wärmestrom die Temperaturdifferenz und beim
fließenden Wasser der Neigungswinkel bewirkt, wird nach *Ohms*
Vorstellung beim elektrischen Strom durch den Spannungsunterschied (die
Potentialdifferenz) veranlaßt. Für den Spannungsunterschied zwischen
zwei um die Längeneinheit voneinander entfernten Punkten brauchte *Ohm*
den noch heute üblichen Ausdruck »Gefälle«[122].

Die erste Bestätigung des *Ohm*schen Gesetzes erfolgte durch
*Fechner*. Obgleich auch *Fechner* noch keine konstanten Elemente zu
Gebote standen, gelang es ihm dennoch, die Richtigkeit der von *Ohm*
für thermoelektrische Ströme gefundenen Formel für Hydroelemente
nachzuweisen[123]. *Fechner* war es auch, der zuerst die große
Bedeutung der *Ohm*schen Entdeckung anerkannte. Nach *Fechners* Worten
ist *Ohm* das Verdienst beizumessen, mit den wenigen Buchstaben seiner
Formel eine neue Epoche für die Lehre vom Galvanismus begründet zu
haben. *Ohms* Formel lehre zwar keine neuen Erscheinungen kennen,
sie verknüpfe aber ein großes Gebiet von Erscheinungen, die früher
rätselhaft nebeneinander gestanden. Vor allem besitze man jetzt sichere
Anhaltspunkte für das Maß der galvanischen Vorgänge, so daß jetzt erst
eine wissenschaftliche Behandlung dieses Gegenstandes möglich sei.

Als den Entdecker des elektrolytischen Grundgesetzes lernten wir
*Faraday* kennen. Dieser fand, daß die Mengen der von einem Strome
ausgeschiedenen Elektrolyten sich wie die chemischen Äquivalente
verhalten und der Stromstärke proportional sind[124]. Es blieb noch
übrig, für die Wärmewirkung und das von *Faraday* erschlossene Gebiet
der Induktion die mathematische Theorie zu entwickeln. Dies geschah
durch eine Reihe von Forschern, unter denen *Joule*, *Lenz*, *Wilhelm
Weber* und *Franz Neumann* an erster Stelle zu nennen sind.

Daß ein Metalldraht, durch den ein elektrischer Strom geht, erwärmt
wird, gehörte zu den ersten Beobachtungen über die Wirkungen der
galvanischen Elektrizität. *Davy* hatte[125] nachgewiesen, daß bei
Anwendung ein und derselben Stromquelle Eisen sich viel rascher erhitzt
als Zink und letzteres rascher als Kupfer oder Silber, vorausgesetzt,
daß es sich um Metalldrähte von gleicher Länge und Dicke handelte.
Diese Tatsache wurde dahin gedeutet, daß das Eisen die Elektrizität
schlechter leite als Zink, und daß Silber und Kupfer die besten Leiter
seien. Eine genauere messende Untersuchung der Wärmeleitung des
elektrischen Stromes unternahm der Engländer *Joule*[126].

*Joule* ermittelte die Temperaturzunahme, die ein in einer Glasröhre
befindlicher Quecksilberfaden durch verschieden starke Ströme erfährt.
Es ergab sich, daß die durch den Strom erzeugte Wärmemenge dem Quadrat
der Stromintensität proportional ist. Durch eine Ausdehnung dieser
Versuche auf andere Metalle fand *Joule* ferner, daß die erzeugte Wärme
dem Widerstande w der benutzten Drähte direkt proportional ist. Für die
während der Zeit t somit erzeugte Wärmemenge W ergab sich, wenn i die
Intensität des Stromes und c eine von der Beschaffenheit des Drahtes
abhängige Konstante ist:

  W = c · i^2  w · t

als mathematischer Ausdruck (*Joule*sches Gesetz). Im weiteren Verlaufe
seiner Untersuchungen über die Wärmewirkung des Stromes wurde *Joule*
auf die Entdeckung des Gesetzes von der Erhaltung der Kraft geführt.
Die näheren Umstände dieser Entdeckung, die *Joule* mit anderen
Forschern teilte, sollen in einem späteren, besonderen Abschnitt
erörtert werden.

Bestätigt wurde das *Joule*sche Gesetz durch eine ausgedehnte und
genaue Untersuchung von *Lenz*[127]. Von Interesse ist das sinnreiche
Verfahren, das *Lenz* unter Benutzung des in Abbildung 23 dargestellten
Apparates anwandte.

[Illustration: Abb. 23. *Lenz* mißt die durch den Strom erzeugte Wärme.]

Ein Glasgefäß wurde mit Alkohol gefüllt und luftdicht verschlossen.
Durch den Stöpsel gingen zwei Platindrähte, zwischen welche der zu
erwärmende Draht eingeschaltet wurde. Durch den nach oben gekehrten
Boden der Glasflasche wurde ein Thermometer geführt. Als Stromquelle
benutzte *Lenz* das von dem Engländer *Daniell*[128] im Jahre 1836
erfundene konstante Element. Die durch den galvanischen Strom in der
Drahtspirale erzeugte Wärme teilte sich dem Weingeist mit, dessen
Temperaturerhöhung an dem Thermometer abgelesen wurde. Um den durch
Abgabe von Wärme an die Luft entstehenden Fehler auszugleichen,
bediente sich *Lenz* eines Kunstgriffs. Er kühlte seinen Meßapparat
um 6° unter der Temperatur der umgebenden Luft ab und schickte den
Strom so lange hindurch, bis die Temperatur des Alkohols 6° über
der Temperatur der Umgebung lag. Auf diese Weise wurde der durch
Wärmeabgabe entstehende Fehler ausgeglichen, da der Apparat während der
ersten Hälfte der Zeitdauer des Versuches ebensoviel Wärme von außen
empfing, als er in der zweiten Hälfte abgab. Die Intensität des Stromes
maß *Lenz* mit Hilfe des von *Faraday* erfundenen Knallgasvoltameters.
Die entstandenen Wärmemengen waren den Quadratzahlen der im
Voltameter abgeschiedenen Gasvolumina und somit den Quadraten der
Stromintensitäten proportional.

[Illustration: Abb. 24. Die Erzeugung von Temperaturdifferenzen durch
den elektrischen Strom (nach *Peltier*).]

Der Umwandlung von Elektrizität in Wärme entsprach als Umkehrung des
Vorganges die Erzeugung von elektrischem Strom durch Wärmezufuhr. Mit
der Erforschung dieses 1821 von *Seebeck* erschlossenen Gebietes der
thermoelektrischen Ströme[129] hat sich *Lenz* gleichfalls beschäftigt.
Da in einem aus verschiedenartigen Metallen, z. B. aus Wismut und
Antimon verfertigten Metallbügel ein Thermostrom entsteht, wenn man an
den beiden Berührungsstellen der Metalle eine Temperaturdifferenz durch
Erwärmen oder durch Abkühlen der einen Stelle hervorruft, so erhob
sich die Frage, ob sich nicht auch umgekehrt eine Temperaturdifferenz
dadurch hervorrufen läßt, daß man einen elektrischen Strom durch ein
Thermoelement schickt. Daß diese Frage zu bejahen ist, erkannte der
Franzose *Peltier*[130]. Er fand[131], daß an der Berührungsstelle
eines aus Antimon und Wismut zusammengelöteten Stabes Erwärmung
eintritt, wenn der Strom vom Antimon zum Wismut fließt. Dagegen wurde
eine Temperaturerniedrigung bei der Umkehrung des Stromes wahrgenommen.
*Lenz* gelang es, diesen als *Peltiers* Phänomen bezeichneten Vorgang
besonders auffallend dadurch zu demonstrieren, daß er durch einen
galvanischen Strom Wasser an der Lötstelle eines Thermoelementes
zum Gefrieren brachte und das entstandene Eis auf 4,5° unter den
Gefrierpunkt abkühlte.

Die mit der Ausdehnung der physikalischen Untersuchungen immer häufiger
beobachtete Erscheinung, daß für jeden Vorgang eine Umkehrung möglich
ist, mußte mit wachsender Deutlichkeit den Begriff einer allgemeinen
Umwandelbarkeit der Kräfte ineinander erstehen lassen. Da man ferner
jeden neuen Vorgang messend verfolgte, so mußte die Frage, ob die
bei einer Umwandlung verschwindende Kraftgröße der neu entstehenden
äquivalent ist, d. h. ob sich bei einer Rückverwandlung der alte
Wert ergibt, immer mehr hervortreten. Wir sehen also, daß schon
in den dreißiger Jahren des 19. Jahrhunderts alles auf die große
Verallgemeinerung, die bald darauf in dem Gesetz von der Erhaltung der
Kraft geschaffen wurde, hindrängte.

An die Untersuchungen über das *Peltier*sche Phänomen schloß sich
die Entwicklung einer Theorie der Thermoströme. Es ergab sich,
daß für geringe Temperaturunterschiede die Stromstärke der an den
Berührungsstellen der Metalle vorhandenen Temperaturdifferenz
proportional ist.

*Lenz* war auch der erste Physiker, dem es gelang, für die
Induktionserscheinungen allgemeinere Gesetze zu finden. Zunächst
erkannte *Lenz*, daß alle Induktionserscheinungen sich unter eine
bestimmte Regel fassen lassen, aus der sich die Richtung des
induzierten Stromes sofort entnehmen läßt. Wird nämlich die relative
Lage eines Magneten oder eines Stromleiters zu einem zweiten
Stromleiter geändert, so entsteht jedesmal in dem zweiten Stromleiter
ein induzierter Strom, der dem Magneten oder dem induzierten
Stromleiter eine der ihnen erteilten Bewegung entgegengesetzte Bewegung
zu geben strebt[132]. Die Wirkung, welche ein Magnet oder ein Strom
infolge ihrer Bewegung auf einen Leiter ausüben, besteht also darin,
daß der induzierte Leiter die Bewegung, die in ihm den Induktionsstrom
hervorruft, zu hemmen sucht. Man hat diese Regel wohl als das
*Lenz*sche Gesetz oder als das Grundgesetz der elektrischen Induktion
bezeichnet.

Offenbar war in dem *Lenz*schen Gesetz schon die Beziehung zwischen
Stromerzeugung und mechanischer Arbeit aufgedeckt. Um z. B. einen
Magneten einem Stromleiter zu nähern, mußte ein von dem induzierten
Strom herrührender hemmender Einfluß überwunden, also mechanische
Arbeit geleistet werden. Es bedurfte nur des Nachweises, daß es sich
bei dieser Umwandlung der einen Kraft in die andere um äquivalente
Leistungen handelt. Diesen Nachweis erbrachte *Helmholtz* im Jahre
1847. Er dehnte dadurch das von *Mayer* ausgesprochene Gesetz von der
Erhaltung der Kraft auf das Gebiet der elektrischen und magnetischen
Vorgänge aus, nachdem es vor ihm in erster Linie für die mechanischen
Vorgänge und die Erscheinungen der Wärme nachgewiesen worden war. Wir
sehen auch hier wieder, wie alles auf die Entdeckung des grundlegenden
Prinzips der neueren Naturwissenschaft hindrängte. Die eingehendere
Betrachtung dieses Prinzips und seiner Entdeckung bleibt einem
besonderen späteren Abschnitt vorbehalten.

*Lenz* suchte auch zuerst die Stärke der Induktionsströme zu ermitteln.
Er umwickelte ein stabförmiges Stück Schmiedeeisen mehrfach mit einem
Draht und verband diesen mit einem Galvanometer. Indem er einen
Stahlmagneten an den Eisenstab legte oder ihn von dem Eisenstab
entfernte, erzeugte *Lenz* in dem Draht Magnetinduktionsströme,
die eine momentane Ablenkung der Galvanometernadel hervorriefen.
Es ergab sich[133], daß die Intensität des induzierten Stromes dem
Sinus des halben Ablenkungswinkels proportional ist. Darauf wurden
die Intensitäten für eine verschiedene Anzahl von Windungen (2, 4, 8,
16) miteinander verglichen. Es zeigte sich, daß die in der Spirale
erzeugten Ströme eine um so größere Intensität besitzen, je größer
die Zahl der Windungen ist. Der Weg, auf dem *Lenz* die Beziehung
zwischen der Intensität des induzierten Stromes und der Ablenkung der
Galvanometernadel entdeckte, ist ein lehrreiches Beispiel für die
Anwendung der älteren, auf dem Gebiete der Mechanik gewonnenen Gesetze
auf das neu erschlossene Gebiet der Elektrizitätslehre. *Lenz* ließ
sich durch folgende Überlegung leiten. Da die Wirkung des induzierten
Stromes auf die Magnetnadel nur momentan ist, so läßt sie sich mit
einem auf ein ruhendes Pendel ausgeübten Stoß vergleichen. Die Nadel
und das Pendel entfernen sich so weit aus der Gleichgewichtslage, bis
die Bewegung, die sie erhalten haben, durch die entgegenwirkenden
Kräfte vernichtet ist. Nach der Umkehr der Nadel, beziehungsweise
des Pendels, wirken dieselben Kräfte beschleunigend, die vorher die
Bewegung verzögerten. Das Pendel und die ganz analogen Bedingungen
ausgesetzte Nadel kehren nach den für das Pendel ermittelten Gesetzen
in die ursprüngliche Lage mit der gleichen Geschwindigkeit zurück, mit
der sie diese Lage verlassen haben. Die Geschwindigkeit ist ferner der
Stärke des Stoßes, beziehungsweise der Intensität des induzierten,
auf die Nadel wirkenden Stromes proportional. Die gleiche Formel,
welche die Abhängigkeit der Geschwindigkeit eines Pendels von dem
Ausschlagswinkel ausdrückt, gilt also auch für die Bestimmung der
Intensität des Induktionsstromes. Letztere ist danach dem Sinus des
halben Ablenkungswinkels proportional.

Ausgehend von dem *Lenz*schen Grundgesetz von der hemmenden Wirkung,
die der induzierte Strom auf die Bewegung des induzierenden Stromes
oder des Magneten ausübt, entwickelte *Franz Neumann* im Jahre 1845
ausführlicher die mathematischen Gesetze der induzierten elektrischen
Ströme. *Neumann* ist für die Entwicklung der Physik in Deutschland
von so großer Bedeutung gewesen, daß wir seinem Lebensgange eine kurze
Betrachtung widmen wollen.

*Franz Ernst Neumann* wurde 1798 als Sohn eines Gutsverwalters in
der Uckermark geboren. Als 16jähriger Gymnasiast beteiligte er sich
an dem Feldzuge von 1815. Er wurde bei Ligny schwer verwundet. Auf
der Universität wandte sich *Neumann* zunächst der Theologie zu.
Neigung und der Einfluß des Mineralogen Weiß bewogen ihn, sein
anfängliches Studium mit demjenigen der Naturwissenschaften zu
vertauschen. Trotz der bittersten Armut gelang es *Neumann*, dank
seiner Anspruchslosigkeit und seiner eisernen Pflichttreue, sich zu
einer Dozentenstellung emporzuarbeiten. Sie war freilich bescheiden
genug. Sein Anfangsgehalt als Professor der Mineralogie und der Physik
in Königsberg belief sich auf 200 Taler jährlich[134]. Als sich seine
Verhältnisse etwas gebessert hatten, ermöglichte er in Anbetracht der
kärglichen, vom Staate gebotenen Mittel durch persönliche Geldopfer
die Einrichtung eines physikalischen Laboratoriums für seine Schüler.

Als *Neumann* seine wissenschaftliche Tätigkeit begann, wurden an
den deutschen Hochschulen nicht viel mehr als die Anfangsgründe der
Physik gelehrt. Der exakt wissenschaftlichen Arbeit fehlte es, wie auch
*Ohm* erfahren mußte[135], an Anerkennung. Versuche wurden geringer
eingeschätzt als die schrankenlosen Spekulationen der herrschenden,
naturphilosophischen Richtung. Während dieses für die Entwicklung
der Naturwissenschaften in Deutschland so wenig günstigen Zeitraums
richteten sich die Blicke der jüngeren Forscher, soweit sie nicht
selbst in den Netzen einer ungesunden Philosophie verstrickt waren,
auf Frankreich, das um die Wende vom 18. zum 19. Jahrhundert durch
Männer wie *Laplace*, *Lavoisier*, *Coulomb*, *Gay-Lussac*, *Ampère*
und *Fresnel*, um nur einige glänzende Namen zu nennen, die größten
Erfolge auf dem Gebiete der exakten Wissenschaften gezeitigt hatte. Es
ist *Neumanns* Verdienst, daß er die mathematisch-physikalische, nach
dem Muster der großen französischen Forscher betriebene Methode in
Deutschland eingeführt hat. Mit welchem Erfolge er dies auf dem Gebiete
der Optik im Anschluß an die Arbeiten *Fresnels* tat, haben wir in
einem früheren Abschnitt erfahren. Nachdem *Faraday* die induzierten
Ströme entdeckt hatte, galt es, auch dieses Gebiet gleich den früher
erschlossenen Gebieten der Elektrizitätslehre der mathematischen
Analyse zu unterwerfen. Die erste befriedigende Lösung dieser Aufgabe
brachte *Neumann* in zwei Abhandlungen von 1845 und 1847, also
fast anderthalb Jahrzehnte nach dem Bekanntwerden der Entdeckungen
*Faradays*[136]. Von besonderer Wichtigkeit war die Arbeit vom Jahre
1847 über das allgemeine Prinzip der mathematischen Theorie induzierter
elektrischer Ströme. In dieser Arbeit zeigte *Neumann*, wie sich ohne
jede Voraussetzung über das Wesen der Elektrizität die Stärke der
induzierten Ströme berechnen läßt. *Neumann* ging von dem *Lenz*schen
Gesetze aus, nach dem der induzierte Strom stets so gerichtet ist,
daß er die Bewegung des ihn induzierenden Magneten oder Stromleiters
zu hemmen sucht. Damit war der Zusammenhang zwischen Stromerzeugung
und Arbeitsaufwand ausgesprochen. Um z. B. durch die Annäherung
eines Magneten an einen Leiter in diesem einen Strom hervorzurufen,
war die Überwindung der hemmenden Wirkung für die von dem Magneten
zurückgelegte Strecke, mit anderen Worten der Aufwand einer gewissen
Arbeit, erforderlich. Das Maximum der Arbeit ist in diesem Falle
offenbar zu leisten, wenn man den Magneten aus größtmöglicher
Entfernung an den Leiter heranbringt. Dieses Maximum an Arbeit wird als
das Potential des Leiters in bezug auf den Magneten bezeichnet. Wir
haben an früherer Stelle gesehen[137], wie der Potentialbegriff aus der
*Newton*schen Gravitationstheorie entsprang und von *Green*, *Gauß*
und anderen zunächst auf die magnetischen und die elektrostatischen
Erscheinungen ausgedehnt wurde. Mit Hilfe der Potentialtheorie gelangte
nun auch *Neumann* zu einem allgemeinen Prinzip für die Induktion.
Es gilt für geschlossene lineare Leiter (Drähte) und besagt, daß
die in einem solchen zu einem Bogen geschlossenen Leiter induzierte
elektromotorische Kraft gleich dem Unterschied der Potentialwerte jenes
Leiters bezogen auf den von dem induzierenden Strom durchflossenen
Leiter ist. *Neumanns* Prinzip bestand die experimentelle Prüfung so
gut, daß es sich zur Berechnung der verschiedenen Fälle von Induktion
verwerten ließ und seine Bedeutung auch heute noch nicht eingebüßt hat.

Zur selben Zeit, als *Neumann* seine Untersuchungen anstellte, bemühte
sich *Wilhelm Weber*[138], ein elektrodynamisches Grundgesetz zu
finden, das das *Coulomb*sche, das *Ampère*sche und das Gesetz der
Induktion in sich begreifen, für das Gebiet der Elektrizitätslehre also
eine ähnliche umfassende Bedeutung beanspruchen sollte, wie sie das
*Newton*sche Gravitationsgesetz für die Mechanik besitzt. Nach *Webers*
Gesetz[139] ist die Kraft, die zwei Elektrizitätsmengen auf einander
ausüben, nicht nur von ihrer Entfernung, sondern auch von ihrer
Geschwindigkeit und von ihrer Beschleunigung abhängig[140].

Die Bestimmung der in dem Ausdruck für *Webers* Gesetz vorkommenden
Konstanten (c) führte zu dem überraschenden Ergebnis, daß, wenn die
elektrostatische Wirkung durch die elektrodynamische aufgehoben
wird, die Geschwindigkeit der Elektrizitätsteilchen nahezu der
Geschwindigkeit des Lichtes entspricht. In dieser Erkenntnis war schon
der Keim der später von *Maxwell* entwickelten elektromagnetischen
Theorie des Lichtes enthalten. Denn offenbar wies jenes Ergebnis des
*Weber*schen Gesetzes darauf hin, daß zwischen den elektromagnetischen
und den optischen Vorgängen ein Zusammenhang besteht.

*Webers* Gesetz fand nicht diejenige allgemeine Zustimmung, die
dem Gesetze *Neumanns* zuteil wurde. Neuere Forscher, vor allem
*Helmholtz*, haben Einwände gegen das *Weber*sche Gesetz erhoben.
*Helmholtz* hielt es mit dem Prinzip von der Erhaltung der Kraft
nicht vereinbar. *Weber* hat diesen Einwand zu widerlegen gesucht. Da
die Anwendung des *Weber*schen Gesetzes auf besondere Fälle jedoch
recht umständliche Rechnungen erforderte und durch *Maxwell* eine
ganz neue Auffassung der elektrischen Erscheinungen aufkam, so verlor
das *Weber*sche Gesetz an Interesse, bevor der Streit um seine volle
Gültigkeit zum Austrag gebracht war.

Von grundlegender Bedeutung für alle späteren Untersuchungen sind
*Webers* Experimentalarbeiten über die Messung galvanischer Ströme
und Widerstände und sein darauf begründetes elektromagnetisches
Maßsystem geworden. Bevor wir uns diesen, zum Teil in Gemeinschaft mit
*Kohlrausch* unternommenen Arbeiten *Webers* zuwenden, sei noch die
Fortbildung erwähnt, die etwa ein Jahrzehnt nach der Auffindung des
Gesetzes von *Neumann* die Theorie der Induktion durch *Felici*[141]
erfuhr. *Felici* war der erste, dem es gelang, die Gesetze der durch
galvanische Ströme hervorgerufenen Induktion (der Voltainduktion)
abzuleiten[142]. Während *Neumann* und *Weber* in der Hauptsache den
Weg der mathematischen Analyse beschritten, ging *Felici* ähnlich
wie *Ampère* von Versuchsergebnissen aus. Aus ihnen suchte er dann
eine elementare Formel abzuleiten und sie durch weitere Versuche zu
verifizieren. *Felici* zeigte, daß die Stärke der bei der Unterbrechung
oder der Schliessung des galvanischen Stromes induzierten Ströme, wenn
alle übrigen Umstände unverändert bleiben, der Kraft der induzierenden
Ströme proportional ist. Ferner wies *Felici* nach, daß in einem
Leiter, wenn man ihn aus einer Lage in eine andere bringt, durch
einen galvanischen Strom ein ebenso starker Strom induziert wird,
als wenn man ihn in der zweiten Lage festhält und den induzierenden
galvanischen Strom öffnet oder schließt. Diese und einige andere
experimentell gefundene Tatsachen bildeten die Grundlage für die
mathematischen Entwicklungen *Felicis*, bezüglich deren auf die
erwähnte Originalabhandlung hingewiesen werden muß[143].

Wir kehren zu *Wilhelm Weber* zurück, als dessen wichtigstes
Verdienst die Feststellung der absoluten Maße des elektrischen
Stromes zu betrachten ist. *Faraday* hatte zum Messen der absoluten
Stromintensität die in seinem Voltameter stattfindende Abscheidung
von Knallgas benutzt. *Weber* bediente sich dazu einer von ihm
konstruierten Tangentenbussole[144]. Sie bestand aus einem Kupferring
von etwa 20 cm Durchmesser. Der Reif war unten aufgeschnitten. Die so
erhaltenen Enden wurden mit den nach unten geführten Leitungsdrähten
verbunden. Bei dieser Form wirkte nur der kreisförmige Teil der Leitung
auf die Magnetnadel. Letztere befand sich in der Mitte des Ringes
auf einer Holzplatte. Es ergab sich, daß aus der Länge des wirksamen
Leitungsdrahtes, seiner Entfernung r von der Nadel und der Ablenkung
der letzteren eine absolute Bestimmung der Intensität des galvanischen
Stromes gewonnen werden konnte[145]. *Weber* machte von seinem Apparate
sofort zwei wichtige Anwendungen. Zunächst verglich er die Stromstärken
der damals gebräuchlichen galvanischen Elemente von *Daniell*, *Grove*
und *Bunsen*. Als absolute Intensität des von *Weber* untersuchten
*Grove*schen Elementes ergab sich der Wert 270,5. Für das *Daniell*sche
Element erhielt er 173,5 und für das *Bunsen*sche 184,5.

[Illustration: Abb. 25. *Webers* Tangentenbussole.]

Eine zweite Anwendung bestand darin, daß *Weber* die Wärmewirkung
des galvanischen Stromes messend untersuchte und auf diese Weise zur
Gewinnung von Daten über die Äquivalenz der Naturkräfte beitrug.
Welche Wichtigkeit solche Daten für die Aufstellung des Prinzips
von der Erhaltung der Kraft gewinnen sollten, konnte *Weber* damals
freilich noch nicht wissen. Der Gang der Untersuchung war folgender.
Ein Platindraht von bestimmter Länge und Dicke wurde in Wasser
getaucht und mit einem galvanischen Element in Verbindung gesetzt. Die
absolute Intensität des durch den Draht geleiteten Stromes wurde mit
der Tangentenbussole gemessen. Ferner wurde die Temperaturerhöhung
ermittelt, welche das Wasser durch die Wärmeabgabe des vom Strome
durchflossenen Drahtes innerhalb einer bestimmten Zeit erfuhr. Es ergab
sich, daß ein Strom von der Intensität 1 in einer Minute soviel Wärme
lieferte, daß die Temperatur von 1 g Wasser um 1,4° Celsius stieg.

In einer zweiten Untersuchung vom Jahre 1840 stellte *Weber* sich die
wichtige Aufgabe[146], zu bestimmen, wieviel Milligramm Wasser ein
Strom von der Intensität 1 in der Sekunde zersetzt.

*Faraday* hatte gefunden, daß chemisch äquivalente Mengen verschiedener
Stoffe zu ihrer Zersetzung gleiche Elektrizitätsmengen gebrauchen.
So zersetzte beispielsweise derselbe Strom, der 9 g Wasser zerlegte,
36,5 g Chlorwasserstoff. Es schien keinem Zweifel zu unterliegen,
daß die zersetzte Menge eines Stoffes zu der für die Zersetzung
erforderlichen Elektrizitätsmenge in einem bestimmten Verhältnis stehe.
*Weber* stellte sich die Aufgabe, dies Verhältnis für das Wasser zu
ermitteln. Er fand, um das Resultat vorwegzunehmen, daß ein Strom von
der im elektromagnetischen Maße gemessenen Intensität 1 in der Sekunde
0,009376 mg Wasser zersetzt. Für die Minute ergab sich die Menge von
0,56256 mg Wasser, dem 1,0489 ccm Knallgas entsprechen.

Die Stromintensität in absolutem Maße definierte *Weber*
folgendermaßen: Geht eine gewisse Elektrizitätsmenge in der Sekunde
durch den Querschnitt eines Leiters, der in der Ebene die Fläche 1
umkreist, so ist diese Elektrizitätsmenge als absolute Einheit zu
setzen, wenn sie dieselbe Fernwirkung hervorruft wie das absolute
Grundmaß des freien Magnetismus. Hiermit war zum ersten Male die
Einheit einer Elektrizitätsmenge in elektromagnetischem Maße definiert.

Das Verfahren, das *Weber* zur Ermittlung des elektrochemischen
Äquivalentes einschlug, war ein ganz eigenartiges und neues. Es führte
ihn zur Erfindung des für feinere Messungen besonders geeigneten
Bifilargalvanometers. Ein mit Seide umsponnener Kupferdraht von
bestimmter Länge[147] wurde auf einer zylindrischen Rolle von
bestimmtem Durchmesser[148] so aufgewunden, daß alle Windungen[149]
ein System konzentrischer Kreise bildeten. Durch Multiplikation des
Flächeninhalts eines solchen Kreises mit der Zahl der Windungen erhielt
*Weber* die Größe der in der Ebene vom Strom umkreisten Fläche[150].
Sie sei mit S bezeichnet. Die Rolle wurde an zwei Fäden (bifilar)
parallel zum magnetischen Meridian des Beobachtungsortes aufgehängt.
Das Verfahren bestand darin, daß derselbe Strom, der das Wasser
zersetzte, durch die Rolle geleitet wurde. Die Kraft des horizontalen
Teils des Erdmagnetismus äußert das Bestreben, die Rolle senkrecht zur
Ebene des magnetischen Meridians zu stellen. Die Horizontalintensität
des Erdmagnetismus (T) ruft jedoch nur eine Ablenkung (C) hervor, da
die Rolle infolge der Art ihrer Aufhängung in ihre ursprüngliche Lage
mit einer gewissen Direktionskraft (D) zurückzukehren strebt. In der
zwischen diesen Größen obwaltenden Beziehung

  S T G = D tg φ

in welcher G die absolute Intensität des galvanischen Stromes
bedeutet, sind alle Größen außer G bekannt. Die absolute horizontale
Intensität des Erdmagnetismus (T) z.B. betrug an dem Ort und zur
Zeit der Versuche 1,702. Aus fünf Messungen, deren Ergebnisse nur
sehr wenig voneinander abwichen, erhielt *Weber*, wie oben erwähnt,
als elektrochemisches Äquivalent des Wassers den Wert 0,009376, d.
h. die absolut gemessene Einheit des galvanischen Stromes zersetzt
in der Sekunde 0,009376 mg Wasser. *Weber* bediente sich, wie
alle hier gegebenen Zahlen beweisen, für seine Messungen ebenso
wie *Gauß* der Sekunde, des Milligramms und des Millimeters als
Einheiten (Millimeter-Milligramm-Sekunden-System). Später ist man
jedoch zu größeren Einheiten (Zentimeter-Gramm-Sekunden-System oder,
kürzer ausgedrückt, CGS-System) übergegangen. Die Bestimmung des
elektrochemischen Äquivalents der absoluten Einheit der Stromstärke ist
von *Bunsen* und von *Joule* wiederholt worden. Die Übereinstimmung mit
dem von *Weber* gefundenen Resultat war eine fast vollkommene. Der Wert
betrug nämlich

      nach *Bunsen*      0,00927 mg
      nach *Joule*       0,00923 mg
  und nach *Weber*       0,00937 mg.

Aus dem von *Weber* für seine Bestimmung des elektrochemischen
Äquivalents konstruierten Bifilargalvanometer ging übrigens als einer
der wichtigsten Meßapparate, der zahlreichen späteren Konstruktionen
zugrunde lag, *Webers* Elektrodynamometer hervor. Es besteht, wie
die Abbildung 26 erkennen läßt, aus der bekannten (s. S. 114)
bifilar aufgehängten, beweglichen Rolle und einer feststehenden
Multiplikatorrolle. Der Apparat wird so eingestellt, daß die Ebenen der
Rollen senkrecht zueinander stehen und die Ebene der Multiplikatorrolle
mit der Ebene des magnetischen Meridians zusammenfällt. Der zu
messende Strom wird so durch beide Rollen geführt, daß er die
Bifilarrolle in die Ebene der Multiplikatorrolle einzustellen sucht.
Dieser elektrodynamischen Kraft wirkt das durch die Bifilaraufhängung
ausgeübte Moment entgegen. Man kann also aus der durch Spiegelablesung
gefundenen Ablenkung das elektrodynamische Drehungsmoment berechnen.

[Illustration: Abb. 26. *Webers* Elektrodynamometer.]

Die weiteren Bemühungen *Webers* liefen darauf hinaus, auch den
Leitungswiderstand nach absolutem Maße zu bestimmen[151]. Als den
Widerstand 1 bezeichnete *Weber* den Widerstand einer Kette, in welcher
die Einheit der elektromotorischen Kraft einen Strom von der absoluten
Intensität 1 hervorruft. *Webers* Methode bestand darin, daß er mit
Hilfe des von ihm erfundenen Erdinduktors einen Strom durch eine der
Komponenten der erdmagnetischen Kraft induzierte. Darauf wurde die
absolute Intensität dieses Stromes ermittelt und der Widerstand der
Kette berechnet.

Gemeinsam mit *Kohlrausch* stellte *Weber* noch eine Untersuchung
an »Über die Elektrizitätsmenge, welche bei galvanischen Strömen
durch den Querschnitt der Kette fließt«[152]. In dieser Abhandlung
findet sich die wichtige Zurückführung der elektrischen Einheit
auf absolutes mechanisches Maß. Unter Verwertung des von
*Gauß* für absolute magnetische Messungen ins Leben gerufenen
Milligramm-Millimeter-Sekundensystems wird als Einheit der Elektrizität
diejenige in einem Punkte konzentrierte Elektrizitätsmenge festgesetzt,
die eine andere, gleich große und gleichfalls in einem Punkte
befindliche Elektrizitätsmenge gleicher Art in der Entfernung von
einem Millimeter mit einer Kraft abstößt, welche der Masseneinheit
(1 mg) in einer Sekunde die Geschwindigkeit von 1 mm erteilt.
Die Aufgabe, die sich *Weber* und *Kohlrausch* stellten, bestand
darin, für einen gegebenen, konstanten Strom zu ermitteln, wie die
Elektrizitätsmenge, die bei einem solchen Strom in einer Sekunde durch
den Querschnitt fließt, sich zu jener, soeben als Einheit definierten
Elektrizitätsmenge verhält.

Wir mußten uns mit den elektrodynamischen Untersuchungen *Webers*
etwas eingehender beschäftigen, weil sie die Grundlage für das heute
in der Wissenschaft wie in der Technik übliche elektrische Maßsystem
gebildet haben. Auf einem internationalen Kongreß, der 1881 in Paris
stattfand, wurde *Webers* System von allen Kulturvölkern angenommen.
Man zog es jedoch vor, sich des Zentimeters, des Gramms und der Sekunde
zu bedienen, während *Weber* mit dem Millimeter, dem Milligramm und
der Sekunde gerechnet hatte. Seit dem Jahre 1881 wird die Einheit der
Stromstärke als *Ampère*, die Einheit der elektromotorischen Kraft als
*Volt* und die Einheit des Widerstandes als *Ohm* bezeichnet.

Nach *Webers* Vorstellung ist die Elektrizität ein Fluidum, dessen
Mengenverhältnisse sich bestimmen lassen. Die Stromintensität hängt
nach ihm von der Elektrizitätsmenge ab, die in einer bestimmten Zeit
durch den Querschnitt der Kette fließt. Diese Vorstellung wurde
aufgegeben, nachdem *Maxwell* die Lehre entwickelt hatte, daß die
elektrischen und die magnetischen Erscheinungen wie das Licht durch
transversale Schwingungen des Äthers verursacht werden. Es ist indessen
ein lehrreiches Beispiel für den häufigen und raschen Wechsel der
Theorien, daß *Webers* materialistische Vorstellung von dem Wesen der
Elektrizität jetzt wieder zu Ehren kommt, nachdem sich während des
letzten Jahrzehnts der Begriff der Elektronen[153] entwickelt hat,
aus deren Bewegungen nach den heutigen Vorstellungen die elektrischen
Erscheinungen wieder in atomistischem Sinne erklärt werden. Wir sehen,
nicht auf den wandelbaren Theorien, sondern in der Entdeckung und
Verknüpfung der Tatsachen beruht der sichere Besitz der Wissenschaft.



5. Die Begründung der organischen Chemie und ihr Einfluß auf die
Entwicklung der chemischen Vorstellungen.


Wir haben in den letzten Abschnitten die Richtung, welche die Physik
um die Zeit vor der Entdeckung des Energieprinzips verfolgte, kennen
gelernt. Auch sind wir mit den Methoden, deren sich diese Wissenschaft
in der neueren Zeit zu ihrem Ausbau bediente, wenigstens durch einige
Beispiele von besonderer Fruchtbarkeit bekannt geworden. Wir wenden
uns jetzt der weiteren Entwicklung der Chemie zu, die zwar in der
Hauptsache ihre eigenen Ziele verfolgte, aber gerade auf dem Gebiete
der elektrischen Erscheinungen zur Physik in immer engere Fühlung
trat. Ihre wichtigste Aufgabe erblickte die Chemie in dieser Periode
darin, die auf dem Gebiete der anorganischen Verbindungen entstandenen
Methoden und Begriffe auf die Erzeugnisse des Tier- und Pflanzenkörpers
auszudehnen. Neben der allgemeinen und der anorganischen entstand
infolgedessen als ein besonderer Wissenszweig die organische Chemie.
Ihre Begründung ist trotz aller anerkennenswerten Mitwirkung der
übrigen Nationen eine vorwiegend deutsche Geistestat.

Man hatte schon im 18. Jahrhundert eine Anzahl wohl charakterisierter
organischer Verbindungen kennen gelernt und erkannt, daß die
organischen Substanzen aus denselben Elementen bestehen, die sich
an der Bildung anorganischer Verbindungen beteiligen. Auch die
quantitative Analyse der organischen Verbindungen läßt sich bis in das
18. Jahrhundert zurückverfolgen.

Das älteste Verfahren, um über die Zusammensetzung von Stoffen
des Tier- und Pflanzenreiches Aufschluß zu erlangen, bestand in
der trockenen Destillation und in der Untersuchung der hierbei
auftretenden Produkte. *Lavoisier* verfuhr dagegen in der Weise, daß
er den zu analysierenden Körper in Sauerstoff verbrannte und ihn
dadurch in Verbindungen von bekannter Zusammensetzung (Wasser und
Kohlendioxyd) überführte, deren Menge er zwar zu bestimmen suchte,
ohne jedoch hinlänglich genaue Ergebnisse zu erhalten. An die Stelle
der durch Quecksilber abgesperrten Glocke *Lavoisiers* trat später
die Verbrennungsröhre, in welcher die zu untersuchende Substanz mit
Sauerstoff abgebenden Mitteln, wie Kaliumchlorat oder Kupferoxyd,
erhitzt wurde. Ihre Vollendung erhielt dies Verfahren durch *Liebig*.
Sein zur Bestimmung des Kohlendioxyds geschaffener Kugelapparat[154]
ist das Symbol der organischen Chemie geworden.

Wie zur Elementaranalyse, so hat *Lavoisier* auch zur ersten Theorie
der organischen Verbindungen den Anstoß gegeben. In dem chemischen
Lehrgebäude *Lavoisiers* spielte bekanntlich der Sauerstoff die
wichtigste Rolle. Denjenigen Bestandteil einer Verbindung, der nach
Abzug des Sauerstoffes übrig bleibt, nannte *Lavoisier* die Basis
oder das Radikal der Verbindung. Für die einfacheren anorganischen
Verbindungen ergab sich in der Regel, daß dieses Radikal ein Element
ist, während es bei den dem Tier- und Pflanzenreich entstammenden
Substanzen aus zwei oder mehr Grundstoffen besteht. Eine wesentliche
Stütze erhielt die Ansicht *Lavoisiers*, als *Gay-Lussac* in dem Cyan
eine Gruppe von zwei Elementen erkannte, die in einer größeren Anzahl
von Verbindungen die Rolle eines Elementes spielt und selbst im freien
Zustande erhalten werden kann. Allerdings erkannte man später, daß
die Radikale nicht eigentlich isoliert werden können, weil sie in den
Verbindungen nicht vorhanden, sondern nur hypothetischer Natur sind.
Die scheinbar im freien Zustande erhaltenen Radikale besaßen nämlich
nicht etwa die Affinitäten, welche sie in den Verbindungen zur Geltung
brachten, sondern sie erwiesen sich als gesättigte Verbindungen und
zwar als den hypothetischen Radikalen polymere Körper. So war z. B.
das isolierte Cyan nicht etwa N≡C, sondern in Wirklichkeit *Dicyan*
(N≡C-C≡N).

Für die aus dem Ammoniak entstehenden Salze hatte man schon im
Jahre 1816 das zusammengesetzte, den Metallen Kalium und Natrium
entsprechende Radikal Ammonium (NH_{4}) angenommen, eine Anschauung,
die sich jedoch erst viel später Geltung zu verschaffen vermochte.

Als die eigentlichen Schöpfer der Radikaltheorie sind *Liebig* und
*Wöhler* zu bezeichnen. In einer gemeinschaftlichen Arbeit über die
Benzoësäure[155] suchten beide Forscher darzutun, daß eine Anzahl
aus dem Bittermandelöl darstellbarer Verbindungen, darunter die
Benzoësäure, ein aus drei Elementen bestehendes Radikal enthalten,
von denen das eine Sauerstoff ist. Der seit *Lavoisier* festgehaltene
Gesichtspunkt, nach dem dieses Element den Radikalen gegenüber eine
besondere Stelle einnimmt, wurde infolgedessen aufgegeben. Dafür
hatte aber die organische Chemie, die ihre Hauptaufgabe zunächst
in der Zurückführung der stetig wachsenden Schar der Verbindungen
auf unveränderliche Atomgruppen erblickte, einen gewaltigen Impuls
empfangen, so daß *Berzelius* von jener Abhandlung der beiden
deutschen Forscher wohl sagen durfte, daß sie für die Chemie der
Kohlenstoffverbindungen den Anfang eines neuen Tages ankünde.

»Wenn es gelingt«, beginnen *Liebig* und *Wöhler*, »in dem dunklen
Gebiete der organischen Natur auf einen lichten Punkt zu treffen, der
uns wie einer der Eingänge erscheint, durch die wir vielleicht auf die
wahren Wege zur Erforschung und Erkennung dieses Gebietes gelangen
können, so hat man immer Ursache sich Glück zu wünschen«. Dieses Zagen
gegenüber der Größe der gestellten Aufgabe ist begreiflich, wenn man
bedenkt, daß *Wöhler* nur wenige Jahre vorher die erste Synthese einer
organischen Verbindung gelungen war[156].

Als Ausgangspunkt für ihre Untersuchung wählten beide Forscher das
neben der Blausäure und einem fetten Öle in den bitteren Mandeln
enthaltene ätherische Öl, dem man den Namen Bittermandelöl beigelegt
hat. Man hatte beobachtet[157], daß diese Verbindung an der Luft
unter Sauerstoffaufnahme in die schon länger bekannte Benzoësäure
übergeht. Und gerade die Tatsache, daß letztere »aus den anscheinend
verschiedensten Körpern zu entstehen vermag«, fesselte das Interesse
der beiden Forscher in hohem Grade.

Zunächst stellten sie reines, von Benzoësäure und anderen Beimengungen
völlig freies Bittermandelöl her. Dieses verwandelte sich unter der
Einwirkung von Sauerstoff vollständig in kristallisierte Benzoësäure.
Auffallend war, daß diese Umwandlung durch Sonnenlicht erheblich
beschleunigt wurde. Um der Beziehung zwischen Bittermandelöl und
Benzoësäure auf die Spur zu kommen, war das nächste eine genaue
Analyse beider Verbindungen. Zu diesem Zwecke wurden die Substanzen in
der Verbrennungsröhre mit Kupferoxyd erhitzt und so in Kohlendioxyd
und Wasser verwandelt. Die Analysen wurden mit der größten Sorgfalt
unter Anwendung mancher Verbesserungen des bisher üblichen Verfahrens
ausgeführt[158]. Es ergab sich für das Bittermandelöl, daß es die
Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff in einem Verhältnis
enthält, das der Formel C_{7}H_{6}O (= C_{6}H_{5}.COH) entspricht,
während die Benzoësäure ein weiteres Atom Sauerstoff enthält. Ihre
Zusammensetzung fand also durch die Formel C_{7}H_{6}O_{2} ihren
Ausdruck (C_{6}H_{5}COOH).

Den in beiden Verbindungen enthaltenen Bestandteil C_{7}H_{5}O (=
C_{6}H_{5}CO) bezeichneten *Liebig* und *Wöhler* als das Radikal der
Benzoësäure und legten ihm den Namen Benzoyl bei. Das Bittermandelöl
erschien ihnen also als die Wasserstoffverbindung dieses Radikals, als
Benzoylwasserstoff (C_{7}H_{5}O.H = C_{6}H_{5}COH).

Das Bittermandelöl gehört zur Gruppe der Aldehyde, für welche
wenige Jahre später (1835) *Liebig* in dem Acetaldehyd, dem Aldehyd
schlechtweg, das Prototyp erkannte. Das Hauptkennzeichen der
Aldehyde, die eine Mittelstellung zwischen den Alkoholen, deren erste
Oxydationsprodukte sie sind, und den Säuren einnehmen, besteht eben,
wie der Benzaldehyd (das Bittermandelöl) und der Acetaldehyd zeigten,
in ihrer Fähigkeit, unter Sauerstoffaufnahme in die entsprechenden
Säuren, in diesen Fällen Benzoësäure und Essigsäure, überzugehen
(C_{6}H_{5}COH + O = C_{6}H_{5}COOH; CH_{3}COH + O = CH_{3}COOH).

Die weiteren Bemühungen *Liebigs* und *Wöhlers* liefen darauf hinaus,
das Benzoyl als Bestandteil einer großen Zahl aus dem Bittermandelöl
darstellbarer Verbindungen nachzuweisen. Leiteten sie z. B. in das
Bittermandelöl trocknes Chlor, so wurde dieses Gas unter starker
Erhitzung und Entwicklung von Chlorwasserstoff absorbiert, und es
bildete sich Chlorbenzoyl (C_{6}H_{5}COH + 2Cl = HCl + C_{6}H_{5}COCl).
Auch diese Verbindung ist typisch geworden, seitdem es gelungen, andere
Säurechloride durch die Einwirkung von Phosphorpentachlorid auf die
organischen Säuren in großer Anzahl herzustellen.

An das Chlorbenzoyl reihten *Liebig* und *Wöhler* die völlig analogen
Verbindungen ihres Radikals mit Brom, Jod und Cyan. Leiteten sie über
Chlorbenzoyl getrocknetes Ammoniakgas, so entstand unter gleichzeitiger
Bildung von Chlorwasserstoff Benzamid (C_{6}H_{5}COCl + NH_{3} =
HCl + C_{6}H_{5}CO.NH_{2}) als eine Verbindung von Benzoyl mit der
Amidogruppe (NH_{2}).

Das Benzoyl erwies sich somit als ein aus drei Elementen bestehendes
Radikal, das sich bei zahlreichen damit vorgenommenen Umsetzungen
wie ein Element verhielt. *Berzelius*, welcher die Ergebnisse der
beiden deutschen Chemiker für die wichtigsten bisher auf dem Gebiete
der organischen Chemie gewonnenen erklärte, schlug deshalb vor,
zur Vereinfachung der Formelsprache dem Benzoyl, sowie den übrigen
entdeckten oder noch zu entdeckenden Radikalen besondere Zeichen zu
geben.

Die Untersuchung über das Bittermandelöl, die nicht nur die Theorie
gefördert, sondern viele neue Verbindungen und Darstellungsweisen
kennen gelehrt hat, wurde für die zeitgenössischen Forscher
vorbildlich. Bevor wir uns weiteren Arbeiten zuwenden, die sich auf
diese Untersuchung aufbauten oder zu ihr in Beziehung standen, wollen
wir die beiden großen Forschergestalten, denen wir jene grundlegende
Abhandlung verdanken, etwas näher ins Auge fassen[159].

*Justus Liebig* wurde am 12. Mai 1803 in Darmstadt geboren. Sein
Vater betrieb dort die Herstellung und den Verkauf von Farbstoffen,
Firnissen, Lacken und dergleichen und fand an dem Sohne frühzeitig
einen eifrigen Gehilfen. *Liebigs* Sinn für die experimentellen
Wissenschaften wurde ferner dadurch genährt, daß er schon im
Knabenalter die chemischen Schriften der Darmstädter Hofbibliothek las
und die in diesen Schriften beschriebenen Versuche nachprüfte. Daß
*Liebig* darüber seine Gymnasialstudien vernachlässigte und von seinen
Lehrern für unbegabt gehalten wurde, ist eine Tatsache, die man oft
angeführt hat, um den so häufigen Widerspruch zwischen dem Schulbetrieb
und den Forderungen der Wirklichkeit zu erhärten. Als *Liebig* von dem
ungehaltenen Lehrer gefragt wurde, was er denn eigentlich werden wolle,
gab er zur Antwort: ein Chemiker! und erregte dadurch das spöttische
Gelächter des Lehrers und der ganzen Klasse. Die einzige Möglichkeit
sich für den gewählten Beruf vorzubilden, bestand in Deutschland damals
darin, daß *Liebig* bei einem Apotheker in die Lehre trat. Um die
weitere Ausbildung erwarb sich sein Landesherr ein großes Verdienst.
Dieser, der Großherzog Ludwig I. von Hessen, war nämlich auf den jungen
*Liebig* aufmerksam geworden, als er in den chemischen Schriften der
Hofbibliothek herumstöberte. Er war es, der ihm die Mittel aussetzte,
um in Bonn und später in Erlangen Naturwissenschaften zu studieren und
die begonnenen Studien und Arbeiten in Paris fortzusetzen.

In Erlangen, wo damals *Schelling* lehrte, geriet *Liebig* unter den
Einfluß der deutschen Naturphilosophie, von der er später sagte, sie
trage ihren Namen sehr mit Unrecht. Dieser Richtung, fügte er mit
beißendem Spott hinzu, die darin bestehe, ohne gründliche Forschung
sich Rechenschaft von den Erscheinungen der Natur zu geben, werde es
an Jüngern nicht fehlen, so lange ein Schaffen, das nicht auf Mühe und
Anstrengung beruhe, Aufmunterung und Anerkennung finde. Auch er habe
diese an Worten und Ideen so reiche, an wahrem Wissen und gediegenen
Studien so arme Periode mit durchgemacht, sie habe ihm zwei kostbare
Jahre seines Lebens geraubt. *Liebig* wurde von dieser Verirrung erst
ganz geheilt, als er im Jahre 1822 die Wissenschaft dort aufsuchte, wo
sie damals frisch und unverfälscht sprudelte, nämlich in Paris. Hier
brachte er eine schon vor seiner Studienzeit beginnende Untersuchung
über das Knallsilber zum Abschluß und machte sie der Akademie der
Wissenschaften bekannt. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts hatte man durch
Behandeln von Quecksilber oder Silber mit Alkohol und Salpetersäure
eigentümliche Metallpräparate kennen gelernt, deren nähere Untersuchung
durch die Explodierbarkeit dieser Körper sehr erschwert wurde. Diese
Schwierigkeit bildete für den jungen *Liebig* einen besonderen Anreiz.
Er vermochte die sich widersprechenden Angaben anderer Chemiker zu
widerlegen, indem er zeigte, daß jene Präparate die Salze einer in der
Folge als Knallsäure bezeichneten Verbindung sind, deren genauere
Zusammensetzung er im Verein mit *Gay-Lussac* (1824) ermittelte.
Letzterer sowohl wie *Alexander von Humboldt* waren durch *Liebigs*
an die Akademie gerichtete Mitteilung über die bisherigen Ergebnisse
seiner Untersuchung der knallsauren Verbindungen auf den genialen
jugendlichen Forscher aufmerksam geworden und ebneten ihm seitdem
die Wege. Zur Gunst und zum Verdienst gesellte sich bei *Liebig* der
Zauber einer eigenartigen Persönlichkeit. Eine schlanke Gestalt,
ein freundlicher Ernst in den regelmäßigen Gesichtszügen, große
braune Augen mit dunklen Brauen, sowie vor allem eine bestrickende
Liebenswürdigkeit nahmen auf den ersten Blick für ihn ein[160]. Dazu
gesellte sich eine Wahrheitsliebe, die ihn jeden etwa selbst begangenen
Irrtum ohne Zögern eingestehen hieß. Die Liebe seiner Schüler gewann
er vor allem dadurch, daß er stets geneigt war, ihnen persönlich näher
zu treten. Zeichnete sich jemand unter ihnen durch Hingabe an die
Wissenschaft aus, so wurde das Verhältnis des Lehrers zu dem Lehrenden
bald ein freundschaftliches.

Dem Einfluß *Alexanders von Humboldt* war es vor allem zu danken,
daß *Liebig*, nachdem er seine Untersuchungen im Laboratorium
*Gay-Lussacs* abgeschlossen hatte, schon mit 21 Jahren und nach
Überwindung mancher, aus altem Herkommen entsprungener Schwierigkeiten
Professor an der Universität Gießen wurde. Hier entstand nach seinen
Plänen das erste chemische Laboratorium in Deutschland und eine
Schule, welche diesem Lande eine führende Rolle auf dem Gebiete der
chemischen, insbesondere der organisch-chemischen Forschung bis
auf den heutigen Tag gesichert hat. »Ein eigentlicher Unterricht«,
schrieb *Liebig* später[161], »bestand nur für die Anfänger. Meine
Schüler lernten nur im Verhältnis zu dem, was sie mitbrachten. Ich
gab die Aufgaben und überwachte die Ausführung. Eine einheitliche
Anleitung gab es nicht; ich empfing von jedem einzelnen jeden Morgen
einen Bericht über das, was er am vorhergehenden Tage getan, sowie
seine Absichten über das, was er vorhatte. Ich stimmte bei oder
machte Einwendungen. Jeder war genötigt, seinen eigenen Weg zu
suchen«. Das ist die wahre akademische Freiheit, welche *Liebig*,
dessen hervorstechendster Zug Anregung zur Selbsttätigkeit gewesen
ist, hier gepredigt und geübt hat. Wissenschaftlich reif werden,
heißt ihre Losung. Und daß sich zahlreiche Jünger herandrängten und
im Geiste *Liebigs* weiterarbeiteten, hat der Chemie in wenigen
Jahrzehnten jene außerordentliche, sich über alle Gebiete der übrigen
Naturwissenschaften und der Praxis erstreckende Bedeutung gegeben, die
sie heute besitzt. Von dem Wesen seiner Wissenschaft suchte *Liebig*
auch in dem gebildeten Laien eine Vorstellung zu erwecken. Dies geschah
durch seine chemischen Briefe, ein Werk, das zu dem Besten zählt, was
je auf dem Gebiete der populär-wissenschaftlichen Literatur geschaffen
wurde, und das auch heute noch gelesen zu werden verdient[162].

In Gießen wirkte *Liebig* fast drei Jahrzehnte. Die glänzenden
Anerbietungen, die ihm von anderen Universitäten gemacht wurden, schlug
er aus, um sich seinem engeren Vaterlande für das Entgegenkommen, das
man ihm durch die Gewährung mancher Hilfsmittel bewiesen hatte, dankbar
zu erweisen. Endlich folgte er (1852) einem Rufe nach München, wo ihm
Gelegenheit geboten wurde, ausschließlich seiner wissenschaftlichen
Tätigkeit zu leben, ohne sich gleichzeitig der aufreibenden Tätigkeit
des von ihm zur höchsten Blüte geführten Laboratoriumsunterrichtes
widmen zu müssen. Was er während der letzten Jahrzehnte seines
tatenreichen Lebens geschaffen, bleibt späterer Betrachtung
vorbehalten. Am 18. April 1873 setzte der Tod dem Wirken des größten
deutschen Chemikers ein Ende.

Wenn man die Summe dessen ins Auge faßt, was *Liebig* auf dem Gebiete
der Industrie, des Ackerbaues und der Hygiene geleistet hat, so darf
man behaupten, daß kein anderer Gelehrter der Menschheit ein größeres
Vermächtnis hinterlassen hat. So lauten die Worte in einem Nachruf, den
ihm *A. W. Hofmann* widmete.

Der einzige Deutsche, der an *Liebig* auf dem Gebiete der Chemie
heranreichte, war *Wöhler*. *Friedrich Wöhler* wurde im Jahre 1800 in
der Nähe von Frankfurt a. M. geboren. Die Anregung zur Beschäftigung
mit chemischen und physikalischen Versuchen empfing er durch einen
Privatgelehrten[163], mit dem er eine Arbeit über den Gehalt des
Eisenkieses an dem kurz vorher durch *Berzelius* entdeckten[164]
Element Selen ausführte. Gleich *Mitscherlich*, *Magnus* und
anderen deutschen Forschern hat Wöhler nach Beendigung seines
medizinischen Studiums zu den Füßen von *Berzelius* gesessen. Aus dem
*Berzelius*schen und dem Laboratorium *Gay-Lussacs* ist die neuere
Chemie nach Deutschland gelangt, um dort alsbald die höchste Blüte zu
erleben. Es wäre unrecht, wenn wir Deutschen es versäumen wollten,
diese Mitwirkung des Auslandes dankbar anzuerkennen. *Berzelius*
öffnete *Wöhler* gleich den übrigen jungen Forschern, die besonders
aus Preußen nach Stockholm kamen, bereitwilligst sein Laboratorium. Im
Jahre 1824 kehrte *Wöhler* nach Deutschland zurück[165]. Er übernahm
die Stelle eines Lehrers der Chemie an einer in Berlin ins Leben
gerufenen technischen Lehranstalt, eine Stelle, die er bald darauf
mit einer ähnlichen in Cassel vertauschte. Einige Jahre später (1836)
erhielt *Wöhler* eine Professur in Göttingen, wo er bis zu seinem 1882
erfolgten Tode als Lehrer wie als Forscher eine großartige Tätigkeit
entfaltete.

Mit *Liebig* wurde *Wöhler* durch eine der folgenreichsten Streitfragen
bekannt. *Liebigs* erste Arbeit betraf, wie schon erwähnt, das durch
seine explosiven Eigenschaften sehr gefährliche Knallsilber. Kurz
vorher hatte *Wöhler* das völlig harmlose zyansaure Silber untersucht.
Als *Liebig* die Analysen beider Salze verglich, stellte sich heraus,
daß diese grundverschiedenen Verbindungen völlig gleich zusammengesetzt
sind. Da ein Irrtum, den *Liebig* anfangs vermutete, nicht vorlag, so
mußte der bis dahin geltende Grundsatz, daß Stoffe von einer qualitativ
und quantitativ gleichen Zusammensetzung identisch seien, aufgegeben
werden. Die neue Erscheinung wurde nach dem Vorschlage von *Berzelius*
als Isomerie bezeichnet und aus einer Verschiedenheit in der Anordnung
der Atome erklärt[166]. Damit war die Frage nach der Konstitution
der organischen Verbindungen, die eine Triebfeder für alle weiteren
Forschungen auf diesem Gebiete werden sollte, in den Vordergrund
gerückt.

*Wöhlers* Untersuchungen über die Cyansäure führten bald darauf zu
einer Entdeckung von solcher Bedeutung, daß man mit ihr wohl die
wissenschaftliche organische Chemie anheben läßt. Bis zum Jahre
1828 herrschte die Ansicht, daß die Verbindungen des Tier- und
Pflanzenreiches nur unter der Mitwirkung einer besonderen, zu den
Kräften der anorganischen Natur in einem gewissen Gegensatze stehenden
Lebenskraft gebildet werden könnten. *Berzelius* hatte noch im Jahre
1827 die organische Chemie als die Wissenschaft von denjenigen Stoffen
bezeichnet, die unter dem Einfluß der Lebenskraft entständen. Ein Jahr
später konnte *Wöhler* an ihn schreiben: »Ich muß Ihnen erzählen,
daß ich Harnstoff machen kann, ohne dazu Nieren oder überhaupt ein
Tier nötig zu haben«. Dieser ersten organischen Synthese, die in
einer intramolekularen Umwandlung des aus anorganischen Substanzen
aufgebauten cyansauren Ammoniums in Carbamid oder Harnstoff[167]
bestand, hat sich später die Darstellung einer großen Anzahl von
organischen Substanzen angeschlossen. Infolgedessen ist der Glaube
an eine besondere Lebenskraft der Überzeugung gewichen, daß die
Umsetzungen in den Organismen von denselben Regeln beherrscht werden,
wie die leichter unserem Verständnis sich erschließenden Vorgänge in
der anorganischen Natur, so daß einer einheitlichen Auffassung des
gesamten Geschehens auch durch die neuere Chemie vorgearbeitet wurde.

In dem cyansauren Ammonium (CNO.NH_{4}) und dem Carbamid

     /NH_{2}
  (CO       )
     \NH_{2}

lag überdies ein neuer Fall von Isomerie vor. *Berzelius* entdeckte
bald darauf (1830) die völlig gleiche Zusammensetzung der Weinsäure und
der Traubensäure. Er war es auch, der als besondere Fälle der Isomerie
die Polymerie und die Metamerie unterschied. Gasdichtebestimmungen
hatten nämlich zu dem Schlusse geführt, daß mitunter zwei oder
mehr Verbindungen bei gleicher prozentischer Zusammensetzung eine
Verschiedenheit in der Größe des Moleküls, d. h. in der Zahl der in
dasselbe eintretenden Atome aufwiesen, während in anderen Fällen
die gleiche Dampfdichte erkennen ließ, daß auch dieser Unterschied
im Aufbau fortfiel. Die isomeren Verbindungen von gleichem
Molekulargewicht wurden von *Berzelius* als metamer, die übrigen als
polymer bezeichnet.

Die späteren Arbeiten *Wöhlers* betrafen insbesondere das Gebiet
der anorganischen und der technischen Chemie. Sie können daher
in diesem Abschnitt, der sich mit der Begründung der organischen
Chemie beschäftigt, nicht näher betrachtet werden. Erwähnt sei nur,
daß *Wöhler* die Darstellung des Aluminiums (1827) lehrte[168] und
eingehende Untersuchungen über Silicium und Titan anstellte. Diese
Untersuchungen führten ihn zu der Erkenntnis, daß *Silicium* und
*Titan* zusammen mit dem Kohlenstoff eine wohl charakterisierte Gruppe
von Elementen bilden.

Die Führerschaft auf dem Gebiete der organischen Chemie übernahm
*Liebig*, der nach Beendigung der mit *Wöhler* gemeinsam verfaßten
Arbeit über das Bittermandelöl sich eine Reihe von Jahren mit der
Erforschung der organischen Säuren, insbesondere der Milchsäure, der
Äpfel- und der Harnsäure beschäftigte. Die reifste Frucht dieser
Untersuchungen war *Liebigs* 1838 veröffentlichte Abhandlung über die
Konstitution der organischen Säuren[169].

Nach der von *Lavoisier* aufgestellten und von *Berzelius* angenommenen
Lehre sollte der Charakter der Säuren durch ihren Gehalt an Sauerstoff
bedingt sein. *Berzelius* hatte für die Salze anorganischer und
später auch für die Salze organischer Säuren gefunden, daß der
Sauerstoffgehalt des Metalloxyds und des mit letzterem zu neutralem
Salz vereinigten Säureanhydrids in einem einfachen, für die
verschiedenen Salze der nämlichen Säure konstanten Verhältnis steht.
Diese Entdeckung wurde erweitert durch die Schlüsse, die *Graham*[170]
aus seiner Untersuchung über die Phosphorsäure zog. *Graham* zeigte
an dieser Säure, daß ihr Anhydrid sich zwar stets mit einer bestimmten
Menge Metalloxyd verbindet, daß dies aber nicht in einem, sondern
in mehreren Verhältnissen geschieht. An der Phosphorsäure wurde auf
diese Weise der Begriff einer mehrbasischen Säure entwickelt. Die
Sättigungskapazität einer solchen Säure war verschieden und zwar erwies
sich die Sättigungskapazität abhängig von dem zur Konstitution der
Säure gehörenden, sogenannten »basischen« Wasser (P_{2}O_{5}.H_{2}O =
2HPO_{3}; P_{2}O_{5}.2H_{2}O = H_{4}P_{2}O_{7}; P_{2}O_{5}.3H_{2}O =
2H_{3}PO_{4}). Das basische Wasser wurde nach dieser Auffassung bei der
Salzbildung durch äquivalente Mengen von Metalloxyden ersetzt.

Auf dieser Arbeit *Grahams* baute *Liebig* weiter. »Wir
schreiben«[171], führte er aus, »einem Molekül Phosphorsäureanhydrid
(P_{2}O_{5}) die Fähigkeit zu, sich mit mehr als einem Molekül Basis
verbinden zu können«. Dasselbe gelte für die Arsensäure und neun von
ihm untersuchte organische Säuren. So seien z. B. die Zitronensäure und
die Weinsäure hinsichtlich ihrer Basizität der Phosphorsäure ähnlich.
Man müsse daher alle Säuren in ein-, zwei- und mehrbasische einteilen.

*Liebig* erkannte ferner, daß die Acidität der Säuren nicht von ihrem
Gehalt an Sauerstoff, sondern von der Zahl der durch Metall ersetzbaren
Wasserstoffatome abhängt. Die dualistische Theorie der Säuren, nach
welcher diese als Verbindungen von Säureanhydrid mit Wasser aufgefaßt
wurden, ließ sich jetzt nicht mehr aufrecht erhalten. Vor allem
kämpfte *Liebig* dagegen, daß man dem Wasser die mannigfaltigsten
Eigenschaften zuschreibe und basisches Wasser als Bestandteil der
Säuren, Hydratwasser als Bestandteil der Basen, Kristallwasser usw.
unterscheide. Dies sei darauf zurückzuführen, daß man eine Schranke
zwischen den Haloidsalzen und den Sauerstoffsalzen gezogen habe. Für
*Liebig* war fortan der Wasserstoff das säurebildende Prinzip und er
erklärte[172]: »Säuren sind gewisse Wasserstoffverbindungen, in denen
der Wasserstoff durch Metalle vertreten werden kann.« Die Konstitution
der Salze sei somit analog derjenigen der Wasserstoffverbindungen, die
man Säuren nenne. Diejenigen Körper, die man bisher als wasserfreie
Säuren (z. B. P_{2}O_{5}) bezeichnet habe, erhielten ihre Eigenschaft
mit Metalloxyden Salze zu bilden, erst durch das Hinzubringen von
Wasser.

Die Grundlage für diese Auffassung der Säuren hatte schon *Davy*
durch einen Vergleich zwischen der Salzsäure und der Schwefelsäure
nebst ihren Salzen geschaffen. Jedoch erst *Liebig* vermochte dieser
Auffassung durch seinen auf zahlreiche Säuren sich erstreckenden
Vergleich zur allgemeinen Anerkennung zu verhelfen.

Die organischen Verbindungen lassen sich bekanntlich zum größten
Teil in zwei Gruppen unterbringen, in die Methanreihe und die Reihe
der aromatischen Verbindungen. Der Kohlenwasserstoff, welcher der
zuletzt erwähnten Reihe zugrunde liegt, wurde von *Faraday* im Jahre
1825 entdeckt, als *Faraday* die beim Zusammenpressen des Leuchtgases
entstehende Flüssigkeit untersuchte. Die erste wissenschaftliche
Untersuchung dieses Kohlenwasserstoffs, den man heute *Benzol* nennt,
rührt von *Mitscherlich* her. Wir haben diesen Forscher bereits
als einen Bahnbrecher auf dem Gebiete der Mineralchemie kennen
gelernt. *Mitscherlich* veröffentlichte seine Untersuchung über das
*Benzol*[173] und dessen Verbindungen im Jahre 1834. Seine Arbeit[174]
verdient es, daß wir uns mit ihrem Inhalte etwas eingehender befassen.

Als Ausgangspunkt für die Darstellung von Benzol diente *Mitscherlich*
die schon im 17. Jahrhundert bekannt gewordene Benzoësäure. Er
unterwarf das Gemenge dieser Säure mit Kalk der Destillation und
erhielt eine Flüssigkeit, die sich als identisch mit der von *Faraday*
im Jahre 1825 entdeckten Substanz erwies. Die Benzoësäure war in jene
Flüssigkeit und in Kohlendioxyd, das sich mit dem Kalk verbunden hatte,
gespalten worden[175], ein Weg, der typisch für die Gewinnung von
Kohlenwasserstoffen geworden ist. Nach diesem Verfahren lassen sich
nicht nur die aromatischen, sondern auch die fettsauren Verbindungen
zerlegen. Es sei nur an die Entstehung von Methan aus Essigsäure[176]
und von Chloroform aus Trichloressigsäure erinnert[177].

Das aus der Benzoësäure gewonnene, gereinigte Benzol brachte
*Mitscherlich* zunächst mit metallischem Kalium zusammen. Es zeigte
sich, daß letzteres seinen Metallglanz nicht einbüßte, ein Beweis,
daß das Benzol keinen Sauerstoff enthält. Seine Analyse ergab, daß
es aus etwa 92,5% Kohlenstoff und 7,5% Wasserstoff besteht[178].
Als eine Eigentümlichkeit, die er als Erkennungsmittel empfahl, hob
*Mitscherlich* hervor, daß das Benzol, mit rauchender Salpetersäure
erhitzt, den Geruch nach Bittermandelöl annimmt. Diese Beobachtung
führte *Mitscherlich* zur Darstellung des Nitrobenzols, das er erhielt,
wenn er Benzol nach und nach zu erwärmter rauchender Salpetersäure
hinzusetzte. Es bildete sich dann unter Ersatz von Wasserstoff durch
die Nitrogruppe (NO_{2}) eine neue, bei etwas über 200° siedende, ölige
Verbindung:

  C_{6}H_{6} + HNO_{3} = C_{6}H_{5}NO_{2} + H_{2}O.

Durch die Entdeckung des Nitrobenzols hat *Mitscherlich* das große
Gebiet der Nitroverbindungen erschlossen. Das Nitrieren, d. h. die
Einführung einer oder mehrerer Nitrogruppen durch Behandeln der
aromatischen Verbindungen mit Salpetersäure wurde zu einer der am
häufigsten ausgeführten Reaktionen. Aus den Nitroverbindungen gingen
durch Umwandlung der Gruppe NO_{2} in die Gruppe NH_{2} vermittelst
geeigneter Reduktionsmittel die Amidoverbindungen hervor, die wiederum
zum Ausgangspunkt für zahllose farbige Derivate wurden. Der erste
Schritt auf diesem Wege bestand in der Reduktion von Nitrobenzol zu
Amidobenzol oder Anilin[179]: C_{6}H_{5}NO_{2} + 6H = C_{6}H_{5}NH_{2} +
2H_{2}O.

Durch *Mitscherlichs* Arbeit über das Benzol wurde man auch mit dem
ersten Körper aus der Gruppe der Azoverbindungen bekannt, die für die
Farbenfabrikation gleichfalls von größter Wichtigkeit geworden sind.
*Mitscherlich* erhielt das Azobenzol, als Prototyp einer großen Klasse
analog zusammengesetzter Verbindungen, indem er das Nitrobenzol durch
Erwärmen mit alkoholischer Kalilauge seines Sauerstoffs beraubte[180]:

  2C_{6}H_{5}NO_{2} + 8H = C_{6}H_{5}NNC_{6}H_{5} + 4H_{2}O.

Ein weiterer typischer Vorgang, auf dem sich die Chemie der
aromatischen Verbindungen wie auf der Nitrierung im wesentlichen
aufgebaut hat, war *Mitscherlichs* an dem Benzol vollzogene
Sulfonierung. Sie bestand in der Einführung der einwertigen
Sulfongruppe HSO_{3} an Stelle des mit dem Kohlenstoff verbundenen
Wasserstoffs und führte zur Entdeckung der Sulfon- oder Sulfosäuren.

        /OH                       /R
  SO_{2}    + HR = H_{2}O + SO_{2}
        \OH                       \OH

Die erste Sulfosäure, die Benzolsulfosäure, stellte Mitscherlich her,
indem er zu rauchender Schwefelsäure solange Benzol fügte, wie noch
etwas davon aufgenommen wurde:

                     /OH                   /C_{6}H_{5}[181].
  C_{6}H_{6} + SO_{2}     = H_{2}O + SO_{2}
                     \OH                   \OH

Es sind damit bei weitem noch nicht sämtliche Derivate berücksichtigt,
die *Mitscherlich* aus dem Benzol ableitete. Wir haben hier vielmehr
nur diejenigen Substitutionen betrachtet, welche die Entdeckung
ganzer Gruppen von organischen Verbindungen einleiteten. Da es
*Mitscherlich* gelungen war, die Benzoësäure in Kohlendioxyd und einen
Kohlenwasserstoff zu zerlegen, so dachte er sich sämtliche organische
Säuren entsprechend zusammengesetzt. Dagegen faßten *Liebig* und
*Wöhler* die Benzoësäure als die Verbindung eines sauerstoffhaltigen
Radikals, das sie Benzoyl nannten, mit der Hydroxylgruppe auf. Mit
dieser Theorie ließ sich *Mitscherlichs* Ansicht nicht vereinigen.
Erst durch *Kolbe*, der durch seine Arbeiten über die elektrolytische
Zerlegung der Salze der organischen Säuren die Frage nach der
Konstitution dieser Körper zu einem gewissen Abschluß brachte,
gelangten *Mitscherlichs* Vorstellungen zu ihrer vollen Würdigung.

Zu den wichtigsten Stützen der Radikaltheorie gehörten neben
*Gay-Lussacs* Arbeit über das Cyan und der *Liebig-Wöhler*schen
Untersuchung der Benzoylverbindungen *Bunsens* klassische Forschungen
über die Kakodylreihe[182]. Bevor wir uns mit diesen Forschungen
beschäftigen und ihre Bedeutung für die Entwicklung der Chemie zu
würdigen suchen, sei dem Lebensgange *Bunsens* ein kurzer Abschnitt
gewidmet. Sind doch seine Verdienste um die Förderung der Chemie
in allen ihren Teilen nicht geringer als diejenigen *Liebigs* und
*Wöhlers* einzuschätzen.

*Robert Bunsen*[183] wurde 1811 in Göttingen geboren, wo sein Vater
als Professor der Philologie und als Bibliothekar wirkte. *Bunsen*
studierte in Göttingen, Paris, Wien und Berlin Naturwissenschaften.
Seine wichtigsten Studiengebiete waren die Chemie und die Physik. Auf
ausgedehnten Reisen widmete sich *Bunsen* mit Vorliebe mineralogischen
und geologischen Studien, sowie dem Besuche gewerblicher Anlagen. Eine
Anzahl wichtiger Untersuchungen *Bunsens* entsprangen den auf diesem
Wege gewonnenen Anregungen, so seine Arbeiten über Hochofengase, über
die Vorgänge bei der Verbrennung des Schießpulvers, seine Analysen von
Mineralien und Mineralwässern, seine Geisertheorie, die er nach einer
Bereisung Islands aufstellte, usw.

Ein Lehramt bekleidete *Bunsen* zuerst an der Gewerbeschule zu Cassel,
wo man ihn zum Nachfolger *Wöhlers* ernannt hatte. Später wirkte er in
Marburg und in Breslau. Im Jahre 1852 wurde *Bunsen* nach Heidelberg
berufen. Dort entfaltete er bis zum Jahre 1889 als Forscher und als
Lehrer[184] eine ganz außerordentliche Fruchtbarkeit. Auf die Bedeutung
der sich über einen Zeitraum von fast sechzig Jahren (1830-1887)
erstreckenden wissenschaftlichen Tätigkeit *Bunsens* werden wir an
manchen Stellen dieses Bandes zurückkommen.

In seinen ersten Untersuchungen hatte sich *Bunsen* mit Aufgaben der
anorganischen Chemie beschäftigt. Sie betrafen das Arsenik und die
Cyanverbindungen des Eisens[185]. In diesen Arbeiten liegen die Keime
der Untersuchungen über die Kakodylreihe, die *Bunsen* auf das Gebiet
der organischen Chemie führten und ihn sechs Jahre[186] beschäftigten.
Den Ausgangspunkt für die Kakodylverbindungen bildete eine
Flüssigkeit[187], die man schon um die Mitte des 18. Jahrhunderts beim
Erhitzen eines essigsauren Salzes mit Arsenik erhalten hatte. Diese
Flüssigkeit besitzt einen in hohem Grade ekelerregenden Geruch. Sie
raucht an der Luft, fängt leicht Feuer und ist sehr giftig. Aus diesem
Grunde hatte man sich mit ihrer Erforschung noch wenig beschäftigt.
Daß *Bunsen* sich dieser Aufgabe unterzog, setzte einen nicht geringen
Mut voraus, der um so mehr anzuerkennen ist, als *Bunsen* schon
bei der Inangriffnahme seiner Aufgabe durch die Explosion einer
Kakodylverbindung[188] die Sehkraft des rechten Auges verlor und fast
das Leben eingebüßt hätte. Ähnliche Beispiele hatten *Davy* bei der
Untersuchung des Chlorstickstoffs und *Liebig* bei seinen Experimenten
mit der Knallsäure gegeben. Daß die Lösung wissenschaftlicher Aufgaben
nicht nur Geduld und Scharfsinn, sondern sehr oft auch das mutige
Einsetzen von Gesundheit und Leben erfordert, ist ein Umstand, den man
viel zu wenig zu würdigen pflegt.

Zunächst gewann *Bunsen* aus der »*Cadet*schen« Flüssigkeit eine
Substanz, die er als Alkarsin[189] bezeichnete. Die Darstellung
des Alkarsins mußte bei vollkommenem Ausschluß der Luft geschehen,
da es sich an der Luft sofort entzündet. Das Alkarsin erwies sich
als eine Verbindung des Arsens mit Sauerstoff, Kohlenstoff und
Wasserstoff. *Bunsen* konnte ihm auf Grund seiner Analysen und
Dampfdichtebestimmungen die Formel C_{4}H_{12}As_{2}O zuschreiben.
Diesen Stoff unterwarf *Bunsen* einer großen Zahl von chemischen
Veränderungen. Dabei stellte sich heraus, daß es zunächst der
Sauerstoff ist, der vermehrt und vermindert, verdrängt und ersetzt
werden kann, während sich die Veränderungen nicht in gleicher Weise
auf die drei anderen Elemente erstrecken. Vielmehr blieben diese
Elemente in ihrer durch den betreffenden Teil der Formel zum Ausdruck
kommenden Gruppierung C_{4}H_{12}As_{2} durch eine lange Reihe von
Verbindungen unverändert erhalten. Sie stellten sich somit ähnlich
wie die Cyangruppe (CN), mit deren Eisenverbindungen sich *Bunsen*
ja schon beschäftigt hatte, und wie die Benzoylgruppe (C_{6}H_{7}O)
als ein Ganzes dar, das als solches an den Umsetzungen teilnimmt. So
gelang es *Bunsen*, in das Alkarsin (C_{4}H_{12}As_{2}O) an Stelle
des Sauerstoffs Schwefel, Chlor oder Cyan einzuführen und eine Säure
darzustellen, der die Gruppe C_{4}H_{12}As_{2} als Radikal zugrunde
liegt. Das bewog ihn, für letzteres einen besonderen Namen und eine
kurze Bezeichnung einzuführen. Er nannte das Radikal C_{4}H_{12}As_{2}
Kakodyl[190] und bezeichnete es als Kd. Das Alkarsin erhielt somit als
die niedrigste Oxydationsstufe den Namen Kakodyloxyd = KdO.

Die Vorstellung, daß in den organischen Verbindungen gewisse
Atomgruppen enthalten seien, die in langen Reihen von Verbindungen
stets wiederkehren und nur durch kräftiger wirkende Einflüsse
zersetzbar sind, brachte *Bunsen* auf den Gedanken, ob das Radikal
der Kakoydylreihe sich nicht isolieren lasse. Nach der Radikaltheorie
sollten solche stabilen Atomgruppen in den organischen Verbindungen
die Rolle der Metalle übernehmen. Diesem Gedanken suchte *Bunsen* eine
besondere Stütze durch den Nachweis zu verleihen, daß die Radikale auch
außerhalb ihrer Verbindungen bestehen und in diesem Zustande ähnlichen
chemischen Verwandtschaftsgesetzen folgen wie die Metalle.

*Bunsen* suchte die Abscheidung des Kakodyls dadurch zu erreichen,
daß er es aus seiner Chlorverbindung durch ein Metall verdrängte. In
der Tat erhielt er bei diesem Versuch Chlorzink und eine wasserhelle,
dünnflüssige, an der Luft augenblicklich sich entzündende Substanz,
die er als das Radikal der Kakodylverbindungen, also als Kakodyl (Kd =
C_{4}H_{12}As_{2}) ansprach. Diese Ansicht wurde bei ihm zur Gewißheit,
als er die ganze Reihe der Kakodylverbindungen aus der erhaltenen
Substanz wieder herzustellen vermochte.

Unter der Einwirkung von Sauerstoff verwandelte sie sich in Kakodyloxyd
und in Kakodylsäure, durch Aufnahme von Schwefel, Chlor, Jod ging
sie in das Sulfid, Chlorid, Jodid über. Die aus dem Kakodylchlorid
durch Zersetzung mit Zink erhaltene Substanz war also einem einfachen
elektropositiven Element, etwa dem Kalium oder Natrium, so ähnlich, daß
*Bunsen* sie als ein wahres organisches Element bezeichnete. Nach der
heutigen Theorie ist die aus den Kakodylverbindungen durch Reduktion
gewonnene Substanz nicht das Radikal selbst, sondern es vereinigen sich
zwei Dimethylarsengruppen durch Bindung der freien Valenzen des Arsens
zu freiem Kakodyl. Als Dimethylarsen wurde das Kakodyl erst zehn Jahre
nach Abschluß der Untersuchungen *Bunsens* erkannt[191] (*Cahours*,
1854). Diese Änderung in der Auffassung des freien Kakodyls tut der
Bedeutung der *Bunsen*schen Untersuchungen über die Kakodylreihe keinen
Abbruch. Sie erschlossen das wichtige Gebiet der metallorganischen
Verbindungen und haben *Frankland* und *Kekulé* die schärfere
Erfassung des Valenzbegriffes ermöglicht. Ferner bewiesen *Bunsens*
Untersuchungen, daß anorganische Elemente, wie das Arsen, an der
Zusammensetzung der organischen Verbindungen Teil nehmen können, ohne
daß der Charakter der letzteren dadurch verloren geht. Daraus erwuchs
die Einsicht, daß die chemische Verwandtschaft und die Verhältnisse,
unter denen sie wirkt, bei den organischen und den unorganischen
Verbindungen die gleichen sind.

Zu der Überzeugung, daß es nur eine Chemie gibt, und daß für die
Zusammensetzung der organischen Verbindungen keine anderen Gesetze
gelten als für die Mineralchemie gelangte auch *Wurtz* durch seine
Untersuchungen über die Glykole und über das Äthylenoxyd[192].

*Chevreuls* berühmte Untersuchung der Fette hatte ergeben, daß diese
Stoffe zusammengesetzte Äther sind, die sich in Glyzerin und Säuren
(Fettsäuren) spalten lassen. Später hatten *Berthelot* und andere
Forscher nachgewiesen, daß in den Fetten ein Äquivalent Glyzerin sich
mit drei Äquivalenten einer einbasischen Säure unter Austritt von
Wasser vereinigt haben, während die gewöhnlichen Alkohole sich mit
einem Äquivalent einer einbasischen Säure verbinden. Das Glyzerin
erwies sich somit als ein dreiwertiger oder dreisäuriger Alkohol.
Das Verhältnis der dreiwertigen zu den einwertigen Alkoholen geht
am klarsten aus der Gegenüberstellung der neueren Formeln für den
Äthylalkohol (einwertig) und das Glyzerin (dreiwertig) hervor:

                     CH_{2}OH
  CH_{2}OH           |
  |                  CHOH
  CH_{3}             |
                     CH_{2}OH

*Wurtz* stellte sich die Aufgabe, Zwischenglieder zwischen den
einwertigen Alkoholen und dem Glyzerin zu finden, d. h. Verbindungen
darzustellen, in denen sich zwei durch einwertige Säurereste ersetzbare
Hydroxylgruppen befinden. Es gelang ihm beim Äthyl-, Propyl-, Butyl-
und Amylalkohol solche Zwischenglieder nachzuweisen, die er als Glykole
bezeichnete.

Dem Äthylalkohol entsprach der gewöhnliche Glykol

                             /OH
  C_{2}H_{5}OH     C_{2}H_{4}
                             \OH

Dem Propylalkohol entsprach Propylglykol

                             /OH
  C_{3}H_{7}OH     C_{3}H_{6}
                             \OH

u. s. w.

Auf Einzelheiten dieser Untersuchung kann hier nicht eingegangen
werden. Sie verdient vor allem deshalb Erwähnung, weil sie zur Klärung
des Begriffes der Wertigkeit beitrug und den Übergang von der Radikal-
und Typentheorie zur Valenz- oder Wertigkeitstheorie vermitteln half.
*Wurtz* unterschied ein- und mehratomige Radikale. So faßte er das
Äthylen (C_{2}H_{4}), da es sich mit zwei Äquivalenten Chlor verbindet
und auch imstande ist, zwei Äquivalente Wasserstoff zu ersetzen,
als ein zweiwertiges Radikal auf. Der Chlorverbindung des Äthylens
schrieb er die Formel (C_{2}H_{4})''Cl_{2} zu. Als eine diesem
Äthylendichlorid entsprechende Verbindung wies er das Äthylenoxyd
nach. Er erhielt das Äthylenoxyd (C_{2}H_{4}O) als ein Derivat des
gewöhnlichen Glykols,

            /OH
  C_{2}H_{4}
            \OH,

als dessen Anhydrid er es betrachtete. Das Äthylenoxyd erschien ihm
besonders geeignet, um die Konstitution der organischen Verbindungen
auf die Verbindungen der anorganischen Chemie zu beziehen[193]. *Wurtz*
zeigte, daß Äthylenoxyd sich direkt mit Säuren vereinigt, um den
Salzen analoge Verbindungen (Äthylenäther) zu bilden. Brachte er z.
B. Äthylenoxyd und das gleiche Volumen Salzsäuregas über Quecksilber
zusammen, so verschwanden beide Gase augenblicklich, genau wie
Ammoniakgas, zu dem man Chlorwasserstoff treten läßt. Das Äthylenoxyd
erwies sich nicht nur in seinem Verhalten gegen Säuren, sondern auch
gegen Wasser als eine den Oxyden von Calcium, Barium, Blei usw.
ganz entsprechende Verbindung. Äthylenoxyd verbindet sich nämlich
wie Calciumoxyd mit Wasser, um ein Hydrat zu bilden. Die Analogie
zwischen den Hydraten der anorganischen und der organischen Chemie trat
besonders aus folgender von *Wurtz* herrührender Gegenüberstellung
hervor:

  Dem Kali K'} O entspricht der Alkohol C_{2}H_{5} } O.
           H }                                   H }

  Dem Baryt Ba''  } O_{2} entspricht der Glykol: (C_{2}H_{4})''} O_{2}.
            H_{2} }                                    H_{2}   }

  Der antimonigen Säure Sb''' } O_{3} entspricht das Glyzerin:
                        H_{3} }

  (C_{3}H_{5})'''} O_{3}.
        H_{3}    }

In diesen Formeln von *Wurtz* kommen die Radikaltheorie und die
Typentheorie, die damals miteinander rangen, zum Ausdruck. Sie weisen
aber auch schon über diese beiden Theorien hinaus, indem uns das
Kalium, das Barium, das Ammonium und die entsprechenden Radikale
Äthyl (C_{2}H_{5}), Äthylen (C_{2}H_{4}) und Propyl (C_{3}H_{5}) als
ein-, zwei- und dreiwertige Elemente, beziehungsweise Atomgruppen
entgegentreten.

Der Urheber der Typentheorie ist der französische Chemiker
*Gerhardt*[194]. Der Begriff des Typus begegnet uns zwar schon bei
*Dumas*[195]. Dieser hatte entdeckt, daß eine wasserstoffhaltige
Verbindung bei der Einwirkung von Chlor, Brom oder Jod für jedes
Wasserstoffatom, das sie unter Bildung von Chlorwasserstoff, Brom- oder
Jodwasserstoff verliert, ein Atom Halogen (Cl, Br, J) aufnimmt. So
erhielt er 1839 die Trichloressigsäure, als er Chlor im Sonnenlichte
auf Essigsäure einwirken ließ. Dabei blieb die chemische Natur der
Essigsäure im wesentlichen ungeändert, eine Tatsache, die mit der
herrschenden elektrochemischen Theorie von *Berzelius* nicht wohl
in Einklang zu bringen war. Nach *Berzelius* bestanden nämlich die
Verbindungen in der Vereinigung eines positiven und eines negativen
Bestandteils. Dem widersprach, daß sich bei der Substitution, wie man
den an der Trichloressigsäure vollzogenen Vorgang bezeichnete, das
stark negative Chlor an die Stelle des positiven Wasserstoffs setzte.

  aus C_{2}O_{2}H_{4} wurde C_{2}O_{2}HCl_{3}[196].

Die Essigsäure war daher für *Dumas* das Beispiel eines Typus, nach
dem durch Substitution, d. h. durch Ersatz einzelner Atome durch
andere Atome oder durch Atomgruppen (Radikale) eine Anzahl anderer
Verbindungen gebildet waren. Damit war die dualistische Auffassung von
*Berzelius* überwunden. Jede Verbindung betrachtete *Dumas* als ein
Ganzes, dessen Natur von der Anordnung und weniger von der chemischen
Eigenart der Atome abhängig sei. Ihm folgte der soeben im Zusammenhange
mit den Anschauungen von *Wurtz* erwähnte *Gerhardt*. Er suchte,
unterstützt durch die Arbeiten zahlreicher Forscher, unter denen
besonders *A. W. Hofmann* und *Williamson* genannt seien, die schon
damals unübersehbare Fülle der organischen Verbindungen auf gewisse
anorganische Stoffe als Typen zu beziehen.

Als derartige Typen betrachtete man

  Chlorwasserstoff                HCl

                                  H\
  Wasser                            O
                                  H/

                                  H\
  und Ammoniak                    H-N
                                  H/

  Dazu kam später Grubengas[197]  H\
                                  H\
                                    C
                                  H/
                                  H/

Die Radikale, um deren Isolierung man sich so sehr bemüht hatte, um sie
als wirkliche Bestandteile der Moleküle nachzuweisen, galten *Gerhardt*
nur noch als Beziehungen, wie er sich ausdrückt, und nicht als für sich
darstellbare Stoffe. Sie waren sozusagen Reste von Molekülen, und zwar
Reste, die bei gewissen Umsetzungen unverändert ausgetauscht werden.
Alkohol und Äther z. B. wurden von *Williamson*[198] auf den Typus
Wasser zurückgeführt:

  H\      C_{2}H_{5}\      C_{2}H_{5}\
    O                O                O
  H/               H/      C_{2}H_{5}/

  Wasser    Alkohol          Äther.

Den Typus Ammoniak legte *Hofmann*[199] den Alkylaminen zugrunde, indem
er zeigte, wie sie sich vom Ammoniak durch Ersatz des Wasserstoffs
durch Kohlenwasserstoffreste (Alkyle) ableiten lassen:

   /H          /C_{2}H_{5}     /C_{2}H_{5}    /C_{2}H_{5}
  N-H         N-H             N-C_{2}H_{5}   N-C_{2}H_{5}
   \H          \H              \H             \C_{2}H_{5}

  Ammoniak   Äthylamin        Diäthylamin    Triäthylamin.

*Hofmanns* Verfahren bestand darin, daß er die Halogenverbindungen
der Alkyle auf Ammoniak einwirken ließ und das entstandene
Alkylammoniumsalz durch Ammoniak zerlegte:

  C_{2}H_{5}J + NH_{3} = NH_{2}(C_{2}H_{5})HJ.
  NH_{2}(C_{2}H_{5}).HJ + NH_{3} = NH_{4}J + NH_{2}(C_{2}H_{5}).

Der Typus Ammoniak war dadurch einer großen Ausdehnung fähig,
daß man auf ihn auch die Alkylphosphor-, die Alkylarsen- und die
Alkylantimonverbindungen zurückführen konnte, in denen Phosphor Arsen
und Antimon die Stelle des Ammoniakstickstoffes einnehmen:

   /C_{2}H_{5}   /C_{2}H_{5}    /C_{2}H_{5}    /C_{2}H_{5}
  N-H           P-H           As-H           Sb-H
   \H            \H             \H             \H

  Äthylamin   Äthylphosphin   Äthylarsin    Äthystibin.

Die Arsine und Stibine[200], in denen die metallähnlichen Elemente
Arsen und Antimon an die Stelle von Stickstoff getreten sind, leiteten
zu den metallorganischen Verbindungen im engeren Sinne, z. B. den
Zinkalkylen über, an denen *Frankland* die Lehre von der Wertigkeit
oder der Valenz der Elemente entwickelte.

Da die ganze Mannigfaltigkeit der organischen Verbindungen sich nicht
auf wenige Typen zurückführen ließ, so ging man von den einfachen Typen
zu Doppeltypen und zu gemischten Typen über. Wie wir schon aus den
von *Wurtz* herrührenden Formeln ersahen[201], wurden Glykol auf den
Doppeltypus

  H_{2} } O_{2}
  H_{2} }

und Glyzerin auf den dreifachen Typus

  H_{3} } O_{3}
  H_{3} }

bezogen. Im Glykol sollte das zweiwertige Radikal C_{2}H_{4} die beiden
Wassermolekel in der Weise verbinden, wie es nachstehende Formel
erläutert:

            H }
            / } O
  C_{2}H_{4}
            \ } O
            H }

Ganz entsprechend wurde die Schwefelsäure durch Eintritt der
zweiwertigen Gruppe SO_{2} in den Doppeltypus

  H_{2} } O_{2}
  H_{2} }

abgeleitet:

        H }
        / }O
  SO_{2}
        \ }O
        H }

Für die Ableitung einer Verbindung aus einem gemischten Typus NH_{3},
H_{2}O diene folgendes Beispiel:

   /H                 /H
  N-H                N-H
   \H                 \
                       CO
                      /
                     O
                      \H
   /H
  O
   \H                 Carbaminsäure.

  Ammoniak, Wasser.

Aus der Typentheorie, wie aus der Radikaltheorie und der
*Berzelius*schen dualistischen Vorstellungsweise sind wertvolle
Bestandteile in die heute geltenden Anschauungen übergegangen. Sonst
würde sich die ausführliche Darstellung, die wir diesen Theorien
gewidmet haben, kaum rechtfertigen. Daß z. B. die Alkylamine in
ihrem Aufbau dem Ammoniak analog sind, daß gewisse Atomgruppen in
zahlreichen Verbindungen wiederkehren, daß sich in diesen oft ein
gewisser Dualismus findet: alles das hat sich bis auf den heutigen Tag
erhalten. Der Fehler der genannten früheren Theorien lag darin, daß
sie in einseitiger Bevorzugung des jeweils im Vordergrunde stehenden
Prinzips die Gesamtheit der Erscheinungen umfassen wollten. Daß
die Typentheoretiker auf diesem Wege zu rein künstlichen Systemen
gelangten und daß ihre Bemühungen sehr oft auf ein leeres Formelspiel
hinausliefen, erkannte vor allem *Kolbe*. Er suchte zwischen den
unorganischen und den organischen Verbindungen an Stelle rein
äußerlicher Beziehungen einen natürlichen Zusammenhang zu finden.

Der Grundgedanke, der ihn dabei leitete, stützte sich auf
pflanzenphysiologische Tatsachen. Da die Pflanze aus einfachen
anorganischen Verbindungen die organischen aufbaue, so sei damit
die Möglichkeit erwiesen, die organischen Verbindungen durchweg als
Abkömmlinge (Derivate) unorganischer Verbindungen aufzufassen. Aus
den letzteren sollten die organischen Stoffe durch wunderbar einfache
Substitutionsprozesse hervorgegangen sein[202]. *Kolbe* erblickte daher
in der Zurückführung der organischen auf unorganische Verbindungen die
wissenschaftliche Grundlage zu einer naturgemäßen Klassifikation der
ersteren. Die unorganischen Verbindungen waren ihm nicht bloße Schemen
im Sinne der eigentlichen Typentheoretiker, er wollte sie vielmehr
als reale Typen aufgefaßt wissen. Deshalb erblickte er die Aufgabe
der Chemie darin, die organischen Verbindungen aus den unorganischen
aufzubauen und damit gleichzeitig einen Einblick in ihre wirkliche
Konstitution zu gewinnen.

Die Verwirrung, die um die Mitte des 19. Jahrhunderts hinsichtlich
der Auffassung der organischen Verbindungen bestand, wurde durch
den Umstand noch vermehrt, daß man sich über die Größe mancher
Atomgewichte und über die scharfe Unterscheidung der Atomgewichte von
den Äquivalenten noch nicht geeinigt hatte. Eine aus diesem Grunde
einberufene internationale Versammlung[203] kam zu dem Beschluß, daß
man über wissenschaftliche Fragen nicht durch Abstimmung entscheiden
könne. Auf dieser Versammlung trat besonders *Cannizzaro* im Gegensatz
zu *Dumas* für die Anschauung ein, daß die anorganische und die
organische Chemie nicht zwei verschiedene Wissenschaften seien, sondern
daß es nur eine Chemie gebe, die sich in ihrem unorganischen und
in ihrem organischen Zweige derselben Regeln und Methoden bedienen
müsse. Vor allem forderte *Cannizzaro*[204], daß die an unorganischen
Verbindungen entdeckte *Avogadro*sche Regel auf das gesamte Gebiet
der Chemie ausgedehnt und stets zur Bestimmung des Molekulargewichts
herangezogen werde. So ergaben sich, auf den Wasserstoff als Einheit
bezogen, z. B. folgende Molekulargewichte für einige bekannte
unorganische und organische Verbindungen:

  Wasser 18 (H_{2}O)
  Ammoniak 17 (NH_{3})
  Kohlendioxyd 44 (CO_{2})
  Alkohol 46 (C_{2}H_{6}O)
  Äther 74 (C_{4}H_{10}O).

Um die Unsicherheit in der Wahl der Atomgewichte der Metalle zu
beseitigen, bediente sich *Cannizzaro* der von *Dulong* und *Petit*
gefundenen Regel, nach welcher die Atomwärme der Elemente konstant
ist[205]. *Dulong* und *Petit* hatten für eine Anzahl Grundstoffe
gefunden, daß das Produkt aus dem Atomgewicht und der spezifischen
Wärme nahezu eine konstante Zahl (6,5) ist. Schwankte man nun, wie
z. B. beim Quecksilber, ob man diesem Metall das Atomgewicht 100
oder 200 zuschreiben solle, so machte man die Probe mit Hilfe der
*Dulong-Petit*schen Regel. Für das Quecksilber, dessen spezifische
Wärme 0,0324 ist, ergab die Anwendung der Regel das Atomgewicht 200,
denn

  200 . 0,0324 = 6,48.

Auf demselben Wege wurde das Atomgewicht des Kupfers, über dessen Größe
gleichfalls Meinungsverschiedenheiten bestanden, zu 63,5 bestimmt.

Aus der schärferen Bestimmung der Atom- und der Molekulargewichte,
sowie der Erkenntnis, daß nicht nur den zusammengesetzten Radikalen,
sondern auch den elementaren Atomen ein gewisser Substitutionswert,
eine Valenz oder Wertigkeit, zukommt, erwuchs seit der Mitte
der fünfziger Jahre die heute herrschende Atomverkettungs- oder
Strukturtheorie. Die Halogene (Chlor, Brom, Jod) und gewisse Metalle
gelten danach als einwertig, weil sie imstande sind, entweder
sich mit einem Atom Wasserstoff zu verbinden oder ein solches in
Verbindungen zu ersetzen. Sauerstoff und Schwefel einerseits, sowie
die Metalle Calcium, Barium, Zink und andere werden, da sie den
doppelten Substitutionswert besitzen, als zweiwertig bezeichnet.
Die Valenzverhältnisse innerhalb der Stickstoffgruppe (Stickstoff,
Phosphor, Arsen, Antimon, Wismut) hat besonders *Frankland*
aufgeklärt[206]. Er wies darauf hin, daß diesen Elementen eine
wechselnde, durch die Zahlen 3 und 5 bestimmte Valenz zukommt, und
daß beispielsweise der Phosphor in seiner Wasserstoffverbindung als
dreiwertig

   /H
  P-H,
   \H

in seiner Jodwasserstoffverbindung dagegen als fünfwertig aufgefaßt
werden muß:

   /H
   /H
  P-H
   \H
   \J

Ihren Abschluß erhielten die Fundamente der Valenztheorie erst dadurch,
daß *Kekulé* im Jahre 1858 das eigentliche organische Element, den
Kohlenstoff, als vierwertig erkannte. Wie sich durch *Kekulé* und
andere Forscher aus der Valenztheorie die Theorie der chemischen
Struktur entwickelte, soll in einem späteren Abschnitt dargestellt
werden.



6. Die Begründung der Physiologie als eines besonderen Wissenszweiges.


Eine besondere Wissenschaft vom Leben entstand erst während der ersten
Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts. Die vorhergehenden Perioden hatten
wohl Ansätze gezeitigt. Indessen der Versuch, das Leben mit den
Hilfsmitteln der exakten Forschung zu analysieren, setzte diejenigen
physikalischen und vor allem diejenigen chemischen Grundlagen voraus,
die erst gegen das Ende des 18. Jahrhundert geschaffen wurden.
Zu den ersten, die im Beginn des 19. Jahrhunderts eine Reihe von
Lebenserscheinungen zu erklären suchten, ohne sich dabei von der
herrschenden Vorstellung einer besonderen Lebenskraft beeinflussen zu
lassen, gehörten *Knight* und *Saussure*. Der erstere untersuchte nach
Art des modernen Physiologen die Bewegungen, mit denen die Pflanzen
gegen äußere Kräfte reagieren. *Saussures* Untersuchungen betrafen
dagegen die Ernährungsphysiologie. Er ermittelte, daß die Pflanzen ihre
mineralischen Nährstoffe nicht nur den Salzlösungen des Bodens, sondern
zum Teil auch dem Humus, d. h. der in der Erde verwesenden Substanz
abgestorbener Pflanzenteile entnehmen. Die Bedeutung der letzteren
wurde indessen während der ersten Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts
überschätzt. Es bildete sich eine Theorie heraus, die in dem Humus den
wichtigsten Nährstoff der Pflanzen erblickte und in der widersinnigen
Annahme gipfelte, daß der Humusgehalt des Bodens durch die Vegetation
allmählich erschöpft werde. An diesem Punkte setzte *Liebig* ein.
»Seine Hand, die niemals einen Pflug geführt, lieferte der ältesten
aller menschlichen Gewerbtätigkeiten, dem Ackerbau, den Schlüssel zum
Verständnis tausendjähriger Gepflogenheiten[207].«

Seine grundlegenden Versuche und Gedanken über die chemische
Physiologie der Pflanze entwickelte *Liebig* in einem Werke, das
er »Organische Chemie in ihrer Anwendung auf Agrikultur und
Physiologie« betitelte. Zunächst wies *Liebig* darin im Anschluß an
die Untersuchungen *Saussures* überzeugend nach, daß der Kohlenstoff
der Pflanzen aus der Atmosphäre stammt. Der Humus ist nach *Liebig*
nichts anderes als verwesende Pflanzenfaser und spielt bei der
Ernährung keine wesentliche Rolle. Um so mehr gilt dies von den
anorganischen Bestandteilen des Bodens. Soll die Pflanze gedeihen, so
müssen nicht nur die allgemeinen Bedingungen des Wachstums wie das
Licht, die Feuchtigkeit, die Wärme usw. gegeben sein, sondern der
Boden muß entweder gewisse für die Ernährung der Pflanze unerläßliche
Bestandteile enthalten, oder sie müssen ihr in Form von Dünger
zugeführt werden. Reiner Sand und reiner Kalkstein sind, wie *Liebig*
hervorhebt, ganz unfruchtbar. Die unentbehrlichen Bestandteile empfängt
der Boden vor allem durch die Verwitterung, die ihm Kalk, Alkalien,
Phosphor usw. zuführt. Während Kohlendioxyd, Wasser und Ammoniak als
Quelle des zum Leben erforderlichen Stickstoffs von keiner Pflanze
entbehrt werden können, zeigen die einzelnen Pflanzenarten den übrigen,
dem Boden entstammenden anorganischen Stoffen gegenüber gewisse
Verschiedenheiten. Diese machen sich darin bemerkbar, daß die eine
Pflanze zu ihrem Gedeihen vorzugsweise Kalk, die andere Kali, eine
dritte Phosphorsäure usw. beansprucht. Aus dieser Tatsache machte
*Liebig* die Bedeutung des unter dem Namen der Wechselwirtschaft
bekannten Verfahrens begreiflich.

Als das wichtigste Prinzip des Ackerbaues stellte er den Grundsatz
auf, daß der Boden in vollem Maße wieder erhalten muß, was ihm durch
die Ernte an anorganischen Bestandteilen genommen ist. In welcher
Form dieser Ersatz geschieht, ob in Form von Exkrementen oder von
Asche, Knochen usw. ist gleichgültig. Es wird eine Zeit kommen,
sagt *Liebig*, in der man den Acker mit phosphorsaurem Kalk oder
mit kieselsaurem Alkali usw. düngen wird, die man in chemischen
Fabriken bereitet[208]. Der Erfolg sollte bald die Richtigkeit dieser
von *Liebig* vorgetragenen Lehren beweisen. Landwirtschaftliche
Versuchsanstalten wurden überall errichtet. Um den Bedarf an
künstlichem Dünger zu decken, trat eine wichtige Industrie ins Leben.
Ferner half die Ausdehnung wissenschaftlicher Grundsätze auf das Gebiet
der Gewerbtätigkeit einer einheitlichen Auffassung des Geschehens den
Boden bereiten.

Grundlegende Gedanken über die im Körper der Tiere und des Menschen
vor sich gehenden chemischen Prozesse entwickelte *Liebig* in einer
Schrift, die er 1842 unter dem Titel »Die organische Chemie in ihrer
Anwendung auf Physiologie und Anatomie« erscheinen ließ. In erster
Linie faßte er auch hier den Vorgang der Atmung und der Ernährung ins
Auge. Die Nahrungsmittel dienen entweder zur Vermehrung der Masse oder
zum Ersatz von verbrauchtem Stoff oder endlich zum Hervorbringen von
Kraft. Alle vitalen Fähigkeiten entspringen aus der Wechselwirkung
des Sauerstoffs der Luft und der Bestandteile der Nahrungsmittel.
Letztere teilte *Liebig* in zwei Klassen, in stickstoffhaltige und in
stickstofffreie. Erstere dienen nach ihm zum Aufbau der Gewebe. Die
stickstofffreien dagegen haben die Aufgabe, den Respirationsprozeß
zu unterhalten. Dieser ist die Quelle der tierischen Wärme. Die
Respiration ist die gespannte Feder, das fallende Gewicht, welches das
Uhrwerk in Bewegung erhält. Sie ist ferner nicht nur die Quelle der
animalischen Wärme, die man früher wohl auf die mechanischen Bewegungen
des Tierkörpers zurückführte, sondern sie ist auch die letzte Ursache
aller Krafterzeugung. Auch auf diesem Gebiete wurde also die klare
Erfassung des Energiebegriffes in seiner ganzen Allgemeinheit, die wir
als die größte wissenschaftliche Tat des 19. Jahrhunderts bezeichnen
können, vorgeahnt und vorbereitet.

Hand in Hand mit der besonders durch *Liebig* geforderten
physiologischen Chemie entwickelte sich seit der Mitte des 19.
Jahrhunderts die moderne, mit allen Hilfsmitteln der exakten
Forschung arbeitende Hygiene. Ihr namhaftester Vertreter war ein
Schüler *Liebigs*, *Pettenkofer*[209]. In Gemeinschaft mit seinem
Schüler *Voit* schuf *Pettenkofer* die wichtigsten Methoden, um den
Stoffwechsel am lebenden Geschöpf qualitativ und quantitativ zu
verfolgen. Der richtig geleitete Stoffwechsel ist aber nur eine der
Bedingungen des normalen, gesunden Lebens. Nicht minder wichtig für
das Wohlbefinden des einzelnen und der Gemeinschaft sind eine große
Zahl von Einflüssen, die von außen auf den Organismus wirken, wie das
Licht, die Bekleidung, die Wohnung, die Beschaffenheit des Klimas, des
Bodens usw. Die moderne Hygiene stellt sich die Aufgabe, die Bedeutung
solcher für die Gesundheit der Bevölkerung maßgebenden Faktoren nach
naturwissenschaftlicher Methode zu ermitteln. Hand in Hand mit einer
das gleiche Ziel verfolgenden Technik gelang es im Verlauf der zweiten
Hälfte des 19. Jahrhunderts durch eine zweckmäßig geleitete Überwachung
der Volksernährung, durch Verbesserung der Wohnverhältnisse, durch
Kanalisation, Wasserversorgung und vieles andere das Leben in einem
solchen Masse gesunder zu gestalten, daß die mittlere Lebensdauer heute
weit günstiger ist als vor einem halben Jahrhundert.

Hierzu trug vor allem die erfolgreiche Bekämpfung der endemischen
und epidemischen Volksseuchen, wie des Typhus und der Cholera, bei.
Es war ein Kampf, bei dem man sich von zwei Ansichten leiten ließ,
die auch heute noch nicht ihren Ausgleich gefunden haben. Nach der
Ansicht, die besonders *Pettenkofer* vertrat, treten die Epidemien
dort auf, wo die örtliche oder die individuelle Disposition gegeben
sind. Für diese Ansicht führte *Pettenkofers* Schule besonders
die Abhängigkeit des Typhus von dem Grundwasserstande ins Feld.
Daß selbst die Cholerabazillen ohne eine solche Disposition keine
Erkrankung hervorrufen, bewies *Pettenkofer*, indem er und eine
größere Zahl seiner Schüler Cholerakulturen mit Millionen von Bazillen
verschluckten, ohne sich dadurch zu schädigen. *Pettenkofer* geriet
durch seine in erster Linie die Disposition betonende Lehre in einen
scharfen Gegensatz zu der besonders von *Koch* vertretenen Ansicht, daß
das Kontagium die Hauptursache der Krankheit sei. Die Wahrheit wird,
wie in der Regel, auf der mittleren Linie zu suchen sein.

Während *Liebig* für die Physiologie, ausgehend von den neuesten
Ergebnissen der chemischen Forschung, neue Grundlagen geschaffen hatte,
vollzog sich dieser Vorgang durch die Gebrüder *Ernst* und *Eduard
Weber* vom physikalischen Standpunkt aus. *Eduard Weber* untersuchte
die Mechanik der Gehwerkzeuge und der Muskelbewegungen (1836). In
Gemeinschaft mit seinem Bruder dehnte er die physikalische Lehre von
der Wellenbewegung auf den physiologischen Vorgang des Blutkreislaufes
aus.

Eine Bereicherung auf allen Gebieten und eine zusammenfassende
Darstellung erfuhr die Physiologie in diesem Zeitraum durch *Johannes
Müller*. *Johannes Müller*, »der deutsche Cuvier«, war der letzte
Forscher, der noch alle Gebiete der Zoologie zu beherrschen und zu
fördern vermochte. Nach ihm ist niemand aufgetreten, der gleichzeitig
als Morphologe, Anatom und Physiologe Großes geleistet hätte. »Wie
nach dem Tode Alexanders des Großen teilten sich die Feldherrn in die
eroberten Gebiete[210].«

*Johannes Müller* wurde 1801 in Koblenz geboren. Seit 1824 wirkte er in
Bonn als Dozent für vergleichende Anatomie und Physiologie. Im Jahre
1833 siedelte er nach Berlin über, wo er das Haupt der bedeutendsten
Physiologenschule wurde. *Schwann*, *Dubois Reymond*, *Helmholtz*,
*Brücke* und *Virchow* zählten zu seinen Jüngern. *Müller* starb im
Jahre 1858 in Berlin, der Hauptstätte seiner hervorragenden Wirksamkeit.

Als *Müller* seine Laufbahn begann, war die Wissenschaft in Deutschland
derartig von Philosophie und Ästhetik überwuchert, daß *Müller* wie der
gleichalterige *Liebig* zunächst Gefahr lief, von den Pfaden echter
Naturforschung abgelenkt zu werden. Die philosophische Spekulation
hatte, ausgehend von unklaren Vorstellungen über die galvanische
Elektrizität, um jene Zeit am ungünstigsten die Physiologie beeinflußt,
denjenigen Zweig der Naturwissenschaft, dem *Müller* sich zunächst
selbständig forschend zuwandte.

Ein meist planloses Experimentieren mit lebenden Tieren bei dem einen
Teil der Physiologen und eine Abneigung gegen die Vivisektion bei dem
anderen kennzeichnete die Physiologie vor dem Auftreten *Johannes
Müllers*. Mit ihm setzte die besonnene, zielbewußte Arbeitsweise auf
diesem Gebiete ein. Nachdem *Müller* sich von der naturphilosophischen
Richtung mit ihren heute geradezu unbegreiflichen Auswüchsen und
Verirrungen um 1824 entschieden abgewandt hatte, verfiel er durchaus
nicht etwa dem bloßen Empirismus. Wie alle echten Naturforscher
erkannte er eine Philosophie, die nach dem Verständnis für den inneren
Zusammenhang der Tatsachen strebt und auf dem sicheren Boden der
exakten Forschung ruht, voll an.

*Müllers* erste Experimentaluntersuchung betraf die Funktionen der
Rückenmarksnerven, eine Aufgabe, die sich nur durch Versuche am
lebenden Tiere lösen ließ. Der Engländer *Bell* hatte den Satz
aufgestellt, daß die sensiblen und die motorischen Nervenfasern
getrennt aus dem Rückenmark hervortreten. Den sicheren Beweis für die
Richtigkeit des Satzes, daß die vordere Wurzel eines Rückenmarksnerven
nur motorische, die hintere dagegen nur sensible Fasern enthält,
lieferte *Müller*. Durch seine Untersuchung der Rückenmarksnerven
begründete *Müller* auch die Lehre von den im Rückenmark zur Auslösung
kommenden, ohne Zutun des Bewußtseins erfolgenden Reflexbewegungen.
*Müller* zeigte, daß diese Bewegungen, da sie rein automatisch vor sich
gehen, auch von dem frisch geköpften Tiere vorgenommen werden.

Als ein zweiter *Haller* unternahm es *Müller*, das gesamte Gebiet der
Physiologie des tierischen und des menschlichen Organismus, gestützt
auf eine außerordentliche Fülle von Erfahrungen, zusammenhängend zu
bearbeiten. So entstand sein großes »Handbuch der Physiologie«[211].

Die Leistungen *Müllers* auf den Gebieten der Zoologie, der Anatomie
und der Entwicklungsgeschichte gehören gleichfalls zu den bedeutendsten
des 19. Jahrhunderts. Sie können indessen hier nur angedeutet werden.
So geht auf *Müller* die große Verallgemeinerung der Zellenlehre, die
mit dem Namen seines Schülers *Schwann* verknüpft ist, zurück. Es war
im Jahre 1835, als *Müller* auf die Ähnlichkeit zwischen den Zellen
der Chorda dorsalis, jenes Stranges, der bei den niedersten Tieren die
Stelle der Wirbelsäule vertritt, und den Pflanzenzellen hinwies. Auch
in dem Glaskörper und dem Fettgewebe bemerkte *Müller* die zellige
Zusammensetzung. Er erblickte sogar den Kern der Knorpelzellen, und
*Schwanns* Arbeit, die für sämtliche tierischen Gewebe die Entstehung
aus Zellen nachweisen sollte, entstand sozusagen unter seinen Augen.

Durchdrungen von *Cuviers* Lehre, daß in jeder großen Abteilung des
Tierreichs gewissermaßen ein Bauplan verwirklicht sei, suchte *Müller*
diesen Plan für den Kreis der Wirbeltiere eingehend und mit besonderer
Berücksichtigung der niederen Gruppen dieses Kreises darzulegen.
So entstanden seine vergleichend anatomischen Untersuchungen der
Myxinoiden, die mit den Neunaugen und dem Amphioxus die unterste Grenze
des Wirbeltierstammes bilden. Von hier aus dehnte *Müller* seine
Forschungen über die Haie aus und gelangte endlich zu einer neuen
natürlichen Einteilung der Fische.

Unter den wirbellosen Tieren hat *Müller* die Klasse der Stachelhäuter
(Echinodermen) mit einer solch weitgehenden Genauigkeit durchforscht,
daß diese bis dahin nur ganz mangelhaft bekannte Klasse durch ihn in
ihrer typischen Gestaltung und Gliederung erkannt und zu einer der
besterforschten des gesamten Tierreichs wurde. Der Kreis der Urtiere
endlich wurde durch *Müller* um den Typus der Radiolarien bereichert,
deren genauere Erforschung er seinem Schüler *Häckel* überließ.

Unter den allgemeinen Ergebnissen der physiologischen Arbeiten
*Müllers* steht das Gesetz von den spezifischen Energien der
Sinnesorgane obenan. Es bringt zum Ausdruck, daß die Art der
Wahrnehmung eines Sinneseindrucks »nicht den äußeren Dingen, sondern
der Nervensubstanz anhaftet, und daß z. B. der Sehnerv nicht erregt
werden kann, ohne in den ihm eingeborenen Energien des Lichten und
des Farbigen tätig zu sein.« Das Licht und die Farben existieren also
nicht als etwas Fertiges, Äußerliches, von dem berührt der Sinn die
entsprechende Empfindung hat, sondern die Sehsinnsubstanz bringt, von
jedwedem Reiz erregt, immer diesen Reiz in den Energien des Lichten,
Dunklen und Farbigen sich selbst zur Empfindung. Der Sehnerv kann gar
nicht erregt werden, ohne sich selbst leuchtend zu sehen, der Hörnerv
nicht, ohne eine Tonempfindung zu haben, der Geschmacksnerv nicht,
ohne zu schmecken usw. Es ist ferner ganz gleichgültig, welcher Art
die Reize sind, die ein Sinnesorgan treffen, ihre Wirkung hängt immer
von den Energien des betreffenden Organes ab. Druck, Erschütterung,
Reibung, Kälte und Wärme, der galvanische Strom, chemische Agentien,
die Pulse des eigenen Körpers, die Entzündung der Netzhaut, kurz alle
nur denkbaren Reize, die auf den Sehnerven wirken, wirken auf ihn nur
so, daß sie die Empfindung des Dunklen, die er auch ohne Reiz hat, zur
Empfindung des Lichten und des Farbigen treiben.

Ebenso bewirken alle denkbaren Arten von Reiz auf den Bewegungsnerven
stets nur die Zusammenziehung des Muskels. Was aber dem, das die
Lichtenergie in unserem Auge hervorbringt, wesentlich zugrunde liegt,
das wissen wir nicht.

Licht, Dunkel, Farbe, Ton, Wärme, Kälte, die verschiedenen Gerüche
und der Geschmack, mit einem Worte, alles, was uns die fünf Sinne
an allgemeinen Eindrücken bieten, sind also nicht die Wesenheiten
der äußeren Dinge, sondern die Qualitäten unserer Sinne. Daß die
Bedingungen für die verschiedenen Töne, Gesichtserscheinungen usw. in
den äußeren Dingen gegeben sind, wird damit nicht geleugnet. Indes die
Wesenheit der äußeren Dinge und dessen, was wir äußeres Licht nennen,
bleibt uns unbekannt. Wir kennen nur die Wesenheiten unserer Sinne, und
von den äußeren Dingen wissen wir nur, inwiefern sie auf uns in unseren
Energien wirken.

So *Johannes Müller* in der Entwicklung seiner Ansichten über die
spezifischen Energien der Sinnesorgane. Fehlte es hier *Müller*
auch nicht an Vorläufern, so hatte doch niemand vor ihm mit der
gleichen Klarheit und derselben überzeugenden Beredsamkeit das
Verhältnis zwischen dem empfindenden Subjekt und den auf dieses
eindringenden Reizen geschildert. *Müllers* Lehre ist nicht nur für die
Sinnesphysiologie, sondern auch für die neuere Philosophie grundlegend
geworden.

Bemerkenswert sind auch die Untersuchungen *Müllers* über das Sehen
mit zusammengesetzten Augen, wie wir sie bei den Insekten finden[212].
Aus einer genauen anatomischen Untersuchung dieser Sehorgane erschloß
*Müller* die physikalischen Bedingungen, nach denen hier das Sehen, das
er ein musivisches Sehen nannte, vor sich geht.

[Illustration: Abb. 27. Das zusammengesetzte Auge der Insekten.

_a_ Facetten, _b_ Kegel, _c_ Farbstoff, _d_ Sehnerven.]

Der anatomische Bau der zusammengesetzten Augen bedingt, wie *Müller*
nachwies, daß einer bestimmten Stelle der Netzhaut nur Licht von
einer bestimmten Stelle des Gegenstandes zukommen kann, das von allen
anderen Teilen der Netzhaut ausgeschlossen wird. Dies geschieht in den
zusammengesetzten Augen durch die zwischen den Fasern des Sehnerven und
den Facetten der Hornhaut gelegenen, mit Farbstoff bekleideten Kegel.
Jeder dieser Kegel (Abb. 27) läßt nur das Licht, das unmittelbar durch
seine Achse einfällt, zu der Faser des Sehnerven d gelangen, mit der
der Kegel an seiner Spitze verbunden ist. Alles schief einfallende
Licht wird nicht das untere Ende des Kegels erreichen und auch nicht
zur Wahrnehmung durch andere Fasern des Sehnerven gelangen, da es von
den mit Farbstoff bekleideten Wänden des im übrigen durchsichtigen
Kegels verschluckt wird. Je mehr durchsichtige Kegel in einem
Kugelabschnitt von bestimmter Größe vorhanden sind, um so bestimmter
wird die Begrenzung des Bildes im Innern des Auges werden.

Die im Verlauf der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts vor sich gehende
Errichtung der Physiologie auf biochemischer und biophysikalischer
Grundlage führte auch zu einer Erschütterung der alten philosophischen
Vorstellung, daß der Organismus von Lebensgeistern oder von einer
besonderen Lebenskraft beherrscht werde. Von dieser Vorstellung waren
selbst noch *Liebig* und *Müller* beherrscht. *Liebig* nennt die
Lebenskraft eine eigentümliche Kraft, weil ihr Äußerungen zukämen,
zu denen keine andere Kraft befähigt sei. So soll nach ihm ein
Zuckerteilchen sich nicht künstlich aus den Elementen aufbauen lassen,
weil es dazu einer Mitwirkung der Lebenskraft bedürfe[213]. Mit
jedem neuen Erfolge, den die Anwendung chemischer und physikalischer
Untersuchungsweisen auf physiologische Probleme zeitigte, wurde die
Annahme einer die übrigen Kräfte sozusagen in Fesseln haltenden
Lebenskraft hinfälliger. Am schärfsten wurde sie von *Dubois Reymond*
und dem Botaniker *Schleiden* bekämpft. Diese Forscher betrachteten
es als die nächstliegende Aufgabe der Physiologie das Leben aus den
physikalischen und chemischen Kräften zu erklären. Von keiner dieser
Kräfte kenne man bis jetzt die Grenzen ihrer Wirksamkeit im Organismus.
Wolle man selbst nicht in Abrede stellen, daß es neben jenen Kräften
im organischen Körper noch eine diesem eigentümliche Lebenskraft
gäbe, so sei doch so viel einleuchtend, daß erst dann von ihr die
Rede sein könne, wenn man die Wirkungssphäre aller anorganischen, im
Organismus tätigen Kräfte durchforscht habe. Dann erst sei man imstande
zu bestimmen, ob nun noch von dem Ganzen, das wir Leben nennen, ein
größerer oder geringerer Teil übrig bleibt, der sich nicht auf die
anorganischen Kräfte zurückführen läßt.

Gewiß war das Problem des Lebens nicht etwa, wie die Materialisten
wollten, durch diese Preisgabe schon gelöst. Andererseits läßt sich
aber auch nicht verkennen, daß man von einer Lebenskraft als einem
Etwas, das außer Zusammenhang mit der übrigen Natur steht, absehen
mußte, wenn man zu einer Ausdehnung des Energieprinzips auf den
gesamten Ablauf des Geschehens gelangen wollte.



7. Die Zelle wird als das Grundorgan der pflanzlichen und tierischen
Organismen erkannt.


Auf dem Gebiete der Botanik ist für die ersten Jahrzehnte des 19.
Jahrhunderts das Wiederaufblühen der seit ihrer Begründung durch
*Grew* und *Malpighi* sonderbarerweise fast ganz vernachlässigten
anatomischen Forschung bemerkenswert. Der Wert der Pflanzenanatomie
wurde von den Männern, die sich der reinen Systematik widmeten, so sehr
verkannt, daß z. B. ein *Linné* die Phytotomen gar nicht zu seinen
Fachgenossen, sondern zu den bloßen Liebhabern der Botanik rechnete.
Diese andauernde Verkennung einer der wichtigsten Grundlagen der
eigentlichen botanischen Wissenschaft rächte sich dadurch, daß man
in die sonderbarsten Irrtümer verfiel. So betrachtete *Linné* selbst
z. B. das Mark als den wichtigsten Teil der Pflanze, angeblich weil
es die Stelle des Gehirns der Tiere vertrete. Um die Wende zum 19.
Jahrhundert herrschten bezüglich der Zusammensetzung und der Tätigkeit
des Pflanzeninnern so viele Widersprüche, daß sich die Akademie der
Wissenschaften zu Göttingen veranlaßt sah, über diesen Gegenstand
für das Jahr 1805 einen Preis auszuschreiben. Der Erfolg dieses
Ausschreibens war so erfreulich, daß man dieses Jahr in der Folge als
den Wendepunkt in der Entwicklung der Pflanzenanatomie bezeichnet hat.

Der Preis wurde *Link*[214] zuerkannt, dessen Bestreben darauf
hinauslief, die Systematik mit der Pflanzenanatomie und der Physiologie
zu verbinden. Wie gering die Einsicht in den Bau der pflanzlichen
Organismen damals war, geht auch daraus hervor, daß *Link* erst
nachweisen mußte, daß auch die Flechten und die Pilze aus Zellen
bestehen. Von hervorragender Seite waren nämlich Zweifel dagegen
geäußert und diesen Organismen die pflanzliche Natur infolgedessen
überhaupt abgesprochen worden. Ein anderer Botaniker[215] hatte die im
Innern der Zellen auftretenden Stärkekörner für junge in der Bildung
begriffene Zellen gehalten. Auch diesen Irrtum widerlegte *Link*[216].
Doch beging er den neuen Irrtum, die jüngeren Zellen zwischen den
älteren entstehen zu lassen, während sie sich tatsächlich durch
Teilung bilden. Die Frage der Vermehrung der Zellen konnte eben erst
entschieden werden, nachdem man als den wesentlichsten Bestandteil der
Zelle ihren protoplasmatischen Inhalt erkannt hatte.

Der Aufschwung, den die Anatomie der Pflanzen zu Beginn des 19.
Jahrhunderts erfuhr, hing also nicht nur mit der Verbesserung des
Mikroskops, sondern vor allem mit der besseren Würdigung jenes
Wissenszweiges und auch mit dem Fortschritt der mikroskopischen Technik
zusammen. Während man anfangs die zu untersuchenden Pflanzenteile
durch ziemlich gewaltsame Mittel (Zerquetschen) zerkleinerte, lernte
man feine Schnitte nach verschiedenen Richtungen machen und suchte aus
den so erhaltenen Befunden sich ein der Wirklichkeit entsprechendes
Bild vom Zellenaufbau zu kombinieren. Kleine, uns heute als
selbstverständlich erscheinende Kunstgriffe, wie das Befeuchten feiner
Objekte, um ihr sofortiges Austrocknen zu verhindern, die Verwendung
von Deckgläsern, die Trennung der Gewebselemente durch Mazeration
und anderes mehr: alles das waren Dinge, die damals erst in die
mikroskopische Technik eingeführt wurden.

Das wertvollste Ergebnis der neueren Mikroskopie bestand in der
Erkenntnis, daß zwischen den Elementen der Pflanze und des Tieres
kein grundsätzlicher Unterschied besteht. Diese enge Verknüpfung
der Botanik mit der Zoologie vollzog sich durch *Schwann*, der
nachwies, daß sämtliche Lebewesen aus denselben Elementargebilden
zusammengesetzt sind. Während man zuerst das Hauptgewicht auf die
formbestimmende Zellwand gelegt hatte, erkannte man die letztere
jetzt als das Sekundäre und den Zellinhalt als den eigentlichen Sitz
der Lebensvorgänge. Die schon während des 18. Jahrhunderts[217] in
der Pflanzenzelle wahrgenommenen Bewegungen wurden als ein Kreisen
dieses Zellinhalts, des Protoplasmas, gedeutet. Man bemerkte,
daß ein Teil des letzteren eine gewisse Beständigkeit besitzt,
und nannte diesen Kern[218]. Ferner war auf die Ähnlichkeit des
Gefüges gewisser tierischer Gewebe mit dem zelligen Bau der
Pflanzen schon öfter hingewiesen worden[219], als *Schwann* es
unternahm, durch seine über alle Teile des Tieres sich erstreckenden
»Mikroskopischen Untersuchungen« die Übereinstimmung in dem Aufbau
und dem Wachstum aller Lebewesen darzutun. Nach *Schwanns* Ausspruch
ist die Zellenbildung das gemeinsame Entwicklungsprinzip für die
verschiedensten Teile der Organismen. Diese kühne Verallgemeinerung,
deren Nachweis bis in alle Einzelheiten erst im Laufe der nachfolgenden
Jahrzehnte geschehen konnte, hat nicht weniger wie alle übrigen in
dieser Periode geschehenen Fortschritte das wissenschaftliche Denken in
neue Bahnen lenken helfen.

*Theodor Schwann* wurde 1810 in der Rheinprovinz[220] geboren. In Bonn
schloß er sich an den großen Physiologen *Johannes Müller*[221] an. Er
folgte diesem nach Berlin. Dort entstand unter *Müllers* Einfluß und
Mitwirkung *Schwanns* Lehre von dem Aufbau des gesamten Organismus aus
Zellen oder metamorphosierten, auf Zellen zurückführbaren Gebilden. Als
Physiologe ist *Schwann* als der Entdecker des Pepsins und durch seine
Versuche über Gärung und Fäulnis bekannt geworden[222].

Auf seine Zellentheorie wurde *Schwann* durch zwei Umstände geleitet.
Einmal lagen viele Einzelbeobachtungen vor, die eine Analogie in
der Zusammensetzung des Tier- und Pflanzenkörpers vermuten ließen.
So hatte, wie erwähnt, schon *Müller* bei der Untersuchung des
Knorpelgewebes und der Chorda dorsalis der niederen Wirbeltiere eine
an die Zellen der Pflanzen erinnernde Zusammensetzung aufgefunden.
Auf die gleiche Analogie führte auch das Studium der ersten
Entwicklungsvorgänge. Seitdem *von Baer* das menschliche Ei entdeckt
hatte, sah man, daß die Entwicklung durch die ganze Reihe der Lebewesen
mit einem einfachen Bläschen anhebt, das sich durch wiederholte
Teilung zunächst zu einem zelligen Gebilde, der Keimblase, gestaltet.
Dieser als Furchung bezeichnete Vorgang wurde zuerst am Froschei
entdeckt[223], dann an Fischeiern nachgewiesen und endlich als das
erste Entwicklungsstadium aller Tiere mit alleiniger Ausnahme der
Protozoen erkannt.

Die Protozoen oder Urtiere bilden gleich einigen Formen der niedersten
Pflanzen dadurch eine Ausnahme, daß sie während ihres ganzen Lebens auf
dem Standpunkt eines einzelligen Wesens verharren, also morphologisch
stets der Eizelle gleichwertig bleiben.

Die Entwicklung der übrigen Lebewesen war somit nichts anderes als
eine fortgesetzte, von bestimmten Wachstumsgesetzen beherrschte und
durch Teilung bewirkte Vermehrung von Zellen, auf deren Anordnung und
Umbildung sich alle Organe zurückführen ließen. So war man auf dem
Wege der Histologie sowohl als durch die Entwicklungsgeschichte zu dem
Ergebnis gelangt, daß alle Lebewesen entweder einzellige Gebilde oder
Zellvereinigungen, Zellenstaaten sind, in welchen jede einzelne Zelle
als Elementarorganismus in den Dienst des Gesamtorganismus gestellt ist.

Eine systematische Darstellung gab *Schwann* seiner Lehre in der
Schrift: »Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der
Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen«[224].

Während es ein Leichtes war, den zelligen Bau der Pflanzen
nachzuweisen, boten die tierischen Gewebe mit ihren weitgehenden
Abänderungen des Grundtypus der Zelle besondere Schwierigkeiten.
Dieser Schwierigkeiten wußte *Schwann* durch die Ausbildung der
mikroskopischen Technik und ein beharrliches Verfolgen des leitenden
Grundgedankens Herr zu werden.

Eine entscheidende Rolle bei der Beantwortung mancher Frage spielte das
Studium der Entwicklung. Nur an der Hand der Entwicklungsgeschichte
ließ sich dartun, daß im fertigen Zustande so außerordentlich
verschiedenartige Dinge wie Muskeln, Nerven und Nägel aus Zellen
entstehen, welche durchaus den Pflanzenzellen entsprechen.

Indessen erwies sich nicht jede Zelle des Tieres als ein den
Pflanzenzellen entsprechendes Gebilde. Wollte *Schwann* Zellen
tierischer Gewebe jenem Elementargebilde der Pflanzen zur Seite
stellen, so konnte dies mit Sicherheit nur auf einem der folgenden
Wege geschehen. »Entweder zeigt man«, sagt *Schwann*, »daß ein großer
Teil der tierischen Gewebe aus Zellen, von denen jede ihre besondere
Wand haben muß, entsteht oder besteht. Oder man weist bei einem
einzelnen, aus Zellen bestehenden tierischen Gewebe nach, daß in diesen
Zellen ähnliche Kräfte wirken, wie in den Pflanzenzellen, d. h. daß
Ernährung und Wachstum auf dieselbe oder eine ähnliche Art vor sich
gehen.« Von diesem Gesichtspunkte aus betrachtete er z. B. die Sache,
als er gelegentlich seiner Untersuchungen über die Nervenendigungen in
dem Schwanze der Froschlarven nicht nur die schöne zellige Struktur
der Chorda dorsalis[225] sah, sondern auch die Kerne in den Zellen der
Chorda entdeckte. Auch das Innere der Chorda von Fischen gleicht ganz
dem Zellgewebe der Pflanzen (siehe Abb. 28). *Schwann* erkannte an den
Berührungsstellen dreier Zellen, daß jede Zelle der Chorda von einer
besonderen Haut umgeben ist. Die Zellen waren von sehr verschiedener
Größe, sie hatten eine unregelmäßige, polyedrische Gestalt; ihre Wände
waren sehr dünn, farblos, glatt, fast vollkommen durchsichtig, fest und
wenig dehnbar.

[Illustration: Abb. 28. Die Zellen der Chorda dorsalis einer Plötze.

(Aus *Schwanns* Untersuchungen.)]

Bei weitem die meisten dieser Zellen enthielten einen sehr deutlichen
Kern. Er stellte ein etwas gelblich gefärbtes Scheibchen dar, von
ovaler Form, etwas kleiner als ein Froschblutkörperchen und fast ebenso
platt. In diesem Scheibchen erblickte *Schwann* einen oder zwei dunkle,
scharf umschriebene Flecken. Das Scheibchen glich also durchaus dem
Kern der Pflanzenzellen mit seinen Kernkörperchen und war mikroskopisch
gar nicht davon zu unterscheiden.

Als ein Gewebe, das sich gleichfalls zum Nachweis der zelligen
Struktur des Tierkörpers vortrefflich eignete, erkannte *Schwann*
das Knorpelgewebe. Es zeigte sich aus kleinen, polyedrischen, dicht
aneinander liegenden Zellen mit abgerundeten Ecken zusammengesetzt.
Der Zellinhalt war durchsichtig und ließ an einigen Zellen schon im
frischen Zustande, an anderen erst nach der Einwirkung von Wasser einen
kleinen, blassen, runden Kern erkennen. Jede Zellhöhle zeigte sich mit
einem dicken Ring, ihrer Wand, umgeben, deren äußere Begrenzung bald
mehr, bald weniger deutlich war. Zwischen zwei Zellen flossen diese
äußeren Umrisse zu einer Linie zusammen, liefen aber auseinander,
wenn die Berührung der Zellwände aufhörte, so daß oft ein drei- oder
viereckiger Zwischenraum, gefüllt mit einer Art Interzellularsubstanz
zwischen den Zellwänden übrig blieb.

So führte die Untersuchung über die Chorda dorsalis und die Knorpel
zu dem Hauptergebnis, daß diese Gewebe aus Zellen bestehen, welche
durchaus den Zellen der Pflanzen entsprechen. Indem *Schwann*
seine Untersuchung auf die Knochen, Muskeln, Nerven, Gefäße und
Oberhautbildungen ausdehnte, kam er bezüglich dieser Gewebe zu dem
gleichen Schluß. Es war somit eine Hauptscheidewand zwischen Tier-
und Pflanzenreich, die vermeintliche Verschiedenheit des Gefüges
nämlich, gefallen. Von jetzt an entsprachen bei der Untersuchung von
tierischen Geweben die Bezeichnungen Zelle, Zellhaut, Zellinhalt, Kern,
Kernkörperchen durchaus den gleichnamigen Teilen der Pflanzenzellen.

Mit der Erkenntnis, daß sich jeder Organismus aus Einzelwesen niederer
Ordnung zusammensetzt und gleichsam einen Staat bildet, änderte sich
auch die Auffassung vom Leben. Es erschien nicht mehr an ein bestimmtes
Zentrum, wie das Nervensystem, gebunden. So sagt *Virchow*, der in
seiner Zellularpathologie[226] *Schwanns* Lehren ausbaute und auf das
medizinische Gebiet übertrug, jedes Tier erscheine als eine Summe
vitaler Einheiten, von denen jede den vollen Charakter des Lebens an
sich trage. Die Einheit des Lebens könne also nicht an einem gewissen
Punkte, z. B. dem Gehirn, gesucht werden, sondern nur in der bestimmten
Einrichtung, die jedes Element in sich trage. Jeder Organismus
erscheint danach als eine Art von gesellschaftlicher Verknüpfung, in
der die einzelnen Existenzen aufeinander angewiesen sind. Jede Zelle
übt wie die einzelnen Bürger des Staates ihre besondere Tätigkeit aus.
Sie ist indessen auf die Anregung, die sie von den anderen Zellen und
Zellkomplexen her empfängt, angewiesen. Auch die abnormen Vorgänge,
die wir Krankheiten nennen, spielen sich nach der von *Virchow*
begründeten und als Zellularpathologie bezeichneten Lehre an den
einzelnen Zellen oder an bestimmten Zellgebieten ab. Damit wurde dem
seit alters geführten Streit, ob die Krankheit wie eine geheimnisvolle
Macht den ganzen Organismus beherrscht (Solidarpathologie) oder
ob sie in einer Veränderung der Säfte, insbesondere des Blutes,
besteht (Humoralpathologie) der Boden entzogen. Daß man bald nach
der Begründung der Zellularpathologie immer deutlicher die Bazillen
als die Erreger mancher Krankheiten kennen lernte, führte keine
Änderung an der durch *Virchow* begründeten Auffassung herbei. Man
erkannte nämlich, daß es sich bei den durch parasitäre Mikroorganismen
bewirkten Infektionskrankheiten um Giftwirkungen der von den Parasiten
ausgeschiedenen Stoffe handelt.

Einen wichtigen Fortschritt bedeutete *Virchows* Auffassung von der
Entstehung der Zelle. *Schwann* und andere hatten noch angenommen, daß
die Zellen aus gewissen, zwar aus organischer Substanz bestehenden,
aber noch nicht organisierten Bildungsflüssigkeiten (Cytoblastem)
hervorgehen. *Virchow* dagegen zeigte, daß es eine derartige
Zellenentstehung ebensowenig gibt wie eine Generatio aequivoca, d. h.
eine Urzeugung von Organismen. Wo eine Zelle entsteht, da muß eine
Zelle vorausgegangen sein, ebenso wie das Tier nur aus dem Tiere,
die Pflanze nur aus der Pflanze entstehen kann. Auf diese Weise ist,
wenn es auch einzelne Punkte gibt, wo der strenge Nachweis noch
nicht geführt werden konnte, doch als Prinzip gesichert, daß in der
ganzen Reihe alles Lebendigen ein ewiges Gesetz der kontinuierlichen
Entwicklung herrscht[227].

War auch der Kern der neu gewonnenen Anschauung ein richtiger, so hat
man sie in ihrer Bedeutung als Erklärungsprinzip zunächst doch, wie es
mit allem, was neu ist, zu geschehen pflegt, erheblich überschätzt.
»Die Zelle wurde für die Biologie, was das Atom für die Chemie
bedeutet. Alle allgemeinen Begriffe wurden beseitigt und durch die
Zellentheorie angeblich erklärt. Die Erblichkeit, die Variabilität, das
Leben, die Beseeltheit und andere noch so dunkle Erscheinungen wurden
auf Zellen und ihre Teile zurückgeführt«[228].

Am meisten schoß *Schwann* selbst, von der Wichtigkeit seiner
Entdeckung durchdrungen, in seiner Theorie der Zellen über
das Ziel hinaus. Die Zellbildung betrachtete er als eine Art
Kristallisationsprozeß, und die Organismen erschienen ihm als die
Formen, unter denen imbibitionsfähige Stoffe kristallisieren. Der
Organismus entsteht »nach blinden Gesetzen der Notwendigkeit, die
ebenso durch die Existenz der Materie gesetzt sind, wie die Kräfte in
der anorganischen Natur«. Jeder Elementarteil soll ein selbständiges
Leben besitzen und der ganze Organismus nur durch die Wechselwirkung
der einzelnen Elementarteile bestehen.

Den eifrigsten Bundesgenossen fand *Schwann* bei seiner Begründung der
Zellenlehre in dem Botaniker *Schleiden*. Schon vor dem Erscheinen von
*Schwanns* »Untersuchungen« hatte *Schleiden* den Satz ausgesprochen,
daß die Zelle das eigentliche Elementarorgan der Pflanze sei. Auch
auf den Inhalt und die Entstehung der Zelle lenkte *Schleiden* das
Augenmerk, wenn es ihm selbst auch nicht gelang, richtige Vorstellungen
über diese Dinge zu gewinnen.

*Schleiden*[229] widmete sich in Göttingen und in Berlin der Botanik
und der Physiologie und wurde 1839 nach Jena berufen. Er wirkte vor
allem als Reformator der Botanik, indem er an die Stelle des immer noch
die überwiegende Tätigkeit der Botaniker ausmachenden Sammelns und
Beschreibens von Pflanzen eine mit den Hilfsmitteln der Chemie und der
Physik ausgerüstete Untersuchungsweise zu setzen und die Erforschung
des Pflanzenlebens als das würdigste Ziel der botanischen Wissenschaft
hinzustellen suchte. In diesem Sinne bahnbrechend wirkte *Schleiden*
vor allem durch sein Werk »Die Botanik als induktive Wissenschaft«
(1842). Weitere Kreise machte *Schleiden* mit diesem neuen und echten
Gehalt der Botanik durch das populäre Werk »Die Pflanze und ihr Leben«
bekannt[230].

Auf den Inhalt der Zelle lenkte sich die Aufmerksamkeit der Botaniker,
als man in den Zellen eigentümliche Bewegungen wahrnahm[231], die sich
nur als Lebensäußerungen deuten ließen. Anfänglich war man sich über
das Substrat, an dem sich diese selbsttätigen Bewegungen abspielen, gar
nicht im klaren. Man sprach zuerst nur von Bewegungen des Zellsaftes,
bis man außer dieser von dem reinen Wasser nur wenig abweichenden
Lösung noch eine schleimige Substanz wahrnahm und als den eigentlichen
Sitz des Lebens erkannte. Daß sich ein Teil dieser Substanz durch
größere Konsistenz auszeichnet, hatte man schon 1831 wahrgenommen[232].
Man sah, daß dieser Zellkern bei der Zellteilung eine ganz wesentliche
Rolle spielt. Er zerfällt, wie 1835 wahrgenommen wurde[233], in zwei
Hälften, die darauf durch eine Scheidewand getrennt werden. Die
schleimige, den Zellkern als Bestandteil einschließende Substanz, die
man zuerst für Gummi hielt, wurde als ein stickstoffhaltiger, in seiner
ganzen Beschaffenheit dem tierischen Eiweiß ähnlicher Stoff erkannt und
als Protoplasma bezeichnet[234].

Daß man in dem Protoplasma der Pflanzen und der entsprechenden Substanz
der tierischen Zelle, der Sarkode, den eigentlichen Träger des Lebens
vor sich habe, wurde durch die Entdeckungen der vierziger und der
fünfziger Jahre des 19. Jahrhundert immer mehr zur Gewißheit. Man
bemerkte nicht nur die Bewegungserscheinungen, die sich im Innern der
Zelle an dem Protoplasma abspielen, sondern man sah, daß letzteres
auch ohne Zellhaut lebensfähig ist, und daß die Zellhaut von dem
Protoplasma erzeugt wird, wie etwa die Schnecke ihr Haus absondert. Als
Schwärmspore sah man das Protoplasma der Pflanzen sogar rasche, fast
willkürlich erscheinende Ortsveränderungen durchmachen[235].

An all diese für das Verständnis der Natur der Zelle äußerst wichtigen
Tatsachen schloß sich die Entdeckung, daß die Chlorophyllkörner, in
denen sich die Assimilation, die Erzeugung neuer organischer Substanz
aus anorganischen Verbindungen, abspielt, wie die Zellkerne, geformte
Teile des Protoplasmas sind. Als erstes sichtbares Assimilationsprodukt
sah man in den Chlorophyllkörnern die Stärke auftreten. Die Natur
dieses Stoffes wurde 1858 durch *Nägeli* ergründet[236]. *Nägeli* schuf
in seinem Werke über die Stärkekörner die Theorie des Wachstums der
organisierten Körper. Er zeigte, daß ihre Zunahme nicht in Analogie mit
der Kristallbildung durch Anlagerung neuer Substanz an die bestehende
erfolgt, sondern daß die organischen Körper durch Einlagerung neuer
Moleküle zwischen die vorhandenen wachsen[237].

*Nägeli*[238] hat auch die Kryptogamenkunde und die Einsicht in die
Entwicklungsvorgänge durch bahnbrechende Untersuchungen gefördert.
Die Frage nach der Entwicklung der Zelle und der Entstehung der
Gewebeformen, d. h. der von bestimmten Wachstumsgesetzen beherrschten
Zellverbände, hatte *Schleiden* besonders in Fluß gebracht. Er war
indessen so wenig zur Einsicht in diese schwierigen Gegenstände
gelangt, daß sich seine Ansichten als unhaltbar erwiesen und durch
*Nägelis* in den Grundzügen noch heute gültige Theorie ersetzt wurden.

*Nägeli*[239] erkannte vor allem, daß die Bildung neuer Zellen sich
stets an dem Protoplasma schon bestehender Zellen vollzieht, während
man vor ihm, als man das Protoplasma in seiner Bedeutung als Sitz des
Lebens noch nicht erkannt hatte, die Entstehung neuer Zellen zwischen
den vorhandenen älteren für möglich hielt. Ferner zeigte *Nägeli*, daß
die Vermehrung der Zellen in den wachsenden vegetativen Organen auf
Zellteilung beruht. Der Vorgang hebt mit einer Teilung des Zellinhalts
an und ist beendet, wenn sich zwischen den individualisierten Massen
ein Stück Zellhaut als Scheidewand gebildet hat. Diese, sowie jede
andere Zellwandbildung besteht nach *Nägeli* in der Abscheidung
stickstoffreier Zellulose aus der stickstoffhaltigen Substanz des
Protoplasmas.

Andere Arten der Zellbildung, darunter die sogenannte freie, kommen
nach *Nägeli* nur gelegentlich, z. B. bei der Fortpflanzung vor. So
entstehen die Keimzellen vieler Pilze durch Abschnürung, während bei
anderen Pilzen der Inhalt einer Zelle sich in viele kleine Massen
sondert, aus welchen dann durch Membranbildung die Sporen hervorgehen.
Indessen auch das Gegenteil findet nach *Nägeli* statt, indem eine
Keimzelle aus der Vereinigung des plasmatischen Inhalts mehrerer Zellen
entsteht.

Groß war der Abstand zwischen diesen Befunden, auf welchen die Anatomie
und die Entwicklungslehre sicher weiterbauen konnten und der Ansicht
des 18. Jahrhundert, nach der die Zellen als Hohlräume in einer
ursprünglich gleichartigen Masse[240] etwa so entstehen sollten, wie
sich die Luftblasen in dem Brotteig bilden.

Erst nachdem man die Natur und die Entstehung der Pflanzenzelle in der
Hauptsache richtig erkannt hatte, ließ sich die Entwicklung der Gewebe
von Zelle zu Zelle verfolgen. Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts galt
keine pflanzenanatomische Aufgabe für gelöst, wenn sich die Kenntnis
des fertigen Organes oder Gewebes nicht mit der Einsicht in seine durch
möglichst zahlreiche Stadien verfolgte Entwicklung verknüpfen ließ.
Man erkannte, daß sich nur auf diesem Wege mit der Einsicht in den
physiologischen Vorgang die durch ihn bestimmte morphologische Natur
der pflanzlichen Gewebe erkennen läßt.

Auch nach dieser Richtung waren vor allem *Nägelis* Forschungen
bahnbrechend, weil sie zu einer Einteilung der Gewebearten nach
morphologischen Gesichtspunkten führten[241]. *Nägeli* unterschied
das im Zustande der Teilung begriffene Gewebe (Meristem) von dem
Dauergewebe. Beide werden nach der Form der Zellen in Prosenchym
(Fasergewebe) und Parenchym (Füllgewebe) eingeteilt. Das Teilungsgewebe
der jugendlichen Organe (Urmeristem) z. B. besitzt parenchymatische,
das der Bildungsschichten prosenchymatische Zellen (Kambiumring). Diese
von *Nägeli* aufgefundenen Grundzüge einer genetischen Gewebelehre sind
für die weitere Entwicklung der Pflanzenanatomie maßgebend geblieben.

Mit *Nägelis* großer Arbeit über die Stärkekörner beginnt eine neue
Phase für die Untersuchung der Gewebselemente. Hatte man sich bis
dahin darauf beschränkt, die Bestandteile der Zellen in ihrer Form und
in ihren Beziehungen zu einander kennen zu lernen, so suchte man von
jetzt an auch in die innere Struktur, in den molekularen Aufbau der
Stärke, der Zellwand und später auch des Kernes und des Protoplasmas
einzudringen. Zu diesem Zwecke mußte die mikroskopische Technik[242]
stetig vervollkommnet und mit neuen, der Rüstkammer der Chemie und
der Physik entlehnten Hilfsmitteln versehen werden. An die Stelle des
bloßen Schauens trat das Experimentieren unter dem von Jahr zu Jahr
verbesserten Mikroskop. Infolge der Anwendung der verschiedenartigsten
chemischen Reagentien, die man auf die mikroskopischen Präparate
wirken ließ, erwuchs als ein besonderer Wissenszweig die Mikrochemie.
Durch die Verbindung des Mikroskops mit dem Polarisationsapparat
war es ferner unter Benutzung aller Methoden der physikalischen
Kristallographie möglich, aus dem optischen Verhalten der
Zellbestandteile auf die innere Struktur der organisierten Substanzen
zu schließen. Das Ergebnis war eine auffallende Analogie ihrer Teile
mit kristallinischen Gebilden. *Nägeli* wies nach, daß sich die
Mizellen (Molekularverbände) der organisierten Substanzen wie optisch
zweiachsige Kristalle verhalten. Die Mizellen als die kleinsten
Teile der organisierten Substanz sind nach ihm winzige, jenseits der
Beobachtung liegende Kristalle, die aus tausenden von chemischen
Molekülen kristallinisch aufgebaut sind. Das Wachstum, das durch bloße
Anlagerung nicht erklärt werden konnte, besteht nach dieser Theorie
darin, daß sich neue Moleküle an vorhandene Mizellen anlagern oder
daß sich neue Mizellen in den zwischen den alten befindlichen, Wasser
enthaltenden Zwischenräumen bilden.

Der Bau des Protoplasmas, dessen Kenntnis zu den ersten Voraussetzungen
für ein tieferes Eindringen in das Wesen dieser Substanz gehört,
bedarf nach vielen Richtungen noch der Aufklärung, zumal die neuesten
mikroskopischen Untersuchungen das unerwartete Resultat ergeben haben,
daß die Plasmakörper der einzelnen Zellen durch feine Fäden miteinander
in Verbindung stehen. Hierdurch erleidet die bisherige Auffassung
von der Individualität der Elementarorganismen eine weitgehende
Einschränkung, während andererseits nach Erkenntnis dieser Sachlage
sich für manches bisher wenig zugängliche Problem, wie z. B. die
Reizfortpflanzung und die Saftleitung, die Möglichkeit einer Lösung
eröffnet.



8. Die Geologie im Zeitalter des Aktualismus und in engerer Verknüpfung
mit den übrigen Naturwissenschaften.


Wie man in der Physik mit den Imponderabilien und in der Physiologie
mit der Lehre von der Lebenskraft aufräumen mußte, um dem Zeitalter
des Energieprinzips den Boden zu bereiten, so mußte auch aus der
Erdgeschichte ein Begriff verschwinden, der einer einheitlichen
Auffassung des Naturgeschehens im Wege stand. Es war dies der mit dem
Namen der Katastrophentheorie[243] verbundene Lehrbegriff.

Wir haben bereits an früherer Stelle[244] erfahren, daß schon im 18.
Jahrhundert geologische Anschauungen entstanden, welche den modernen
Lehren der Geologie darin sehr nahe kamen, daß man außergewöhnliche und
übernatürliche Einflüsse für die Geschichte unseres Planeten nicht in
Anspruch nahm, sondern alles geologische Geschehen aus den noch heute
wirkenden Kräften zu erklären suchte. Von dieser heute allgemein als
richtig anerkannten Auffassung wurde die Wissenschaft durch *Cuviers*
Katastrophentheorie für mehrere Jahrzehnte wieder abgedrängt. Allein
schon im ersten Viertel des 19. Jahrhunderts tauchten gewichtige
Zweifel an dieser Theorie auf. Die Akademie zu Göttingen fühlte sich
deshalb veranlaßt, eine Preisaufgabe auszuschreiben, worin sie »die
gründlichste und umfassendste Untersuchung über die Veränderungen
der Erdoberfläche« verlangte. Und zwar sollten nicht nur diejenigen
Veränderungen in Betracht kommen, von denen die Geschichte Kunde gibt.
Sondern es handelte sich vor allem um die Schlüsse, die sich aus den in
historischer Zeit erfolgten Änderungen auf die in vorgeschichtlicher
Zeit erfolgten ziehen lassen. Eine geradezu bewundernswerte Lösung
dieser Preisaufgabe brachte die Arbeit des Deutschen *von Hoff*[245].
Naturgemäß baute sich *von Hoffs* »Geschichte der durch Überlieferung
nachgewiesenen natürlichen Veränderungen der Erdoberfläche« in erster
Linie auf historisches Quellenstudium auf, das mit erstaunlicher
Gelehrsamkeit in kritischer und gedankenreicher Darstellung verwertet
wurde. Indessen wurde auch der zweite Teil der Aufgabe gelöst, und zwar
durchaus im Sinne der Anschauungen, die man später oft mit Unrecht
ausschließlich auf den englischen Geologen *Lyell* zurückgeführt hat.
Mit voller Klarheit geht das aus den Worten hervor, in denen *von
Hoff* das Ergebnis seiner Untersuchungen zusammenfaßt. Sie lauten etwa
folgendermaßen: »Weder die Überlieferungen noch die Beobachtungen
geben uns Beweise für eine einmalige oder eine wiederholte allgemeine
Umwandlung oder Zerstörung einer ganzen organischen Schöpfung.
Überwiegende Gründe fordern vielmehr, daß man die Veränderungen, die
man auf der Erdoberfläche wahrnimmt, allein den Wirkungen derjenigen
Kräfte zuschreiben darf, durch die man noch jetzt jede Naturerscheinung
hervorgebracht sieht«. Es genüge »die für uns unermeßliche Größe der
Zeiträume, in welchen diese Kräfte allmählich und immerfort gewirkt«
hätten, um die Veränderungen aus eben jenen Kräften zu erklären.

Das Hauptverdienst um den weiteren Ausbau dieser Lehre gebührt jedoch
*Lyell*. Es darf nur ein *von Hoff*, wie es so oft geschehen, nicht
neben ihm ganz in den Hintergrund gestellt werden. Hatte letzterer
die Frage mehr vom Standpunkte eines weitblickenden Historikers in
Angriff genommen, so behandelte sie *Lyell* in seinen epochemachenden
»Prinzipien der Geologie« mehr als Naturforscher[246].

*Charles Lyell* wurde 1797 in Schottland geboren und starb 1875 in
London. Er stammte aus einer reichbegüterten Familie und konnte
sich infolgedessen ausschließlich der Wissenschaft und geologischen
Forschungsreisen widmen. Der Erfolg seines Hauptwerkes, der Prinzipien,
war ein beispielloser. Die Beseitigung teleologischer Vorurteile und
mystischer Vorstellungen, sowie die Zurückführung alles Geschehens
auf sichergestellte, aus der Erfahrung geschöpfte Begriffe wurde
durch *Lyell* zur Losung. Nunmehr konnte die Geologie, die von jeher
ein beliebter Tummelplatz der Hypothesen gewesen war, nicht länger
an der Katastrophentheorie *Cuviers* und seiner Annahme wiederholter
Schöpfungen festhalten. Unter der Voraussetzung, daß die gestaltenden
Kräfte während der verflossenen Perioden und der Jetztzeit gleichartig
gewesen und der gesamte Naturverlauf ohne Unterbrechung vor sich
gegangen sei, erklärte *Lyell* die gewaltigen Veränderungen, welche
die Erdrinde aufweist, aus der vieltausendfachen Summierung der noch
heute wirkenden Ursachen, der actual causes. Nach diesem von *Lyell*
gebrauchten Ausdruck hat man die neue, durch *von Hoff* und *Lyell*
begründete Lehre auch wohl als Aktualismus bezeichnet.

Voraussetzung für diese Theorie war allerdings eine sehr viel größere
Zeitdauer des Ablaufs der Erdgeschichte, als man bisher angenommen
hatte. Für die ersten Geologen war es nach *Lyell* schon deshalb
unmöglich zu richtigen Folgerungen zu gelangen, weil sie über das
Alter der Welt und den Zeitpunkt der ersten Erschaffung lebender Wesen
ganz falsche Vorstellungen hatten. Wenn die früheren Vorurteile noch
heute beständen, so würden sie eine ähnliche Kette von Ungereimtheiten
hinsichtlich der Zeitdauer geologischer Perioden zur Folge haben.
*Lyell* erläuterte dies durch folgendes Beispiel:

Angenommen man könnte mit einem Blicke alle in Island, Italien,
Sizilien und anderen Teilen Europas während der letzten 5000 Jahre
entstandenen vulkanischen Kegel und sämtliche in diesem Zeitraum
ausgeflossenen Lavaströme überschauen, sowie die durch Erdbeben
veranlaßten Verwerfungen, Senkungen und Hebungen, die den verschiedenen
Deltas hinzugefügten Landmassen, wie auch diejenigen, welche das Meer
verschlang. Würde man sich dann vorstellen, alle diese Begebenheiten
hätten innerhalb eines einzigen Jahres stattgefunden, so muß man ganz
andere Vorstellungen von der Wirksamkeit der geologischen Kräfte
bekommen. Wenn man aber auf Jahrtausende schloß, wo die Sprache der
Natur auf Jahrmillionen hindeutete, so konnten jene älteren Geologen,
wenn sie logisch von solch falschen Voraussetzungen weiter gingen,
zu keinem anderen Schluß gelangen, als daß mit der Weltordnung eine
völlige Revolution vor sich gegangen sei.

Unermeßliche Zeiträume bilden die Voraussetzung, wenn man unter
der Annahme der Gleichartigkeit der früheren mit den jetzigen
Naturvorgängen die Bildung der gewaltigen sedimentären Schichten aus
noch heute wirkenden Ursachen erklären will.

Hinderlich für die Entwicklung richtiger geologischer Ansichten ist
nach *Lyell* auch die Unkenntnis über die Vorgänge im Erdinnern und in
der Tiefe der Ozeane gewesen. Erst die moderne Forschung hat auf diese
geologischen Vorgänge einiges Licht geworfen. *Lyell* dagegen konnte
noch sagen, der Geologe befinde sich diesen Vorgängen gegenüber in der
gleichen Lage wie jemand, der Steine brechen und verfrachten sieht und
sich nun abmüht, zu begreifen, was für ein Gebäude aus diesen Steinen
hergerichtet werden soll. Während nämlich der Geologe auf das Land
beschränkt sei und die Abtragung der Gebirge, sowie ihren Transport
nach dem Meere beobachte, könne er sich die neuen Ablagerungen, welche
die Natur am Grunde der Gewässer aufbaue, nur ausmalen.

Daß in der Erdentwicklung auch außergewöhnliche Katastrophen
vorgekommen seien, ja selbst in Zukunft vorkommen werden, stellt
*Lyell* übrigens keineswegs in Abrede. Nur von dem gesamten
regelmäßigen Verlauf abweichende Erscheinungen hält er für
ausgeschlossen. Als ein Beispiel für die Möglichkeit der Überflutung
eines beträchtlichen Teiles des festen Landes führt er die Verhältnisse
Nordamerikas an. Die Existenz der ungeheuren mehrere hundert Fuß über
dem Meeresspiegel gelegenen Süßwasserbecken jenes Landes genüge, um
infolge der fortschreitenden erodierenden Tätigkeit des Niagaraflusses
oder infolge einer durch Erdbeben hervorgerufenen Spaltenbildung oder
Senkung eine plötzliche Verwüstung Nordamerikas herbeizuführen.

Auch bei der Erklärung der durch die geologischen Befunde erwiesenen
Klimaschwankungen betont *Lyell* immer wieder die Gleichartigkeit der
früher wirkenden mit den heutigen Kräften. Er sucht solche Schwankungen
aus der Verlegung von Meeresströmungen, dem Wechsel in der Verteilung
von Wasser und Land und ähnlichen Einflüssen zu erklären.

Spekulationen über die frühesten Stadien der Erdentwicklung war
*Lyell* nicht zugetan. Nach ihm wird unser Planet erst Gegenstand der
wissenschaftlichen Erforschung und Betrachtung, nachdem sich auf ihm
mit dem heutigen vergleichbare Zustände herausgebildet haben.

Hinsichtlich der organischen Welt und ihrer durch die paläontologischen
Forschungen erwiesenen Veränderungen stand *Lyell*, als er »die
Prinzipien« schrieb, noch auf dem Standpunkte *Linnés* und *Cuviers*.
Auch ihm schien damals jede Art mit den ihr eigentümlichen Merkmalen
erschaffen worden zu sein. Auf eine wissenschaftliche Erklärung der
Tatsache, daß sich die Faunen und die Floren früherer Perioden von der
heutigen Lebewelt unterscheiden, war damit Verzicht geleistet.

Sofort nach der Begründung der Deszendenztheorie durch *Wallace* und
*Darwin* im Jahre 1858 änderte *Lyell* indessen seinen Standpunkt,
indem er die schon von *Lamarck* behauptete Verknüpfung aller
organischen Bildungen anerkannte. Er gehörte mit dem Philosophen
*Spencer* und dem Biologen *Huxley* zu den ersten, die sich für den
Transformismus in der von *Wallace* und *Darwin* ihm verliehenen
Gestalt erklärten. Infolgedessen erblickte *Lyell* in seiner letzten
Schaffensperiode seine wichtigste Aufgabe darin, die biologischen mit
den geologischen Problemen in Beziehung zu setzen und unter dem neuen
Gesichtspunkte auch die Herkunft und das Alter des Menschengeschlechts
in den Kreis wissenschaftlicher Betrachtung zu ziehen[247].

Unter den Forschern, welche die Lebewelt in ihrer geologischen
Bedeutung erkannten und ihre Grenzen in Raum und Zeit beträchtlich
erweiterten, ist vor allem *Ehrenberg* zu nennen.

*Christian Gottfried Ehrenberg*[248] (1795-1876) gehörte dem Kreise der
Naturforscher an, die *Alexander von Humboldt* nach seiner Rückkehr aus
Paris (1827) um sich vereinigte und auf jede Weise zu fördern wußte.
*Ehrenberg* ist der hervorragendste Mikroskopiker jener Zeit. Wie
kein anderer verstand er es, die Welt des kleinsten Lebens den über
seine Entdeckungen staunenden Zeitgenossen zu erschließen. Schon seine
Erstlingsarbeit, die er als Dreiundzwanzigjähriger unter dem Titel
»Sylvae rnycologicae Berolinenses« (Die Pilzflora Berlins) erscheinen
ließ, machte ihn berühmt. Das Motto, das er ihr mitgab, blieb für alle
späteren Arbeiten *Ehrenbergs* maßgebend. Es lautet:

  »Der Welten Kleines auch ist wunderbar und groß,
  Und aus dem Kleinen bauen sich die Welten«.

Diese Arbeit vom Jahre 1818 bereicherte die Wissenschaft mit einer
Menge neuer Formen. Bald darauf lieferte *Ehrenberg* den ersten
Nachweis einer kryptogamischen Zeugung, nämlich der Konjugation
(Zellpaarung) der Zweige eines Schimmelpilzes[249].

Während der Zeit von 1820-1825 unternahm *Ehrenberg* in Gemeinschaft
mit *Hemprich* eine naturwissenschaftliche Durchforschung der
Nilländer. Die Expedition ist auch deshalb erwähnenswert, weil sie eine
der ersten größeren derartigen Unternehmungen ist, die von Preußen aus
mit staatlichen Mitteln ins Werk gesetzt wurden. Ihre Ergebnisse waren
recht bedeutend. In zahlreichen Sendungen wurden 34000 Tier- und 46000
Pflanzenexemplare, im ganzen etwa 7000 Arten angehörend, nach Berlin
gesandt. Dazu kamen noch Mineralien, Gesteine und ethnographische
Gegenstände. Durchforscht wurden nicht nur Unter- und Oberägypten,
sondern auch Nubien, die Küsten des roten Meeres und Syrien. Großer
indessen als die Entdeckungen am Nil waren diejenigen, die *Ehrenberg*
mit seinem Mikroskop nach der Rückkehr von einer mit *Humboldt* nach
Mittelasien unternommenen Reise in den Tümpeln um Berlin gemacht hat.
Mit einer Ausdauer sondergleichen widmete er sich seitdem (1829) der
Erforschung derjenigen Mikroorganismen, die wir heute als Infusorien,
Bakterien, Diatomeen und Rädertiere unterscheiden. Er war der erste,
dem es gelang, Klarheit und Übersicht in den schier unendlichen,
verwirrenden Formenreichtum zu bringen, welchen diese Wesen darbieten.
Insbesondere widerlegte er den Wahn, daß sie von selbst entständen
und sich ineinander umwandeln könnten. Die größte Überraschung rief
die von *Ehrenberg* entdeckte Tatsache hervor, daß die blutähnliche
Substanz, die sich mitunter auf Brot findet, aus kleinsten Lebewesen
besteht. Damit fand das Bluten der Hostien, das im Mittelalter so oft
den religiösen Fanatismus erregt hatte, seine naturgemäße Deutung.
Auch zur Aufklärung des Meerleuchtens und des blutigen Regens, einer
Erscheinung, die so häufig ganze Völkerschaften in Schrecken versetzt
hat, trug *Ehrenberg* bei. In diesem und in jenem Falle handelte
es sich um die überraschende Gesamtwirkung massenhaft auftretender
Mikroorganismen, deren Vorhandensein er für die Tiefen des Ozeans,
die höchsten Bergspitzen und den Schnee der Polarzone nachwies. Die
Zusammenfassung all dieser Forschungen war *Ehrenbergs* großes, »Die
Infusorien als vollkommene Organismen« betiteltes Werk vom Jahre
1838[250]. Der wesentlichste Mangel dieses Werkes, der aber klein
ist gegenüber dem großen Gewinn, den es brachte, besteht darin,
daß *Ehrenberg* die innere Organisation, welche die Rädertierchen
darbieten, auch bei den Infusorien zu erblicken glaubte.

Eine neue Richtung und eine ganz ungeahnte Erweiterung gewannen
*Ehrenbergs* Untersuchungen, als er im Franzensbader Kieselgur die
Kieselpanzer kleiner Organismen entdeckte. Dies führte ihn dazu,
ähnliche jüngere und ältere geologische Bildungen zu untersuchen. Es
ergab sich, daß zahlreiche sedimentäre Bildungen bis zu den ältesten
Perioden, darunter solche, die man bisher für azoisch gehalten, die
gleiche Zusammensetzung aus den Kalk- oder Kieselschalen kleinster
Organismen aufweisen. Daß die Bildung sedimentärer Schichten
noch heute durch die gleichen Umstände bedingt ist, vermochte
*Ehrenberg* durch die Untersuchung des Meeresbodens und der Flußufer
nachzuweisen[251]. Selbst der Baugrund Berlins ist z.T. auf diese Weise
entstanden, wie *Ehrenberg* zur größten Überraschung seiner Mitbürger
nachwies. Diese Forschungen *Ehrenbergs*, in denen eine ganz neue
Wissenschaft emporwuchs, gipfelten in seinem zweiten Hauptwerk, der
Mikrogeologie[252].

Einen treffenden Ausdruck fand die Tätigkeit Ehrenbergs in folgenden,
ihm von der Akademie gewidmeten Worten[253]: »Wir sahen durch
*Ehrenbergs* Forschungen den Sand aus den Wüsten Afrikas und vom
Kreidegebirge des Jura, atmosphärischen Staub des atlantischen Ozeans,
Blutregen und mittelalterliche Wundererscheinungen, Proben aus dem
Tiefgrund des Golfstromes und aus dem mittelländischen Meere in
mikroskopische Organismen sich auflösen und das unsichtbare Leben in
die Systematik sich einordnen«.

Durch die wissenschaftliche Erforschung des Ozeans gelangte man auch zu
der Einsicht, daß neben den mikroskopisch kleinen Bewohnern des Meeres
vor allem die Korallentiere eine im geologischen Sinne gestaltende
Wirkung ausüben. Mit den gewaltigen Bauten, welche diese Geschöpfe
aufführen, wurde man zum ersten Male genauer durch die *Cook*sche
Weltumsegelung bekannt. Auch die russische Südseeexpedition, an der
*Chamisso* teilnahm (1814-1818), brachte manche wichtige Beobachtung.
Die bedeutendste Arbeit über Korallen und Korallenriffe veröffentlichte
1842 *Charles Darwin* auf Grund der Ergebnisse der von ihm ausgeführten
Beagle-Expedition[254]. Von ihm rührt die Einteilung der Korallenbauten
in Saumriffe, Wallriffe und Lagunenriffe (Atolle) her, sowie die
Annahme, daß sich aus einem Saumriff infolge der säkularen Senkung des
Meeresbodens zunächst ein Wallriff und schließlich ein Atoll bildet.

*Darwin* geht, um jene eigenartigen Bildungen zu erklären, von einer
mit Korallenriffen umsäumten Insel aus. Wenn eine solche Insel mit
ihrem Riff sich langsam senkt, so wird die lebende Masse, die sich
am Rande des Riffes in der Brandung badet, so lange wachsen, bis
sie die Oberfläche wiedergewinnt. Das Wasser wird gleichzeitig an
der Küste emporsteigen, so daß die Insel niedriger und kleiner, und
dementsprechend der Kanal zwischen dem inneren Rande des Riffes
und der Küste breiter wird. So entsteht ein Wallriff. Sinkt dieses
langsam abwärts, so werden die Korallen fortfahren, kräftig aufwärts
zu wachsen. In dem Maße wie die Insel sinkt, wird das Wasser Zoll für
Zoll die Küste erobern, die Bergspitzen, die zuerst getrennte Inseln
innerhalb des Riffes bildeten, werden verschwinden, bis endlich der
letzte und höchste Gipfel untertaucht. In dem Augenblick, in dem dies
eintritt, hat sich ein vollkommenes Atoll gebildet.

Wenn die Folgezeit auch lehrte, daß *Darwins* Theorie nicht sämtliche
Probleme aufklärt, die uns die Korallenriffe und die Koralleninseln
darbieten, so hat sie sich im großen und ganzen doch als zutreffend
erwiesen. Auch die neuerdings als geologisches Forschungsmittel in
Aufnahme gekommenen Tiefbohrversuche konnten *Darwins* Ansichten nur
bestätigen. Die Bohrungen ergaben stellenweise eine Mächtigkeit der
Korallenbildungen, die sich mit der Theorie, daß diese Bildungen durch
Anschwemmungen entstanden seien, nicht vereinigen ließ.

Auch die Pflanzenwelt wurde in dieser Periode in ihrer geologischen
Bedeutung gewürdigt. Seit 1830 etwa bediente man sich zur Untersuchung
der pflanzlichen Überreste des Mikroskops, das später, nachdem man das
Verfahren der Dünnschliffe ausgebildet hatte, bei der Untersuchung
der Gesteine eine solch große Rolle spielen sollte. Man vermochte
mit immer größerer Sicherheit den pflanzlichen Ursprung der fossilen
Brennstoffe und die auf einen gleichen Ursprung hinweisende Struktur
der verkieselten Hölzer nachzuweisen. Die Mächtigkeit der pflanzlichen
Überreste ließ auch schon erkennen, daß ihre Bildung unermeßliche
Zeiträume erfordert hat. Wenn man sich auch von dem Dogma, daß
die Arten konstant seien und daß eine Folge von Neuschöpfungen
stattgefunden habe, nicht ganz frei zu machen wußte, so wurde dieses
Dogma durch die Fülle der paläontologischen Entdeckungen doch immer
mehr erschüttert. *Unger* zum Beispiel, der zu den Begründern der
Phytopaläontologie gehört, nahm für die Entwicklung der Vegetation
als sicher an, daß sich die Pflanzenwelt stufenweise mit den großen
geologischen Perioden herausgebildet habe.

Auch auf dem Gebiete der Gebirgskunde trat an die Stelle der
Katastrophenlehre die Vorstellung einer allmählichen, aus den bekannten
physikalischen Kräften zu begreifenden Entstehung. Während man
vorher die großen Kettengebirge durch einen aus dem Innern der Erde
in radialer Richtung wirkenden Druck entstehen ließ, begann man sie
seit 1830 als Runzeln zu erkennen, die durch einen seitlichen Schub
emporgefaltet werden. Beobachtungen, die im Schweizer Jura gemacht
wurden, der noch heute als der reinste Typus eines Faltengebirges gilt,
ließen zuerst an den alten Anschauungen irre werden. Gleichzeitig
griff auch eine richtige Vorstellung von dem Zustandekommen derjenigen
Phänomene Platz, die man als glazial bezeichnet. Man begann, weit von
den heutigen Gletschern entfernte Geschiebe und Gesteinsschrammen
auf eine frühere gewaltige Vergletscherung unserer heutigen Gebirge
zurückzuführen. Zur Erforschung des Erratikums gesellte sich, seitdem
*John Ross* auf seiner Polarfahrt aus der Tiefe von 2000 Metern Schlamm
vom Meeresboden heraufgeholt hatte, die Tiefseeforschung. Jetzt erst
war man imstande, ein klares Bild von dem Aufbau der geologischen
Schichten zu gewinnen. Wie diese Ansätze sich weiter entwickelten, wird
an späterer Stelle gezeigt werden. Hier genügte der Nachweis, daß auch
die Entwicklung der Geologie auf jene große Reform hindrängte, die um
die Mitte des 19. Jahrhunderts die Naturwissenschaften umgestalten
sollte.



9. Die Ausdehnung des Energieprinzips auf sämtliche Naturwissenschaften.


Die Keime des Energieprinzips oder des Gesetzes von der Einheit
und der Erhaltung der Kraft lassen sich bis in das 18. Jahrhundert
und, wenn man nach den ersten Andeutungen sucht, sogar noch weiter
zurückverfolgen. In der Entwicklung der Naturwissenschaften spielen
die unlösbaren Probleme eine große Rolle. Das Bemühen Gold zu machen,
hat zu vielen wichtigen chemischen Entdeckungen geführt. Eine ähnliche
treibende Kraft wie das Goldproblem der Alchemisten besaß für die
Mathematik das Problem der Quadratur des Kreises. In ihrem Suchen nach
seiner Lösung wurde die Mathematik in hohem Grade gefördert, und das
Problem kam erst zur Ruhe, als man die Unmöglichkeit seiner Lösung,
nicht nur infolge der vielen vergeblichen Versuche eingesehen, sondern
sie mathematisch bewiesen hatte. Auch die Physik hatte ihr unlösliches
Problem. Ein jeder kennt es unter dem Namen des »Perpetuum mobile«.
Eine Maschine, die ohne von außen zufließende Energie immerfort
arbeitet! Was konnte es Wertvolleres geben? Das Nachgrübeln über
das »Perpetuum mobile« dauerte so lange, bis im 18. Jahrhundert die
Erkenntnis heranreifte, daß man auch hier Unmögliches gewollt habe.
An die Stelle des unwissenschaftlichen Suchens nach einem »Perpetuum
mobile« trat jetzt das wissenschaftliche »Prinzip vom ausgeschlossenen
Perpetuum mobile« oder das Prinzip von der Erhaltung der Kraft.

Hervorgegangen war das Prinzip aus der Mechanik, und auf diese blieb
es zunächst beschränkt. Die Untersuchung des Pendels bietet ein leicht
faßliches Beispiel. Die Pendelbewegung besteht ja im Grunde genommen in
dem Herabfallen und dem Emporsteigen eines Körpers. In seiner Anwendung
auf diesen Vorgang lautet das Prinzip von der Erhaltung der Kraft: Wenn
man die Richtung eines frei fallenden Körpers ändert, so kann er nur
bis zu seiner ursprünglichen Höhe wieder emporsteigen, da die Wirkung
stets der Ursache gleichwertig ist.

Es dauerte lange, bis man diesen Grundsatz ausgehend von der Mechanik
auf die übrigen Naturerscheinungen anwandte. Dies rührte daher, daß
man die Wärme, das Licht, die Elektrizität, den Magnetismus als
feine unwägbare Stoffe, als Imponderabilien, auffaßte. Natürlich war
damit eine scharfe Grenze zwischen der Physik jener ungreifbaren
Imponderabilien und der Mechanik gegeben, da diese nur ruhende und
bewegte Massen kennt und nach der Ursache von Ruhe und Bewegung
forscht. Die erste Brücke von der Mechanik als Massenbewegung wurde
in das Gebiet der Wärmelehre hinübergeschlagen. Wo Massenbewegung
vernichtet wird, tritt Erwärmung ein. Umgekehrt läßt sich Wärme in
Massenbewegung verwandeln. So kam es, daß die Hypothese von einem
unwägbaren Wärmestoff der Vorstellung wich, daß wir es in der
Körperwärme gleichfalls mit einer Bewegung und zwar mit einer inneren
Bewegung zu tun haben. Eine derartige, innere Bewegung ließ sich kaum
anders denken als ein Schwingen der kleinsten Körperteilchen. Daraus
ergab sich ganz von selbst die Wiederbelebung der schon im Altertum
entstandenen atomistischen Hypothese. Auch die Entwicklung der Chemie
hatte die Wiederaufnahme der atomistischen Hypothese notwendig
gemacht. Die chemischen Vorgänge wurden als ein Zusammentreten der
Atome zu Molekülen und ein Zerfallen der Moleküle in einfachere und
schließlich in Atome gedeutet. Wie aus der Wärmelehre, so verschwanden
die Imponderabilien auch aus den übrigen Gebieten der Physik. Der
Lichtstoff, das elektrische Fluidum, die verschiedenen Magnetismen,
sie alle mußten der mechanischen Naturerklärung das Feld räumen. Jede
Kraft erschien als Bewegung und die Umwandlung der Kräfte nur als eine
Änderung in der Form der Bewegung. Durch bloßes Reiben geeigneter
Stoffe oder auch durch chemische Umsetzung erzeugt man Elektrizität.
Man lernte sie in chemische Wirkungen, in Licht, in Wärme, in
Magnetismus umwandeln. Auf diesen mannigfachen Umsetzungen beruht die
überall in unser Leben eingreifende Elektrotechnik. Ihre Geburtsstunde
fällt mit der Entdeckung des Gesetzes von der Erhaltung der Kraft
zusammen. Es ist das kein Zufall. Denn gerade die Umformungen des durch
ein mechanisches Triebwerk erzeugten elektrischen Stromes haben neben
anderen Beobachtungen zur Erkenntnis jenes großen, als Energieprinzip
bezeichneten Gesetzes geführt.

Das Energieprinzip darf nicht als die Entdeckung eines einzelnen
betrachtet werden. Wir sahen in den vorhergehenden Abschnitten dieses
Bandes, wie sich die große Verallgemeinerung, die es in sich birgt,
auf nahezu sämtlichen Gebieten allmählich vorbereitete. Zum klaren
Ausdruck gelangte das Prinzip im fünften Jahrzehnt des 19. Jahrhunderts
durch drei Männer, die unabhängig voneinander dazu gelangten. Es waren
dies die Deutschen *Mayer* und *Helmholtz* und der Engländer *Joule*.
Auch der dänische Ingenieur *Colding* wird wohl zu den Begründern
des Energieprinzips gezählt. Sein Verdienst ist jedoch weit geringer
einzuschätzen als dasjenige der drei an erster Stelle genannten
Forscher.

*Mayer*[255] ging bei der Aufstellung des Energieprinzips von
physiologischen Beobachtungen aus. Als er sich im Jahre 1840 in Java
aufhielt, fiel es ihm bei Aderlässen auf, daß das Blut der Armvene
eine ungemeine Röte besaß, so daß man glauben konnte, eine Arterie
getroffen zu haben[256]. Den ansässigen europäischen Ärzten war dieses
Verhalten des Blutes von Personen, welche den Übergang aus einem
gemäßigten Klima zur Glut der Tropen durchmachen, wohl bekannt, ohne
daß dadurch ihr Nachdenken besonders rege geworden wäre, während
*Mayer*, ausgehend von dieser unscheinbaren Beobachtung, zu dem
tiefsten Einblick in den Zusammenhang des Naturganzen gelangen sollte.
Indem er die Farbenänderung, welche das Blut in den Kapillargefäßen
erleidet, als den sichtbaren Reflex der in dem Körper vor sich
gehenden Oxydation betrachtete[257], kam *Mayer* auf den Gedanken,
nach einer Größenbeziehung zwischen der Wärmeentwicklung und dem
oxydierten Material zu suchen, um, wie er sich ausdrückt, die Bilanz
zwischen Leistung und Verbrauch des Organismus zu ziehen. Da nun ein
Tier die Fähigkeit besitzt, Wärme auf mechanische Art, z. B. durch
Reibung hervorzurufen, so erhebt sich die Frage, ob die gesamte,
teils unmittelbar, teils auf mechanischem Wege, vom Organismus
erzeugte Wärme dem im Körper vor sich gehenden Verbrennungseffekte
quantitativ entspricht oder äquivalent ist. Wenn wir dies bejahen,
so ist auch zu vermuten, daß die zur Gewinnung von Wärme auf
mechanischem Wege aufgewandte Arbeit einem bestimmten Bruchteil
dieses Effektes entsprechen wird. So wurde *Mayer* darauf geführt,
aus der physiologischen Verbrennungstheorie auf eine unveränderliche
Größenbeziehung zwischen Wärme und Arbeit zu schließen.

Die physikalische Forschung war damals schon auf dem Punkte angelangt,
daß *Mayer*, ohne selbst Versuche anzustellen, das Äquivalent zwischen
Wärme und Arbeit aus den vorhandenen Daten zu berechnen vermochte.
Aus der Wärmemenge, die verbraucht wird, wenn ein Gas mit Überwindung
eines darauf lastenden Druckes, also unter Leistung von Arbeit, sich
ausdehnt, ergab sich, daß diejenige Arbeit, welche zum Emporheben
eines Gewichtes auf die Höhe von 365 Metern erforderlich ist, einer
Wärmemenge entspricht, welche die Temperatur des gleichen Gewichtes
Wasser von 0° auf 1° erhöhen würde[258]. Spätere Versuche haben für
dieses mechanische Wärmeäquivalent den Wert von 423 Kilogrammetern
ergeben.

*Mayers* Berechnung und die ihn leitenden Überlegungen seien
in folgendem kurz wiedergegeben. *Mayer* knüpft an den früher
geschilderten Überströmungsversuch *Gay-Lussacs*[259] an. *Gay-Lussac*
hatte gezeigt, daß ein Gas unter Umständen sein Volumen vergrößern
kann, ohne dabei im ganzen eine Temperaturveränderung zu erfahren.
*Mayer* hat diesen Versuch richtig gedeutet und zur Grundlage für
seine Ableitungen gewählt. *Gay-Lussacs* Versuch bewies ihm, daß mit
der Ausdehnung eines Gases an sich kein Wärmeverbrauch verknüpft ist,
wie man anfänglich im Banne der älteren Stofftheorie geglaubt hatte,
sondern daß ein Gas nur dann eine Temperaturverminderung erfährt,
wenn es bei seiner Ausdehnung einen Druck überwindet, mit anderen
Worten, Arbeit leistet. Mit dieser Erkenntnis setzte *Mayer* die vor
ihm bekannt gewordene und quantitativ untersuchte Erscheinung in
Beziehung, daß ein Gas, wenn es sich unter konstantem Drucke ausdehnt,
mehr Wärme gebraucht, um von 0° auf 1° erwärmt zu werden, als wenn
es bei der gleichen Temperaturerhöhung sein Volumen nicht verändert.
*Mayer* erkannte, daß eben diese Wärmemenge, die im ersteren Falle
verschwindet oder »latent« wird, die in der Überwindung des Druckes
bestehende Arbeit leistet. Und da, schloß *Mayer* weiter, zwischen den
Wärmemengen, welche z. B. die Luft in dem einen und in dem anderen
Falle gebraucht, ein ganz bestimmtes Verhältnis (1,421) besteht, so
wird auch zwischen dem Mehr an Wärme, das erforderlich ist, wenn das
Gas Arbeit leistet, und dieser Arbeit selbst eine ebenso bestimmte,
ziffernmäßig faßbare Beziehung walten.

Der mathematische Ausdruck für das Problem gestaltet sich sehr
einfach. Ist die Wärmemenge, die das Gas aufnimmt, wenn es bei
konstantem Volumen erwärmt wird, a, so braucht es für die gleiche
Temperaturerhöhung bei konstantem Druck, also bei Ausdehnung und
Arbeitsleistung, mehr Wärme a + b. Dieses Mehr (b) ist nun äquivalent
der geleisteten Arbeit, d. h. dem Produkte aus dem Druck P und dem Weg
h, auf welchem dieser Druck überwunden oder ein Gewicht gehoben wird:

  b = P . h

Bei der Wichtigkeit des Gegenstandes wollen wir die Berechnung dieses
Wertes P . h, des »mechanischen Wärmeäquivalentes« nach *Mayers*
Verfahren vornehmen, uns dabei aber der heute gültigen Zahlen bedienen.
Ein Kubikmeter Luft, dessen Gewicht bei 0° und 760 mm Druck 1,293 kg
beträgt, befinde sich in einem Würfel von einem Kubikmeter Rauminhalt,
dessen Wände zunächst nicht verschiebbar sind. Um diese Luftmasse
von 0° auf 1° zu erwärmen, sind 0,2172 Wärmeeinheiten erforderlich.
Denkt man sich jetzt die vier Seitenwände des Würfels etwas erhöht
und seine obere Wand nach oben verschiebbar, so wird in diesem Falle
bei einer Erwärmung der Luft von 0° auf 1° die verschiebbare Wand
um 1/273 Meter gehoben und der auf ihr lastende Luftdruck von 10334
kg für diese Strecke überwunden. Der Wärmeverbrauch ist dann aber
0,3064 Wärmeeinheiten. Dem Mehr von 0,0893 Wärmeeinheiten entspricht
eine mechanische Arbeit (P . h) von 10334 kg . 1/273 Metern = 37,85
Kilogrammetern. Für eine Wärmeeinheit berechnet sich nach der Proportion

  0,0893 : 1 = 37,85 : x

das Wärmeäquivalent (x) = 423,8 kgm.

Die gleiche Beziehung wurde erhalten, wenn *Mayer* anstatt der Luft
für diese Berechnung ein anderes Gas wählte. Das gefundene Gesetz,
daß ein bestimmtes Verhältnis zwischen Wärmeverbrauch und Gewinn an
»mechanischem Effekt« besteht, erwies sich somit als unabhängig von der
Natur der elastischen Flüssigkeit, die nur als ein Werkzeug dient, um
die Umwandlung der einen Kraft in die andere zu bewerkstelligen. Diese
Erkenntnis *Mayers* deckt sich mit derjenigen, welcher *Carnot*[260]
mehrere Jahrzehnte vorher durch die Worte Ausdruck verlieh, die
bewegende Kraft der Wärme sei »unabhängig von dem Agens, das man
zu ihrer Gewinnung benutzt«. Ein wichtiger Unterschied zwischen
*Carnot* und *Mayer* besteht allerdings darin, daß *Carnot* die
Ursache dieser bewegenden Kraft lediglich in einer »Überführung des
Wärmestoffes« von einem Körper höherer (z. B. dem Dampfkessel) zu einem
Körper niedrigerer Temperatur (dem Kondensator oder der den Dampf
kondensierenden Atmosphäre) erblickte, während *Mayer* klar erkannte,
daß jeder Arbeitsleistung ein äquivalenter »Verbrauch« von Wärme
entspricht. Noch großartiger wird die Konzeption *Mayers* dadurch,
daß er nicht nur auf den Verbrauch von Wärme hinwies, sondern gleich
die Worte »oder eine andere Kraft« hinzufügte und damit die Lehre
von der Äquivalenz von Wärme und Arbeit zur Lehre von der Äquivalenz
der Naturkräfte überhaupt, zur Lehre von der Erhaltung der Kraft,
erweiterte.

Die Abhandlung, in welcher *Mayer* seine Anschauungen entwickelte,
hatte das aus den näheren Umständen begreifliche Mißgeschick, daß ihr
die Spalten der Annalen der Physik verschlossen blieben. Sie wurde in
wesentlich verbesserter Fassung, sowie unter einem neuen Titel im Jahre
1842 in *Liebigs* Annalen der Chemie abgedruckt, von den Fachgelehrten
zunächst aber nicht weiter beachtet. Einige Jahre später erschien eine
größere Arbeit *Mayers*, in der er das Prinzip von der Äquivalenz auf
die Gesamtheit der Naturerscheinungen ausdehnte[261] und der Wärme,
der Elektrizität und den übrigen »Imponderabilien« die Materialität
unbedingt absprach. »Es gibt« sagt, *Mayer*, »in der Natur eine gewisse
Größe von immaterieller Beschaffenheit, die bei allen zwischen den
beobachteten Objekten stattfindenden Veränderungen ihren Wert behält,
während ihre Erscheinungsform auf das Vielseitigste wechselt.« Diese
Größe wurde zuerst als »Kraft« und das von *Mayer* in obigen Worten
ausgesprochene Gesetz als das Prinzip von der Erhaltung der Kraft
bezeichnet. In seiner heutigen Fassung lautet dieses Prinzip: Die
Energie des Weltalls ist konstant.

Es gilt heute als erwiesen, daß *Poggendorff*, der Herausgeber
der Annalen der Physik, *Mayers* Abhandlung vom Juni 1841 nicht
veröffentlichen konnte. Diese Abhandlung, die lange verschollen war und
die erst unter dem Nachlaß *Poggendorffs* wieder aufgefunden wurde,
strotzte von groben Fehlern (siehe *A. v. Oettingens* Vortrag, der
1909 in den Abhandlungen der math.-phys. Klasse der Kgl. sächsischen
Gesellschaft d. Wissenschaften in Leipzig erschien. Bd. 31. S. 165-176)
und von sinnlosen Behauptungen. *Mayer*, der offenbar damals noch im
Banne der Naturphilosophie stand, schrieb in jener Abhandlung: »Alle
Erscheinungen können wir von einer Urkraft ableiten, welche dahin
wirkt, die bestehenden Differenzen aufzuheben und alles Seiende zu
einer homogenen Masse in einem mathematischen Punkte zu vereinigen.«
Von dem mechanischen Wärmeäquivalent war in der ersten Niederschrift
noch keine Rede, und die ersten kosmologischen Betrachtungen, die
*Mayer* anstellte, waren ebenso schwülstig wie unverständlich.
Innerhalb der kurzen Frist eines Jahres, die zwischen der ersten
Niederschrift und der zweiten liegt, die *Liebig* 1842 in den Annalen
der Chemie erscheinen ließ, hatten sich die physikalischen Ansichten
*Mayers* wesentlich geklärt. Nicht minder war dies später bezüglich der
kosmologischen Anschauungen der Fall, die er im Jahre 1848 unter dem
Titel: »Beiträge zur Mechanik des Himmels« bekannt gab.

*Mayer* nennt seine Abhandlung vom Jahre 1842 einen Versuch,
den Begriff Kraft, den man bisher als etwas Unerforschliches,
Hypothetisches betrachtet habe, ebenso scharf wie den Begriff Materie
zu fassen und mit dem Worte Kraft nur ein Objekt wirklicher Forschung
zu bezeichnen. Kräfte sind ihm Ursachen. Da die Wirkung jeder Ursache
in endloser Kette Ursache einer neuen, gleich großen Wirkung ist, so
sind ihm Kräfte oder Ursachen quantitativ unzerstörbare und qualitativ
wandelbare, imponderable Objekte.

Zunächst betrachtet *Mayer* unter diesem Gesichtspunkt die
Massenbewegung: Eine Ursache, welche die Hebung einer Last bewirkt,
ist eine Kraft. Ihre Wirkung, die veränderte Lage der Last, ist
ebenfalls eine Kraft, die jederzeit wieder in Bewegung übergeführt
werden kann (Energie der Lage oder potentielle Energie nach heutiger
Ausdrucksweise). Der allgemeinere, schon sehr zutreffende Ausdruck für
diese Erkenntnis lautet bei *Mayer*: »Räumliche Differenz ponderabler
Objekte ist eine Kraft.«

Nun sehen wir aber sehr oft Bewegung verschwinden, ohne daß sie eine
sichtbare andere Bewegung oder eine Gewichtserhebung hervorgebracht
hätte. *Mayer* knüpft daran die Frage, welche neue Form die Kraft in
einem solchen Falle angenommen habe. Um diese Frage zu entscheiden,
schüttelt er Wasser kräftig und längere Zeit und bemerkt, daß eine
deutliche Temperaturerhöhung stattfindet. Dieser Versuch war für
*Mayer* das Experimentum crucis[262], d. h. er war für die weitere
Entwicklung seiner Anschauungen entscheidend.

Dafür, daß Bewegung in Wärme und Wärme in Bewegung übergeht, fehlte
es ja auch im übrigen nicht an Beispielen, zumal in einem Zeitalter,
das sich schon der Dampfmaschinen bediente. Für *Mayer* handelte es
sich aber um die Frage, ob sich eine bestimmte quantitative Beziehung
zwischen Massenbewegung und Wärme nachweisen läßt. »Wir müssen
ausfindig machen«, sagt er in der Abhandlung vom Jahre 1842, »wie
hoch ein bestimmtes Gewicht gehoben werden muß, damit seine Fallkraft
äquivalent sei der Erwärmung eines gleichen Gewichtes Wasser von 0° auf
1°«.

Es verdient hervorgehoben zu werden, daß *Mayer* keineswegs schon die
Wärme im Sinne der mechanischen Wärmetheorie als eine Bewegung der
kleinsten Teile auffaßte. Ihm kam es ja gerade darauf an, alles Dunkle,
Hypothetische von seinem Kraftbegriff fernzuhalten. Daher erklärt sich
*Mayer* schon in seiner Abhandlung vom Jahre 1842 und auch später[263]
gegen die Auffassung, daß die Körperwärme selbst wieder Bewegung sei.
Er ist vielmehr geneigt, das Gegenteil anzunehmen, nämlich daß die
Bewegung, um Wärme zu werden, aufhören müsse, Bewegung zu sein. Der
Zusammenhang, in dem für ihn die Wärme mit der Bewegung steht, bezieht
sich lediglich auf die Quantität nicht auf die Qualität. Andererseits
steht *Mayer* der früheren Auffassung, daß die Wärme, die Elektrizität
und der Magnetismus gewisse Fluida seien, durchaus fern. Daß z. B. die
strahlende Wärme ein Bewegungsvorgang ist, war für ihn außer Zweifel.

Einige der bezeichnendsten Ausdrücke, die uns in *Mayers* Schrift vom
Jahre 1845 begegnen, seien noch mitgeteilt, um den Kern seiner Lehre
von der Erhaltung der Kraft aufzzweisen. Es gibt in Wahrheit nur
eine einzige Kraft. In ewigem Wechsel kreist sie in der toten wie in
der lebenden Natur. Die Bewegung ist eine Kraft. Eine ruhende Masse,
in irgend einer Entfernung von dem Erdboden sich selbst überlassen,
setzt sich sofort in Bewegung und langt mit einer berechenbaren
Endgeschwindigkeit auf dem Boden an. Auch die Gewichtserhebung ist,
weil sie zur Ursache einer Bewegung werden kann, als eine Kraft zu
betrachten. Die Wärme ist eine Kraft; sie läßt sich in mechanische
Leistung verwandeln. Ein Kilogrammgewicht in unendlicher Entfernung
-- in mechanischer Trennung -- von der Erde stellt eine Kraft dar.
Durch den Aufwand dieser Kraft, d. h. durch die mechanische Verbindung
beider Massen, wird eine andere Kraft erzeugt, nämlich die Bewegung
eines Kilogramms mit der Geschwindigkeit von 10000 Metern. Durch den
Aufwand dieser Bewegung läßt sich eine bestimmte Menge Wasser um
einen Grad erwärmen. Die Erfahrung lehrt, daß dieselbe Wirkung, eine
Wärmeentwicklung nämlich, durch die chemische Verbindung gewisser
Stoffe erzielt wird. Das Chemisch-getrennt-sein oder kürzer, die
Affinität der Stoffe, ist eine Kraft.

Die Sonne ist eine nach menschlichen Begriffen unerschöpfliche Quelle
an Kraft. Der Strom dieser Kraft, der sich auch über unsere Erde
ergießt, ist die beständig sich spannende Feder, die das Getriebe
irdischer Tätigkeiten im Gange hält. Die Natur hat sich zur Aufgabe
gestellt, das der Erde zuströmende Licht im Fluge zu erhaschen. Zur
Erreichung dieses Zweckes hat sie die Erde mit Organismen bedeckt,
die das Sonnenlicht in sich aufnehmen und unter Verwendung dieser
Kraft eine fortlaufende Summe chemischer Spannkraft erzeugen. Diese
Organismen sind die Pflanzen.

Das Tier nimmt aus dem Pflanzenreiche brennbare Stoffe in sich
auf, um sie mit dem Sauerstoff der Atmosphäre wieder zu verbinden.
Parallel diesem Aufwande läuft die das Tierreich kennzeichnende
Leistung, die Hervorbringung mechanischer Effekte, die Erzeugung
von Bewegungen, das Heben von Lasten usw. Zwar bringen auch die
Pflanzen mechanische Leistungen hervor. Doch spielt in der Pflanze die
Erzeugung mechanischer Effekte eine quantitativ und qualitativ sehr
untergeordnete Rolle, während die Verwandlung chemischer Spannkraft in
nutzbaren mechanischen Effekt das kennzeichnende Merkmal des Tierlebens
ist.

Von einem anderen Gebiete aus und seine Folgerungen auf eine große Zahl
sinnreicher Versuche stützend, gelangt der Engländer *Joule* fast zur
selben Zeit wie *Robert Mayer* zur Erkenntnis der Äquivalenz zwischen
Wärme und Arbeit.

*Joule* weist darauf hin, daß schon *Rumford* und *Davy* auf Grund
ihrer Versuche[264] zu der Auffassung gekommen seien, die Wärme bestehe
in einer Bewegung der kleinsten Teilchen der Körper. Die gleiche
Auffassung findet sich schon bei dem Philosophen *John Locke*. Seine
Worte lauten: »Die Wärme ist eine sehr rasche Bewegung der unsichtbaren
Teilchen der Körper. Diese Bewegung erzeugt in uns eine Empfindung, die
uns veranlaßt, den Körper heiß zu nennen. Was in unserer Empfindung
Wärme ist, ist also in der Körperwelt nichts als Bewegung.« Klarer ist
das Prinzip der mechanischen Wärmetheorie, das *Joule* im Gegensatz
zu *Mayer* als erwiesen annimmt und an das er anknüpft, auch später
nicht ausgesprochen worden. Zunächst befaßte sich *Joule*[265] (seit
1840) mit der Wärmewirkung des galvanischen Stromes[266]. Er fand diese
dem Widerstande und dem Quadrat der Stromstärke proportional. Die
Untersuchung wurde auch auf Induktionsströme ausgedehnt, indem *Joule*
die Erwärmung maß, welche eine gewisse Menge Wasser durch solche Ströme
erfuhr. Da die Ströme durch die Drehung einer magnet-elektrischen
Maschine, also unter Aufwand von mechanischer Arbeit, erzeugt wurden,
so kam *Joule* auf den Gedanken, die Kraft, welche seinen Apparat in
Bewegung setzte, zu bestimmen und sie mit der erzeugten Wärmemenge
zu vergleichen. Die Versuche ergaben, daß diejenige Wärme, welche
die Temperatur von einem Pfund Wasser um 1° Fahrenheit erhöht, einer
mechanischen Kraft entspricht, die ein Gewicht von 838 Pfund einen Fuß
hoch zu heben vermag[267].

*Joule* hatte mittlerweile durch die in *Liebigs* Annalen vom Jahre
1842 erschienene Abhandlung *Mayers* davon Kenntnis erhalten, daß
auch dieser die Äquivalenz zwischen Wärme und mechanischer Kraft
nachzuweisen und durch Versuche zu stützen suche. Zu *Mayers*
Versuchen, Wärme durch Schütteln von Wasser zu erzeugen, konnte *Joule*
mit Recht bemerken, daß diese Versuche weder erkennen ließen, welche
Vorkehrungen getroffen waren, um die Ergebnisse sicher zu stellen, noch
daß ihnen Angaben über das Maß der aufgewendeten Arbeit beigegeben
seien.

An diesem Punkte setzt *Joule* ein. Er betrachtet es als seine Aufgabe,
»Wärme mit mechanischer Kraft in absolute numerische Verbindung zu
bringen.« Er beschränkt sich nicht darauf, wie *Mayer* es getan, zu
zeigen, daß Flüssigkeiten im allgemeinen beim Schütteln wärmer werden,
sondern er bestimmt mit möglichster Genauigkeit die Wärmemenge, die
beim Schütteln und Reiben von Flüssigkeiten unter Aufwand einer ganz
bestimmten Arbeitsgröße erzeugt wird. Schon im Jahre 1843 konnte
*Joule* die Tatsache ankündigen, daß Wärme beim Durchgange von Wasser
durch enge Röhren entsteht[268], und daß, um 1 Pfund Wasser auf diese
Weise um 1° zu erwärmen, eine mechanische Kraft von 770 Fußpfund
erforderlich sei.

Später (1845 und 1847) wandte *Joule* ein Schaufelrad an, um die
Reibung der Flüssigkeiten hervorzubringen. Er erhielt dabei die
Äquivalente

  781,5
  782,1
  787,6

bei der Reibung von Wasser, Öl und Quecksilber. Diese Resultate
stimmten so genau miteinander und mit den bei der Kompression von
Gasen und den magnetelektrischen Versuchen gewonnenen Zahlen überein,
daß man nicht länger an dem Vorhandensein einer Äquivalenzbeziehung
zwischen mechanischer Kraft und Wärme zweifeln konnte. Es kam nur noch
darauf an, die Größe des mechanischen Äquivalents der Wärme so genau
wie möglich zu ermitteln[269]. Dazu diente *Joule* der in Abbildung 29
dargestellte Apparat.

[Illustration: Abb. 29. *Joules* Apparat zur Bestimmung des
mechanischen Äquivalents der Wärme[270].]

In einem kupfernen Kessel befanden sich auf einer leicht rotierenden
Achse (c, c) eine Anzahl Arme (a, a), die sich zwischen den
feststehenden Flügeln (b, b) bewegten. Der Deckel des Kessels, in den
die Flüssigkeit gebracht wurde, besaß eine Öffnung für die Achse und
eine zweite für ein Thermometer, an dem noch eine Temperaturdifferenz
von 1/200 Grad abgelesen werden konnte. Damit keine Kraft verloren
ging, war der Apparat so gebaut, daß er ohne Erschütterung arbeitete.
Die beschriebene, gegen Wärmeverluste möglichst geschützte Vorrichtung
wurde mit einem zweiten Apparat in Verbindung gesetzt. Er bestand
aus zwei Teilen und hatte die Aufgabe, eine genau zu ermittelnde
Arbeit zu leisten, die durch Rollen und Schnüre den Reibungsapparat
in Bewegung setzte. Abb. 29 zeigt in ihrem oberen Teile die gesamte
Versuchsanordnung. Die Bleigewichte ee hingen an Schnüren unter den
Rollen bb, die ihrerseits in Friktionsrädern liefen. Die Höhe der
Gewichte wurde an den graduierten Stäben genau ermittelt. Dann ließ
*Joule* die Gewichte abwärts gehen (um etwa 50 Zoll). Während ihres
Falles setzten sie die Achse des Reibungsapparates in Bewegung.

Unter Beobachtung einiger Kautelen und Korrekturen erhielt *Joule*
durch den Aufwand der mechanischen Kraft, die durch den Fall von 772
Pfund um einen Fuß repräsentiert wird, eine Wärmemenge, die imstande
war, ein Pfund Wasser um 1° Fahrenheit zu erwärmen.

»Ich werde keine Zeit verlieren«, sagt *Joule* am Schlusse seiner
Abhandlung vom Jahre 1843, »diese Versuche zu wiederholen, da ich
überzeugt bin, daß die gewaltigen Naturkräfte durch des Schöpfers
Werde! unzerstörbar sind und daß man immer, wo man eine mechanische
Kraft aufwendet, ein genaues Äquivalent an Wärme erhält.« *Joule* hat
Wort gehalten und seine Experimente über diesen Gegenstand bis zum
Jahre 1878 fortgesetzt. Seine letzten Bestimmungen ergaben für jenes
Äquivalent einen Wert von 772,33 Fußpfund[271].

Zu dem gleichen Ergebnisse wie *Mayer* und *Joule* gelangte zur
selben Zeit der Däne *Colding*[272]. Er legte 1843 der Königlichen
Gesellschaft in Kopenhagen eine Abhandlung vor, die er »Sätze über
die Kräfte« betitelte. *Colding* bemühte sich wie *Joule*, durch eine
größere Anzahl von Versuchen nachzuweisen, daß die durch Reibung
gewonnene Wärme stets in einem bestimmten Verhältnis zur aufgewandten
mechanischen Arbeit steht. Seine Versuche waren indessen bei weitem
nicht so exakt wie diejenigen *Joules* und das Ergebnis daher ungenau.
Da *Colding* ferner seine Gedanken in eine dunkle Sprache kleidete,
hat er kaum einen Einfluß auf die weitere Ausbildung der mechanischen
Wärmetheorie gehabt. Die Kräfte sind nach *Colding* unzerstörbar.
Wenn sie bei einem Vorgange zu verschwinden scheinen, finde nur eine
Umwandlung statt. Wenn dem nicht so wäre, bemerkt er ganz zutreffend,
so müßte ein Perpetuum mobile möglich sein.

Von demselben Gedanken, dem Satz vom ausgeschlossenen Perpetuum
mobile nämlich, wurde auch *Helmholtz* geleitet: Er gelangte 1847
gleichfalls zu der großen Verallgemeinerung, die *Robert Mayer* zuerst
ausgesprochen und *Joule* für einige Gebiete der Physik durch seine
Versuche als gültig dargetan hatte.

Obgleich sich die Arbeit von *Helmholtz*[273] durch die mathematische
Behandlung des Gegenstandes und ihre streng wissenschaftliche Sprache
von den Werken *Mayers* abhob, fand sie gleichfalls in den Annalen der
Physik keinen Platz, sondern gelangte als selbständige Schrift zur
Veröffentlichung[274].

*Helmholtz* ging von der Annahme aus, daß es unmöglich sei, durch
irgend eine Kombination von Körpern bewegende Kraft fortdauernd aus
nichts zu erschaffen. Er stellte sich die Aufgabe, dieses in die
Mechanik schon durch *Huygens* eingeführte Prinzip, das *Carnot*[275]
auf die Wärmelehre ausgedehnt hatte, für das gesamte Gebiet der
Naturlehre durchzuführen.

Genauer läßt sich das Prinzip vom ausgeschlossenen Perpetuum mobile wie
folgt darstellen. Gerät ein System von Körpern, die sich in gewissen
Abständen voneinander befinden, unter dem Einfluß der Kräfte, welche
die Körper aufeinander ausüben, in Bewegung, bis sie in bestimmte
andere Lagen gekommen sind, so wird dadurch eine bestimmte Arbeit
geleistet. Will man dieselben Kräfte zum zweiten Male wirken lassen,
um dieselbe Arbeit noch einmal zu gewinnen, so müssen wir die Körper
in die ursprüngliche gegenseitige Lage zurückversetzen. Die Arbeit
nun, die aufgewendet werden muß, um die Körper in die Anfangslage
zurückzuversetzen, ist ebenso groß wie die Arbeit, die gewonnen wird,
wenn die Körper aus der Anfangslage in die zweite Lage übergehen. Dabei
ist es gleichgültig, auf welchem Wege oder mit welcher Geschwindigkeit
sich dieser Übergang von der einen in die andere Lage vollzieht. Wäre
nämlich die erzeugte Arbeit auf irgend einem Wege größer als auf einem
anderen, so würden wir einen Überschuß an Arbeit bekommen und durch
häufige Wiederholung jenes Lagenwechsels eine unerschöpfliche Quelle
mechanischer Kraft erhalten.

Das einfachste Beispiel für ein solches System ist die Erde und ein
sich auf der Erde befindliches Gewicht m. Wird dieses auf die Höhe h
emporgehoben, so erfordert dies die Arbeit mgh, wenn wir die Intensität
der Schwerkraft mit g bezeichnen. Dieselbe Arbeitsgröße leistet das
Gewicht, wenn es aus der Höhe h auf die Erde herabfällt. Das Produkt
g . h bedingt die Geschwindigkeit des fallenden Körpers. Es ist
nämlich[276] g . h = v^2/2. Folglich ist mgh = m v^2/2. Nun ist mgh die
zum Emporheben erforderliche Arbeit und m v^2/2 die beim Herabfallen
erzeugte lebendige Kraft. Beide sind gleich groß.

Die Arbeit, die der ruhende Körper vermöge seiner Lage in der
Entfernung h leisten kann, nennt *Helmholtz* die Spannkraft. Bewegt
sich der Körper auf die anziehende Masse (in unserem Beispiel die Erde)
zu, so verliert er an Spannkraft, gewinnt aber ebensoviel an lebendiger
Kraft. Für ein System, in dem infolge der Lagebeziehungen Spannkräfte
vorhanden sind und infolge der Bewegung lebendige Kräfte ausgelöst
werden, ergibt sich also der Satz:

*Die Summe der vorhandenen Spannkräfte und der lebendigen Kräfte ist
konstant.*

Das ist das Prinzip von der Erhaltung der Kraft in der Form, in der es
*Helmholtz* aussprach. Statt Spannkraft hat man später auch Energie der
Lage und statt lebendige Kraft Energie der Bewegung gesagt.

Für die Mechanik brauchte das Prinzip von der Erhaltung der Kraft nicht
erst nachgewiesen zu werden. Seit *Huygens* bot die Pendelbewegung
eins der trefflichsten Beispiele für seine Gültigkeit. Daß es die
Bewegungen der Himmelskörper regelt, hatte man gleichfalls längst
erkannt. Bemerkte man doch, daß die Geschwindigkeit eines Planeten
und damit seine lebendige Kraft zunimmt, je mehr er bei seinem Umlauf
aus der Sonnenferne in die Sonnennähe gelangt, während umgekehrt die
gewonnene Energie der Bewegung wieder verbraucht wird, wenn der Planet
in seine alte Lage zurückkehrt. Trotzdem erblickte man in dieser
Bewegung kein Perpetuum mobile, denn ein Gewinn an Arbeit ist ja mit
der Planetenbewegung nicht verbunden.

Auch für die Fortpflanzung der Bewegung durch unelastische und
elastische Körper, insbesondere für die Wellenbewegung galt schon das
Prinzip von der Erhaltung der Kraft. Scheinbar vernichtet wird die
lebendige Kraft der elastischen Wellen allerdings bei den Vorgängen,
die man als Absorption bezeichnet. Doch suchte *Helmholtz* darzutun,
daß die Absorption der Schallwellen in einem Übergang der Bewegung an
die von den Wellen getroffenen Körper (z. B. Vorhänge oder Decken)
besteht. Die Absorption der Licht- und der Wärmestrahlen wird nach
*Helmholtz* von einer proportionalen Wärmeentwicklung begleitet.

Für den Stoß unelastischer Körper und für die Reibung hatte man
jedoch bis dahin einen Kraftverlust angenommen. *Helmholtz* wies
demgegenüber darauf hin, daß beim Stoß unelastischer Körper oft durch
Formveränderungen eine Vermehrung der Spannkräfte stattfinde, daß vor
allem aber mit heftigen oder oft wiederholten Stößen eine lebhafte
Wärmeentwicklung verbunden sei. Beides werde auch bei der Reibung
bewirkt. Es erhob sich also die Frage, ob die Summe der mit dem Stoß
und mit der Reibung verbundenen Wirkungen der bei diesen Vorgängen
verlorenen mechanischen Kraft genau entspricht. Aus seinem Prinzip
heraus bejahte *Helmholtz* diese Frage, wenn exaktere Nachweise als
die bis dahin beigebrachten auch noch zu fordern waren. Auch die
Wärmeentwicklung durch chemische Vorgänge ist nach der Vorstellung von
*Helmholtz* diejenige Quantität lebendiger Kraft, welche durch eine
bestimmte Quantität der chemischen Anziehungskräfte hervorgebracht wird.

Schwieriger war der Nachweis eines Kraftäquivalentes für die
verschiedenen Arten der elektrischen und magnetischen Vorgänge.
Jedenfalls vermochte *Helmholtz* schon 1847 sicher zu stellen, daß
die auf diesen Gebieten zu beobachtenden Erscheinungen, soweit bis
dahin messende Versuche vorlagen, dem Prinzip von der Erhaltung der
Kraft nicht widersprechen. Vor allem war es das große Verdienst seiner
Schrift »Über die Erhaltung der Kraft«, die völlige Bestätigung dieses
Prinzips als eine der Hauptaufgaben für die weitere Entwicklung der
Naturwissenschaften hingestellt zu haben.

Die Zurückhaltung der Fachkreise, die *Helmholtz* wie auch *Joule* und
*Mayer* anfangs erfuhren, darf man nicht ohne weiteres für unberechtigt
halten. Zweifel und Bedenken sind in unserem Zeitalter nicht mehr
imstande, das Licht einer neuen Wahrheit zu ersticken, sondern sie
haben oft genug dazu beigetragen, daß es bald darauf in hellerem Glanze
erstrahlen konnte. Auch der Umstand mußte für die neue Lehre sprechen,
daß mehrere Forscher, die nicht miteinander in Verbindung standen und
von den verschiedensten Gesichtspunkten ausgingen, schließlich zu ihr
durchgedrungen waren. In den vorhergehenden Abschnitten wurde ferner
gezeigt, daß der Fortschritt der gesamten Naturwissenschaften auf eine
Verknüpfung, wie sie in dem Prinzip von der Erhaltung der Energie zum
Ausdruck kam, hindrängte. Infolgedessen erscheint das Verdienst des
einzelnen nicht in solchem Maße in den Vordergrund gerückt, wie es bei
manchen anderen, großen Entdeckungen und Verallgemeinerungen der Fall
ist.

Das Gesetz von der Erhaltung der Energie hatte man zuerst aus irdischen
Erscheinungen abgeleitet. *Helmholtz* stellte sich die Aufgabe, auf
grund dieses Gesetzes den »Haushalt des Weltalls« zu überschauen[277].
Er ging dabei mit *Kant* von der Annahme aus, daß die Masse der Sonne
und unseres Planetensystems im Uranfang einen Nebel von verschwindender
Dichtigkeit bildete, der über die Grenzen der Neptunbahn
hinausreichte. Daran knüpfte *Helmholtz* folgende Betrachtungen unter
dem neuen, von ihm und *Mayer* gewonnenen Gesichtspunkte.

Als sich der Urnebel gebildet hatte, mußte er nicht nur den genannten
Stoff enthalten, aus dem die Sonne und das Planetensystem hervorgingen,
sondern auch den ganzen Vorrat an Arbeitskraft, der einst in diesem
System seinen Reichtum an Wirkungen entfalten sollte. Eine ungeheuer
große Mitgift war dem Planetensystem in dieser Beziehung allein in
Form der allgemeinen Anziehungskraft aller seiner Teile zu einander
mitgegeben. Auch die chemischen Kräfte mußten schon vorhanden sein.
Da aber diese Kräfte erst bei der innigsten Berührung der Massen in
Wirksamkeit treten können, so mußte erst Verdichtung eintreten, bevor
ihr Spiel beginnen konnte. *Helmholtz* berechnete, wieviel Arbeit bei
der bisherigen Verdichtung geleistet ist und wieviel Energie noch jetzt
in Form mechanischer Kraft besteht, und zwar als Anziehung der Planeten
zur Sonne und als lebendige Kraft ihrer Bewegung. Daraus ergab sich,
wieviel von der bei der Verdichtung geleisteten Arbeit schon in Wärme
verwandelt wurde. Die Berechnung zeigte, daß nur noch etwa der 454.
Teil der ursprünglichen mechanischen Kraft vorhanden ist. Die übrigen
453/454 sind danach in Wärme verwandelt und als solche größtenteils
in den Weltraum ausgestrahlt worden. Wenn die Masse unseres ganzen
Sonnensystems aus Kohle bestände und verbrannt würde, so würde nach
*Helmholtz* dadurch erst der 3500. Teil jener Wärmemenge erzeugt werden.

Daß auch der noch gegenwärtig in unserem Planetensystem vorhandene
Vorrat an mechanischer Kraft ungeheuren Wärmemengen entspricht, zeigt
*Helmholtz* durch folgende Berechnung: Könnte unsere Erde plötzlich in
ihrer Bewegung um die Sonne zum Stillstand gebracht werden, so würde
durch diesen Stoß soviel Wärme erzeugt, wie die Verbrennung von 14
Erden aus reiner Kohle liefern würde. Fiele die Erde dann aber, wie es
der Fall sein müßte, in die Sonne, so würde die durch einen solchen
Stoß entwickelte Wärme noch 400mal so groß sein.

*Helmholtz* berechnet auch den Kraftvorrat der Sonne, der den
Reichtum der klimatischen, geologischen und organischen Vorgänge auf
unserer Erde fast allein im Gang erhält, da die innere Wärme des
Erdballs wenig Einfluß auf die Temperatur der Oberfläche ausübt.
*Pouillet*[278] hatte gemessen, wieviel Sonnenwärme in einer gegebenen
Zeit ein gegebener Teil der Erde empfängt. Nach dem erhaltenen Wert
zu schließen, gibt die Sonne soviel Wärme ab, daß an ihrer Oberfläche
stündlich eine zehn Fuß dicke Schicht Kohlenstoff verbrennen müßte, um
diese Wärmemenge durch Verbrennung zu erzeugen.

Auch die Frage, ob die Sonne nur diejenige Wärme ausstrahlt, die
seit ihrer Entstehung in ihr angehäuft ist, oder ob fortdauernd neue
Wärme an ihrer Oberfläche infolge chemischer Vorgänge erzeugt wird,
erörterte *Helmholtz*. Er schloß aus dem Gesetz von Erhaltung der
Kraft, daß kein Vorgang in der Sonne die Ausstrahlung von Licht und
Wärme für ewige Zeiten unterhalten könne. Als Quelle der Sonnenkraft
nahm *Helmholtz* die fortschreitende Verdichtung dieses Gestirns, das
augenblicklich nur 1/4 der Dichtigkeit der Erde besitzt, in Anspruch.
Unter dieser Voraussetzung berechnete er, daß durch eine Verringerung
des Sonnendurchmessers um nur den zehntausendsten Teil seiner jetzigen
Größe hinreichend viel Wärme erzeugt wird, um die ganze Wärmeausgabe
für 2000 Jahre zu decken.

An dem weiteren Ausbau der von *Mayer*, *Joule* und *Helmholtz*
geschaffenen Theorie war besonders *Clausius*[279] beteiligt. Er und
andere Männer griffen den schon oft geäußerten Gedanken wieder auf,
daß die Energie beim Stoße unelastischer Körper und bei der Reibung
sich in eine unsichtbare Bewegung der kleinsten Teilchen, der Moleküle,
umsetze. Indem sie diesen Gedanken auf alle Teilgebiete der Physik
ausdehnten und ihn in die Sprache der analytischen Mechanik übertrugen,
begründeten sie die mechanische Wärme- und die kinetische Gastheorie.

*Clausius* knüpfte an *Carnots* im Jahre 1824 veröffentlichte
Untersuchung[280] über die bewegende Kraft der Wärme an. Er erweiterte
den von *Carnot* geäußerten Gedanken dadurch, daß er ihn mit dem von
*Joule* und *Mayer* aufgestellten Prinzip der Äquivalenz von Wärme
und Arbeit in Verbindung brachte. *Carnot* hatte nachgewiesen, daß
wenn Arbeit durch Wärme geleistet wird, eine gewisse Wärmemenge von
einem warmen auf einen Körper von geringerer Temperatur übergeht, z.
B. bei der Dampfmaschine von der Feuerung auf den Kondensator. Dabei
hatte *Carnot*, ohne sich über die eigentliche Natur der Wärme zu
entscheiden, angenommen, daß die Quantität der Wärme dieselbe bleibe.
*Clausius* berichtigte dieses Prinzip auf Grund der neuen, von *Joule*
und *Mayer* gewonnenen Erkenntnis dahin, daß zur Erzeugung von Arbeit
nicht nur eine Veränderung in der Verteilung der Wärme, sondern auch
der Verbrauch einer der erzeugten Arbeit proportionalen Wärmemenge
nötig sei, sowie daß umgekehrt durch Verbrauch einer ebenso großen
Arbeit dieselbe Wärmemenge wieder erzeugt werden könne. Er nannte
diesen Satz den ersten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie[281].

Diesen ersten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie, den *Helmholtz*
als den Satz von der Erhaltung der Kraft bezeichnet hatte, nannte
*Clausius* zutreffender den Satz von der Erhaltung der Energie. In
aller Kürze sprach er ihn so aus:

»*Wärme und Werk sind äquivalent*«.

*Clausius* wie auch *Helmholtz* zeigten, daß sich dieser Satz auf
die Gesamtheit der Naturerscheinungen ausdehnen läßt, indem man die
Begriffe Wärme und Werk erweitert und beispielsweise auch die Wirkungen
elektrischer und magnetischer Kräfte als Werk bezeichnet. Der Satz von
der Äquivalenz besagt somit, daß sich eine Form der Energie in eine
andere verwandelt, ohne daß etwas an Energie verloren geht. Nach dem
umfassendsten Ausdruck den man diesem Satz gegeben hat, ist die Energie
des Weltalls ebenso konstant wie die Menge des in der Welt vorhandenen
Stoffes.

*Clausius* hat später darauf hingewiesen, daß man aus dem ersten
Hauptsatz nicht folgern dürfe, die Welt sei unveränderlich, d. h.
in einem ewigen Kreislauf begriffen. Nach dem von *Clausius* als
zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie bezeichneten Satze
wird sich die gesamte Arbeit, welche die Naturkräfte noch verrichten
können, sowie diejenige, die in den vorhandenen Bewegungen steckt,
kurz alle potentielle und aktuelle Energie, immer mehr in Wärme
verwandeln. Letztere Energieform wird eine immer gleichmäßigere
Verteilung annehmen, indem die augenblicklich noch vorhandenen
Temperaturunterschiede sich ausgleichen. Für diesen Ausgleich aller
vorhandenen Temperaturunterschiede braucht *Clausius* das Wort
»Entropie«. Er gibt seinem zweiten Hauptsatz daher auch wohl den
Ausdruck:

»*Die Entropie der Welt strebt einem Maximum zu*«.

Ist dieses Maximum erreicht, so können keine Energieumwandlungen
mehr stattfinden. Der Vorrat an Energie ist zwar dem ersten Satz
entsprechend derselbe geblieben. Trotzdem ist infolge der gleichmäßigen
Verteilung ein ewiger Beharrungszustand eingetreten.

Streng genommen, gelten die beiden Sätze nur für ein begrenztes
System, d. h. unter der Annahme, daß der Kraft- und Stoffvorrat der
Welt endlich ist. Da die Forschung es aber nur mit einem solchen
begrenzten System, und zwar zunächst nur mit dem Energievorrat des
Sonnensystems zu tun hat, so sind der Satz von der Erhaltung der Kraft
und der Entropiesatz zu den wichtigsten Prinzipien geworden, auf denen
unsere heutige Naturauffassung beruht. Wie sich die Erhaltung und
die Wandlungen der Energie für die Welt als Ganzes gestalten, ist,
zumal wenn wir die Welt als unbegrenzt betrachten, eine Frage von
metaphysischer Bedeutung.

Den beiden von *Mayer* und *Clausius* formulierten Hauptsätzen der
mechanischen Wärmetheorie hat *Nernst* vor kurzem noch einen dritten
Satz hinzugefügt. Er lautet in der von *Nernst* herrührenden Fassung:
»Es ist unmöglich, eine Vorrichtung zu ersinnen, durch die ein Körper
völlig der Wärme beraubt, d. h. bis zum absoluten Nullpunkt abgekühlt
werden kann«. *Nernst* schloß dies aus den Änderungen, welche die
spezifische Wärme mit der Abnahme der Temperatur erfährt[282].

Geradezu umgestaltend hat die mechanische Wärmetheorie auf die Theorie
der Gase gewirkt. Um den Druck zu erklären, den ein Gas auf die Wände
des Gefäßes ausübt, in dem es eingeschlossen ist, hatte man bis um die
Mitte des 19. Jahrhunderts angenommen, daß die Moleküle der Gase sich
gegenseitig mit einer Kraft abstoßen, die in dem Maße abnimmt, in dem
sich die Moleküle voneinander entfernen.

Eine andere Vorstellung von der Natur der Gase hatte schon *Bernoulli*
um die Mitte des 18. Jahrhunderts entwickelt[283]. Er hatte angenommen,
daß sich die Gasmoleküle unabhängig voneinander bewegen, bis sie auf
ein anderes Molekül oder auf eine Wand treffen. In diesem Falle werde
das Molekül wie ein vollkommen elastischer Körper zurückgeworfen,
um seine geradlinige Bewegung mit unveränderter Geschwindigkeit
fortzusetzen. *Bernoullis* Theorie von der Natur des gasförmigen
Zustandes blieb unbeachtet, bis die neuere Physik die Körperwärme
als eine Bewegung der Moleküle auffassen lehrte. Vor allem waren es
*Clausius* und *Krönig*[284], welche die Vorstellung *Bernoullis*
wieder belebten und die kinetische Gastheorie begründeten.

Nach dieser Theorie gibt es in den Gasen keinen Gleichgewichtszustand.
Die Moleküle bewegen sich, ganz wie es schon *Bernoulli* beschrieben
hatte, geradlinig und mit gewissen Geschwindigkeiten, bis sie auf
ein benachbartes Molekül oder auf die das Gas einschließende Wand
stoßen. Geschieht dies, so werden sie nach den Gesetzen, die für den
Stoß vollkommen elastischer Kugeln gelten, zurückgestoßen. Man kann
sich nach *Krönig* diese Hypothese folgendermaßen veranschaulichen.
Man denke sich einen Kasten aus absolut elastischem Stoff und in dem
Kasten eine Anzahl absolut elastischer Kugeln, die, wenn sie ruhen,
nur einen kleinen Teil des Kastens einnehmen. Der Kasten werde heftig
geschüttelt, so daß die Kugeln in Bewegung geraten. Kommt der Kasten
wieder in Ruhe, so behalten die Kugeln, weil sie absolut elastisch
sind, die ihnen mitgeteilte Bewegung unablässig bei, obgleich die
Richtung jeder einzelnen Kugel bei jedem Stoß gegen eine andere Kugel
oder gegen eine Wand sich ändert. Wie diese Kugeln verhalten sich die
Gasmoleküle in einem abgeschlossenen Gefäß[285].

Aus dieser Hypothese vermochte *Krönig* ohne weiteres das
*Boyle-Mariotte*sche und das *Gay-Lussac*sche Gesetz abzuleiten. Er
setzte die Zahl der Moleküle gleich n, die Masse eines jeden gleich m,
das Volumen des Gases gleich v und die Geschwindigkeit der Moleküle
gleich c. Dann ergab sich der Druck

  p = (nmc^2)/v.

Der Druck p ist in Übereinstimmung mit dem *Boyle-Mariotte*schen Gesetz
also umgekehrt proportional dem Volumen. Der Druck ist ferner direkt
proportional der Anzahl n der stoßenden Moleküle. Ferner ist die
lebendige Kraft der Moleküle nach *Krönig* nichts anderes als die vom
absoluten Nullpunkt an gerechnete Temperatur. Die obige Formel nimmt
also den Ausdruck

  p = (nT)/v oder pv = nT

an. Das ist aber der mathematische Ausdruck für das *Gay-Lussac*sche
und das *Mariotte*sche Gesetz.

Ebenso ergibt sich ohne weiteres die *Avogadro*sche Regel. Wendet man
nämlich die Formel auf zwei verschiedene Gase an:

  p_{1}v_{1} = n_{1}T_{1}
  p_{2}v_{2} = n_{2}T_{2}

und betrachtet man gleiche Volumina (v_{1} = v_{2}) bei gleichem Druck
(p_{1} = p_{2}) und gleicher Temperatur (T_{1} = T_{2}), so ergibt
sich n_{1} =n_{2}, d. h. unter diesen Verhältnissen ist die Zahl der
Moleküle gleich groß.

Um der Annahme der steten Bewegung der Moleküle gasförmiger Körper das
Befremdende zu nehmen, erinnert *Krönig* daran, in wie kurzer Zeit z.
B. eine geringe Menge Schwefelwasserstoffgas sich durch ein ganzes
Zimmer ausbreitet.

Ihre Fortbildung fand die Theorie *Krönigs* durch *Clausius*[286]. Nach
ihm ist die geradlinig fortschreitende Bewegung der Gasmoleküle aber
nicht die einzige, da bei jedem Stoße zweier Körper gegeneinander,
wenn der Stoß nicht zufällig zentral oder gerade ist, außer der
fortschreitenden auch eine rotierende Bewegung entsteht. Rotierende
Bewegungen der Moleküle und oszillierende Bewegungen der Atome
innerhalb des Moleküls nahm *Clausius* auch aus dem Grunde an, weil
die lebendige Kraft der fortschreitenden Bewegung allein sich zu
gering erwies, um die ganze in dem Gase vorhandene Wärme zu erklären.
Die rotierende und die oszillierende Bewegung nannte *Clausius* die
Bewegungen der Bestandteile. Er wies nach, daß die lebendigen Kräfte
der letzteren zur lebendigen Kraft der fortschreitenden Bewegung für
ein bestimmtes Gas und eine gegebene Temperatur in einem konstanten
Verhältnis stehen.

Aus der von ihm gefundenen Grundgleichung der kinetischen Gastheorie:

  p = (nmc^2)/(3v)

vermochte *Clausius* die Geschwindigkeit der Gasmoleküle zu berechnen.
Da nm die Gesamtmasse des Gases (M) ist, so wird

  c = √((3pv)/M)

Daraus ergaben sich folgende, für den Gefrierpunkt geltende Zahlen:

  für Sauerstoff   461 m
   "  Stickstoff   492 m
   "  Wasserstoff 1844 m

Während *Krönig* und *Clausius* die in vorstehendem dargestellten
Grundzüge der thermodynamischen Gastheorie entwickelten, begründete *G.
Kirchhoff* fast zur selben Zeit die Thermodynamik der Lösungen[287].
Wird bei einer Reaktion Wärme entwickelt, so nennt man sie
exothermisch. Ist dagegen mit einer Reaktion ein Verbrauch von Wärme
verbunden, so bezeichnet man sie als endothermisch. Vereinigen sich
flüssige Stoffe mit Gasen oder Flüssigkeiten, so findet meist eine
Entwicklung von Wärme (Lösungswärme) statt, auch wenn es sich dabei um
keine chemische Verbindung, sondern um einen physikalischen Vorgang
handelt. Die Auflösung von festen Körpern in Flüssigkeiten ist in
den meisten Fällen, insbesondere wenn es sich um Salze handelt, ein
endothermischer Vorgang.

*Kirchhoff* gelang es aus den Prinzipien der mechanischen Wärmetheorie
die Wärmemenge zu berechnen, die beim Auflösen eines Gases oder eines
Salzes in Wasser frei beziehungsweise absorbiert wird.



10. Neuere Fortschritte in der Erforschung des organischen Lebens.


Im bisherigen Verfolg der geschichtlichen Entwicklung sind uns zwar
manche Fälle begegnet, in denen hervorragende Forscher unter Anwendung
von Hilfsmitteln der Physik und der Chemie einen tieferen Einblick
in die Natur der Pflanzen und der Tiere zu gewinnen suchten. Es
braucht hier nur an *Hales* und *Borelli*, sowie an *Saussure* und
an *Liebig* erinnert zu werden. Dennoch galt bis in die vierziger
Jahre des 19. Jahrhunderts das Beschreiben und das Klassifizieren als
die Hauptaufgabe der Zoologie und der Botanik. Seitdem haben diese
Zweige unter dem Aufschwung, den die chemisch-physikalische Forschung
genommen, ihren Charakter wesentlich geändert. Sie sind zu induktiven
Wissenschaften geworden, die ihre wichtigsten Ergebnisse nicht mehr der
Sammeltätigkeit der Museen, sondern den Arbeiten mit allen Mitteln der
exakten Forschung ausgestatteter Laboratorien verdanken.

Als ein Beispiel hierfür kann uns die schrittweise gewonnene Einsicht
in das Wesen der Gärungs- und Fäulniserscheinungen dienen. *Lavoisier*
und *Gay-Lussac*, ja selbst noch *Liebig* hatten in ihnen ein rein
chemisches Problem erblickt. Nachdem durch *Lavoisier* der Vorgang
der alkoholischen Gärung als ein Zerfall des Zuckers in Alkohol und
Kohlendioxyd erkannt worden war, beantwortete *Gay-Lussac* die Frage
nach der Ursächlichkeit dieser Erscheinung, sowie der analogen Fäulnis
dahin, daß der Sauerstoff der Erreger dieser Prozesse sei. *Gay-Lussac*
stützte sich hierbei auf die heute allgemein bekannte Tatsache, daß zum
Sieden erhitzte und dann vollkommen abgeschlossene pflanzliche oder
tierische Aufgüsse unverändert bleiben und erst nach wieder erfolgtem
Zutritt der Luft in Zersetzung übergehen. *Gay-Lussacs* Ansicht wurde
dadurch widerlegt, daß der Deutsche *Schwann* zu einem ausgekochten
Aufguß Luft hinzutreten ließ, die er zuvor auf mehrere hundert Grad
erhitzt hatte[288]. Obgleich bei diesem Versuche Sauerstoff zu dem
Aufguß gelangte, ging der letztere dennoch weder in Gärung, noch in
Fäulnis über. Gleichzeitig lenkten *Schwann* und andere Forscher die
Aufmerksamkeit auf die organisierte Natur der Hefe, die man fortan
als eine in der Zuckerlösung vegetierende Pflanze ansah, durch deren
Lebensprozeß der Zucker in Alkohol und Kohlendioxyd gespalten wird.
Nach einem zweiten Verfahren wurde die Luft, bevor sie zu dem Aufguß
trat, der Einwirkung von chemischen Agentien, wie Kalilauge oder
Schwefelsäure, ausgesetzt. Auch in diesem Falle unterblieb die Gärung.
Es wurde jedoch von gegnerischer Seite der Einwurf erhoben, daß die
zugeführte Luft durch eine derartige Behandlung vielleicht eine
tiefergreifende Änderung erfahren haben könnte. Dieser Einwand wurde
durch eine Versuchsanordnung[289] beseitigt, bei welcher die zum Aufguß
gelangende Luft anstatt des erhitzten Rohrstücks oder der Chemikalien
nur einen Baumwollpfropfen passierte. Auch in diesem Falle unterblieb
die Gärung. Hierdurch gewann die schon von *Schwann* geäußerte
Vermutung, daß es sich um organisierte, in der Luft schwebende Keime
handeln könne, eine neue Stütze. Zur vollen Gewißheit wurde diese
Ansicht erst durch *Pasteurs* Arbeiten erhoben[290]. Das Verfahren, das
*Pasteur* einschlug, um den in der Luft schwebenden Staub zu sammeln
und unter dem Mikroskop zu prüfen, bestand darin, daß er ein bestimmtes
Luftvolumen durch Schießbaumwolle filtrierte. Die Einzelheiten des
*Pasteur*schen Verfahrens sind aus nachstehender Abbildung ersichtlich.

In der Glasröhre T, die im Fensterrahmen angebracht war und ins
Freie mündete, befand sich bei a der Pfropf aus Schießbaumwolle. Die
Luft wurde durch den Wasserstrahlaspirator R herbeigesogen. Wollte
*Pasteur* das hindurchgesogene Luftvolumen messen, so brachte er das
Ende l der Röhre kl in eine große, umgestürzte, mit Wasser gefüllte
Maßflasche und bestimmte die Zeit, in der sich eine Flasche, z. B. von
10 Litern Inhalt, füllte.

[Illustration: Abb. 30. *Pasteurs* Verfahren, die Keime aus der
atmosphärischen Luft abzusondern.]

War die Luft hinreichend lange hindurchgestrichen, so wurde der
Baumwollpfropfen in einem Gemisch von Äther und Alkohol gelöst. Die
in dem Pfropfen zurückgehaltenen, aus der Luft stammenden festen
Bestandteile wurden durch Absitzenlassen gesammelt und wiederholt
gewaschen. Dann brachte *Pasteur* den Rückstand auf ein Uhrglas, auf
dem der Rest der ihn benetzenden Flüssigkeit schnell verdunstete und
prüfte ihn unter dem Mikroskop. Auf diese Weise ließ sich erkennen,
daß in der gewöhnlichen Luft beständig eine wechselnde Zahl von
Körperchen vorhanden ist, deren Gestalt und Bau anzeigt, daß sie
organisiert sind. Ihre Größe belief sich von dem kleinsten Durchmesser
an bis auf 1/100 oder mehr Millimeter. Die Körperchen waren teils
vollkommen kugelrund, teils länglich. Ihre Umrisse traten mehr oder
weniger deutlich hervor. Viele waren durchscheinend und glichen ganz
den gemeinen Schimmelsporen oder auch den Keimen von Aufgußtierchen.
Sie waren ferner so verschieden an Größe und Bau, daß sie unstreitig
zu zahlreichen Arten gehörten. Auch ergab sich, daß die Zahl der
organisierten Körper, die *Pasteur* nach dieser Methode auf den
Baumwollfasern sammelte, sehr ansehnlich im Verhältnis zum Luftvolumen
war.

In richtiger Vorahnung der Bedeutung dieses auf den ersten Blick
unwichtig scheinenden Gegenstandes, sagte damals *Pasteur*: »Ich
glaube, daß es von großem Interesse sein würde, die Studien über diesen
Gegenstand auszudehnen und an ein und demselben Orte zu verschiedenen
Jahreszeiten, sowie an verschiedenen Orten zu derselben Zeit die in
der Luft zerstreuten, organisierten Körperchen zu vergleichen. Mir
scheint, daß die Phänomene der ansteckenden Krankheiten, besonders
der epidemischen, durch in dieser Richtung fortgesetzte Arbeiten sich
unserer Erkenntnis erschließen würden«.

An den mikroskopischen Befund schloß *Pasteur* den experimentellen
Nachweis an, daß poröse Substanzen tatsächlich die Gärung verhindern,
indem sie die in der Luft schwebenden, organisierten Körper
zurückhalten. Ferner gelang es *Pasteur*, durch die Aussaat dieser
Keime diejenigen Erscheinungen hervorzurufen, die sonst durch die
gewöhnliche Luft veranlaßt werden. Daß die letztere um so weniger
Keime enthält, je weiter man sich vom Boden entfernt, zeigte *Pasteur*
folgendermaßen: Er füllte eine größere Anzahl Glasballons mit einer
Nährlösung, erhitzte sie zum Kochen und schmolz die Spitze zu. Mit
diesen Ballons verfuhr er folgendermaßen: Am Fuße des Juragebirges,
in der Höhe von 850 Metern über dem Meeresspiegel und in der Höhe von
2000 Metern wurde von je 20 Ballons die Spitze abgebrochen, so daß Luft
eintrat. Die Ballons wurden dann sofort wieder zugeschmolzen. Nach
Verlauf einiger Tage zeigten sich von den Ballons, die am Fuße des
Gebirges geöffnet waren, 8 mit Organismen gefüllt, 12 unverändert; in
850 m Höhe geöffnet, 5 mit Organismen gefüllt, 15 unverändert; in 2000
m Höhe geöffnet, 1 mit Organismen gefüllt, 19 unverändert.

Indem *Pasteur* seine Untersuchungen auf die Milchsäuregärung, die
Essigbildung und die Fäulnis tierischer Stoffe ausdehnte, gelangte
er unter Anwendung aller Hilfsmittel der exakten Forschung zu dem
Ergebnis, daß die erwähnten, bis dahin so dunklen Prozesse durch
bestimmte niedere Organismen hervorgerufen werden, welche die zu ihrem
Leben erforderliche Energie nicht durch Atmung, sondern durch Spaltung
zusammengesetzter Kohlenstoffverbindungen beziehen. Gleichzeitig
haben diese Untersuchungen *Pasteurs* die Frage nach der Urzeugung im
verneinenden Sinne entschieden, während man bis dahin diese Art der
Entstehung für die niedrigsten Organismen immer wieder durch Versuche
stützen zu können glaubte.

Während man zu einer Einsicht in die Lebensvorgänge der Spalt- und
Hefepilze vorwiegend auf dem Wege des Experimentes gelangte, führten
die Vervollkommnung der optischen Hilfsmittel und die Entwicklung
der mikroskopischen Technik seit dem Jahre 1840 zu einem von den
hervorragendsten Erfolgen gekrönten Studium der übrigen kryptogamen
Pflanzen.

Zu erwähnen sind hier *Ungers* Untersuchungen an Süßwasseralgen,
welche dieser Forscher unter dem Titel »Die Pflanze im Momente der
Tierwerdung« im Jahre 1842 veröffentlichte. *Unger*[291] beobachtete
die Anschwellungen einer Vaucheria clavata[292] genannten Süßwasseralge
(siehe Abb. 31). Er sah, daß sich in diesen Anschwellungen (Abb. 31)
eine Spore A bildet, die sich nach dem Aufplatzen der Zellwand von der
Pflanze trennt und sich unter lebhafter, drehender und fortschreitender
Bewegung, sowie unter und Vermeidung aller Hindernisse im Wasser
umhertummelt.

Um die Ursache dieser Bewegung zu erforschen, setzte *Unger* dem Wasser
fein zerteilte Farbstoffe zu. Die wirbelnde Bewegung, mit welcher die
Farbteilchen umhergeschleudert wurden, ließ ihn eine Verwandtschaft
mit ähnlichen Erscheinungen, wie sie die meisten Infusorien darbieten,
erkennen. Bei Anwendung starker Vergrößerungen fiel ihm auf, daß
die Farbteilchen die Oberfläche der Schwärmsporen nicht berührten.
Es schien, als würden die Farbteilchen von einer unsichtbaren, die
Schwärmsporen umgebenden Zone weggeschleudert. *Unger* brachte darauf,
um die Schwärmspore zu töten, etwas Jodlösung auf sein Objekt. Sofort
hörte die Bewegung auf, und die Spore zeigte sich von einer großen
Menge feiner Wimpern umgeben, die in den ersten Augenblicken nach der
Berührung mit dem Gifte noch einige schwache Pendelbewegungen und
Krümmungen machten und dann für immer bewegungslos stillstanden.

[Illustration: Abb. 31. Die Entdeckung der Schwärmsporen.]

Die Beweglichkeit dieser, einem Infusionstierchen zum Verwechseln
ähnlichen, pflanzlichen Spore war jedoch nur von kurzer Dauer.
Verfolgte *Unger* die Entwicklung ohne jeden gewaltsamen Eingriff, so
verschwanden die Wimpern nach einigen Stunden. Gleichzeitig setzte
die Spore sich fest und keimte (D und E). Nach vierzehn Tagen war
die Entwicklung der Alge schon so weit fortgeschritten, daß die
keulenförmigen Anschwellungen und die Bildung einer neuen Generation
von Schwärmsporen stattfand. Der Kreislauf dieser Algen bietet somit
eine Reihe von Wechselerscheinungen dar, die sich bald im Kreise des
tierischen, bald im Kreise des pflanzlichen Lebens abspielen.

Die Vereinigung zweier Plasmamassen der Gattung Spirogyra zu einer
Dauerspore war schon länger bekannt und als geschlechtlicher Vorgang
gedeutet, bei dem es jedoch an einer Differenzierung der sich
verbindenden Körper fehlte. Das schönste Beispiel einer solchen
Differenzierung lehrte die Untersuchung der Algengattung *Fucus*[293]
kennen. Zahlreiche analoge Fälle schlossen sich an, so daß um das Jahr
1860 die Sexualität für viele Gruppen der Kryptogamen erwiesen war.

Zu einem gänzlich unerwarteten und zunächst von seiten der
ausschließlich Systematik treibenden Botaniker heftig befehdeten
Ergebnis führte das genauere Studium der Flechten. Diese erwiesen
sich nämlich nicht als einheitliche Organismen, sondern als Pilze,
die auf Algen leben, indem sie letztere vollkommen in ihr Geflecht
einschließen. Da man die Flechten meist unter Bedingungen antrifft,
welche dem Pilz oder der Alge allein ein Fortkommen nicht gewähren,
ließ sich dieses Verhältnis nicht als Parasitismus betrachten; man
belegte es daher mit dem Namen »Symbiose«. Spätere Untersuchungen haben
dargetan, daß eine solche Vergesellschaftung eine im Pflanzen- und
Tierreiche weit verbreitete Erscheinung ist.

Während bis zum Jahre 1840 die mikroskopischen Studien vorzugsweise
die fertigen Zustände der Organismen ins Auge faßten, begann man
seit jenem Zeitpunkt die Entwicklung sowohl der niederen als auch
der höheren Pflanzen Zelle für Zelle zu verfolgen. Das wichtigste
Ergebnis dieser entwicklungsgeschichtlichen Untersuchungen war die
Entdeckung, daß die höheren Kryptogamen mit den Phanerogamen in einem
engen verwandtschaftlichen Zusammenhange stehen und daß die Koniferen,
die *Jussieu* an die Spitze des Pflanzenreiches gestellt hatte, eine
vermittelnde Stellung zwischen jenen beiden Hauptgruppen einnehmen[294].

In noch höherem Maße als bei dem Studium der bisher berührten Vorgänge
war man bei der Untersuchung der Ernährung und Bewegung auf die
chemisch-physikalische Grundlage angewiesen. Nachdem *Saussure* und
*Liebig* die Notwendigkeit, neben dem Wasser und dem Kohlendioxyd der
Pflanze gewisse Nährstoffe zuzuführen, erkannt hatten, galt es in
erster Linie, die Art der Aufnahme, sowie die physiologische Bedeutung
jener Stoffe nachzuweisen. So entdeckte *Dutrochet* die wichtige Rolle,
welche die Osmose für den Stoffwechsel besitzt.

*Dutrochet*[295] hatte die Erscheinung der Osmose, mit der man um die
Mitte des 18. Jahrhunderts bekannt geworden war[296], zunächst vom
rein physikalischen Standpunkte aus erforscht. Als einer der ersten
Gegner der besonders von *Bichat* vertretenen vitalistischen Richtung
suchte *Dutrochet* die Ergebnisse seiner osmotischen Untersuchungen
zur mechanischen Erklärung der Vegetationsvorgänge zu verwerten. Den
Gedanken, der ihn hierbei leitete, hat er am Schlusse seiner Arbeit in
folgende Worte gekleidet: »Je tiefer man in die Lebenserscheinungen
eindringen wird, um so mehr wird man die Meinung aufgeben, daß diese
Erscheinungen wesentlich von den physikalischen verschieden sind, eine
Meinung, die sich zwar auf die Autorität *Bichats* stützt, die aber
zweifelsohne irrig ist«[297].

Das Leben ist für *Dutrochet* nichts anderes als Bewegung. Der
Tod ist deren Ende[298]. Wenn auch *Dutrochet* das Leben als ein
chemisch-physikalisches Problem betrachtete und es mit den Hilfsmitteln
der Physik und der Chemie zu ergründen strebte, so dachte er sich diese
Aufgabe doch keineswegs leicht. Er ist vielmehr der Meinung, daß die
Erforschung der Lebenserscheinungen der Tiere wohl auf unüberwindliche
Schwierigkeiten stoßen werde. Doch vereinfache sich die Untersuchung
bei den Pflanzen. An ihnen müsse man daher die Grundprobleme des
Lebens zu lösen suchen. Dieser zutreffende Gedanke ist für die spätere
Entwicklung der Physiologie maßgebend geblieben.

Eins der ersten und auch für die Folge wichtigsten Probleme, mit denen
sich *Dutrochet* befaßte, war die Bewegung der Sinnpflanze[299].
Sind auch manche Einzelheiten seiner Untersuchung durch spätere
Forscher widerlegt oder anders gedeutet worden, so waren *Dutrochets*
Ergebnisse doch in mehrfacher Hinsicht grundlegend. Einmal beseitigte
er den Irrtum, daß zwischen den Bewegungen der Pflanzen und der Tiere
ein grundsätzlicher Unterschied vorhanden sei. Noch *Lamarck* hatte
behauptet, die Bewegungen der Pflanzen beständen in einer Beugung
der Gelenke, und dieser Vorgang werde dadurch hervorgerufen, daß die
Pflanze durch Verdunstung Flüssigkeit verliere.

Daß ein solcher Vorgang für die Sinnpflanze nicht in Betracht kommt,
bewies *Dutrochet*, indem er die Pflanze ganz in Wasser tauchte und
zeigte, daß ihre Blätter, obgleich jede Verdunstung ausgeschlossen ist,
sich unter dem Einfluß von Stoß oder Berührung ebenso bewegen wie in
der Luft.

Als *Dutrochet* seine Untersuchungen anstellte, bestand allgemein die
Ansicht, daß Reizbarkeit, d. h. die Fähigkeit eine Bewegung so oft zu
wiederholen wie der auslösende Reiz wirkt, ein spezifisches Merkmal
des tierischen Lebens sei und daß eine Pflanze eine Bewegung nicht
zu wiederholten Malen auszuführen vermöge. Diese Meinung widerlegte
*Dutrochet* durch den Nachweis, daß es sich bei der Reizbarkeit der
Tiere und der Pflanzen nicht um qualitative Unterschiede, sondern
nur um eine Verschiedenheit in dem zeitlichen Ablauf der Bewegungen
handle. Während bei den Tieren die Krümmung und die Streckung eines
Organes meist rasch vor sich gehen und bald aufeinander folgen, handelt
es sich bei den Reizbewegungen der Pflanze, wie *Dutrochet* zeigte,
um gleichartige, aber meist sehr langsam und daher unauffällig sich
abspielende Vorgänge.

In methodischer Hinsicht sind die Forschungen *Dutrochets* vor allem
dadurch mustergültig, daß mit ihnen die zielbewußte Verknüpfung der
anatomischen Untersuchung mit dem physiologischen Experiment beginnt.
Wie *Dutrochet* diese Aufgabe löste, zeigen vor allem seine Arbeiten
über die Anatomie der Mimose. Besondere Schwierigkeiten erwuchsen
ihm daraus, daß die durch *Malpighi* und *Grew* begründete Anatomie
der Pflanzen lange Zeit brach gelegen hatte und erst kurz vorher
durch *Link* und *Treviranus* zu neuem Leben erweckt worden war[300].
*Dutrochet* war daher gezwungen, sich zunächst mit der Klarstellung
mancher anatomischen Einzelheiten zu befassen. Hierdurch gelangte
er zu einigen Ergebnissen von allgemeinster Bedeutung. So führte
*Dutrochets* Untersuchung zu einer grundsätzlich neuen Auffassung des
Zellgewebes. Von der Begründung der Pflanzenanatomie bis zu ihrer
Erneuerung in den ersten Dezennien des 19. Jahrhunderts hatte man
das Zellgewebe mit dem Schaum einer gärenden Flüssigkeit oder mit
einer Bienenwabe verglichen. Das heißt, man hatte angenommen, daß die
Zellen kleine, durch eine gemeinsame Wand getrennte Fächer seien. Man
hatte ferner die Hauptaufgabe der Anatomie in der Feststellung der
Formeigentümlichkeiten dieses festen Zellgerüstes erblickt und sich
um den Inhalt der Zellen wenig gekümmert. *Dutrochet* gelang es, das
Zellgewebe in seine Elemente aufzulösen und darzutun, daß es sich
bei den Zellen um allseitig geschlossene Bläschen handelt, die sie
trennenden Membrane also nicht einfach, sondern doppelt sind.

Dieser Nachweis gelang dadurch, daß *Dutrochet* wohl als einer der
ersten die Hilfsmittel der Chemie auf die Mikroskopie anwandte.
Er brachte das zu untersuchende Zellgewebe in ein Gläschen mit
Salpetersäure und tauchte dieses Gläschen in siedendes Wasser. Auf
diese Weise gelang es, die Zellen durch Auflösung der sie verkittenden
Interzellularsubstanz voneinander zu trennen, ohne das Gewebe völlig
zu zerstören. *Dutrochet* wies auch schon darauf hin, daß eine
bemerkenswerte Ähnlichkeit zwischen dem Aufbau des Pflanzengewebes und
der Struktur mancher tierischen Organe bestehe. Er wurde dadurch wie
*Purkinje*[301] zu einem Vorläufer *Schwanns*, dem der Nachweis einer
weitgehenden Übereinstimmung in dem mikroskopischen Aufbau des Tier-
und Pflanzenkörpers vorbehalten blieb[302].

[Illustration: Abb. 32. Untersuchungen über die Reizbarkeit der
Sinnpflanze.]

Bei der Untersuchung der Sinnpflanze richtete sich *Dutrochets*
Aufmerksamkeit in erster Linie auf die Anschwellungen oder Polster, die
sich an der Anheftungsstelle jedes Blattstiels und jedes Fiederchens
befinden (Abb. 32 c). Diese Polster erkannte *Dutrochet* als den
Sitz des Bewegungsvermögens. Das Mikroskop ließ ihn erkennen, daß die
Polster aus einer starken Entwicklung des Rindenparenchyms hervorgehen.
Machte er einen Einschnitt in das Polster, so floß augenblicklich
ein Tropfen einer durchsichtigen Flüssigkeit aus. Wurde das Polster
der Länge nach geteilt, und zerlegte man die so erhaltenen Hälften
durch Querschnitte in halbkreisförmige Stücke, so krümmten sich diese
sofort zum Kreise. Die Zusammenfassung dieser Erscheinungen legte
schon *Dutrochet* die Vermutung nahe, daß es sich bei der Bewegung
der Mimose um eine Spannung des Rindengewebes gegenüber dem mittleren
Teil des Polsters und um eine in dem Turgor der durch reichliche
Flüssigkeitsmengen angeschwollenen Zellen bestehende Kraft handelt.
Auch die Erscheinung, daß sich der Reiz fortpflanzt, so daß es
genügt, nur ein Fiederchen des Mimosenblattes zu berühren, um nach und
nach alle in Bewegung zu setzen, suchte *Dutrochet* durch sinnreiche
Versuche zu enträtseln. Wenn hier auch erst fünfzig Jahre später die
Untersuchungen *Pfeffers* Klarheit brachten, so ist das allgemeine
Ergebnis, daß in der Pflanze Vorgänge stattfinden, die mit der
Nerventätigkeit des Tieres in Parallele zu stellen sind und deshalb
von *Dutrochet* als Nervimotion der Pflanze bezeichnet wurden, doch
höchst wertvoll gewesen. Ohne den Zellinhalt, um den man sich bis dahin
überhaupt kaum bekümmert hatte, genauer zu kennen, verlegte *Dutrochet*
den Sitz der Nervimotion in diesen Inhalt und traf auch hiermit das
Richtige.

Tiefer in den Kraft- und Stoffwechsel des pflanzlichen Lebens
einzudringen, als *Dutrochet* es vermochte, war erst möglich, nachdem
man in den vierziger und fünfziger Jahren des 19. Jahrhunderts mit dem
protoplasmatischen Inhalt der Zelle, seinem Verhältnis zur Zellwand
und zu allen auf ihn wirkenden chemischen und physikalischen Reizen
näher bekannt geworden war. Erst nachdem dies geschehen, vermochten
es Männer wie *Brücke* und *Pfeffer*, sich dem von *Dutrochet* in
Angriff genommenen Probleme mit der Aussicht auf neue, größere Erfolge
zuzuwenden.

Erwähnt sei noch, daß *Dutrochet* die zuerst von *Knight*[303]
untersuchten Richtungsbewegungen, wie den Geotropismus und den
Heliotropismus, als Reizwirkungen auffassen lehrte. Es handelt sich
nach *Dutrochet* bei diesen Erscheinungen nicht darum, daß den
Pflanzenteilen Bewegungen durch äußere Kräfte gleichsam aufgedrängt
werden. Solche Kräfte wirken vielmehr nur als äußere Faktoren oder
Reize, welche die innere Lebenstätigkeit der Pflanze auslösen.

Bahnbrechend für die weitere Erforschung der Reizbewegungen waren die
Untersuchungen[304] des soeben erwähnten deutschen Physiologen *Ernst
Brücke*[305].

Die merkwürdigen Bewegungen der Sinnpflanze oder Mimosa pudica hatten
schon im 18. Jahrhundert Untersuchungen veranlaßt. *Dutrochet*
hatte, wie wir sahen, gefunden, daß die Gelenkwülste (Abb. 32 c)
die Bewegungsorgane sind. Er hatte auch bemerkt, daß die Stiele
und Blättchen nicht bewegt werden, indem die untere Hälfte des
Wulstes sich etwa nach Art eines Muskels zusammenzieht. Während die
tierische Irritabilität eine ausschließliche Eigenschaft der Muskeln
ist, stand soviel fest, daß kein Teil im Organismus der Pflanze als
Muskel bezeichnet werden kann. »Offenbar«, sagt *Brücke*, »kann
es nicht genügen, daß man die untere Wulsthälfte mit einem Muskel
vergleicht, denn es fehlt uns für einen solchen Vergleich sowohl in
morphologischer als in physiologischer Hinsicht jeder Anhaltspunkt«.
Die untere Wulsthälfte ist, wie *Brücke* zeigte, jedoch reizbar.
War die untere Wulsthälfte nicht mehr vorhanden, so bekam *Brücke*
durch die Einwirkung von Reizmitteln keine Veränderung mehr. Auch bei
den Blattstielen zweiter Ordnung, die sich auf Reize hin gegen die
verlängerte Achse des Blattstiels erster Ordnung bewegen (s. Abb. 32),
erwies sich als die reizbare Seite diejenige, nach welcher hin die
Bewegung erfolgt.

Über die Mechanik dieser Bewegungen sollte eine zufällige Beobachtung
den ersten Fingerzeig geben. Bei der Reizung färbte sich nämlich die
untere Wulsthälfte dunkel. *Brücke* wies nach, daß dieses Dunkelwerden
darauf zurückzuführen ist, daß aus den Zellen, welche die untere
Wulsthälfte bilden, bei der Reizung plötzlich Pflanzensaft austritt,
der sich in die vorher mit Luft gefüllten Interzellularräume ergießt.
Die durch plötzliche Abnahme der Turgeszenz hervorgerufene Erschlaffung
des Zellgewebes, das die reizbare Hälfte bildet, ist danach allein die
Ursache der eintretenden Krümmung. Die untere Wulsthälfte ist, wie
*Brücke* erkannte, mit einer großen Menge von geschlossenen Schläuchen
zu vergleichen, welche biegsame Wände besitzen und strotzend mit
Flüssigkeit gefüllt (turgeszent) sind. Diese Schläuche liegen in einer
gemeinsamen Hülle, der Rinde nämlich. Das Ganze wird eine gewisse
Gestalt annehmen und einer äußeren Gewalt, die ihm eine Formänderung
zu geben sucht, einen gewissen Widerstand entgegensetzen. Lassen die
turgeszenten Zellen oder die Schläuche, um in dem Bilde zu bleiben,
plötzlich Flüssigkeit aus sich heraus und in die Zwischenräume treten,
wo sie keinen Druck oder Turgor mehr ausübt, so wird mit der Änderung
der Spannung eine Formveränderung eintreten, welche andauert, bis
zwischen den wirkenden Kräften wieder ein Gleichgewichtszustand
vorhanden ist.

Auf ähnliche mechanische Ursachen führte *Brücke* auch die
Fortpflanzung des Reizes zurück, die sich an der Mimosa beobachten
läßt. Durch Diffusionsversuche war er darauf aufmerksam geworden, daß
bei einem gegebenen Druck Wasser durch die Zellwand viel leichter
hindurchtritt, wenn auf beiden Seiten der Wand Wasser ist, als wenn
sich auf der einen Seite Luft befindet. Dies bot den Schlüssel zum
Verständnis dar. Sind nämlich die einzelnen Zellen strotzend mit Saft
gefüllt, und veranlaßt ein leiser Druck, daß aus irgend einer Zelle
etwas Saft austritt und in die Interzellularräume fließt, so kann
dieser Saft, indem er die angrenzenden Zellwände benetzt, Veranlassung
geben, daß aus den angrenzenden Zellen ebenfalls Saft austritt. Da
die Interzellularräume zusammenhängen, so kann dieser Vorgang sich
rasch fortpflanzen und einen neuen Gleichgewichtszustand des ganzen
Pflanzengewebes herbeiführen.

Durch diese Untersuchung *Brückes* war zwar nicht das letzte Wort
über die Mechanik der Reizbewegungen gesprochen. Man ersieht aber aus
dem Einblick in den von *Brücke* eingeschlagenen Weg, daß hier eine
Arbeit vorliegt, die es wegen der ganzen Art des Verfahrens und der
Wichtigkeit der erlangten Ergebnisse wohl verdient, als ein »Glanzpunkt
in der Entwicklung der Phytodynamik« bezeichnet zu werden[306]. Sie
ist die Grundlage und das Muster für viele später auf diesem Gebiete
geführte Untersuchungen gewesen.

In einer zweiten pflanzenphysiologischen Arbeit[307] befaßte sich
*Brücke* mit der alten, zuerst von *Stephan Hales* behandelten Frage,
durch welche Kraft das Wasser aus der Erde bis in die Wipfel der Bäume
emporgetrieben wird, und welches die Wege sind, die es hierbei durch
die Wurzeln, den Stamm und die Äste nimmt. Das wichtige Ergebnis
seiner Untersuchung bestand in dem Nachweis, daß nicht die Gefäße,
wie man bis dahin meist angenommen hatte, sondern die lebenden Zellen
den Blutungsdruck erzeugen. Er fand nämlich im Frühling, kurz vor
dem Beginn des Blutens, alle Zellen mit Flüssigkeit durchtränkt,
die Spiralröhren bis in die Wurzel hinunter jedoch leer, d. h. nur
mit Luft gefüllt. »Diese Tatsache«, bemerkt *Brücke*, »schließt von
vornherein jede Hypothese über das primäre Aufsteigen des Saftes
in den Spiralröhren aus«. Es zeigte sich vielmehr, daß der Saft
aus den Zellen in die Spiralröhren übergeht und zwar erst, nachdem
sich sämtliche Zellen des Stockes gefüllt haben. Die Frage, ob die
Spiralröhren den Saft aus den Zellen *aufsaugen* oder ob er aus den
Zellen in die Spiralröhren *gepreßt* wird, entschied *Brücke* im
letzteren Sinne. Die einzige, den Spiralröhren innewohnende Kraft
sei die Haarröhrchenanziehung (die Kapillarattraktion). Durch sie
könne aber der Übergang des Saftes in die Spiralröhren nicht erklärt
werden, da letztere einen weit größeren Durchmesser als die Zellen
aufweisen. Wer daher meine, daß die Spiralröhren den Zellen das Wasser
durch Kapillarattraktion entzögen, verlange nichts anderes, als daß in
einem Vförmigen Kapillarrohr mit ungleich weiten Schenkeln das Wasser
in dem weiteren Schenkel höher als in dem engeren stehe, also eine
physikalische Unmöglichkeit.

Zu einem abschließenden Ergebnis über die Mechanik des Saftsteigens
ist *Brücke* indessen keineswegs gelangt. Er hat neben einigen
Richtigstellungen vor allem das Verdienst, diese Frage von
neuem in Fluß gebracht zu haben, eine Frage, deren Lösung für
die Pflanzenphysiologie ebenso wichtig sein mußte wie für die
Tierphysiologie die Mechanik der Blut- und Lymphbewegung.

Aus den Untersuchungen *Brückes* und verwandter Forscher ging immer
deutlicher hervor, daß in dem protoplasmatischen Inhalt der Zelle die
unmittelbare Grundlage alles pflanzlichen und tierischen Lebens gegeben
ist. Dieses wichtige Ergebnis fand seinen zutreffendsten Ausdruck in
*Brückes* berühmter Abhandlung über die Elementarorganismen, ein Wort,
das *Brücke* prägte, um die Zellen als organisierte Einheiten des
Gesamtlebewesens zu kennzeichnen[308].

Als die wesentlichsten Bestandteile der Zelle hatte *Schwann* die
Membran, das Protoplasma, den Kern und das Kernkörperchen hingestellt.
Als man dieses Schema auf alle Zellen anwenden wollte, stellten
sich jedoch Schwierigkeiten heraus. So erkannte man, daß die Membran
durchaus kein notwendiger Bestandteil der Zelle ist. Eine Membran,
sagt *Brücke*, kommt der Zelle in ihrer ersten Jugend wahrscheinlich
allgemein nicht zu, sondern sie ist, wo sie sich findet, erst später
durch einen allmählichen Verdichtungs- und Erhärtungsprozeß entstanden.
Auch den Kern dürfe man nicht als wesentlichen Bestandteil in das
Schema aufnehmen. Dagegen sei der Zellinhalt, das Protoplasma, der
eigentliche Leib der Zelle, an dem sich die Lebenserscheinungen
abspielen. Als man zuerst auf das Protoplasma aufmerksam wurde, hatte
man es dem äußeren Anschein gemäß für eine strukturlose, eiweißartige
Masse gehalten. Das Studium der am Protoplasma sich abspielenden
Lebenserscheinungen ließ indessen eine solche Auffassung als unzulässig
erkennen. Da man Erscheinungen, wie sie das Protoplasma zeigt,
am Eiweiß als solchem durchaus nicht wahrnimmt, so mußte man der
lebenden Zelle außer der Molekularstruktur der sie zusammensetzenden
organischen Verbindungen noch eine andere Struktur zuschreiben,
die *Brücke* als die Organisation des Protoplasmas bezeichnete.
Die an sich schon sehr zusammengesetzten Moleküle der organischen
Verbindungen sind in der lebenden Zelle nach *Brücke* nicht ohne eine
bestimmte Anordnung, sondern sie erscheinen als die Werkstücke, die
zum lebendigen Bau des Zellenleibes kunstreich zusammengefügt sind.
Die Pflanzenzelle zeigte sich mithin, wenn auch der unmittelbare
Aufschluß durch das Mikroskop noch fehlte, nicht minder kunstvoll
gebaut als die aus ihnen zusammengefügte, ganze Pflanze. »Dies
Bewußtsein«, sagt *Brücke*, »müssen wir nicht allein zur Untersuchung
der kleinsten Tiere mitbringen, sondern auch zur Untersuchung der
tierischen und pflanzlichen Zellen. Wir müssen in der Zelle immer einen
kleinen Leib sehen und dürfen die Analogien, die zwischen der Zelle
und den kleinsten Tierformen bestehen, nie aus den Augen lassen.«
*Brückes* Ausführungen haben den neueren Forschungen über das Wesen
der Zelle Ziel und Richtung gegeben, so daß seine Abhandlung über
die Elementarorganismen mit Recht als das Programm für die neuere
Zellforschung[309] bezeichnet werden konnte.

In gleichem Maße wie die Botanik wurde die Zoologie von der
experimentellen Forschungsweise durchdrungen. Unter den Männern, die um
die Mitte des 19. Jahrhunderts diese Forschungsweise auf das Studium
des tierischen Organismus angewandt haben, ist in erster Linie *Weber*
zu nennen.

*Ernst Heinrich Weber* wurde 1795 in Wittenberg geboren. Er lehrte
als Professor der Anatomie und der Physiologie in Leipzig, wo er 1878
starb. *Ernst Heinrich Weber* war der Bruder des als Physiker und
Mitarbeiter von *Gauß* bekannten *Wilhelm Weber*. Letzterer und der
ältere Bruder *Ernst Heinrich* schufen zunächst eine grundlegende
physikalische Arbeit in dem Werke: Die Wellenlehre auf Experimente
gegründet[310]. Während *Wilhelm* sich auch in seinen späteren
Forschungen auf die Physik beschränkte, ließ es sich *Ernst Heinrich*
angelegen sein, diese Wissenschaft in ihren Ergebnissen und in
ihrem Verfahren auf das Gebiet der Physiologie anzuwenden. Wohl der
glänzendste unter seinen in dieser Richtung abzielenden Versuchen ist
*E. H. Webers* Abhandlung: Über die Anwendung der Wellenlehre auf die
Lehre vom Kreislauf des Blutes, insbesondere auf die Pulslehre[311].

*Weber* hat zuerst eingehend begründet, daß bei der Blutbewegung
zwei Vorgänge scharf unterschieden werden müssen, nämlich die nur
langsam vor sich gehende Strömung des Blutes und die Fortbewegung
der Pulswelle, die sich mit solcher Geschwindigkeit fortpflanzt, daß
frühere Beobachter glaubten, der Pulsschlag trete in allen Teilen
des Arteriensystems gleichzeitig auf. *Weber* dagegen stellte schon
1827 fest, daß die in den Arterien erregten Wellen zwar eine sehr
kurze, aber noch wahrnehmbare Zeit beanspruchen, um sich durch das
Arteriensystem auszubreiten. Seine Versuche ergaben, daß das Anschlagen
der Pulswelle in der äußeren Kieferarterie an der Stelle, wo sie an die
untere Kinnlade gedrückt werden kann, etwa 1/7 Sekunde früher gefühlt
wird als das Anschlagen in dem über den Fußrücken laufenden Zweig der
Schienbeinschlagader. Da der Wegunterschied, um den es sich hierbei
handelt, 132 cm beträgt und dieser in 1/7 Sekunde durchlaufen wird, so
ergab sich für die Geschwindigkeit der Pulswelle im Körper des Menschen
ein Wert von 9,24 Metern.

Es galt nun, diese Beobachtung durch rein physikalische, dem im
Organismus sich abspielenden Vorgang in seinen Bedingungen möglichst
entsprechende Versuche nachzuprüfen. Dies geschah, indem *Weber* die
Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle in einem mit Flüssigkeit
gefüllten, elastischen Rohre maß. Das Ergebnis belief sich auf 11,26
Meter in der Sekunde, während nach der von *Weber* und seinem Bruder
entwickelten Theorie die Rechnung den Wert von 10,15 Metern ergeben
hatte.

Für die Pulswelle kommen zwei Umstände in Betracht, die bei dem Gang
der Untersuchung in Rücksicht gezogen werden mußten. Einmal ist die
Flüssigkeit, um die es sich hier handelt, nicht nur inkompressibel,
sondern gleichzeitig in Strömung begriffen. Ferner steht sie unter
einem erheblichen Drucke, wie schon *Hales*[312] durch seine Versuche
am Pferde dargetan hatte.

Zunächst wurde der Druck variiert, indem *Weber* die in einer
Kautschukrohre befindliche Flüssigkeit einmal dem verschwindend
kleinen Druck einer 8 mm hohen Wassersäule, das zweite Mal dem Drucke
einer 3500 mm hohen Säule aussetzte und jedesmal die Geschwindigkeit
der Wellenbewegung maß. Die Spannung war beim zweiten Versuche so
bedeutend, daß sich der Durchmesser der Kautschukrohre von 35,5 mm auf
41 mm vergrößerte. Trotz dieser Verschiedenheit des Druckes ergab sich
kaum ein Unterschied in der Geschwindigkeit der Wellenbewegung[313].

Benutzte *Weber* an Stelle der Kautschukrohre einen gerade gelegten,
durch geringen Druck gespannten Dünndarm, so wurde es *Weber* möglich,
derartige Wellen unmittelbar zu verfolgen und die ihnen zukommenden
Erscheinungen, wie z. B. die Reflexion der Wellen an dem geschlossenen,
unbeweglichen Ende des Darmes zu beobachten.

Endlich richtete *Weber* seine Versuche den im Körper obwaltenden
Verhältnissen entsprechend so ein, daß er den Schlauch in sich selbst
zurückleitete und mit einem das Herz vorstellenden Pumpwerk versah,
so daß ein vereinfachter Kreislauf hergestellt wurde, durch den viele
Erscheinungen des Blutkreislaufs veranschaulicht werden konnten.
*Webers* Versuchsanordnung wird durch nachstehende Abbildung 33
erläutert.

[Illustration: Abb. 33. Webers Modell zur Erläuterung der
Wellenbewegung im Blute[314].]

Das Stück Dünndarm h vertritt die Stelle der linken Hauptkammer.
Es wird an seinem Eingange b und an seinem Ausgange g mit Ventilen
versehen, welche den betreffenden Herzventilen entsprechend gebaut
sind. Das arterielle System wird durch *aa'*, das venöse durch *vv'*
dargestellt. An Stelle der Kapillargefäße wirkt der poröse, zwischen
a' und v' eingeklemmte Schwamm c. Durch l wird der Apparat mit Wasser
gefüllt und dann geschlossen. Drückt man bei v den Darm zusammen, so
leistet v den Dienst der Vorkammer und h denjenigen der Herzkammer.
Eine besondere Vorkammer ist in dem Modell nicht nötig, weil sich
zwischen der Vorkammer und den Venen kein Ventil befindet. Beim
Zusammendrücken von h schließt sich das Ventil bei b und hindert
die Flüssigkeit nach v auszuweichen. Sie wird daher durch g nach a
gedrängt. Da *aa'* eine dehnbare, elastische Röhre ist, findet sie hier
Platz. Daß die Spannung die Flüssigkeit nach h zurücktreibt, verhindert
das Ventil bei g. Wäre die Röhre *aa' v'v* überall gleich weit, so
würde in ihr überall der gleiche Druck herrschen. Wird aber die Röhre
bei c durch einen Schwamm verstopft, der die Kapillargefäße vorstellt,
so kann die Flüssigkeit dort infolge der Reibung nicht schnell genug
hindurchdringen. Die von a kommende Wellenbewegung wird daher in c
reflektiert. Dasselbe geschieht im Menschen durch die Kapillargefäße,
so daß man in den Venen den Puls nicht mehr wahrnehmen kann. Geschieht
in h die Zusammenziehung in rascher Folge, so findet im Abschnitt
*aa'* eine Ansammlung der Flüssigkeit und eine Steigerung des Druckes
statt. Es nimmt nämlich die Menge der Flüssigkeit in *aa'* (dem
arteriellen Teil des Gefäßsystems entsprechender Abschnitt des Rohres)
so lange zu und in *vv'* (den Venen entsprechend) so lange ab, bis der
Unterschied des Druckes in *aa'* und *vv'* so groß ist, daß von einem
Zusammenpressen bei h (Herz) bis zum andern gerade so viel Flüssigkeit
durch die Poren des Schwammes (Kapillargefäße) dringt, als von h nach
a getrieben wird. Ist dieser Beharrungszustand eingetreten, so ist der
Druck in *aa'* vielleicht 10mal größer als in *vv'*. In Übereinstimmung
mit diesen Versuchsergebnissen fand auch schon *Hales* den Blutdruck in
den Arterien 10-12mal so groß wie in den Venen[315].

Das Arteriensystem leistet infolge der Elastizität seiner gespannten
Gefäßwände, wie *Weber* sich ausdrückt, einen ähnlichen Dienst wie
der Windkessel in den Feuerspritzen. Durch den Überdruck, der in den
Arterien herrscht, wird nämlich ein ununterbrochenes Strömen des Blutes
durch die Haargefäße in die Venen[316] verursacht.

Wir haben bei diesen Versuchen etwas länger verweilt, weil sie ganz
besonders geeignet sind, einen Einblick in die Werkstatt und die
Arbeitsweise des modernen Physiologen zu gewähren. Durch *Webers*
Abhandlung haben die wichtigsten Fragen über die beim Blutkreislauf
sich abspielenden Vorgänge ihre Erledigung gefunden. Aus diesen
Gründen, vor allem aber wegen der meisterhaften Art der Darstellung und
der Zurückführung verwickelter Vorgänge auf einfachere Erscheinungen
ist *Webers* kleine Schrift zur Einführung in die neuere Physiologie
besonders geeignet.

Die Mechanik des Blutkreislaufes wurde zwar, wie wir soeben erfuhren,
durch *Webers* Untersuchungen in befriedigender Weise erklärt. Weit
schwieriger gestaltete sich indessen die mit dem Blutkreislauf in
engster Beziehung stehende Frage nach der absondernden Tätigkeit der
Drüsen. Den wichtigsten Versuch, hierüber durch das Hilfsmittel der
experimentellen Forschungsweise Klarheit zu gewinnen, verdanken wir
*Ludwig*[317].

Daß viele Drüsen nur unter der Wirkung der Nerven ihr Sekret absondern,
war bekannt. Diese Wirkung kann darin bestehen, daß der Nerv, der
zu der betreffenden Drüse in Beziehung steht, die Muskeln der in
ihr enthaltenen Gefäße zu Kontraktionen veranlaßt und dadurch den
Blutdruck vermehrt. Es wäre aber auch möglich, daß die Nerven nicht
durch die erwähnte Änderung der mechanischen Bedingungen die Sekretion
hervorrufen, sondern daß sie unmittelbar auf die sezernierenden
Elemente wirken, indem sie ihre chemischen Eigenschaften ändern.
Hierüber sollten die Versuche *Ludwigs* entscheiden.

Für diese Versuche wählte *Ludwig* die Unterkieferspeicheldrüse
(Glandula submaxillaris), welche gleich den übrigen Speichel
absondernden Organen (der Unterzungenspeicheldrüse und der
Ohrspeicheldrüse) paarweis vorhanden ist. Die Unterkieferspeicheldrüse
wurde gewählt, weil sie selbst und die für sie in Betracht kommenden
Nerven und Blutgefäße leicht freigelegt werden können. Auch ist
ihr Ausführungsgang selbst bei kleineren Tieren weit genug, um das
Einführen eines Quecksilbermanometers zu gestatten. Endlich liefert
diese Drüse in kurzer Zeit eine beträchtliche Menge ihres Sekrets.
Die Absonderung des letzteren erfolgt durch Nervenreiz. Und zwar
sind es Äste des vom Gehirn entspringenden dreigeteilten Nerven, des
Trigeminus, welche die Drüsentätigkeit hervorrufen.

*Ludwigs* Messungen erstreckten sich nun auf drei Vorgänge, deren
gegenseitige Abhängigkeit zu untersuchen war, auf die Nervenerregung,
den Blutdruck und die Sekretionskraft. Der Nerv wurde gereizt durch
den von *Du Bois Reymond* für physiologische Zwecke eingerichteten
Magnetinduktionsapparat[318]. Wenn auch kein absolutes Maß für die
Nervenerregung zur Verfügung stand, so ließ sich doch der erregende
Einfluß des Stromes durch Verstärkung desselben oder durch Einschalten
eines mehr oder minder großen Nervenstücks in den Stromkreis
variieren. Der Druck unter dem das Drüsensekret austritt, wurde nach
dem von *Hales* zur Bestimmung des Wurzeldruckes in die Wissenschaft
eingeführten Verfahren[319] mit Hilfe des Quecksilbermanometers
gemessen. Die Quecksilbersäule begann wenige Sekunden nach der ersten
Wirkung des Magnetinduktionsapparates zu steigen und erreichte oft
eine bedeutende Höhe. Gleichzeitig mit dem Absonderungsdruck wurde
der Blutdruck in den die Drüsen versorgenden Gefäßen mittelst einer
Meßröhre ermittelt.

Die Untersuchung bewies unzweifelhaft, daß die Kraftquelle, welche
den Speichel in die Drüsengänge hineintreibt, unter keinen Umständen
in der Kraft, welche das Blut bewegt, gesucht werden kann. Der
Sekretionsdruck steigt nämlich sehr schnell, während der Blutdruck in
der benachbarten Arteria carotis (Halsschlagader) fast unverändert
bleibt. Von Bedeutung für die Ermittlung und Darstellung derartiger
Versuchsergebnisse war das um jene Zeit immer mehr sich einbürgernde
Registrier- und Aufzeichnungsverfahren. Um die zu messenden Größen für
jedes Zeitteilchen zu registrieren, bediente sich *Ludwig* des von ihm
erfundenen Kymographions, eines Apparates, der die Höhe des Blutdrucks
mißt und aufzeichnet. Ein Beispiel möge uns zeigen, wie dieses
graphische Verfahren von *Ludwig* auf physiologische Versuche angewandt
wurde.

[Illustration: Abb. 34. *Ludwigs* graphische Darstellung des
Sekretionsdrucks und des Blutdruckes.]

Die Versuche wurden in der erläuterten Weise an einem Hunde angestellt.
Die Beobachtungszeit, welche in der graphischen Darstellung (Abbildung
34) auf der Abszisse abzulesen ist, betrug 52 Sekunden. Während dieser
Zeit erhob sich der Sekretionsdruck von 0 auf 190 mm Quecksilberdruck.
Er wird in der Abbildung durch die Kurve AAA dargestellt. Wir ersehen
aus der Zeichnung, daß nach Ablauf der halben Zeit der Sekretionsdruck
schon die Höhe des Blutdruckes erreicht hatte. Letzterer betrug von
geringen Schwankungen abgesehen (siehe die Kurve CCC) unverändert etwa
112 mm Quecksilberdruck. Der Sekretionsdruck erreichte mitunter den
doppelten Wert des gleichzeitig in der Halsschlagader herrschenden
Mitteldrucks.

Der Versuch wurde jetzt in der Weise abgeändert, daß während seiner
Dauer der Druck in einer aus der Speicheldrüse kommenden Vene
gemessen, im übrigen aber alle früheren Bedingungen eingehalten wurden.
Das Ergebnis war das gleiche. Der Absonderungsdruck stieg bei schwacher
Erregung der Nerven auf 85, bei starker auf 125 mm, während der Druck
in der Vene ohne alle Schwankungen während der ganzen Dauer des
Versuches 12 mm betrug.

Ihren Abschluß fanden diese Versuche durch den Nachweis, daß die
Speichelabsonderung durch Reizung des Nerven auch nach dem Aufhören des
Blutkreislaufes bei vollkommenem Stillstand des Herzens hervorgerufen
werden kann. Damit war die ältere Filtrationstheorie, welche annahm,
daß infolge einer Erhöhung des Blutdruckes durch eine Art von
Filtration das Sekret aus dem Drüsengewebe in die Kanäle übertrete,
widerlegt.

Daß es sich bei der Speichelabsonderung nicht um eine beim Kauen
vor sich gehende Auspressung des Sekretes handeln kann, wurde durch
die Beobachtung widerlegt, daß mitunter während einer Reizung in
ununterbrochenem Strome eine Speichelmenge abgesondert wird, die an
Volumen die Speicheldrüse selbst um das Vierfache übertrifft[320].

Wenn wir uns diese Reihe von glänzenden Versuchen und das von *Ludwig*
in die Physiologie eingeführte graphische Verfahren noch einmal
vergegenwärtigen, wird uns das Unzutreffende recht offenbar, das in
dem Worte *Goethes* liegt: »Was die Natur dem Geist nicht offenbaren
mag, das zwingst du ihr nicht ab mit Hebeln und mit Schrauben«. Es
ist eben ein Wort, das unter dem Einfluß der extremen Richtung der
älteren Naturphilosophie entstanden war, einer Richtung, in deren
Überwindung gegen die Mitte des 19. Jahrhunderts der Fortschritt
der Naturwissenschaft und einer mit ihr verbundenen, echten
Naturphilosophie liegt, wie sie sich heute immer mehr, gestützt durch
die aus der Geschichte der Naturwissenschaft entnommenen Lehren,
emporringt. *Ludwigs* Arbeit, durch welche die unmittelbare Einwirkung
der Nerventätigkeit auf die Sekretion nachgewiesen wurde und deren
für dieses Gebiet grundlegendes Studium durch die Herausgabe in
der *Ostwald*schen Sammlung erleichtert ist, fand ihre Fortsetzung
besonders durch *Claude Bernard* (1813 bis 1878). Letzterer untersuchte
den Einfluß der Nerven auf die die übrigen Verdauungssäfte in den
Magen und den Darm abscheidenden Drüsen. Dabei entdeckte er, daß die
Leber auch Zucker bildet, und daß die abnorm gesteigerte Zuckerbildung
dieses Organs, die Harnruhr oder Diabetes, durch die Verletzung eines
bestimmten Teils des Nervensystems, nämlich des vierten Hirnventrikels
(Zuckerstich) hervorgerufen werden kann.

Außer den erwähnten Untersuchungen von allgemeinster Bedeutung über den
Blutkreislauf und die Bildung der Sekrete wurde die Physiologie durch
manche Arbeit über vereinzelt vorkommende Erscheinungen gefördert.
Hierher gehört vor allem eine Arbeit des auch auf dem Gebiete der
Pflanzenphysiologie so hochverdienten *Brücke*[321]. Sie handelt von
dem Farbenwechsel des Chamäleons[322].

Die merkwürdige Erscheinung, welche dieses Tier darbietet, hatte
zahlreiche Forscher von *Aristoteles* an beschäftigt und die einander
widersprechendsten Meinungen hervorgerufen, so daß eine mit den
Hilfsmitteln der neueren Physiologie am lebenden Material ausgeführte
Untersuchung sehr erwünscht erschien. Dieser unterzog sich denn auch
*Brücke*.

*Aristoteles* hatte nur das Aufblähen und den Tod als Ursachen des
Farbenwechsels angeführt[323]. *Plinius* dagegen war der Ansicht,
das Chamäleon ändere seine Farbe in der Weise, daß es die Farbe der
Umgebung annehme[324]. Er scheint damit die damals herrschende Meinung
wiedergegeben zu haben. Nach dem Wiederaufleben der Wissenschaften hat
zuerst ausführlich über den Farbenwechsel des Chamäleons *Kircher*
(1601-1680) in seiner Schrift über Licht und Schatten berichtet[325].
*Kircher* schildert das Verhalten auf Grund eigener Beobachtungen.
Er brachte das Tier auf verschiedenfarbige Tücher und fand, daß
es jedesmal seine Hautfarbe der Farbe des betreffenden Tuches
anzupassen wußte. Nach *Kirchers* Meinung ist dieses Verhalten der
sicherste Schutz des nur langsamen und scheuen Geschöpfes gegen die
Nachstellungen seiner Feinde. Hinsichtlich der neueren Literatur
über diesen Gegenstand sei auf *Brückes* Arbeit hingewiesen, deren
wichtigste Ergebnisse hier kurz skizziert werden sollen.

An den ihm zur Verfügung stehenden Tieren fand *Brücke* alle Farben von
Orange bis zum Blaugrün vertreten. Jede dieser Farben vermochte durch
Braun in Schwarz überzugehen. Auch Weiß und Grau kamen vor.

*Brücke* zeigte nun zunächst durch eine eindringende, histologische und
physikalische Untersuchung, wie diese Farben zustande kommen und wies
gleichzeitig darauf hin, daß die ganze Erscheinung durchaus nicht so
vereinzelt dasteht, wie man früher glaubte. Alle Tiergruppen, besonders
die Seetiere, bieten, wie *Brücke* hervorhob, zahlreiche bisher nicht
untersuchte Farbenerscheinungen. Ja, das Tierreich enthalte einen
Reichtum an optischen Phänomenen ähnlich demjenigen, den das Polariskop
im Mineralreich erschlossen habe. Diese Farben kommen durch Interferenz
oder durch die verschiedenartige Stellung, welche Pigmentschichten
durch Superposition oder Juxtaposition zueinander einnehmen oder
endlich, wie es beim Chamäleon der Fall ist, aus beiden Ursachen
zustande.

*Brücke* fand nämlich in der Oberhaut des Chamäleons eine Schicht
polygonaler Zellen, welche lebhafte Interferenzfarben zeigen. Diese
Farben werden nach dem bekannten Prinzip der dünnen Blättchen erzeugt,
während die Interferenzfarben auf den Schuppen der Schmetterlinge und
den Schildern der Schlange durch feine parallele Leisten wie die Farben
der irisierenden Knöpfe hervorgerufen werden. Die Leisten haben z. B.
bei den Bandschildern der Ringelnatter einen Abstand von nur 0,0007
Millimetern. Unter der irisierenden Schicht, welche in der Oberhaut des
Chamäleons liegt, befinden sich in der eigentlichen Haut (der Cutis)
dieses Tieres zwei Pigmentschichten. Zunächst begegnet uns ein helles
Pigment von blaßgelber bis orangeroter Farbe. Dann folgt in größerer
Tiefe ein schwarzes Pigment, das in verzweigten Zellen unter, z. T.
auch in der Masse des hellen Pigmentes liegt. Dadurch, daß dieses
schwarze Pigment die Fähigkeit besitzt, bald an die Oberfläche zu
kommen, bald in die Tiefe zurückzugehen, wird, wie *Brücke* dargetan
hat, der merkwürdige Farbenwechsel der Haut hervorgerufen. Ähnlich
entsteht auch die blaue Farbe des Auges. »Die Iris des schönsten
blauen Auges«, sagt *Brücke*[326], »enthält keine Spur von einem
blauen Pigment. Ihre Farbe rührt lediglich davon her, daß ihr
durchscheinendes Gewebe vor einer schwarzen Pigmentschicht (in der
Aderhaut gelegen) ausgebreitet ist. Sobald man diese Schicht entfernt,
verschwindet auch das Blau. Nach demselben Prinzip werden sehr häufig
blaue und grüne Tinten bei Eidechsen und Schlangen erzeugt«.

Betrachtet man eine Hautstelle des Chamäleons, so wird diese Stelle
hell erscheinen, wenn das schwarze Pigment soweit zurückgezogen ist,
daß die darüber befindliche Schicht kein Licht mehr durchläßt. Nähert
sich das dunkle Pigment der Oberfläche, so geht die helle Farbe in
Blaugrau und endlich in Violettgrau über.

Nachdem *Brücke* auf solche Weise gezeigt, wie die verschiedenen Farben
zustande kommen, blieb noch die Ermittlung der den Farbenwechsel
hervorrufenden Umstände übrig. *Brückes* Versuche nach dieser Richtung
ergaben, daß unter den Einflüssen, welche den Farbenwechsel bewirken,
vor allem das Licht in Betracht kommt. In einen dunklen Raum gebracht,
wurden die Tiere bald hell. Den höchsten Grad von Dunkelheit erreichten
sie, wenn sie sich behaglich sonnten. Wurde ihnen dabei ein Halsband
von Stanniol umgelegt, so hatte sich darunter nach einigen Minuten ein
heller Streif gebildet.

Die Frage, ob etwa die erwärmende Kraft des Lichtes hierbei eine
Rolle spielt, mußte verneint werden. Die Farbenänderung wurde nämlich
schon durch das Licht einer Kerze bewirkt, während der Aufenthalt in
einem auf 33° erhitzten, vor Licht geschützten Brutofen auf diese
Änderung keinen Einfluß hatte. Ja, bei Kerzenlicht färbte sich die
Haut des Tieres sogar dunkler, wenn letzteres schlief. In diesem
Falle handelt es sich also offenbar um eine reine Reflexbewegung.
Doch ist der Farbenwechsel auch der Willkür des Tieres unterworfen.
Selbst vergiftete Tiere ließen während des Todeskampfes den Einfluß
des Lichtes auf die Farbe noch deutlich erkennen. Eine ähnliche
Reflextätigkeit läßt sich an den Augen beobachten, indem eine Reizung
des Sehnerven eine Zusammenziehung der die Pupille verengenden
Muskelfasern des Sphincter pupillae auslöst.

Eine merkwürdige Beobachtung machte *Brücke*, als er an Stelle des
Lichtes die Elektrizität als Reizmittel auf die Haut des Chamäleons
wirken ließ. Unter der Einwirkung der Elektrizität wurden nämlich
dunkle Stellen hell, während die hellen keine Veränderung erlitten.
Daraus ließ sich ganz gegen alle Erwartung nur schließen, daß derjenige
Zustand, bei welchem das dunkle Pigment bis unter die Epidermis
reicht, der passive und derjenige, bei dem es in der Tiefe verborgen
und das Tier infolgedessen hell ist, der aktive Zustand ist. Im Grunde
genommen löste also nicht das Licht, sondern die Abwesenheit von Licht,
die Dunkelheit, die Reflexbewegung aus. Um hierfür noch einen weiteren
Beweis zu liefern, zerstörte *Brücke* bei einigen Versuchstieren den
Sitz der Reflexbewegung, das Rückenmark, dann mußte der passive Zustand
eintreten, und wirklich zeigte es sich, daß dies derjenige ist, bei
welchem das dunkle Pigment aus der Tiefe emporsteigt und die Haut
schwarz erscheinen läßt. Als nämlich *Brücke* bei einem Chamäleon das
Rückenmark zerstörte, wurde es sofort ganz schwarz. Tötete er das Tier
dagegen, indem er das Herz herausschnitt, so wurde die Haut erst nach
und nach schwarz, weil in diesem Falle die Tätigkeit des Rückenmarks
allmählich erlosch[327].

Auch diese Arbeit zeigt uns, wie erst das induktive Verfahren
biologische Erscheinungen, die für Jahrtausende Rätsel waren,
aufzuhellen vermocht hat. Schon *Brücke* sprach die Hoffnung aus,
daß eine umfassende Untersuchung über die Farben der Tiere und ihre
Entstehung einen schätzbaren Beitrag nicht nur für die Zoologie,
sondern auch für die Farbenlehre liefern werde. Seitdem ist der
durch bewegliche Gewebselemente hervorgerufene Farbenwechsel als
eine im Tierreich sehr verbreitete, mit den Lebensbedingungen aufs
Engste verknüpfte Erscheinung erkannt worden, so daß das Verhalten
des Chamäleons nicht mehr als etwas Vereinzeltes und Absonderliches,
sondern als eine Steigerung einer »chromatischen Funktion« des
Tierorganismus erscheint.

Erwähnt seien von neueren Untersuchungen über diesen Gegenstand
diejenigen *Biedermanns* am Frosch und am Goldfisch. Letzterer besitzt
ein bewegliches gelbes Pigment, während beim Frosch (Rana temporaria)
durch Nervenreizung das schwarze Pigment zusammengeballt und das gelbe
ausgebreitet wird.

Um die grundlegenden neueren Untersuchungen auf dem Gebiete der
Physiologie des Gesichtssinnes hat sich *Listing* die hervorragendsten
Verdienste erworben. Wir verdanken ihm unter anderem eine wertvolle
mathematische Untersuchung über den Gang, den die Lichtstrahlen im
Auge nehmen, sowie die Festsetzung von Maßen für das vereinfachte
schematische Auge, die später *Donders*[328] in die Praxis eingeführt
hat.

Das Auge kann als ein System von drei das Licht verschieden brechenden
Mitteln angesehen werden, welche durch sphärische Flächen getrennt
sind. Die Krümmungsmittelpunkte dieser Flächen liegen auf einer geraden
Linie, der Augenachse. Das erste Mittel wird von der wässerigen
Feuchtigkeit gebildet, welche die vordere Augenkammer ausfüllt, das
zweite von der Linse und das dritte von dem Glaskörper. Die trennenden
Häute (Hornhaut, Linsenkapsel) werden diesen Teilen zugerechnet.

[Illustration: Abb. 35. *Listings* Darstellung der sechs Kardinalpunkte
des Auges.]

Um die mathematische Ableitung für den Gang, den die Lichtstrahlen
in einem solchen System nehmen, zu vereinfachen, hatte zuerst *Gauß*
gewisse Punkte eingeführt, die er Hauptpunkte nannte[329]. Sie sind
dadurch definiert, daß Bild und Gegenstand in ihnen gleich groß und
gleich gerichtet sind, d. h. auf derselben Seite der Achse liegen. Die
durch diese Punkte senkrecht zur Achse gelegten Ebenen nennt man die
Hauptebenen. Die Hauptpunkte liegen nach *Listing* in der vorderen
Augenkammer. Ihre gegenseitige Entfernung beträgt nur wenige Zehntel
eines Millimeters[330]. Außer den beiden Brennpunkten und den beiden
Hauptpunkten nahm *Listing* noch zwei weitere Punkte auf der Achse
des Auges an, die er als die Knotenpunkte bezeichnete. Sie haben
die Eigenschaft, daß die durch sie laufenden konjugierten Strahlen
einander parallel sind, d. h. verbindet man den ersten Knotenpunkt
mit dem leuchtenden Punkte und den zweiten mit dem Bildpunkt, so
laufen diese Verbindungslinien parallel. Die beiden Knotenpunkte
fallen ganz in die Nähe der hinteren Fläche der Kristalllinse. In der
nebenstehenden Abbildung ist die Lage dieser drei Punktpaare, welche
die Kardinalpunkte sind, weil sie das optische System vollkommen
bestimmen, nach *Listing* dargestellt[331].

*Listing* zeigte weiter, daß für die meisten Anwendungen sowohl die
Hauptpunkte wie die Knotenpunkte, die unter sich sehr nahe beieinander
liegen, in je einen einzigen mittleren Punkt vereinigt werden
können[332]. So entsteht *Listings* »reduziertes Auge«, dessen Wirkung
für alle praktischen Fälle gleich derjenigen des wirklichen Auges
gesetzt werden kann.

Die Maße, welche *Listing* für sein reduziertes Auge findet, sind die
folgenden: Die Entfernung des aus den beiden Hauptpunkten entstandenen
mittleren Hauptpunktes von dem vorderen Brennpunkt (*F^0E*) und die
Entfernung des mittleren Knotenpunktes vom hinteren Brennpunkt (FK)
sind gleich groß. Diese Entfernungen betragen jede etwa 15 mm, während
der Abstand des mittleren Hauptpunktes vom mittleren Knotenpunkte 5
mm beträgt. In dem reduzierten Auge liegt nach *Listing* der einfache
Hauptpunkt 2,34 mm hinter der vorderen Fläche der Hornhaut und der
einfache Knotenpunkt 0,47 mm vor der hinteren Fläche der Linse[333].

In seinem »Beitrag zur physiologischen Optik« gibt *Listing* auch eine
vortreffliche Beschreibung und Erklärung der von ihm »entoptisch«
genannten Erscheinungen. Es sind das Gesichtserscheinungen, bei welchen
Teile des Auges selbst gewissermaßen als Objekte wahrgenommen werden.
Zu ihnen zählen die »fliegenden Mücken«, die Aderfigur und anderes.
Bisher hatte man diese Erscheinungen den subjektiven beigezählt.
*Listing* schlug vor, sie als Übergangsgruppe zwischen den subjektiven
und den eigentlichen objektiven Wahrnehmungen des Auges zu betrachten
und legte ihnen deshalb die erwähnte besondere Bezeichnung bei.

Als Ursache einer bis dahin unbekannten entoptischen Erscheinung
erkannte *Listing* den Umstand, daß in den meisten Augen die brechenden
Medien mit undurchsichtigen Stellen behaftet sind, die hinsichtlich
ihrer Gestalt und ihrer gegenseitigen Lage sehr verschieden sind und
entoptisch wahrgenommen werden können.

*Listing* zeigte ferner, daß sogar durch äußere Eingriffe entoptische
Erscheinungen hervorgerufen werden können[334]. Wird z. B. das Auge
gerieben, so bilden sich an der Hornhaut Unebenheiten und Faltungen,
welche dadurch bemerkbar werden, daß im Gesichtsfelde Verschleierungen
auftreten. Diese Verschleierungen besitzen ein den Kräuselungen der
Hornhaut entsprechendes welliges Aussehen. Während der Bewegungen der
Augenachse verschieben sie sich, behalten aber ihre gegenseitige Lage
bei. Nach einiger Zeit wird die Hornhaut wieder glatt und gleichzeitig
verschwindet auch die Erscheinung, was auf den geschilderten
entoptischen Ursprung hinweist.

Selbst Unregelmäßigkeiten in der Verteilung der Tränenfeuchtigkeit
können, wie *Listing* nachwies, entoptisch wahrgenommen werden.
Staut man nämlich durch kleine Bewegungen des halbgesenkten
Augenlides die Feuchtigkeit auf, so läßt sich dieses Aufstauen an den
gebänderten Streifen beobachten, welche in geringer Entfernung vom
Lidrande entstehen, um allmählich infolge der wieder eintretenden,
gleichförmigen Verteilung der Feuchtigkeit wieder zu verschwinden.

Die Experimentalphysiologie leitet zur Psychologie hinüber und
schlägt dadurch eine der wichtigsten Brücken zwischen Philosophie und
Naturwissenschaft, wenn sie sich eingehender mit der Erforschung der
Funktionen unserer Sinnesorgane und der Natur der durch diese Organe
vermittelten Empfindungen beschäftigt. Eine der wichtigsten nach
dieser Richtung unternommenen Arbeiten ist *Webers* 1846 erschienene
Untersuchung über den Tastsinn[335].

Für den Physiker und den Chemiker ist es von der größten Wichtigkeit,
die Instrumente zu prüfen, deren sie sich bedienen, und zu ermitteln,
wieweit sie sich darauf verlassen können. Ebenso wichtig ist es für
den Physiologen, die Sinnesorgane, die dem Menschen angeborenen
Instrumente des Empfindens, zu untersuchen. Diese Untersuchung
hat hinsichtlich des Tastorganes zuerst *Ernst Heinrich Weber*
unternommen. Das Tastorgan verschafft uns Druckempfindungen, Orts- und
Temperaturempfindungen. Und wir wollen in der Kürze zeigen, wie *Weber*
den Orts-, den Druck- und den Temperatursinn messend zu untersuchen
gelehrt hat.

Der Ortssinn in der Haut beruht darauf, daß wir zwei Empfindungen,
die im übrigen vollkommen gleich sind, als getrennte Empfindungen
unterscheiden, wenn sie an verschiedenen, nicht zu sehr benachbarten
Stellen der Haut erregt werden. Und zwar unterscheiden wir nicht nur
die Stellen, an welchen auf unsere Haut eingewirkt wird, sondern wir
haben auch das Vermögen, den Abstand dieser Stellen und die Richtung
der Verbindungslinie ungefähr anzugeben. Hierauf gründete *Weber*
sein Verfahren, den Ortssinn der Haut zu untersuchen. Er berührte
bei der Versuchsperson, deren Augen geschlossen waren, gleichzeitig
zwei Stellen der Haut mit zwei kleinen, gleichgestalteten Körpern und
fragte die Person, ob ein oder zwei Körper die Haut berührten und ob,
wenn letzteres der Fall, die Richtung der verbindenden Linie quer
oder längs zum Körper verlaufe. Zu diesem Zwecke schliff *Weber* die
Spitzen eines Zirkels so ab, daß sie nicht mehr stachen, sondern nur
einen deutlichen Eindruck hervorbrachten. Sobald nämlich eine Berührung
Schmerz hervorruft, wird die Beobachtung dadurch viel unvollkommener,
weil der Schmerz nicht so lokal empfunden wird als eine Berührung, die
keinen Schmerz verursacht. Indem *Weber* nun den Zirkel anfangs mehr,
dann aber immer weniger öffnete, gelangte er schließlich zu derjenigen
Entfernung der Zirkelspitzen, bei welcher die beiden Eindrücke als ein
einziger Eindruck empfunden werden.

Die vergleichende Untersuchung der verschiedenen Teile der Haut ergab
nun folgendes. Mit dem feinsten Tastsinne ausgerüstet zeigte sich die
Zungenspitze. Ihre Fähigkeit, benachbarte Eindrücke noch getrennt
wahrzunehmen, erwies sich 50mal so groß als die entsprechende Fähigkeit
des Oberarms oder des Oberschenkels. Auf die Zungenspitze folgten in
der Feinheit des Ortssinnes die Lippen und die Fingerspitzen, an denen
der Ortssinn der Hände am stärksten entwickelt ist. Hinsichtlich der
Handflächen ergab sich, daß die innere Fläche die Rückenfläche und auch
die untere Fläche der Füße in der Schärfe des Ortssinnes bedeutend
übertrifft. Am geringsten ist die Ausbildung dieses Sinnes am Rumpfe.

Ähnliche Verschiedenheiten wurden um jene Zeit von anderen Forschern
auch für die Empfindlichkeit der verschiedenen Netzhautstellen
nachgewiesen. Bekanntlich werden Gegenstände, die sich seitwärts von
der Augenachse befinden, nur unvollkommen wahrgenommen, so daß man z.
B. die ausgespreizten Finger der seitwärts gehaltenen Hand nicht mehr
deutlich unterscheiden kann. Die Empfindlichkeit der Netzhaut suchte
man[336] dadurch zu bestimmen, daß man den Durchmesser des kleinsten
Gegenstandes, den man noch wahrnehmen kann, für die einzelnen Teile der
Netzhaut ermittelte. Dieser Durchmesser beträgt

  im Zentrum      0,0008 Linien
  5° vom Zentrum  0,0024   "
  25° "    "      0,0130   "

Der Gegenstand mußte also, um 5° vom Zentrum der Netzhaut entfernt
durch diese wahrgenommen zu werden, einen dreimal so großen Durchmesser
haben wie ein Gegenstand, dessen Bild in jenes Zentrum fällt.

Um die Empfindlichkeit des Tastorganes für Druckunterschiede zu
bestimmen, legte *Weber* der Versuchsperson zwei verschiedene Gewichte
von gleicher Gestalt und gleich großer Oberfläche wiederholt auf den
nämlichen Teil der Hand und ließ den Beobachter darüber urteilen,
welches von beiden Gewichten das schwerere sei. Eine Reihe von
Versuchen bewies, daß man zwei Gewichte am genauesten vergleichen
kann, wenn man sie nacheinander auf dieselben Teile der gleichen Hand
legt. Es ergab sich, daß die meisten Menschen auch ohne vorausgehende
längere Übung durch das Gemeingefühl der Muskeln zwei Gewichte noch
unterscheiden können, wenn sie sich wie 39 : 40 verhalten.

Schaltete man das mit der Muskelanstrengung verbundene Gemeingefühl
aus, indem man die Hand auf einem Tische ruhen ließ und sie dann in der
erwähnten Weise den Gewichtsproben aussetzte, so ging die Feinheit in
der Schätzung der Gewichte nur bis 29 : 30.

Eine Vergleichung endlich der Temperaturempfindungen der Haut stellte
*Weber* in der Weise an, daß er dieselbe Hand bald in die eine, bald in
die andere Vergleichsflüssigkeit hielt. Unter diesen Umständen konnte
er bei großer Aufmerksamkeit noch einen Temperaturunterschied von 1/5°
der *Réaumur*schen Skala wahrnehmen.

Die Untersuchungen *Webers* sind die Grundlage für die durch *Fechner*
begründete Psychophysik geworden[337], eine Wissenschaft, die
gesetzmäßige Beziehungen zwischen dem Physischen und dem Psychischen
festzustellen sucht. Insbesondere war es *Fechners* »psychophysisches
Grundgesetz«, das die Anregung zu zahlreichen wissenschaftlichen
Arbeiten auf diesem Grenzgebiete zwischen der Philosophie und der
Naturwissenschaft gegeben hat.

Die Versuche, die Schärfe unserer Sinne durch Messungen zu bestimmen,
hatten *Weber* zu der Annahme geführt, daß die Unterschiede der Reize
den absoluten Großen dieser Reize proportional zunehmen müssen, um
als gleichgroß zu erscheinen. Bezeichnen z. B. r, r', r'' verschieden
starke Reize eines Sinnesgebietes, so ist (r' - r)/r = (r'' - r')/r' =
(r''' - r'')/r''...., wenn die Unterschiede r' - r, r'' - r', r''' -
r''.... als gleich groß empfunden werden.

Dieses »*Weber*sche Gesetz« wurde von *Fechner* dahin abgeändert,
daß er die Empfindung nicht den Reizgrößen direkt proportional
setzte, sondern sie logarithmisch mit den letzteren wachsen ließ.
Eine der Voraussetzungen für dieses Gesetz war *Fechners* Gesetz
vom Schwellenwerte der Empfindung. Es besagt, daß kein Reiz ein
Bewußtseinsphänomen hervorzurufen vermag, wenn er nicht einen gewissen
Grad der Stärke hat und damit die sogenannte Schwelle überschreitet.
Dies vorausgeschickt, ließ sich das psychophysische Grundgesetz
folgendermaßen formulieren:

  E = c . log(r/ρ).

In dieser Formel bedeutet E die Empfindung, r den Reiz, ρ die Größe des
eben noch merklichen Reizes und c eine von anderen Umständen abhängende
Konstante.

Der weitere Ausbau der experimentellen Psychologie erfolgte durch
*Helmholtz* und insbesondere durch *Wundt*[338], der 1875 das erste
psychophysische Institut (in Leipzig) ins Leben rief. Die Aufgabe der
psychophysischen Forschung wurde durch *Wundt* dahin präzisiert, daß
sie den »Inhalt des Bewußtseins in seine Elemente zu zerlegen, diese
Elemente nach ihren qualitativen und quantitativen Eigenschaften
kennen zu lernen und die Verhältnisse der Existenz und der
Aufeinanderfolge derselben in exakter Weise zu ermitteln« habe.

Einen wertvollen Beitrag zur Psychophysik bildet *Herings* kleine
Schrift »Über das Gedächtnis als eine allgemeine Funktion der
organisierten Materie«[339]. Ist die gegenseitige Abhängigkeit zwischen
Geistigem und Materiellem eine gesetzmäßige, so ist damit, wie
*Hering* näher ausführt, das Band gefunden, welches die Physiologie
mit der Psychologie zu einem Ganzen verbindet. Die Phänomene des
Bewußtseins und die materiellen Veränderungen der organischen Substanz
erscheinen dann als zwei Veränderliche, die infolge einer gesetzmäßigen
Verknüpfung wie die veränderlichen Größen einer mathematischen
Funktion voneinander abhängen. Erst mit Hilfe dieser Hypothese von dem
funktionellen Zusammenhange des Geistigen mit dem Materiellen ist die
heutige Physiologie imstande, die Erscheinungen des Bewußtseins mit
Erfolg in den Kreis ihrer Untersuchungen zu ziehen, ohne den sicheren
Boden der naturwissenschaftlichen Untersuchung zu verlassen.

Indem *Hering* den Begriff Gedächtnis auch auf alle nicht-gewollten
Reproduktionen ausdehnt, erscheint ihm das Gedächtnis als ein
Urvermögen aller organisierten Materie. Neben dem individuellen gibt
es auch ein phylogenetisches Gedächtnis. Von diesem Standpunkte aus
erscheint die ganze individuelle Entwicklung eines Lebewesens als eine
fortlaufende Kette von Erinnerungen an die Entwicklung jener großen
Kette, deren Endglied jenes Einzelwesen bildet. Auch der tierische
Instinkt erscheint unter diesem Gesichtswinkel in einem wesentlich
neuen Lichte. Das Tier gilt nicht mehr als eine blinde Maschine,
sondern, wenn sich sein Verhalten so trefflich und scheinbar ganz von
selbst dem Zweck entsprechend regelt, so ist dies dem angeerbten Inhalt
des Gedächtnisses seiner Nervensubstanz zu verdanken. Hat doch die
Spinne ihre Kunst nicht selbst gelernt, sondern zahllose Generationen
dieser Gattung haben sie langsam von Stufe zu Stufe erworben.

Die Erforschung der mit der Nerventätigkeit in einem engen
Zusammenhange stehenden tierischen Elektrizität wurde von neuem durch
die Untersuchungen am Zitteraal angeregt. Das eigentümliche Verhalten
dieses Tieres wurde besonders von *Faraday* genauer untersucht[340].
*Faraday* benutzte sattelförmig gebogene Kupferplatten, die eine
gewisse Strecke des Fisches einschlossen. Von diesen Platten oder
Kollektoren, wie er sie nannte, führten Drähte nach den Apparaten, an
denen elektrische Wirkungen hervorgerufen werden sollten. Wurde z.
B. der eine Kollektor auf den vorderen, der andere auf den hinteren
Teil des Zitteraals gesetzt, so wurde das mit den Drähten verbundene
Galvanometer jedesmal, wenn das Tier einen Schlag gab, um 30-40°
abgelenkt. Die Ablenkung ließ erkennen, daß der Strom stets von dem
vorderen Teile des Körpers durch das Galvanometer nach dem hinteren
Teile ging. Brachte *Faraday* an Stelle des Galvanometers eine mit
Kupferdraht umwickelte Federpose, in die er eine Stahlnadel legte, so
wurde diese Nadel magnetisiert. Auch chemische Zersetzungen, z. B.
von Jodkalium, vermochte *Faraday* mit der Elektrizität des Tieres
hervorzurufen.

Daß das elektrische Organ des Zitteraals und des Zitterrochens zu
dem Nervensystem in anatomischer Beziehung steht, war schon lange
bekannt[341]. Offenbar hatte es nach den Versuchen *Faradays* den
Anschein, als ob Nerventätigkeit in Elektrizität umgesetzt werden kann,
wie sich die letztere in Wärme, Magnetismus und andere Naturkräfte
verwandeln läßt. Um so dringender erhob sich die Frage, worin die
Nerventätigkeit selbst besteht, und ob etwa das Agens, das in dem
Nervensystem seinen Sitz hat, mit einer der in der leblosen Natur
wirkenden Kräfte zu identifizieren sei. Die ersten erfolgreichen
Schritte zur Beantwortung dieser Frage unternahm der deutsche
Physiologe *Du Bois-Reymond*.

*Emil Du Bois-Reymond* wurde 1818 in Berlin geboren und durch
*Johannes Müller* der Anatomie und der Physiologie zugeführt. Seine
wissenschaftliche Lebensaufgabe erblickte *Du Bois-Reymond* in
der Erforschung der tierischen Elektrizität. *Du Bois-Reymonds*
Untersuchungen über diesen Gegenstand begannen im Jahre 1841.
Ihre wichtigsten Ergebnisse wurden in mehreren größeren Werken
zusammengefaßt[342]. In den weitesten Kreisen ist *Du Bois-Reymond*
durch seine Reden bekannt geworden[343]. Er starb in Berlin im Jahre
1896.

*Du Bois-Reymonds* Erfolge auf dem Gebiete der Nerven- und
Muskelphysiologie sind vor allem darauf zurückzuführen, daß er einer
der ersten Physiologen war, welcher die neuere Physik und das ganze
Rüstzeug des modernen Physikers vollkommen beherrschte. Als solcher
verstand er es, die Fehlerquellen zu vermeiden oder gehörig in
Rechnung zu ziehen, sowie seinen Messungen den größtmöglichen Grad von
Genauigkeit zu geben. Bei der Untersuchung der elektrischen Vorgänge,
die sich innerhalb der Nerven und Muskeln abspielen, bediente er sich
eines Multiplikators von nahezu 5000 Windungen und eines Nadelpaares
von höchster Empfindlichkeit. Seine Untersuchungen führten zur
Entdeckung des Nervenstroms, des Muskelstroms und ihrer Schwankungen.

Die Lehre von der Lebenskraft, der *Johannes Müller* bis zu seinem Ende
treu geblieben war, unterwarf *Du Bois-Reymond* einer vernichtenden
Kritik. In seiner oft dichterischen Sprache kennzeichnete er seine
Ansicht über die belebte Materie durch die Worte: »Ein Eisenteilchen
ist und bleibt dasselbe Ding, gleichviel ob es im Meteoriten
den Weltkreis durchfliegt, im Dampfwagenrade auf den Schienen
dahinschmettert, oder in einer Blutzelle durch die Schläfe eines
Dichters rinnt.«

Der große Aufschwung, den die Mikroskopie seit der Herstellung
achromatischer Linsensysteme erfahren hatte, kam in gleicher Weise der
Zoologie wie der Botanik zugute. Auch auf zoologischem Gebiete wurde
man jetzt in den Stand gesetzt, erfolgreich in den feineren Bau der
niedersten Lebewesen einzudringen und dadurch für die physiologische
Deutung der Lebensvorgänge die unentbehrliche anatomische Grundlage
zu gewinnen. Die neu gewonnenen Aufschlüsse betrafen vor allem das
Gebiet der einzelligen Organismen und das Wesen des Protoplasmas, des
eigentlichen Leibes der Zelle.

Während *Ehrenberg*[344] die Infusorien, um deren systematische
Bearbeitung er sich das größte Verdienst erwarb, als hochorganisierte
Wesen ansah und andere Forscher die Foraminiferen ihrer eigentümlichen
Schalenbildung wegen mit den viel höher stehenden Kopffüßlern
vereinigten, unter denen bekanntlich der Nautilus und die fossilen
Ammoniten gleichfalls aus Kammern bestehende Schalen besitzen, trat
seit 1840 etwa in der Auffassung dieser Geschöpfe eine bemerkenswerte
Wandlung ein, die zur Aufstellung des Typus der Protozoen führte.
Die Infusorien und die Foraminiferen wurden nämlich gleich einigen
verwandten Gruppen als einzellige Lebewesen erkannt, deren Körper
innerhalb der verschieden gestalteten Wandung nur aus einer
gleichartigen, sich bewegenden Masse, dem Protoplasma, besteht.

*Cuviers* Kreis der Radiärtiere, dem man bisher die Infusorien
zugewiesen hatte, mußte noch eine weitere Aufteilung über sich ergehen
lassen, indem der deutsche Zoologe *Leuckart* die erste und die dritte
Klasse dieses Kreises, die Stachelhäuter und die Pflanzentiere, trotz
ihres strahligen Körperbaues als gesonderte Typen hinstellte. Für die
Stachelhäuter wurde der Besitz eines Gefäßsystems und das Vorhandensein
eines Darmes als charakteristisch erkannt, während man bemerkte,
daß bei den Pflanzentieren oder Cölenteraten eine so weitgehende
Trennung der Verrichtungen noch nicht stattgefunden hat, sondern daß
ein einziger Hohlraum, der aus diesem Grunde als Gastrovaskularraum
bezeichnet wird, die Verdauung und den Kreislauf vermittelt.

Wie auf botanischem, so wurde auch auf zoologischem Gebiete die
Einsicht in die Verwandtschaft der niederen Formen in hohem Grade
durch den Ausbau der Entwicklungsgeschichte gefördert. Die Befunde
der letzteren wiesen z. B. den bis in die neuere Zeit bald zu den
Pflanzen gerechneten, bald als Tierstöcke betrachteten Schwämmen ihren
Platz neben den Polypen und den Quallen innerhalb des Kreises der
Pflanzentiere an.

Das Studium der niederen Tiere machte auch mit dem zuerst als etwas
ganz Paradoxes erscheinenden, später in seiner Bedeutung und in seiner
großen Verbreitung erkannten Vorgang des Generationswechsels bekannt.
Die erste ausführliche Abhandlung[345] »Über den Generationswechsel«
verdanken wir dem Dänen *Steenstrup* (geboren in Kopenhagen 1813).
Generationswechsel nennt man seit *Steenstrup* »die merkwürdige
Erscheinung, daß ein Tier eine Brut erzeugt, die nicht dem Muttertiere
ähnlich ist oder wird, sondern diesem unähnlich ist und selbst eine
Brut hervorbringt, die zur Form des Muttertieres zurückkehrt. Es findet
also ein Muttertier nicht in seiner eigenen Brut, sondern erst in
seinen Nachkommen der zweiten, ja mitunter erst der dritten Generation
seinesgleichen wieder.«

Die erste Beobachtung dieser Art hatte im 18. Jahrhundert *Bonnet*
gemacht. Sie betraf die Parthenogenese der Blattläuse. *Bonnet*
hatte gefunden und spätere Beobachter hatten es bestätigt, daß im
Frühling aus den Eiern der Blattläuse eine Generation hervorgeht, die
ohne vorhergehende Befruchtung eine neue Generation erzeugt. Diese
Jungfernzeugung oder Parthenogenese wiederholt sich, wie schon die
ersten Beobachter erkannten, mehrere Male. Endlich kommt immer eine aus
geflügelten Männchen und ungeflügelten Weibchen bestehende Generation.
Es findet Befruchtung und die Ablage von Eiern statt, worauf im
folgenden Jahre die Reihe der parthenogenetischen Zeugungen von neuem
beginnt.

Die nächste derartige Beobachtung machte der als Dichter mehr denn
als Zoologe bekannte *Chamisso* während seiner Weltumsegelung mit dem
von der russischen Regierung ausgesandten Schiffe *Rurik* im Jahre
1819. Es hatte schon lange die Aufmerksamkeit der Seefahrer erregt,
daß bei den Salpen oft eine Menge von Individuen (20, 40 und mehr)
zu langen Ketten vereinigt vorkommen, während andere Salpen, die
mitunter noch die Spuren eines früheren Zusammenhanges aufweisen,
als Einzelwesen umherschwimmen. *Chamisso*[346] machte nun an diesen
zylindrischen, durchsichtigen Salpen die überraschende Beobachtung,
daß eines dieser Tiere durch Sprossung, also auf ungeschlechtlichem
Wege, eine Kette kleinerer Individuen erzeugt, aus denen durch
geschlechtliche Fortpflanzung wieder die Einzelsalpe hervorgeht.
Ähnliche Vorgänge beschrieb dann *Sars* (geboren 1805 in Berlin, war
Pfarrer in der Nähe von Bergen und wurde in Anerkennung seiner dort
betriebenen zoologischen Untersuchungen zum Professor der Zoologie
in Christiania ernannt). *Sars* lehrte 1829 die Strobilaform der
Polypen und den Zusammenhang dieser durch Teilung (Strobilation) sich
vermehrenden Form mit den frei umherschwimmenden Medusen kennen.
Diesen Vorgang finden wir auf der ersten Tafel des von *Steenstrup*
herausgegebenen Werkes über den Generationswechsel dargestellt. Die
von *Sars* herrührenden Zeichnungen sind zum Teil in manche Lehrbücher
übergegangen; sie mögen hier in ihrer Vollständigkeit Platz finden (s.
Abb. 36).

[Illustration: Abb. 36. Die Entwicklung der Medusa aurita
(Ohrenqualle). *Steenstrup*, Über den Generationswechsel. Tab. I. Fig.
1-30.]

Fig. 1-5 zeigt die aus dem befruchteten Ei der Meduse hervorgegangene,
einem Aufgußtierchen ähnliche, frei umherschwimmende Flimmerlarve.
Diese setzt sich fest (6 und 7), verliert ihre überflüssig gewordenen
Bewegungsorgane, entwickelt dafür aber am oberen Ende einen Kranz von
Tentakeln. Mitunter sitzen an den entwickelten, kleinere durch Knospung
entstandene Individuen (18).

Die Figuren 20-30 zeigen die Entwicklung der zweiten Generation.
Zunächst bildet sich eine Furche (Fig. 20), dann entstehen unter
Heranwachsen des Tieres zu einem Tierstock mehrere Querrunzeln (21).
Schließlich findet eine völlige Querteilung (22) und Trennung (23) der
Medusenlarven statt. Fig. 25 zeigt eine freie Medusenlarve nach ihrer
Loslösung in natürlicher Größe. Die Figuren 26-29 zeigen die weitere
Entwicklung, und in Fig. 30 haben wir ein völlig entwickeltes, mit 4
Mundarmen und einem Kranz von Randtentakeln versehenes Individuum.

Wir haben bei diesem Vorgang etwas länger verweilt, weil wir in ihm
eine der schönsten und frühesten Studien über einen vollständig
aufgehellten Entwicklungsvorgang aus dem Kreise der niederen Tiere
besitzen, eine Studie, die für spätere Untersuchungen auf diesem
so schwierigen Gebiete anregend und mustergültig gewesen ist. Vor
allem ist *Steenstrups* Abhandlung auch deshalb wertvoll, weil sie
zeigt, wie eine Fülle vereinzelt stehender Tatsachen durch denkende
Betrachtung und Aufstellung neuer Begriffe dem Verständnis näher
gebracht werden kann. Allerdings macht sich bei dieser Art der
Betrachtung die Subjektivität des Forschers mehr als bei der rein
empirischen Feststellung von Tatsachen geltend. Dennoch kann nur durch
Verallgemeinern, durch Herausschälen neuer Begriffe und Gesamteindrücke
der, wie *Steenstrup* sich drastisch ausdrückt, mit roher Nahrung, d.
h. vereinzelt dastehenden Tatsachen oft bis zur Dyspepsie überfüllten
Wissenschaft geholfen werden.

*Steenstrup* dehnte die Untersuchung über den Generationswechsel
(die Metagenese) auch auf den Kreis der Würmer, insbesondere auf die
Eingeweidewürmer, aus. Die Reihe der Wirbeltiere, bemerkt er in seiner
Schlußbetrachtung, ist die einzige, in der sich der Generationswechsel
noch nicht hat nachweisen lassen. Für die niederen Tiere ist der
Generationswechsel nach seinen Untersuchungen nicht mehr etwas
Vereinzeltes, wie es anfangs schien, sondern es hat sich hier das
Goethesche Wort bestätigt: Die Natur geht ihren Gang, und was uns als
Ausnahme erscheint, ist Regel.

*Steenstrup* wies für den Generationswechsel nicht nur eine weit
größere Häufigkeit, als man nach den ersten Entdeckungen auf diesem
Gebiete ahnen konnte, sondern auch die Naturnotwendigkeit nach, indem
er den Generationswechsel als eine besondere, durch die Umstände
bedingte Art der Brutpflege betrachtete. Ganze Tiergruppen kamen ferner
nach diesen Feststellungen in Fortfall, weil man sie als unentwickelte
Formen erkannte, die sich zu der vollkommenen Art verhalten wie die
Arbeiterinnen der Ameisen und der Bienen zu den das Zeugungsgeschäft
besorgenden Weibchen und Männchen. In anderen Fällen erkannte man,
daß mehrere Formen, die man bisher als verschiedene Arten betrachtet
hatte, nur Entwicklungsstufen eines und desselben Tieres sind. Das
schönste Beispiel hierfür boten die Medusen- und die Strobilaform
von *Sars*. Nach *Steenstrup* ist der Generationswechsel keineswegs
auf die Tierwelt beschränkt, er findet vielmehr sein Analogon in der
Entwicklung der Pflanze, ja er ist vielleicht ihr ganz besonders
eigentümlich und, wenn er uns im Tierreich begegnet, nur eine
Funktion des vegetativen Lebens. Nach *Steenstrups* Auffassung ist
nämlich der Baum eine nach einem vegetativen Grundgesetz geordnete
Kolonie von Individuen. Die Folge von Generationen, welche diese
Kolonie zusammensetzen, findet ihren Abschluß in den Staub- und den
Fruchtblättern. Letztere bringen den Samen hervor, der wieder dieselbe
Bahn durchläuft.

Ganz an die neuere Entwicklungslehre anklingend lauten die Worte
*Steenstrups*, daß der Generationswechsel etwas weniger Vollkommenes
sei, das an dem Tierleben hängen geblieben, als dieses sich über das
Pflanzenleben emporgehoben habe. Ein solcher Ausspruch aus dem Munde
*Steenstrups* ist nicht als etwas nur bildlich Gemeintes zu verstehen,
sondern ein deutlicher Hinweis auf den Jahrzehnte später durch *Darwin*
zu neuem Leben erweckten Transformismus. Was diese durch *Lamarck* und
durch *Darwin* begründete Lehre für die biologischen Wissenschaften
bedeutet, soll der Gegenstand des nächsten Abschnitts unserer
Darstellung sein.



11. Die wissenschaftliche Begründung der Entwicklungslehre.


Den zuletzt geschilderten entwicklungsgeschichtlichen Untersuchungen
gebührt nicht nur das Verdienst, daß sie eine festere Begründung des
natürlichen Systems der Pflanzen und der Tiere ermöglichten, sie haben
den Blick auch über das Werden des Einzelwesens hinaus auf die Frage
nach der Entstehung der Art, ja des gesamten so mannigfach gegliederten
Systemes selbst gelenkt.

Schon im 18. Jahrhundert machte sich gegen den starren Artbegriff,
der *Linné* bei dem Ausbau seines Systems geleitet hatte, Einspruch
geltend. Dem Gedanken *Linnés*, daß so viel Arten vorhanden seien,
als Gott im Anbeginn geschaffen habe, stellte *Buffon* die Ansicht
gegenüber, daß das System eine vom Menschen geschaffene Abstraktion
sei[347]. In der Natur gibt es nach ihm nur Individuen und das, was wir
Arten, Gattungen, Ordnungen und Klassen nennen, sind eben nichts weiter
als Begriffe, die der Mensch geschaffen. Diese Auffassung *Buffons*
stand zu der im 18. Jahrhundert herrschenden Systematik im schroffsten
Widerspruche. Seine Bemerkungen über das Wesen der Art und des Systems
wurden daher von den meisten Zeitgenossen nur als geistreiche Einfälle
betrachtet.

Eine Weiterbildung erfuhren die Gedanken *Buffons* vor allem durch *St.
Hilaire* und *Lamarck*, doch vermochten die Bemühungen dieser Männer
gegenüber der Autorität eines *Cuvier*[348], nach dessen Ansicht die
Fauna und die Flora einer jeden geologischen Periode neu erschaffen
sein sollte, nicht Stand zu halten.

*St. Hilaire*[349] bekämpfte mit großer Entschiedenheit die Ansicht,
daß die Arten geschaffen seien und sich unverändert erhalten
hätten. Nach ihm waren sie steten, langsamen Änderungen unterworfen,
deren Ursache er in dem Wechsel der Lebensbedingungen erblickte.
Beispielsweise sollten die Vögel aus den Eidechsen infolge der
allmählichen Verminderung des Kohlendioxydgehalts der Luft und ihrer
Anreicherung mit Sauerstoff entstanden sein.

Diese infolge der Ablagerung der Steinkohle eingetretene Änderung
der Atmosphäre hat nach *St. Hilaire* die bei den Vögeln beobachtete
höhere Bluttemperatur und kräftigere Muskeltätigkeit zur Folge gehabt.
Um seine Ansicht zu bekräftigen, bemühte sich *St. Hilaire*, den
Einfluß der Lebensbedingungen durch Versuche nachzuweisen. So gelang es
beispielsweise, permanente Larven des Wassersalamanders zu erhalten.

Während *St. Hilaire* die Ursache der Artenbildung in den Änderungen
der Umwelt erblickte, erklärte der gleichfalls durch *Buffons*
Spekulationen angeregte *Lamarck*[350] die Entstehung neuer Arten
ebenso einseitig aus dem Gebrauch und Nichtgebrauch der Organe,
also aus dem Verhalten des Organismus selbst. Durch den Gebrauch
eines Organes wird sein Wachstum gefördert, durch den Nichtgebrauch
verkümmert es. Genügend lange Zeiträume, eine gewisse Variabilität
der Formen, Veränderung der Gewohnheiten, der äußeren Einflüsse
und die Vererbung geringer erworbener Abänderungen: Das sind nach
*Lamarck*[351] diejenigen Faktoren, die in erster Linie das Entstehen
neuer Formen aus den vorausgegangenen bewirkt haben. Die Form ist
also nicht etwa ursprünglich auf die Lebensweise eingerichtet. Es
verhält sich vielmehr gerade umgekehrt, indem die Form erst infolge der
Anforderungen, welche die Umwelt an die Organismen stellt, entstanden
ist. Dies Entstehen ist nach *Lamarck* auf eine nach mechanischen
Prinzipien wirkende Reaktion des Organismus gegenüber den Einflüssen
der Außenwelt zurückzuführen. Recht klar kommt diese Auffassung in
folgenden Worten zum Ausdruck: »Nicht die Form des Körpers oder seiner
Teile bestimmt die Gewohnheiten und die Lebensweise des Tieres,
sondern es sind im Gegenteil die Gewohnheiten, die Lebensweise und alle
anderen einwirkenden Umstände, die mit der Zeit die Form des Körpers
und seiner Organe gebildet haben. Mit neuen Formen wurden dann neue
Fähigkeiten erlangt. Auf diese Weise hat die Natur die Lebewelt so
gestaltet, wie wir sie heute erblicken[352].«

Sämtliche Arten sind nach *Lamarck* also wirklich miteinander verwandt.
Eine solche Blutsverwandtschaft läßt sich nicht als eine von der
niedrigsten Form zur höchsten fortschreitende Reihe, sondern nur nach
dem Muster eines Stammbaumes darstellen. *Lamarck* war der erste, der
sich dieser Art der natürlichen Anordnung der Organismen bediente. Die
niedrigsten Tiere und Pflanzen sind nach *Lamarck* durch Urzeugung
entstanden. Die Entwicklung der höheren Tierformen setzte an zwei
Punkten ein, nämlich bei den Infusorien und bei den Würmern. Einen
Beweis für seine Lehren erblickte *Lamarck* in den Übergangsformen,
die von den fossilen Arten eines Kreises mitunter zu den lebenden
hinüberführen. Sehr deutlich ließ sich dieser Übergang, wie *Lamarck*
nachwies, z. B. bei den Mollusken erkennen.

An Beispielen dafür, wie der Gebrauch der Organe die Entwicklung einer
Form bestimmt hat, ist in *Lamarcks* Werken kein Mangel. Erwähnt sei
z. B., daß sich die Schwimmhäute durch die Anpassung an das Leben im
Wasser entwickelt haben sollen. Die lange Zunge der Spechte oder des
Ameisenfressers wurde auf die Art der Nahrungsaufnahme zurückgeführt.
Die ausgedehnte Lunge der Vögel und die damit in Verbindung stehende
erhöhte Atmungsfähigkeit faßte *Lamarck* als eine Anpassung an die
Bedingungen des Vogelfluges auf, während *St. Hilaire*, wie schon
erwähnt, Änderungen in der Beschaffenheit der Atmosphäre als die
Ursache für den Übergang gewisser Tierformen vom Land- zum Luftleben
betrachtete.

Der Gedanke, daß die Arten nicht konstant, sondern durch allmähliche
Umbildung aus älteren Formen hervorgegangen seien, wurde, wie aus dem
Gesagten hervorgeht, von *Lamarck* mit voller Klarheit entwickelt und
mit vielen Gründen belegt. Doch waren die von ihm hervorgehobenen
Momente nicht ausreichend, um die Zeitgenossen zu überzeugen. Den
meisten unter ihnen galt der Mann, der als der eigentliche Begründer
der Deszendenztheorie bezeichnet werden muß, als ein Phantast[353].
Manche seiner Ansichten, wie z. B. diejenige, daß der lange Hals der
Giraffe von dem beständigen Hinaufrecken nach dem Laube der Bäume
herrühre, wurden geradezu verspottet. Dennoch blieb das Problem,
den Grund für die Verwandtschaft und die während der geologischen
Entwicklung bewahrte Kontinuität der Lebewelt zu finden, nachdem es
einmal aufgeworfen, die Triebfeder, die zu fortgesetzter Spekulation
und Beobachtung angeregt und endlich zu einer insofern wenigstens
befriedigenden Lösung geführt hat, als der Transformismus den meisten
heute nicht mehr eine unsichere Hypothese, sondern eine festbegründete
Theorie ist.

Etwa zur selben Zeit als *Lamarck* seine Lehre entwickelte äußerte
auch der Deutsche *Blumenbach*, dem wir die Einteilung des
Menschengeschlechts in fünf Hauptrassen verdanken, Zweifel an der Lehre
von der Konstanz der Arten. *Blumenbach* ging von einigen geschichtlich
beglaubigten Fällen des gänzlichen Verschwindens einer Art aus. Er
bemerkt dazu, es sei mehr als wahrscheinlich, daß nicht die eine oder
die andere Art, sondern die ganze, vor dem Auftreten des Menschen
vorhanden gewesene Schöpfung untergegangen sei[354]. Einen Beweis dafür
erblickte er besonders in den hunderten von fossilen Ammonitenarten,
von denen man in der heutigen Schöpfung kein lebendes Exemplar mehr
findet.

*Blumenbach* ist zwar geneigt, in der Entwicklung der organischen
Welt Katastrophen anzunehmen, nach deren Beendigung die Natur neue
organische Bildungen hervorgebracht habe. Er ist aber andererseits
auch nicht abgeneigt, das Aussterben von Arten und die Entstehung
neuer Arten aus einer »Veränderlichkeit oder Unbeständigkeit der
Natur« zu erklären. Zu den auffallendsten Beweisen für eine solche
Veränderlichkeit rechnet *Blumenbach* die Entstehung von Spielarten.
Um die Mitte des 16. Jahrhunderts habe man z. B. keine andere Tulpe
in Europa gekannt als die gemeine gelbe Stammart. Und keine 200 Jahre
später habe ein Liebhaber dieser Pflanze 3000 verschiedene Spielarten
zusammenbringen können[355].

Die wichtigsten Ursachen der Abänderung erblickte *Blumenbach* im
Klima, in der Nahrung und in der Lebensweise. Durch Wanderungen der
Organismen könnten diese Einflüsse sich ändern, und »so habe es
gar nichts gegen sich, daß in der Gesamtflora und Fauna Gattungen
aussterben und neue entstehen.«

Die Lehre von einer allmählichen Entwicklung der Lebewelt
hatte, noch bevor *Darwin* mit seiner Theorie hervortrat, auch
durch die vergleichende und vor allem durch die genetische
Untersuchung der lebenden Formen eine wichtige Grundlage erhalten.
Es geschah dies besonders durch die von *Nägeli* ins Leben
gerufene und von *Hofmeister* mit dem größten Erfolge angewandte
entwicklungsgeschichtliche Methode. Sie besteht darin, die Entstehung
des Einzelwesens aus dem Ei oder der Spore in seinem Aufbau von
Zelle zu Zelle mit dem Mikroskop zu verfolgen und alle Stadien der
Entwicklung auf Zellteilungen und die Anordnung der entstandenen
Elemente zurückzuführen. Nur auf diesem Wege war es möglich, in die
verwandtschaftlichen Beziehungen (Verwandtschaft hier zunächst im
älteren, bildlichen Sinne verstanden) der niederen zu den höheren
Formen einzudringen. Den Nachweis, daß eine solche Verwandtschaft
z. B. die früher als etwas ganz Getrenntes betrachteten Gruppen der
Moose, Farne, Schachtelhalme, Koniferen und Blütenpflanzen verbindet,
führte *Hofmeister*. Dieser Nachweis ist das Hauptergebnis seiner
»Vergleichenden Untersuchungen über die Keimung der höheren Kryptogamen
und die Samenbildung der Koniferen«[356].

Der gemeinsame Grundzug, der nach *Hofmeisters* Befunden die großen
Gruppen des Pflanzenreiches beherrscht, besteht in dem periodischen
Wechsel zwischen einer geschlechtlichen und einer ungeschlechtlichen
Generation. Die gleiche Erscheinung hatten die Untersuchungen
über die Fortpflanzung mehrerer Klassen der niederen Tiere kennen
gelehrt[357]. Die eigentliche Bedeutung des Generationswechsels ist
zwar dunkel geblieben. Daß sich aber in ihm eins der wichtigsten
Entwicklungsgesetze ausspricht, hat der weitere Gang der Forschung
immer deutlicher erkennen lassen.

Die Erscheinung des Generationswechsels wurde durch *Hofmeister*
zunächst an den niedrigsten Moosen, den als flache Scheiben dem Boden
anliegenden Lebermoosen verfolgt. Die Lebermoose bilden weibliche
und männliche Fortpflanzungsorgane. In dem weiblichen Organ, dem
Archegonium (Abb. 37), entwickelt sich die ruhende Eizelle. Das
männliche Organ (Antheridium) bildet die Spermatozoiden, welche
ausschwärmen und sich mit der Eizelle vereinigen. Infolge dieses
Befruchtungsvorganges teilt sich die Eizelle (Abb. 37) und wächst
unter fortgesetzter Zellteilung zu einem die neue Generation
vorstellenden Gebilde (cc in Abb. 38) aus. In diesem Gebilde entstehen
auf ungeschlechtlichem Wege die Moossporen. Es führt daher den Namen
Sporogonium. Aus den Sporen entwickelt sich wieder der flache Thallus
des Lebermooses.

[Illustration: Abb. 37. Befruchtetes Archegonium eines Lebermooses
(nach *Hofmeister*).]

[Illustration: Abb. 38. Junges Sporogonium (sg) eines Lebermooses
(nach *Hofmeister*).] Die Laubmoose zeigen das gleiche Verhalten.
Auch bei ihnen entsteht aus der Spore die Moospflanze, an der sich
die Archegonien und die Antheridien entwickeln. Aus der befruchteten
Eizelle entsteht als zweite Generation die bekannte, mitunter auf
einem fünf bis zehn Zentimeter langen Stiele sitzende Sporenkapsel.
Ihr entspricht bei dem Farnkraut der Wurzelstock und die besonders in
die Augen fallenden, Sporen tragenden Blätter. Die aus den Sporen des
Farnkrauts oder des Schachtelhalms entstehende, geschlechtlich sich
vermehrende Generation ist auf ein zartes flaches Pflänzchen, den
Vorkeim, reduziert, an dem sich wieder Archegonien und Antheridien
bilden.

Die Untersuchung der Keimungsvorgänge der Blütenpflanzen und einiger
den Übergang von den Kryptogamen zu den Blütenpflanzen bildender Formen
ließ erkennen, daß der Vorkeim immer mehr zurücktritt. In der noch den
Farnen zugerechneten Selaginella z. B. entwickelt er sich innerhalb der
Haut der Spore. Bei den Koniferen ist ein innerhalb der Eizelle vor
der Befruchtung entstehendes Gewebe, das Endosperm, als das Analogon
des Vorkeims zu betrachten. Bei den Phanerogamen endlich finden sich
nur noch gewisse Andeutungen und Spuren des die niederen Formen
beherrschenden Entwicklungsgesetzes.

Eine solch klare, verwandtschaftliche Beziehung, wie sie *Hofmeister*
für die großen Gruppen des Pflanzenreiches nachgewiesen, hatten die
morphologischen Untersuchungen der Zoologen noch nicht erkennen
lassen. Den scharf getrennten Typen oder Bauplänen *Cuviers* waren
vielmehr neue gesonderte Gruppen mit morphologisch stark voneinander
abweichenden Merkmalen zur Seite getreten. So hatte man *Cuviers*
Strahltiere in die einen Darm besitzenden Stachelhäuter (Seeigel,
Seesterne) und die darmlosen Coelenteraten (Seerosen, Quallen)
gesondert[358].

Auch in dem Kreise der Würmer und der Weichtiere traten beim
näheren Studium mehr Abweichungen innerhalb des von diesen Kreisen
umschlossenen Formenreichtums als verwandtschaftliche Züge hervor. Daß
solche dennoch vorhanden und imstande sind, die Kluft zwischen den
großen Typen zu überbrücken, ließen die embryologischen Forschungen
mutmaßen. Schon *von Baer*[359], der in den ersten Jahrzehnten des 19.
Jahrhunderts die moderne Embryologie ins Leben rief, glaubte in dem
Primitivstreifen der Gliedertiere und der Wirbeltiere einen Hinweis
auf eine gewisse, wenn auch sehr weit entfernte Verwandtschaft dieser
Gruppen erblicken zu dürfen. In einem kurzen Momente der Entwicklung
findet nach ihm eine Übereinstimmung zwischen den Wirbeltieren und
den wirbellosen Tieren statt. »Je weiter wir in der Entwicklung
zurückgehen«, sagt *von Baer*, »desto mehr finden wir auch bei sehr
verschiedenen Tieren eine Übereinstimmung. Wir werden hierdurch zu
der Frage geführt, ob nicht im Beginne der Entwicklung alle Tiere im
wesentlichen sich gleich sind, und ob nicht für alle eine gemeinsame
Urform besteht«. Da der Keim das unvollkommene Tier vorstelle, so
könne man nicht ohne Grund behaupten, daß die einfache Blasenform die
gemeinschaftliche Grundform sei, aus der sich alle Tiere nicht nur der
Idee nach, sondern historisch entwickelt hätten.

Auch der Umstand, daß aus der Eizelle sowohl bei den niederen als auch
bei den höheren Tieren nach einer Reihe von Zellteilungen zunächst zwei
Schichten oder Keimblätter hervorgehen, wurde schon seit den vierziger
Jahren des 19. Jahrhunderts als ein allgemeines Gesetz dargetan.
*Huxley* erkannte (1849), daß die Entwicklung bei den Pflanzentieren
kaum über dieses von *Häckel* später als Gastrula bezeichnete Stadium
hinausgeht. (Siehe den in Abb. 39 dargestellten Schnitt durch den
Süßwasserpolypen.) Die aus zwei Schichten gebildete Gastrula wurde von
*Kowalevsky* als das Jugendstadium des einfachsten Wirbeltieres, des
Amphioxus lanceolatus, nachgewiesen[360].

[Illustration: Abb. 39. Schematischer Längsschnitt durch den
Süßwasserpolypen.]

*Kowalevsky* suchte durch seine über das gesamte Tierreich ausgedehnten
embryologischen Untersuchungen die schon von *Huxley* ausgesprochene
Vermutung zu bestätigen, daß das innere und das äußere Keimblatt (das
Entoderm und das Ektoderm) der in allen Tierkreisen -- die einzelligen
Urtiere selbstverständlich ausgenommen -- auftretenden Gastrula
homologe Bildungen seien. Im Sinne der von *Kowalevsky* begründeten
und von *Haeckel* nach der phylogenetischen Seite ausgebauten
Keimblätterlehre entsprechen also die aus der Keimscheibe des
Wirbeltieres entstehenden Zellschichten den in Abb. 40 dargestellten
Keimblättern des Amphioxus und denjenigen, welche die Pflanzentiere,
sowie die ersten Entwicklungsstadien der Stachelhäuter, der Würmer, der
Insekten und der Mollusken aufweisen[361].

[Illustration: Abb. 40. Durch Einstülpung der einschichtigen Keimblase
entstehende Gastrula von Amphioxus.]

Für die Einheit des Tierreichs und gegen eine scharfe Gliederung nach
bestimmten Bauplänen, wie sie *Cuvier* gelehrt hatte, sprach auch
die Entdeckung zahlreicher Übergangsformen. Auf das sonderbare, als
Schnabeltier bezeichnete Säugetier, das nicht nur Eier legt, sondern
auch einige Merkmale des Vogelkörpers aufweist, hatte schon *Lamarck*
hingewiesen. Eine Übergangsform, die zwischen dem Vogel und dem Reptil
steht, entdeckten die Paläontologen in dem Archaeopteryx oder Urvogel.

Die im Vorstehenden geschilderten, neuen Anschauungen konnten erst
Wurzel fassen und die biologischen Wissenschaften umgestalten, als
man ganz allgemein mit dem tief eingewurzelten Dogma von der Konstanz
der Arten brach und deren allmähliche Entstehung aus früheren Formen
annahm, dergestalt, daß alle Organismen in höherem oder geringerem
Grade blutsverwandt seien. Dann erst vermochte sich diese als
Deszendenztheorie bezeichnete Lehre Bahn zu brechen. Vorher fehlte
es ihr an einer genügenden wissenschaftlichen Begründung. Auch waren
die einzelnen naturgeschichtlichen Wissenszweige noch nicht auf dem
Standpunkte angelangt, daß sie dieser Theorie schon bedurft hätten.
Dieser Fall trat gegen die Mitte des 19. Jahrhunderts ein. Die Geologie
hatte das Dogma von den wiederholten Neuschöpfungen verlassen, die
Ergebnisse der Paläontologie wiesen auf eine allmähliche Annäherung
der untergegangenen Formenkreise an unsere heutige Lebewelt hin, und
die morphologischen und entwicklungsgeschichtlichen Befunde ließen
sich mit dem Dogma von der Konstanz der Arten nicht länger vereinigen.
Trotzdem war die Herrschaft dieses Dogmas eine solch allgemeine, daß
sich zunächst nur vereinzelte Stimmen dagegen erhoben, die außerdem
verhallen mußten, solange man nichts Besseres an die Stelle der älteren
Anschauungen zu setzen vermochte. Die Frage nach der Entstehung der
Arten blieb das »Mysterium der Mysterien«, bis im Jahre 1859 *Charles
Darwin*[362] Licht über sie verbreitete.

*Charles Robert Darwin* wurde am 12. Februar 1809 in Shrewsbury
geboren. Seine Neigung zu den Naturwissenschaften, in der er dem
Großvater *Erasmus* glich, zeigte sich schon in den Knabenjahren.
*Charles Darwin* studierte in Cambridge, wo er sich besonders mit
Anatomie, Botanik und Geologie beschäftigte. Eine bestimmte Richtung
erhielt die Tätigkeit *Darwins* erst während einer Weltumseglung,
die von 1831-1836 währte. Eingehende Studien, die er während dieser
Reise über die lebenden und die fossilen Formen Südamerikas, sowie
über die Flora und die Fauna der Galapagosinseln anstellte, haben ihn
zu seinen Untersuchungen und Spekulationen über die Entstehung der
Arten angeregt. Neben rein wissenschaftlichen Arbeiten hat ihn das
Problem seit seiner Rückkehr bis zu seinem Tode (1882) unausgesetzt
beschäftigt[363].

Zunächst begab sich *Darwin* an ein geduldiges Sammeln und Erwägen
aller Arten von Tatsachen, die möglicherweise in irgend einer Beziehung
zu dem Problem stehen konnten, mit dem sich schon der Großvater
*Darwins*[364] in seiner »Zoonomie« beschäftigt hatte. Schon vor
*Lamarck* hatte dieser die Lehre von der Entwicklung der Arten nicht
nur klar ausgesprochen, sondern sie auch auf bestimmte Ursachen
zurückzuführen gesucht. Unter diesen Ursachen der Entwicklung spielt
der Gebrauch und der Nichtgebrauch der Organe gleichfalls schon eine
wichtige Rolle. Zu den mechanisch wirkenden Ursachen gesellen sich nach
*Erasmus Darwin* auch psychische, wie der Hunger, die Wollust und der
Sicherheitstrieb.

Von dem Einfluß, den die Lehren *Erasmus Darwins* auf seinen Enkel
*Charles Darwin* ausgeübt haben, handelt eine unter dem Titel
*Charles* und *Erasmus Darwin* veröffentlichte Abhandlung von *Walther
May* (Archiv für die Geschichte der Naturwissenschaften und der
Technik, 1909, S. 1-90). Danach kann, obgleich *Darwin* in jüngeren
Jahren die »Zoonomie« seines Großvaters bewunderte, ein tieferes
Abhängigkeitsverhältnis nicht angenommen werden. Der Einfluß, den
*Lyell* und *Malthus* auf *Charles Darwin* ausgeübt haben, ist
jedenfalls viel bedeutender gewesen.

*Lyells* Prinzipien der Geologie[365] waren erschienen, kurz bevor
*Darwin* seine Weltreise antrat. Unter dem Eindruck der von *Lyell* in
diesem epochemachenden Werke entwickelten Lehre von den allmählichen
Veränderungen der Erde, hatte *Darwin* die geologische und die
paläontologische Erforschung Südamerikas unternommen. Nach seiner
Rückkehr hatte er sich in die Lehren des Nationalökonomen *Malthus*
vertieft. In einer Schrift[366] vom Jahre 1798 hatte dieser den
Gedanken entwickelt, daß die Vermehrung und die Beschaffung von Nahrung
die treibenden Kräfte der menschlichen Gesellschaft seien. Aus dem
Umstande, daß die Vermehrung nach geometrischem Verhältnis, also sehr
rasch erfolgt, während das erforderliche Mehr an Nahrung sich nur in
bescheidenen Grenzen beschaffen läßt, ergibt sich ein Widerstreit
zwischen den beiden Faktoren, dessen Ergebnis das jeweilige Maß der
Bevölkerung ist.

Als Regulatoren, die aus diesem Widerstreit das Gleichgewicht
hervorgehen lassen, betrachtet *Malthus* diejenigen Umstände, die einer
allzustarken Vermehrung entgegenwirken. Solche hemmenden Einflüsse
sind mangelhafte Ernährung, Krankheiten, Kriege usw. Aus diesem
Kampfe mit ungünstigen Umständen gehen die kräftigeren Individuen als
Sieger hervor, während die schwachen und unfähigen unterliegen und
ausscheiden. *Malthus* kommt bekanntlich zu dem Schlusse, daß die
Menschheit jene beiden treibenden Faktoren beherrschen, d. h. dafür
sorgen müsse, daß die Vermehrung und die Aufschließung neuer Quellen
des Wohlstandes gleichen Schritt halten.

Die *Malthus*sche Lehre ist ohne Zweifel das bei weitem wichtigste
Fundament der von *Darwin* entwickelten Theorie gewesen. Das von
*Malthus* aufgefundene Prinzip, muß sich, schließt *Darwin*,
mit »verstärkter Kraft auf das gesamte Tier- und Pflanzenreich
übertragen.« Denn im Naturzustande ist keine künstliche Beschaffung
von Nahrungsmitteln und keine überlegte Einschränkung der Vermehrung
möglich. Dazu kommt, daß die Vermehrung vieler Tier- und Pflanzenarten,
wenn alle Keime auch nur einer einzigen Art zur Entwicklung gelangten,
binnen kurzem die gesamte Erde mit dieser einen Art bedecken würde.

*Darwin*[1] knüpfte ferner an die bekannte Tatsache an, daß der Mensch
durch bewußte Zuchtwahl innerhalb geschichtlicher Zeiten aus den von
ihm in Zucht genommenen Tier- und Pflanzenarten Varietäten erzeugt
hat, die von der Stammart in solchem Grade abweichen, daß man in der
Unkenntnis des wahren Sachverhaltes diese Varietäten als neue Arten
betrachten würde. Seine Untersuchungen richteten sich auf die Frage,
ob in der Natur Umstände wirken, die in der gleichen Weise wie die vom
Menschen ausgeübte Zuchtwahl tätig sind. Diese Frage ist durch *Darwin*
in seinem Werke über die Entstehung der Arten[367] bejaht worden.

Der in Anlehnung an *Malthus* entstandene Grundgedanke *Darwins* ist
der folgende. Die Einzelwesen einer Art stimmen nicht vollkommen
überein, sondern sie zeigen kleine Abweichungen, die der Züchter,
indem er sich auf das Gesetz der Erblichkeit stützt, in der von ihm
gewünschten Richtung zu steigern vermag. Es ist somit auch für den
natürlichen Verlauf die Möglichkeit einer derartigen Steigerung
gegeben, wenn Verhältnisse obwalten, welche die Rolle des Züchters zu
übernehmen vermögen. Derartige Verhältnisse bestehen nach *Darwin*
in der raschen Vermehrung aller Lebewesen und in dem hierdurch
hervorgerufenen Kampfe um die Existenzbedingungen. Aus diesem Kampfe
werden diejenigen Einzelwesen als die Überlebenden hervorgehen, die
hinsichtlich der Anpassung an jene Bedingungen durch irgend welche
Vorzüge vor ihren Mitbewerbern ausgezeichnet sind. Indem ferner die
Überlebenden allein zur Fortpflanzung gelangen, übertragen sie jene
Vorzüge auf ihre Nachkommen, so daß im Lauf der Generationen ebensolche
Steigerungen stattfinden werden, wie sie der Mensch durch künstliche
Zuchtwahl bewirkt. Auch ist in hohem Grade wahrscheinlich, daß unter
Zuhilfenahme geologischer Zeiträume Änderungen erfolgen, die über den
Gattungscharakter hinausgehen.

Durch die Lehre *Darwins* ist es in vielen Fällen möglich gewesen,
das, was früher als zweckmäßige, zielbewußte Einrichtung erschien, wie
die Beziehungen der Blumen und Insekten, begreiflicher erscheinen zu
lassen. Legt man die Deszendenztheorie zugrunde, so erscheint ferner
das System nicht mehr als eine Summe von Abstraktionen, sondern als der
Ausdruck der natürlichen Verwandtschaft aller aus einem gemeinsamen
Ursprung entstammenden Lebewesen. Auch auf dem Gebiete der Geologie
erscheint jetzt manches Rätsel gelöst. Die fossilen Arten wurden
nicht vernichtet und durch neue ersetzt, wie noch der hervorragendste
zur Zeit *Darwins* lebende deutsche Geologe[368] annahm, sondern
sie sind als die Stammformen der jetzt die Erde bevölkernden Arten
zu betrachten. Dementsprechend ist trotz zahlloser Lücken der
geologischen Urkunde, wenn man die ausgestorbenen Lebewelten von der
ältesten bis zur jüngsten Formation vergleicht, eine allmähliche
Vervollkommnung und eine stete Annäherung an den Charakter der
heutigen Fauna und Flora nicht zu verkennen. Faßt man ferner nur die
Lebewelt eines begrenzten Landstrichs ins Auge, so findet man häufig
in den jüngsten Ablagerungen, welche den Boden dieses Landstrichs
zusammensetzen, Überreste von Tierformen, die von den jetzigen
Bewohnern des betreffenden Landes nur wenig verschieden sind. Dieser
Umstand war es auch, der *Darwin* zu seinen Betrachtungen anregte und
sich ihm geradezu aufdrängte, als er sich im Jahre 1837 auf seiner
Weltumsegelung der naturgeschichtlichen und geologischen Erforschung
Südamerikas widmete. In den diluvialen und tertiären Bildungen jenes
Erdteils fanden sich nämlich zahlreiche Überreste riesiger Gürtel- und
Faultiere, also von Typen, die noch heute der Fauna jenes Landes ihr
charakteristisches Gepräge verleihen[369].

»Diese wunderbare Verwandtschaft«, schrieb *Darwin* schon damals,
»zwischen den lebenden und den ausgestorbenen Tieren eines und
desselben Erdteils wird unzweifelhaft mehr Licht auf das Erscheinen
organischer Wesen, sowie auf ihr Verschwinden werfen als irgend eine
andere Gruppe von Tatsachen.«

Ebenso wichtig wie die Gegenüberstellung fossiler und verwandter
lebender Formen wurde für die Lösung des Problems der Entstehung der
Arten ein Vergleich zwischen den Organismen eines Kontinentes und
denjenigen einer benachbarten Inselgruppe. *Darwin* stellte diesen
Vergleich auf den Galapagosinseln an, einer Gruppe, die nahezu tausend
Kilometer von Südamerika entfernt ist. Was sich ihm aufdrängte, war
die Beobachtung, daß die Inseln eine in den Gattungen ähnliche, in
den Arten aber abweichende Flora und Fauna besaßen, wie sie der
benachbarte Kontinent aufwies. »Der Naturforscher«, schrieb *Darwin*,
»der die Bewohner der Galapagosinseln betrachtet, fühlt, daß er auf
amerikanischem Boden steht, obwohl er noch einige hundert englische
Meilen von dem Festlande entfernt ist.« Offenbar war diese Tatsache,
die sich auch an anderen einem Kontinente benachbarten Inselgruppen
beobachten ließ, mit der Annahme einer unabhängigen Schöpfung der Arten
nicht zu vereinigen. Es lag vielmehr nahe, eine auf natürlichem Wege
erfolgte Besiedelung der Inseln von seiten der Kontinente anzunehmen.
Die Abweichungen in den Arten ließen sich am ungezwungensten daraus
erklären, daß die Kolonisten im Laufe der Zeit zwar Abänderungen
erfahren haben, ihren Ursprung aber immer noch deutlich erkennen lassen.

Trotz der großen Bedeutung, welche die von *Darwin* aufgedeckten
Beziehungen für das Eindringen in den Zusammenhang biologischer
Erscheinungsreihen besitzen, blieb die Theorie doch weit davon
entfernt, eine ursächliche Erklärung der Lebewelt zu geben. Es regten
sich erhebliche Zweifel, ob das aus Millionen wunderbar gefügter
Zellen aufgebaute Wirbeltier oder gar der Mensch, welcher dichtet und
denkt und sich die Naturkräfte zu Dienerinnen macht, allein durch
nützliche Anpassung aus dem mikroskopisch kleinen Protoplasmaklümpchen
hervorgehen konnte. Versetzt man sich ferner zu den Anfängen des
Lebens zurück! Die Erde empfängt oder erzeugt die ersten, einfachsten
Organismen, alle entwickelteren Wesen fehlen noch. Wie konnte bei
einer solchen Einförmigkeit das Spiel der natürlichen Auslese
beginnen? Man darf ferner nicht vergessen, daß wir der Frage nach der
ersten Entstehung des organisierten Stoffes, sowie der Natur seiner
wunderbaren Eigenschaften auch heute noch ratlos gegenüberstehen.

*Darwins* Lehre fand denn auch von vornherein nicht nur rasch
überzeugte Anhänger, sondern auch viel Widerspruch. Der Kampf um ihre
Richtigkeit wurde sogar oft mit Schärfe, ja mit Erbitterung geführt,
zumal dort, wo religiöse und politische Gesichtspunkte in diesen
Kampf hineingezogen wurden. Zu einem Dogma, von dessen Wahrheit jeder
Gebildete überzeugt sein müsse, wurde die Selektionstheorie von einer
großen Anzahl deutscher Gelehrter gestempelt. *Darwin* wurde als der
Koppernikus der organischen Welt bezeichnet. Wer an ihm zweifelte,
lief Gefahr, als unwissenschaftlich und rückständig verschrieen
zu werden, auch wenn sich der Zweifel aus rein wissenschaftlichen
Gründen regte. Wenn wir heute auf diese von 1860 bis gegen das Ende
des 19. Jahrhunderts dauernden Kämpfe für und wider die *Darwin*sche
Lehre zurückblicken, so kann man sich nicht verhehlen, daß sie
ihren Ursprung nicht nur in dem Mangel vorurteilsfreien Denkens und
sachlicher Beurteilung haben. Was diese Kämpfe mit veranlaßte, war
das Fehlen des geschichtlichen Sinnes. Es wurde in der Einleitung
zu diesem Bande hervorgehoben, daß nichts so sehr imstande ist, die
Einseitigkeit und den Dogmatismus aus der Wissenschaft fern zu halten,
wie die historische Betrachtungsweise. Das mit dem Ende des vorigen
Jahrhunderts einsetzende Emporblühen der Wissenschaftsgeschichte
bietet die beste Gewähr für eine ruhige und erfolgreiche Entwicklung
der naturwissenschaftlichen Forschung. Den Übertreibungen der
darwinistischen Richtung trat *Darwin* selbst entgegen. Er erblickte
in der natürlichen Zuchtwahl nicht das einzige, wie seine Anhänger
wollten, sondern nur das hauptsächlichste Mittel der Umbildung der
Arten.

Wenn auch *Darwins* Theorie das Problem der Entstehung der Arten nicht
zu lösen vermochte, so bedeutete sie doch einen wichtigen Schritt auf
dem Wege zu dieser Lösung. Außerdem hat diese Theorie nicht nur der
Biologie, sondern auch fast sämtlichen übrigen Wissenszweigen von
der Astronomie bis zur Soziologie eine Fülle von Anregungen geboten.
In einem ganz neuen Lichte erschien vor allem der Mensch. *Darwin*
hatte seine Stellung innerhalb der Schöpfung zunächst von seinen
Betrachtungen ausgeschlossen und nur bemerkt, durch seine Theorie
»werde auch auf den Ursprung des Menschen und seine Geschichte Licht
geworfen werden«. Der erste der auf Grund der Deszendenzlehre die
Stellung des Menschen in der Natur wissenschaftlich und zwar besonders
vom Standpunkte des Anatomen untersuchte, war *Huxley* (1863). Er wies
nach, daß im äußeren und inneren Bau, besonders im Bau des Gehirns, ein
größerer Abstand zwischen den niederen und den höheren Affen vorhanden
ist, als zwischen den letzteren und dem Menschen. Die schon von *Linné*
und von *Blumenbach* geäußerte Ansicht, daß der Mensch naturhistorisch
mit den Primaten zu einer Gruppe zu vereinigen sei, wurde also nur
bestätigt.

*Darwin* selbst veröffentlichte im Jahre 1871 ein zweibändiges
Werk[370], in dem er eingehend darzulegen suchte, daß der Mensch
von einer niedriger stehenden Form abstammt, welches die Art seiner
Entwicklung war und welchen Wert die Unterschiede zwischen den
einzelnen Menschenrassen besitzen.

Mit der Einreihung des Menschen in die Welt der übrigen Organismen
begann ein Suchen nach den Ahnen der höheren Tiere und den diesen
Ahnen noch heute entsprechenden Zwischenformen. *Kowalevsky* erblickte
sie in den Tunikaten oder Manteltieren, die in ihrer Entwicklung
manche Analogie mit dem Urwirbeltier, dem Amphioxus, erkennen lassen.
*Semper* dagegen glaubte verwandtschaftliche Beziehungen zwischen
den Wirbeltieren und den Ringelwürmern nachweisen zu können[371]. Am
weitesten erging sich in Spekulationen über die Stammesgeschichte
der Wirbeltiere, einschließlich des Menschen, der Jenenser Zoologe
*Haeckel*. Er war beherrscht von dem Gedanken, daß die Entwicklung des
Einzelwesens die Stammesgeschichte in ihren Hauptzügen wiedererkennen
lasse. Diesen Satz betrachteten *Haeckel*[372] und seine Anhänger als
das biogenetische Grundgesetz. Sie brachten es auf die kurze Formel,
die Ontogenie sei eine Rekapitulation der Phylogenie[373]. Von diesem
Gesichtspunkte aus erscheint die Gastrula[374] als das Abbild der
gemeinsamen Urform, aus der sich sämtliche aus Zellen aufgebauten
Tiere (Metazoen) entwickelten. *Haeckel* gab dieser Urform den Namen
Gastraea. Nach seiner von ihm in der Gastraeatheorie[375] vorgetragenen
Lehre sollen sich aus dem während der Primordialzeit entstandenen
Geschöpf die den höheren Tierkreisen zugrunde liegende, radiäre und die
bilateral symmetrische Form entwickelt haben.

Erschüttert wurde die ganze Betrachtungsweise *Haeckels* und
seiner Anhänger besonders durch die von *Haeckel* auf das heftigste
befehdete Einsicht, daß die Entwicklung nicht ausschließlich durch die
Stammesgeschichte bedingt sein könne, sondern auch rein mechanisch
wirkenden, durch das Experiment in mannigfacher Weise abzuändernden
Ursachen unterworfen sei. Schon um die Mitte des 19. Jahrhunderts wurde
die Forderung aufgestellt, man müsse die Ursachen zu ermitteln suchen,
durch welche die Anordnung der Organe bewirkt werde, ähnlich wie man
eine bestimmte Kristallform aus der Kombination der wirkenden Einflüsse
zu erklären strebe. Mit anderen Worten, man müsse eine Physiologie der
Plastik anstreben[376].

Die ersten nach dieser Richtung unternommenen Versuche rühren von *W.
His* her. Er nahm an, daß sich jeder Entwicklungszustand als eine Folge
des unmittelbar vorgehenden Zustandes begreifen lassen müsse. Das am
Embryo auftretende ungleichmäßige Wachstum, die Bildung von Schichten,
ihr Aufrollen zu Falten usw. sollten als mechanisch wirkende Ursachen
genügen, um das Zustandekommen der fertigen Form zu erklären. Offenbar
war dies eine einseitige Überschätzung mitwirkender Umstände. Auf einem
anderen Wege suchten *W. Roux* und eine neuere von ihm begründete
Schule die mechanischen Ursachen der Entwicklung zu ergründen. *Roux*
und seine Anhänger beschränken sich nicht auf die bloße Beobachtung,
sondern sie bedienen sich des Versuches, indem sie durch mechanische
Eingriffe den Ablauf des Entwicklungsvorganges zu beeinflussen und
aus den eintretenden abnormen Erscheinungen allgemeine Schlüsse zu
ziehen suchen[377]. Einer der ersten Versuche von *Roux* bestand
darin, daß er am Froschei, nachdem die erste Teilung erfolgt war, die
eine Furchungskugel durch eine erhitzte Nadel tötete. Die unversehrte
Zelle entwickelte sich darauf zu einem im wesentlichen normalen halben
Embryo. Später dehnte *Roux* mit ähnlichem Erfolg diesen Versuch auf
die Eier niederer Tiere (Stachelhäuter, Pflanzentiere) aus. Die erste
Zellwand, die das Froschei teilt, fällt danach mit der Symmetrieebene
des fertigen Tieres zusammen. Eins der Ziele der Entwicklungsmechanik
besteht seit diesem wichtigen Versuche darin, die einzelnen Regionen
des Keimes festzustellen, aus denen sich bestimmte Einzelorgane
entwickeln. Nicht geringe Schwierigkeiten erwuchsen allerdings aus
der Tatsache, daß sich an den künstlich erzeugten Halbembryonen die
fehlende Körperhälfte nachbildet[378].

Eine wichtige Rolle für die Auffassung der Art und die Frage nach der
Entstehung der Arten spielt die Kreuzung zwischen nahe verwandten
Formen und die durch sie bedingte Bastardbildung. Die wissenschaftliche
Erforschung der Bastardbildung beginnt mit *Kölreuters* an
verschiedenen Nicotiana-Arten angestellten Versuchen. Trotz der von
*Kölreuter* schon um 1760 erzielten Erfolge[379], blieben manche
Zweifel nicht nur hinsichtlich der Bastardbildung, sondern selbst
bezüglich der Sexualität der Pflanzen noch bis in das neunzehnte
Jahrhundert hinein bestehen. Dies veranlaßte *Gärtner* sich in einer
gründlichen, den Zeitraum von fünfundzwanzig Jahren umfassenden
Untersuchung mit der Frage der Sexualität und der Bastardbildung zu
beschäftigen[380].

Die Werke, in denen *Gärtner* seine Ergebnisse veröffentlichte,
erwarben sich den Ruhm, daß sie »das Gründlichste und Umfassendste
darstellen, was bisher über die experimentelle Untersuchung der
Sexualitätsverhältnisse geschrieben wurde«[381]. Das Hauptergebnis war
der Nachweis, daß sich ohne die Mitwirkung des Pollens in dem Samen
keine neue Pflanze bildet, die Blütenpflanzen also ganz wie die Tiere
geschlechtlich differenziert sind.

Die von *Gärtner* über die Bastardierung veröffentlichten Arbeiten
stützten sich auf viele tausend Einzelfälle. Weitere eingehende
Untersuchungen anderer Forscher[382] schlossen sich an. Vor allem
verstand es *Darwin*, die älteren Ergebnisse mit den eigenen zu einem
klaren Gesamtbilde zu vereinigen, wobei er den fast vergessenen *Konrad
Sprengel* wieder zu Ehren brachte. So kam es, daß man um die Mitte der
sechziger Jahre zu einigen allgemeinen Sätzen gelangt war, unter denen
folgende hervorgehoben zu werden verdienen.

Die Bastardbildung ist auf Arten beschränkt, die nahe miteinander
verwandt sind, doch ist die Fähigkeit, Bastarde zu bilden, auch bei
nahe verwandten Arten sehr verschieden. Z. B. gelang es nicht, Bastarde
von so ähnlichen Arten wie dem Apfel- und dem Birnbaum zu erzielen,
während mitunter sehr unähnliche Arten Bastarde ergaben.

Findet eine sexuelle Vereinigung zwischen zwei Arten A und B statt,
so kann in der Regel der Pollen von A die Samenanlage von B und der
Pollen von B die Samenanlage von A befruchten (Reziproke Hybridation).
Indessen tritt mitunter nur dann eine Vereinigung ein, wenn der Pollen
von A auf die Narbe von B gelangt.

Nach der älteren, noch von *Gärtner*, *Nägeli* und *Darwin* geteilten
Ansicht, halten die Bastarde in ihren Eigenschaften etwa die Mitte
zwischen den beiden elterlichen Formen. Es sollte eine gegenseitige
Durchdringung der Merkmale stattfinden. Doch beobachtete man außer den
ererbten Merkmalen auch neue, z. B. daß die Bastarde eine stärkere
Neigung zu variieren besitzen. Auch dafür, daß gewisse Merkmale häufig
nicht verschmelzen, waren viele Beispiele bekannt geworden[383]. Wurden
z. B. weiße und graue Mäuse miteinander gepaart, so waren die Jungen
weder gescheckt noch von einem mittleren Farbenton. Sie waren vielmehr
entweder rein weiß oder von der gewöhnlichen grauen Farbe. Ähnliche
Fälle hatte man bei Pflanzen beobachtet. So hatte *Gärtner* rein weiß
und rein gelb blühende Arten von Verbascum gekreuzt. Diese Färbungen
zeigten sich bei den Nachkommen nie verschmolzen, sondern letztere
trugen entweder rein weiße oder rein gelbe Blüten.

Es fehlte also bei der Bastardbildung allem Anschein nach an jeder
Regelmäßigkeit und es gehörte kein geringer Mut dazu, sich an die
wissenschaftliche Analyse dieses Vorgangs zu wagen, zumal sich
vorhersehen ließ, daß sie zahllose mühevolle und über einen langen
Zeitraum auszudehnende Versuche erfordere. Der Mann, der sich dieser
Aufgabe unterzog und der sie mit glücklichem Erfolge, wenn auch fast
unbeachtet von der zeitgenössischen Forschung, löste, war *Mendel*[384].

Als *Mendel* sich mit den von *Kölreuter*, *Gärtner* und vielen anderen
über die Bastardierung angestellten Arbeiten beschäftigte, fiel ihm
auf, daß man bisher versäumt hatte, für die verschiedenen Formen der
Hybriden und zwar für die einzelnen Generationen die numerischen
Verhältnisse festzustellen. Darin erblickte *Mendel* seine Aufgabe. Um
sie zu lösen, kreuzte er zwei Pflanzenarten, die konstante, scharf von
einander unterschiedene Merkmale besitzen, und deren Bastarde in der
ersten und den späteren Generationen keine merkliche Störung in der
Fruchtbarkeit erleiden. Einleitende Versuche ergaben, daß das Genus
Pisum (die Erbsenarten) jenen Anforderungen hinreichend entsprach.

*Mendels* später als biologische Elementaranalyse bezeichnetes
Verfahren bestand darin, daß er einige scharf bestimmte Merkmale der
zu kreuzenden Arten einander gegenüberstellte und ihr Auftreten an den
Bastardpflanzen durch mehrere Generationen hindurch verfolgte. Als
solche Merkmale wählte *Mendel* z. B. die Gestalt der reifen Samen
(rundlich, kantig, runzelig), Unterschiede in der Form der reifen Hülse
(glatt oder zwischen den Samen tief eingeschnürt), Verschiedenheiten in
der Farbe bestimmter Blütenteile, in der Länge der Achsen usw.

*Mendels* Versuche bewiesen zunächst, daß der Bastard in der Regel
nicht die genaue Mittelform zwischen den beiden Stammarten darstellt.
Vielmehr verhielten sich bei der Kreuzung die Merkmale im allgemeinen
selbständig, indem sie sich sozusagen nur aneinander legten. Die
an dem Bastard wieder in die Erscheinung tretenden Merkmale nannte
*Mendel* »dominierende Merkmale«. Es zeigte sich nämlich, daß dem
Bastard mitunter einige von den ins Auge gefaßten Merkmalen (bei der
Untersuchung der Erbsenarten waren es sieben) der Stammarten fehlen.
Solche von *Mendel* »rezessiv« genannte Merkmale waren aber nach der
Bedeutung des Wortes rezessiv nur unterdrückt, sozusagen im Verborgenen
vorhanden. Sie kamen nämlich an den Nachkommen der Bastarde (der
ersten Generation der Hybriden) unverändert wieder zum Vorschein.
Diese Tatsache, daß bei dem Bastard das eine von den ins Auge gefaßten
Merkmalen durch das entgegengesetzte Merkmal unterdrückt wird, hat man
als die erste *Mendel*sche Regel bezeichnet. Die beiden Erbsenarten,
die *Mendel* kreuzte, unterschieden sich unter anderem in der Länge der
Achsen. Bei der einen Art waren die Achsen nur etwa einen Zoll lang,
bei der zweiten etwa sechs Zoll. In beiden Fällen handelte es sich um
gesunde, in dem gleichen Boden gezogene Pflanzen. Der Unterschied in
diesem Merkmal war also nicht von zufälligen Bedingungen (besserer
oder schlechterer Ernährung z. B.) abhängig, sondern ein den beiden
Stammarten eigentümlicher, konstanter. Die erzielten Bastarde besaßen
nun nicht etwa eine mittlere Achsenlänge, sondern sie waren sämtlich
langstenglig. Das eine Merkmal verdeckte also das andere völlig. Die
langen Stengel dominierten, die kurzen waren rezessiv.

Das rezessive Merkmal kam aber in der ersten Generation der Nachkommen
der Bastardpflanzen wieder zum Vorschein. Ein Teil dieser Nachkommen
besaß die lange Achse, die übrigen die kurze. Jetzt begab sich *Mendel*
ans Auszählen. Das Ergebnis war ein bestimmtes Durchschnittsverhältnis
zwischen der Anzahl der Formen mit dem dominierenden und mit dem
rezessiven Merkmal. Das Verhältnis war 3 : 1. Das heißt unter den
Nachkommen des langachsigen Bastards kamen auf 3 langstenglige Pflanzen
eine kurzstenglige. Ähnliche ziffernmäßige Beziehungen ergaben sich
für die weiteren Generationen. Wir wollen sie an einem durch eine
einfache Abbildung leicht zu erläuternden Fall klarmachen. Es handelt
sich um die Kreuzung von zwei Brennesselarten, von denen die eine stark
gezähnte, die andere fast ganzrandige Blätter besitzt. Die beiden
Stammarten a und b ergeben einen Bastard c, bei dem das Merkmal von
a dominiert, dasjenige von b aber rezessiv geworden ist. Bei den
Nachkommen des Bastards c findet sich in der ersten Generation das in
c rezessive (unterdrückte) Merkmal wieder und zwar kommen auf drei
Individuen mit dem dominierenden Merkmal (d_{1}, d_{2}, d_{3}) eins mit
dem rezessiven (d_{4}). Dies Verhältnis ist kein absolut feststehendes,
sondern ein angenähertes. Es tritt um so deutlicher hervor, je mehr
Fälle in Betracht gezogen werden und auf je mehr Gegenüberstellungen
von Merkmalen es ausgedehnt wird. So fand *Mendel* bei dem erwähnten
Kreuzungsversuch von zwei Erbsenarten, indem er jedesmal etwa tausend
Nachkommen des Bastards in Betracht zog, für die einzelnen Merkmale die
Verhältnisse:

                  3,15 : 1 (Blütenfarbe)
                  2,95 : 1 (Form der Hülse)
                  2,82 : 1 (Farbe der Hülse)
                  3,14 : 1 (Stellung der Blüten)
  Im Durchschnitt 2,98 : 1, also annähernd 3 : 1.

[Illustration: Abb. 41. Schema zur Erläuterung der *Mendel*schen
Regeln.]

Hatte z. B. die eine Stammform rote, die andere weiße Blüten, und besaß
der Bastard die rote Blütenfarbe, während die weiße ganz ausfiel, so
trat an den Nachkommen des Bastards die rote und die weiße Blütenfarbe
im Verhältnis 3,15 : 1 auf. Eine Regelmäßigkeit in der Vererbung der
Merkmale trat auch bei den folgenden Generationen des Bastards in
die Erscheinung. Abbildung 41 läßt sie deutlich erkennen. Die Formen
d^4, die in der ersten Generation des Bastards c das im Bastard
unterdrückte (rezessive) Merkmal aufweisen, ändern sich in bezug auf
dieses Merkmal nicht mehr, sie bleiben in ihren Nachkommen (e^4)
konstant. Anders verhält es sich mit den Formen d^1 d^2 d^3, die in
der ersten Generation das beim Bastard c dominierende Merkmal, d. h.
einen gezähnten Blattrand besitzen. Von diesen Formen d^1 d^2 d^3 geben
zwei Teile (d^2, d^3) Nachkommen, die wieder in dem Verhältnis 3 : 1 das
dominierende und das rezessive Merkmal an sich tragen. Bei einem Teil
dagegen (d^1) bleibt das dominierende Merkmal bei den Nachkommen (e^1)
konstant, wie es bezüglich des rezessiven Merkmals mit d^4 der Fall war.

Nimmt man an, daß die Fruchtbarkeit der Bastardnachkommen d^1, d^2,
d^3, d^4 gleich groß ist, was in Abbildung 41 dadurch zum Ausdruck
kommt, daß für d^1, d^2, d^3, d^4 der Einfachheit halber wieder je
vier Nachkömmlinge angesetzt sind, so ergibt sich, daß die konstant
gewordenen Formen sich zu denjenigen, bei denen noch eine Spaltung der
Merkmale nach dem Verhältnis 3 : 1 vor sich geht, wie

1 : 2 : 1

verhalten.

Verfolgt man die von dieser Spaltungsregel beherrschten numerischen
Verhältnisse durch eine Anzahl weiterer Generationen, so erkennt man,
daß die Zahl der Individuen mit den beiden konstanten Merkmalen (dem
dominierenden und dem rezessiven) immer mehr überwiegt. Dies entspricht
der schon von *Gärtner* und *Kölreuter* gemachten Wahrnehmung, daß
die Bastarde Neigung besitzen, in ihren weiteren Generationen zu den
Stammarten zurückzukehren.

Sehr viel verwickelter wurde die Untersuchung, als *Mendel* sich nicht
mehr auf ein Merkmal beschränkte, sondern gleichzeitig mehrere Merkmale
in Betracht zog. Nach *Mendel* herrschen in diesem Falle bei der
Bastardbildung die Regeln der Kombinationsrechnung. So hatte er bei den
beiden Erbsenarten, wie wir sahen[385], 7 Paare von charakteristischen
Merkmalen einander gegenübergestellt. Die Zahl der Kombinationen ist in
diesem Falle 2^7 = 128. *Mendel* zeigte, daß sich durch wiederholte
Kreuzung jene 128 Kombinationen wirklich darstellen lassen, eine Regel,
der er folgenden Ausdruck gab: Konstante Merkmale, die an verschiedenen
nahe verwandten Formen vorkommen, können auf dem Wege der wiederholten
künstlichen Befruchtung in alle Verbindungen treten, die nach den
Regeln der Kombination möglich sind.

*Mendels* Untersuchungen wurden, zum Teil infolge der Art der
Bekanntgabe, zunächst kaum beachtet. Sie fielen fast der Vergessenheit
anheim. Erst im Jahre 1900, nachdem mehrere Forscher zu ähnlichen
Ergebnissen gelangt waren, wurden *Mendels* Abhandlungen sozusagen
wieder entdeckt. Seitdem haben sie die Anregung zu zahlreichen weiteren
Untersuchungen und zu einer besonderen Richtung gegeben, die man wohl
als Mendelismus bezeichnet. Diese Forschungsrichtung ist auch für die
Landwirtschaft von Wichtigkeit geworden, besonders seitdem man von
den Untersuchungen an Pflanzen zu im Sinne *Mendels* durchgeführten
Kreuzungsversuchen mit Tieren übergegangen ist. Es sind aber auch
Zweifel an der unbedingten Zuverlässigkeit der *Mendel*schen Regeln
hervorgetreten[386]. Auch der Versuch, die *Mendel*schen Regeln
aus dem Verhalten der bei der Kreuzung in Verbindung tretenden
Geschlechtszellen (Eizelle und Samenfaden) zu erklären, fand bisher
noch keine allgemeine Anerkennung.



12. Geologie und Mineralogie unter dem Einfluß der
chemisch-physikalischen Forschung.


Zu einer wissenschaftlich begründeten Entwicklungslehre war man zuerst
auf dem Gebiete der Geologie gelangt. Diese auch wohl als Aktualismus
bezeichnete Lehre hatte um 1830 *Lyell* klar und überzeugend
entwickelt. Sie gipfelte, wie wir in einem früheren Abschnitt sahen,
in der Erkenntnis, daß der jetzige Zustand der Erde langsam aus dem
Wirken der noch heute zu beobachtenden Kräfte entstanden ist, und
daß die Gegenwart nur einen Augenblick in diesem Entwicklungsprozeß
darstellt. An *Lyell* knüpften *Darwin* und *Wallace* an. Sie
übertrugen den Aktualismus von der allgemeinen Geologie auf das der
Erde entsprossene Leben. Ihnen stellte sich die Welt der Organismen
als ein Problem dar, das nur in Verbindung mit den geologischen
Forschungen Aussicht auf Lösung bietet. Die Beziehungen, in denen
die lebenden Tier- und Pflanzenarten zu den zahlreichen in den
geologischen Formationen vorhandenen paläontologischen Urkunden stehen,
bildeten deshalb für *Darwin* wie für *Wallace* den Ausgangspunkt.
Ein glücklicher, einem ganz anderen Gebiete entstammender Gedanke,
nämlich das Bevölkerungsprinzip von *Malthus*, ließ dann fast
gleichzeitig bei *Darwin* und bei *Wallace* eine Theorie entstehen,
welche dem von *Erasmus Darwin* und von *Lamarck* geschaffenen Begriff
des Transformismus eine wertvolle Stütze verlieh. Den Grundgedanken
des Aktualismus, daß der gegenwärtige Zustand der Natur nur einen
Übergangszustand in einer fortlaufenden, von natürlichen Bedingungen
abhängenden Entwicklung darstellt, kleidet *Darwin* in die Worte: »Es
ist anziehend, beim Anblick eines dicht bewachsenen Ufers mit singenden
Vögeln in den Büschen, mit schwärmenden Insekten in der Luft und
kriechenden Würmern im feuchten Boden sich zu denken, daß alle diese so
kunstvoll gebauten Lebensformen durch Gesetze hervorgebracht sind, die
noch fort und fort um uns wirken«.

Seit der Neubegründung der Deszendenzlehre durch *Darwin* und *Wallace*
traten die Geologie und die Biologie in engste Fühlung, weil beide
Wissenschaften in der Aufhellung der Geschichte des organischen Lebens
eins ihrer wichtigsten Probleme erkannten. In nicht geringerem Grade
indessen wurden die Geologie und die Mineralogie im Verlauf des 19.
Jahrhunderts durch die chemisch-physikalische Forschung befruchtet.
Dies zu zeigen, soll die Aufgabe des vorliegenden Abschnittes sein.

Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts wurde mit Hilfe des Mikroskops
das innere Gefüge der Gesteine erschlossen und dadurch manche Frage
über das Wirken der gesteinsbildenden Vorgänge beantwortet. Der erste
Forscher, welcher diesen Weg beschritt, war der Engländer *Sorby*[387].
Das vor ihm nur gelegentlich geübte Verfahren, durchsichtige oder
durchscheinende dünne Platten der zu untersuchenden Gesteine
(sogenannte Dünnschliffe) herzustellen, wurde von *Sorby* zu einem
Hilfsmittel allerersten Ranges ausgebildet.

*Sorbys* für die neuere Petrographie grundlegende Abhandlung
erschien im Jahre 1858[388]. Sie führt den Titel »Über die
mikroskopische Struktur der Kristalle und ihren Zusammenhang mit dem
Ursprung der Mineralien und Gesteine«. Aus der Beschaffenheit der
Dünnschliffe, insbesondere aus ihrem Gehalt an Schlacken-, Gas- und
Flüssigkeitseinschlüssen, sowie durch den steten Vergleich mit den
entsprechenden Verhältnissen an künstlich aus der Lösung oder aus dem
Schmelzfluß hergestellten Kristallen vermochten *Sorbys* mikroskopische
Untersuchungen den wässrigen oder feurig-flüssigen Ursprung der
Gesteine zu ermitteln und damit Fragen, die seit den Tagen *Werners*
die Wissenschaft bewegt hatten. zur Entscheidung zu bringen.

*Sorbys* Methoden wurden besonders durch *Zirkel*[389] weiter
entwickelt. In der Folgezeit wurde Deutschland wie zu *Werners*
Zeiten »die eigentliche Pflegestätte der wissenschaftlichen
Gesteinskunde«[390]. Während 1866 in der ersten Auflage von *Zirkels*
Lehrbuch der Petrographie, dem großen Hauptwerk, das wir über dieses
Gebiet besitzen, die Wichtigkeit der Gesteinsmikroskopie erst
angedeutet wurde und im übrigen noch die ältere makroskopische
Untersuchung den Ausschlag gab, hatte sich das Aussehen der
petrographischen Wissenschaft beim Erscheinen der zweiten Auflage
(1893/94) vollkommen geändert. Infolgedessen gründete *Zirkel* in
dieser Auflage alle Betrachtungen über die Zusammensetzung, die
Einteilung und den Ursprung der Gesteine auf die eingehendsten
mikroskopischen, mikrochemischen und kristalloptischen Befunde.
Vorangegangen waren eine Anzahl monographischer Arbeiten *Zirkels*
über einzelne Gesteine oder Gesteinsgruppen. Unter diesen Arbeiten
verdient seine »Untersuchung über die mikroskopische Zusammensetzung
und Struktur der Basaltgesteine«[391] besonders hervorgehoben zu werden.

Ein zweiter Führer auf dem Gebiete der Petrographie erstand in
Deutschland in *Rosenbusch*. *Rosenbusch* ließ sich nicht nur eine
weitgehende Verbesserung der petrographischen Methoden angelegen sein
-- er brachte insbesondere das kristalloptische Verfahren zu hoher
Vollendung --, sondern er setzte auch die Petrographie, die allzusehr
ein Spezialgebiet zu werden drohte, wieder in die engste Beziehung
zur allgemeinen Geologie. Dies erreichte *Rosenbusch* vor allem
dadurch, daß er den genetischen Merkmalen Rechnung zu tragen strebte
und z. B. bei der Untersuchung der Massengesteine das wichtigste
Ziel darin erblickte, zu entscheiden, ob das betreffende Gestein
als Tiefengestein, Ganggestein, ob an der Erdoberfläche erstarrtes
Ergußgestein anzusehen sei[392].

Als das wichtigste allgemeine Ergebnis der von *Sorby*, *Zirkel* und
*Rosenbusch* begründeten Gesteinsmikroskopie muß man den Nachweis
betrachten, daß Basalt, Trachyt, Porphyr, Melaphyr und Phonolith
unzweifelhaft mit den vulkanischen Laven übereinstimmen und daher wie
diese auf feurig-flüssigem Wege entstanden sind. Größere, zum Teil
noch ungelöste Schwierigkeiten boten die älteren kristallinischen
Schiefer dar. Um ihre Beschaffenheit zu erklären, mußte man annehmen,
daß nach ihrer Entstehung aus den Sedimenten schwierig zu ergründende,
physikalische und chemische Einflüsse ihren Gesteinscharakter
wesentlich verändert haben. Eine solche Gesteinsmetamorphose nahm
schon *Sorby* für den Glimmerschiefer an, der sich nach seiner
Ansicht aus Tonschiefer unter der Wirkung erhitzten Wassers und
mechanischer Kräfte bildete. *Rosenbusch* dagegen hielt es nicht für
ausgeschlossen, daß die kristallinischen Schiefer Eruptivgesteine oder
gar die erste Erstarrungskruste der Erde sind und durch Druck das
schiefrige, auf einen sedimentären Ursprung deutende Gefüge angenommen
haben. *Rosenbuschs* Ansicht blieb nicht ohne Widerspruch. Und wenn
auch noch manche Frage der Klärung harrt, so gilt doch bezüglich der
kristallinischen Schiefer für die Mehrzahl der Geologen auch heute noch
die Lehre, daß diese Gesteine zwar als Sedimente abgelagert wurden,
darauf aber unter der Einwirkung von Verhältnissen, die dem Urmeere
eigen waren, kristallinische Beschaffenheit annahmen[393].

Unter der Voraussetzung, daß in den früheren Epochen der Erdgeschichte
keine anderen als die heutigen physikalischen Kräfte gewirkt haben,
versuchte man die petrogenetischen Vorgänge zu wiederholen, um aus den
Versuchsergebnissen Schlüsse auf die gesteinsbildenden Vorgänge älterer
Zeitalter zu ziehen. Dies führte zum geologischen Experiment, das uns
in seinen Anfängen schon im 18. Jahrhundert bei dem Engländer *Hall*
(1761-1832) begegnet.

*Hall* lieferte z. B. den Nachweis, daß geschmolzene Gesteinsmassen
glasartig oder kristallinisch erstarren, je nachdem sie rasch oder
langsam abgekühlt werden. Als *Hall* Kreide in einem abgeschlossenen
Raume erhitzte, so daß die Kohlensäure nicht entweichen konnte, erhielt
er ein kristallinisches, dem Marmor ähnliches Erstarrungsprodukt.

Als der Begründer der modernen, alle Hilfsmitteln der Chemie und
der Physik benutzenden geologischen Experimentierkunst ist der
Franzose *Daubrée*[394] zu nennen. Ihm und seiner wissenschaftlichen
Gefolgschaft ist es gelungen, einen tiefen Einblick in die Werkstatt
der Natur zu eröffnen.

Es gibt nur wenig geologische Probleme, denen *Daubrée* nicht
durch die Anstellung sinnreich ausgedachter Experimente eine neue
Seite abzugewinnen wußte. So untersuchte er, um die Grundlagen
für sein Werk über die Zirkulation des Wassers im Boden zu finden,
die Durchlässigkeit der verschiedenen Gesteinsarten. Die Frage der
Gesteinsmetamorphose führte ihn zu wichtigen Versuchen mit überhitzten
Wasserdämpfen. Aus den erzielten Ergebnissen schloß er, daß weder Hitze
allein noch die ausschließliche Wirkung von Gasen und Dämpfen genügen,
um die Umwandlungen, welche die sedimentären Gesteine in Berührung
oder in der Nachbarschaft von Eruptivgesteinen erlitten haben, zu
erklären. Nach *Daubrées* Versuchen werden jene Umwandlungen durch
überhitztes, unter hohem Drucke stehendes Wasser hervorgerufen. Die zu
untersuchenden Substanzen schloß *Daubrée* mit Wasser in starke eiserne
Rohren ein und erhitzte sie längere Zeit. Bei dieser Versuchsanordnung
verwandelten sich nicht-kristallinische Massen, z. B. Glas, in
Kristallgemenge. Es gelang unter der Mitwirkung von überhitztem
Wasserdampf, Mineralien wie Orthoklas und Glimmer darzustellen. Eine
derartige hydatochemische Entstehung nahm *Daubrée* auf Grund seiner
Experimente nicht nur für die Kontaktmetamorphosen, sondern auch für
die ältesten Sedimentärgesteine, den Gneis- und Glimmerschiefer,
in Anspruch. Die Schwierigkeit, welche in der kristallinischen
Beschaffenheit dieser Sedimente liegt, suchte auch *Sorby* durch die
Annahme zu erklären, daß Feuchtigkeit, hohe Temperatur und Druck ihre
Umwandlung aus ursprünglich klastischen und nicht kristallinischen
Sedimenten in kristallinische geschichtete Gesteine bewirkt hätten.
Eine ohne Widerspruch angenommene Erklärungsweise ist aber trotz aller
Bemühungen, auf induktivem Wege die Entstehungsweise der archäischen
Gesteine aufzuhellen, noch nicht gefunden. Indessen haben die
zahlreichen experimentellen Ergebnisse vieles über die Umstände, unter
denen die Entstehung und die Umbildung von Mineralien und Gesteinen im
Schoße der Erde vor sich gehen, dargetan.

Von noch größerem Erfolge war das Bemühen gekrönt, die Vorgänge bei
der Oberflächengestaltung der Erde durch Versuche aufzuhellen. Diese,
insbesondere wieder von *Daubrée* ausgehenden Versuche erstreckten
sich auf die Zerkleinerung und die Abrundung von Gesteinsbruchstücken
während der Fortbewegung durch strömendes Wasser, auf die Bildung
von Erdspalten und Tälern und vor allem auf die Biegung und Faltung,
welche die Schichten bei der Entstehung der Gebirge erleiden. Die
Zurückführung eines Faltengebirges auf einen seitlichen Schub erfolgte
zuerst durch einen Bewohner des ausgesprochensten Gebirges dieser
Art, des Jura[395]. Als Ursache des Schubes und der Faltung nahm man
bald darauf eine Schrumpfung des Erdkernes (*Dana* 1846) und damit
einen Vorgang an, dessen mechanische Folge notgedrungen zunächst ein
seitlicher Schub und endlich eine Runzelung der für den Kern zu weit
gewordenen Erdrinde sein mußte. Die experimentelle Geologie ließ es
nicht an Versuchen fehlen, diesen Vorgang im Kleinen nachzuahmen.
*Daubrées* Vorrichtung z. B. bestand aus einem eisernen Rahmen,
in welchem Schichten aus Ton, Wachs usw. einer Pressung unter den
verschiedensten Bedingungen unterworfen wurden. Auf diese Weise erhielt
*Daubrée* Faltungen, welche den in der Natur vorkommenden entsprachen.
Überraschend war die Ähnlichkeit, wenn man Tonschichten auf einer
gespannten Gummiplatte ausbreitete und sie dann durch allmähliches
Nachlassen der Spannung einem seitlichen Schube aussetzte[396]. Außer
den Falten traten auch Brüche, Spalten und Verwerfungen auf, welche den
in der Natur vorkommenden Bildungen dieser Art vollkommen entsprachen.

Zur allgemeinen Anerkennung gelangte die auf der Schrumpfungstheorie
begründete neuere Lehre der Gebirgsbildung durch *Ed. Süß*. Ihm gelang
es wie keinem anderen Forscher, in einem epochemachenden Werke, das er
»Antlitz der Erde« betitelte, die Gebirgsbildung als das Ergebnis eines
durch die Zusammenziehung des Erdinnern hervorgerufenen Stauungs- und
Faltungsprozesses zu erklären, der ununterbrochen vor sich geht und
nicht nur die säkulären Schwankungen großer Teile der Erdrinde, sondern
auch die Entstehung der Gebirge, sowie diejenige Klasse von Erdbeben
hervorruft, die man als tektonische bezeichnet.

Die Erdbebenforschung wurde überdies nicht nur durch eine bessere
ursächliche Begründung der für sie in Betracht kommenden Erscheinungen,
sondern vor allem durch die Erfindung zahlreicher, ihren Zwecken
dienender Instrumente gefördert, die auf der Grundlage physikalischer
Prinzipien über die Richtung, die Stärke und andere Umstände der
Erdbeben Aufschluß zu geben vermochten. Der älteste Seismograph
leistete nur sehr Unvollkommenes. Er bestand aus einer mit Quecksilber
gefüllten Schale, deren Rand eine Anzahl von Rinnen besaß. Unter
jeder Rinne war ein seitliches Gefäß angebracht. Wurde der Apparat
durch eine Erdbebenwelle erschüttert, so ließ sich aus der Menge des
Quecksilbers, das in die Seitengefäße überfloß, annähernd die Stärke
und die Richtung der Welle ermitteln.

Bessere Untersuchungsmethoden ermöglichte die Einführung von
Pendelseismographen. Seitdem man solche auf den zahlreichen im Laufe
der letzten Jahrzehnte errichteten Erdbebenstationen verwendet, ist
man in den Besitz eines reichen Materials über die Häufigkeit, die
Dauer und die Verbreitung der Erdbeben, sowie über die Richtung und
die Intensität der Stöße, ihre Abhängigkeit von der Beschaffenheit
des Bodens, die Geschwindigkeit ihrer Fortpflanzung und zur Kenntnis
zahlreicher sonstiger, die seismischen Vorgänge begleitender
Umstände gelangt. Trotzdem haben die Bemühungen, die Entfernung des
Erschütterungsherdes von der Oberfläche der Erde zu ermitteln, noch
nicht zu einem sicheren Ergebnis geführt. Wohl aber gelangte man
besonders durch die Untersuchungen von *Süß* zu der Erkenntnis, daß
bei den tektonischen oder Dislokationserdbeben die Erschütterungen
immer wieder längs gewisser Linien stattfinden. Offenbar weisen diese
Schütterlinien auf Spalten in der Erdkruste hin, längs welcher die
ruckweisen Verschiebungen vor sich gehen.

Die Forschung des 19. Jahrhunderts eröffnete, unterstützt durch die
Chemie, die Mikroskopie und das Experiment, auch einen klaren Einblick
in die mannigfachen geologischen Wirkungen, welche die Pflanzen und
die Tiere im Verlaufe eines großen Teiles der Erdgeschichte ausgeübt
haben. Schon im 18. Jahrhundert fehlte es nicht an Bemühungen, den
pflanzlichen Ursprung der Steinkohlen nachzuweisen. Den Erweis für
die Richtigkeit dieser Annahme erbrachte indessen erst der deutsche
Botaniker *Göppert*[397]. Seine mikroskopischen Untersuchungen
lehrten, daß die Steinkohlen aus Gefäßkryptogamen entstanden sind,
deren Abdrücke das die Flöze einschließende Gestein erfüllen. Nachdem
man später chemische Agentien gefunden, unter deren Behandlung die
innere Struktur der Steinkohlendünnschliffe besonders deutlich
zutage tritt, wurde das zellige Gefüge der Steinkohle und selbst des
Anthrazits überzeugend dargetan. Für einzelne Kohlenflöze wurde auch
die Entstehung aus Tangen nachgewiesen, die nach älteren Behauptungen
fast ausschließlich das Material für die Bildung der Steinkohlen
geliefert haben sollten. Die experimentelle Geologie stellte sich
auch die Aufgabe, die Steinkohle und das Erdöl nebst den verwandten
Mineralkörpern auf künstlichem Wege zu bereiten, um dadurch die
Entstehungsursachen aufzuhellen. Als solche wurden vor allem Druck
und Sauerstoffmangel erkannt, zu denen häufig noch die Wärme getreten
sein wird. So machen z. B. Versuche[398], bei welchen Fischtran unter
einem Druck von 20 Atmosphären destilliert wurde und ein erdölartiges
Produkt lieferte, die Entstehung des Erdöls aus tierischen Substanzen
wahrscheinlich.

Zuverlässigere Ergebnisse über die Mitwirkung der Tierwelt bei dem
Zustandekommen geologischer Bildungen lieferte *Ehrenberg*, der durch
seine mikroskopischen Untersuchungen die Tätigkeit der kleinsten
Lebewesen als ein wichtiges geologisches Agens erkannte. Ausgehend von
der Beobachtung, daß das Franzensbader Bergmehl aus den Kieselskeletten
untergegangener Diatomeen besteht, hatte *Ehrenberg* gefunden, daß die
Kiesel- und Kalkabscheidungen kleinster pflanzlicher und tierischer
Organismen in ungeahnter Ausdehnung an der Zusammensetzung sedimentärer
Bildungen teilnehmen.

Zunächst hatte *Ehrenberg* die durch mikroskopische Organismen
entstandenen Süßwasserbildungen ins Auge gefaßt. In einer späteren,
uns jetzt beschäftigenden Epoche stellte er sich die Aufgabe, die
gesamte Erdoberfläche einerseits nach den im süßen und im Salzwasser
vorkommenden Mikroorganismen zu durchforschen, andererseits aber die
fossilen, aus ihnen entstandenen Ablagerungen nachzuweisen. Unterstützt
wurde *Ehrenberg* in diesem Beginnen durch den Umstand, daß um
1860, veranlaßt durch die ersten Kabellegungen, die Erforschung der
Tiefsee begann. Die ausgesandten Expeditionen beschränkten sich nicht
etwa auf Tiefenmessungen, sondern förderten zahlreiche Grundproben
zutage. Diese in Federspulen oder in Glasröhren dem Meeresboden
entnommenen Proben lehrten einen großen Reichtum organischer Bildungen
kennen. Eine umfassende Bearbeitung erfuhren sie durch *Ehrenbergs*
»Mikrogeologische Studien über das kleinste Leben der Meeres-Tiefgründe
aller Zonen und dessen geologischen Einfluß[399].

*Ehrenberg* gelangte zu dem Ergebnis, daß dem heute tätigen
mikroskopischen Leben ein vorgeschichtliches mikroskopisches Leben
entsprochen hat, dessen oft sehr mächtige Ablagerungen zuweilen hoch
über den Meeresspiegel gehoben wurden und mitunter in den obersten
Schichten der höchsten Gebirge noch deutlich erkennbar sind. Ergänzt
wurde dieser Nachweis durch die seit 1870 zu rein wissenschaftlichen
Zwecken unternommenen Tiefseeforschungen[400]. Sie ergaben, daß es für
das tierische Leben im Ozean nach der Tiefe zu keine Grenze gibt, und
daß manche, für frühere geologische Perioden charakteristische, bis
dahin für ausgestorben geltende Formen noch jetzt lebend in der Tiefe
des Ozeans anzutreffen sind.

Auch in dem Transport der Eismassen lernte die neueste Zeit ein
wichtiges geologisches Mittel kennen. Schon im Jahre 1827 hatte
ein deutscher Forscher[401] nachgewiesen, daß die Findlingsblöcke
des norddeutschen Tieflandes skandinavischen Ursprungs seien. Ein
Jahrzehnt später wurden ähnliche Bildungen der Alpen auf die Bewegung
von Gletschern zurückgeführt[402]. So gelangte man zur Annahme
von Kälteperioden, in denen die Vergletscherung der mittel- und
nordeuropäischen Landschaft das heutige Maß weit überschritten haben
muß.

Die erste wissenschaftliche Bearbeitung der glazialen Erscheinungen
verdanken wir dem großen Alpenforscher *H. B. Saussure*. Er widmete
nicht nur den Gletschern selbst, sondern auch dem von ihnen bewegten
Gesteinsmaterial, wie es sich in den Moränen anhäuft, eine gründliche
Untersuchung. Vor allem schloß *Saussure* aus dem Vorkommen von Moränen
auf die frühere Ausdehnung der Gletscher und das Zurückschreiten und
Vorwärtsgehen der Gletscherenden. Erst viel später (um 1830) erkannte
man[403], daß auch Schuttmassen, die unzweifelhaft Moränen sind, in
großer Entfernung vom Hochgebirge und ohne jede Beziehung zu heute noch
vorhandenen Gletschern vorkommen.

Einen großen Aufschwung nahm die Erforschung der Gletscher
und der glazialen Bodenverhältnisse in den dreißiger Jahren
des 19. Jahrhunderts durch den Schweizer *Agassiz*[404], wie
denn überhaupt die Schweiz hinsichtlich der Forscher und auch
des Beobachtungsmaterials den Ausgangspunkt für diesen Teil
der geologischen Wissenschaft bildete. Nach einer gründlichen
Durchforschung der Berner und der Walliser Alpen, bei der *Agassiz*
sich auch auf das von *Saussure* beigebrachte Beobachtungsmaterial
stützen konnte, veröffentlichte er 1840 die erste allgemeine
Schilderung der Gletscher und der auf sie zurückzuführenden
geologischen Erscheinungen. Vor allem wurden die verschiedenen
Arten der Moränen, die Rundhöcker, die Gletscherschliffe, die
Gletschermühlen und die erratischen Blöcke als glaziale Bildungen
erkannt, während nicht nur *Saussure*, sondern selbst noch von *Buch*
diese Dinge, soweit sie ihnen schon bekannt waren, auf die Tätigkeit
des strömenden Wassers zurückgeführt hatten. Minder glücklich war
*Agassiz* in der Aufstellung der Theorie, die er sich zur Erklärung der
geschilderten Phänomene bildete. Er nahm nämlich an, daß sie auf eine
Vergletscherung der gesamten Erde, die sogar vor der Erhebung der Alpen
stattgefunden haben sollte, zurückzuführen seien. Dagegen gelangte
*J. v. Charpentier*, der manche alpine Studie gemeinsam mit *Agassiz*
unternommen hatte, zu dem Ergebnis, daß die Vergletscherung von
Mitteleuropa erst nach der Erhebung der Alpen eingetreten sei, und daß
diese Vergletscherung sich keineswegs über die ganze Erde erstreckt,
sondern einen mehr lokalen Charakter besessen habe. Trotz dieses
Gegensatzes ist beiden Forschern nachzurühmen, daß sie der gleichen
induktiven Methode folgten, und daß ihre Arbeiten in den Grundzügen für
die späteren Forschungen von der größten Bedeutung geworden ist.

Erst viel später als die diluvialen Bildungen der Alpen wurde das
Diluvium Norddeutschlands auf seinen glazialen Ursprung zurückgeführt.
Auf den nordischen Ursprung der Findlingsblöcke, die Norddeutschland
und das westliche Rußland bedecken, war zuerst besonders überzeugend
von *Hausmann* (1827) hingewiesen worden. Man dachte aber zunächst
nicht an eine Vergletscherung, sondern an den Transport durch Wasser
und schwimmende Eisschollen. Auf den richtigen Gedanken, daß die
Geschiebe und die Blöcke der deutschen und der sarmatischen Tiefebene
glazialen Ursprungs seien, gelangte, unbeeinflußt durch die zunächst
nur alpinen Forschungen von *Charpentier* und *Agassiz*, der Deutsche
*Bernhardi*[405]. Seine Ansicht fand jedoch keine Beachtung, und
die deutschen Geologen mußten sich erst durch schwedische Forscher,
insbesondere durch *Torell*[406], dahin belehren lassen, daß der mehr
als dreißig Jahre früher in Deutschland selbst geäußerte Gedanke
zutreffend sei.

Ein Problem, bei dessen Bewältigung die Physik der Geologie zu Hilfe
kommen mußte, ist die Bewegung der Gletscher. *Agassiz* hatte noch
angenommen, daß das Schmelzwasser nachts in den Haarspalten der
Gletschermasse wieder gefriere und daß dadurch ihr Zusammenhang gewahrt
bleibe. Die Erscheinung, daß der Gletscher unter Druck sich wie eine
scheinbar plastische Masse verhält, während er unter der Wirkung eines
Zuges seinen Zusammenhang verliert, wie es die Eiskaskaden zeigen,
wurde erst um 1850 aus dem als Regelation bezeichneten Verhalten
des Eises und aus der durch Druck erfolgenden Herabsetzung seines
Schmelzpunktes erklärt. Als Regelation (Zusammenfrieren) bezeichnete
*Faraday* die von ihm beobachtete Erscheinung, daß Eisstücke mit
schmelzenden Oberflächen bei der Berührung wieder zusammenfrieren, auch
wenn die Temperatur der Umgebung erheblich über dem Gefrierpunkt liegt.
Lag die Temperatur dagegen unter 0°, so fand infolge des Fehlens einer
durch Schmelzwasser benetzten Fläche keine Regelation statt. Sie kann
jedoch selbst unterhalb des Schmelzpunktes stattfinden, wenn durch
den Druck der übereinander geschichteten Eismassen der Schmelzpunkt
herabgesetzt und dadurch Schmelzwasser von einer unter dem Nullpunkt
liegenden Temperatur gebildet wird.

Zu den fundamentalsten Aufgaben der allgemeinen Geologie gehört auch
die Bestimmung der genaueren Gestalt unseres Planeten. Von den Tagen
des Eratosthenes bis in das 19. Jahrhundert hinein ließen sich alle,
die sich mit dieser Frage befaßten, von der Vorstellung leiten, daß
die Gestalt der Erde eine regelmäßige, mathematisch bestimmte sei.
Zuerst wurde sie als Kugel, darauf als Rotationsellipsoid (*Newton*
und *Huygens*) und endlich als dreiachsiges Ellipsoid angesehen.
Nachdem die Gradmessungen eine immer größere Ausdehnung gefunden und
auf außereuropäische Länder ausgedehnt waren, hatten sich jedoch
Bedenken gegen die Annahme einer vollkommen sphäroidischen Gestalt der
Erde geltend gemacht. Man sah immer mehr die Notwendigkeit ein, die
bisher ausgeführten Breitengradmessungen durch eine Vermessung der
Längengrade zu ergänzen. Triangulationen in zwei senkrecht aufeinander
stehenden Richtungen erwiesen sich nämlich als das beste Mittel zur
Entscheidung der wichtigen Frage. Es war in erster Linie das Verdienst
des preußischen Generals *Bayer*, daß sich die europäischen Staaten zu
einem großen Unternehmen zusammenschlossen, das sich später (Berlin
1886) zu einer internationalen Erdmessung erweiterte. Im Jahre 1863
begann eine Gradmessung in west-östlicher Richtung, die sich von Irland
bis tief in das Innere Sibiriens erstreckte. Die Vorstellung einer
regelmäßigen Gestalt der Erde mußte jetzt der Erkenntnis weichen, daß
unser Planet eine unregelmäßige, von dem Ellipsoid nicht unerheblich
abweichende Form besitzt, die man als Geoid bezeichnet hat. Die
Aufgabe der Geodäsie besteht seitdem darin, die Punkte der als Geoid
bezeichneten Niveaufläche[407] einem Normalellipsoid in der Weise
zuzuordnen, daß überall die Abweichungen zwischen beiden Flächen
ermittelt werden.

Eine weitere Aufgabe der Geophysik bestand in der Wiederaufnahme der im
18. Jahrhundert begonnenen Bestimmung der Erddichte, um aus dieser und
dem aus den Vermessungen mit immer größerer Genauigkeit hervorgehenden
Rauminhalt der Erde ihre Masse als einen für die Astronomie
grundlegenden Faktor zu ermitteln. Als die geeignetste Methode, die
Erddichte zu bestimmen, hatte sich das auf der Anwendung der Drehwage
beruhende Verfahren von *Cavendish* erwiesen. Es wurde daher vor allem
weiter ausgebildet und lieferte *F. Reich* den Wert 5,66, der lange
als der wahrscheinlichste gegolten hat. Ein neues Verfahren schlug man
1878 ein[408]. Unter der Schale einer Wage wurde eine das Gleichgewicht
störende Masse angebracht und aus dem durch sie bewirkten Ausschlag
ihre anziehende Kraft ermittelt. Letztere wurde dann mit der Anziehung
der gesamten Erdmasse verglichen. Das Verfahren wurde mehrfach
verbessert. Es lieferte im Jahre 1898 für die Erddichte den Wert 5,505.

Um die Schwerkraft zu bestimmen, erwies sich auch die Bestimmung der
Länge des Sekundenpendels als ein sehr geeignetes Mittel, da diese
Größe der Erdanziehung direkt proportional ist. Um die Ausbildung
dieses Verfahrens hatte sich schon *Bessel* ein bleibendes Verdienst
erworben[409]. Das Verfahren ist seitdem in solchem Maße vervollkommnet
worden, daß sich noch Änderungen der Schwere erkennen lassen, als deren
Ursache der Gebirgsbau oder Dichteschwankungen im Innern der Erde
angenommen werden müssen.

Nicht solch umgestaltende Änderungen wie die Geologie hat die
Mineralogie in der neueren Zeit erfahren, da sie schon im Verlauf
der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts ganz auf die exakte Grundlage
gestellt wurde. Neben der Forderung der Kristallographie und dem Ausbau
der systematischen Mineralogie blieb der neuesten Zeit vor allem die
Entdeckung einiger wichtigen Beziehungen zwischen den physikalischen
und den morphologischen Eigenschaften, sowie die tiefere Begründung
der letzteren vorbehalten. Der erste Versuch, die in der Kristallwelt
obwaltenden Formverhältnisse ursächlich zu begründen, ging von dem
Deutschen *Hessel* aus. Dieser Versuch fand seine Fortsetzung durch den
Franzosen *Bravais*.

*Hessel*[410] legte sich die Frage vor, »wieviel und in welcher
Anordnung gelegene gleichwertige Teile ein Raumding darbieten kann.«
Das heißt, er suchte, von rein geometrischen Gesichtspunkten ausgehend,
die sämtlichen möglichen Arten der Symmetrie eines Raumgebildes zu
ermitteln. Für die Gebilde, die nach dem Gesetz der Rationalität der
Achsenabschnitte[411] entstehen, also für die Kristalle, ergab die
Untersuchung *Hessels* 32 allein mögliche Symmetriearten. Spätere
Arbeiten über diesen Gegenstand (*Bravais, ohncke*) weisen wohl
Fortschritte in der Art der Beweisführung auf, in der Sache konnten sie
aber über das sofort abschließende Ergebnis der Untersuchung *Hessels*
nicht hinausgehen.

Die ersten Schritte zu einer ursächlichen Begründung der
Kristallgestalten rühren, wie wir in früheren Abschnitten
erfuhren[412], von *Hauy* her. An *Hauy* knüpfte der Franzose *Bravais*
an, dem die Arbeiten *Hessels* kaum bekannt geworden waren. Die
grundlegenden Arbeiten von *Bravais*[413] erschienen gegen 1850. Sie
wurden, da ihr Inhalt nicht nur geschichtlichen Wert besitzt, sondern
auch heute noch für die Theorie der Kristallstruktur von wesentlicher
Bedeutung ist, neuerdings ins Deutsche übersetzt und als Teile der
*Ostwald*schen Sammlung herausgegeben[414].

*Bravais* blieb nicht wie *Hessel* bei geometrischen Spekulationen
stehen, sondern er versuchte die 32 kristallographischen Gruppen,
zu denen er gleich jenem gelangt war, mit einer Theorie über den
molekularen Aufbau der Kristalle zu verbinden. Sozusagen als
Modell eines jeden Kristalls erdachte *Bravais* ein im Raume nach
bestimmten geometrischen Gesetzen gebildetes System von Punkten, ein
»Raumgittersystem«. Ein solches System entsteht, wenn man sich drei
Scharen von parallelen Ebenen vorstellt und weiterhin annimmt, daß
jede Schar unter sich gleiche Abstände hat, während sich die Scharen
gegenseitig unter bestimmten Winkeln schneiden. Die so entstehenden,
regelmäßig im Raume verteilten Schnittpunkte der drei Scharen, die
»Gitterpunkte«, hat man sich nach *Bravais* mit den Mittelpunkten der
den Kristall aufbauenden Moleküle zusammenfallend zu denken.

Aus den Symmetrieverhältnissen, die unter dieser geometrischen
Voraussetzung möglich sind, ergaben sich sieben Arten von Raumgittern,
d. h. im Raume gesetzmäßig verteilten Punktsystemen. Diese sieben
Raumgitter ließen sich den bekannten Kristallsystemen zuordnen. Es
war damit eine Beziehung gefunden, die unmöglich als bloßes Spiel des
Zufalls gedeutet werden konnte.

Um den weiteren Ausbau der von *Hessel* und *Bravais* begründeten
Theorie der Kristalle haben sich unter den neueren Forschern besonders
*Gadolin* und *Sohncke* verdient gemacht.

Ohne die früheren Veröffentlichungen über diesen Gegenstand zu kennen,
führte *Gadolin*[415] den Nachweis, daß sich aus dem Gesetz der
Rationalität der Achsenverhältnisse nach den Gesetzen der Symmetrie und
ohne jede Voraussetzung über den molekularen Aufbau 32 Kristallgruppen
ableiten lassen. Diese Gruppen wies er den sechs empirisch gefundenen
Kristallsystemen zu. *Gadolin* bestätigte dadurch zwar nur das
schon von anderen Forschern und zwar zuerst von *Hessel* gefundene,
die Kristallwelt beherrschende Prinzip. Seine Ableitungen zeichnen
sich aber vor allen übrigen dadurch aus, daß sie am einfachsten und
klarsten sind. Aus diesem Grunde ist *Gadolins* Abhandlung gleichfalls
neuerdings in deutscher Übersetzung herausgegeben worden[416].

Anknüpfend an *Bravais*, hat schließlich der deutsche
Physiker *Sohncke* eine Ableitung der Kristallsysteme aus den
Symmetrieverhältnissen von Punktsystemen gegeben. Auch für *Sohncke*
bedeutet der »Punkt« einen Massenpunkt oder ein Molekül. Ferner ist
die Verteilung der Punkte in einem kristallinischen Punktsystem so
zu denken, daß sie um jeden Massenpunkt die gleiche ist wie um jeden
anderen. *Bravais* hatte seine abstrakt mathematische Untersuchung über
regelmäßige Punktsysteme auch auf zahlreiche Verhältnisse ausgedehnt,
die zur Kristallographie in keiner Beziehung stehen; *Sohncke* dagegen
beschränkte sich darauf[417], möglichst einfach a priori nachzuweisen,
daß es unter der Voraussetzung der atomistischen Beschaffenheit der
Körper nur die bekannten Kristallsysteme und keine anderen geben kann.

*Sohnckes* Untersuchung ergab kurz folgendes: Es kann nur sieben durch
ihre Symmetrieverhältnisse verschiedene Arten von kristallinischen
Punkthaufen, d. h. sieben Kristallsysteme, geben und zwar:

  1. Punkthaufen ohne Symmetrieebene (d. h. ohne eine Ebene, die ein
  gegebenes, geometrisches Gebilde so teilt, daß die eine Hälfte das
  genaue Spiegelbild der anderen ist). Dies ergibt das trikline System.

  2. Punkthaufen mit einer Symmetrieebene: das monokline System.

  3. Punkthaufen mit drei zueinander senkrechten Symmetrieebenen: das
  rhombische System.

  4. Punkthaufen mit drei durch dieselbe Gerade gehenden, unter 60°
  geneigten Symmetrieebenen: das rhomboedrische System[418].

  5. Punkthaufen mit vier durch dieselbe Gerade gehenden
  Symmetrieebenen und einer zu ihnen senkrechten: das tetragonale
  System.

  6. Punkthaufen mit sechs durch dieselbe Gerade gehenden, unter
  30° geneigten Symmetrieebenen und einer zu ihnen senkrechten: das
  hexagonale System.

  7. Punkthaufen mit neun Symmetrieebenen: das reguläre System.

Ein Kristallsystem stellt sich somit als die Gesamtheit aller Formen
dar, die nicht nur in ihrer äußeren Gestalt, sondern auch in ihrem
molekularen Aufbau denselben Grad von Symmetrie besitzen. Als weiteres
Ziel der Kristallographie war damit die Aufgabe gesteckt, nicht nur die
äußere Gestalt, sondern auch sämtliche physikalischen Eigenschaften
als bedingt durch den inneren Aufbau, durch das molekulare Gefüge,
nachzuweisen.

Welch ausgedehnte Anwendung die Mathematik auf das Gebiet der
Kristallographie gestattet, zeigten vor allem die Arbeiten
*Sellas*[419]. In einer Abhandlung über das Verknüpfungsgesetz der
Kristallformen einer Substanz zeigte er, daß die verschiedenen Formen
nicht nur auf Achsen oder auf Zonen zurückgeführt werden können, wie es
*Naumann* und *Miller* getan, sondern daß ein dritter Ausdruck für das
Grundgesetz der Kristallographie möglich ist. *Sella* bezog nämlich die
Formen einer Substanz auf ein Ellipsoid, dessen konjugierte Durchmesser
drei Kristallkanten sind, die in ihrer Länge von einer vierten Fläche
des Kristalls begrenzt werden. *Sellas* Betrachtungsweise erwies sich
besonders deshalb als sehr fruchtbar, weil sich auch die physikalischen
Eigenschaften der Kristalle auf Ellipsoide zurückführen lassen, so daß
von mehreren Forschern (*Dana*, *Brewster*) die Moleküle der Kristalle
als Ellipsoide hingestellt wurden. In einer anderen Abhandlung[420]
zeigte *Sella*, daß sich die kristallographischen Formeln zweckmäßiger
als bisher ausdrücken lassen, wenn man die in der Determinantenrechnung
gebräuchlichen Bezeichnungen anwendet.

Zur Erkenntnis des Zusammenhanges zwischen der Form und dem optischen
Verhalten der Kristalle war man schon während der ersten Jahrzehnte
des 19. Jahrhunderts durch die Arbeiten eines *Fresnel* und *Brewster*
gelangt. Ganz analoge Beziehungen wurden nun hinsichtlich des
thermischen und des elektrischen Verhaltens entdeckt. Auch hier ergab
sich, daß die regulären Substanzen nach allen Richtungen des Raumes
das gleiche Verhalten besitzen, während die Kristalle des tetragonalen
und des hexagonalen Systems Verschiedenheiten nach zwei, diejenigen
der übrigen Systeme nach drei Richtungen aufweisen. Und zwar gilt dies
sowohl hinsichtlich des Ausdehnungskoeffizienten wie der Wärmeleitung.
Erhitzt man z. B. eine Kugel von regulärem Steinsalz, so wird sie ihr
Volumen vergrößern, ohne ihre Form zu ändern, während eine aus dem
hexagonalen Kalkspat hergestellte Kugel zu einem Rotationsellipsoid und
endlich derselbe aus dem monoklinen Feldspat hergestellte Körper zu
einem dreiachsigen Ellipsoid wird.

Für die schon von *Aepinus* erforschte Pyroëlektrizität[421] ergab
sich gleichfalls eine merkwürdige Beziehung. Es stellte sich nämlich
heraus, daß die pyroëlektrischen Kristalle hemimorph, d. h. an den
entgegengesetzten Enden der Hauptachse, die zu elektrischen Polen
werden, durch Flächen verschiedener Formen begrenzt sind. Beziehungen
zwischen der chemischen Zusammensetzung und der Gestalt der Mineralien
hatte schon *Mitscherlich*, der Entdecker der Isomorphie, gefunden. Aus
der näheren Untersuchung der isomorphen Substanzen ging hervor, daß
es sich, vom regulären Systeme abgesehen, nicht um eine vollkommene
Übereinstimmung der Formen, sondern nur um eine sehr große Ähnlichkeit
handelt. Als entscheidendes Merkmal für die Isomorphie erkannte
man das Vermögen der betreffenden Stoffe, sogenannte isomorphe
Mischungen einzugehen, d. h. in homogenen Kristallen zusammen zu
kristallisieren. Einer der ersten, der ein Mineral als eine isomorphe
Mischung deutete, war *Hessel*, den wir an anderer Stelle als den
Entdecker des kristallographischen Einteilungsprinzips kennen
gelernt haben. Er erklärte nämlich[422] schon 1826 den *Labradorit*,
einen Kalknatronfeldspat, als eine isomorphe Mischung von Albit
(Natronfeldspat) und Anorthit (Kalkfeldspat). In gleichem Sinne hat
später *Tschermak*, auf der Erkenntnis fußend, daß zwischen dem Albit
und dem Anorthit ein allmählicher Übergang stattfindet, eine Theorie
der Feldspäte entwickelt, welche den Zusammenhang der einzelnen Glieder
dieser Mineralgruppe zu erläutern sucht[423].

Die Frage nach der Entstehung der Mineralien mußte, wie die Frage
nach der Bildung der Gesteine, gleichfalls auf dem Wege des Versuches
gelöst werden, was zur Entdeckung zahlreicher künstlicher Nachbildungen
führte[424]. Auch hier hat man der hauptsächlich durch *Daubrée*
vertretenen Gruppe französischer Forscher die hervorragendsten Erfolge
zu verdanken.



13. Die Entwicklung der Strukturchemie und der Systematik der
chemischen Elemente.


In der Chemie, deren Entwicklung wir bis zur Begründung der organischen
Chemie und der Ausgestaltung der Radikaltheorie verfolgten, erhob
sich insbesondere auf Grund derjenigen Vorstellungen, die sich seit
*Gay-Lussac* und *Avogadro* über die Natur der gasförmigen Verbindungen
entwickelt hatten, die heute herrschende Valenztheorie.

Von besonderer Wichtigkeit für diese Umgestaltung war *Kekulés*
Lehre von der Vierwertigkeit des Kohlenstoffs und der Fähigkeit der
Kohlenstoffatome durch eine bestimmte Anzahl ihrer vier Affinitäten
sich gegenseitig zu binden. Später dehnte *Kekulé* die von ihm
geschaffene Theorie auf die aromatischen Verbindungen aus, für deren
Grundsubstanz, das Benzol, er eine ringförmige Verkettung von sechs
Kohlenstoffatomen annahm. Durch *Kekulés* Benzoltheorie wurde nicht
nur eine Übersicht über das stetig anschwellende Gebiet der aus dem
Teer gewonnenen Stoffe, sondern auch eine Erklärung und Vorhersage
zahlreicher Isomeriefälle ermöglicht.

In Anbetracht der grundlegenden Bedeutung dieser Lehren wollen wir
*Kekulé* und seinen Arbeiten über die chemische Natur des Kohlenstoffs
eine etwas eingehendere Darstellung widmen. Auch der große Aufschwung,
den die technische Chemie zumal in Deutschland während der letzten
Jahrzehnte genommen hat, ist zum großen Teil auf diese Arbeiten
*Kekulés* zurückzuführen. »Ich kenne«, sagt *Ladenburg*[425], der
Herausgeber von *Kekulés* Abhandlungen, »kein zweites Beispiel dafür,
daß abstrakte wissenschaftliche Erörterungen so unmittelbar für das
Leben nutzbar gemacht wurden[426]«.

*August Kekulé* wurde 1829 in Darmstadt geboren. Er bezog die
Universität Gießen und wurde dort von *Liebig* so sehr angezogen,
daß er sein anfängliches Studium mit dem der Chemie vertauschte.
*Kekulé* folgte dann dem Beispiel seines großen Lehrers und weilte
ein Jahr in Paris, wo *Dumas*, *Pasteur*, *Regnault* und andere
Führer der Wissenschaft auf ihn wirkten. Seine eigene Lehrtätigkeit
begann *Kekulé* in Heidelberg. Dort entstand die Abhandlung über die
Vierwertigkeit des Kohlenstoffs fast zur selben Zeit als *Kirchhoff*
und *Bunsen* die Spektralanalyse begründeten. Zuletzt und am längsten,
vom Jahre 1867 nämlich bis zu seinem 1896 erfolgten Tode, hat *Kekulé*
in Bonn gewirkt.

»Ich halte es«, sagt *Kekulé* in seiner grundlegenden Abhandlung vom
Jahre 1858[427], »nicht mehr für die Hauptaufgabe der Zeit, Atomgruppen
nachzuweisen, die gewisser Eigenschaften wegen als Radikale betrachtet
werden können. Ich glaube vielmehr, daß man die Betrachtung auch auf
die Konstitution der Radikale selbst ausdehnen und aus der Natur der
Elemente ebensowohl die Natur der Radikale wie die ihrer Verbindungen
herleiten soll.« Da für die organischen Verbindungen der Kohlenstoff
der wesentlichste Bestandteil ist, so werden naturgemäß von *Kekulé*
zuerst die Eigenschaften dieses Elementes erörtert.

Betrachte man die einfachsten Kohlenstoffverbindungen wie Grubengas,
Chloroform, Kohlendioxyd, Blausäure usw., so falle es auf, daß die
Menge Kohlenstoff, welche die Chemiker als geringstmögliche, als
Atom erkannt hätten, stets 4 Atome eines einwertigen oder zwei
Atome eines zweiwertigen Elementes binde. Die Summe der chemischen
Einheiten, der mit einem Atom Kohlenstoff verbundenen Elemente sei
stets gleich vier, der Kohlenstoff selbst sei also als vierwertig
(vieratomig nach dem Ausdruck *Kekulés*) anzusprechen. Für Substanzen,
die mehrere Atome Kohlenstoff enthalten, müsse man annehmen, daß
sich die Kohlenstoffatome unter gegenseitiger Bindung eines Teiles
ihrer Affinitäten aneinander gelagert hätten. Der einfachste Fall
besteht nach dieser Auffassung darin, daß zwei Kohlenstoffatome unter
Bindung von zwei Affinitäten die sechswertige Gruppe C_{2} bilden.
Sie wird mit sechs Atomen eines einwertigen Elementes eine Verbindung
bilden, z. B. C_{2}H_{6} d. i. Äthylwasserstoff. Treten mehr als zwei
Kohlenstoffatome auf solche Weise zusammen, so wird für jedes weitere
Atom die Valenz der Gruppe um zwei Einheiten erhöht, und es entstehen
die bekannten Kohlenwasserstoffe C_{3}H_{8}, C_{4}H_{10}, C_{5}H_{12},
C_{6}H_{14} usw.

Schon in der Abhandlung vom Jahre 1858[428] wies *Kekulé* darauf
hin, daß eine solch einfache Aneinanderlagerung der Kohlenstoffatome
zwar eine große Anzahl von organischen Verbindungen, diejenigen der
sogenannten Fett- oder Methanreihe nämlich, erkläre, daß aber für viele
andere eine dichtere Aneinanderlagerung des Kohlenstoffs angenommen
werden müsse. Zu dieser letzteren Gruppe gehören vor allem das Benzol
und seine Abkömmlinge. Über die Konstitution dieser Gruppe der
aromatischen Verbindungen, wie sie auch genannt werden, gab erst die
Abhandlung vom Jahre 1865 Aufschluß.

Seine Arbeit vom Jahre 1858 schloß *Kekulé* mit den bescheidenen
Worten, daß er Betrachtungen dieser Art nur einen untergeordneten
Wert beimesse. Da man sich indessen in der Chemie einstweilen mit
solchen Zweckmäßigkeitsvorstellungen begnügen müsse, teile er diese
Betrachtungen mit, weil sie, wie ihm scheine »einen einfachen Ausdruck
für die neuesten Entdeckungen« böten und daher »ihre Anwendung
vielleicht das Auffinden neuer Tatsachen vermitteln könne«. Die
späteren Strukturchemiker sind sich des hypothetischen Charakters
solcher Vorstellungen nicht immer bewußt geblieben.

Gleichzeitig mit *Kekulé* aber unabhängig von ihm begründete
*Couper* die Strukturchemie, indem er von der Annahme ausging, daß
die Kohlenstoffatome sich miteinander zu verketten vermögen[429].
*Couper* unterschied zwei Arten chemischer Verwandtschaft, die er als
Wahlverwandtschaft und Gradverwandtschaft bezeichnete. Vermöge der
Wahlverwandtschaft verbindet sich ein Element, z. B. Kohlenstoff mit
einer Reihe von anderen Elementen mit verschiedener Intensität, so mit
Wasserstoff zu CH_{4}, mit Chlor zu CCl_{4} mit Schwefel zu CS_{2} usw.
Die Gradverwandtschaft dagegen befähigt ein Element von einem zweiten
bald mehr bald weniger zu binden. Sie äußert sich nach dem Gesetze
von den multiplen Proportionen. So verbindet sich Kohlenstoff mit
Sauerstoff nach zwei Verwandtschafts- oder Affinitätsgraden zu CO und
CO_{2}.

Nach *Couper* entspricht das höchste Verbindungsvermögen, das
man für den Kohlenstoff kennt, der Zahl vier, während er das
Verbindungsvermögen des Sauerstoffs durch zwei ausdrückt. Was dem
Kohlenstoff eine »eigenartige Physiognomie« verleihe, sei die
Fähigkeit, sich mit sich selbst zu verbinden. Diese Fähigkeit und seine
sich mit verschiedener Intensität und in verschiedenen Graden äußernde
Verwandtschaft gegen andere Elemente genügt nach *Coupers* Ansicht,
»um alle Eigentümlichkeiten zu erklären, welche die organische Chemie
darbietet«. Die Verkettung der Kohlenstoffatome gibt nach *Couper* vor
allem Aufschluß über die wichtige und vor ihm unerklärte Anhäufung von
Kohlenstoffatomen in manchen organischen Verbindungen. Um die Struktur
der letzteren zu erschließen, nimmt *Couper* schon eine einfache
und eine doppelte Verkettung der Kohlenstoffatome an. So gibt er
beispielsweise der Salizylsäure die Formel:

      H
    C=
   // H
  C
   \\
    C-H
    |
    C-H
   //
  C
   \\
    C-OH
    |
    C=O
    |
    OH

Es war dies der erste Versuch, eine Strukturformel für eine
aromatische Verbindung zu entwickeln. Auf den Gedanken, in den
aromatischen Verbindungen für die Kohlenstoffatome eine ringförmige
Verkettung anzunehmen, ist erst *Kekulé* gekommen. Dadurch erhielt
die Strukturformel der Salizylsäure folgendes Aussehen: Aromatische
Verbindungen.

      H
  H   C   H
   \ //\ /
    C   C
    |   ||
    C   C
   /\\ / \
  H   C   OH
      |
      COOH

Die Ähnlichkeit zwischen der *Couper*schen und der neueren
Strukturformel tritt besonders darin hervor, daß in beiden Formeln
doppelte neben einfachen Verkettungen der Kohlenstoffatome vorkommen.

Seine Theorie der aromatischen Verbindungen entwickelte *Kekulé* im
Jahre 1865[430]. Seit der Entdeckung des Benzols, sowie seiner nahen
Beziehung zur Benzoësäure hatte man eine Reihe von Substanzen kennen
gelernt, die unter sich und mit den beiden genannten Verbindungen eine
gewisse »Familienähnlichkeit« besitzen. Man hatte sie des Verhaltens
einiger Glieder wegen zur Gruppe der »aromatischen« Verbindungen
zusammengefaßt. *Kekulé* erkannte, daß seine über das Verhalten des
Kohlenstoffatoms in den Fettkörpern entwickelten Ansichten auf diese
zweite große Gruppe nicht paßten. Ihre Verbindungen waren nämlich an
Kohlenstoff verhältnismäßig viel reicher als die Verbindungen aus der
Reihe der Fettkörper. Ferner zeigte es sich, daß auch die einfachsten
aromatischen Verbindungen, unter ihnen das Benzol, wenigstens sechs
Atome Kohlenstoff enthalten. »Diese Tatsachen«, schloß *Kekulé*,
»berechtigen zu der Annahme, daß in allen aromatischen Substanzen eine
und dieselbe Atomgruppe oder, wenn man will, ein gemeinschaftlicher
Kern enthalten ist, der aus sechs Kohlenstoffatomen besteht«. Innerhalb
dieses Kernes seien die Kohlenstoffatome gewissermaßen in engerer
Verbindung. An ihn würden sich dann weitere Kohlenstoffatome nach
denselben Gesetzen wie bei den Fettkörpern anlagern können. Wie aber
ließ sich die atomistische Konstitution dieses Kernes veranschaulichen?
Die Vierwertigkeit des Kohlenstoffs und die Annahme, daß ein Teil der
Affinitäten dieses Elementes sich gegenseitig sättigen können, mußte
auch einer Theorie der aromatischen Verbindungen zugrunde gelegt
werden, wenn sie klar und einfach sein sollte. Sechs Kohlenstoffatome,
so war der Gedankengang *Kekulés*, würden bei einfacher Bindung zu
einer offenen Kette vereinigt, wie schon erwähnt, 14 freie Affinitäten
besitzen und den Kohlenwasserstoff C_{6}H_{14} bilden[431]. Bei
doppelter Bindung der Kohlenstoffatome würden nur 4 Valenzen übrig
bleiben, da von der Summe der Valenzen (6 . 4 = 24) für die doppelte
Bindung 4 . 5 = 20 erforderlich wären. Auch die Annahme, daß die Bindung
abwechselnd durch je eine und durch je zwei Verwandtschaftseinheiten
erfolge, ergab nicht das erhoffte Resultat, denn es blieben auch dann
noch immer acht ungesättigte Affinitäten übrig, während der Benzolkern
nur sechs besitzt:

  --C==C----C==C----C==C--
    |  |    |  |    |  |

Da kam *Kekulé* der Gedanke, das Zuviel von zwei Affinitäten, das die
soeben dargestellte offene Kette besitzt, durch eine Schließung dieser
Kette zum Ausgleich und zum Verschwinden zu bringen. »Macht man«, sagt
er, »die Annahme, die beiden Kohlenstoffatome, die am Anfang und am
Ende stehen, seien unter sich durch je eine Affinität verbunden, so hat
man eine geschlossene Kette oder einen symmetrischen Ring, der noch
sechs freie Affinitäten enthält.«

Aus diesem Ringe galt es nun, sämtliche aromatische Verbindungen
abzuleiten und auf diese Weise den atomistischen Aufbau des Moleküls,
die Konstitution, wie fortan das Schlagwort lautete, zu ergründen.

Zunächst blieb aber noch die Vorfrage zu entscheiden, ob die sechs
Wasserstoffatome des Benzols, des Ausgangspunktes für alle aromatischen
Verbindungen, unter sich gleichwertig sind, oder ob sie vielleicht,
veranlaßt durch ihre Stellung, ungleiche Rollen spielen.

Da es beim Ersatz von Wasserstoff durch ein einwertiges Atom oder
Radikal völlig gleichgültig ist, welches der sechs Wasserstoffatome
des Benzols ersetzt wird, so entschied sich *Kekulé* für die erstere
Annahme, daß nämlich die Wasserstoffatome des Benzols völlig
gleichwertig sind. Die *Kekulé*sche Benzolformel zeigt dementsprechend
die sechs Kohlenstoffatome in völlig symmetrischer Weise zu einem
Ring verbunden. In bezug auf den Kohlenstoff sind auch die sechs
Wasserstoffatome ganz symmetrisch gelagert; sie nehmen im Molekül
völlig analoge Plätze ein. Man kann sich »das Benzol als ein Sechseck
vorstellen, dessen sechs Ecken durch Wasserstoffatome gebildet sind«.

Bestätigt wurde diese Auffassung durch die merkwürdigen
Isomerieerscheinungen, welche die Abkömmlinge des Benzols zeigen.
Die zuerst bekannt werdenden Isomerien hatte man aus einer
verschiedenartigen Gruppierung von Atomen zu Radikalen zu erklären
vermocht. War doch die Entdeckung der Isomerie und der Wunsch sie
zu erklären, das wichtigste Motiv für den Ausbau der Radikaltheorie
gewesen. Für zahlreiche, isomere aromatische Verbindungen hatte das
bisher geübte Erklärungsverfahren jedoch versagt. Wie sollte man
z. B. aus der Radikaltheorie die Existenz von drei Dibrombenzolen
(C_{6}H_{4}Br_{2}) erklären? *Kekulé* gelang dies ohne Schwierigkeit,
indem er aus seiner Benzolformel drei Stellungsmöglichkeiten der beiden
Bromatome ableitete und dadurch den Begriff der Stellungsisomerie
schuf. Nach ihm ist für das Monobrombenzol nur eine Modifikation
möglich, da die sechs Wasserstoffatome, von denen eins durch Brom
ersetzt werden würde, völlig gleichartig sind. Dagegen sind drei
Dibrombenzole denkbar und auch aufgefunden worden. Es kann nämlich das
zweite Bromatom dem ersten benachbart sein (ab) oder ihm gegenüber
sich befinden (ad) oder endlich die Stelle c einnehmen[432]. Die
Stellungsmöglichkeiten sind damit erschöpft, da af und ae mit ab und ac
identisch sind. Für das Tribrombenzol wies *Kekulé* gleichfalls drei
Möglichkeiten nach, nämlich abc, abd und ace.

[Illustration: Abb. 42. *Kekulés* Benzolkern.]

Die Anregung *Kekulés*, »wenigstens versuchsweise« Betrachtungen dieser
Art in die Chemie einzuführen und dadurch eine geometrische Auffassung
anzubahnen, fiel auf fruchtbaren Boden. Zahlreiche umfassende
Untersuchungen führten zur Auffindung der von der *Kekulé*schen Theorie
vorausgesehenen Verbindungen und bestätigten gleichzeitig diese Theorie
in schönster Weise.

Besonders gilt das von den Arbeiten, die *Körner* zur Bestimmung
des chemischen Ortes in den Benzolderivaten ausführte[433]. Zur
Erläuterung dieses Problems betrachten wir die nach *Kekulés* Theorie
möglichen drei Isomeriefälle der Disubstitutionsprodukte, z. B. des
Dibrombenzols. Ihre Konstitution läßt sich durch folgendes Schema
ausdrücken:

                            Br
    /\                      /\                 /\ Br
   |  |                    |  |               |  |
    \/ Br                   \/                 \/
    Br                      Br                 Br
  Orthoverbindung     Paraverbindung    Metaverbindung.

*Körner* stellte sich die Aufgabe, durch Versuche mit den drei
Isomeren der Dibrombenzole zu entscheiden, um welche Art der Stellung
es sich jedesmal handelt, d. h. bei welchem Dibrombenzol die
Bromatome benachbart sind (Orthostellung), bei welchem sie einander
gegenüberstehen (Parastellung) und bei welchem Stoff die Metastellung
der Bromatome anzunehmen ist. Mit anderen Worten: Es war an den drei
bekannt gewordenen, in ihren physikalischen Eigenschaften deutlich
unterschiedenen Dibrombenzolen[434] zu ermitteln, ob die beiden
Bromatome durch ein oder durch zwei Wasserstoffatome getrennt sind,
oder ob sie nebeneinander stehen. *Körner* entschied diese Frage,
indem er aus den drei von ihm und anderen Forschern dargestellten
Dibrombenzolen Substitutionsprodukte durch Einführung eines dritten
Bromatoms oder durch Einführung der Nitrogruppe (NO_{2}) herstellte
und für jedes Dibrombenzol untersuchte, wieviel isomere Tribrombenzole
oder Nitrodibrombenzole sich daraus ableiten lassen. Zur Erläuterung
diene folgendes Schema, in dem wieder der besseren Übersicht halber die
Wasserstoffatome des Benzols fortgelassen sind.


   Br
   /\        /\ Br  |   /\ Br
  |  |      |  |    |  |  |
   \/        \/     |   \/
   Br        Br     |   Br
  1, 4      1, 3    |  1, 2

   Br     |  Br                            |    Br
   /\ Br  |  /\ Br    Br /\ Br      /\ Br  |    /\ Br     /\ Br
  |  |    | |  |        |  |       |  |    |   |  |      |  |
   \/     |  \/          \/         \/ Br  |    \/        \/ Br
   Br     |  Br          Br         Br     |    Br        Br
  1, 3, 4 | 1, 3, 4    1, 2, 5    1, 2, 3  |  1, 2, 4   1, 2, 3
          |                                |(=1, 3, 4)

Man erkennt sofort, daß für das Paradibrombenzol (1, 4) nur ein
Tribenzolderivat möglich ist, da sich beim Eintritt des dritten
Bromatoms an Stelle eines der vier Wasserstoffatome immer ein- und
dieselbe Verbindung ergibt. Dagegen sind, wie das Schema erkennen
läßt, für das Metadibrombenzol (1, 3-Stellung) drei isomere
Trisubstitutionsprodukte möglich. Für die Orthoverbindung (1,
2-Stellung) ergeben sich, wie leicht ersichtlich, zwei Möglichkeiten.

Die experimentelle Lösung der Aufgabe bestand also darin, für jedes
Disubstitutionsprodukt zu untersuchen, wieviel Trisubstitutionsprodukte
sich aus ihm ableiten lassen. Ergab z. B. eins der Dibrombenzole bei
der Einführung eines dritten Bromatoms oder auch der Nitrogruppe
drei einander isomere Derivate, so war damit erwiesen, dass die
beiden Bromatome sich in der Metastellung (1, 3) befinden oder durch
ein Wasserstoffatom getrennt sind. Dasjenige Dibrombenzol, für das
nur zwei Triderivate existieren, war offenbar das Orthobrombenzol
(1, 2-Stellung). Ein Dibrombenzol endlich, aus dem sich nur ein
Tribrombenzol darstellen läßt, mußte das Paradibrombenzol sein und zwei
Atome oder Atomgruppen in der 1, 4-Stellung enthalten.

Damit war man der Aufgabe, in den inneren Bau der Moleküle
einzudringen, einen wesentlichen Schritt näher gekommen, während es
noch kurz vor *Kekulé* und *Körner* für unmöglich gehalten wurde, die
gegenseitige Stellung der Atome in den Molekülen anzugeben.

Mit dem naheliegenden Gedanken, ob die geschlossene Kohlenstoffkette,
wie sie sich am Benzol und seinen Derivaten verwirklicht findet,
die einzige Art von zyklischer Bindung ist, hat sich gleichfalls
zuerst *Körner* beschäftigt. Auf ihn ist nämlich die Vorstellung
zurückzuführen, daß man es in dem Pyridin[435], dem Stammkörper
zahlreicher Pflanzenalkaloide, mit einer dem Benzol in seiner
Konstitution sehr ähnlichen Verbindung zu tun habe. Das Pyridin
ist nach *Körner*[436] ein Benzol, in dem eine CH-Gruppe durch den
dreiwertigen Stickstoff ersetzt ist. Die Analogie ergibt sich am
deutlichsten durch eine Gegenüberstellung der Formeln:

          H                    H
          C                    C
         / \\                 / \\
       HC   CH              HC   CH
        ||  |                ||  |
       HC   CH              HC   CH
         \ //                 \ //
          C                    N
          H

  C_{6}H_{6} = Benzol.   C_{5}H_{5}N = Pyridin.

Verbindungen von der Art des Pyridins, bei denen sich an der Bildung
des Ringes nicht ausschließlich Kohlenstoffatome, sondern die Atome
verschiedener Elemente beteiligen, hat man als heterozyklische
Verbindungen den eigentlichen Benzolderivaten (auch karbozyklische
Verbindungen genannt) gegenübergestellt. Später wurden auch Ringe
bekannt, die nur aus Stickstoff (azozyklische Verbindungen) oder aus
Kohlenstoff und Schwefel (Thiophen) bestehen. Eine neue Erweiterung
erfuhr das Gebiet der zyklischen Verbindungen, als man die
Aneinanderlagerung von Ringen kennen lernte. Eins der ersten Beispiele
bot das Naphtalin (C_{10}H_{8}) dar, das, wie *Graebe* 1866 zeigte,
gleichsam einen doppelten, aus zwei Benzolkernen zusammengeschweißten
Ring darstellt:

     H   H
     C   C
    //\ / \\
  HC   C   CH
   |   ||  |
  HC   C   CH
    \\/ \ //
     C   C
     H   H

Eine ähnliche Konstitution wurde für das gleichfalls in dem
Steinkohlenteer, im Knochenöl und als Zersetzungsprodukt der Alkaloide
vorkommende Chinolin nachgewiesen. Es steht, wie eine Gegenüberstellung
der Formeln erläutert, in derselben Beziehung zum Naphtalin wie das
Pyridin zum Benzol:

       H   H                        H   H
       C   C                        C   C
      //\ / \\                     //\ / \\
    HC   C   CH                  HC   C   CH
     |   ||  |                    |   ||  |
    HC   C   CH                  HC   C   CH
      \\/ \ //                     \\/ \ //
       C   C                         C   N
       H   H                         H

  Naphtalin (C_{10}H_{8})    Chinolin (C_{9}H_{7}N)

Nachdem man das Auftreten von Pyridin und Chinolin bei der Zersetzung
der Alkaloide oder Pflanzenbasen kennen gelernt hatte, lag der Gedanke
nahe, ausgehend vom Pyridin und Chinolin die Pflanzenbasen synthetisch
darzustellen. Die erste derartige Synthese, der viele andere gefolgt
sind, gelang *Ladenburg* im Jahre 1886[437]. Es gelang ihm, ausgehend
vom Pyridin, den 1827 entdeckten, wirksamen Bestandteil des gefleckten
Schierlings (Conium maculatum), das Koniin darzustellen[438]. Zunächst
bestanden Zweifel, ob es sich um ein dem natürlichen Koniin völlig
entsprechendes Produkt handele. Letzteres ist nämlich optisch aktiv,
während das synthetisch erhaltene Produkt die Polarisationsebene des
Lichtes nicht dreht. Da man aber durch *Pasteurs* Untersuchungen über
die Weinsäure (s. S. 296) die Erfahrung gemacht hatte, daß eine optisch
inaktive Substanz mitunter aus zwei Isomeren von entgegengesetztem
Drehungsvermögen besteht, so versuchte *Ladenburg* eine Trennung der in
dem synthetischen Koniin gleichfalls vermuteten Isomeren. Die Trennung
gelang, und es zeigte sich, daß die rechtsdrehende Verbindung in allen
chemischen, physikalischen und physiologischen Eigenschaften mit dem
Giftstoff des gefleckten Schierlings völlig übereinstimmte.

Es ist hier nicht die Aufgabe, auf Einzelheiten einzugehen. Wir müssen
uns vielmehr auf die Darstellung der wichtigsten an die Benzoltheorie
anknüpfenden Fortschritte beschränken. Sie lassen zur Genüge erkennen,
daß die von *Kekulé* geschaffene Vorstellung von der ringförmigen
Verknüpfung der Atome für den weiteren Ausbau der Chemie von ganz
hervorragendem Wert gewesen ist.

Mit der Isomerie im engeren Sinne und der von *Kekulé* nachgewiesenen
Stellungsisomerie war die Lehre von der Isomerie chemischer
Verbindungen noch nicht zum Abschluß gelangt. Neue Entdeckungen
bewirkten eine Erweiterung, die schließlich zur Ergründung der
räumlichen Anordnung der Atome, zur Stereochemie leitete. Zunächst
führte das verschiedenartige optische und kristallographische Verhalten
von im übrigen allem Anschein nach völlig identischen Verbindungen zu
dem Begriff der physikalischen Isomerie. Die grundlegende Untersuchung
stellte *Pasteur*[439] an, noch ehe *Kekulé* die Benzoltheorie
geschaffen hatte.

*Pasteur* suchte -- es war um die Mitte des 19. Jahrhunderts -- in
das Gebiet der Kristallographie einzudringen, um daraus für seine
chemischen Untersuchungen Nutzen zu ziehen. Zu diesem Zwecke schlug
er einen Weg ein, der auch heute noch jedem Jünger der Wissenschaft
als der gangbarste und erfolgreichste nicht dringend genug empfohlen
werden kann. Er legte seinen Studien eine ausführliche, anerkannt
meisterhafte, kristallographische Untersuchung zugrunde und wiederholte
unter stetem Vergleichen alle Messungen der Originalarbeit. Es
handelte sich um die Weinsäure und ihre Salze[440]. Auch diesmal
zeigte es sich, daß das Studium bedeutender Originalarbeiten nicht
nur ein vortreffliches Unterrichtsmittel, sondern vor allem auch
ein Forschungsmittel, eine »Fundgrube von Anregungen und fordernden
Gedanken« ist[441]. Während seiner Arbeit beobachtete *Pasteur*, daß
seinem Lehrmeister eine wichtige Tatsache entgangen war. Bei allen
weinsauren Salzen bemerkte er nämlich Andeutungen von hemiëdrischen
Flächen. Neben der Weinsäure hatte die von *Pasteur* nachgeprüfte,
ältere Arbeit auch auf eine Abart der Weinsäure, die Paraweinsäure oder
Traubensäure, Rücksicht genommen. Als *Pasteur* die Salze dieser Säure
prüfte, fand er, daß keins derselben hemiëdrisch ist. Einen weiteren
Unterschied hatte vor *Pasteur* schon *Mitscherlich* gefunden. Eine
Lösung von weinsaurem Salz lenkt nämlich die Polarisationsebene ab. Das
traubensaure Salz ist dagegen optisch inaktiv. *Mitscherlich* hatte
behauptet, die Salze beider Säuren seien in ihrer Zusammensetzung und
in ihren übrigen physikalischen Eigenschaften völlig analog. Offenbar
hatte auch er übersehen, welche Rolle die Hemiëdrie bei diesen Salzen
spielt.

*Pasteur* fand den Schlüssel zu diesem Rätsel. Er wies nach, daß
die Traubensäure, die sich dem polarisierten Lichte gegenüber
inaktiv verhält, in zwei Abarten zerlegt werden kann, welche die
Polarisationsebene des Lichtes im entgegengesetzten Sinne drehen[442].
Er fand nämlich, daß die Salze dieser links- und rechtsdrehenden Säuren
zwar isomorph sind, aber Kristalle bilden, die sich hinsichtlich
der Lage gewisser Flächen wie Spiegelbild und Gegenstand verhalten,
also nicht zur Deckung gebracht werden können. Durch die sorgfältige
Trennung dieser rechts- und linkshemiëdrischen Kristalle (siehe Abb.
43) wurde *Pasteur* zur Entdeckung der zusammengesetzten Natur der
Traubensäure geführt.

[Illustration: Abb. 43. Kristalle des rechtsweinsauren und
des linksweinsauren Natrium-Ammoniums. Ersteres zeigt die
rechtshemiëdrische Fläche +P/2, letzteres die linkshemiëdrische, ein
Spiegelbild von +P/2 darstellende Fläche -P/2.]

»Ich trennte«, schildert *Pasteur* seine Entdeckung, »sorgfältig
die rechtshemiëdrischen Kristalle von den linkshemiëdrischen und
beobachtete ihre Lösungen jede für sich im Polarisationsapparat.
Da sah ich mit ebenso großer Überraschung wie Freude, daß die
rechtshemiëdrischen die Polarisationsebene nach rechts, die
linkshemiëdrischen sie nach links drehten. Nahm ich ferner eine
gleiche Menge beider Kristalle, so war die aus ihnen bereitete Lösung
inaktiv, offenbar infolge des Ausgleiches der beiden gleichen aber
in entgegengesetztem Sinne wirkenden Drehungen.« Machte sich in
dem Salze eine solche Verschiedenheit bemerkbar, so ließ sich auch
eine Doppelnatur der Säure vermuten. Und wirklich lenkte diejenige
Traubensäure, die man aus dem rechtshemiëdrischen Salz erhielt nach
rechts, die andere dagegen nach links ab. *Pasteurs* Untersuchungen
über die Isomerie der Weinsäure waren 1853 zu einem vorläufigen
Abschluß gelangt. Sieben Jahre später waren die Vorstellungen
ausgereift, die *Pasteur* zur Erklärung der von ihm entdeckten
Tatsachen entwickelte, Vorstellungen die, wie jene Tatsachen selbst,
*van't Hoff* und anderen Forschern das Fundament für eine »Chemie im
Raume« geboten haben[443].

Der Gedankengang, der *Pasteur* auf seine Vorstellungen leitete, war
der folgende. Alle räumlichen Gebilde sind entweder symmetrisch, wie
der menschliche Körper und eine gerade Treppe, oder sie besitzen
keine Symmetrieebene, sie sind asymmetrisch. Beispiele hiefür sind
die gewundene Treppe, die Hand und vor allem die Dinge, welche hier
in Frage kommen, nämlich die links- und die rechtshemiëdrischen
Kristalle der Weinsäure. Und nun richtet sich *Pasteurs* Blick von
dem Makroskopischen auf das unsichtbar Kleine, von dem wir zwar keine
unmittelbare Anschauung haben, wohl aber uns Vorstellungen machen
können, ja machen müssen, wenn wir die Natur erklären wollen. Wenn
wir uns jedes Molekül als eine Gruppe von Atomen vorstellen, die zu
einander in einer bestimmten Anordnung stehen, dürfen wir dann nicht
auch annehmen, fragt *Pasteur*, daß die Natur in den Atomgruppen, aus
welchen sie die Moleküle aufbaut, gleichfalls die eine oder die andere
jener Kategorien der räumlichen Anordnung befolgt hat? Durch solche
Betrachtungen angeregt hat *Pasteur* eine Theorie der molekularen
Asymmetrie aufgestellt, welche die in Frage stehenden Erscheinungen
erläutert[444]. Das Molekül der Rechts-Weinsäure z. B., wie es auch
sonst beschaffen sein mag, ist asymmetrisch, und zwar von einer
Asymmetrie, die sich mit ihrem Spiegelbilde nicht deckt. Das Molekül
der Links-Weinsäure weist die entgegengesetzte Lagerung der Atome
auf. Für das Vorhandensein der molekularen Asymmetrie gab es nach dem
dermaligen Stande der Kenntnisse zwei Anzeichen, die zu jener Theorie
geführt haben und umgekehrt aus ihr erklärt werden. Diese äußeren
Anzeichen sind das optische Drehungsvermögen und die eigenartige
Hemiëdrie der Kristalle.

Weiter ausgeführt und bestimmter gestaltet wurden die von *Pasteur*
geschaffenen Vorstellungen über die Symmetrie und die Asymmetrie der
Moleküle durch *van't Hoff*, *Wislicenus* und andere Forscher. Denkt
man sich mit *van't Hoff* und *Le Bel*[445] die vier Affinitäten des
Kohlenstoffatoms nach den Ecken eines Tetraeders geordnet, so ergeben
sich für den Fall, daß sämtliche Affinitäten durch vier verschiedene
Atome oder Atomgruppen gesättigt sind, zwei voneinander abweichende
Kombinationen, die nicht zur Deckung gebracht werden können (siehe
Abb. 44), sondern sich, gleich jenen Kristallen der links- und
rechtsdrehenden Weinsäure, wie Bild und Spiegelbild verhalten. Solche
Verbindungen wurden dann allgemein als stereoisomer bezeichnet.

[Illustration: Abb. 44. Die Konstitution der stereoisomeren
Verbindungen.]

Während es sich in dem durch *Pasteur*, *van't Hoff* und *Wislicenus*
erschlossenen Gebiete um eine Ausdehnung der geometrischen
Betrachtungsweise auf die Verkettung der Atome handelte, führten die
mit immer größerer Schärfe ausgeführten Bestimmungen der Atomgewichte
zu Versuchen, zwischen den erhaltenen Zahlen arithmetische Beziehungen
zu finden. Wenn wir von der verfehlten Hypothese *Prouts* absehen,
so begegnet uns der erste Versuch dieser Art im Jahre 1829 bei dem
Deutschen *Döbereiner*[446]. Letzterer wies darauf hin, daß das
Atomgewicht des Broms das arithmetische Mittel der Atomgewichte von
Chlor und Jod sei und suchte auch die übrigen Elemente zu solchen
Gruppen, die er als Triaden bezeichnete, zusammenzufassen. Angeregt
wurde *Döbereiner* durch *Berzelius'* Versuche zur Bestimmung der
Atomgewichte der Salzbildner (Chlor, Brom, Jod). *Berzelius* hatte für
das Brom 78,38 gefunden. Das Mittel der Atomgewichte von Chlor und
Jod, (35,4 + 126,4)/2, ergab 80,47. *Döbereiner* nahm an, daß die
nicht unbeträchtliche Differenz bei künftigen scharfen Bestimmungen der
Atomgewichte ganz verschwinden werde. Er dehnte seine Betrachtungen auf
die alkalischen Erdmetalle (Ca, Sr, Ba), auf die Alkalien (Li, Na, K)
und die drei einander so ähnlichen Elemente Schwefel, Selen und Tellur
aus. Für diese Gruppe ergab die Berechnung des mittleren Wertes

(32,23 (S) + 129,24 (Te))/2 = 80,7 (Se)

nur eine sehr geringe Abweichung von dem empirisch ermittelten
Atomgewicht (Se = 79,26). Eisen, Mangan und Chrom, sofern sie
dreiwertig auftreten und Sesquioxyde bilden, wurden zur dreigliedrigen
Gruppe der »erzmetallischen Alaunbildner« vereinigt. Auf diese Weise
gelangte *Döbereiner* zu der Annahme, daß die »Trias (Dreizahl) ein
Gesetz für alle Gruppen chemischer Stoffe« sei.

Durch *Döbereiners* Betrachtungen wurde mit einem gewissen Erfolg
das deduktive Element in die Chemie eingeführt. *Döbereiner* nahm
z. B. an, daß für das Tellur neben der Oxydationsstufe TeO_{2} die
höhere Stufe TeO_{3} existieren müsse, analog dem von *Mitscherlich*
entdeckten Selentrioxyd und dem von ihm selbst zuerst dargestellten
Schwefeltrioxyd. Wußte *Döbereiner* zwei ähnlichen Grundstoffen
keinen dritten anzugliedern, so schloß er aus seiner Theorie, daß
weiteres Forschen zur Auffindung jenes dritten Elementes und zu seiner
Einreihung in die ihm zukommende Stelle führen werde.

Ein besonderes Interesse wandte *Döbereiner* den im Platinerz
enthaltenen Metallen zu. Er ordnete Platin, Palladium, Rhodium,
Iridium, Osmium und das ihm selbst zweifelhafte Pluran, an dessen
Stelle später das Ruthenium getreten ist, nach ihren Atomgewichten in
zwei Gruppen. Zur ersten stellte er Platin, Iridium und Osmium. Es ist
nämlich nahezu[447] (Pt = 194,3, Ir = 192,5, Os = 190,3) das Mittel aus
den Atomgewichten des Platins und des Osmiums gleich demjenigen des
Iridiums.

*Döbereiners* Bemühungen, eine chemische Systematik zu begründen,
fanden bei den Zeitgenossen nicht die verdiente Beachtung. Einmal
waren die Tatsachen, auf denen sich das chemische System aufbauen
sollte, noch zu unsicher und unzulänglich. Vor allem aber nahm
die Beschäftigung mit der organischen Chemie, der *Wöhler* durch
seine Abhandlung über die Synthese des Harnstoffs gerade einen ganz
außerordentlichen Impuls gegeben hatte, das Interesse der Chemiker so
sehr in Anspruch, daß alle übrigen Fragen zunächst zurücktraten.

Einen weiteren Schritt auf der von *Döbereiner* eingeschlagenen Bahn
verdanken wir dem genialen Begründer der modernen Hygiene, *Max
Pettenkofer*.

*Pettenkofer*[448] machte zuerst auf die Gleichheit der Differenzen
innerhalb der verschiedenen Gruppen von chemischen Elementen
aufmerksam. Ein auffallendes Verhältnis, sagte *Pettenkofer*, gebe sich
kund, wenn man die Differenzen der Atomzahlen einzelner natürlicher
Gruppen der Metalle und der nichtmetallischen Elemente vergleiche.
Es zeige sich nämlich, daß diese Differenzen nahezu Multiplen einer
und derselben Zahl seien. Den Nachweis dieser Regelmäßigkeit suchte
*Pettenkofer* zunächst für die Alkalimetalle, die Metalle der
alkalischen Erden, die Chrom- und die Schwefelgruppe zu führen. Als
Differenzzahl glaubte er für diese Gruppen die Zahl 8 annehmen zu
können. Nach der Berichtigung der Atomgewichte durch spätere Forscher
kamen die von *Pettenkofer* für seine Differenzen angenommenen
Zahlenwerte zwar nicht mehr in Frage, dennoch enthält sein Versuch
die ersten Keime des natürlichen Systems der Elemente, das auf der
Gleichheit der Differenzen in den verschiedenen Gruppen beruht.

Fast zur selben Zeit beschäftigte sich auch der Engländer *Gladstone*
mit diesem Gegenstande[449]. Er ist wahrscheinlich der erste, der
auf den Gedanken gekommen ist, die Atomgewichte sämtlicher Elemente
nach der Größe ihrer Zahlenwerte zu ordnen. Es schien ihm nämlich
kein Zufall zu sein, daß bei dieser Anordnung die Zahlenwerte an
manchen Stellen große Lücken zeigten, während sie sich an anderen
zusammendrängten. So befestigte sich immer mehr die Ansicht, daß ein
gemeinschaftliches Band in den Atomgewichten der Elemente seinen
Ausdruck finde. Einen Gegner fanden diese Bemühungen in *Berzelius*,
der nach seinem Siege über die Anhänger der *Prout*schen Hypothese jede
Spekulation von diesem Gebiete fernzuhalten strebte.

Die eigentliche Begründung eines Systems der Elemente fällt in den
Beginn der sechziger Jahre des neunzehnten Jahrhunderts. Sie ist an die
Namen *Lothar Meyer* und *Mendelejeff* geknüpft.

*Lothar Meyer* erwarb sich hervorragende Verdienste um die theoretische
und um die physikalische Chemie. Ein grundlegendes Werk für diese
Gebiete gab er im Jahre 1864 unter dem Titel »Die modernen Theorien der
Chemie« heraus. Die regelmäßigen Beziehungen, welche die oben erwähnten
und andere Forscher zwischen den Atomgewichten der verschiedenen
Elemente aufgefunden hatten, führten *Meyer* auf die Frage, ob nicht
»unsere Atome selbst wieder Vereinigungen von Atomen höherer Ordnung«
seien. Ein Analogon boten die Molekulargewichte gewisser Reihen von
organischen Verbindungen. So unterscheiden sich die zu derselben Gruppe
gehörigen Kohlenwasserstoffe Methan (CH_{4}), Äthan (C_{2}H_{6}) und
Propan (C_{3}H_{8}) in ihrem Molekulargewicht jedesmal um den Wert 14
(CH_{2}), während die drei so ähnlichen Metalle Lithium, Natrium und
Kalium in ihren Atomgewichten die Differenz 16 wiederkehren lassen.
*Meyer* prüfte eine Anzahl von Gruppen chemisch ähnlicher Elemente nach
diesem Gesichtspunkt[450], so die Stickstoffgruppe (N, P, As, Sb, Bi),
die Sauerstoffgruppe (O, S, Se, Te), die Natriumgruppe (Li, Na, K, Rb,
Cs) und andere mehr.

Eine bestimmte Gesetzmäßigkeit in den Zahlenwerten der Atomgewichte
ließ sich aus dieser Untersuchung *Meyers* vom Jahre 1864 ganz offenbar
ersehen. Auch durfte *Meyer* annehmen, daß noch vorhandene Abweichungen
durch schärfere Bestimmungen der Atomgewichte beseitigt werden würden.
Doch warnte er selbst eindringlich vor dem so oft begangenen Fehler,
empirisch gefundene Werte einer angenommenen Gesetzmäßigkeit wegen
willkürlich zu korrigieren. Man müsse vielmehr in solchem Falle durch
das Experiment genauer bestimmte Werte an die Stelle der früheren
setzen. Diese Erwägung führte ihn zu einer sorgfältigen Nachprüfung
aller vorhandenen Angaben über die Atomgewichte, eine Arbeit, deren er
sich in Gemeinschaft mit *Seubert* unterzog. Zur Aufstellung eines,
sämtliche damals bekannten Elemente umfassenden Systems gelangte
*Meyer* im Jahre 1868. Ein Jahr später formulierte er das Gesetz, das
dem natürlichen System der Elemente zugrunde liegt, mit folgenden
Worten: »Die Eigenschaften der Elemente sind großenteils periodische
Funktionen des Atomgewichtes«. D. h. dieselben oder ähnliche
Eigenschaften kehren wieder, wenn das Atomgewicht um eine gewisse Größe
gewachsen ist. Unabhängig von *Lothar Meyer* gelangte der russische
Forscher *Mendelejeff* zu dem gleichen Ziele. In seiner Abhandlung vom
Jahre 1869 Ȇber die Beziehungen der Eigenschaften zu den Atomgewichten
der Elemente« wurden 63 Grundstoffe nach zunehmenden Atomgewichten in
vertikalen Reihen so geordnet, daß die Horizontalreihen zu einer Gruppe
gehörende Elemente enthielten[451].

Aus dieser Zusammenstellung zog *Mendelejeff* eine Anzahl von
allgemeineren Folgerungen, die er in späteren Arbeiten eingehender
begründete. Vor allem wies er schon damals darauf hin, daß sein
natürliches System die Entdeckung einer Anzahl neuer Elemente
vorhersehen lasse.

Die ausführlichste Darstellung des natürlichen Systems gab
*Mendelejeff* in seiner berühmt gewordenen großen Abhandlung vom
Jahre 1871, welche unter dem Titel »Die periodische Gesetzmäßigkeit
der chemischen Elemente« erschien[452]. Neben den charakteristischen
qualitativen Eigenschaften der Elemente, für die es bislang kein
Mittel der Messung gibt, stehen die meßbaren Eigenschaften. Für zwei
derselben stand *Mendelejeff* ein reichhaltiges Material zu Gebote,
nämlich für das Atomgewicht und die Valenz oder die Wertigkeit. Die
Vorstellungen über das Atomgewicht hatten seit der Anwendung der
*Avogadro*schen Regel und des Gesetzes von *Dulong* und *Petit*[453]
über die Atomwärme eine große Festigkeit erlangt. *Mendelejeff* konnte
deshalb wohl betonen, der Begriff Atomgewicht als kleinster Teil eines
Elementes, der in einem Molekül seiner Verbindungen enthalten ist,
werde sich unter allem Wechsel in den theoretischen Vorstellungen
erhalten. Als nächstliegendes Ziel der Chemie erkannte er die Aufgabe,
die Eigenschaften der Elemente, die meßbaren sowohl wie die mehr
qualitativen, in ihren Beziehungen zu den Atomgewichten zu erforschen.
Dieser Aufgabe widmete sich *Mendelejeff* seit dem Jahre 1858. Das
Ergebnis seiner Bemühungen war das periodische Gesetz, das er in einer
Fassung aussprach, die sich mit dem von *Lothar Meyer* gefundenen
Ausdruck fast vollkommen deckte. »Die Eigenschaften der Elemente und
der aus ihnen zusammengesetzten Körper«, sagt *Mendelejeff*, »befinden
sich in periodischer Abhängigkeit von den Atomgewichten«.

Zum Beweise stellte er zunächst sämtliche Elemente, deren Atomgewicht
zwischen 7 und 36 liegt, in arithmetischer Folge zusammen. Es ergab
sich folgende Reihe:

  Li (7);  Be (9,4); B (11);    C (12);  N (14); O (16); Fl (19).
  Na (23); Mg (24);  Al (27,3); Li (28); P (31); S (32); Cl (35,5).

In dieser sind das erste und achte, das zweite und neunte, das dritte
und zehnte Glied ähnliche Elemente von derselben Wertigkeit. Wie die
chemischen so wiederholen sich auch die physikalischen Eigenschaften.
Die ersten beiden Gruppen (Li Na; Be Mg) haben einen ausgesprochen
metallischen Charakter, die letzten (Fl Cl; O S) den ausgeprägtesten
metalloidischen. Die übrigen Gruppen bilden Übergänge.

Die von *Mendelejeff* gegebene Anordnung sämtlicher Elemente zeigt uns
die folgende Tabelle.

Es erscheinen darin die sieben, soeben in die erste Reihe gestellten
Grundstoffe Li, Be, B, C, N, O, F als typische Repräsentanten von
sieben natürlichen Gruppen. Die Zusammensetzung der Oxyde und der
Wasserstoffverbindungen läßt erkennen, daß die Valenz von der ersten
bis zur vierten Gruppe steigt, um dann bis zur siebenten ebenso
regelmäßig wieder abzunehmen. Eine Reihe von Zwischengliedern, die
keiner der sieben ersten Gruppen zugewiesen werden konnten, bilden eine
achte selbständige Gruppe. Das Element Wasserstoff nimmt als Grundtypus
die Spitze des Systems und damit eine gesonderte Stellung ein.

  ==================================================================
  Reihen|Gruppe I. |Gruppe II. |Gruppe III. |Gruppe IV. |Gruppe V. |
        |          |           |            |           |          |
        |   --     |   --      |   --       |  RH_{4}   |RH_{3}    |
        | R_{2}O   |   RO      |R_{2}O_{3}  |  RO_{2}   |R_{2}O_{5}|
  ==================================================================
    1   |     H = 1|           |            |           |          |
    2   |Li = 7    |Be = 9,4   |B = 11      |C = 12     |N = 14    |
        |-----------------------------------------------------------
    3   |   Na = 23|    Mg = 24|   Al = 27,3|    Si = 28|    P = 31|
    4   |K = 39    |Ca = 40    |-- = 44     |Ti = 48    |V = 51    |
        |          |           |            |           |          |
    5   | (Cu = 63)|    Zn = 65|     -- = 68|    -- = 72|   As = 75|
    6   |Rb = 85   |Sr = 87    |?Yt = 88    |Zr = 90    |Nb = 94   |
        |          |           |            |           |          |
        |          |           |            |           |          |
    7   |(Ag = 108)|   Cd = 112|    In = 113|   Sn = 118|  Sb = 122|
    8   |Cs = 133  |Ba = 137   |?Di = 138   |?Ce = 140  |--        |
    9   |      (--)|         --|          --|         --|        --|
    10  |--        |--         |?Er = 178   |?La = 180  |Ta = 182  |
        |          |           |            |           |          |
        |          |           |            |           |          |
    11  |(Au = 199)|   Hg = 200|    Tl = 204|   Pb = 207|  Bi = 208|
    12  |--        |--         |--          |Th = 231   |--        |

  =============================================================
  Reihen|Gruppe VI. |Gruppe VII. |Gruppe VIII.
        |           |            |
        |  RH_{2}   |  RH        |  --
        |  RO_{3}   | R_{2}O_{7} |  RO_{4}
  =============================================================
    1   |           |            |
    2   |O = 16     |F = 19      |
        |------------------------------------------------------
    3   |     S = 32|  Cl = 35,5 |
    4   |Cr = 52    | Mn = 55    |Fe = 56, Co = 59,
        |           |            |     Ni = 59, Cu = 63
    5   |    Se = 78|    Br = 80 |
    6   |Mo = 96    |-- = 100    |Ru = 104, Rh = 104,
        |           |            |    Pd = 106, Ag = 108
        |           |            |
    7   |   Te = 125|    J = 127 |
    8   |--         |--          |    --  --  --  --
    9   |         --|          --|
    10  |W = 184    |--          | Os = 195, Ir = 197,
        |           |            |           Pt = 198, Au = 199
        |           |            |
    11  |         --|          --|
    12  |U = 240    |--          |     --  --  --  --

*Mendelejeffs* großes Verdienst war es, daß er dem chemischen System
eine erhöhte Bedeutung beilegte. Es galt ihm nicht als bloßes Mittel
zur übersichtlichen Gruppierung und zum leichteren Erfassen der
verschiedenartigen Tatsachen. Er erblickte vielmehr die wichtigste
Aufgabe der Systematik darin, daß sie imstande sei, neue Analogien
aufzudecken und neue Wege zur Erforschung der Elemente anzubahnen.
*Mendelejeff* mußte z. B. in seinem System für bis dahin unentdeckte
Glieder Lücken frei lassen. Er sagte aber die Eigenschaften dieser
Glieder aus der ihnen zugeschriebenen Stellung bis ins einzelne
voraus[454]. Mit Recht betrachtete *Mendelejeff* dieses kühne
Unterfangen als einen weiteren »vollkommen klaren, wenn auch nur
in Zukunft möglichen Beweis von der Richtigkeit des periodischen
Gesetzes«. Als er seine Tafel aufstellte, fehlten zwei Elemente
zwischen Zink (Atomgewicht = 65) und Arsen (Atomgewicht = 75). Diese
Lücke wurde dadurch ausgefüllt, daß man im Jahre 1875 das Gallium[455]
und zehn Jahre später das Germanium[456] mit allen von *Mendelejeff*
vorausgesagten Eigenschaften entdeckte. Nachstehende Tafel läßt
erkennen, bis zu welchem Grade die Vorhersage des russischen Forschers
sich bezüglich des Germaniums als zutreffend erwiesen hat.

  Voraussagungen                     Befunde

  Atomgewicht 72                        72,3
  Spezif. Gewicht 5,5                   5,47
  Oxyd MO_{2}                          GeO_{2}
  Spezif. Gewicht des letzteren 4,7     4,703
  Chlorid MCl_{4}.                     GeCl_{4}
  Siedepunkt des Chlorids unter 100°     86°
  Fluorid MF_{4}                       GeF_{4}
  Äthylverbindung M(C_{2}H_{5})_{4}   Ge(C_{2}H_{5})_{4}
  Siedepunkt der letzteren 160°         160°

In einigen Fällen sah sich *Mendelejeff* veranlaßt, kleine Änderungen
in der Reihenfolge der Elemente im Gegensatz zu den damals als gültig
anerkannten Atomgewichtsbestimmungen vorzunehmen. Spätere Nachprüfungen
führten dann zu einer zweiten glänzenden Bestätigung des periodischen
Gesetzes, indem sich die von *Mendelejeff* im Widerspruch mit den
damals geltenden Atomgewichten vorgenommenen Umstellungen als den
wahren Werten entsprechend erwiesen.

Welches ist nun die Ursache des so merkwürdigen periodischen Gesetzes?
Daß die Grundstoffe ihren Namen mit Recht tragen, ist danach sehr
zweifelhaft. Es ist nicht jeder eine Welt für sich, wie man früher
wohl glaubte, sondern sie bilden ein gesetzmäßig verknüpftes Ganzes.
Welch großartiges Problem bietet sich hier der Forschung dar! Darf
man doch hoffen, daß sich der Erkenntnis von der Einheit der Energie
die Zurückführung der bunten Schar der Elemente auf einen einzigen
Urstoff hinzugesellen wird, zumal nachdem die neuesten Ergebnisse der
Radiumforschung die Umwandlung eines Elementes in ein anderes dargetan
haben.



14. In der Spektralanalyse und in der Photographie entstehen die
wichtigsten neuzeitlichen Forschungsmittel.


Dem Grenzgebiete zwischen der Chemie und der Physik gehört die aus den
Forschungen eines *Fraunhofer*, *Brewster*, *Bunsen* und *Kirchhoff*
hervorgegangene Spektralanalyse an. Als ihre eigentlichen Schöpfer sind
die beiden zuletzt genannten Männer zu betrachten.

Der erste, der die Flammenfärbung zur Erkennung von Metallsalzen
benutzte, war der deutsche Chemiker *Marggraf*[457]. Er unterschied auf
diesem Wege die Natrium- von den Kaliumverbindungen. Auf den Gedanken,
das Licht gefärbter Flammen gleich dem Sonnenlichte durch das Prisma zu
zerlegen, war man gleichfalls schon im 18. Jahrhundert gekommen.

Auch die Veränderungen, welche das Licht erleidet, wenn es der
absorbierenden Wirkung verschiedener Substanzen unterworfen wird, hatte
man durch die prismatische Zerlegung des Lichtes kennen gelernt. So
fand *Brewster*[458], nachdem das Licht durch eine Schicht salpetriger
Säure gegangen war, in dem Spektrum viele hundert schwarze Streifen,
die auf eine völlige Absorption des Lichtes an den betreffenden
Stellen hindeuteten, obgleich das Gas nur schwach gefärbt war und dem
Lichte fast ungehinderten Durchgang zu gestatten schien. Ähnliche
Streifen hatte der Engländer *Wollaston*[459] wahrgenommen, als
er das Sonnenspektrum hinter einem schmalen Spalt erzeugte. Diese
Tatsache wurde von *Wollaston* jedoch nicht weiter verfolgt. Sie blieb
vereinzelt und mußte von dem deutschen Optiker *Fraunhofer* mehr als
ein Jahrzehnt später von neuem entdeckt werden.

*Fraunhofers* Lebensbild bietet dadurch ein besonderes Interesse,
daß es zeigt, wie sich durch die Verkettung von Verstand, Ausdauer
und Glück ein Menschenleben von ungewöhnlicher Bedeutung aus den
bescheidensten äußerlichen Verhältnissen heraus entwickeln kann.

*Joseph Fraunhofer* wurde 1787 in Bayern als zehntes Kind eines armen
Glasarbeiters geboren. Er kam zu einem Glasschleifer in die Lehre. Als
eines Tages das Haus seines Lehrherrn einstürzte, wurde *Fraunhofer*
unverletzt unter den Trümmern hervorgezogen. Diese Fügung lenkte die
Aufmerksamkeit einiger Menschenfreunde auf ihn. *Fraunhofer* wurde als
Optiker in ein optisch-mechanisches Geschäft aufgenommen. Dort verstand
er es, sich in kurzer Zeit zu einer leitenden Stellung emporzuarbeiten.
Er verbesserte die Fabrikationseinrichtungen, erfand die Herstellung
von Glasarten, die nahezu frei von Schlieren waren, kurz, er wirkte
bald bahnbrechend auf allen Gebieten der praktischen und befruchtend
auf dem der theoretischen Optik. Auch die Astronomie ist ihm zu Dank
verpflichtet, da es ihm gelang, dem achromatischen Fernrohr einen
ungeahnten Grad der Vollkommenheit zu verleihen. Mit Recht hat man
daher auf seinen Grabstein die Inschrift »Approximavit sidera«[460]
gesetzt. *Fraunhofer* starb 1826, nachdem er noch nicht das vierzigste
Lebensjahr vollendet hatte.

*Fraunhofer* hatte bei seiner Untersuchung[461] des Spektrums
zunächst Aufgaben der praktischen Optik im Auge. Für die Berechnung
der achromatischen Fernrohre ist nämlich eine genaue Kenntnis des
Brechungs- und Farbenzerstreuungsvermögens der zur Anwendung kommenden
Glasarten erforderlich. *Fraunhofer* suchte deshalb nach zuverlässigen
Methoden, um das Brechungs- und Zerstreuungsvermögen von Glassorten zu
ermitteln. Anfangs bemühte er sich, die Größe der Farbenzerstreuung
aus der Größe des Spektrums festzustellen, das ein Prisma von
bekanntem Brechungswinkel in einem verfinsterten Zimmer in bestimmter
Entfernung gab. Da indessen die Grenzen des Farbenbandes sich nicht
scharf genug ermitteln ließen, erhielt *Fraunhofer* auf diesem Wege
nur ungenaue Resultate. Aus dieser Verlegenheit gelangte er mit einem
Schlage heraus, als sich seine Aufmerksamkeit auf einen hellen, scharf
begrenzten Streifen richtete, der sich im Spektrum einer Öllampe oder
eines Talglichtes zwischen der roten und der gelben Farbe zeigte und
der, wie wir jetzt wissen, von einem Natriumgehalt dieser Substanzen
herrührt. Dieser helle Streifen befand sich stets an derselben Stelle
des Spektrums, so daß er als Vergleichspunkt für die verschiedenen
Glasarten dienen konnte.

Es lag nun der Gedanke nahe, nach einem ähnlichen, scharf
hervortretenden Vergleichsobjekt im Sonnenspektrum zu suchen. Anstatt
eines solchen erblickte *Fraunhofer* aber mit dem bewaffneten Auge zu
seiner großen Überraschung fast unzählig viele, starke und schwache,
vertikale dunkle Linien. Verbreiterte er den Spalt, durch den das
Sonnenlicht auf das Prisma fiel, so wurden die Linien undeutlich.
Endlich verschwanden sie ganz, was er daraus erklärte, daß bei einer
breiteren Öffnung das Licht nicht mehr als ein Strahl anzusehen sei.
*Fraunhofer* überzeugte sich, indem er verschiedene brechende Medien
wählte, daß die später nach ihm benannten Linien wirklich in der Natur
des Sonnenlichtes ihren Grund haben und nicht etwa durch Beugung
hervorgerufen werden oder gar auf einer Sinnestäuschung beruhen.
Ließ er das Licht einer Lampe durch die schmale Öffnung fallen, so
zeigte sich nämlich keine derartige Linie, während das von der Venus
ausgehende Licht sie alle enthielt -- gleichzeitig ein Beweis, daß
ein Planet im reflektierten Sonnenlicht erglänzt. In den Spektren der
Fixsterne entdeckte *Fraunhofer* gleichfalls Streifen. Doch stimmten
diese Streifen, was Lage und Beschaffenheit betraf, mit den Linien des
Sonnenspektrums nicht überein. Auch schienen ihm die Fixsternspektren
unter sich Verschiedenheiten aufzuweisen. So fand er im Spektrum
des Sirius drei breite Streifen, durch welche sich dieses Spektrum
von dem der Sonne auffallend unterschied. Die stärksten Linien des
Sonnenspektrums, die später wieder in Gruppen von Linien aufgelöst
wurden, bezeichnete *Fraunhofer* durch große Buchstaben (siehe Abb.
45). A befindet sich im Rot, H im Violett, D an der Grenze von Orange
und Gelb usw.

In dem Raum zwischen B und C zählte *Fraunhofer* 9 feine, scharf
begrenzte Linien. Zwischen C und D bemerkte er deren dreißig. Die
Linie D zeigte sich aus zwei starken Linien zusammengesetzt, welche
durch einen schmalen hellen Streifen getrennt waren. Zwischen D und
E erblickte *Fraunhofer* 84 Linien von verschiedener Schärfe; und in
dem gesamten Raume zwischen B und H vermochte er sogar 574 Linien zu
zählen. Von diesen hat er nur die kräftigeren in seiner Zeichnung
angedeutet.

Von großer Tragweite war *Fraunhofers* Beobachtung, daß das Licht
der Lampe eine helle Linie aufweist, die mit den beiden D-Linien des
Sonnenspektrums zusammenfällt[462]. *Fraunhofer* schloß daraus, daß
»der Exponent des Brechungsverhältnisses für den Strahl D mit dem
Exponenten für die helle Linie einerlei ist«. Der Nachweis, daß diese
helle Linie durch eine Spur von Natrium hervorgerufen wird, sowie die
Beantwortung der Frage, weshalb sie mit den D-Linien zusammenfällt,
blieb *Kirchhoff* und *Bunsen* vorbehalten, die auf der von
*Fraunhofer* und einigen anderen Forschern geschaffenen Grundlage seit
1859 die Spektralanalyse zu einem Forschungsmittel allerersten Ranges
entwickelt haben.

[Illustration: Abb. 45. *Fraunhofers* Zeichnung der von ihm im
Sonnenspektrum gefundenen dunklen Linien (Denkschriften der Münchener
Akademie von 1814/15, Tab. II, Fig. 5).]

Der Gedanke, die von *Fraunhofer* mit solch glücklichem Erfolge
betriebenen Spektraluntersuchungen für die chemische Analyse zu
verwerten, ging von *Gustav Kirchhoff* aus. Dieser machte als junger
Physikprofessor seinem Amtsgenossen *Bunsen*, der die Flammenfärbungen
verschiedener Salze zum Nachweis der Metalle benutzte, den Vorschlag,
anstatt die Flammen durch farbige Gläser und durch Lösungen zu
betrachten, lieber ein Prisma anzuwenden. Beide Männer vereinigten
sich zur Ausführung dieses Gedankens. Zunächst schufen sie einen für
ihre Zwecke geeigneten Apparat, das Spektroskop, das Abb. 46 in seiner
ursprünglichen, ihm von den Erfindern verliehenen Form darstellt.

[Illustration: Abb. 46. Das erste, von *Kirchhoff* und *Bunsen*
konstruierte Spektroskop[463].]

A ist ein innen geschwärzter Kasten, der auf drei Füßen ruht. Die
beiden schiefen Seitenwände des Kastens tragen die kleinen Fernrohre
B und C. Die Okularlinsen des Rohres B sind entfernt und durch eine
Platte ersetzt, in der sich ein aus zwei Messingschneiden gebildeter
Spalt befindet. Der Spalt ist in den Brennpunkt der Objektivlinse
eingestellt. Vor dem Spalt wurde die Lampe D so aufgestellt, daß der
Saum ihrer Flamme von der Achse des Rohres B getroffen wurde. Etwas
unterhalb der Stelle, wo die Achse den Saum traf, brachte man das
zu einem kleinen Öhr gebogene Ende eines sehr feinen Platindrahtes.
Diesem Öhr wurde eine Perle der zu untersuchenden Chlorverbindung
angeschmolzen. Zwischen den Objektiven der Fernrohre B und C befindet
sich ein Hohlprisma F mit einem brechenden Winkel von 60°, das
mit Schwefelkohlenstoff gefüllt ist. Das Prisma ruht auf einer
Messingplatte, die um eine vertikale Achse drehbar ist. Diese Achse
trägt an ihrem unteren Ende den Spiegel G und darüber den Arm H, der
als Handhabe dient, um das Prisma und den Spiegel zu drehen. Gegen den
Spiegel ist ein kleines Fernrohr gerichtet, das dem hindurchblickenden
Auge das Spiegelbild einer in geringer Entfernung aufgestellten
horizontalen Skala zeigt. Durch Drehung des Prismas konnte man das
ganze Spektrum der Flamme an dem Vertikalfaden des Fernrohrs C
vorbeiführen und jede Stelle des Spektrums mit diesem Faden zur Deckung
bringen. Einer jeden Stelle des Spektrums entsprach eine an der Skala
zu machende Ablesung[464].

[Illustration:

  Dannemann, Entwicklung Band. IV.      zu S. 312.

Die von Kirchhoff und Bunsen 1860 veröffentlichte Spektraltafel

(Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie. Bd. 110. St. 2. Taf. 5.)

Verlag von =Wilhelm Engelmann= in Leipzig.

Lith Anst v H A Funke, Leipzig]

Die Spektren der wichtigsten Metalle wurden zunächst mit Hilfe der
Chlorverbindungen hervorgerufen. Das Ergebnis war die beistehende, der
Abhandlung vom Jahre 1860 entnommene Tafel. Die darauf dargestellten
Spektren wurden mit den Spektren verglichen, die man erhielt, wenn
man die Bromide, Jodide, Oxydhydrate, die schwefelsauren und die
kohlensauren Salze der entsprechenden Metalle in folgende Flammen
brachte:

  in die Flamme des Schwefels,
  in die Flamme des Schwefelkohlenstoffs,
  in die Flamme des wasserhaltigen Alkohols,
  in die nicht leuchtende Flamme des Leuchtgases,
  in die Flamme des Kohlenoxydgases,
  in die Flamme des Wasserstoffs und
  in die Knallgasflamme.

Bei dieser umfassenden Untersuchung stellte sich heraus, daß die
Verschiedenheit der Verbindungen, in denen die Metalle angewandt
werden, die Mannigfaltigkeit der chemischen Vorgänge in den einzelnen
Flammen und der große Temperaturunterschied dieser letzteren keinen
Einfluß auf die Lage der den einzelnen Metallen entsprechenden
Spektrallinien ausübt. *Kirchhoff* und *Bunsen* erklärten dies daraus,
daß die von ihnen verflüchtigten Salze bei der Temperatur der Flamme
nicht beständig seien, sondern zerfallen, so daß immer die Dämpfe des
freien Metalles die Spektrallinien erzeugen.

Soviel erwies sich als sicher, daß jeder Stoff sein eigenes Spektrum
hat. Die gleichartigen Spektren der verschiedensten Salze eines und
desselben Metalles konnten deshalb nur daher rühren, daß in den Flammen
derselbe Stoff das Leuchten bewirkt. Ob es sich dabei um den Dampf
des freien Metalles oder etwa um das Metalloxyd handelt, oder ob die
Lichterscheinungen ihre Ursache in den mit dem chemischen Vorgang
verbundenen Energieumwandlungen haben, konnte nicht mit Sicherheit
entschieden werden.

Die Untersuchung der Salze der bekannteren Metalle ergab, daß von allen
Spektralreaktionen die des Natriums am empfindlichsten ist. Die gelbe
Linie Na α (siehe die Tafel), welche das Natriumspektrum aufweist,
fällt mit der *Fraunhofer*schen Linie D zusammen und zeichnet sich
durch ihre besonders scharfe Begrenzung und ihre außerordentliche
Helligkeit aus. An der Sauerstoff-, Chlor-, Jod- und Bromverbindung,
an dem schwefelsauren und kohlensauren Salze zeigte sich die Reaktion
am deutlichsten. Allein selbst bei den kieselsauren, borsauren,
phosphorsauren und anderen feuerbeständigen Salzen fehlte sie nicht.

Folgender Versuch ließ erkennen, daß die Chemie keine Reaktion
aufzuweisen hat, die sich mit der spektralanalytischen Bestimmung des
Natriums an Empfindlichkeit vergleichen läßt. Die beiden Forscher
verpufften in einer vom Standorte des Spektralapparates möglichst weit
entfernten Ecke des Beobachtungszimmers, das ungefähr 60 Kubikmeter
Luft faßte, drei Milligramm chlorsaures Natrium mit Milchzucker[465].
Darauf wurde die nicht-leuchtende Lampe vor dem Spalt beobachtet.
Schon nach wenigen Minuten gab die allmählich sich fahlgelblich
färbende Flamme eine starke Natriumlinie, die erst nach 10 Minuten
wieder verschwunden war. Aus dem Gewichte des verpufften Natriumsalzes
und der im Zimmer enthaltenen Luft ließ sich berechnen, daß in einem
Gewichtsteile der letzteren nicht einmal 1/20000000 Gewichtsteil
Natriumoxyd enthalten sein konnte. Da sich die Reaktion in der Zeit
einer Sekunde mit aller Bequemlichkeit beobachten ließ, in dieser
Zeit aber nach dem Zufluß und der Zusammensetzung der Flammengase
zu urteilen, nur ungefähr 50 ccm oder 0,0647 g Luft, die weniger
als 1/20000000 des Natriumsalzes enthielten, in der Flamme zum
Glühen gelangten, so ergab sich, daß das Auge weniger als 1/3000000
Milligramm des Natriumsalzes noch deutlich zu erkennen vermag.

Auch der leuchtende Dampf der Lithiumverbindungen gab zwei scharf
begrenzte Linien, eine gelbe sehr schwache und eine rote, glänzende. An
Sicherheit und Empfindlichkeit übertraf auch diese Reaktion alle in der
analytischen Chemie bisher bekannten.

Es ließ sich ferner die unerwartete Tatsache außer Zweifel stellen,
daß das Lithium zu den verbreitetsten Elementen gehört. Lithium ließ
sich mit Leichtigkeit im Meerwasser nachweisen. Asche von Tangen, die
vom Golfstrom an die Küste getrieben waren, enthielt erhebliche Spuren
davon. Sämtliche Orthoklase aus dem Granit des Odenwaldes zeigten
sich lithiumhaltig. Mineralwässer, in denen Lithium kaum noch in
einem Liter nach dem gewöhnlichen analytischen Verfahren nachgewiesen
werden konnte, zeigten die rote Lithiumlinie oft schon, wenn man nur
einen Tropfen des Wassers an einem Platindraht in die Flamme brachte.
Selbst in der Asche von Tabak, vom Weinstock, sowie in der Asche der
Feldfrüchte, die in der Rheinebene gezogen waren, fehlte das Lithium
eben so wenig wie in der Milch der Tiere jenes Landstriches.

Ein Gemenge von flüchtigen Natrium- und Lithiumsalzen zeigte neben der
Reaktion des Natriums die des Lithiums mit einer kaum verminderten
Schärfe, während das unbewaffnete Auge an der Flamme nichts als das
gelbe Licht des Natriums ohne jede Andeutung einer rötlichen Färbung
wahrnahm.

In dem geschilderten, spektralanalytischen Verhalten der untersuchten
Substanzen zeigte sich besonders die große Überlegenheit des neuen
Verfahrens gegenüber dem bisherigen Nachweis der Elemente aus der
Farbe und dem Aussehen gewisser Niederschläge. Wurde doch die
charakteristische Farbe der Niederschläge oft durch Beimengung fremder
Stoffe bis zur Unkenntlichkeit verwischt. Bei der Spektralanalyse
dagegen erschienen die charakteristischen Linien unberührt von fremden
Einflüssen und unverändert durch die Dazwischenkunft anderer Stoffe.
»Die Stellen, welche sie im Spektrum einnehmen«, so lauten die Worte
der beiden Forscher, »machen eine Eigenschaft aus, die so unwandelbar
und fundamental ist wie das Atomgewicht der Stoffe. Dabei lassen sich
diese Linien mit einer fast astronomischen Genauigkeit bestimmen. Was
aber der spektralanalytischen Methode eine ganz besondere Wichtigkeit
verleiht, ist der Umstand, daß sie die Schranken, bis zu welchen bisher
die chemische Analyse reichte, fast ins Unbegrenzte hinausrückt.«

Bot nämlich die Spektralanalyse einerseits ein Mittel von
bewunderungswürdiger Einfachheit, um die kleinsten Spuren gewisser
Elemente in irdischen Substanzen zu entdecken und bisher unbekannte
Elemente aufzufinden, so eröffnete sie andererseits der chemischen
Forschung ein bis dahin verschlossenes Gebiet, das über die Grenzen
der Erde, ja selbst des Sonnensystems hinausreicht. Da es bei der in
Rede stehenden analytischen Methode genügt, das glühende Gas, um dessen
Analyse es sich handelt, durch das Spektroskop zu beobachten, so lag
der Gedanke nahe, diese Methode auch auf die Atmosphäre der Sonne und
die helleren Fixsterne anzuwenden. Diesen Gedanken verwirklicht zu
haben, ist das große Verdienst *Gustav Kirchhoffs*.

Schon *Fraunhofer* hatte bemerkt, daß in dem Spektrum einer
Kerzenflamme eine helle Linie auftritt, die mit den beiden dunklen
D-Linien des Sonnenspektrums zusammenfällt. *Bunsen* und *Kirchhoff*
vermochten die helle Linie der Kerze, die sich als eine Doppellinie
erwies, auf die Allverbreitung des Natriums und die außerordentliche
Empfindlichkeit der Spektralreaktion dieses Elementes zurückzuführen.
Über den Grund des erwähnten Zusammenfallens gab eine zufällige
Beobachtung Aufschluß. Bei der Untersuchung von Flammenspektren der
verschiedenen Metallsalze befand sich eine mit Natrium gefärbte
Alkoholflamme vor dem Spalt des Spektralapparates, während gleichzeitig
Sonnenlicht hineinfiel. Bei diesem Versuche erschien die Natriumlinie
auffallend dunkel, während man doch ein stärkeres Hervortreten der
Linie hätte vermuten dürfen. Um diese unerwartete Erscheinung zu
erklären, ließ *Kirchhoff* *Drummond*sches Kalklicht, das keine dunklen
Linien gibt, sondern ein zusammenhängendes Spektrum liefert, zunächst
durch eine Natriumflamme und darauf durch das Prisma fallen. Jetzt
befand sich an der Stelle der gelben Linie eine dunkle. Hiermit war
das erreicht, was in der Folge als eine Umkehrung des Flammenspektrums
bezeichnet wurde.

Die Erscheinung erklärte *Kirchhoff* durch die Annahme, daß eine
Natriumflamme nur solche Strahlen absorbiert, die sie selbst aussendet,
für alle anderen Strahlen aber durchlässig ist. Daß diese Erklärung
zutrifft, zeigt folgende, von *Kirchhoff* herrührende Überlegung. Wenn
man vor den glühenden Platindraht, dessen Spektrum man betrachtet,
eine Natriumflamme bringt, so ändert sich die Helligkeit in der Nähe
der Natriumlinien nicht; in diesen *selbst* ändert sie sich aus
doppeltem Grunde: die Stärke des Lichtes, das von dem Platindraht
ausgegangen ist, wird hier durch die Absorption der Flamme auf einen
gewissen Bruchteil des ursprünglichen Wertes herabgesetzt. Das Licht
der Natriumflamme wird aber hinzugebracht. Es ist klar, daß wenn der
Platindraht stark genug leuchtet, der durch die Absorption bewirkte
Verlust an Licht den durch die Leuchtkraft der Flamme hervorgebrachten
Gewinn überwiegen muß; die Natriumlinien werden dann dunkler als ihre
Umgebung erscheinen und können, wenn die Absorption stark genug ist,
durch den Kontrast mit der Umgebung ganz schwarz aussehen, obgleich
ihre Lichtstärke größer ist als diejenige, welche die Natriumflamme für
sich allein hervorbringt.

Ebenso leicht, wie die hellen Natriumlinien in dunkle verwandelt werden
konnten, gelang dies bei der roten Lithiumlinie. Auch an den Spektren
der Metalle Kalium, Strontium, Calcium und Barium wurde von den beiden
Forschern die Umkehrung und damit die Richtigkeit des von *Kirchhoff*
ausgesprochenen Absorptionsgesetzes nachgewiesen.

Dieses wichtige Gesetz wurde in *Kirchhoffs* Abhandlung Ȇber den
Zusammenhang zwischen Emission und Absorption von Licht und Wärme«[466]
mathematisch entwickelt und dahin ausgesprochen, daß »für Strahlen
derselben Wellenlänge bei derselben Temperatur das Verhältnis des
Emissionsvermögens zum Absorptionsvermögen für alle Körper dasselbe
ist«.

Mit der Umkehrung der Spektren waren die *Fraunhofer*schen Linien
des Sonnenspektrums erklärt. Sie deuten offenbar auf Dämpfe hin,
welche den glühenden Zentralkörper umgeben und das von ihm ausgehende
Licht absorbieren. Auf Grund der an den Metallspektren und deren
Umkehrungen gewonnenen Ergebnisse vermochte *Kirchhoff* auf die Natur
der absorbierenden Dämpfe und damit auf die materielle Beschaffenheit
der Sonne, sowie der fernen Weltkörper überhaupt zu schließen. Der
Astronomie wurde auf diese Weise ein ungeahnter Ausblick eröffnet. Dem
Ausspruch *Humboldts*[467], daß die Weltkörper für unsere Erkenntnis
nur gravitierende Materie ohne elementare Verschiedenheit der Stoffe
seien, war jetzt die Berechtigung entzogen. *Kirchhoff* lieferte eine
sehr genaue Untersuchung über das Sonnenspektrum[468], indem er die
Lage von mehr als 2000 *Fraunhofer*schen Linien nach einer von ihm
gewählten Skala bestimmte. Dabei ergab sich, daß eine große Anzahl
ausgezeichneter *Fraunhofer*scher Linien mit den Linien bekannter
Metallspektren zusammenfallen.

[Illustration: Abb 47. *Kirchhoff* vergleicht das Sonnenspektrum mit
den Spektren irdischer Elemente. (*Kirchhoffs* Untersuchungen. Tafel
I.)]

Ein Blick auf die von *Kirchhoff* entworfene Tafel (Abb. 47) zeigt
viele derartige Koinzidenzen. Besonders auffallend war es, daß sich an
den Stellen aller von ihm beobachteten Eisenlinien im Sonnenspektrum
scharfe dunkle Linien befanden[469]. Jede dieser Koinzidenzen ließ
sich mit einer Sicherheit feststellen, welche derjenigen gleichkam,
mit der bisher die Koinzidenz der Natriumlinien mit den D-Linien
erwiesen war. Die beobachtete Tatsache erklärte *Kirchhoff* durch die
Annahme, daß die Lichtstrahlen, die das Sonnenspektrum liefern, durch
Eisendämpfe gegangen sind und hier die Absorption erlitten haben,
welche Eisendämpfe ausüben müssen. »Der Annahme solcher Dämpfe in der
Atmosphäre der Sonne«, sagt *Kirchhoff*, »steht bei der Temperatur,
die wir diesem Weltkörper zuschreiben müssen, nichts entgegen. Die
Beobachtungen des Sonnenspektrums scheinen mir die Gegenwart von
Eisendämpfen in der Sonnenatmosphäre mit einer so großen Sicherheit zu
beweisen, wie sie in den Naturwissenschaften überhaupt erreichbar ist.«

Nachdem die Gegenwart eines irdischen Stoffes in der Sonnenatmosphäre
festgestellt und dadurch eine große Zahl von *Fraunhofer*schen
Linien erklärt war, lag die Vermutung nahe, daß auch andere irdische
Stoffe sich an der Zusammensetzung der Sonne beteiligen und durch
die Absorption, welche sie ausüben, entsprechende *Fraunhofer*sche
Linien erzeugen. Dies ergab sich in der Tat für Calcium, Magnesium und
Natrium. Allerdings ist die Zahl der hellen Linien in dem Spektrum
eines jeden dieser Metalle nur klein. Aber diese Linien, sowie
diejenigen des Sonnenspektrums, mit denen sie zusammenfallen, sind
so deutlich, daß diese Koinzidenzen sich mit ganz besonderer Schärfe
beobachten lassen.

Es lag nahe, zu untersuchen, ob auch Nickel und Kobalt, welche die
steten Begleiter des Eisens in den Meteoriten sind, einen Bestandteil
der Sonnenatmosphäre bilden. Mit gleicher Bestimmtheit, wie es für das
Eisen geschehen, konnte indessen *Kirchhoff* in diesem Falle den Beweis
nicht liefern. Für Barium, Kupfer und Zink machte er es wahrscheinlich,
daß sie in der Sonnenatmosphäre vorhanden sind. Die Untersuchung auf
Gold, Silber, Blei und einige andere Metalle ergab ein negatives
Resultat.

Spätere Untersuchungen haben das Vorhandensein von Kobalt und Nickel
in der Sonnenatmosphäre dargetan. Durch die Spektralanalyse ist die
Anwesenheit von mehr als 30 Elementen in der Sonne mit Sicherheit
nachgewiesen; darunter befinden sich Eisen, Nickel, Mangan, Chrom,
Kobalt, Kohlenstoff (200 Linien), Calcium, Magnesium, Natrium,
Silicium, Strontium, Barium, Aluminium, Zink, Kupfer, Silber, Zinn,
Blei, Kalium. Im Sonnenspektrum nicht nachgewiesen sind: Antimon,
Arsen, Wismut, Bor, Stickstoff, Gold, Quecksilber, Phosphor,
Schwefel[470]. Doch ist damit nicht etwa der Nachweis geliefert, daß
die letztgenannten Elemente an der Zusammensetzung des Sonnenkörpers
nicht beteiligt sind. Man ist aus den Ergebnissen der Spektralanalyse
in höherem Maße als durch die Analyse der Meteoriten zu dem Schlusse
berechtigt, daß das übrige Weltall, soweit es sich den Sinnen
offenbart, denselben elementaren Aufbau wie die Erde besitzt.

Der Gesamtverlauf der Untersuchung mußte *Kirchhoff* zu der Annahme
führen, daß die Sonne aus einem festen oder tropfbar flüssigen,
in der höchsten Glut befindlichen Kern besteht, der für sich ein
kontinuierliches Spektrum geben würde, der aber umgeben ist von einer
das Licht zum Teil absorbierenden Atmosphäre von etwas geringerer
Temperatur[471].

Diese Vorstellung von der Beschaffenheit der Sonne stimmt mit
der von *Laplace* begründeten Hypothese über die Bildung unseres
Planetensystems überein[472]. Wenn die Masse, die jetzt in den
einzelnen Körpern dieses Systems verdichtet ist, in früheren Zeiten
einen zusammenhängenden Nebel von ungeheurer Ausdehnung bildete, durch
dessen Zusammenziehung die Sonne, die Planeten und die Monde entstanden
sind, so müssen alle diese Körper im wesentlichen von der gleichen
chemischen Zusammensetzung sein.

Die Vermutung, welche *Bunsen* und *Kirchhoff* schon in ihrer ersten
Abhandlung vom Jahre 1860 aussprachen, daß nämlich die Spektralanalyse
ein Mittel zur Entdeckung bisher unbekannter Elemente abgeben werde,
sollte sich sehr bald als zutreffend erweisen. Schon im Jahre 1861
konnten beide Forscher eine Untersuchung veröffentlichen, durch welche
die Gruppe der Alkalimetalle um zwei neue Glieder, das Cäsium und das
Rubidium, bereichert wurde. Das Vorkommen dieser Elemente ist ein so
spärliches, daß es der Verarbeitung von 44000 kg eines Soolwassers[473]
bedurfte, um nur wenige Gramm des zur Untersuchung nötigen Materiales
zu erhalten. Die Mutterlauge der untersuchten Soole zeigte nach der
Ausfällung von Calcium, Strontium und Magnesium im Spektralapparat
die Linien von Natrium, Kalium und Lithium und außer diesen noch zwei
ausgezeichnete, sehr nahe beieinander liegende blaue Linien. Da kein
einziges der bisher bekannten Elemente an der betreffenden Stelle des
Spektrums zwei solche Linien hervorbrachte, so konnte die Existenz
eines bisher unbekannt gebliebenen Grundstoffes als erwiesen betrachtet
werden. Diesen Grundstoff bezeichneten *Kirchhoff* und *Bunsen* der
blauen Farbe seiner charakteristischen Linien wegen als Cäsium. Durch
geeignete Behandlung des Minerals Lepidolith erhielten beide Forscher
einen Niederschlag, der im Spektralapparat zwei neue, prachtvolle
violette Linien von bestimmter Lage zeigte und auf einen zweiten, bis
dahin unbekannten Grundstoff hindeutete. Er erhielt den Namen Rubidium,
weil seine charakteristischen Linien im roten Teile des Spektrums
liegen.

Beide Elemente wurden darauf von *Bunsen* eingehend auf ihr chemisches
Verhalten geprüft. Sie erwiesen sich als dem Natrium und dem Kalium
sehr ähnliche Grundstoffe. Ihre Affinität zum Sauerstoff war sogar noch
größer als diejenige des Kaliums.

[Illustration: Abb. 48. *Bunsens* und *Kirchhoffs* verbessertes
Spektroskop.]

Bei der Untersuchung der Spektren von Rubidium und Cäsium bedienten
sich *Kirchhoff* und *Bunsen* eines verbesserten Apparats. Dieser
Apparat, der den noch heute gebräuchlichen Spektroskopen im
wesentlichen entspricht, gestattet die Spektren zweier Lichtquellen auf
das Schärfste miteinander zu vergleichen. Er besitzt eine mit Ziffern
versehene Skala, die sich in dem Rohre C vor einer Sammellinse befindet
und durch Reflexion an der vorderen Prismenfläche dem durch das
Fernrohr B blickenden Beobachter gleichzeitig mit den Spektren sichtbar
wird. Die Vergleichung zweier Spektren wird folgendermaßen erreicht.
Der Spalt, welcher das Licht durch das Rohr A zum Prisma gelangen läßt,
bleibt in der oberen Hälfte frei, in der unteren wird er dagegen von
einem kleinen Prisma bedeckt. Dieses läßt durch totale Reflexion die
Strahlen der Lichtquelle D durch den Spalt treten, während die Strahlen
der Lichtquelle E direkt durch die obere Hälfte des Spaltes gehen[474].
Ein Jahr später erfuhr das Spektroskop durch *Kirchhoff* eine weitere
Verbesserung. Da die Spektrallinien bei den bisher benutzten Apparaten
für feinere Ablesungen zu nahe beieinander lagen, galt es, eine
Verbreiterung des Spektrums herbeizuführen. *Kirchhoff* erzielte dies,
indem er statt eines Prismas vier in einem Halbkreise geordnete Prismen
anwandte. (Abb. 49.)

[Illustration: Abb. 49. *Kirchhoffs* Spektroskop mit vier Prismen.]

Jedem Durchgang durch eines der drei hinzugefügten Prismen entsprach
eine Verbreiterung des Spektrums unter entsprechender Vergrößerung des
Abstandes der Spektral- oder der *Fraunhofer*schen Linien. Mit diesem
Apparat stellte *Kirchhoff* seine Untersuchung über das Sonnenspektrum
an, mit deren wichtigen Ergebnissen wir schon bekannt wurden[475].
Eine weitere Vergrößerung der Dispersion oder Zerstreuung des Lichtes
erzielte man dadurch, daß man an die Stelle der Glasprismen mit stark
zerstreuendem Schwefelkohlenstoff gefüllte Hohlprismen brachte. Für
manche Zwecke erwiesen sich ferner die geradsichtigen Spektroskope
als erwünscht. Ihre Konstruktion beruht auf dem Grundsatz, daß man
Prismenverbindungen herstellen kann, die wohl die Ablenkung, nicht aber
die Farbenzerstreuung aufheben.

An die grundlegenden Arbeiten *Kirchhoffs* und *Bunsens* schlossen
sich die Untersuchungen zahlreicher Physiker an. Mit den Spektren
stark verdünnter Gase beschäftigten sich *Plücker* und *Wüllner*. Von
dem Linienspektrum, das besonders durch stark verdünnte, elementare
Gase und Dämpfe hervorgerufen wird, unterschied man das bei geringerer
Verdünnung und insbesondere bei chemischen Verbindungen auftretende
Bandenspektrum. Absorptionsstreifen traten auch auf, wenn man das
kontinuierliche Spektrum durch flüssige und feste Körper hindurchgehen
ließ.

An die Durchforschung des Sonnenspektrums reihten sich die
spektroskopischen Untersuchungen der Protuberanzen, der Fixsterne und
der Nebelflecken. Unter den irdischen Lichtquellen wandte sich das
Interesse der mit dem Spektroskop arbeitenden Physiker insbesondere
dem elektrischen Funken, dem Blitz, dem Nordlicht und zahlreichen
anderen Erscheinungen zu, über deren Natur die neue Methode eine Fülle
wertvoller Aufschlüsse gewinnen ließ.

In nicht geringerem Grade hat sich die Fruchtbarkeit des neuen
Verfahrens für die Chemie selbst offenbart. Es wurde nicht nur zu dem
wichtigsten analytischen Hilfsmittel, sondern es führte schon in den
Händen seiner Erfinder zur Entdeckung neuer Grundstoffe[476] und drang
befruchtend in alle Zweige der angewandten Naturwissenschaften ein. So
erblicken wir heute das Spektroskop in den Händen des Arztes, wenn es
gilt, eine Kohlenoxyd- oder eine Blausäurevergiftung nachzuweisen, oder
des Hüttenmannes, der aus dem Verschwinden der Kohlenstofflinie die
Beendigung des Bessemerprozesses abliest.

Auch auf dem Gebiete der Astronomie erwies sich die Spektroskopie
als eins der wichtigsten Forschungsmittel, besonders nachdem sie
mit der Photographie vereinigt worden war. Jetzt erst war man
imstande, die chemische und die physikalische Natur, sowie manche
Bewegungserscheinungen der Gestirne aufzuhellen. Die genauere
spektroskopische Erforschung der Sonne setzten sich der Schwede
*Angström*, der Engländer *Lockyer* und der Amerikaner *Rowland* als
Aufgabe. Letzterer lieferte die gründlichste Untersuchung unseres
Zentralgestirns[477].

Das Studium der Sonnenphotosphäre führte zur Entdeckung eines
Elementes, das die Mineralchemie bis dahin noch nicht kennen gelernt
hatte. Der englische Physiker *Crookes* erkannte es an einer hellen,
gelben Linie und nannte es Helium. Später gelang es *Rayleigh*, das
Helium auf der Erde nachzuweisen[478].

Für die Planeten machte das Spektroskop das Vorhandensein ziemlich
dichter, aus Luft und Wasserdampf bestehender Hüllen wahrscheinlich. In
den Kometen wurden Kohlenstoffverbindungen nachgewiesen. Das wichtigste
Ergebnis der astronomischen Spektroskopie besteht somit darin, daß
die Beschaffenheit der Materie im ganzen Weltraum die gleiche ist.
Die Untersuchung der Fixsternspektren führte zur Entdeckung gewisser
Typen dieser Weltkörper, die sich im wesentlichen als chemisch und
physikalisch unserer Sonne gleichartige Bildungen erwiesen.

Auch für das Studium der Bewegung kosmischer Massen wurde das
Spektroskop von größter Wichtigkeit. Man beobachtete die Verschiebung
der Spektrallinien nach dem roten und nach dem violetten Teile des
Spektrums. Eine Erklärung hierfür bot das *Doppler*'sche Prinzip.
Danach muß die Wellenzahl des Lichtes sich vergrößern oder sich
verringern, je nachdem wir uns der Lichtquelle nähern oder uns von ihr
entfernen. So schloß *Huggins* 1868 aus der Verschiebung der Linien im
Spektrum des Sirius, daß dieses Gestirn sich mit einer Geschwindigkeit
von 6 Meilen in der Sekunde von uns fortbewegt. Derartige Messungen
geben indessen keinen Aufschluß über die wahre Geschwindigkeit, da sie
ja nur die eine, in den Visionsradius fallende Bewegungskomponente zu
bestimmen gestatten. Gleichfalls im Jahre 1868 bestimmte *Lockyer*
die Geschwindigkeit der unter dem Namen der Protuberanzen bekannten
Wasserstofferuptionen der Sonne aus der Verschiebung der grün-blauen
F-Linie des Wasserstoffs zu 32 Meilen für die Sekunde.

Eine mächtige Bundesgenossin erwuchs der Spektralanalyse in der
Photographie. Daß die Haut durch eine Lösung von Silbernitrat
geschwärzt wird, war schon im Mittelalter bekannt. Auch kannte man
die Farbenänderung, welche das Chlorsilber erfährt[479]. schon seit
langer Zeit. Daß man es hier mit einer Wirkung des Lichtes zu tun
habe, wurde im Beginn des 18. Jahrhunderts bemerkt[480]. Später folgte
die Beobachtung, daß sich die chemische Wirkung des Lichtes nicht
gleichmäßig über alle Teile des Spektrums verbreitet, und daß sie sich
sogar über das Violett hinaus erstreckt.

Die ersten Versuche, dieses Verhalten zur Herstellung von Bildern
zu verwenden, scheiterten an dem Umstande, daß man das unveränderte
Silbersalz nicht zu entfernen vermochte. Erst die Jahrzehnte währenden,
vereinten Bemühungen der Franzosen *Nièpce* und *Daguerre* führten
zu einem befriedigenden Ergebnis. Ihr Verfahren wurde Daguerrotypie
genannt. Es bestand darin, daß man das Bild einer Camera obscura auf
eine versilberte Platte wirken ließ, auf der man zuvor durch Joddämpfe
eine Jodsilberschicht hervorgerufen hatte. Ein merkwürdiger Zufall
führte zur Entdeckung einer Art von Entwicklungsverfahren. Kurze Zeit
belichtete Platten, die kaum Spuren einer Änderung zeigten, hatte
man in einen Schrank gelegt, in dem etwas Quecksilber verschüttet
war. Als man diese Platten wieder herausnahm, war ein deutliches Bild
desjenigen Gegenstandes zu erblicken, dessen Strahlen vorher auf die
Platten gewirkt hatten. Erst nach langem Kopfzerbrechen erkannte
man das Quecksilber, dessen Dämpfe sich an den belichteten Stellen
niederschlagen, als die Ursache dieser, alles in Erstaunen versetzenden
Erscheinung.

Das von *Daguerre* herrührende Verfahren wurde seit der Mitte des
19. Jahrhunderts durch die von dem Engländer *Talbot* erfundene
Papierphotographie verdrängt. *Talbot* überzog einen Bogen Papier
mit einer hinreichenden Menge Silbernitrat und setzte ihn den
Sonnenstrahlen aus, nachdem er einen Gegenstand vor dem Papiere
angebracht hatte, der einen scharf begrenzten Schatten wirft[481]. Die
belichteten Stellen des Papiers wurden dann geschwärzt, während die im
Schatten befindlichen Stellen weiß blieben.

Die ersten Gegenstände, welche *Talbot* auf diese Weise abzubilden
suchte, waren Blumen und Blätter. Als er bemerkte, daß die erhaltenen
Bilder infolge der weiteren Einwirkung des Lichtes nur von kurzer
Dauer waren, suchte er nach einem Verfahren, sie haltbar oder doch
wenigstens beständiger zu machen. Folgende Überlegungen führten ihn
zu dem erwünschten Ziele: Das vom Lichte geschwärzte Silbernitrat ist
nicht mehr dieselbe chemische Substanz wie zuvor. Wenn daher das dem
Sonnenlichte ausgesetzte Bild einem chemischen Prozeß unterworfen
wird, so werden die weißen und die dunklen Stellen des Bildes in
verschiedener Weise beeinflußt werden. Es ist nicht wahrscheinlich,
daß nach der chemischen Behandlung die unveränderten und die
geschwärzten Stellen einer weiteren Veränderung unterliegen. Sollte
letzteres aber doch der Fall sein, so läßt sich nicht annehmen, daß
diese Änderung jetzt auch darauf hinauslaufen wird, den verschiedenen
Stellen das gleiche Aussehen zu verleihen. Angenommen, daß sie jetzt
eine Verschiedenheit beibehalten, so wird das Bild sichtbar bleiben.
*Talbot* fand bald diesem Zweck entsprechende Chemikalien, die ihm zum
Fixieren seiner Photographien dienten.

Er kam dann auf den Gedanken, das Bild, das die Camera obscura auf
das Papier hinzaubert oder auch nur die Umrisse dieses Bildes, die
Lichter und die Schatten, wenn auch der Farbe entkleidet, festzuhalten.
*Talbot* war zwar zuerst versucht, diesen Gedanken als einen
wissenschaftlichen Traum anzusehen. Dennoch ging er ans Werk. Er versah
seine Camera mit einem Objektiv und mit lichtempfindlichem Papier und
stellte sie vor einem Gebäude auf, das günstig von der Sonne beschienen
wurde. Einige Zeit darauf öffnete er den Apparat und fand auf dem
Papier ein deutliches Bild des Gebäudes.

Die Bilder, welche *Talbot* (1835) erhielt, waren Negative, aus denen
sich beliebig viele Positive gewinnen ließen. Die Photographie war
dadurch zu einer vervielfältigenden Kunst geworden. So lange aber das
Papier der einzige Träger der lichtempfindlichen Substanz war, blieb
das Verfahren recht unvollkommen. Es wurde erst lebensfähig, als man
zur Herstellung des Negativs Kollodium anwandte (1851), das infolge
seiner Durchsichtigkeit die Gewinnung scharf begrenzter Positive
ermöglichte.

Welche Bedeutung diese »kleine Erfindung«, wie sie von *Talbot* in
seinem Bericht genannt wird, für die Kunst, die Wissenschaft und
das praktische Leben gewinnen sollte, konnte der Erfinder freilich
noch nicht ahnen. Wir können ihre Bedeutung erst ermessen, wenn
wir uns denjenigen wissenschaftlichen und technischen Aufgaben der
neuesten Zeit zuwenden, zu deren Bewältigung die Photographie in ganz
hervorragendem Maße beigetragen hat.

Seitdem die bequeme Trockenplatte erfunden war, und das empfindliche
Bromsilber für die Aufnahme des Lichteindrucks nur den Bruchteil
einer Sekunde beanspruchte, drang das photographische Verfahren als
die zuverlässigste und mit keinen subjektiven Mängeln behaftete
Beobachtungsmethode in alle Zweige der Wissenschaft und der Technik
ein. Es lag in der Natur der Sache, daß die Astronomie, die es fast nur
mit Lichterscheinungen zu tun hat, in erster Linie und in solchem Maße
aus dem photographischen Verfahren Nutzen zog, daß wir uns den in der
neuesten Zeit emporgeblühten, physikalischen Teil dieser Wissenschaft
ohne letzteres gar nicht denken können. Welch mühevolle Arbeit[482]
mußte z. B. *Kirchhoff* leisten, um das Sonnenspektrum so zu zeichnen,
daß jede der vielen hundert Linien in der ihr zukommenden Lage und
Stärke hervortrat! Dasselbe erreichte bald darauf *Rutherford* in
kürzester Zeit und mit objektiver Treue, als er zum ersten Male das
Sonnenspektrum photographierte[483].

Zu den wunderbarsten Leistungen der Photographie gehört die neuerdings
gelungene Aufnahme von Dingen, die das Auge nicht zu sehen vermag,
die Photographie des Unsichtbaren. So ist es beispielsweise gelungen,
den ultraroten und den ultravioletten Teil des Spektrums so genau zu
photographieren, daß sich die Absorptions- und Emissionserscheinungen,
welche diese Teile bieten, gerade so vollständig in allen ihren
Eigentümlichkeiten und Gesetzmäßigkeiten erkennen lassen, wie es bisher
beim sichtbaren Spektrum möglich war.

Zur Photographie des Unsichtbaren zählt auch die auf der
akkumulierenden Wirkung des Lichtes beruhende Entdeckung zahlreicher
Fixsterne, Kometen und Nebel, deren Licht so schwach ist, daß es
mit den schärfsten Teleskopen nicht wahrgenommen werden kann. Jene
akkumulierende Wirkung beruht darauf, daß die Platte, wenn man sie
längere Zeit einem sehr lichtschwachen Objekt aussetzt, sozusagen die
Differentiale der Belichtung summiert.

Zu der Leistung, die wir als die Photographie des Unsichtbaren
bezeichnet haben, läßt sich das neuerdings in der Geodäsie der Bau-
und der Ingenieurmechanik in Aufnahme gekommene, als Photogrammetrie
bezeichnete Meßverfahren in Parallele stellen. Ermöglicht doch dieses
auf der Verbindung der Photographie mit der Stereoskopie beruhende
Verfahren, Gegenstände auszumessen. die infolge ihrer Unzugänglichkeit
nicht direkt gemessen werden können.

In welchem Maße die Photographie unter steter Vervollkommnung ihrer
Methoden sich alle Gebiete der Wissenschaft und der Technik eroberte,
läßt sich hier nicht im einzelnen ausführen, zumal an manchen Stellen
dieses Bandes auf die wichtigsten Anwendungen der Photographie schon
hingewiesen wurde. Unter den Problemen, mit denen sich die Jetztzeit
auf diesem Gebiete beschäftigt, ist vor allem die naturgetreue
Wiedergabe der Farben zu rechnen. Das Problem ist fast gleichzeitig
von verschiedenen Seiten[484] in Angriff genommen worden. Von der
umständlichen Kombination mehrerer durch verschiedenfarbige Lichtfilter
gemachter Aufnahmen ist man heute schon dahin gelangt, ein farbiges
Bild durch eine einzige Aufnahme zu erzielen. Eine vollständige Lösung
des Problems der Farbenphotographie ist indessen noch nicht gelungen.

Übrigens bietet der photographische Vorgang an sich dem Forscher noch
manche Probleme dar. Ist es doch z. B. trotz aller Bemühungen noch
nicht gelungen, das Wesen des sogenannten »latenten« Bildes und den
Vorgang der Entwicklung, kurz das Verhalten der lichtempfindlichen
Substanz vollständig und einwandfrei zu erklären[485].



15. Das Emporblühen der physikalischen Chemie[486].


Die Chemie wurde zur Wissenschaft, als sie ihre Aufgabe in der
Erforschung der Zusammensetzung der Stoffe erblickte. Das geschah
unter der Führung *Boyles* im 17. Jahrhundert. Auch *Scheele*, einer
der größten Chemiker des 18. Jahrhunderts, betrachtete es als den
Hauptzweck der Chemie, die Stoffe in ihre Bestandteile zu zerlegen
und neue oder schon bekannte Stoffe aus einfacheren zusammenzusetzen.
In engere Beziehungen zur Physik trat die Chemie erst gegen das Ende
des achtzehnten Jahrhunderts, als *Lavoisier* das Zeitalter der
quantitativen Untersuchungsweise eröffnete. Mit diesem Augenblicke
wurde die Chemie unter dem Einfluß der physikalischen Methoden zur
messenden, wägenden, rechnenden, mit anderen Worten, zur exakten
Wissenschaft. Von der immer enger werdenden Verknüpfung, welche die
Chemie und die Physik seit den Tagen *Lavoisiers* und *Gay-Lussacs* und
seit der Begründung der Elektrochemie durch *Davy* erfuhren, ist in
früheren Abschnitten des dritten und des vorliegenden Bandes die Rede
gewesen. Aus dieser Verknüpfung ging um die Mitte des 19. Jahrhunderts
die physikalische Chemie als ein besonderer Wissenszweig hervor.
Zeitlich und bis zu einem gewissen Grade auch ursächlich fällt die
Begründung der neuen Disziplin mit der Entdeckung des Energieprinzips
zusammen. Es war um 1840, als *Kopp* die systematische Erforschung
der bis dahin nur vereinzelt wahrgenommenen Beziehungen zwischen der
atomistischen Zusammensetzung und den physikalischen Eigenschaften
der chemischen Verbindungen in Angriff nahm. *Kopp* wird daher mit
Recht als der Begründer der physikalischen Chemie bezeichnet. Erschloß
sich doch durch ihn ein Arbeitsfeld mit einer Fülle neuer, wichtiger
Probleme und wohl geeignet, die Kräfte des einzelnen Forschers in
vollem Maße in Anspruch zu nehmen[487].

Zu den ersten Entdeckungen, die eine gesetzmäßige Beziehung zwischen
chemischen und physikalischen Konstanten erkennen ließen, gehörte die
Auffindung der *Dulong-Petit*schen Regel (1819), nach welcher die Atome
der Elemente die gleiche Wärmekapazität besitzen. Anders ausgedrückt
lautet das Gesetz: Die Atomwärme, d. h. das Produkt aus dem Atomgewicht
und der spezifischen Wärme, ist für die im festen Zustande befindlichen
Grundstoffe nahezu konstant 6,4.

Es lag nahe, die Untersuchung auf chemische Verbindungen auszudehnen.
Diesen Weg beschritt *Kopp*[488]. Seine Arbeit über die spezifische
Wärme der Salze ließ erkennen, daß die Molekularwärme (d. h. das
Produkt aus der spezifischen Wärme und dem Molekulargewicht einer
Substanz) gleich der Summe der Atomwärmen der in dem Molekül
enthaltenen Elemente ist.

Nachdem man einmal durch *Dulong* und *Petit* auf eine solch
unvermutete Beziehung zwischen scheinbar in keinem engeren
Zusammenhange stehenden Konstanten aufmerksam geworden war, zögerte
man nicht, nach ähnlichen Beziehungen zwischen anderen chemischen und
physikalischen Konstanten zu forschen. Auf Einzelheiten kann hier nicht
eingegangen werden. Erwähnt seien nur *Kopps* Untersuchungen über
Siedepunktsregelmäßigkeiten. Es ergab sich beispielsweise, daß die
Glieder homologer Reihen organischer Verbindungen annähernd gleiche
Unterschiede zwischen den Siedepunkten aufweisen.

Auch aus der Erstarrungstemperatur hat man Schlüsse auf die chemische
Zusammensetzung zu ziehen gesucht. Von dem größten Erfolge waren
diese Bemühungen, als man sie auf Lösungen ausdehnte. Man erkannte,
daß der Erstarrungspunkt des Lösungsmittels durch molekulare
Mengen der gelösten Stoffe um den gleichen Wert herabgesetzt wird.
Dies von *Raoult* im Jahre 1887 gefundene Erstarrungsgesetz wird
sehr oft an Stelle der gasometrischen Methoden zur Ermittlung des
Molekulargewichtes chemischer Verbindungen benutzt. Auch das optische
Verhalten, wie die Brechung und die Polarisation des Lichtes, hat man
zur Aufklärung der chemischen Konstitution herangezogen.

Zu einer ganz außergewöhnlichen Bedeutung gelangte die physikalische
Chemie, als sich die Aussicht bot, mit Hilfe der von ihr geschaffenen
Methoden zu einer Lösung des wichtigsten aller chemischen Probleme, des
Affinitätsproblems, vorzudringen. Dazu bedurfte es Methoden, die einen
chemischen Vorgang in seinen einzelnen Phasen zu verfolgen gestatten.
Solche Methoden wurden zuerst auf dem Gebiete der Photochemie
ersonnen. Wir beginnen deshalb die ausführlichere Schilderung des
Entwicklungsganges, den die physikalische Chemie genommen hat,
mit den von *Bunsen* und *Roscoe* und von *Jellet* angestellten
Experimentaluntersuchungen.

Unter den chemischen Wirkungen, welche durch physikalische Kräfte
hervorgerufen werden, ist diejenige des Lichtes seit Jahrhunderten
bekannt. Bis zum Jahre 1850 etwa hatte man jedoch auf jede Einsicht in
die Gesetze der Lichtwirkung verzichten müssen, weil photochemischen
Messungen die größten Schwierigkeiten entgegenstanden. Durch
Bemühungen, die sich über eine Reihe von Jahren[489] erstreckten,
gelang es erst *Bunsen* im Verein mit *Roscoe* die Grundlagen für eine
wissenschaftliche Photochemie zu schaffen[490].

Die ersten Versuche, photochemische Messungen anzustellen, fußten auf
dem bekannten Verhalten des Chlorwassers, sich unter der Einwirkung des
Lichtes nach der Gleichung 2Cl + H_{2}O = 2HCl + O in Salzsäure und
Sauerstoff zu zersetzen. Dieses Meßverfahren, das *Bunsen* und *Roscoe*
nachprüften, erwies sich jedoch als unbrauchbar, weil die bei der
Zersetzung des Wassers durch Chlor entstandene Salzsäure eine störende
Rückwirkung ausübte.

Die photochemischen Wirkungen auf ein vergleichbares Maß
zurückzuführen, gelang erst *Draper*. An seine Arbeit knüpften
*Bunsen* und *Roscoe* ihre Untersuchungen an. *Draper* ging von einer
Beobachtung aus, die schon *Dalton* über das Verhalten angestellt
hatte, das Chlorknallgas zeigt, wenn man es der Wirkung des Lichtes
aussetzt. *Dalton* beschreibt diese, für die weitere Entwicklung
der Photochemie grundlegende Beobachtung mit folgenden Worten: »Man
hatte entdeckt, daß ein Gemenge von Chlor und Wasserstoff, das man in
einem Zylinder in der pneumatischen Wanne aufbewahrte, am folgenden
Tage verschwunden war, und daß das Wasser die Stelle des Gemenges
eingenommen hatte. Da ich die Zeit, innerhalb deren dieser Vorgang
stattfindet, genauer zu ermitteln wünschte, ließ ich das Gemenge der
beiden Gase in einem Eudiometerrohre über Wasser stehen. Bei einem
derartigen Versuche fand die Verminderung des Gemenges mit großer
Schnelligkeit statt, bei einem anderen erfolgte sie sehr langsam.
Darauf entsann ich mich, daß während des ersten Versuches das
Eudiometer in der Sonne gestanden hatte. Ich wiederholte den Versuch
daher im Sonnenlichte, und das Verschwinden des Gasgemenges erfolgte
wieder sehr rasch. Ich fand also, daß das Licht die Ursache des
Vorganges sei, und daß dieser um so rascher verläuft, je intensiver
das Licht ist. Überzog ich das Eudiometer, in dem sich das Gemenge von
Chlor und Wasserstoff befand, mit einem undurchsichtigen Stoff, so trat
während des ganzen Tages kaum eine Verminderung ein. Brachte ich aber
Chlor und Wasserstoff in einer geschlossenen Flasche ins Sonnenlicht,
so fand die Vereinigung der Gase unter Explosion statt«[491].

*Draper* experimentierte mit einem elektrolytisch erzeugten Gemisch
aus gleichen Raumteilen Chlor und Wasserstoff. Das Gemisch erfuhr
bei der Belichtung eine Raumverminderung, indem das entstehende
Chlorwasserstoff- oder Salzsäuregas von der Flüssigkeit, über der
sich die Gase befanden, absorbiert wurde. Jene Raumverminderung,
welche *Draper* an einer Skala ablas, zeigte sich innerhalb kurzer
Zeitintervalle der Lichtstärke proportional. Sie wurde daher von
*Draper* als photochemisches Maß vorgeschlagen. Dies sind die
Grundlagen des von *Bunsen* und *Roscoe* weiter ausgebauten Verfahrens.
Seine Brauchbarkeit hing indessen von gewissen Bedingungen ab, die
*Draper* noch nicht bekannt und daher bei dem von ihm benutzten
Apparat auch nicht einmal annähernd erfüllt waren. Als unerläßliche
Bedingungen für eine Vergleichbarkeit der Angaben des photochemischen
Meßapparates erwiesen sich die völlig konstante Zusammensetzung des
Gasgemisches, sowie der Ausschluß jeder Druckänderung während der Dauer
der Belichtung.

Erst nach vielen Vorarbeiten gelang *Bunsen* und *Roscoe* die
Herstellung eines Apparates, mit dessen Hilfe sie alle störenden
Einflüsse von ihren Messungen auszuschließen und die chemischen
Wirkungen des Lichtes nicht nur auf ein vergleichbares, sondern auf ein
absolutes Maß zurückzuführen vermochten.

Der Apparat besaß folgende Einrichtung (s. Abb. 50): In dem mit
Kohleelektroden versehenen Gefäße a wird durch den in der Batterie C
erzeugten Strom Salzsäure in ein Gemenge von Chlor und Wasserstoff
zerlegt. Dies Gasgemenge gelangt durch einen Wasser enthaltenden
Waschapparat w in die mit einem Glashahn versehene Röhre h. Zwischen
dieser Röhre und dem horizontalen, engen Skalenrohr k befindet sich
das Insolationsgefäß i, das einige Kubikzentimeter Wasser enthält.
Auf das Skalenrohr folgt ein Gefäß l, das für Sperrwasser bestimmt
ist. E ist ein Kondensationsgefäß für das überschüssige Gas. Letzteres
wird langsam durch den Apparat geleitet, bis die in a, w, i und l
enthaltenen Flüssigkeiten völlig gesättigt sind.

Will man den von Luft befreiten und mit Chlorwasserstoff gefüllten
Apparat benutzen, so wird der Hahn bei h geschlossen und das
Insolationsgefäß i dem Lichte ausgesetzt. Dadurch wird ein Teil des
Gasgemenges in Chlorwasserstoff verwandelt. Letzteres wird von dem in
i befindlichen Wasser absorbiert und infolge dieser Verminderung des
abgesperrten Gasvolumens tritt Wasser aus i in die horizontale Meßröhre
über. Da l sehr weit ist, wird dabei der Druck, unter dem das Wasser
steht, nicht geändert.

[Illustration: Abb. 50. *Bunsens* und *Roscoes* Apparat zum Messen der
chemischen Wirkung des Lichtes.]

Mit diesem Apparat entdeckten *Bunsen* und *Roscoe* zunächst die
eigentümliche Erscheinung der photochemischen Induktion. Die
photochemische Wirkung tritt nämlich bei vollkommen konstant erhaltener
Lichtstärke nicht sogleich in ihrer vollen Stärke ein, sondern sie
ist anfangs sehr klein, steigert sich dann allmählich und erreicht
nach einiger Zeit ihren vollen Wert, auf dem sie sich konstant erhält,
solange dieselbe Lichtwirkung auf das Insolationsgefäß ausgeübt wird.
Das Anwachsen der Wirkung zeigt folgende Versuchsreihe:

  Zeit in Minuten.   Wirkung in einer Minute.
          1                    0,5
          3                    0,5
          5                    2,1
          7                   29,2
          9                   30,4

Nach 9 Minuten blieb die Wirkung konstant und belief sich für die
Minute auf etwa 30. Bei vergleichenden Messungen mußte man daher
warten, bis die Induktion beendet und das konstant bleibende Maximum
eingetreten war.

Das Gesetz der photochemischen Induktion gab auch den Schlüssel
zur Erklärung für gewisse rätselhafte Erscheinungen, die dem
photographischen Prozeß anhaften. Durch photochemische Induktion
kann z. B., ohne daß ein sichtbarer Lichteindruck eingetreten wäre,
die Empfindlichkeit der Platte so gesteigert werden, daß ein in
verschiedenen Lichtabstufungen unter dem Negativ begonnenes Bild
bei einer darauf folgenden gleichförmigen Bestrahlung den früheren
Lichtabstufungen entsprechend weiter ausgebildet wird. Ein ähnliches
Verhalten zeigt sich, wenn man kurze Zeit belichtete Platten mit
gewissen Reduktionsmitteln entwickelt. Man wollte daraus schließen,
daß die photochemische Wirkung nach dem Belichten fortdaure. Dem
widersprachen aber die Versuche. *Bunsen* und *Roscoe* zeigten
nämlich mit Hilfe ihres Apparates, daß die chemische Wirkung mit der
Verdunkelung augenblicklich aufhört. Die Verbindung des Chlorknallgases
zu Salzsäure währte nämlich nicht über die Dauer der Bestrahlung hinaus
fort. Eine photochemische Nachwirkung fand also nicht statt.

*Bunsen* und *Roscoe* wandten sich darauf den Gesetzen zu, von denen
die chemischen Wirkungen des Lichtes nach vollendeter Induktion
beherrscht werden. Zunächst galt es, ein allgemein vergleichbares und
absolutes Maß der chemischen Strahlen zu finden. Zu diesem Zwecke
stellten sich beide Forscher eine Normalflamme her, indem sie einen
Brenner von bestimmten Abmessungen mit einer genau bemessenen Menge
Kohlenoxydgas speisten[492]. Als photometrische Einheit setzten sie die
Wirkung fest, die eine solche Normalflamme bei einer Entfernung von 1
Meter in der Minute auf normales, in dem Insolationsgefäß befindliches
Chlorknallgas ausübt.

Der Nachweis, daß die photochemische Wirkung der Intensität des
wirkenden Lichtes proportional ist, wurde durch folgenden Versuch
geliefert. Eine konstante Flamme wurde in verschiedenen Entfernungen
von dem Apparat aufgestellt. Die nach Beendigung der photochemischen
Induktion jedesmal entstandene Salzsäuremenge war dem Quadrate des
Abstandes umgekehrt proportional, und damit war die Richtigkeit des
vorerwähnten Gesetzes erwiesen.

Von weittragender Bedeutung ist der Teil der Untersuchung, der sich
mit der Sonne beschäftigt. Von ihr stammt ja der Vorrat an lebendiger
Kraft, der die Tier- und Pflanzenwelt erhält und alle meteorologischen
Erscheinungen hervorruft. Sind letztere zwar auf die thermischen
Vorgänge zurückzuführen, welche die Sonnenstrahlen im Ozean und in der
Atmosphäre hervorrufen, so sind, wie *Bunsen* und *Roscoe* hervorhoben,
die photochemischen Arbeitsleistungen zwar weniger großartig aber nicht
minder belangreich.

Nachdem die chemischen Wirkungen des zerstreuten Tageslichtes und
des direkten Sonnenlichtes gemessen und mit den Wirkungen irdischer
Lichtquellen verglichen waren, gingen *Bunsen* und *Roscoe* dazu über,
die chemischen Wirkungen der einzelnen Bestandteile des Sonnenlichtes
zu untersuchen. Sie ließen das Sonnenspektrum auf einen weißen Schirm
fallen, der mit einer Lösung von schwefelsaurem Chinin bestrichen war,
um die ultravioletten Strahlen sichtbar zu machen. Der Schirm war
ferner mit einem Spalt versehen, durch den nur der zur Untersuchung
bestimmte Teil des Spektrums auf das 4-5 Fuß entfernte Insolationsgefäß
geworfen wurde. Auf dem Schirm befand sich endlich noch eine
Einteilung, an der die Abstände der *Fraunhofer*schen Linien abgelesen
und der zu untersuchende Teil des Spektrums genau begrenzt werden
konnte. Zur Erläuterung der gewonnenen Ergebnisse diene folgende, von
beiden Forschern entworfene graphische Darstellung (s. Abb. 51). Es
geht aus ihr hervor, daß im Rot und Gelb die photochemische Wirkung
sehr schwach ist. Im Blau dagegen steigt sie rasch zu einem Maximum
an. Ein zweites kleineres Maximum läßt sich, wie die Kurve zeigt, im
Ultraviolett bei J erkennen.

Mit dem Hinweise, daß weitere Untersuchungen über die photochemische
Wirkung der Sonne während der fleckenreichen und der fleckenarmen
Perioden angestellt werden möchten, da man auf diese Weise
voraussichtlich wertvolle Aufschlüsse über die rätselhaften Vorgänge
auf der Sonne erhalten werde, schließen *Bunsen* und *Roscoe* ihre
Arbeit. Sie bildet, wie ihr Herausgeber sagt, ein klassisches Vorbild
für alle späteren Untersuchungen auf dem Gebiete der physikalischen
Chemie, denn eine gleiche Summe von Scharfsinn, Ausdauer und
experimentellem und rechnerischem Geschick ist selten auf eine
Aufgabe verwandt worden, deren Lösung zudem fast unüberwindliche
Schwierigkeiten bot und auch nur bis zu einem gewissen Grade erfolgen
konnte. Daß z. B. die photochemische Wirkung des Lichtes in den
Pflanzen anderen Gesetzen folgt, indem hier vorzugsweise die gelben
Strahlen das Kohlendioxyd zerlegen, wurde schon 1844 von *Draper*
nachgewiesen[493].

[Illustration: Abb. 51. Graphische Darstellung der photochemischen
Wirkungen des Spektrums.]

Bei den Untersuchungen von *Roscoe* und *Bunsen* galt es, die Frage
zu beantworten, welche chemischen Veränderungen das Licht hervorruft
und welchen Gesetzen diese Wirkungen unterliegen. Auch mit der
Umkehrung dieser Frage hat man sich beschäftigt und die Änderungen
zu erforschen gesucht, die ein Lichtstrahl bei seinem Durchgänge
durch Stoffe von verschiedener chemischer Zusammensetzung erleidet.
Für diese Untersuchung bieten sich zwei Wege dar. Handelt es sich um
gewöhnliches Licht, so lassen sich die Änderungen, die es unter der
Einwirkung verschiedenartiger chemischer Stoffe erfährt, am besten
durch die Untersuchung seines Spektrums feststellen. Bei polarisiertem
Licht dagegen hat sich die Aufmerksamkeit besonders auf den Umstand
gerichtet, daß die Polarisationsebene unter der Einwirkung gewisser
chemischer Substanzen eine Drehung erfährt. Diese auch wohl als
rotatorische Polarisation bezeichnete Erscheinung ist nicht nur
für die Lösung wissenschaftlicher Probleme, sondern auch für die
Praxis von ähnlicher Bedeutung wie die im vorigen Abschnitt in ihrem
Entwicklungsgange geschilderte Spektralanalyse.

[Illustration: Abb. 52. Schematische Darstellung eines
Polarisationsapparates.]

Mit dem polarisierten Lichte war man besonders durch die Arbeiten
von *Huygens*[494] und von *Malus*[495] vertraut geworden. Die
Undulationstheorie vermochte die Polarisation erst zu erklären,
nachdem *Fresnel* an Stelle der Longitudinalschwingungen des Äthers
Transversalschwingungen angenommen hatte. Nach *Fresnel* finden beim
gewöhnlichen Licht die Ätherschwingungen in allen möglichen Ebenen
senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung statt, beim polarisierten dagegen
nur in einer bestimmten Ebene, die gleichfalls senkrecht zur Richtung
des Strahles liegt. Wie man ein Strahlenbündel erhält, das völlig
aus polarisiertem Licht besteht, hatte *Nicol* gezeigt. Das im Jahre
1841 von ihm erfundene und nach ihm benannte Prisma ist seitdem der
wesentlichste Bestandteil aller Polarisationsapparate. Das *Nicol*sche
Prisma dient sowohl zur Erzeugung (Polarisator) als auch zur Analyse
des polarisierten Lichtes (Analysator). Abb. 52 läßt erkennen, wie sich
ein solcher Polarisator (b) und ein Analysator (d) zur Untersuchung
einer Substanz (h) im polarisierten Lichte verbinden lassen. Die
Prismen sind um die vertikale Achse des Apparates drehbar. Gibt man
den Prismen die Stellung, in der die Polarisationsebenen senkrecht zu
einander stehen (gekreuzte *Nicols*), so erscheint das Gesichtsfeld
dunkel, weil das aus b kommende, polarisierte Licht bei dieser Stellung
nicht in den Analysator eindringt. Die Polarisationsebene des aus
b kommenden Lichtes kann aber durch gewisse, an die Stelle von h
gebrachte Substanzen eine Drehung erfahren. Infolgedessen wird das
von unten auf d fallende Licht wieder befähigt, den oberen Nicol zu
durchdringen, obgleich er sich zu dem unteren in gekreuzter Stellung
befindet[496]. *Biot* untersuchte auf diesem Wege das optische
Verhalten des Bergkristalls[497]. Er brachte senkrecht zur Achse des
Kristalls geschnittene Platten zwischen die gekreuzten Nicols. Dadurch
wurde das Gesichtsfeld aufgehellt. Es wurde erst wieder dunkel, nachdem
*Biot* den oberen Nicol um einen bestimmten Winkel gedreht hatte.
Offenbar wurde der Polarisationsebene durch die Quarzplatte eine
Drehung erteilt und diese durch die Drehung des oberen Nicols wieder
ausgeglichen. Letzterer läßt nämlich nur in dem Falle das polarisierte
Licht nicht hindurch, wenn seine Polarisationsebene senkrecht zur
Polarisationsebene des unteren Nicols steht. Die am Quarz beobachtete
Erscheinung wurde später auch an vielen anderen kristallisierten
Substanzen nachgewiesen. Daß sie keineswegs nur von dem
kristallinischen Gefüge abhängt, beobachtete schon *Biot*. Er entdeckte
nämlich, daß eine Drehung der Polarisationsebene auch eintritt, wenn
der polarisierte Strahl durch eine Schicht von Terpentinöl oder durch
eine alkoholische Lösung von Kampfer geht. Auch an Lösungen von
Rohrzucker, von Weinsäure und von weinsauren Salzen wies *Biot* die
Erscheinung der Zirkularpolarisation nach. Er bemerkte auch schon, daß
die Drehung, welche eine optisch aktive Substanz hervorbringt, die in
einem inaktiven Mittel gelöst ist, der Länge der Flüssigkeitsschicht
und der Menge der gelösten Substanz proportional ist.

Beim Quarz bedingt offenbar das kristallinische Gefüge die
Zirkularpolarisation, da der Quarz nach seiner Überführung in den
amorphen Zustand die Polarisationsebene nicht mehr dreht. Bei den in
Lösung befindlichen Substanzen kann man dagegen nur den Aufbau des
Moleküls als die Ursache für die Zirkularpolarisation betrachten. Das
Studium der Polarisationserscheinungen schien daher ein geeignetes
Mittel darzubieten, um in den Vorgang der molekularen oder chemischen
Umsetzungen tiefer einzudringen. In dieser Richtung bewegten sich
die experimentell und theoretisch sehr erfolgreichen Untersuchungen
*Jellets*[498].

Zunächst brachte *Jellet* an dem Polarisationsapparat Verbesserungen
an, die ihn überhaupt erst zu genauen Messungen befähigten. Eine
völlige Verdunklung des Gesichtsfeldes bei gekreuzten Nicols würde
nämlich nur dann eintreten, wenn es sich um homogenes, polarisiertes
Licht handelt, dessen Strahlen vollkommen parallel sind. Bei der
Ausführung der Versuche lassen sich diese Bedingungen nicht erfüllen.
Durch die Drehung des Analysators läßt sich daher nur erreichen,
daß die Helligkeit des Gesichtsfeldes zu einem Minimum wird. Die
Entscheidung darüber, wann dieses Minimum stattfindet, ist sehr
schwierig, zumal die gerade beobachtete Intensität, um sie als ein
Minimum zu erkennen, mit derjenigen Intensität verglichen werden
muß, die man von der vorhergehenden Beobachtung noch im Gedächtnis
hat. *Jellet* gab dem Analysator deshalb die Einrichtung, daß er
gleichzeitig zwei halbkreisförmige Bilder lieferte, deren Intensitäten
sich leicht miteinander vergleichen ließen. Um die Drehung der
Polarisationsebene zu messen, hatte man nur die Gleichheit der
Intensitäten herzustellen, die zu untersuchende Substanz zwischen
die Nicols zu bringen und den Analysator solange zu drehen, bis die
halbkreisförmigen Bilder wieder gleich hell waren.

Schon *Biot*, welcher die Grundlagen für das hier besprochene
Gebiet der physikalischen Chemie schuf, hatte beobachtet, daß
sich die optisch wirksamen Substanzen in rechtsdrehende und in
linksdrehende[499] unterscheiden lassen. Hierauf gründete *Jellet*
einen zweiten Fortschritt in der Ausgestaltung der polarimetrischen
Methode. An Stelle der direkten Messung des Winkels, um den die
Polarisationsebene des Lichtes gedreht wird, wandte er nämlich das
Verfahren der Kompensation an. Es besteht darin, daß die Wirkung
der zu untersuchenden Substanz durch die Wirkung einer Substanz
mit entgegengesetztem Drehungsvermögen ausgeglichen wird. Man wird
also das Drehungsvermögen der zu untersuchenden Substanz in Werten
einer anderen, die als Norm dient, ausdrücken. Als Lösungsmittel
benutzte *Jellet* Alkohol. Dadurch wurde die in wässeriger Lösung
eintretende elektrolytische Dissoziation vermieden. Als Einheit des
Drehungsvermögens setzte er die Wirkung einer einen Zoll langen Schicht
der Lösung von Salizin in Alkohol fest. Diese Lösung mußte natürlich
auch eine fest bestimmte Konzentration haben[500].

Die wichtigste Anwendung, die *Jellet* von seinem Verfahren machte,
betraf das so schwierige, von *Berthollet* zu Beginn des 19.
Jahrhunderts aufgeworfene Problem des chemischen Gleichgewichts. Vor
*Berthollet* hatte man sich den Ablauf des chemischen Vorganges sehr
einfach vorgestellt. Wenn auf eine Verbindung AB ein dritter Stoff C
wirkt, so sollte sich dieser je nach der Größe der chemischen Anziehung
entweder mit A oder mit B verbinden. Oder, was dasselbe bedeutet, es
sollte durch den auf AB wirkenden Stoff C entweder B oder A ganz aus
der ursprünglichen Verbindung verdrängt werden, der Vorgang sich also
in das Schema AB + C = AC + B oder in das analoge Schema AB + C = BC +
A bringen lassen[501].

Diese Ansicht, daß die Affinität oder die chemische Verwandtschaft
eine konstante, von den Umständen unabhängige Größe sei, wurde zuerst
durch *Berthollet* erschüttert[502]. Nach ihm hängt das chemische
Gleichgewicht nicht nur von der Affinität der aufeinander wirkenden
Stoffe, sondern auch von den physikalischen Umständen und von dem
Mengenverhältnis der Stoffe ab. Von *Berthollets* in der Hauptsache
zutreffenden Ansichten gingen die vielen neueren Bemühungen aus, die
Abhängigkeit von dem Mengenverhältnis zu ermitteln oder, wie man es
wohl genannt hat, das Gesetz der Massenwirkung zu finden. Die Wege, die
man hierbei einschlug, waren verschieden. *Jellet* suchte das Problem
mit Hilfe polarimetrischer Untersuchungen zu lösen.

Wie die früheren Forscher, die sich mit dem Problem der Affinität
beschäftigten, so ging auch *Jellet* von der Entstehung der Salze
durch das Zusammentreten von Säuren und Basen aus. Bringt man zu
einer Lösung, die zwei Basen, z. B. Kali und Natron, enthält, eine
Säuremenge, die zur Neutralisation der beiden Basen nicht ausreicht,
so erhebt sich die Frage, wie sich die Säure auf die beiden Basen
verteilt. Von dem Fall, daß sich ein unlösliches Salz bildet, muß
man hierbei absehen, da ein solches sofort nach seiner Entstehung
aus dem Bereich der chemischen Wirkungen ausscheidet[503]. Es sei
also angenommen, daß die beiden entstandenen Salze, sowie diejenigen
Anteile der Basen, die nicht neutralisiert wurden, sämtlich in Lösung
bleiben. Setzen wir z. B. dem Gemenge von Kali und Natron eine zur
Neutralisation beider Basen nicht genügende Menge Salpetersäure zu, so
wird sich nach kurzer Zeit der chemische Umsatz in der Art vollzogen
haben, daß sich vier Stoffe in einem bestimmten Mengenverhältnis
in der Lösung befinden. Diese Stoffe sind salpetersaures Kalium,
salpetersaures Natrium, Kali und Natron. Wäre die ältere Vorstellung
richtig, nach welcher der chemische Vorgang allein von der Affinität
abhängen sollte, so müßte sich beim Zusatz der Säure zu dem Gemenge
der Basen zunächst die stärkere Base mit soviel Säure verbinden,
wie zur Bildung des betreffenden Salzes erforderlich ist. Erst beim
weiteren Zusatz von Säure würde die Neutralisation der zweiten Base
beginnen. Man war aber, und zwar insbesondere durch *Berthollet*,
darauf aufmerksam geworden, daß neben der chemischen Anziehung auch
die Massenwirkung eine Rolle spielt, und daß beispielsweise das
Verhältnis, in dem sich eine Säure zwischen zwei Basen verteilt, von
den Mengen der Basen abhängt. Ist die einem bestimmten Mengenverhältnis
entsprechende Verteilung eingetreten, so sind die in chemischer
Berührung befindlichen, gelösten Substanzen offenbar im Zustande des
chemischen Gleichgewichts. Dieses würde auch obwalten, wenn man die
vier Substanzen in dem für das chemische Gleichgewicht erforderlichen
Verhältnis von vornherein in die Lösung gebracht hätte.

Um das Mengenverhältnis für den Zustand des chemischen Gleichgewichts
zu ermitteln, experimentierte *Jellet* mit zwei Pflanzenbasen und
mit Salzsäure. Als geeignete Pflanzenbasen (Alkaloide)[504] wählte
er Chinin und Brucin. Sie sind in Alkohol leicht löslich und bilden
mit Salzsäure wohlcharakterisierte, gleichfalls in Alkohol lösliche
Salze. Zur Bestimmung des Mengenverhältnisses, in dem sich die beiden
Alkaloide und die Salzsäure im Zustande des chemischen Gleichgewichts
befinden, diente die optische Untersuchung. Die Lösungen von Chinin und
Brucin, die beide die Polarisationsebene links drehen, wurden gemischt
und mit einer Menge Salzsäure versetzt, die zur Überführung der Basen
in salzsaures Chinin und in salzsaures Brucin nicht ausreichte. Die
Bestimmung des Mengenverhältnisses, das in der Lösung obwaltet, stützte
sich auf die Tatsache, daß die Stoffe in gemeinsamer Lösung, wenn sie
chemisch nicht aufeinander wirken, ihr Drehungsvermögen gegenseitig
auch nicht beeinflussen. Hatte *Jellet* die Drehung eines Gemisches, in
dem sich die vier Substanzen[505] im chemischen Gleichgewicht befanden,
ermittelt und verdünnte er dann die Lösung, so wurde die Drehung im
genauen Verhältnis der Verdünnung kleiner. *Jellet* schloß daraus, daß
das chemische Gleichgewicht durch die Verdünnung nicht geändert wird.

Ein Beispiel, wie man die Mengen der vier im chemischen Gleichgewicht
stehenden, in der Lösung vorhandenen Substanzen findet, ist das
folgende. Zu b_{1} Molekülen Chinin und b_{2} Molekülen Brucin habe
man α Moleküle Salzsäure gefügt. Letztere verbindet sich mit Chinin
und Brucin so, daß jedes Molekül der Basis sich mit einem Molekül
Salzsäure vereinigt. Entstanden also x Moleküle salzsaures Chinin, so
müssen sich α - x Moleküle salzsaures Brucin gebildet haben. Für die
Mischung der vier Substanzen wird sich die beobachtete Gesamtdrehung r
so zusammensetzen, daß r die Summe ist aus:

  x                   multipliziert mit dem molekularen Drehungsvermögen
                      des salzsauren Chinins.

  α - x               multipliziert mit dem molekularen Drehungsvermögen
                      des salzsauren Brucins.

  b_{1} - x           multipliziert mit dem molekularen Drehungsvermögen
                      des unverbundenen Chinins[506].

  b_{2} - [α - x]     multipliziert mit dem molekularen Drehungsvermögen
                      des unverbundenen Brucins[507].

Die für r bestehende Gleichung, können wir kürzer schreiben:

  r = x · D_{Chi} · HCl + (α - x)D_{Bru} · HCl + (b_{1} - x)D_{Chi}
  + (b_{2} - [α - x])D_{Bru}.

In diesem Ausdruck bedeutet D jedesmal das Drehungsvermögen der neben D
vermerkten Verbindungen.

Aus der Gleichung läßt sich x, da alle übrigen Werte genau bestimmt
sind oder polarimetrisch gemessen wurden, berechnen. Aus dem
Wert für x erhält man die Mengen der in den Lösungen vorhandenen
Substanzen gleichfalls durch Rechnung[508]. War die Lösung z. B. so
zusammengesetzt, daß auf 100 Moleküle Chinin, 104 Moleküle Codëin und
70,7 Moleküle Salzsäure kamen, so erhielt man für x den Wert 42,7.

Ist der Wert für x gefunden, so sind damit auch die Mengen α - x, b_{1}
- x und b_{2} - (α - x) der drei anderen in der Lösung enthaltenen
Substanzen bekannt. Wurde in drei weiteren Beobachtungsreihen die
Menge der Säure verändert, während man für die Basen dieselben Werte
beibehielt, so erhielt man das in folgender Tabelle ausgedrückte
Ergebnis:

  ======+=======+============+=========
  b_{1} | b_{2} |     α      |    x
  ======+=======+============+=========
  100   |  104  |    70,7    |   42,7
  100   |  104  |    91,7    |   55,0
  100   |  104  |   112,4    |   66,0
  100   |  104  |   130,2    |   73

Es erhob sich jetzt die Frage, ob diese Werte für die vier in
der Lösung im chemischen Gleichgewicht stehenden Substanzen eine
gesetzmäßige Beziehung erkennen lassen. Nach der Gleichung auf S. 343
sind in der Lösung für den Fall des chemischen Gleichgewichts enthalten:

  x                        Moleküle salzsaures Chinin (1)
  α - x                    Moleküle salzsaures Brucin (2)
  b_{1} - x                Moleküle Chinin            (3)
  b_{2} - (α - x)          Moleküle Brucin            (4)

Aus diesen Werten bildete *Jellet* einen Quotienten von der Form ((1) ·
(4))/((2) · (3)) = (x[b_{2} - (α - x)])/((α - x)(b_{1} - x)).

Wurde dieser Quotient für die in den vier Beobachtungsreihen
enthaltenen Werte berechnet, so ergab sich, daß er eine konstante Größe
ist. Diese Gleichgewichtskonstante besaß für die Kombinationen von
Chinin, Codëin und Brucin folgende Werte:

  Chinin und Codein     2,03
  Codëin und Brucin     1,58
  Brucin und Chinin     0,32

Auf polarimetrischem Wege versuchte *Jellet* auch das Reaktionsvermögen
einer starken Base, z. B. von Kaliumhydroxyd, mit dem Reaktionsvermögen
einer organischen Base zu vergleichen. Fügte er z. B. Essigsäure
zu einer Lösung der beiden Basen Kaliumhydroxyd und Strychnin, so
trat eine Änderung des Drehungsvermögens erst ein, nachdem das
Kaliumhydroxyd nahezu völlig von der Säure neutralisiert worden war.
In dem Momente, in dem sich das Drehungsvermögen änderte, begann
die Neutralisation des Strychnins. In dem Gemenge wird nämlich die
Drehung der Polarisationsebene nur durch das Strychnin und durch das
salzsaure Strychnin veranlaßt, die überdies ein verschieden großes
Drehungsvermögen besitzen.

*Jellet* befaßte sich auch mit der Frage, ob das chemische
Gleichgewicht als ein statisches oder ein dynamisches aufzufassen
ist. Der Ausdruck statisches Gleichgewicht bedeutet, daß die in einer
Lösung befindlichen Molekeln sich in ihrer Zusammensetzung nicht
ändern, solange die Umstände dieselben bleiben. Beim dynamischen
Gleichgewicht findet dagegen fortwährend Zerfall und Rückbildung statt.
Diese Vorgänge müssen sich jedoch gegenseitig vollkommen ausgleichen,
da sich das Verhältnis der in der Lösung befindlichen Substanzen,
nachdem das Gleichgewicht eingetreten ist, nicht mehr ändert, solange
die Bedingungen dieselben bleiben. Obgleich sich sowohl die statische
wie die dynamische Auffassung mit den Tatsachen deckt, hielt *Jellet*
letztere doch für wahrscheinlicher.

*Jellets* »chemisch-optische Untersuchungen« sind eins der
hervorragendsten Beispiele für die Anwendung einer physikalischen
Methode auf ein chemisches Problem. Den Einblick, den *Jellet* mit
den Mitteln der Optik erreichen wollte, suchten andere Forscher durch
thermochemische Untersuchungen zu gewinnen. Nachdem besonders *Laplace*
und *Lavoisier* die bei chemischen Vorgängen frei werdende Wärme
mit Hilfe des von ihnen geschaffenen Eiskalorimeters messen gelehrt
hatten[509], entwickelte sich die Vorstellung, daß die erzeugten
Wärmemengen als ein Maß für die Affinität zu betrachten seien, während
sie in Wahrheit nur ein Maß für die chemische Energie abgeben. Auch
*Hess*[510], der sich zuerst um die Entdeckung der Gesetze bemüht hat,
nach denen sich die thermochemischen Vorgänge abspielen, ließ sich von
jener Vorstellung leiten. Er glaubte, daß die genaue Wärmebestimmung
ein relatives Maß für die chemische Affinität darbieten und zur
Entdeckung ihrer Gesetze führen werde. Nun hängt aber Wärmetönung,
d. h. die bei einem chemischen Umsatz entwickelte, in Wärmeeinheiten
ausgedrückte Energie, nicht ausschließlich von der Affinität der eine
Verbindung eingehenden Stoffe ab. Es geht vielmehr der Energieerzeugung
ein Energieaufwand zur Lösung der vor dem Umsatz bestehenden
Verbindungen parallel. Dieser Aufwand an Energie ist in gewissen
Fällen sogar größer als die erzeugte Energie. In solchen Fällen wird
die Wärmetönung sogar negativ, d. h. der chemische Umsatz erfolgt
unter Absorption von Wärme. Ein Beispiel[511] ist die Vereinigung von
Jod und Wasserstoff zu Jodwasserstoff. Dieser Vorgang findet nicht
unter Wärmeerzeugung, sondern unter beträchtlichem Verbrauch von Wärme
statt. Ihre Erklärung findet die negative Wärmetönung in diesem Falle
darin, daß die Affinität zwischen Jod und Wasserstoff geringer ist
als die zwischen den Jodatomen und den Wasserstoffatomen bestehenden
Affinitäten. Der Vorgang verläuft nämlich nicht nach der Gleichung
H + J = HJ, sondern es findet ein Umsatz zwischen den Molekülen der
Elemente statt:

  HH + JJ = HJ + HJ

Um die Grundlagen für die Thermochemie zu schaffen, mußte *Hess*
zunächst die Methoden für die Wärmemessung ausgestalten. Er tat dies,
indem er ein für seine Zwecke geeignetes Kalorimeter herstellte und die
gewonnenen Ergebnisse berechnen und vergleichen lehrte.

Die Einrichtung des von *Hess* konstruierten Kalorimeters wird durch
nebenstehende Abbildung 53 erläutert. In dem Kasten, der zur Aufnahme
des Wassers dient, das die erzeugte Wärme aufnehmen soll, befindet sich
ein drehbarer Zylinder A. In diesen Zylinder schüttet man die eine von
den Substanzen, die man aufeinander wirken lassen will, während die
andere zunächst in die Gefäße (a, a) gebracht wird. Darauf wird der
Zylinder verschlossen und der Kasten, in dem er sich befindet, mit
Wasser gefüllt. Wird der Zylinder jetzt gedreht, so mischen sich die
Stoffe, die Reaktion tritt ein und die infolgedessen frei werdende
Wärme wird dem Wasser mitgeteilt. Damit die Wärme sich in dem Wasser
rasch verteilt, ist der Zylinder an seiner äußeren Fläche mit einigen
Schaufeln (b) versehen. Zwischen ihnen ragt das Thermometer durch den
Deckel des Kastens in den Apparat hinein.

[Illustration: Abb. 53. Das von *Hess* benutzte Kalorimeter.]

Um seinen Messungen die erforderliche Genauigkeit zu geben, zog *Hess*
in Betracht, daß nicht nur das in den Kasten des Kalorimeters gefüllte
Wasser, sondern auch der Apparat die bei der chemischen Reaktion
erzeugte Wärme aufnimmt. Unter Berücksichtigung der Wärmekapazität
und des Gewichtes des Kalorimeters ermittelte er den sogenannten
Wasserwert seines 7500 g Wasser fassenden Apparates zu 309 g. Bei
seinen Bestimmungen mußten für den mit 7500 g Wasser gefüllten Apparat
also 7809 g Wasser in Ansatz gebracht werden. Ferner wurde in Betracht
gezogen, daß auch die aufeinander reagierenden Substanzen einen Teil
der erzeugten Wärme aufnehmen. Endlich wurden die gefundenen Werte für
die untersuchten Stoffe auf das Molekulargewicht in Grammen bezogen.

Zur Erläuterung dieser für die thermochemische Untersuchung
grundlegenden Methode diene folgendes Beispiel: In den Zylinder
des Kalorimeters wurden abgewogene Mengen Schwefelsäure und
Ammoniakflüssigkeit gebracht. Der Apparat enthielt 7500 g Wasser. Für
den Apparat selbst und die beiden aufeinander wirkenden Substanzen
waren 637 g als Wasserwert in Ansatz zu bringen. Die Summe war also
8137 g. Die Temperaturerhöhung betrug 5,52 Grad. Die Anzahl der
entwickelten Grammkalorien belief sich somit auf 8137. 5,52 = 44919.
Die angewandte Menge Schwefelsäure (H_{2}SO_{4}) betrug 92,5 g,
entsprechend 75,5 g SO_{3}. Rechnete man die gefundenen 44919 Kalorien
auf 1 g SO_{3} um, so ergab sich, daß bei der Neutralisation von 1 g
SO_{3} mit Ammoniak 595,8 Kalorien entwickelt werden.

Durch die Ausdehnung dieser Untersuchung auf Schwefelsäure von
verschiedenem Wassergehalt fand Hess als Grundgesetz der Thermochemie,
daß »*die entwickelte Wärme konstant ist, mag die Verbindung direkt
oder indirekt oder zu wiederholten Malen geschehen*«. *Hess* erschloß
dieses Gesetz, indem er die beim Neutralisieren von Ammoniak mit
Schwefelsäure von verschiedener Konzentration erhaltenen Werte in
folgender Weise übersichtlich zusammenstellte[512]:

                      Durch Verbindung mit     Durch Verbindung mit
  Säure               dem Wasser entwickelte   Ammoniak entwickelte  Summe
                           Wärme                     Wärme
  H_{2}SO_{4}                                        595,8           595,8
  H_{2}SO_{4} + H_{2}O      77,8                     518,9           596,7
  H_{2}SO_{4} + 2 H_{2}O   116,7                     480,5           597,2
  H_{2}SO_{4} + 5 H_{2}O   446,2                     155,6           601,8

Zur Erläuterung des von *Hess* gefundenen Gesetzes diene noch folgendes
Beispiel: Verbrennt man eine bestimmte Menge Kohlenstoff (z. B. 12 g
entsprechend dem Atomgewicht 12 des Kohlenstoffs) zu Kohlendioxyd (C
+ 2O = CO_{2}), so entsteht die gleiche Wärmemenge (12 . 8080 Kal. =
96960 Kal.), die sich entwickelt, wenn man 12 g Kohlenstoff zunächst zu
Kohlenmonoxyd (C + O = CO) und dieses dann zu Kohlendioxyd (CO + O =
CO_{2}) verbrennt.

Bei der Verbrennung von Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd entwickeln sich
auf 12 g Kohlenstoff bezogen 68080 Kalorien. Für die Umwandlung von
Kohlenstoff in Kohlenmonoxyd ergibt sich somit aus dem Gesetz von
*Hess* 96960 - 68080 = 28880 Kalorien, ein Wert, der sich direkt nicht
messen läßt, da man die Verbrennung des Kohlenstoffs nicht so regeln
kann, daß nur Kohlenmonoxyd entsteht.

Wie man später erkannte, stehen das von *Hess* entdeckte Gesetz von der
Konstanz der Wärmesummen, sowie das schon von *Lavoisier* und *Laplace*
aufgestellte Prinzip, daß zur Zerlegung einer Verbindung ebensoviel
Wärme aufgewendet werden muß, wie bei ihrer Entstehung frei wird, in
vollem Einklang mit dem Energieprinzip, das zu der Zeit, als *Hess*
seine Ergebnisse veröffentlichte, noch nicht ausgesprochen war, wenn
auch alles schon auf dieses allgemeinste Prinzip, aus dem man später
alle anderen als Einzelfälle folgern konnte, hinzielte.

Nachdem das Energieprinzip gefunden war, bewegten sich denn auch
die weiteren Untersuchungen nach der Richtung, die Übereinstimmung
der thermochemischen Vorgänge mit dem Energieprinzip im einzelnen
nachzuweisen. Um die weitere Entwicklung der kalorimetrischen Methoden
haben sich besonders *Favre* und *Silbermann*[513] verdient gemacht.
Ihnen, wie dem Dänen *J. Thomsen*[514], der seit 1853 die Thermochemie
mit der mechanischen Wärmetheorie in die engste Verbindung brachte, ist
eine große Anzahl von einzelnen Bestimmungen zu verdanken. Auch der
französische Forscher *Berthelot* hat Hervorragendes auf diesem Gebiete
geleistet.

Wie die mit dem Entstehen einer chemischen Verbindung verknüpfte
Wärmetönung, so schien auch die durch Erhitzen eintretende Art des
Zerfalles, die man Dissoziation genannt hat, geeignet, zur Lösung des
Affinitätsproblemes beizutragen. Nach der mechanischen Wärmetheorie
setzt sich der Wärmeinhalt einer Verbindung aus den Bewegungen der
Moleküle und aus denjenigen Bewegungen zusammen, welche die Atome
innerhalb der Moleküle vollziehen. Eine Zufuhr von Energie steigert die
Intensitäten beider Bewegungen. Der auf die Atombewegung entfallende
Anteil kann schließlich so groß werden, daß die Atomenergie die
zwischen den Atomen wirkende chemische Anziehung übersteigt und
daß infolgedessen Zerfall stattfindet. Diesen Vorgang hat man als
Dissoziation[515] bezeichnet. Mit dem Aufhören der Ursache, d. h.
bei der Abkühlung, kehrt sich die Reaktion um, d. h. es findet eine
Wiedervereinigung der Zerfallsprodukte statt.

Auf die Dissoziation wurde man besonders durch die Entdeckung der
abnormen Dampfdichten aufmerksam. Nach der *Avogadro*schen Regel
stehen Dampfdichte und Molekulargewicht bekanntlich in einer engen
Beziehung, die nach *Avogadros* Annahme ihren Grund darin hat, daß
gleiche Volumina gasförmiger Substanzen unter denselben physikalischen
Bedingungen die gleiche Zahl von Molekülen enthalten. Aus der
Dampfdichte einer Substanz läßt sich danach das relative Gewicht
des Moleküls berechnen. Ist das letztere auf anderem Wege bekannt
oder wahrscheinlich geworden, so bietet umgekehrt die Bestimmung der
Dampfdichte ein Mittel, um das Molekulargewicht auf seine Richtigkeit
zu prüfen. Nun ergab sich für Salmiak, daß seine Dampfdichte nicht
der dieser Verbindung zugeschriebenen Formel NH_{4}Cl entspricht. Die
Dampfdichte des Salmiaks erwies sich fast um die Hälfte kleiner als
die aus der Formel berechnete oder, was ja dasselbe bedeutet, der
Salmiakdampf nahm etwa das Doppelte des Volumens ein, das ihm auf Grund
der *Avogadro*schen Regel zukam. Wollte man an der Richtigkeit dieser
Regel festhalten, so mußte man annehmen, daß sich das Salmiakmolekül
beim Erhitzen in zwei Moleküle, entsprechend der Gleichung

  NH_{4}Cl = NH_{3} + HCl,

spaltet.

Daß tatsächlich eine Dissoziation des Salmiaks in diesem Sinne
stattfindet, hat man aus dem physikalischen Verhalten der dissoziierten
Verbindung geschlossen. Läßt man sie nämlich im dissoziierten Zustande
durch einen porösen Stoff diffundieren, so findet dabei nach den
bekannten Gesetzen[516] der Diffusion eine teilweise Trennung der
Zerfallsprodukte statt.

Mit den Erscheinungen und mit der Theorie der Dissoziation hat
sich besonders *Horstmann* beschäftigt[517]. Als das Eigentümliche
der Dissoziationserscheinungen hob er hervor, daß die Dissoziation
sich nur über einen Teil der diesem Vorgange unterworfenen Substanz
erstreckt, obgleich die Substanz in allen ihren Teilen den gleichen
Einflüssen unterworfen ist. Die abnorme Verminderung der Dichte oder,
was ja dasselbe ist, die abnorme Zunahme des Volumens tritt nämlich
nicht bei einer bestimmten Temperatur plötzlich ein, sondern sie
vollzieht sich allmählich, bis die Dissoziation beendet ist oder einen
gewissen Maximalwert erreicht hat. Von diesem Augenblicke an nimmt
das Volumen bei weiterer Temperatursteigerung wieder in normaler
Weise, d. h. in Übereinstimmung mit dem Gesetze zu, nach dem sich die
Ausdehnung regelt, welche die Gase beim Erhitzen erfahren. Der Grad
der Dissoziation hängt von den jeweilig vorhandenen Umständen, wie der
Temperatur, dem Druck, den Mengen der in chemischer Wechselwirkung
stehenden Stoffe usw. ab. In dem von *Horstmann* besonders untersuchten
Falle befinden sich also NH_{3}, HCl und noch nicht dissoziiertes
NH_{4}Cl in einem ähnlichen, von den genannten Umständen abhängenden
Gleichgewichtszustande wie die Säure und die beiden Basen in dem von
*Jellet* mit dem Polarimeter untersuchten Falle[518]. Wie *Thomsen* das
Gebiet der Wärmetönung, so suchte *Horstmann* die Erscheinungen der
Dissoziation vom Standpunkte der mechanischen Wärmetheorie verständlich
zu machen. Er tat dies, indem er den stationären Grenzzustand, den
ein in sich abgeschlossenes System von Molekülen bei der Dissoziation
erkennen läßt, als ein Analogon jenes allgemeinen Gesetzes betrachtete,
das *Clausius* in den Ausdruck kleidete: Die Entropie der Welt strebt
einem Maximum zu.

Einen sehr wertvollen Beitrag zur Theorie der Dissoziation lieferte zu
Beginn der siebziger Jahre der schwedische Forscher *Guldberg*[519].
Er zeigte, daß das Dissoziationsphänomen nur ein besonderer Fall
von Zersetzung der chemischen Verbindungen ist, und daß sich die
Theorie der Dissoziation aus den allgemeinen Gesetzen der chemischen
Verbindungen herleiten läßt. Unter den Zersetzungsarten bildet die
Dissoziation nämlich den besonderen Fall, daß zwei Stoffe gleichzeitig
und teilweise aus einer Verbindung in dem Verhältnis austreten, in
dem sie in der Verbindung enthalten sind. Dann behält der Rest der
Verbindung seine konstante Zusammensetzung. In dem typischen Beispiel,
das der Salmiak (NH_{4}Cl) bietet, treten gleichzeitig Ammoniak
(NH_{3}) und Salzsäure (HCl) zu einem Teil aus der Verbindung aus, und
der unzersetzte Rest, der seine Zusammensetzung nicht verändert hat,
ist Salmiak.

Zunächst hatte man das Dissoziationsproblem nur für die nach festen
Verhältnissen zusammengesetzten chemischen Verbindungen ins Auge
gefaßt. *Guldberg* dehnte den Begriff auf die von ihm als unbestimmte
chemische Verbindungen bezeichneten Substanzen aus. Eine solche
Verbindung ist z. B. gesättigte Salzlösung. Wird sie verdampft, so
tritt gleichzeitig Wasser in Dampfform und Salz in fester Form aus,
während die zurückbleibende Salzlösung ihre Zusammensetzung beibehält.

Der für den Verlauf der Dissoziation charakteristische Wert ist
nach *Guldberg* diejenige Temperatur, bei der sie ihren Anfang
nimmt. Gewöhnlich bestimmt man diese Temperatur für den Druck einer
Atmosphäre. Bei geringerem oder stärkerem Druck gelangt man zu anderen
Werten. Der Dissoziationsgrad, d. h. der Betrag der Zersetzung,
ist also sowohl von der Temperatur als vom Druck abhängig. In
dem Augenblicke, in dem die Dissoziation beginnt, können offenbar
gleichzeitig unter demselben Druck und bei derselben Temperatur sowohl
die Verbindung wie die Bestandteile, die sich von ihr abzulösen
streben, bestehen. Unmittelbar vor dem Beginn der Dissoziation ist der
Druck, den diese Bestandteile ausüben gleich Null. Mit der Steigerung
der Temperatur wächst auch der Druck. Letzterer ist eine Funktion der
Temperatur, was sich durch die Gleichung p = φ(t) ausdrücken läßt.
Für den Wert p = 0 ergibt diese Gleichung die Temperatur, bei welcher
die Dissoziation gerade einsetzt. Befinden sich die dissoziierten
Substanzen und der Rest der noch nicht veränderten Verbindung in einem
abgeschlossenen Raume und vergrößert man diesen, während man die
Temperatur konstant erhält, so wird die Spannung sich verringern, und
die Verbindung wird sich weiter dissoziieren, bis die Spannung wieder
den der Temperatur entsprechenden Wert erreicht hat. Wird dagegen bei
konstanter Temperatur der Raum verringert, so wächst die Spannung,
und von den dissoziierten Substanzen wird eine solche Menge wieder
vereinigt, bis die Spannung den der Temperatur entsprechenden Wert
erreicht hat.

Den Zusammenhang der während der Dissoziation zwischen Druck und
Temperatur besteht, hat *Guldberg* theoretisch abgeleitet, indem er von
der Wärmetönung ausgeht, die mit der Bildung der Verbindung parallel
läuft. Eine Bestätigung der wichtigen von *Guldberg*[520] erhaltenen
Formel hat später[521] *van't Hoff* geliefert[522].

Die zuletzt betrachteten Untersuchungen hatten es mit den Beziehungen
zwischen chemischer Energie und Wärme zu tun. Es gibt aber auch
Vorgänge, bei denen die chemische Energie sich in eine andere
Energieform und zwar in Elektrizität umwandelt. Hierauf beruht die
Wirkung der galvanischen Elemente. Von den in ihnen stattfindenden
thermodynamischen Vorgängen soll jedoch an späterer Stelle die Rede
sein[523].

Gelegentlich der chemisch-optischen und der thermodynamischen
Untersuchungen hatte sich die Aufmerksamkeit auch auf die Zeit
gerichtet, welche die chemischen Vorgänge für ihren Ablauf
beanspruchen. Auch in diesem Falle knüpfte man an das Verhalten der
Säuren zu den Basen an. Schon *Wenzel*[524], der als einer der ersten
die Prinzipien der Mechanik auf chemische Probleme anwandte, stellte
Versuche über die Reaktionsgeschwindigkeit an. Er brachte Metallstücke
von gleicher Oberfläche in Säuren von verschiedener Konzentration
und beobachtete, in welcher Zeit gleich große Mengen Metall gelöst
wurden. Das Ergebnis dieser Versuche sprach *Wenzel* folgendermaßen
aus: »Wenn eine Säure in einer Stunde ein bestimmtes Gewicht Zink oder
Kupfer auflöst, so braucht eine halb so starke Säure zwei Stunden dazu.
Voraussetzung ist, daß die Temperaturen und die Oberflächen in beiden
Fällen einander gleich bleiben«. Auch *Berthollet* hat dieses Prinzip,
daß die Wirkung der wirkenden Masse proportional sei, ausgesprochen.
Zum Gegenstande eingehender Untersuchung wurde es erst 1850 durch
*Wilhelmy* gemacht[525].

Wie *Jellet* zur Ermittlung des chemischen Gleichgewichts[526], so
bediente sich auch *Wilhelmy* für seine Zwecke der polarimetrischen
Methode. Ferner vermied er die Anwendung eines festen Körpers.
*Wenzels* Methode war nämlich, so einfach sie auf den ersten Blick
erscheint, sehr ungenau, weil sich die Oberfläche des Metalles unter
der Einwirkung der Säure fortwährend ändert. Von solchen Nebenumständen
ist man unbeeinflußt, wenn man die Substanzen in Lösung anwendet.
*Wilhelmy* löste deshalb Rohrzucker, der die Polarisationsebene nach
rechts dreht, in Wasser und setzte eine Säure (z. B. Salpetersäure)
hinzu. Infolge der Einwirkung der Säure, deren Menge dabei ungeändert
bleibt, verwandelt sich der Rohrzucker unter Aufnahme von Wasser in
Invertzucker:

  C_{12}H_{22}O_{11} + H_{2}O = 2 C_{6}H_{12}O_{6}.

Die Umwandlung (Inversion) verläuft ziemlich langsam. Auch läßt sich
für jeden Augenblick die Menge des noch nicht invertierten Zuckers aus
dem jeweiligen Wert, den die Drehung der Polarisationsebene besitzt,
angeben. Man konnte daher auch bei den zahlreichen späteren, über
Massenwirkung und Reaktionsgeschwindigkeit angestellten Untersuchungen
kaum eine bessere Methode finden als diejenige, die *Wilhelmy* mit so
großem Geschick und Glück anwandte.

Das Verfahren, durch das *Wilhelmy* zur Entdeckung des Gesetzes
der Reaktionsgeschwindigkeit geführt wurde, bestand darin, daß er
zunächst an eine bestimmte Voraussetzung Überlegungen anknüpfte,
diese mathematisch formulierte und endlich nachwies, daß die
Messungsergebnisse der abgeleiteten Formel entsprechen. Bei der
chemischen oder Reaktionsgeschwindigkeit handelt es sich nicht
um Geschwindigkeit im Sinne der Mechanik, sondern um die in der
Zeiteinheit umgewandelte Stoffmenge. Es werde z. B. in einer
bestimmten Zeit (in der Minute) stets a = 1/10 des vorhandenen Stoffes
umgewandelt. Dann ergibt sich für den Ablauf der Reaktion folgendes:

             Zeit                     anfangs vorhanden      umgesetzt

  während des 1. Zeitteilchens               1                   a
      "    "  2.      "                     1-a                (1-a)a
      "    "  3.      "             1-a-(1-a)a = (1-a)^2       (1-a)^2a
      "    "  4.      "          (1-a)^2-(1-a)^2a = (1-a)^3    (1-a)^3a

Nach Ablauf der Zeit t würde die noch vorhandene Menge sich also auf
(1- a)^t belaufen. Will man dem Umstande Rechnung tragen, daß die
Verhältnisse sich nicht sprungweise von Zeitteilchen zu Zeitteilchen,
sondern daß sie sich stetig ändern, so muß man die Zeitteilchen als
sehr klein (der Grenze 0 sich nähernd) und ihre Zahl entsprechend
groß (der Grenze ∞ sich nähernd) ansehen. Nähert sich das einzelne
Zeitteilchen der Null, so tut das auch die umgewandelte Menge.
Der Ausdruck (1-a)^t nimmt also, wenn wir uns der infinitesimalen
Betrachtungsweise bedienen, die Form (1 - 0)∞ an. Löst man diesen
Ausdruck mit den Hilfsmitteln der Differentialrechnung, so ergibt sich
für a der Wert:

  a = 1/t l 1/(1 - x)

In diesem Ausdruck ist x die in der Zeit t (in Minuten) umgewandelte,
1 - x also die nach Ablauf der Zeit t noch vorhandene Menge[527].

Es wird also in jedem Zeitteilchen ein konstanter Bruchteil der
Verbindung umgesetzt, oder die Wirkung ist stets der wirkenden Masse
proportional. Daß dieses zuerst mehr vermutete als sicher nachgewiesene
Gesetz tatsächlich gültig ist, hat *Wilhelmy* durch folgende
experimentelle Prüfung nachgewiesen. Er mischte die Zuckerlösung
mit der Säure. Der Drehungswinkel betrug vor der Mischung 46°,75.
Nach Ablauf von 15 Minuten betrug er nur noch 43°,75. Für diesen
Wert berechnet sich log 1/(1 - x) zu 0,0204 und 1/t log 1/(1 - x) =
0,0013[528].

Wurde von 15 zu 15 Minuten gemessen und danach jedesmal a ermittelt, so
ergab sich folgende Tabelle:

  t (in Minuten); Drehung;   log 1/(1 - x);    1/t log 1/(1 - x)

  15              43°,75         0,0204               0,0013
  30              41°            0,0399               0,0013
  45              38°,25         0,0605               0,0013
  60              35°,75         0,0799               0,0013
  75              33°,25         0,1003               0,0013

Der Wert 1/t log 1/(1 - x), den wir für a abgeleitet haben, läßt also
eine konstante Beziehung zwischen der Zeit t und der in dieser Zeit
umgewandelten Menge x erkennen. Denn 1/t log 1/(1 - x) ergab für alle
untersuchten Einzelfälle der experimentellen Untersuchung stets
denselben Wert 0,0013. Erst in der 5. Dezimale traten Abweichungen auf,
die innerhalb der Grenzen der Beobachtungsfehler lagen.

*Wilhelmy* kam also zu dem Gesamtergebnis, daß das
Massenwirkungsgesetz, das man zuerst aus rohen Versuchen und ohne
Rücksicht auf die Kontinuität des Vorganges abgeleitet hatte, für die
von ihm untersuchten chemischen Vorgänge und mit Rücksicht darauf,
daß sich die Verhältnisse in der Natur nicht sprungweise, sondern
kontinuierlich ändern, streng gültig ist.

Da wir log 1/(1 - x) durch die Anzahl der verflossenen Zeiteinheiten
(Minuten) dividierten, um zu a = 1/t log 1/(1 - x) zu gelangen, so
stellt a das Maß der Reaktionsgeschwindigkeit vor[529].

*Wilhelmys* Arbeit wurde zunächst kaum beachtet. Man war auf dem
Gebiete der Chemie um die Mitte des 19. Jahrhunderts so ausschließlich
mit dem Einzelstudium und mit der Gruppierung der sich in ungeheurer
Fülle aufdrängenden organischen Verbindungen beschäftigt, daß für
Untersuchungen allgemeinerer Art das Interesse nur gering war. Es
dauerte länger als ein Jahrzehnt, bis die Untersuchung des Ablaufs
der chemischen Umsetzungen besonders durch *Berthelot* und durch
*Guldberg* und *Waage* wieder aufgenommen wurde, um in der neuesten
Phase der Entwicklung der allgemeinen und der physikalischen Chemie, im
Mittelpunkte des Interesses zu stehen.

Während *Jellet* und *Wilhelmy* sich zur Untersuchung des chemischen
Gleichgewichts einer physikalischen Methode bedienten, verfolgte
*Berthelot* das gleiche Problem auf chemischem Wege. An Stelle des
von *Jellet* benutzten polaristrobometrischen Verfahrens trat bei
*Berthelot* die seit der Zeit *Gay-Lussacs* emporgeblühte, für
die quantitative Bestimmung in der Lösung befindlicher Stoffe so
vorzüglich geeignete maßanalytische oder Titriermethode. Im übrigen
stellten sich beide Forscher das gleiche Problem, nämlich den zwischen
Basen und Säuren stattfindenden Reaktionsverlauf in bezug auf seine
Geschwindigkeit und das resultierende chemische Gleichgewicht zu
erforschen. *Berthelot* wählte für seine Untersuchung die der
Salzbildung ganz entsprechende Entstehung der zusammengesetzten
Äther[530]. Sein Verfahren bestand darin, daß er die Stoffe, deren
wechselseitige Wirkung er ermitteln wollte, in zugeschmolzenen Röhren
längere oder kürzere Zeit erhitzte. Die erhaltenen Produkte wurden
analysiert und daraus die Ergebnisse der Umsetzung berechnet. Zu den
einfachsten und von *Berthelot* am genauesten untersuchten Vorgängen
dieser Art gehört die Bildung von Essigsäureäther aus Essigsäure und
Alkohol. Sie erfolgt nach der Gleichung:

  C_{2}H_{5}OH + CH_{3}COOH = CH_{3}COO.C_{2}H_{5} + H_{2}O

Den Essigsäureäther betrachtete *Berthelot* gewissermaßen als
ein Salz der Essigsäure, in dem sich an Stelle des Metalls ein
Kohlenwasserstoffrest (C_{2}H_{5}) befindet. Die vier Stoffe, die
für den Umsatz in Betracht kommen, nämlich Alkohol, Säure, Äther und
Wasser, stehen in so festen quantitativen Beziehungen, daß man letztere
alle aus der Kenntnis des Gewichtes eines einzelnen Stoffes ableiten
kann:

  C_{2}H_{5}OH  + CH_{3}COOH     = CH_{3}COOC_{2}H_{5} + H_{2}O
  46 Gewichtst. + 60 Gewichtst.  = 88 Gewichtst.       + 18 Gewichtst.

Es genügt also, die Säure vor und nach dem Umsatz maßanalytisch zu
bestimmen, um zu erfahren, wieviel Äther entstanden ist. Die Menge
der verbrauchten Säure ist nämlich der Menge des entstandenen Äthers
proportional. Angenommen, man habe 46 Gewichtsteile Alkohol mit 60
Gewichtsteilen Säure erhitzt und nach Beendigung des Prozesses 30
Gewichtst. Säure in dem Gemisch gefunden, so haben sich 44 Gewichtst.
Äther gebildet. Ein völliger Umsatz, wie ihn die Gleichung angibt,
findet nämlich nicht statt. Es ist das eins der wichtigsten Ergebnisse
der Untersuchung. Der Umsatz geht vielmehr nur unvollständig und
allmählich vor sich. Er verlangsamt sich immer mehr. Es ist, als ob die
Menge des Äthers, die sich unter bestimmten Bedingungen bildet, einer
festen Grenze zustrebt. Das Ergebnis ist ein Gleichgewichtszustand, der
sich in einem aus Alkohol, Säure, Äther und Wasser bestehenden System
herausbildet. Die Bedingungen, von denen dieser Zustand abhängt, sind
teils physikalische, teils chemische. Unter den physikalischen stehen
Temperatur und Druck, unter den chemischen die besondere Eigenart der
aufeinander reagierenden Stoffe und ihr Massenverhältnis an erster
Stelle. *Berthelot* untersuchte den Einfluß dieser Bedingungen,
indem er eine Bedingung allein abänderte, während die übrigen sich
gleich blieben. So ergab sich, daß eine Erhöhung der Temperatur die
Ätherbildung und auch ihre Umkehrung, nämlich die Zersetzung von Äther
durch Wasser beschleunigte. Von weit geringerem Einfluß, was den
Verlauf der Reaktion betrifft, erwies sich der auf flüssige Systeme
ausgeübte Druck. Dieser Einfluß war so gering, daß er vernachlässigt
werden konnte.

Was die Massenwirkung anbelangt, so zeigte sich die Wirkung des
Wassers darin, daß das Wasser die Reaktionsgeschwindigkeit verlangsamt
und die oben erwähnte Grenze für die Menge des entstehenden Äthers
herabsetzt. Je verdünnter der Alkohol und die Essigsäure sind, die
in Wechselwirkung treten, um so unvollständiger ist also der Umsatz.
Ganz anders verläuft, wie *Berthelot* hervorhob, die Reaktion bei der
eigentlichen Salzbildung. Hier übt die Verdünnung keinen wesentlichen
Einfluß aus. Der Umsatz ist vielmehr, auch wenn verdünnte Lösungen von
Basis und Säure aufeinander wirken, ein rascher und vollständiger. Daß
die Ätherbildung viel Zeit erfordert und nur bis zu einer bestimmten
Grenze fortschreitet, schreibt *Berthelot* zwei Umständen zu, die
erst bei der Weiterentwicklung der allgemeinen Chemie in ihrer vollen
Bedeutung erkannt wurden. Es ist das einmal der Umstand, daß mit der
Einwirkung von Säure auf Alkohol nur eine geringe Wärmeentwicklung
verbunden ist. Ferner spielt hier eine Rolle, daß die Alkohole und die
Äther keine Elektrolyte sind.

Von besonderer Wichtigkeit war die schon von *Berthollet*[531]
erörterte Frage, welchen Einfluß es hat, wenn ein Stoff bei seiner
Bildung sofort aus dem Gleichgewichtssystem entfernt wird, sei es
weil er unlöslich, sei es weil er flüchtig ist. *Berthelot* entschied
diese Frage, indem er dafür sorgte, daß dem System Alkohol-Säure:
Äther-Wasser das Wasser sogleich bei seinem Auftreten entzogen wurde.
Er erreichte dies, indem er einen Alkohol und eine Säure wählte,
die ebenso wie der entstehende Äther bei einer über 100° liegenden
Temperatur beständig sind. In einem Falle ging der Prozeß bei einer
Temperatur von 200° vor sich, ohne daß diese Temperatur eine Zersetzung
oder Verflüchtigung der Komponenten oder des daraus entstandenen Äthers
herbeiführte; dabei fand ein vollständiger Umsatz von Alkohol und Säure
zu Äther statt[532]. Es zeigte sich also, daß das Wasser, das in diesem
Falle gleich entfernt wurde, beim gewöhnlichen Ablauf der Reaktion die
Ursache der Grenzbildung ist.

*Berthollet* war der erste, der die chemischen Vorgänge in seiner
chemischen Statik auf mechanische Prinzipien zurückzuführen versucht
hatte. Es war ihm aber noch nicht möglich gewesen, seine Theorien
auf ein genügendes Tatsachenmaterial zu stützen. Es blieb das
einer späteren Generation von Forschern vorbehalten, unter denen
*Jellet*, *Berthelot*, *van't Hoff*, *Guldberg* und *Waage* in
erster Linie zu nennen sind. Die gemeinsamen Untersuchungen der
beiden zuletzt genannten Forscher schlossen sich an diejenigen
*Berthelots* unmittelbar an. Es war eine das Allgemeine aus der Fülle
der Einzelerscheinungen abstrahierende Wissenschaft, die aus diesen
Forschungen erwuchs. Diese ganz neue, aus dem Studium der organischen
Verbindungen erwachsene Mechanik ist, wie *Berthelot* sich ausdrückt,
viel feiner und viel entwickelter als die Mechanik der gewöhnlichen
Vorgänge der anorganischen Chemie. Sie untersucht nicht nur die
Erscheinungen nach der Beendigung einer Reaktion, sondern auch die
Reihe der Zustände, die vorangehen. Es handelt sich also um eine
ganz neue Art der Beobachtung, um eine Chemie der Zeit. Zu einem
gewissen Abschluß kamen diese Untersuchungen dadurch, daß *Guldberg*
und *Waage*, *van't Hoff* und andere Forscher die Grundgesetze der
chemischen Statik und Dynamik entwickelten.

Die ersten, die an die soeben geschilderten Ergebnisse *Berthelots* in
gemeinsamer Untersuchung anknüpften, waren die genannten norwegischen
Forscher, der Chemiker *Waage* und der Mathematiker *Guldberg*[533].

*Guldberg* und *Waage* wurden von der Vorstellung geleitet, daß der
Gleichgewichtszustand, der bei chemischen Prozessen zwischen den auf
einander reagierenden Bestandteilen eintritt, kein statischer, sondern
vielmehr ein dynamischer oder beweglicher sei, wie es schon *Jellet*
bei seiner für dieses Gebiet grundlegenden Untersuchung angenommen
hatte[534].

Man betrachte z. B. den Fall, daß zwei Stoffe A und B in zwei
neue Stoffe A^1 und B^1 umgesetzt werden, während gleichzeitig
eine Rückbildung der ursprünglichen Stoffe A und B aus A^1 und
B^1 stattfindet. In diesem Falle herrscht offenbar der Zustand
des beweglichen Gleichgewichts, wenn in der Zeiteinheit die
Neubildung und die Rückbildung gleich groß sind, der in die
Erscheinung tretende, gesamte Umsatz also gleich Null ist. Anders
ausgedrückt, heben sich die der Neubildung und der Rückbildung
entsprechenden Reaktionsgeschwindigkeiten gegenseitig auf. Die totale
Reaktionsgeschwindigkeit V in der für die chemische Kinetik geltenden
Gleichung

  V = v - v^1

nimmt somit den Wert 0 an, und wir erhalten das Grundgesetz der
chemischen Statik unter der Formel:

  v - v^1 = 0.

Ein Beispiel dieser Art, das *Guldberg* und *Waage*[535] genauer
untersuchten, ist die zwischen Bariumsulfat und Kaliumkarbonat
stattfindende Wechselzersetzung:

  BaSO_{4} + K_{2}CO_{3} = BaCO_{3} + K_{2}SO_{4}
      A    +       B     =    A^1   +     B^1.

Hier sind A und A^1 unlösliche Verbindungen. Eine Vermehrung ihrer
Massen ist nur von sehr geringer Wirkung. In Übereinstimmung mit der
Theorie ergaben die Beobachtungen Gleichgewicht, wenn die löslichen
Stoffe B und B^1 in einem konstanten Verhältnis (4 : 1) stehen[536].

Der Begriff der in eine chemische Reaktion eintretenden Masse, von
dem *Berthollet* im Beginn des 19. Jahrhunderts ausging, wurde von
*Guldberg* und *Waage* genauer bestimmt, indem diese Forscher das
Verhältnis der Menge zum Volumen in Betracht zogen. Auf diese Weise
erschien die Wirkung der Massen mit der Wirkung des Volumens verknüpft.
Nach *Guldberg* und *Waage* ist die Wirkung der Massen dem Produkt
der Massen, nachdem jede in eine bestimmte Potenz erhoben ist, direkt
proportional. Verteilen sich aber dieselben Massen der wirkenden
Stoffe auf verschiedene Volumina, so ist die Wirkung dieser Massen dem
Volumen umgekehrt proportional. Die in der Volumeinheit des in Reaktion
befindlichen Systems vorhandene Masse erhielt die Bezeichnung aktive
Masse, ein Begriff, der mit demjenigen der Konzentration zusammenfällt.

Die Abhängigkeit des chemischen Gleichgewichts von der Konzentration
machte *van't Hoff* im Jahre 1885 zum Gegenstande einer für die neuere
Entwicklung der physikalischen Chemie sehr wichtigen Untersuchung[537].

*Van't Hoff* knüpfte einerseits an *Guldberg* und *Waage*, andererseits
an die auf dem Gebiete der Pflanzenphysiologie entstandenen
osmotischen Untersuchungen eines *Pfeffer*, *Traube* und *de Vries*
an. Wir haben an anderer Stelle das Eindringen in das Gebiet der
osmotischen Erscheinungen von den ersten Schritten an verfolgt[538].
*Dutrochet* hatte die Osmose zu einer mechanischen Erklärung der
Vegetationserscheinungen zu verwerten gesucht[539]. Später erkannte
man, daß das lebende Protoplasma in hohem Grade die Eigenschaft
besitzt, dem Durchgang gelöster Stoffe zu widerstehen und dadurch einen
osmotischen Druck zu erzeugen. Auf diesem osmotischen Druck beruht z.
B. der Turgor oder das Prallsein des frischen Blattes. Läßt der Turgor
infolge äußerer Einflüsse (Frost, Wasserentziehung) nach, so wird das
Blatt schlaff.

Um die in den lebenden Zellen wirkenden osmotischen Kräfte genauer
kennen zu lernen, hatten die Pflanzenphysiologen sogenannte künstliche
Zellen d. h. Membrane hergestellt, die in ihrem osmotischen Verhalten
dem Plasmaschlauch sehr ähnlich sind. Eine derartige künstliche Membran
erhält man z. B., wenn man nach dem Vorgange von *Traube* Kupfervitriol
auf eine Lösung von gelbem Blutlaugensalz wirken läßt[540]. Um eine
für Versuchszwecke geeignete Anordnung zu erhalten, füllt man eine
poröse Tonzelle mit Kupfervitriollösung und taucht sie in eine Lösung
von gelbem Blutlaugensalz. Die Membran bildet sich dann innerhalb
der porösen Tonmasse und ist auf diese Weise am besten gegen ein
Zerreißen geschützt. Einer derartigen Vorrichtung bediente sich
der Pflanzenphysiologe *Pfeffer*[541] und nach ihm zum Studium des
chemisch-physikalischen Verhaltens gelöster Stoffe *van't Hoff*.

Die nebenstehende Abbildung 54 zeigt uns die Einrichtung des von
*Pfeffer* benutzten Apparates. z ist die poröse Tonzelle, in der sich
die Niederschlagsmembran gebildet hat. v und t sind eingekittete
Glaszylinder. Mit t ist das Quecksilbermanometer m verbunden, das den
osmotischen Druck zu messen gestattet.

Füllt man in die Zelle z eine 1%ige Zuckerlösung und stellt sie in
reines Wasser, so äußert sich die Osmose darin, daß das Wasser in die
Zelle hineinströmt, während der Zucker nicht heraustritt. Infolgedessen
nimmt der Druck im Innern der Zelle und in dem mit ihr verbundenen
Manometer zu, bis die Quecksilbersäule die Höhe von etwas über 50 cm
erreicht hat. In den Pflanzenzellen machen sich osmotische Druckkräfte
von 10 und mehr Atmosphären geltend.

Unter Verwertung der von *Pfeffer* mit diesem Apparat gewonnenen
Resultate machte *van't Hoff* darauf aufmerksam, daß das von *Boyle*
und *Mariotte* für die Gase nachgewiesene Gesetz der Proportionalität
zwischen Druck und Dichte auch für die gelösten Stoffe gilt. Man muß
nur berücksichtigen, daß der Dichtigkeit des Gases die Konzentration
der Lösung entspricht.

[Illustration: Abb. 54. *Pfeffers* Osmometer.]

Die Gültigkeit des *Boyle*schen Gesetzes für den gelösten Zustand
ging aus folgenden Versuchsergebnissen hervor: Bezeichnet C die
Konzentration einer Zuckerlösung und P den bei mittlerer Temperatur
von dieser Lösung ausgeübten, mit dem Quecksilbermanometer gemessenen,
osmotischen Druck, so erhält man:

   C         P        P/C

  1,00%     535 mm    535
  2,00%    1016 mm    508
  4,00%    2082 mm    521
  6,00%    3075 mm    513

Aus der genügenden Konstanz des Quotienten P/C ersieht man, daß der
Druck sich proportional zur Konzentration ändert. Der gelöste Stoff übt
somit ganz wie ein gasförmiger einen Druck auf die Wände des Gefäßes
aus, in das er eingeschlossen ist.

Gilt für den gelösten Zustand das Gesetz von *Boyle*, nach dem sich
das Verhältnis von Druck und Volumen für die Gase regelt, so ließ sich
vermuten, daß die Lösungen auch dem zweiten fundamentalen Gesetze der
Aëromechanik folgen, das den Namen *Gay-Lussacs* trägt.

Es gelang *van't Hoff* die Gültigkeit des *Gay-Lussac*schen Gesetzes
für den gelösten Zustand aus den Prinzipien der Thermodynamik
abzuleiten und zu zeigen, daß die Versuchsergebnisse das theoretisch
gewonnene Resultat bekräftigen. Der osmotische Druck ist danach
proportional der absoluten Temperatur, wenn sich die Konzentration der
Lösung nicht ändert. Daß eine Erhöhung der Temperatur den osmotischen
Druck vergrößert, hatte übrigens schon *Pfeffer* beobachtet.

Wie für den gasförmigen Zustand, so lassen sich auch für die Lösungen
die Gesetze von *Boyle* und von *Gay-Lussac* in die bekannte Formel[542]

  P . V = (P_{0} V_{0} / 273) . T = RT

zusammenfassen. In dieser Formel bedeutet P den Druck, V das Volumen,
beziehungsweise die Konzentration, T die absolute Temperatur (273 + t)
und R die für eine gegebene Gasmenge konstante Größe

  P_{0} V_{0} / 273.

Die zur schärferen Prüfung der Gesetze *Boyles* und *Gay-Lussacs*
unternommenen Untersuchungen hatten ergeben, daß diese Gesetze keine
absolute Gültigkeit besitzen, sondern Grenz- oder Annäherungsgesetze
sind. Sie gelten genau genommen nur für einen idealen Gaszustand, bei
dem die Moleküle keine Wirkung aufeinander ausüben. Das gleiche gilt
für den gelösten Zustand. Sobald die Konzentration so groß wird, daß
die gegenseitige Wirkung der Moleküle eine Rolle spielt, machen sich
Abweichungen von den für den verdünnten Zustand geltenden Gesetzen
bemerkbar. In diesem Sinne kann man mit *van't Hoff* von einer »idealen
Lösung« als von einem Grenzzustande sprechen, dem sich die Lösungen
beim Verdünnen mehr und mehr nähern, ohne ihn zu erreichen. Beide
Grenzzustände, sowohl der für den gasförmigen als derjenige für den
gelösten Zustand liegen nämlich nach mathematischer Ausdrucksweise im
Unendlichen.

An die Ausdehnung der Gasgesetze auf gelöste Stoffe schloß sich der
Nachweis, daß für letztere auch die *Avogadro*sche Regel gilt, mit
einem Wort, daß zwischen Gasen und Lösungen ein völliger Parallelismus
besteht.

Um die Gültigkeit der *Avogadro*schen Regel für den gelösten Zustand
nachzuweisen, ging *van't Hoff* von der Formel

  PV = RT

aus, unter der sich die Gesetze von *Boyle* und von *Gay-Lussac*
zusammenfassen lassen. In dieser Formel ist, wie oben dargetan R allein
konstant. Wir wollen R die Gasinvariante nennen und der Gleichung die
Form

  R = PV/T

geben. Wählt man molekulare Mengen für die verschiedenen Gase, z.
B. für Wasserstoff 2, für Kohlendioxyd 44, für Ammoniak 17 usw.
(entsprechend den Formeln H_{2}, CO_{2}, NH_{3}), so erhält R, da nach
der Regel *Avogadros* molekulare Mengen der gasförmigen Stoffe bei
gleichem Druck und gleicher Temperatur den gleichen Raum einnehmen,
stets denselben Wert. Angenommen es befinde sich die molekulare Menge
eines Gases in Kilogrammen im Kubikmeter, so erhält R den Wert 845,05.

Hat man an Stelle der Gase verdünnte Lösungen, für die ja, wie wir oben
sahen, auch die Formel

  R = PV/T

gilt, so erhält R gleichfalls denselben Wert, wenn es sich um
molekulare Mengen der gelösten Stoffe handelt. Den Nachweis,
daß *Avogadros* Gesetz auch für Lösungen gilt, führte *van't
Hoff* wieder an den Versuchsergebnissen *Pfeffers*[543]. Aus den
Beobachtungen dieses Forschers berechnet sich die Konstante R für
eine 1%ige Zuckerlösung, in der sich ein Grammolekül Rohrzucker
(C_{12}H_{22}O_{11} = 342) befindet, zu 842. In diesem Falle stimmt
also die für den osmotischen Druck gefundene Konstante R mit der
Gaskonstanten soweit überein, als sich dies im Hinblick auf die
Versuchsfehler erwarten läßt. Der osmotische Druck des gelösten
Rohrzuckers erwies sich somit als ebensogroß wie der Gasdruck, den
die gelöste Substanz ausüben würde, wenn sie nach Entfernung des
Lösungsmittels den gleichen Raum bei gleicher Temperatur ausfüllte.
In der Bestimmung des osmotischen Druckes bietet sich also ein Mittel
dar, um das Molekulargewicht einer Substanz zu ermitteln, die sich
wie der Rohrzucker nicht unzersetzt in den gasförmigen Zustand
überführen läßt. Weitere, für den gleichen Zweck verwertbare Mittel
sind die Gefrierpunktserniedrigung und die Dampfdruckverminderung
der Lösung. Daß äquimolekulare Mengen verschiedener Stoffe den
Gefrierpunkt, sowie den Dampfdruck des Lösungsmittels um gleichviel
herabsetzen, hatte kurz vorher schon *Raoult* nachgewiesen. *Van't
Hoff* gelang es, die von *Raoult* auf empirischem Wege gefundenen
Regeln aus der Theorie vom osmotischen Druck abzuleiten und die
molekulare Gefrierpunktserniedrigung, die ein Stoff in einem gegebenen
Lösungsmittel hervorbringen muß, im voraus zu berechnen.

Nach der Aufstellung der *Avogadro*schen Regel hatte sich bekanntlich
für gewisse Stoffe ein von dieser Regel abweichendes Verhalten ergeben.
Die beobachteten Abweichungen hatten ihre Erklärung durch die Lehre
von der Dissoziation gefunden[544]. Danach zerfällt unter Umständen
ein Molekül in zwei oder mehr einfacher zusammengesetzte. Ähnliche
Abweichungen, wie sie das *Avogadro*sche Gesetz für gasförmige Stoffe
zeigt, hatte *van't Hoff* beobachtet, als er dies Gesetz auf den
gelösten Zustand ausdehnte. Er mußte daher der allgemeinen Fassung, die
er diesem Gesetze gab, sofort hinzufügen, daß der Formel

  R = PV/T

nur die große Mehrzahl der von ihm untersuchten Stoffe folge.
Insbesondere waren dies die Stoffe, welche die von *Raoult* entdeckte,
normale molekulare Gefrierpunktserniedrigung zeigten.

*Van't Hoff* legte sich die Frage vor, ob die *Avogadro*sche Regel sich
auf sämtliche gelösten Stoffe ausdehnen läßt, wenn man der konstanten
R einen Koeffizienten i hinzufügt, und der Formel den folgenden
allgemeinen Ausdruck gibt:

  PV = iRT.

Für das normale Verhalten, wie es beispielsweise der Rohrzucker zeigt,
würde dann i den Wert 1 annehmen.

Die Bemühungen *van't Hoffs*, den Faktor i durch die Bestimmung des
osmotischen Druckes, der Dampfspannung oder des Gefrierpunktes zu
ermitteln, waren von Erfolg gekrönt. Es ergab sich im allgemeinen eine
genügende Übereinstimmung zwischen den auf so verschiedenen Wegen
gefundenen Werten von i.

Die eigentliche Bedeutung dieses zuerst als rein empirisch betrachteten
Koeffizienten i erkannte *Arrhenius*[545]. Er war es, der den
sogenannten Aktivitätskoeffizienten i auf Grund elektrischer Messungen
vorausberechnete und die Abweichungen, die *van't Hoff* zur Einführung
von i bewogen hatten, durch seine Theorie von der elektrolytischen
Dissoziation erklärte.

Die Anfänge dieser Theorie gehen auf die von *Grotthuß* begründete und
von *Hittorf*, *Clausius* und *Helmholtz* weiter entwickelte Lehre von
den Wanderungen der Ionen zurück.

Unter den Ionen versteht man nach *Faradays* Bezeichnungsweise
die an den Polen (Kathode und Anode) bei der Elektrolyse sich
abscheidenden Zersetzungsprodukte. Das am negativen Pol (der Kathode)
sich abscheidende Produkt wird seitdem als Kation, das andere als
Anion bezeichnet. Die erste Erklärung der Elektrolyse hatte schon
lange vor *Faraday* *Grotthuß* gegeben. *Grotthuß* erklärte zunächst
die Tatsache, daß die Ionen an zwei weit von einander entfernten
Polen getrennt auftreten, anstatt überall in der sich zersetzenden
Flüssigkeit zu entstehen. Er entwickelte seine Anschauungen in einer
1805 veröffentlichen Arbeit[546]. Ihr Titel lautet: Die Zersetzung des
Wassers und der in ihm gelösten Körper durch galvanische Elektrizität.
Die Theorie von *Grotthuß* beruht auf der Vorstellung, daß jedes
Wassermolekül wie die galvanische Säule Polarität besitzt. Wie ein
Lichtblitz, sagt *Grotthuß*, sei ihm dieser Gedanke gekommen. Der
Vorgang der Elektrolyse, wie *Grotthuß* ihn sich dachte, wird aus der
nebenstehenden Abbildung verständlich. Jedes Wassermolekül besteht
aus einem negativ elektrischen Bestandteil, dem Sauerstoff, und aus
einem positiv elektrischen, dem Wasserstoff. Unter dem Einfluß der
Elektrizität der Pole werden die Wassermoleküle zunächst durch die
ganze, zwischen den Polen befindliche Flüssigkeitsschicht so gerichtet,
daß alle Sauerstoffatome dem positiven und alle Wasserstoffatome dem
negativen Pole zugekehrt sind. Darauf findet in den Molekeln, welche
die Pole unmittelbar berühren, eine Abscheidung derjenigen Atome
statt, die von den Polen infolge des Gegensatzes der Elektrizitäten
angezogen werden. Alle dazwischen befindlichen Molekeln tauschen
ihre Bestandteile aus, ohne ihre Natur zu ändern. Betrachten wir der
Einfachheit halber nur eine zwischen den Polen befindliche Kette von
Wassermolekülen, deren Zahl gering (9) sein möge. Das Sauerstoffatom
a_{1} des ersten Moleküls a_{1} b_{1} wird am positiven Pole
abgeschieden. Darauf verbindet sich der frei gewordene Wasserstoff
b_{1} mit dem Sauerstoff a_{2} des benachbarten Moleküls, und dieser
Austausch vollzieht sich durch die ganze Kette, wie es die Klammern
andeuten. Aus dem letzten, den negativen Pol berührenden Wassermolekül
scheidet sich somit der positive Bestandteil b_{9} ab, während sich
der negative a_{9} mit dem positiven des benachbarten Moleküls
b_{8} verbindet. Es stammen also die beiden Ionen, die gleichzeitig
frei werden, nicht aus derselben Wassermolekel, sondern aus zwei
verschiedenen, die sich gerade in Berührung mit den Elektroden befinden.

[Illustration: Abb. 55. Die Elektrolyse des Wassers nach *Grotthuß*.]

Der erste wesentliche Fortschritt über die von *Grotthuß* geschaffene
Theorie hinaus erfolgte erst ein halbes Jahrhundert später durch
*Hittorf*[547]. Zwar war die *Grotthuß* noch beherrschende
Vorstellung, daß lediglich die Metalle, zwischen denen sich der
Elektrolyt befindet, der Sitz der elektromotorischen Kräfte seien,
der *Faraday*schen Vorstellung gewichen. Nach ihm sind die Pole oder
Elektroden nur die Türen, durch welche die Elektrizität zu der einer
Zersetzung unterliegenden Substanz ein- bzw. austritt. Die chemische
Zersetzung wird nach dieser Vorstellung nicht durch die Anziehung
der Pole, sondern durch die Wirkung des Stromes auf den Elektrolyten
veranlaßt. Dementsprechend sind die in der Nähe der Pole befindlichen
Molekeln nicht etwa einer mit dem Abstande vom Pole abnehmenden Kraft
unterworfen, sondern die auf jede zwischen den Polen oder Elektroden
befindliche Molekel wirkenden Kräfte sind überall gleich groß. Im
übrigen blieb die von *Grotthuß* herrührende, durch Abb. 56 noch einmal
zur Darstellung gebrachte Vorstellung bestehen. *Hittorf* entfernte
zunächst eine Schwierigkeit, welcher dieser Vorstellung anhaftet.
Stellt b die Anordnung der Teilchen dar, nachdem die Abscheidung eines
Atoms des Kations und eines Atoms des Anions stattgefunden hat, so
müssen sämtliche Molekel erst wieder um den gleichen Betrag von 180°
gedreht werden, damit sie zu den Polen wieder in dieselbe Lage kommen.
Die Reihe b muß also zunächst in die Reihe c übergehen, wenn die zweite
Zerlegung stattfinden soll.

[Illustration: Abb. 56. Elektrolyse des Wassers nach *Grotthuß*.]

*Hittorf* vermeidet diese Schwierigkeit, indem er[548] auf den Vorgang
das in Abb. 57 dargestellte Bild anwendet. Die Ionen befinden sich
danach übereinander, und die Elektrolyse besteht darin, daß sich die
beiden Reihen aneinander vorbeischieben.

Unvereinbar mit der Theorie von *Grotthuß* war die schon um 1840
gemachte Beobachtung, daß sich die Konzentration einer Salzlösung bei
ihrer Elektrolyse nicht gleichmäßig durch die ganze Masse ändert.
Zersetzt man z. B. Kupfervitriol, so tritt die Entfärbung am stärksten
in der Nähe der Kathode auf. *Hittorf* befaßte sich mit einer
sorgfältigen, messenden Untersuchung solcher Konzentrationsänderungen.
Er erklärte sie durch die Annahme, daß die Ionen mit ungleicher
Geschwindigkeit wandern. Da dieses Wandern schon durch die schwächsten
Ströme veranlaßt wird, so nahm *Hittorf* im Widerspruch mit den damals
herrschenden Vorstellungen an, daß die »Ionen eines Elektrolyten nicht
in fester Weise zu Gesamtmolekülen verbunden sind«[549].

[Illustration: Abb. 57. Elektrolyse des Wassers nach *Hittorf*.]

Dagegen hatten die ersten elektrochemischen Theorien, z. B. die während
des größten Teils des 19. Jahrhunderts geltende Theorie von *Grotthuß*,
sich den Vorgang der Elektrolyse so vorgestellt, daß die Moleküle der
Elektrolyten unter der Einwirkung der Elektrizität gespalten würden.
Demgegenüber wies auch *Clausius* darauf hin (1857), daß schon der
schwächste Strom imstande ist, eine Zerlegung des Elektrolyten zu
bewirken, während doch zu einer Überwindung der chemischen Affinität
die Stromstärke wahrscheinlich erst auf eine gewisse Größe angewachsen
sein müßte. *Clausius* nahm daher an, daß die Moleküle des Elektrolyten
stets in so lebhafter Bewegung seien, daß fortwährend Zerfall und
Rückbildung stattfinde. Im Einklang damit stand die Tatsache, daß
das Leitungsvermögen der Elektrolyte mit der Temperatur beträchtlich
zunimmt. Zu der Vorstellung von *Clausius* neigte auch *Helmholtz*.
Nach ihm sind die Zerfallsprodukte der Moleküle, die Ionen, mit
bestimmten elektrischen Ladungen versehen, die ihnen ganz andere
Eigenschaften verleihen, als sie dieselbe Substanz im unelektrischen
Zustande besitzt.

Diese Erkenntnis ist auch das Wesentliche der von *Arrhenius*
entwickelten Anschauung. Durch seine Untersuchungen über die
galvanische Leitfähigkeit der Elektrolyte stellte er fest, daß ein
elektrolytisch leitender Stoff aus einem die Elektrizität leitenden
Teil besteht, der einen gewissen Bruchteil der Gesamtmenge des
Elektrolyten ausmacht, während der Rest, den *Arrhenius* zunächst als
den inaktiven Teil bezeichnete, die Elektrizität nicht leitet. Der
leitende aktive Teil des Elektrolyten ist nach *Arrhenius* darauf
zurückzuführen, daß, ähnlich wie bei der Dissoziation der Gase, beim
Auflösen gewisser chemischer Verbindungen (vor allem der Salze, Säuren
und Basen) ein teilweiser Zerfall der Molekel, eine elektrolytische
Dissoziation, eintritt. Durch diese Annahme wurde nun auch das
abweichende osmotische Verhalten erklärlich, das *van't Hoff* zur
Einführung des Faktors i in die für den gelösten Zustand geltende
Gleichung

  VP = RT

veranlaßt hatte[550].

Den Schlußstein fügte *Arrhenius* in diese Reihe der für die
physikalische Chemie grundlegenden Untersuchungen, indem er den Faktor
i aus den für die elektrische Leitfähigkeit gefundenen Werten berechnen
und sie mit der Wanderungsgeschwindigkeit der Ionen in Beziehung setzen
lehrte.



16. Neuere Fortschritte der theoretischen und der angewandten Physik.


Die exakten Wissenschaften waren durch eine gewaltige Summe
experimenteller und darauf gegründeter theoretischer Arbeit im
Verlauf des 19. Jahrhunderts zu einem wohlgegliederten und wenigstens
in seinen Fundamenten festgefügten Lehrgebäude gelangt. Der Ausbau
im einzelnen wurde während der letzten Jahrzehnte in solchem Maße
gefördert, daß an dieser Stelle nur einige der wichtigsten, neueren
Errungenschaften, welche die Keime weiteren Fortschritts in sich
bergen, berührt werden können. Wir wenden uns zunächst den ältesten
Zweigen der Naturlehre, nämlich der Mechanik, der Akustik und der
Optik zu. Eine bemerkenswerte Erweiterung erfuhr die Mechanik
dadurch, daß *Helmholtz* die Sätze von *Green*[551] auf das Problem
der Wirbelbewegung und die Bildung von Strahlen in Flüssigkeiten
ausdehnte. Die grundlegende Abhandlung erschien im Jahre 1858 unter
dem Titel Ȇber Integrale der hydrodynamischen Gleichungen, welche
den Wirbelbewegungen entsprechen«[552]. Mit der mathematischen
Analyse der Bewegung der Flüssigkeiten hatten sich schon *Euler*,
*Bernoulli* und *Lagrange*[553] beschäftigt. Besonders der letztere
hatte seine Untersuchung vom Standpunkte der später von *Green* und
*Gauß* weiter ausgebauten Potentialtheorie angestellt und dabei eine
Funktion eingeführt, die *Helmholtz* als das Geschwindigkeitspotential
bezeichnete. *Helmholtz* untersuchte besonders die Fälle, bei denen
kein Geschwindigkeitspotential besteht, z. B. die Drehung einer
Flüssigkeit um eine Achse mit gleicher Winkelgeschwindigkeit aller
Teilchen. Diese Untersuchung führte *Helmholtz* zur Entdeckung einer
merkwürdigen Analogie zwischen der Wirbelbewegung einer Flüssigkeit
und dem elektromagnetischen Verhalten elektrischer Ströme.

Von besonderem Interesse war der von *Helmholtz* nicht nur theoretisch,
sondern auch experimentell[554] geführte Nachweis der Existenz von
Wirbelringen in Flüssigkeiten. An den Nachweis, daß solche in einer
reibungslosen Flüssigkeit, z. B. im Äther, existierende Wirbel für
alle Zeiten bestehen bleiben, knüpfte *W. Thomson* (Lord *Kelvin*) die
Hypothese, daß die Atome solche Wirbelringe in dem als kontinuierliche
Substanz gedachten Äther seien. *Thomsons* Wirbeltheorie zeigt
immerhin trotz ihrer in hohem Grade hypothetischen Natur, daß sich
die Vorstellung von der Kontinuität der Materie mit der atomistischen
Auffassung unter Beseitigung der unvermittelten Fernwirkung vereinigen
läßt.

Eine zweite, das Gebiet der Hydrodynamik betreffende Abhandlung
veröffentlichte *Helmholtz* im Jahre 1868 unter dem Titel »Über
diskontinuierliche Flüssigkeitsbewegungen«[555]. *Helmholtz*
untersuchte darin unter anderem den Einfluß, den eine scharf
ausgebildete Kante auf eine vorbeiströmende Flüssigkeit äußert, sowie
den Fall, daß ein Flüssigkeitsstrahl aus einem weiten Raum in einen
engen Kanal übergeht.

In naher Beziehung zu seinen hydrodynamischen stehen die von
*Helmholtz* ausgeführten akustischen Untersuchungen. Die bedeutendste
hierher gehörende Arbeit erschien im Jahre 1860 unter dem Titel
»Theorie der Luftschwingungen in Röhren mit offenen Enden«[556]. Die
ältere Theorie ging von der Annahme aus, daß die Luft in einer tönenden
Pfeife in ebenen Schichten parallel der Achse hin und her schwinge. Für
die von der Öffnung entfernteren Teile der Pfeife ist diese Annahme
zulässig. Sie gilt aber um so weniger, je mehr man sich dem offenen
Ende nähert. Mit ihrem Eintritt in den Außenraum müssen nämlich die
ebenen Wellen in kugelförmige Wellen übergehen. Dieser Übergang
erfolgt allmählich. Die mathematische Analyse des Problems gehört zu
den interessantesten Anwendungen der Potentialtheorie und der besonders
von *Green* auf dem Gebiete dieser Theorie entwickelten Sätze. Die
gewonnenen Resultate ließen sich auch benutzen, um die Stärke der
Resonanz und die Phasen der erregten Schwingungen zu ermitteln, wenn
man die Pfeife durch außerhalb befindliche schwingende Körper, z. B.
eine Stimmgabel, zum Mittönen bringt.

Eine zusammenfassende Darstellung dieses Gebietes auf Grund der eigenen
Forschungen gab *Helmholtz* in seinem berühmten Werke »Die Lehre von
den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der
Musik«[557]. Das Buch war vor allem dadurch epochemachend, daß es den
ersten Versuch darstellte, eine Anzahl bisher getrennter Grenzgebiete
zu vereinigen, nämlich die physikalische Akustik, die physiologische
Akustik, die Musikwissenschaft und die Ästhetik der Musik mit ihren
vorzugsweise auf psychologischen Momenten beruhenden Beziehungen.

Neu war in der Darstellung von *Helmholtz* vor allem die Lehre
von den Obertönen und der Klangfarbe, sowie die Einsicht in die
Zerlegung, welche die Klänge durch das Ohr erfahren. *Helmholtz* geht
von der bekannten Tatsache aus, daß ein und dieselbe Note, wenn man
sie auf einem Klavier, einer Violine, einer Trompete usw. angibt,
trotz gleicher Stärke und gleicher Tonhöhe, doch ihre besondere, dem
betreffenden Instrumente eigentümliche Klangfarbe besitzt. Von der
Weite und der Dauer der Schwingung konnte sie nicht abhängen. Es blieb
also zu untersuchen, ob und wie die Klangfarbe durch die Form oder
die Zusammensetzung der Schwingung bestimmt wird. Die Analyse der
Gesamtempfindung, die man als Klang bezeichnet, führte *Helmholtz* zu
der Erkenntnis, daß in dem Klang außer dem Grundton noch eine Anzahl
höherer Töne enthalten sind, die *Helmholtz* harmonische Obertöne
nannte. Bei angestrengter Aufmerksamkeit vermag das Ohr solche Obertöne
aus der als Klang bezeichneten Gesamtempfindung herauszuhören. Besser
gelingt dies mit einem besonderen, von *Helmholtz* zu diesem Zweck
erfundenen, als Resonator bezeichneten Instrument. Es besteht (Abb.
58) aus einer gläsernen Hohlkugel oder Röhre mit zwei Öffnungen. Die
Öffnung a hat scharf abgeschnittene Ränder. Die Öffnung b ist so
geformt, daß sie leicht in das Ohr gesetzt werden kann. Geschieht dies,
so hört man die meisten Töne, die in der Umgebung hervorgebracht
werden, viel gedämpfter als sonst. Wird dagegen der Eigenton des
Resonators in der Nähe angegeben, so »schmettert dieser mit gewaltiger
Stärke in das Ohr hinein«[558]. Um die Klänge zu analysieren,
schwache Töne neben stärkeren wahrzunehmen, Obertöne von dem Grundton
zu unterscheiden usw. benutzte *Helmholtz* eine abgestimmte Reihe
solcher Resonatoren. Auf die Einzelheiten dieser Untersuchung, die
sich auf alle bekannteren Musikinstrumente und die menschliche Stimme
erstreckte, kann hier nicht eingegangen werden.

[Illustration: Abb. 58. *Helmholtz*sche Resonatoren zur Analyse des
Klanges.]

Auch nach der rein physiologischen Seite hat *Helmholtz* die Theorie
der Gehörempfindungen ganz wesentlich gefördert, indem er die Rolle des
»Cortischen Organs« aufdeckte[559]. Durch die mikroskopisch-anatomische
Erforschung des inneren Ohres war *Corti*[560] auf die etwa 3000 Fasern
in der Schnecke aufmerksam geworden, die mit den Fasern des Gehörnerven
in Verbindung stehen. Diese elastischen Fasern, von denen man annimmt,
daß jede einer bestimmten Schwingungszahl entspricht, werden durch
Vermittlung des Trommelfells, der Gehörknöchelchen und der das innere
Ohr erfüllenden Flüssigkeit in Mitschwingung versetzt und übertragen
ihrerseits den Reiz auf die Endigungen des Gehörnervens. Die Empfindung
verschieden hoher Töne wird nach *Helmholtz* durch die *Corti*schen
Fasern vermittelt. Die Empfindung der Klangfarbe würde darauf beruhen,
daß ein Klang außer den einem Grundtone entsprechenden *Corti*'schen
Fasern noch eine Anzahl anderer in Bewegung setzt, also in mehreren
Gruppen von Nervenfasern Empfindungen auslöst. Das Ohr verhält sich
den zusammengesetzten Klängen gegenüber danach wie eine Anzahl von
abgestimmten Resonatoren, und das Hören erscheint, physikalisch
betrachtet, als ein besonderer Fall des Mittönens.

Auch die neuere Theorie des Sehens hat durch *Helmholtz* ihre
Grundlagen erhalten. Sie wurden in einem nicht minder epochemachenden
Werk, in dem Handbuch der physiologischen Optik, zusammenfassend
dargestellt. Mit der Physiologie des Auges hat sich *Helmholtz*
besonders eingehend beschäftigt, nachdem er 1850 bei Gelegenheit seiner
Vorträge über die Sinnesorgane auf die Erfindung des Augenspiegels
gekommen war, eines Instrumentes, das den Augenärzten eine neue Welt
erschloß. *Helmholtz* schrieb über diese für die Physiologie wie für
die Heilkunde gleich wichtige Erfindung: »Sie erforderte weiter keine
Kenntnisse, als was ich auf dem Gymnasium von Optik gelernt hatte, so
daß es mir jetzt lächerlich vorkommt, wie andere Leute und ich selbst
so vernagelt sein konnten, sie nicht früher zu finden. Es handelt sich
nämlich um eine Kombination von Gläsern, die es ermöglicht, den dunklen
Hintergrund des Auges zu beleuchten und gleichzeitig alle Einzelheiten
der Netzhaut genau zu sehen, sogar genauer als man die äußeren Teile
des Auges ohne Vergrößerung sieht, weil die durchsichtigen Teile des
Auges dabei die Stelle einer Lupe von 20maliger Vergrößerung vertreten.
Man sieht die Blutgefäße auf das Zierlichste verzweigt, den Eintritt
des Sehnerven in das Auge usw.«.

Auch auf den Gedanken, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der
Nervenreizung zu messen, ist *Helmholtz* gelegentlich der Vorbereitung
zu den Vorlesungen gekommen, die er als Professor der Physiologie zu
halten hatte. Aus diesem Grunde erklärte es *Helmholtz* für eine »sehr
nützliche Nötigung, daß jeder Universitätslehrer alljährlich den ganzen
Umfang seiner Wissenschaft vorzutragen« habe?

[Illustration: Abb. 59. Schema des von *Helmholtz* erfundenen
Augenspiegels.

A ist das beobachtete, B das beobachtende Auge. SS ist ein durchbohrter
Spiegel, der das von der Lampe D ausgehende, durch L konzentrierte
Licht in das Auge A wirft. Der Beobachter sieht die Netzhaut durch
die Linse C in einer der Brennweite dieser Linse entsprechenden
Vergrößerung.]

Auf die Erfindung des Augenspiegels, dessen ursprüngliche Einrichtung
die nebenstehende Abbildung 59 erläutert, folgte eine genaue
Untersuchung des Problems der Akkommodation, mit dem sich schon
dreihundert Jahre früher *Kepler*[561] beschäftigt hatte. Der
von *Helmholtz* zur Aufhellung des Problems gebaute Apparat, das
Ophthalmometer, ließ erkennen, daß die Akkommodation, d. h. die
Einstellung des Auges auf eine bestimmte Gegenstandsweite, darauf
beruht, daß sich die Krümmung der vorderen, sowie der hinteren
Linsenoberfläche ändert. Die Arbeit »Über die Akkommodation des
Auges« erschien im Jahre 1855[562]. Ein Jahr später veröffentlichte
*Helmholtz* den ersten Teil seines großen Handbuchs der physiologischen
Optik, dessen Abfassung ihn bis zum Jahre 1866, also ein volles
Jahrzehnt, beschäftigte. Es war ein Werk, in dem *Helmholtz* nach
einem Ausspruch *du Bois Reymonds* den erwähnten Zweig der Physiologie
»systematisch und literargeschichtlich in größter Vollständigkeit
darstellte, von den mathematischen Anfangsgründen der theoretischen
Optik bis zu den letzten erkenntnistheoretischen und ästhetischen
Gesichtspunkten.« Nur »Die Lehre von den Tonempfindungen«, ein
Werk, das *Helmholtz* 1862 veröffentlichte[563], läßt sich der
»Physiologischen Optik« an die Seite stellen. Das zuletzt genannte
Werk beginnt mit einer genauen anatomischen Beschreibung des Sehorgans.
Es folgt die Dioptrik des Auges. Dieser Teil enthält zunächst eine
allgemeine Darstellung der Lichtbrechung in Systemen kugliger Flächen
und knüpft daran die Untersuchung des Strahlenganges im Auge. In dem
zweiten Abschnitt, der sich mit der Lehre von den Gesichtsempfindungen
befaßt, entwickelt *Helmholtz* die in ihren Grundlagen von *Young*
herrührende physiologische Farbenlehre. Nach der *Young-Helmholtz*schen
Theorie gibt es im Auge drei Arten von Nervenfasern. Reizung der einen
erzeugt die Empfindung des Rot, Reizung der zweiten die des Grün und
Reizung der dritten Art die des Violett. Das Licht erregt diese drei
Arten von Fasern je nach seiner Wellenlänge in verschiedener Stärke.
Die rotempfindenden Fasern werden am stärksten von dem Lichte größter
Wellenlänge erregt, die grünempfindenden von dem Lichte mittlerer
Wellenlänge und die violettempfindenden von dem Lichte kleinster
Wellenlänge. Jede Spektralfarbe erregt alle Arten von Fasern, indessen
die einen stark und die anderen schwach. Stellt man sich über den
in Abb. 60 dargestellten, horizontalen Linien die Spektralfarben in
der natürlichen Reihenfolge von Rot (R) bis bis Violett (V) vor, so
entsprechen die drei Kurven etwa den Erregungsstärken der drei Arten
von Nervenfasern.

[Illustration: Abb. 60. Die physiologische Wirkung der Spektralfarben
nach *Helmholtz*.]

Auch um den Ausbau der Lehre von den Gesichtswahrnehmungen, eines
Gebietes, das auf der Grenze zwischen Physiologie und Psychologie
steht und mit dem sich der dritte Abschnitt des Werkes beschäftigt,
hat sich *Helmholtz* große Verdienste erworben. Er entdeckte nicht nur
zahlreiche neue Tatsachen, sondern knüpfte auch an das ganze, große
Gebiet der Sinneswahrnehmungen die wichtigsten, erkenntnistheoretischen
Betrachtungen an. Die Theorie, die *Helmholtz* verfocht, hat man als
die empiristische bezeichnet. Sie entscheidet die Frage, wieweit
die Vorstellungen mit den Objekten übereinstimmen, dahin, daß die
Vorstellungen sowohl von der Natur des Wirkenden als auch von der
Natur des wahrnehmenden Subjektes abhängen. Es hat daher keinen Sinn
von einer anderen Wahrheit unserer Vorstellungen zu sprechen als von
dieser gewissermaßen praktischen. Unsere Vorstellungen von den Dingen
können nichts anderes sein als Zeichen für die Dinge, Zeichen, die wir
zur Regelung unserer Bewegungen und Handlungen benutzen lernen. Ein
anderer Vergleich zwischen den Vorstellungen und den Dingen ist nach
*Helmholtz* nicht denkbar.

Während es sich für die älteren Zweige der Physik nur noch um einen
Ausbau im einzelnen handelte, erfuhr die Elektrizitätslehre eine
tiefergreifende Umgestaltung. Dies geschah vor allem dadurch, daß
man mit elektrischen Oszillationen oder Wellen bekannt wurde. Die
grundlegenden Untersuchungen auf diesem Gebiete rühren von *Wheatstone*
und von *Feddersen* her. *Wheatstone* hatte beobachtet, daß die
Entladung durch einen Funken nicht momentan erfolgt, sondern eine
gewisse Zeit beansprucht. Seine Methode[564] bestand darin, daß er
den Funken in einem rasch sich drehenden Spiegel beobachtete und aus
der Länge des Bildes und der Tourenzahl des Spiegels die Dauer der
Lichterscheinung ermittelte. Rotierte der Spiegel nur langsam, so
erschien der Funken als eine helle Linie. Je rascher der Spiegel sich
bewegte, um so mehr wurde die Linie zu einem Lichtband ausgezogen. Bei
800 Umdrehungen in der Sekunde betrug die Breite dieses Lichtbandes
z. B. 24 Grad. Daraus berechnete sich für diesen Fall die Dauer des
Entladungsfunkens auf 0,000042 Sekunden.

*Wheatstones* spektroskopische Untersuchung des Entladungsfunkens
ließ erkennen, daß die in seinem Spektrum auftretenden Linien
von der chemischen Natur des positiv wie auch von derjenigen des
negativ geladenem Körpers abhängen. Offenbar beweist dies, daß bei
der Entladung von beiden Polkörpern glühende Teilchen mitgerissen
werden[565].

*Wheatstones* so einfacher und doch in ihren Ergebnissen so wunderbarer
Methode, die Milliontel von Sekunden zu messen gestattet, bediente
sich auch *Feddersen*. Er richtete sein Augenmerk indessen nicht nur
auf die Breite, sondern auch auf die Beschaffenheit des Lichtbandes,
das er nicht nur beobachtete, sondern auch, um möglichst einwandfreie
Ergebnisse zu erhalten, photographisch festhielt. Eins der von
*Feddersen* erhaltenen Bilder[566] zeigt die nebenstehende Abbildung
61[567]. Sie läßt erkennen, daß der Funken aus einer Reihe von
Teilentladungen besteht, die allmählich schwächer werden. Die Zeit,
die zwischen einem Strommaximum und dem nächstfolgenden verfließt, ist
eine konstante, solange sich die Umstände nicht ändern. Vergrößert man
dagegen die Länge des Schließungsdrahtes, so wird auch das Intervall
zwischen zwei Teilentladungen ein größeres. Die weitere Untersuchung
ergab, daß die Entladung nicht etwa aus einem Strom besteht, der in
einer Reihe gleichgerichteter Partialströme zerfällt. Der Vorgang ließ
sich vielmehr nur als ein Hin- und Herfließen der Elektrizität, mit
anderen Worten als ein oszillatorischer auffassen. Auf theoretischem
Wege waren *Kirchhoff*[568] und *Helmholtz* zu dem gleichen Ergebnis
gelangt. *Helmholtz* hatte diese Ansicht im Jahre 1847 in seiner
Schrift über die Erhaltung der Kraft entwickelt[569]. Danach ist die
Entladung nicht als eine Bewegung der Elektrizität in einer Richtung
vorzustellen, sondern als ein Hin- und Herschwanken in Oszillationen,
die immer kleiner werden, bis die ganze lebendige Kraft durch die
Widerstände vernichtet ist.

[Illustration: Abb. 61. *Feddersens* Nachweis der elektrischen
Schwingungen.]

Um die Dauer einer Oszillation zu bestimmen, ermittelte *Feddersen*
die Ausdehnung des Streifenbandes (Abb. 61) und dividierte sie durch
die Zahl der Streifen. So ergab sich beispielsweise bei der Entladung
einer Batterie von zehn Leydener Flaschen die Dauer einer Oszillation
zu 0,00000304 Sekunden. Die Oszillationsdauer wurde bedeutend
vergrößert, als *Feddersen* die Entladung durch einen längeren
Schließungsbogen vor sich gehen ließ. Wählte er als solchen z. B. einen
Draht von

  15   m Länge, so war die Oszillationsdauer 0,00000312'', bei
  115  m Länge betrug   "           "        0,00000935'', bei
  1343 m  "       "     "           "        0,00003980''.

Der weitere Ausbau des durch *Feddersen* erschlossenen Gebietes
der elektrischen Oszillationen erfolgte seit dem Jahre 1887 durch
*Hertz*[570]. *Hertz* stellte sich die Aufgabe, die von *Maxwell*
auf den Versuchen und Anschauungen *Faradays* aufgebaute Theorie
durch weitere Versuche auf ihre Zulässigkeit zu prüfen. Nach
der *Faraday-Maxwell*schen Theorie beruhen die elektrischen und
magnetischen Vorgänge nicht auf einer unmittelbaren, den Raum
überspringenden Fernkraft. Wir müssen diese Vorgänge vielmehr als die
Folge einer Wirkung ansehen, die sich in einem Medium von Punkt zu
Punkt fortpflanzt. Zur Prüfung dieser Theorie erschien *Hertz* nichts
geeigneter als die Untersuchung, ob und wie sich die von *Feddersen*
entdeckten elektrischen Schwingungen durch den Raum fortpflanzen.
Dazu dienten ihm zwei Mittel. Zunächst rief er durch Anwendung eines
geeigneten Induktionsapparates Schwingungen hervor, die etwa hundertmal
so rasch wie diejenigen *Feddersens* erfolgten. Setzt man voraus, daß
diese Schwingungen sich, wie *Maxwells* Theorie es forderte, mit der
Geschwindigkeit des Lichtes wellenartig ausbreiten, dann mußte die
Wellenlänge um so kleiner werden, je größer man die Schwingungszahl
machte[571]. Das zweite Mittel, das *Hertz* für seine Zwecke schuf,
war ein Instrument, mit dem er das Feld in der Umgebung des die
Oszillationen veranlassenden Induktionsapparates absuchte. Dies von ihm
als elektrischer Resonator bezeichnete Instrument ist nichts weiter als
ein rechteckig gebogener, an einer Stelle (M) unterbrochener Draht.
Abbildung 62 zeigt uns die von *Hertz* benutzte Versuchsanordnung.
Dem induzierenden Strom gab er die Gestalt einer geraden Linie. Ihre
Enden wurden durch die Konduktoren C und C' gebildet. Das Rechteck
*abcd* ist der Resonator. Der Nachweis der elektrischen Kräfte im Raum
geschah mit Hilfe der feinen Funken, die unter gewissen Bedingungen an
der Unterbrechungsstelle M des Resonators auftreten, wenn bei B eine
oszillierende Entladung des primären Systems stattfindet.

[Illustration: Abb. 62. Schema des von *Hertz* benutzten Resonators.]

Wie *Hertz* die Dimensionen seines Resonators gestaltete, um ihn
sozusagen auf das primäre System abzustimmen, wie er ferner die
Stellung und die Entfernung des Resonators in bezug auf den die
Induktionswirkung erzeugenden Apparat abänderte, kann hier nicht
im einzelnen dargelegt werden. Das erste Ergebnis war, daß *Hertz*
elektrische Wellen nachzuweisen vermochte und stehende elektrische
Wellen, ganz nach Analogie der akustischen und der optischen
Erscheinungen, durch Reflexion hervorrufen konnte. Aus der Länge der
Wellen und der Zahl der Oszillationen ergab sich die Geschwindigkeit
ihrer Ausbreitung zu 300000 Kilometern in der Sekunde, ein Nachweis,
durch den die von *Maxwell* angenommene Identität der optischen und
der elektromagnetischen Strahlung eine wesentliche Stütze erhielt. Für
jene Identität sprach auch der Umstand, daß *Hertz* mit den von ihm
erzeugten Strahlen elektrischer Kraft sämtliche elementaren Versuche
anstellen konnte, die man mit dem Lichte und mit der strahlenden Wärme
auszuführen gelernt hatte[572]. Der Nachweis der elektrischen Kräfte
im Raum geschah auch hier mit Hilfe der feinen Funken, die bei den
oszillierenden Entladungen des primären Systems in dem sekundären
Leiter (dem Resonator) auftreten. Um die elektrischen Strahlen zu
konzentrieren, bediente sich *Hertz* eines Hohlspiegels von der Form
eines parabolischen Zylinders. Die Ausbreitung der Strahlen fand in der
Richtung der optischen Achse statt. Die Strahlen ließen sich in einem
zweiten Spiegel auffangen und im Brennpunkt durch den sekundären Leiter
nachweisen. (Abb. 63.)

[Illustration: Abb. 63. *Hertz* konzentriert die elektrischen Strahlen
mit Hilfe eines parabolischen Hohlspiegels.]

Brachte *Hertz* in die Verbindungslinie der Spiegel senkrecht zur
Richtung der Strahlen einen Schirm aus Stanniol oder aus Zinkblech,
so erloschen die sekundären Funken. Daß für die elektrischen Strahlen
das in der Optik seit alters bekannte Reflexionsgesetz gilt, war
schon durch die erfolgreiche Anwendung der Hohlspiegel dargetan.
Durch seitliche Aufstellung des erwähnten Metallschirms wurde das
Reflexionsgesetz für die Strahlen elektrischer Kraft noch besonders
nachgewiesen. Die Versuchsanordnung ist durch Abbildung 64 ohne
weiteres ersichtlich.

[Illustration: Abb. 64. *Hertz'* Versuch über die Reflexion der
elektrischen Strahlen.]

Zum Nachweise der Brechung der elektrischen Strahlen bediente sich
*Hertz* eines etwa 12 Zentner schweren, aus Pech hergestellten Prismas.
Daß die Strahlen in Transversalschwingungen bestehen und im optischen
Sinne geradlinig polarisiert sind, wurde dadurch nachgewiesen, daß
man bei gekreuzter Stellung der Spiegel keine Funken im sekundären
Leiter erhielt. Dasselbe erreichte *Hertz* durch Einschieben eines
Drahtgitters, das in einer bestimmten Stellung die Strahlen ungehindert
hindurchließ, um 90 Grad gedreht, sie aber zum Verschwinden brachte.

Aus allem ging hervor, daß es berechtigt schien, die Strahlen
elektrischer Kraft als Lichtstrahlen von großer Wellenlänge zu
bezeichnen. Daher durfte *Hertz* nach Abschluß seiner Versuche
ausrufen[573]: »Die Verbindung zwischen Licht und Elektrizität, welche
die Theorie ahnte, vermutete, voraussah, ist hergestellt. Von dem
Punkte, den wir erreicht haben, eröffnet sich ein weiter Ausblick in
beide Gebiete. Die Herrschaft der Optik beschränkt sich nicht mehr
auf Ätherwellen, welche kleine Bruchteile des Millimeters messen,
sie gewinnt Wellen, deren Längen nach Dezimetern, Metern, Kilometern
rechnen. Und trotz dieser Vergrößerung erscheint sie uns, von hier
gesehen, nur als ein kleines Anhängsel am Gebiete der Elektrizität.«

Mit dem Bekanntwerden der Versuche von *Hertz* trat das schon
lange bestehende Problem der Telegraphie ohne Draht wieder in den
Vordergrund. Eine teilweise Lösung hatte dieses Problem schon 1838
dadurch gefunden, daß *Steinheil* vorschlug, beim elektromagnetischen
Telegraphen für die Rückleitung die Erde zu verwenden und auf
diese Weise die Hälfte der Drahtleitung zu ersparen. Andere,
weniger erfolgreiche Bemühungen liefen darauf hinaus, an Stelle des
Drahtes natürliche oder künstliche Wasserläufe zu benutzen. Auch
auf den Gedanken, die elektrische Induktion zu verwenden und die
Induktionsvorgänge durch oszillierende Ströme zu verstärken, ist
man schon vor *Hertz* gekommen. *Hertz* selbst soll sich übrigens
während der wenigen Jahre, die ihm nach seiner großen Entdeckung noch
beschieden waren, dem Gedanken gegenüber, daß sie sich praktisch
verwerten lasse, ablehnend verhalten haben.

Dennoch hat es sich alsbald gezeigt, daß durch die *Hertz*schen
Versuche das Problem in ein neues, Aussicht auf die besten Erfolge
darbietendes Stadium gekommen war. Seit dem Jahre 1890 sehen wir
eine große Zahl von Physikern und Elektroingenieuren bemüht, die
Funkentelegraphie durch den Bau geeigneter Induktionsapparate, ihre
Verbindung mit besonderen Sendern, welche die elektrische Energie
in den Raum hinausführen, und vor allem durch die Erfindung höchst
empfindlicher Empfänger den Bedürfnissen der Praxis anzupassen. Der
Erfolg war ein überraschender und die Vielseitigkeit in der Ausführung
des Gedankens und in der Anwendung so groß, daß hier nicht näher darauf
eingegangen werden kann. Das erste brauchbare System erzielte im Jahre
1896 *Marconi*, indem er den von *Righi* verbesserten Oszillator als
Sender und an Stelle des *Hertz*schen Resonators die *Branly*sche
Röhre[574] als Empfänger benutzte.

Schon vor *Branlys* Erfindung hatte man beobachtet, daß metallischer
Staub unter der Einwirkung von Induktionsströmen leitfähig wird.
*Branly* schloß 1890 den Metallstaub in eine Glasröhre ein, in die
er zwei Drähte treten ließ. Er zeigte, daß dies System unter der
Einwirkung der *Hertz*schen Wellen eine bedeutende Leitfähigkeit
erhält, die durch eine leichte Erschütterung wieder aufgehoben wird.
Die Wirkung des Senders auf die *Branly*sche Röhre besteht darin,
daß jeder von dem Sender ausgehende Impuls die Röhre befähigt, einen
elektrischen Strom zu schließen und dadurch beispielsweise ein
Läutewerk in Tätigkeit zu setzen. Gleichzeitig erschüttert der Klöpfel
dieses Läutewerks die Röhre und befähigt sie durch Vernichtung der
Leitfähigkeit zur Aufnahme eines neuen Zeichens.

Durch mannigfache Abänderungen des in seinem Wesen immer noch
rätselhaften Aufnahmeapparats, sowie des Senders und der
Nebeneinrichtungen ist es gelungen, eine abgestimmte Funkentelegraphie
zu schaffen und eine Verständigung auf Entfernungen von mehreren
tausend Kilometern herbeizuführen, unbemannte Boote und Luftschiffe zu
lenken[575], Geschütze abzufeuern, kurz Dinge zu leisten, die man vor
wenigen Jahrzehnten noch ins Reich der Träume verwiesen haben würde.

Erwähnt sei unter den neuesten Aufnahmeapparaten (Detektoren) der
elektrolytische Wellenanzeiger. In diesem Apparat ändert sich die
Polarisation sofort, wenn durch die eintreffenden Schwingungen der
schwächste Strom induziert wird. Ein anderer Apparat beruht auf
der äußerst geringen Wärmewirkung, welche die ankommenden Wellen
hervorzurufen vermögen. Man ist auch mit Erfolg dazu übergegangen,
die Antennen, die eine Höhe von mehreren hundert Metern erreichten,
durch liegende Drähte (sogenannte Erdantennen) zu ersetzen. Auf diese
Weise ließ sich eine Ausdehnung der Antennen erreichen, wie sie sich
durch den Bau hoher Türme nicht ermöglichen läßt. Für die Sendeapparate
benutzt man hochfrequente, elektrische Wechselströme in Verbindung mit
dem 1906 von *M. Wien* erfundenen Löschfunkensender[576].

Um die Fortbildung der neuen, durch *Faraday* geschaffenen
theoretischen Vorstellungen hat sich besonders *Maxwell*[577] verdient
gemacht. Vor *Faraday* hatte man angenommen, daß die Wirkungen des
Magneten und des elektrischen Stromes unvermittelte Fernwirkungen
seien. Die Annahme einer durch keinen mechanischen Vorgang vermittelten
Wirkung in die Ferne hatte man auch der Gravitationstheorie zugrunde
gelegt, obgleich *Newton* sich durchaus nicht etwa entschieden für
eine solche »actio in distans« ausgesprochen hatte. Während des 18.
Jahrhunderts galt die unvermittelte Fernwirkung nicht nur für die
Gravitation; sie wurde von *Coulomb*, der die Analogie zwischen der
Gravitationswirkung und der Wirkung der elektrischen und magnetischen
Kräfte erkannte, auch auf letztere ausgedehnt. Auch *Weber*, der in
seinem Gesetz die elektrostatischen mit den elektromagnetischen und den
Induktionserscheinungen zusammenfaßte, war in der im 18. Jahrhundert
herrschenden Anschauung befangen geblieben. Erst durch *Faraday* trat
hierin ein Wandel ein, dem sich die neuere Physik nur widerstrebend und
ganz allmählich angepaßt hat.

Nach *Faraday* handelt es sich bei den schon vor ihm bekannten
elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Vorgängen, sowie
bei der von ihm entdeckten Induktion stets um eine Wirkung, die sich
durch die Luft oder irgend eine andere isolierende Substanz (das
Diëlektrikum) von Teilchen zu Teilchen fortpflanzt. Dies war *Faraday*
schon deshalb wahrscheinlich, weil sich eine scharfe Grenze zwischen
Leitern und Nichtleitern gar nicht angeben läßt. Er nahm daher in dem
Diëlektrikum einen Spannungszustand an, den er als den elektrotonischen
bezeichnete. Um diesen Zustand genauer zu charakterisieren, bediente
sich *Faraday* als eines Hilfsmittels imaginärer Kurven, die er
Kraftlinien nannte. In der Richtung der Kraftlinie, beziehungsweise
für jeden ihrer Punkte in der Richtung der Tangente, wirkt ein Zug,
quer zu den Kraftlinien ein Druck. Dieser Vorstellung entsprechen
beispielsweise die magnetischen Kurven oder Kraftlinien, in denen sich
Eisenfeilspäne unter dem Einfluß eines Magneten anordnen.

[Illustration: Abb. 65. Magnetische Kraftlinien.]

Die magnetischen Kraftlinien sind die Bahnen, in denen sich ein freier
magnetischer Pol in einem magnetischen Felde bewegen würde. Das
Auseinanderweichen der Kraftlinien zeigt eine Abnahme, das Konvergieren
eine Zunahme der Kraft an.

An die Stelle dieses reingeometrischen Modells der Kräfte, dessen
sich *Faraday* bediente, setzte *Maxwell* ein anderes, das aber
lediglich als eine Analogie und nicht etwa als eine Erklärung oder
auch nur als Versuch einer Erklärung aufgefaßt werden darf. Unter
einer physikalischen Analogie versteht *Maxwell* eine teilweise
Ähnlichkeit zwischen den Gesetzen zweier Erscheinungsgebiete. Eine
solche Ähnlichkeit setzt uns in die Lage, die Erscheinungen des einen
Gebietes durch diejenigen des anderen zu erläutern. Eine derartige
Analogie besteht beispielsweise zwischen manchen Erscheinungen, die
der elektrische Strom darbietet, und dem Verhalten einer strömenden
Flüssigkeit. *Maxwell* bediente sich eines hydrodynamischen Modells zur
Erläuterung der Wirkungen des elektrischen und des magnetischen Feldes.
Er setzte an die Stelle der Kraftlinien Röhren von veränderlichem
Querschnitt, in denen er sich eine nicht zusammendrückbare Flüssigkeit
strömend dachte. Da die Geschwindigkeit einer solchen Flüssigkeit
sich umgekehrt wie der Querschnitt der Röhre verhält, so läßt
es sich einrichten, daß die Strömung an jeder Stelle durch ihre
Geschwindigkeit die Größe und durch ihre Richtung gleichzeitig auch
die Richtung der Kraft darstellt. Die von *Maxwell* gedachten Röhren
füllen das magnetische oder das elektrische Feld so vollständig aus,
daß keine Zwischenräume übrig bleiben. Die Röhrenwände reduzieren
sich auf mathematische Flächen, welche die Bewegung einer den ganzen
Raum erfüllenden Flüssigkeit bestimmen. Auf diese Weise vermochte
es *Maxwell*, die Wirkungen von Magneten und elektrischen Strömen
darzustellen und in mathematische Formeln zu kleiden, ohne damit irgend
eine Annahme über das eigentliche Wesen des Magnetismus oder der
Elektrizität gemacht zu haben.

Aus *Maxwells* Theorie ergab sich als eine der wichtigsten Folgerungen,
daß sich die elektromagnetische Wirkung mit einer Geschwindigkeit
ausbreitet, die mit der durch *Fizeau* ermittelten Geschwindigkeit
des Lichtes nahezu übereinstimmt. *Fizeau* hatte für letztere 195600
englische Meilen in der Sekunde gemessen. *Maxwells* Berechnung ergab
für die elektromagnetischen Wellen eine Fortpflanzungsgeschwindigkeit
von 193000 englischen Meilen in der Sekunde. Es ließ sich daher der
Gedanke kaum zurückweisen, daß das Licht aus Schwingungen desselben
Mediums besteht, in dem sich auch die elektrischen und die magnetischen
Vorgänge abspielen. Eine wichtige experimentelle Bestätigung dieser
elektromagnetischen Theorie des Lichtes brachte *Hertz*, indem er für
die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der elektrischen Wellen denselben
Wert fand, den *Fizeau* für das Licht ermittelt hatte[578].

Auf eine enge Beziehung zwischen den optischen und den
elektromagnetischen Erscheinungen war schon *Faraday* aufmerksam
geworden, als er die Drehung der Polarisationsebene unter dem Einfluß
eines Elektromagneten entdeckte[579]. Eine weitere Beziehung wurde im
Jahre 1896 durch *Zeeman*[580] nachgewiesen. Als er eine mit Natrium
gefärbte Flamme zwischen die Pole eines Elektromagneten brachte und ihr
Licht mit dem Spektroskop untersuchte, nahm er eine Verbreiterung der
Natriumlinien wahr. Wandte man starke Elektromagnete an, so wurden die
Spektrallinien gespalten. Die merkwürdige, *Zeeman*-Effekt genannte
Erscheinung erwies sich als abhängig von der Lage des Lichtstrahles
zum magnetischen Kraftfelde. *Zeemans* Entdeckung ist für die heute
herrschende Theorie von *Lorentz* von derselben Bedeutung wie die
*Hertz*schen Versuche für diejenige *Maxwells*. Nach *Lorentz* beruhen
die elektrischen Erscheinungen auf der Bewegung elektrisch geladener
Teilchen, der Elektronen. Auf ihre Schwingungen ist auch das Licht
zurückzuführen. In einem magnetischen Felde wirken auf die Elektronen
beschleunigende und verzögernde Kräfte, aus denen sich die von
*Zeeman* entdeckte Erscheinung erklären und in Übereinstimmung mit dem
experimentellen Ergebnis berechnen läßt.

Die Theorie der galvanischen Elemente hat vor allem *Helmholtz*
während der siebziger und der achtziger Jahre des 19. Jahrhunderts
durch eine Reihe von Arbeiten gefördert. Sie wurden neuerdings unter
dem Titel »Abhandlungen zur Thermodynamik chemischer Vorgänge« wieder
herausgegeben[581].

Die erste dieser Arbeiten erschien im Jahre 1877. Sie handelt über
galvanische Ströme, verursacht durch Konzentrationsänderungen.
*Helmholtz* hatte sich bereits in seiner epochemachenden Schrift
über die Erhaltung der Kraft mit der Frage beschäftigt, ob sich
die chemische Energie vollständig in elektrische Energie umwandeln
läßt. Unter der Voraussetzung, daß dies der Fall ist, hatte er die
elektromotorische Kraft einer galvanischen Kette berechnet. In der
Arbeit vom Jahre 1877 wandte *Helmholtz* die beiden Hauptsätze der
mechanischen Wärmetheorie auf das Problem des Energieumsatzes in der
galvanischen Kette an. Als Beispiel wählte er die Konzentrationskette.
Bei einer solchen wird der Strom ausschließlich durch Änderungen in
der Konzentration einer Lösung geliefert. Bei der von *Helmholtz*
untersuchten Konzentrationskette tauchen Kupferstäbe in zwei
miteinander in Verbindung stehende Gefäße. Befinden sich in diesen
Kupfervitriollösungen von verschiedener Konzentration, so erhält man
an den Kupferstäben eine Potentialdifferenz. Werden die Stäbe durch
einen metallischen Leiter verbunden, so bewegt sich ein elektrischer
Strom von dem in die konzentriertere Lösung eintauchenden Metall zu dem
Metallstabe, der sich in der verdünnteren Lösung befindet. Dabei löst
sich in der weniger konzentrierten Lösung Kupfer auf, während es sich
in der konzentrierteren niederschlägt. Die Quelle des Stromes ist also
einzig in dem Ausgleich der Konzentrationen zu suchen. Die Energie,
die sich durch den Ausgleich der Konzentrationen gewinnen läßt, wurde
berechnet, und es ließ sich zeigen, daß diese Energie der Arbeit der
elektromotorischen Kraft gleich ist.

Im weiteren Verlaufe seiner Untersuchung wurde *Helmholtz* zu einer
Gegenüberstellung des Begriffes der »freien Energie« zu dem Begriff
»gebundene Energie« geführt. Unter der freien Energie versteht
*Helmholtz* die ohne Rest ineinander verwandelbaren Arbeitsäquivalente
der Naturkräfte. Der Wärmevorrat, von dem sich stets nur ein Bruchteil
in andere Energieformen verwandeln läßt, wird als gebundene Energie
bezeichnet. So gibt es galvanische Elemente, in denen die freie Energie
vollkommen in elektrische Energie verwandelt wird, also kein Anteil
der Energie als Wärme auftritt. Die von einem Elemente gelieferte
elektrische Energie kann sogar größer sein, als dem in dem Element
enthaltenen Vorrat an freier Energie entspricht. Damit ist das Gesetz
von der Erhaltung der Energie indessen nicht etwa durchbrochen, sondern
das Mehr an Energie wird in diesem Falle aus der Umgebung aufgenommen.
Die Stromerzeugung ist dann nicht mit einer Erwärmung oder mit einem
Konstantbleiben der Temperatur, sondern mit einer Abkühlung verbunden.



17. Die Naturwissenschaften und die moderne Kultur.


Dem gewaltigen Aufschwung, der sich auf dem Gebiete der
Naturwissenschaften seit dem Beginn des 19. Jahrhunderts vollzog,
entsprach neben der wachsenden Einsicht in den Zusammenhang der
Erscheinungen ein sich stetig vergrößernder Einfluß auf den gesamten
Kulturzustand unseres Zeitalters. Auf die Frage: »Wozu nützt das?«
lautete *Faradays* Antwort: »Bemüht Euch, es nutzbringend zu machen!«
Den aus einer rein wissenschaftlichen Tätigkeit entspringenden
Entdeckungen des Forschers sind die Erfindungen meist auf dem Fuße
gefolgt. So entwickelte sich auf dem Boden der Naturlehre die moderne
Technik. Wohlstand und Behaglichkeit erzeugend, schuf sie wiederum
die Mittel zur Förderung exakter Arbeiten und zur Verbreitung
einer in immer tiefere Schichten der Bevölkerung eindringenden
naturwissenschaftlichen Bildung. Auch diese Seite, die uns die
Entwicklung der Naturwissenschaften zeigt, läßt sich nicht annähernd
in ihrem ganzen Umfange, sondern nur in einigen besonders wichtigen
Erscheinungen betrachten.

In den Anfang des 19. Jahrhunderts fallen die ersten Schritte zur
Begründung des chemischen Großgewerbes. Sein Haupterzeugnis, die
Schwefelsäure, welche den technischen Ausgangspunkt für viele
Industriezweige bildet, stellte man schon seit der Mitte des 18.
Jahrhunderts in größerem Maße her. Ein zweckmäßiges Verfahren konnte
jedoch erst Platz greifen, nachdem *Gay-Lussac* und *Glover* die nach
ihnen benannten, zur Wiedergewinnung der niederen Oxyde des Stickstoffs
dienenden Türme eingeführt hatten. Durch die fabrikmäßige Darstellung
der Schwefelsäure wurde auch die lange angestrebte Gewinnung der Soda
aus Kochsalz ermöglicht. Im Jahre 1791 gründete der Franzose *Leblanc*
die erste Sodafabrik und rief damit eine neue Industrie ins Leben,
die besonders in England emporblühte und als wichtiges Nebenprodukt
die Salzsäure lieferte[582]. Die Verbilligung der zuletzt genannten
Säure hatte wiederum zur Folge, daß sich das Gebiet der so wichtigen
Chlorpräparate erschloß, von denen das Kaliumchlorat den Anlaß zur
Erfindung des ersten chemischen Feuerzeuges bot. Letzteres bestand
darin, daß Holzstücke, die mit einem Gemisch von Kaliumchlorat und
Schwefel versehen waren, durch Eintauchen in Schwefelsäure zur
Entzündung gebracht wurden. Die Erforschung des Platins und seiner
Verbindungen führte zu einer zweiten Zündvorrichtung, über welche
*Döbereiner* mit folgenden Worten berichtet[583]: »Läßt man Wasserstoff
durch ein Röhrchen auf staubförmiges Platin strömen, so daß der Strom
des Gases sich vor der Berührung des Platins mit atmosphärischer Luft
mischt, so wird der Staub fast augenblicklich glühend und bleibt dies,
so lange der Wasserstoff ausströmt. Ist der Gasstrom stark, so wird der
Wasserstoff entzündet. Dieser Versuch ist höchst überraschend und setzt
jeden in Erstaunen. Ich habe diese Beobachtung bereits zur Darstellung
eines neuen Feuerzeuges benutzt und werde sie noch zu weit wichtigeren
Zwecken verwenden.« So interessant diese Arten der Feuererzeugung
selbst noch heute sind, sie vermochten doch den um 1830 aufkommenden
Zündhölzchen gegenüber nicht Stand zu halten. Für die letzteren
bildeten der nach dem Verfahren von *Scheele* dargestellte gewöhnliche
Phosphor, sowie die ungiftige, von *Schrötter* bereitete rote Abart
dieses Elementes den technischen Ausgangspunkt[584].

Neben der Schwefelsäure und der Salzsäure kam nach der Erschließung
der Salpeterlager Südamerikas auch die Salpetersäure in immer größeren
Mengen in den Handel. Das Studium dieser Säure in ihrem Verhalten zu
den organischen Verbindungen führte um die Mitte des 19. Jahrhunderts
zur Erfindung der heutigen Explosivstoffe. So stellte *Schönbein*, der
sich besonders durch die Erforschung des Ozons einen Namen gemacht
hat[585], im Jahre 1846 die Schießbaumwolle her. Bald darauf erhielt
man durch die Einwirkung der Salpetersäure auf das von *Scheele* aus
den Fetten abgeschiedene Glyzerin das furchtbarste Sprengmittel, das
Nitroglyzerin[586], dessen Gefährlichkeit später *Nobel* dadurch
herabminderte, daß er es durch Zumischen von Kieselgur in Dynamit
umwandelte.

Als im Beginn des 19. Jahrhunderts der Dampf zu einem allgemeinen
Betriebsmittel wurde, begann gleichfalls von England aus die
Leuchtgasindustrie sich zu verbreiten[587]. Diese Industrie erfüllte
nicht nur ihre eigentliche Aufgabe, indem sie Wohnungen und Straßen mit
einem Licht versah, das alle bisherigen Beleuchtungsarten übertraf,
sondern sie rief auch durch die Fülle ihrer Nebenerzeugnisse neue
Gewerbe, ja sogar einen neuen Zweig der chemischen Wissenschaft ins
Leben. In dem wässerigen Produkt der Destillation der Steinkohle
erhielt man nämlich eine Quelle für das Ammoniak und die Ammonsalze,
während aus dem Studium der zahllosen, in dem Teer befindlichen Stoffe
die Chemie der aromatischen Verbindungen erwuchs. Das wichtigste
Glied in der Reihe dieser Verbindungen war durch einen sonderbaren
Zufall in die Hände *Faradays* gelangt, der sich im Beginn seiner
wissenschaftlichen Laufbahn vorzugsweise mit chemischen Untersuchungen
beschäftigte. Während der zwanziger Jahre des 19. Jahrhunderts gab
es noch keine ausgedehnten Leitungen, sondern das Gas wurde den
Verbrauchern in verdichtetem Zustande in die Wohnungen geliefert.
Dabei stellte sich heraus, daß die Leuchtkraft schnell abnahm. Als
*Faraday* mit der Untersuchung dieser Erscheinung betraut wurde, fand
er, daß sich aus dem Gase ein flüssiger Körper abscheidet, dessen Dampf
die Leuchtkraft bedingt. Dieselbe, aus Kohlenstoff und Wasserstoff
bestehende Substanz wurde einige Jahre später aus der Benzoësäure
dargestellt[588] und Benzol genannt.

Mit der Tatsache, daß sich aus Steinkohlen ein brennbares Gas
entwickeln läßt, waren schon *Hales*[589] und *Becher*[590] bekannt.
Auf den Gedanken, diese Entdeckung praktisch zu verwerten, kam zuerst
der Engländer *William Murdoch*. Er war es, der 1792 den ersten
dahin zielenden Versuch in einer Fabrik in Staffordshire machte.
Erst im Jahre 1808 hat *Murdoch* über die Erfahrungen, die er mit
der Gasbeleuchtung gemacht hatte, in den Philosophical Transactions
berichtet: »An account of the application of the gas from coal to
economical purposes«.

Wie sich auf den geschilderten Grundlagen in steter Verbindung mit
der Wissenschaft die chemische Industrie zu ihrer heutigen Bedeutung
entwickelte, kann hier nur in einigen Strichen angedeutet werden.

Dasjenige Erzeugnis der chemischen Industrie, das zu weiterer
Verarbeitung in allen ihren Zweigen Verwendung findet, ist die
Schwefelsäure. Die Weltproduktion an diesem Material beläuft sich heute
auf mehr als 5 Millionen Tonnen[591]. Bis vor wenigen Jahrzehnten
erfolgte die Gewinnung der Schwefelsäure ausschließlich durch den von
*John Roebuck* im Jahre 1746 erfundenen Bleikammerprozeß[592]. Zu
diesem Verfahren gesellte sich der 1875 von *Clemens Winkler* erfundene
Kontaktprozeß. Er beruht auf dem Verhalten des fein verteilten Platins,
das wir bei der Erwähnung der *Döbereiner*schen Zündvorrichtung[593]
mit den Worten des Erfinders ausführlicher geschildert haben. *Winkler*
leitete ein Gemenge von Schwefeldioxyd und Luft über erhitztes
feinverteiltes Platin. Durch die katalytische oder Kontaktwirkung des
letzteren vereinigt sich das Schwefeldioxyd mit dem Sauerstoff der Luft
zu Schwefeltrioxyd (Schwefelsäureanhydrid), das sich mit Wasser zu
Schwefelsäure (H_{2}SO_{4}) verbindet.

Mit Hilfe des Kontaktverfahrens hat man auch die Gewinnung des Chlors
aus der Salzsäure vereinfacht. Als Katalysatoren dienen Salze, die sich
an dem chemischen Umsatz ebensowenig beteiligen wie das feinverteilte
Platin. Theoretisch läßt sich daher mit Hilfe derartiger Kontaktkörper
eine unbegrenzte Menge der mit ihnen in Berührung kommenden Substanzen
umsetzen. Um nach der von *Deacon* seit 1870 eingeführten Methode
das Chlor aus der Salzsäure zu gewinnen, leitet man ein Gemisch von
Salzsäuregas und Luft über poröse mit Kupfersalzen getränkte Massen,
die nahezu auf Rotglut erhitzt werden. Der Umsatz erfolgt nach der
Gleichung 2HCl + O = H_{2}O + 2Cl. Dem *Deacon*prozeß trat neuerdings
die elektrolytische Gewinnung von Chlor als ebenbürtig an die Seite.
Das Chlor, das nicht nur zum Bleichen, sondern auch zur Herstellung
vieler Chlorverbindungen, in immer größerem Maße Verwendung findet,
wird elektrolytisch aus den Lösungen von Chlornatrium oder Chlorkalium
dargestellt. Bei diesem Vorgang entwickelt sich das Chlor an der
positiven Elektrode, während man an der Kathode Natronlauge oder
Kalilauge und eine dem Chlor äquivalente Menge Wasserstoff erhält. Daß
hier Wasserstoff als billiges Nebenprodukt abfällt, hat wesentlich
zu einer weitgehenden Verwendung dieses durch Leichtigkeit und hohen
Heizwert ausgezeichneten Gases beigetragen.

Auch das älteste, zur fabrikmäßigen Darstellung der Soda ins Leben
gerufene Verfahren *Leblancs* ist in der Neuzeit nahezu durch den
*Solvay*prozeß verdrängt worden[594]. *Leblanc* setzte Kochsalz mit
Schwefelsäure in Salzsäure und Natriumsulfat um. Das gewonnene Sulfat
ergab beim Zusammenschmelzen mit Kalkstein und Kohle Soda[595].
Die Schwefelsäure ging bei diesem Prozeß völlig verloren. Die
Bemühungen waren deshalb zunächst darauf gerichtet, den Schwefel
aus den Rückständen der *Leblanc*fabriken als solchen oder in Form
von Verbindungen zurückzugewinnen. Soda ohne die Verwendung von
Schwefelsäure herzustellen, gelang zuerst um 1840. Man leitete
Kohlendioxyd und Ammoniak in eine Kochsalzlösung und verwandelte das
so entstandene, primäre Natriumkarbonat durch Erhitzen in sekundäres
Salz (Soda)[596]. Technisch brauchbar wurde das Ammoniaksodaverfahren
erst, als es *Solvay* (1863) gelang, das an der Bildung des Salmiaks
beteiligte Ammoniak, sowie das beim Erhitzen des primären Salzes
freiwerdende Kohlendioxyd stets wieder in den Prozeß einzuführen.

Ein Teil der im Großbetriebe erzeugten anorganischen Verbindungen
wird von der in den letzten Jahrzehnten zu ungeahnter Blüte gelangten
organisch-chemischen Industrie aufgenommen und weiter verarbeitet.
Neben den anorganischen Verbindungen, vor allem den Mineralsäuren,
besteht ihr Rohmaterial aus dem zuerst kaum der Beachtung gewürdigten
Teer der Gasfabriken und Kokereien. Es war im Jahre 1856, als es
*Perkin*, einem Schüler des damals in England wirkenden *A. W.
Hofmann*[597] gelang, aus dem Teer den ersten Farbstoff darzustellen.
Heute liefert der Teer der chemischen Industrie vier ihrer wichtigsten
technischen Ausgangspunkte. Es sind dies das Benzol, das Naphthalin,
das Anthrazen und die Karbolsäure. Sie sind neben vielen anderen
Gemengteilen in dem Teer enthalten und werden durch fraktionierte
Destillation daraus gewonnen.

Die erste Reihe technisch wertvoller Produkte entwickelte sich aus
dem Benzol (C_{6}H_{6}) als Muttersubstanz. Durch die Einwirkung
von Salpetersäure wurde es in Nitrobenzol (C_{6}H_{5}NO_{2})
übergeführt. Bei der Reduktion entstand aus dem Nitrobenzol das
Anilin (C_{6}H_{5}NH_{2}). Aus dem Anilin hatte *Perkin* den ersten
Teerfarbstoff hergestellt. Einige Jahre später (1859) wurde aus
Anilin ein besonderes Aufsehen erregender, roter Farbstoff gewonnen,
den man als Fuchsin bezeichnete. Daran reihte sich das Anilinviolett
(*Hofmann*, 1863), das Methylgrün, das Anilinblau, das schon gelbe
Auramin usw.

Wohl auf keinem anderen Gebiete ist der technische Fortschritt so eng
mit der wissenschaftlichen Forschung verknüpft gewesen wie auf dem
Gebiete der organisch-technischen Chemie. Die neueren Theorien von der
atomistischen Konstitution der chemischen Verbindungen leiteten nicht
nur den Forscher bei seinen rein wissenschaftlichen Experimenten,
sie waren für den nach neuen Fabrikationsweisen suchenden Chemiker
nicht minder wichtig. Ein Leitstern ist vor allem die von *Kekulé*
aufgestellte Theorie über die Konstitution des Benzols gewesen. Wir
haben sie, sowie ihre Ausdehnung auf das Naphthalin und ähnliche
organische Verbindungen an anderer Stelle schon besprochen[598]. Den
ersten Teerfarbstoffen hafteten noch viele Mängel an. Ihr größter war,
daß sie sehr rasch im Lichte verblaßten. Auf der Suche nach lichtechten
Farbstoffen wandte man sich als Ausgangspunkt dem Naphthalin zu. Aus
diesem in dem Teer in größter Menge enthaltenen Rohmaterial gelang es
*Grieß* im Jahre 1869 den ersten Azofarbstoff herzustellen und damit
ein neues, wichtiges Gebiet der Teerfarbenfabrikation zu erschließen.

Nach den geschilderten Erfolgen steckte sich die organisch-technische
Chemie die Aufgabe, die natürlichen, dem Tier- und Pflanzenreiche
entstammenden Farbstoffe herzustellen. Die erste Synthese eines
natürlichen Farbstoffs gelang im Jahre 1869 den Deutschen *Liebermann*
und *Graebe*. Vom Anthrazen ausgehend, stellten sie das Alizarin, den
wirksamen Bestandteil der Krapppflanze, synthetisch dar, und zwar viel
reiner und billiger als ihn die Pflanze liefert. Die Folge war, daß der
in vielen Gegenden blühende Krappbau binnen kurzem ganz einging und
die bisher für ihn benutzten Flächen anderen Kulturzwecken dienstbar
gemacht werden konnten.

An die Darstellung des Alizarins reihte sich diejenige des Indigos. Die
Geschichte dieses »Königs der Farbstoffe« ist von einem ganz besonderen
Interesse. Schon im Altertum war der Indigo wegen der schönen,
lichtechten, blauen Farbe, die er der Wolle und den Pflanzenfasern
verleiht, sehr geschätzt. Er war lange eins der wichtigsten Erzeugnisse
Indiens, wo man ihn aus einigen Indigoferaarten darstellte. Eine
Zeitlang wurde er auch aus der in Europa wachsenden Waidpflanze
(Isatis tinctoria) gewonnen. Die synthetische Darstellung des Indigos
gelang *Baeyer* gegen Ende der siebziger Jahre des 19. Jahrhunderts.
Es dauerte noch etwa 20 Jahre, bis man nach vieler Mühe und nach
Aufwendung von Summen, die sich auf Millionen beziffern, den Indigo
zu einem Preise darstellen konnte, der ihn zum Wettbewerb mit dem
Naturprodukt befähigte (1897). Wie groß die wirtschaftlichen Folgen
dieser einen Synthese waren, läßt sich aus folgenden Daten ermessen.
Der Handel mit natürlichem Indigo, dessen Wert sich gegen 1890 auf
nahezu 100 Millionen Mark im Jahre bezifferte, hörte nach und nach
fast auf. Während Deutschland 1890 etwa 12000 Doppelzentner Indigo
vom Ausland beziehen mußte, exportierte es im Jahre 1910 für mehr als
40 Millionen Mark an diesem einen, von seiner Industrie erzeugten
Farbstoff. Selbst in den asiatischen Ländern wird heute mit dem in
Deutschland erzeugten, künstlichen Indigo gefärbt.

Auch auf dem Gebiete der pharmazeutischen Produkte und der Riechstoffe
hat die organische Chemie bedeutende Erfolge aufzuweisen. Zu den
ersten Heilmitteln, die man synthetisch, und zwar von der Karbolsäure
aus, darstellen lernte, gehört die Salizylsäure[599]. Unter ihren
Derivaten wird die Azetylsalizylsäure (Aspirin) als Heilmittel
besonders geschätzt. In hohem Grade gefördert wurde die Fabrikation
pharmazeutischer Produkte, nachdem es der Wissenschaft gelungen war,
in den Bau der unter dem Namen der Alkaloide bekannten Pflanzengifte
einzudringen und sie durch Synthese darzustellen[600].

Selbst des jüngsten Zweiges der wissenschaftlichen Chemie, der
Kolloidchemie, hat sich die Technik unserer Tage bemächtigt. Der
bemerkenswerteste Erfolg auf dem Gebiete der Kolloidchemie ist die
Synthese des Kautschuks. Vergegenwärtigt man sich, daß es zwei
Jahrzehnte dauerte, bis der synthetische Indigo den natürlichen
aus dem Felde geschlagen hatte, so darf man hoffen, daß auch dem
synthetischen Kautschuk ein ähnlicher Erfolg beschieden sein wird. In
wirtschaftlicher Hinsicht würde dieser Erfolg ganz ohne Beispiel sein,
da der Marktwert des heutigen Weltbedarfs an Kautschuk sich auf etwa
eine Milliarde Mark beziffert.

Wie auf chemischer so entwickelten sich auch auf physikalischer
Grundlage wichtige Zweige der modernen Technik. Schon in den ersten
Jahrzehnten des 19. Jahrhunderts zeigte es sich, daß die aus rein
theoretischem Interesse unternommenen Forschungen auf dem Gebiete der
Elektrizitätslehre eine Fülle von nützlichen Anwendungen im Gefolge
haben sollten. So knüpft sich an die Namen *Gauß* und *Weber* die
Erinnerung an den ersten elektromagnetischen Telegraphen. »Ich weiß
nicht«, schrieb *Gauß* am 8. November des Jahres 1833 an den Astronomen
*Olbers*, »ob ich Ihnen schon über eine großartige Vorrichtung
berichtete, die wir gemacht haben. Wir haben eine galvanische Kette
zwischen der Sternwarte und dem physikalischen Kabinett über die Häuser
hinweggezogen. Die ganze Drahtlänge wird etwa 8000 Fuß betragen. An
den beiden Enden ist sie mit einem Multiplikator verbunden. Ich habe
eine einfache Vorrichtung ausgedacht, wodurch ich augenblicklich den
Weg des Stromes umkehren kann; ich nenne sie Kommutator. Wir haben sie
bereits zu telegraphischen Versuchen benutzt, die mit ganzen Worten
und einfachen Sätzen sehr gut gelungen sind. Ich bin überzeugt, daß
auf diese Weise auf einen Schlag von Göttingen nach Hannover oder von
Hannover nach Bremen telegraphiert werden kann.«

[Illustration: Abb. 66. Der von *Reis* konstruierte Empfänger.]

[Illustration: Abb. 67. Der Sprecher (Resonanzboden) des von *Reis*
konstruierten Telephons.]

Die erste Beobachtung, die einen Zusammenhang zwischen elektrischen
und akustischen Erscheinungen erkennen ließ, wurde im Jahre 1837
gemacht. Man bemerkte, daß das Verschwinden und Entstehen des Stromes
einen Eisenstab, der von dem Strom in einer Spirale umflossen wird,
zum Tönen bringt. Die Erscheinung wurde als »galvanische Musik«
bezeichnet[601]. Ihre Entdeckung regte zu Versuchen an, Töne durch den
Strom auf größere Entfernung zu übertragen. Die ersten Erfolge erzielte
*Reis*[602]. Er verband eine Membran, gegen die gesprochen wurde,
mit einem Platinblech. Auf diese Weise wurde durch die Schwingungen
eine Batterie abwechselnd geöffnet und geschlossen. Die so erzeugten
elektrischen Impulse wirkten auf einen Eisenstab, der sich im Innern
eines aus dünnem, umsponnenen Kupferdrahte gebildeten Solenoids
befand. Die Abbildung 66 stellt diesen Empfänger dar, während Abb.
67 eine Vorstellung von der Einrichtung des Sprechers gibt[603].
*Reis* kam es bei seiner Erfindung in erster Linie auf die Übertragung
musikalischer Töne an. Doch erkannte man sofort nach der Erfindung, daß
die elektrische Übermittlung der menschlichen Sprache in den Bereich
der Möglichkeit gerückt war[604].

Die chemische Wirkung der Elektrizität erfuhr die erste wichtige
Anwendung, als *Jacobi*[605] ein Verfahren entdeckte, das er mit dem
Namen Galvanoplastik belegte. Die für dieses Gebiet grundlegende
Beobachtung machte *Jacobi* bei der Elektrolyse von Kupfersulfat.
Er erhielt bei diesem Vorgange das Metall als eine zusammenhängende
Masse, die sich von der Kathode leicht ablösen und die Form der
Kathode als negativen Abdruck erkennen ließ. Um statt der umgekehrten
eine wirkliche Kopie des Gegenstandes zu erhalten, stellte *Jacobi*
zunächst einen Abdruck in Gips oder in Wachs her. Auf diesen negativen
Abdruck, dessen Oberfläche man durch Graphitpulver leitend gemacht
hatte, wurde das Metall durch den elektrischen Strom niedergeschlagen.
Das galvanoplastische Verfahren ist in seinen Grundzügen bekanntlich
noch heute das gleiche. Es hat die mannigfachsten technischen und
kunstgewerblichen Anwendungen gefunden. Erinnert sei nur an die
Bedeutung, welche die Galvanoplastik für das Illustrationswesen
gewonnen hat.

Auch die ersten Bemühungen, die Elektrizität als Triebkraft zu
verwenden, gingen von *Jacobi* aus. Sie hatten den Erfolg, daß
ihm die Herstellung eines elektromagnetischen Bootes gelang, das
mit dreiviertel Pferdekraft auf der Neva fuhr. Der großartige
Aufschwung der Elektrotechnik, den unser Zeitalter erlebte, knüpfte
an *Faradays* Erforschung der Induktionserscheinungen an. Welche
Rolle die Elektrizität bei der Entwicklung des Verkehrs und des
Beleuchtungswesens[606] gespielt hat, kann hier jedoch nur angedeutet
werden.

Der Gedanke, die Elektrizität zur Erzeugung von Licht zu verwenden,
beschäftigte schon die Elektriker des 18. Jahrhunderts. Indessen erst,
nachdem an die Stelle der raschen Entladungen die andauernde Wirkung
der galvanischen Batterien getreten war, kam jener, anfangs ganz
utopistisch erscheinende Gedanke der Verwirklichung näher. Daß sich
zwischen zwei Kohlenspitzen eine geradezu blendendes, elektrisches
Licht erzeugen ließ, hatten *de la Rive* und *Davy* (1820 und 1821)
dargetan[607]. Der praktischen Verwertung des Bogenlichtes standen
lange Zeit die außerordentlich hohen Kosten, die es verursachte, und
manche technischen Unvollkommenheiten im Wege. Erst nachdem *Daniell*
und *Bunsen* kräftigere Elemente geschaffen und man die Koks- oder
Holzkohlenstücke durch eine besonders präparierte Kohle[608] ersetzt
hatte, erregte das Bogenlicht mehr als das rein wissenschaftliche
Interesse. Um die neue Lichtquelle für Beleuchtungszwecke verwerten zu
können, war es nur noch nötig, das stete Nachschieben der abbrennenden
Kohlenspitzen durch eine automatisch wirkende Einrichtung zu
bewerkstelligen. *Jablochkoff* erreichte dies (1876) in der einfachsten
Weise, indem er die Kohlenstifte nicht einander gegenüberstellte,
sondern sie parallel anordnete. Um den Lichtbogen hervorzurufen, wurden
die Enden der Stifte durch einen Kohlenfaden verbunden. Ferner trennte
man die Stifte durch eine isolierende Masse, die in dem Maße abschmolz,
in dem die Stifte abbrannten. Die genialste Lösung des Problems bot
*Werner Siemens* in seiner Differentiallampe. Bei dieser Erfindung
besorgt der Strom durch die Wirkung eines Solenoids auf einen Eisenkern
ganz automatisch, daß die Kohle in dem Maße nachgeschoben wird, wie sie
abbrennt.

Die ersten Versuche, den galvanischen Strom zur Erzeugung von Glühlicht
zu benutzen, gehen in die vierziger Jahre des 19. Jahrhunderts zurück.
Man wandte Platin und dünne, aus Retortenkohle hergestellte Stäbe an,
die man in evakuierte Glaskolben einschloß. Im Prinzip besaß man also
schon um 1840 die beiden Formen der Glühlampe, die wir heute benutzen.
Man verwendet heute nur an Stelle des bei 1750° bis 1800° schmelzenden
Platins das erst bei 2500° schmelzende Osmium, das bei 2300°
schmelzende Tantal oder eine Legierung aus Osmium und Wolfram[609].
Den aus Retortenkohle verfertigten Stab des evakuierten Kolbens
ersetzte *Edison* im Jahre 1879 durch einen aus Zellulose hergestellten
Kohlefaden.

Die außerordentliche Ausdehnung, welche die elektrische Beleuchtung
gewonnen hat, war nur dadurch möglich, daß man durch *Faradays*
Entdeckung der Induktion zu einer neuen, die früheren an Wohlfeilheit
weit übertreffenden Elektrizitätsquelle gelangt war. Die erste auf
dem Prinzip der Magnetinduktion beruhende Strommaschine konstruierte
*Pixii* 1832, sofort nachdem *Faraday* seine Versuche über
Magnetinduktion bekannt gegeben hatte. *Pixii* versetzte den Magneten,
den *Faraday* mit der Hand in der Nähe eines Stromleiters hin und her
bewegte, in rasche Rotation. Um dadurch eine Annäherung und Entfernung
zwischen dem Magneten und der Drahtspirale hervorzurufen, gab er dem
Magneten sowie dem Eisenstück, um das er den Induktionsdraht wickelte,
die Form eines Hufeisens[610]. Der nächste Fortschritt bestand darin,
daß man den Magneten ruhen ließ und den Eisenkern mit der Drahtspule
in rasche Umdrehung versetzte. In diesen Maschinen wurde lediglich
durch Aufwand von mechanischer Energie elektrische Energie erzeugt. Als
man den Stahlmagneten durch einen Elektromagneten ersetzte, erhielt
man zwar kräftigere Wirkungen, doch benötigte man zum Betriebe einer
derartigen Maschine neben der mechanischen Energie einer zur Erregung
des Elektromagneten erforderlichen Batterie von galvanischen Elementen.
Das Problem, lediglich durch mechanische Mittel kräftige elektrische
Ströme zu erzeugen, löste *Werner Siemens*. Er benutzte den Umstand,
daß ein Elektromagnet, nach dem Aufhören des Stromes einen geringen
Grad von Magnetismus behält. Die Spur von remanentem Magnetismus
erzeugt in der rotierenden Drahtspule einen schwachen Induktionsstrom.
Wird dieser Strom nicht sogleich von der Maschine über *K_{2}WK_{1}*
als Hauptstrom hinausgeleitet, sondern zunächst in vielen Windungen
(Abb. 68) um den Magneten geführt, so verstärkt er den Magnetismus.
Infolgedessen nimmt auch die induzierende Wirkung des Magneten zu.
Diese Wechselwirkung steigert sich solange, bis der Magnet seine größte
Stärke und damit die Maschine das Höchstmaß ihrer Leistungsfähigkeit
erlangt hat.

Auf dieses dynamoelektrische Prinzip ist *Siemens* durch die
Untersuchung an elektromagnetischen Maschinen gekommen. *Siemens*
beobachtete an einer solchen, mit einem Elektromagneten an Stelle
des gewöhnlichen Stahlmagneten versehenen Induktionsmaschine
folgendes[611]. Wurde die Maschine durch eine äußere Kraft gedreht,
so wurde der Strom der Kette, wenn die induzierten Ströme ihm
gleichgerichtet waren, verstärkt. Da diese Verstärkung des Stromes
auch eine Verstärkung des Magnetismus des Elektromagnets, mithin auch
eine Verstärkung des folgenden induzierten Stromes hervorbrachte, so
wuchs der Strom der Kette bis zu einer solchen Stärke, daß man sie
selbst ganz ausschalten konnte, ohne eine Verminderung des Stromes
wahrzunehmen. Unterbrach man jetzt das Drehen, so verschwand natürlich
auch der Strom, und der feststehende Elektromagnet verlor seinen
Magnetismus. »Der geringe Grad von Magnetismus, der auch im weichsten
Eisen stets zurückbleibt, genügt aber, um bei wieder eintretender
Drehung das progressive Anwachsen des Stromes im Schließungskreise von
neuem einzuleiten. Es bedarf daher nur des einmaligen, kurzen Stromes
einer galvanischen Kette durch die Windungen eines Elektromagneten, um
den Apparat für alle Zeiten leistungsfähig zu machen.« In diesen Worten
sprach *Siemens* ein Prinzip aus, das für die weitere Entwicklung der
Elektrotechnik von der allergrößten Bedeutung werden sollte. *Siemens*
war sich der Tragweite seiner Entdeckung voll bewußt. Der Technik seien
jetzt, so sagt er am Schlusse seiner Abhandlung, die Mittel gegeben,
elektrische Ströme von unbegrenzter Stärke auf billige und bequeme
Weise überall da zu erzeugen, wo billige Arbeitskraft zu Gebote stehe.

[Illustration: Abb. 68. Zur Erläuterung des dynamo-elektrischen
Prinzips.]

Die erste, für größere Betriebe geeignete Dynamomaschine konstruierte
*Gramme* 1869, indem er das von *Siemens* aufgefundene Prinzip mit
einer schon im Jahre 1861 gelungenen Erfindung *Pacinottis* verband.
*Pacinottis* Erfindung bestand darin, daß er die Induktionsspirale
auf einen Eisenring wickelte. *Gramme* gab dem Ring die Einrichtung,
daß er nicht aus einer einzigen Eisenmasse, sondern aus zahlreichen
Drähten bestand. Wie dieser *Pacinotti-Gramme*sche Ring R zwischen den
induzierenden Magnetpolen angebracht wurde, erläutert gleichzeitig Abb.
68. Bewegt sich bei dieser Einrichtung der Ring, so läßt sich in a und
b durch Schleifkontakte ein ununterbrochener Gleichstrom abnehmen. Eine
wesentliche Verbesserung erfuhr diese Maschine, als *Hefner-Alteneck*
1873 an Stelle des Ringes den sogenannten Trommelanker einführte, indem
er den Eisenkern des Ringes durch einen Hohlzylinder ersetzte.

Die Übertragung der Elektrizität auf große Entfernungen wurde dadurch
gefördert, daß man 1887 die mehrphasigen Wechselstrommaschinen und ein
Jahr später die gleichfalls wechselstromliefernden Drehstrommotore
erfand. Das erste Beispiel einer Übertragung der Energie auf eine große
Entfernung wurde 1891 in Frankfurt ausgeführt. Man setzte in Lauffen am
Neckar einen Drehstrommotor durch Wasserkraft in Bewegung. Der erzeugte
Strom wurde auf eine Spannung von 20000 Volt gebracht, in dem 175 km
entfernten Frankfurt auf 100 Volt Spannung zurücktransformiert und dort
zur Beleuchtung, sowie zum Betriebe von Motoren benutzt. Der Verlust an
Energie belief sich bei dieser Übertragung auf etwa 25%.

Auch die Elektrochemie trat durch die Erfindung der Dynamomaschine in
eine neue Phase. Die infolge dieser Erfindung eintretende Verbilligung
der elektrischen Energie kam zunächst dem Hüttenwesen zu gute, weil
die Abscheidung eines Metalles aus seinen Salzen zu den einfacheren
elektrolytischen Vorgängen gehört und oft ein nahezu chemisch reines
Erzeugnis liefert. Die elektrolytische Gewinnung des Kupfers förderte
ihrerseits der hohen Leitfähigkeit des reinen Metalles wegen wiederum
in erster Linie die Elektrotechnik. Die Ausdehnung der Elektrolyse
auf den gesamten chemischen Großbetrieb scheint, soweit es sich um
anorganische Prozesse handelt, nur eine Frage der Zeit zu sein. Selbst
die organisch-chemischen Gewerbe beginnen sich in jüngster Zeit des
neuen Mittels zu bedienen, so daß das 20. Jahrhundert auf diesen
Gebieten sich einer Fülle neuer Aufgaben gegenüber gestellt sieht.

Auch die bessere Verwertung des in den fossilen Brennstoffen
vorhandenen, leider nur begrenzten Energievorrats gehört zu den Zielen,
welche die moderne Elektrochemie zu erreichen verspricht. An die Stelle
der Dampferzeugung, die nur einen geringen Nutzeffekt der in der Kohle
enthaltenen Energie liefert, würde dann die sofortige Umwandlung der
chemischen Spannkraft in elektrischen Strom treten.

Zu den großartigsten Erfolgen, welche die Elektrochemie nach der
Erfindung der Dynamomaschine geleistet hat, gehört die technische
Gewinnung von Salpetersäure und salpetersauren Salzen aus dem
Stickstoff der Luft. Das Verfahren geht in letzter Linie auf
*Cavendish* zurück. *Cavendish* entdeckte 1787, daß sich die
Gemengteile der Luft unter der Einwirkung elektrischer Entladungen zu
Salpetersäure verbinden[612]. Heute stellt man nach der technischen
Ausgestaltung dieses Verfahrens mit Hilfe einer Flammenbogenscheibe von
etwa zwei Metern Durchmesser (Ofen von *Birkeland-Eyde*) oder eines
gestreckten Flammenbogens von acht Metern Länge (*Schönherr*ofen) einen
Salpeter her, der im Marktpreise dem natürlichen Salpeter gleichkommt.

Durch die künstliche Gewinnung des Salpeters hat man ein Problem
gelöst, das wirtschaftlich in doppelter Hinsicht von der größten
Bedeutung zu werden verspricht. Einmal ist der Weltbedarf an Salpeter,
der heute zu den wichtigsten Düngemitteln zählt, derart gestiegen[613],
daß sich eine Erschöpfung der Salpeterlager *Chiles* in absehbarer
Zeit erwarten läßt. Voraussichtlich werden dann technisch hergestellte
Ersatzmittel, unter denen neben dem Luftsalpeter das in den Kokereien
gewonnene Ammonsulfat in erster Linie zu nennen ist, an die Stelle des
natürlichen Salpeters treten.

Das zweite wirtschaftliche Moment besteht darin, daß die Gewinnung
des Salpeters aus der Luft ein Beispiel dafür bietet, wie sich die
ungeheuren Energiemengen verwerten lassen, welche dem Menschen in
der Kraft des sich abwärts bewegenden Wassers zu Gebote stehen. Der
Rukanfall in Telemarken, den man zur Erzeugung von Salpeter nach dem
*Schönherr*schen Verfahren nutzbar macht, entwickelt z. B. bei seinem
Sturz aus einer Höhe von 250 Metern die gewaltige Energie von einer
Viertel Millionen Pferdestärken. Etwa die Hälfte dieser Energie findet
zum Betriebe der an seinem Fuße entstandenen Luftsalpeterfabrik
Verwendung. Ähnliche Energiemengen können die gewaltigen Wasserfälle
und Stromschnellen des nördlichen Skandinaviens, Südamerikas und
Innerafrikas liefern. Ihre Ausnutzung wird ohne Zweifel in nicht allzu
ferner Zeit erfolgen und ganz außerordentliche volkswirtschaftliche
Veränderungen hervorrufen. Ist doch die immer enger werdende
Verknüpfung volkswirtschaftlicher Aufgaben mit technischen und
wissenschaftlichen Fortschritten eines der hervorstechendsten
Kennzeichen unserer modernen, auf die Beherrschung der Naturkräfte
abzielenden Kultur. Diese Verknüpfung war um die Mitte des 19.
Jahrhunderts schon eine so innige, daß es die größte Bestürzung
hervorrief, als damals englische Geologen eine baldige Erschöpfung der
Eisenerzlager und der Kohlenflöze voraussagten. Sind doch Eisen und
Kohle solch wichtige Mittel der heutigen Technik, daß ihr Versiegen,
wie das der übrigen Mineralschätze unseres Planeten die Menschheit vor
eins der schwierigsten Probleme stellen würde. Zum Glück haben die
geologischen Aufschlüsse der neuesten Zeit diese Schwierigkeiten viel
weiter hinausgeschoben, als man anfangs annahm[614].

Nicht minder wie die chemischen und wie die physikalischen Forschungen,
wenn auch weniger in die Augen springend, haben die biologischen
Wissenschaften durch ihre zahllosen, praktischen Anwendungen fördernd
und umgestaltend auf die moderne Kultur gewirkt. So entstand z. B. seit
dem 18. Jahrhundert, als sich die Wälder durch die bis dahin geübte
rücksichtslose Ausnutzung zu lichten begannen, als besonderer Zweig der
angewandten Botanik die Forstwirtschaftslehre. Einen wissenschaftlichen
Grundzug empfing dieser Zweig erst im 19. Jahrhundert, während die für
die weitere Entwicklung unserer Technik hochwichtige Lehre von der
Kultur der tropischen Wälder noch in ihren ersten Anfängen steckt[615].

Hand in Hand mit dem Emporblühen der Gewerbe hat sich ferner als
ein besonderer Zweig die Lehre von den Rohstoffen entwickelt. Die
ersten Anfänge einer wissenschaftlich gearteten Rohstofflehre reichen
gleichfalls nur bis in den Anfang des 19. Jahrhunderts zurück. Welche
Bedeutung der Wettbewerb zwischen den auf verschiedenen Wegen erzeugten
Stoffen auch in volkswirtschaftlicher Beziehung haben kann, zeigt uns
die Verdrängung des Krapps durch das Alizarin und in neuester Zeit der
Kampf zwischen dem natürlichen und dem künstlichen Indigo[616].

Auch des Emporblühens der Rübenzuckerindustrie ist hier zu gedenken.
Die ersten Bemühungen, aus einheimischen Pflanzen Zucker zu gewinnen,
reichen bis in die Mitte des 18. Jahrhunderts zurück. Sie sind eng
mit dem Namen *Marggraf* verknüpft[617]. Die ersten Erfolge hatte
*Marggrafs* Schüler *Achard*[618] zu verzeichnen. *Achard* rief im
Jahre 1799 mit staatlicher Unterstützung in Schlesien eine Zuckerfabrik
ins Leben. Während der Kontinentalsperre gewann der neue Industriezweig
rasch an Bedeutung, um ebenso schnell wieder zurückzugehen, nachdem
sich die politischen Verhältnisse geändert hatten. Ein ununterbrochenes
Aufblühen der Rübenzuckerindustrie fand erst seit 1825 etwa statt.
Zahlreiche, auf chemischer und auf physikalischer Grundlage beruhende
Verbesserungen haben dabei mitgewirkt. Zu nennen sind vor allem die
Methoden zur Bestimmung des Zuckergehaltes, die Anwendung der Osmose,
die Filtration durch Knochenkohle, das Eindampfen in Vakuumpfannen,
das Strontianverfahren und vieles andere. Auch die Einführung der
Bodenanalyse, die Anwendung künstlicher Düngemittel, die Tiefkultur mit
Hilfe des Dampfpfluges: alles das sind Fortschritte, welche mit der
Entwicklung des Zuckerrübenbaues zusammenhängen und der Landwirtschaft
erst den Grundzug eines von rationellen Gesichtspunkten aus betriebenen
Gewerbes verliehen haben.

Aus den Errungenschaften der Naturforschung erwuchs aber nicht nur die
materielle Kultur unseres Zeitalters. Diese Errungenschaften waren von
nicht geringerem Einfluß auf das gesamte geistige Leben unserer Zeit.
Keine unter den übrigen Wissenschaften hat sich dem entziehen können.
Das gesamte Weltbild hat sich unter diesem Einfluß umgestaltet. Am
tiefsten und nachhaltigsten haben die Naturwissenschaften ohne Zweifel
auf die Philosophie gewirkt. Schon die Anfänge der neueren Philosophie
hängen mit der Begründung der modernen Naturwissenschaft aufs engste
zusammen. Der eine Zweig der neueren Philosophie, der Realismus,
wurde durch *Bacon* eingeleitet. Wie sich dieser das Verhältnis von
Philosophie und Naturwissenschaft dachte, haben wir an früherer Stelle
erfahren. Aber auch *Descartes*, der Begründer des anderen Hauptzweiges
der neueren Philosophie, war von der naturwissenschaftlichen
Denkweise seines Jahrhunderts beherrscht und zählte sogar zu ihren
hervorragendsten Vertretern.

In der Welt der Körper herrschen nach *Descartes* nur die Gesetze
der Mechanik. Alle materiellen Vorgänge lassen sich aus Bewegungen
erklären. Das Seelische findet sich nur im Menschen, dessen Leib jedoch
gleichfalls als bloßer Mechanismus erscheint. Die Bemühungen, den
Dualismus zu überwinden, der sich in den Begriffen Geist und Materie,
Seele und Leib wiederspiegelt, müssen hier übergegangen werden.
Die neuere Philosophie war zunächst in der Hauptsache Metaphysik.
Erst unter dem Einfluß der Naturwissenschaften erblickte sie ihre
wichtigste Aufgabe in der Untersuchung des Erkenntnisvermögens. Die
ersten Schritte auf diesem neuen Boden erfolgten durch *Locke* und
durch *Hume*. Sie zeigten, wie unter der Einwirkung der Außenwelt
unsere Begriffe zustande kommen. Ihre weitere Ausbildung empfing die
Erkenntnistheorie vor allem durch *Kant*. An seinen transzendentalen
Idealismus knüpfen alle modernen Bestrebungen an, die sich mit
der Frage befassen, wie sich unsere Erkenntnis zur Wirklichkeit
verhält. Für die Philosophie und für die Naturwissenschaft ist das
Erkenntnisproblem gleich bedeutsam. Allerdings vermögen sie das Problem
nicht etwa endgültig zu lösen, sondern nur dazu Stellung zu nehmen.
Diese Stellungnahme läuft weder auf einen naiven Realismus, noch auf
völligen Skeptizismus, sondern immer deutlicher darauf hinaus, daß
in jeder Erkenntnis subjektive und objektive Elemente unterschieden
werden müssen. Das Objekt läßt sich, wie schon *Helmholtz* im Anschluß
an *Kant* ausführte[619], niemals losgelöst von dem forschenden
Subjekt betrachten. Jede Erkenntnis und damit auch die Wissenschaft
von der Natur ist in gewissem Sinne anthropomorph. Oder wir können,
wie es *Hertz*, *Poincaré* und andere wohl ausgedrückt haben, über
eine Abbildung der Wirklichkeit nicht hinausgelangen[620]. Es hat
deshalb auch keine Berechtigung, das Ziel der Naturwissenschaft in
der vollständigen Loslösung des Weltbildes von der Individualität
des bildenden Geistes zu erblicken, wie es ein moderner Physiker
(*M. Planck*) getan hat. Dem realistischen Standpunkte *Plancks*
gerade entgegengesetzt ist derjenige von *E. Mach*. Man kann *Machs*
Standpunkt als den phänomenologischen bezeichnen. Nach ihm sind das
Tatsächliche nur die Empfindungen. Das wissenschaftliche Weltbild kann
dann selbstverständlich nur, wie *Mach* sich ausdrückt, eine zwar
ökonomische d. h. für unsere Orientierung brauchbare, im übrigen aber
willkürliche Ordnung sein. Nach der entgegengesetzten, von *Planck*
verteidigten Auffassung gibt es nur eine richtige Verallgemeinerung
unserer Erfahrungen. Je mehr wir das Subjektive abstreifen, was sich
durch mathematische Formulierung erreichen läßt, um so deutlicher
erkennen wir die Wirklichkeit.

Aus einer innigen Durchdringung naturwissenschaftlichen Forschens
und philosophischer Betrachtungsweise erwuchs eins der modernsten
Teilgebiete der Philosophie, die Psychophysik. Sie wurde durch Männer
begründet, die wie *Fechner*, *Wundt* und *Helmholtz* durch ihre
naturwissenschaftliche und durch ihre philosophische Bedeutung zu
einer Verschmelzung der Psychologie mit der Physik besonders befähigt
waren[621]. Ihren frühesten Ausdruck fand diese Verschmelzung in den
Elementen der Psychologie von *G. Fechner* (1860). Anknüpfend an *E.
H. Webers* Theorie der Reize formulierte *Fechner* das psychophysische
Grundgesetz dahin, daß die Empfindung dem Logarithmus des Reizes
proportional sei[622]. Da die Psychophysik das gesamte Rüstzeug der
naturwissenschaftlichen Forschung in ihren Dienst zu stellen suchte,
entstanden besondere, der psychophysischen Forschung gewidmete
Institute, unter denen als das älteste (1875) das Leipziger zu nennen
ist.

Daß selbst ein so abstrakter und, wie es früher schien, in alten
Formen erstarrter Zweig der Philosophie, wie es die Logik ist, durch
eine Durchdringung mit naturwissenschaftlichem Geiste zu neuem Leben
erweckt werden kann, hat der Engländer J. St. *Mill* durch sein im
Jahre 1843 erschienenes Werk über deduktive und induktive Logik
bewiesen. Die von *Mill* aufgedeckten Beziehungen gewähren einen solch
klaren Einblick, daß ihre Kenntnis bei der Vornahme wissenschaftlicher
Untersuchungen nur von Nutzen sein konnte, wie es z. B. *Liebig* für
seine Person besonders anerkannt hat[623].

Nicht minder fruchtbar wie für die Philosophie ist die Entwicklung des
naturwissenschaftlichen Denkens für die übrigen Geisteswissenschaften
gewesen, wenn auch die wechselseitige Einwirkung nicht immer eine
solch innige war, wie sie sich zwischen der Philosophie und der
Naturwissenschaft herausgebildet hat. Zu den ersten Versuchen, die
naturwissenschaftliche Methode auf die Geschichtswissenschaft zu
übertragen, gehört *Buckles* im Jahre 1857 erschienene »Geschichte
der Zivilisation in England«. *Buckle* und die Vertreter der
materialistischen Geschichtsauffassung bemühten sich, in der
historischen Entwicklung der Menschheit gesetzmäßige Zusammenhänge
nachzuweisen. Aus dem Bestreben, historische Gesetze zu finden, die
man mit den Naturgesetzen in Parallele stellen wollte, erwuchsen zwar
manche Übertreibungen und Einseitigkeiten. Trotzdem erwies sich eine
von naturwissenschaftlichem Geiste beeinflußte Geschichtsschreibung als
das rechte Mittel, um die früher übliche, ebenso einseitige, heroische
Geschichtsauffassung, die der Einzelpersönlichkeit eine zu große
Bedeutung beigelegt hatte, auf das richtige Maß zurückzuführen.

In weit höherem Maße als die Staatengeschichte haben sich jüngere
Wissenszweige wie die Nationalökonomie und die Völkerkunde im
Zusammenhange mit der naturwissenschaftlichen Forschung entwickelt.
Und zwar handelt es sich hier um eine lebendige Wechselwirkung und
nicht bloß um eine Hineinbeziehung einer abseits liegenden Domäne in
das Gebiet der Naturwissenschaften. Daß letztere nicht nur gaben,
sondern auch empfingen, erkennt man beispielsweise daraus, daß
*Darwin* den Grundgedanken seiner Lehre an das Bevölkerungsprinzip des
Nationalökonomen *Malthus* anknüpfte.

Es würde viel zu weit führen, wenn wir auf den mehr oder minder engen
Zusammenhang zwischen den Naturwissenschaften und der gesamten
geistigen Kultur näher eingehen wollten. Kein Gebiet macht eine
Ausnahme, mögen wir unseren Blick auf irgend eine wissenschaftliche
oder künstlerische Betätigung richten. Für die Musik ist in der
physikalischen und physiologischen Akustik, für die Malerei in der
Farbenlehre, für die Bildhauerei in der Anatomie eine Grundlage
gegeben, die zum wenigsten der ausübende Künstler nicht mehr entbehren
kann, ebensowenig wie die Sprachforschung unserer Tage ohne eine
Kenntnis der Lautphysiologie denkbar ist, ganz abgesehen von den
Bemühungen, die Sprache als einen von bestimmten Entwicklungsgesetzen
abhängigen Organismus zu deuten. Selbst die Moral und die Religion
können sich dem mächtigen Einfluß der immer tiefer in den Zusammenhang
der Dinge eindringenden naturwissenschaftlichen Erkenntnis nicht
entziehen. Richtig angewandt wird diese Erkenntnis die Sitten freier
und gesunder zu gestalten und die religiösen Vorstellungen zu läutern
vermögen.

Aus dem Gesagten erkennen wir, ein wie mächtiger Kulturfaktor die
Wissenschaft dadurch wird, daß sie zu allen geistigen und materiellen
Interessen in Beziehung tritt. Die Wissenschaft wird dadurch nicht
herabgewürdigt, sondern geadelt. Die Zeiten liegen nicht weit hinter
uns, als man mit besonderer Vorliebe von reiner Wissenschaft sprach
und mit einer gewissen Geringschätzung der Anwendungen gedachte. Gewiß
soll die Wissenschaft sich nicht ausschließlich von dem Gesichtspunkte
der Nützlichkeit leiten lassen. Sie soll sich indessen auch stets ihrer
kulturellen Aufgabe bewußt bleiben[624].

Wir haben im Verlaufe dieser Darstellung eine gewaltige Spanne in
der geistigen Entwicklung der Menschheit durchmessen. Welch ein
Abstand zwischen den frühesten und den heutigen Vorstellungen! An
die Stelle der vom Ozean umflossenen und vom Sternenhimmel wie von
einem Gewölbe überdachten Erdscheibe dehnt sich vor dem geistigen
Auge der unendliche Weltraum aus. Gegenüber den Millionen im Teleskop
erscheinender Sonnen schrumpft die Erde zu einem Stäubchen zusammen.
Nicht minder groß erscheint der Abstand zwischen der ältesten und
der heutigen Vorstellung, wenn nach der Ursache des Weltgeschehens
gefragt wird. Innerhalb der Enge der Welt, wie sie sich die Alten
dachten, führten die Götter nicht nur den Menschen, sondern auch
die Natur am Gängelbande. Heute dagegen waltet überall das an keine
Willkür gebundene Naturgesetz. Es schafft das Kleinste und regelt das
Geschehen im Kosmos mit solcher Pünktlichkeit, daß sich das Eintreten
von Mond- und Sonnenfinsternissen auf die Minute vorherbestimmen läßt.
Es scheint also, als ob die ältesten und die neuesten Vorstellungen
nichts miteinander gemein hätten. Und dennoch sind das Weltbild
der Alten und dasjenige der Jetztzeit nur die Glieder in einer
ununterbrochenen, allmählichen Entwicklung, deren Verlauf wir nicht
abzusehen vermögen. Wer allerdings gewohnt ist, die Wissenschaft als
etwas im großen und ganzen Fertiges zu betrachten, der kann leicht in
den Irrtum verfallen, die Welt sei schon aus der Mechanik der Atome
erklärt. Jede Naturerklärung ist die Anpassung unserer Vorstellungen
an die Summe unserer Erfahrungen. Als ein solcher Anpassungsversuch
hat die Auffassung des Naturgeschehens aus einer Mechanik der Atome
heraus ihre Berechtigung. Sie hat mit religiösen und sittlichen
Begriffen nichts zu schaffen. Deshalb war es stets ein Unrecht, die
Forschung, die sich jeder vorgefaßten Meinung zu enthalten strebt,
in der Anpassung ihrer Vorstellungen an die Ergebnisse einzuengen.
Will man verhindern, daß solche Vorstellungen Unheil stiften, so ist
die Erziehung zum naturwissenschaftlichen Denken das einzige Mittel
dazu. Es führt zu jener Selbstbescheidung, wie sie sich in den Worten
*Newtons* ausspricht: »Ich weiß nicht, wie ich der Welt erscheine.
Mir selbst aber komme ich vor wie jemand, der am Meeresufer hin
und wieder einen glatten Kiesel oder eine schöne Muschel aufhebt,
während der große Ozean der Wahrheit noch unerforscht vor mir liegt.«
Zweihundert Jahre sind seit diesem Ausspruch verflossen. In diesen
zwei Jahrhunderten sind dem Naturerkennen mehr Ergebnisse zugeführt
worden, als in den zwei Jahrtausenden, die vor *Newton* liegen. Und
doch dehnt sich das Unerforschte noch heute wie ein Ozean vor uns aus.
Ist es dann nicht natürlich, daß auch das Weltbild in dem Maße, wie
die Forschung mit neuen Tatsachen und Beziehungen bekannt wird, ein
anderes werden muß? Was hat nicht schon die eine, ganz zufällig am
Uranpecherz gemachte Entdeckung der dunklen Strahlen für einen Wandel
in den Anschauungen über die Natur der Grundstoffe hervorgerufen!
Das ganze große Gebiet der Radiumforschung ist im Verlaufe eines
Jahrzehnts im Anschluß an jene Entdeckung ins Leben getreten. Und
darf denn Welterklärung das seelische Gebiet ausschließen? Lassen
sich Empfindungen, Wollen, Denken ausschließlich aus der Bewegung
von Atomen oder dem Wechsel von Energieformen erklären? Dies ist der
wunde Punkt der atomistischen, sowie der energetischen Vorstellung.
Das erfuhren schon die ersten Atomisten, als man ihnen in der naiven
Weise des Altertums entgegenhielt, ob denn die Menschenatome lachen
oder weinen könnten. Wenn uns heute der Mensch als die höchste Stufe im
Reiche der Organismen, als letztes Glied in der Kette einer lückenlosen
Entwicklung erscheint, so ist die Beseelung in allen Abstufungen,
die jene Entwicklung aufweist, zum wenigsten eine Eigenschaft des
Organischen.

Für den Kosmos, der unendlich im Raume und ewig in der Zeit ist, kann
es aber weder eine Entwicklung noch ein Ziel geben. Wenn Sonnen aus
Nebelflecken entstehen, so müssen sich an anderen Orten Sonnen wieder
in Nebel auflösen. Die Welt als Ganzes wird stets so gewesen sein, wie
sie heute ist. Eine andere Auffassung ist mit der Vorstellung, daß sie
seit Ewigkeit besteht, unvereinbar.

So wenig, wie wir von einer Entwicklung des Ganzen im absoluten Sinne
sprechen können, ebensowenig können wir es von Ort, Bewegung, Raum und
Zeit. Diese zwar nicht neue, aber neuerdings infolge der Fortschritte,
die sich auf den Gebieten der Optik und der Elektrodynamik vollzogen
haben, zu größerer Klarheit durchgedrungene Erkenntnis hat zur
Aufstellung des Relativitätsprinzips geführt. Es besagt, daß weder
räumliche Größen noch die Zeit absolut, d. h. nach ihrem wahren Werte,
meßbar sind. Von Bedeutung ist das Relativitätsprinzip zunächst nur für
die mathematische Physik, deren Gleichungen eine neue Form annehmen.
In diesen neuen Gleichungen sind die Raum- und die Zeitkoordinaten
gleichwertig, und die raumzeitlichen Beziehungen erscheinen als
geometrische Sätze in einem vierdimensionalen Raum. Zwischen der
bisherigen und der neuen mathematischen Physik besteht ein ähnliches
Verhältnis, wie zwischen der euklidischen und der Pangeometrie. Das
eine erscheint als ein besonderer Fall des anderen, allgemeineren. Wie
die euklidische Geometrie so wird daher auch die ältere »klassische
Mechanik *Galileis* und *Newtons*« trotz der theoretisch wertvollen
Erweiterung unserer Einsicht ihren Wert behalten.



18. Aufgaben und Ziele.


Die großen Errungenschaften, deren Zustandekommen der Gegenstand
der bisherigen Darstellung gewesen ist, bestimmen nach Inhalt wie
nach Richtung auch die Forschung unserer Tage, so daß es, um weitere
Erfolge zu zeitigen, durchaus nicht immer der Auffindung neuer Wege
und Methoden bedarf. Vielmehr versprechen die zahlreichen Ansätze,
welche der heutigen Generation neben einem festgefügten Lehrgebäude
übermittelt sind, eine stete Fortentwicklung der Naturwissenschaften.
Hierzu wirkt sowohl die Verfeinerung der Hilfsmittel, die immer
schärfere Messungen erlauben, als auch der Umstand, daß die
Experimentierkunst durch ihre Verbindung mit der Ingenieurmechanik
einen Zug ins Großartige nimmt, den die älteren Forscher mit ihren
bescheidenen Mitteln nicht kannten.

Indessen auch neue Wege und Methoden, die sich auf den vorhandenen
Grundlagen oder in engster Anlehnung an diese entwickeln, liefern
fortgesetzt eine reiche Fülle neuer, oft ganz unerwarteter,
überraschender Aufschlüsse. Es wird daher immer schwieriger, sich
in dieser Fülle den Blick für das große Ganze zu bewahren. Durch
eine Vertiefung in das Detail aller Einzeluntersuchungen ist dieses
Ziel schon lange nicht mehr zu erreichen, wohl aber durch eine
Betrachtung der Naturwissenschaften vom philosophischen und vom
entwicklungsgeschichtlichen Standpunkte.

Als ein Beispiel für die an erster Stelle erwähnte Genauigkeit der
Messungen kann aus der Geschichte der letzten Jahrzehnte die Entdeckung
des Argons genannt werden, jenes von *Rayleigh* und *Ramsay* 1894
aufgefundenen Bestandteiles der Luft, den *Cavendish*, wie sich
nachher herausstellte, schon hundert Jahre früher isoliert hatte[625].
*Rayleigh* ging von der Aufgabe aus, die Zusammensetzung des Wassers
mit möglichster Schärfe zu bestimmen[626]. Dazu waren genaue Wägungen
von Wasserstoff und Sauerstoff erforderlich, die *Rayleigh* einige
Jahre später auch auf den Stickstoff ausdehnte[627]. Während nun ein
Liter des aus der Luft entnommenen Stickstoffs 1,257 g wog, ergab sich
für den aus chemischen Verbindungen[628] hergestellten Stickstoff ein
etwas geringeres Gewicht (1,250 g). Die alsbald auftauchende Vermutung,
daß dem aus der Atmosphäre gewonnenen Stickstoff eine kleine Menge
eines erheblich schwereren Gases beigemengt sei, hat sich darauf
bestätigt. Wurden nämlich der Luft zunächst der Sauerstoff und dann
der Stickstoff entzogen, so blieb ein schweres Gas zurück, das wegen
seiner chemischen Indifferenz Argon genannt wurde. Die Entdeckung
dieses Stoffes ist mit Recht als ein Triumph der dritten Dezimale, in
der sich ja erst der Unterschied im Gewicht des chemisch reinen und des
atmosphärischen Stickstoffs bemerkbar macht, bezeichnet worden.

Auch die wissenschaftlichen Fortschritte der letzten Jahre haben sehr
häufig den Ausspruch *Lord Kelvins* bestätigt, daß fast alle großen
Entdeckungen der Neuzeit der Lohn gewesen sind für exakte, geduldige
Messungen und die genaue Prüfung der zahlenmäßigen Ergebnisse.

Wieweit die Verfeinerung der für solche Messungen erforderlichen
Hilfsmittel getrieben werden kann, lehren uns die neuesten Forschungen
über den Atomzerfall radioaktiver Elemente. Diese Forschungen führten
zur Konstruktion von Mikrowagen, deren Empfindlichkeit sich auf den
500000. Teil eines Milligramms beläuft[629]. Eine bei der Untersuchung
radioaktiver Körper angewandte optische Methode gestattet sogar,
jedes abgeschleuderte α-Teilchen zu zählen. Läßt man nämlich die
abgeschleuderten α-Teilchen auf einen Zinksulfidschirm treffen,
so erzeugt der Stoß eines jeden Teilchens ein Szintillieren. Man
beobachtet einen Teil des Schirmes mit dem Mikroskop und findet so
durch Auszählen, wieviel α-Teilchen in der Sekunde auf ein bestimmtes
Flachenstück kommen. Das auf diese Weise erhaltene Ergebnis stimmte mit
dem nach einem elektrischen Meßverfahren erhaltenen gut überein[630].

Die Zeiten eines *Scheele* und eines *Berzelius*, in denen bescheidene,
auch dem Privatmanne zu Gebote stehende Mittel genügten, um die
der Wissenschaft gestellten Aufgaben zu bewältigen, sind längst
vorüber. Um ein Problem auf experimentellem Wege bis in seine letzten
Konsequenzen zu verfolgen, bedarf es häufig eines Aufwandes an Kosten
und an Mühe, der die Kräfte des einzelnen bei weitem übersteigt. So
wurde das Gebiet der Kondensation der Gase in den zwanziger Jahren von
*Faraday* durch einfache Versuche erschlossen[631]. Sein Verfahren
bestand darin, daß er Gase aus der Entwicklungsflasche in geschlossene
Gefäße leitete und sie in einigen Fällen unter dem so erzeugten Druck
verflüssigte. An die Stelle dieser einfachen Versuchsanordnung trat
die Kompressionsmaschine. Und als man erkannte, daß der bloße Druck
häufig nicht ausreicht, wandte man gleichzeitig tiefe Temperaturen an.
Zu einem gewissen Abschluß gelangte diese Versuchsreihe erst durch die
Bemühungen *Dewars*, der unter einem hohen Druck stark abgekühlten
Wasserstoff verflüssigte. Mit dem Aufbau des dafür erforderlichen
Apparates waren drei Ingenieure ein volles Jahr beschäftigt, so daß die
Schlußbemerkung *Dewars*[632], daß zu derartigen Versuchen vor allem
Geld gehöre, sehr berechtigt erscheint.

Um die Forschung größeren Stiles zu ermöglichen, genügt es heute
selbst nicht mehr, daß die Regierungen und die Akademien dem
wissenschaftlichen Arbeiter Geldmittel zur Bewältigung bestimmter
Probleme zur Verfügung stellen. Man ist daher zur Einrichtung
besonderer Forschungsinstitute geschritten. An deutschen Unternehmungen
dieser Art ist die von *Werner Siemens* ins Leben gerufene
physikalisch-technische Reichsanstalt zu nennen, mit deren Leitung
*Helmholtz* während der letzten Jahre seines Lebens (seit 1888) betraut
war. Rein wissenschaftlichen Zwecken soll die anfangs 1911 ins Leben
gerufene Kaiser Wilhelm-Gesellschaft dienen. Sie wurde mit einem
Kapital von 11 Millionen Mark gegründet und stellt sich die Aufgabe,
Institute zu schaffen, an denen Gelehrte sich ausschließlich der
Forscherarbeit widmen. Entstanden sind bis jetzt ein chemisches und ein
chemisch-physikalisches Institut.

Zu den Forschungsmitteln der heutigen Wissenschaft gehört auch die
Anwendung gewaltiger Druckkräfte sowie sehr hoher und sehr tiefer
Temperaturen.

Durch die Anwendung gewaltiger Druckkräfte wurde z. B. der seit alters
geltende Satz, daß die Körper nur im gelösten Zustande chemisch
wirken[633], einer erheblichen Einschränkung unterworfen. So gelang
es, um nur eine der zahlreichen, durch Druck bewirkten Umsetzungen
zu erwähnen, in einem völlig trockenen Gemisch von Bariumsulfat
und Natriumkarbonat bei gewöhnlicher Temperatur die Bildung von
Natriumsulfat und Bariumkarbonat herbeizuführen, indem man das Gemenge
einem Drucke von 6000 Atmosphären aussetzte[634].

Die Anwendung außerordentlich tiefer Temperaturen erschließt ein
unabsehbares Feld für weitere Untersuchungen. Während z. B. die
Reaktionsfähigkeit der Materie durch eine Erhöhung des Druckes eine
beträchtliche Zunahme erfährt, stellt sich unter dem Einfluß tiefer
Temperaturen das Gegenteil ein. So werden die Alkalimetalle bei der
Temperatur des siedenden Sauerstoffes von diesem Elemente, für das sie
sonst die größte Affinität besitzen, überhaupt nicht angegriffen.

Auch die Bemühungen, sehr hohe Wärmegrade zu erzeugen, eröffnen die
Aussicht auf eine Fülle ungeahnter Fortschritte von technischer und
theoretischer Bedeutung. Als das wichtigste Mittel zur Erzielung
hoher Temperaturen ist seit einigen Jahrzehnten an die Stelle des
Knallgasgebläses der elektrische Ofen[635] getreten, ein Apparat, der
uns das Calciumkarbid, das Karborund und andere technisch wichtige
Verbindungen beschert, sowie die Darstellung des Aluminiums im großen
ermöglicht hat. Indem man im elektrischen Ofen Kohlenstoff in flüssigem
Eisen löste und unter hohem Druck kristallisieren ließ, gelang sogar
die Herstellung von Diamanten.

Um das Verhalten flüchtiger Elemente und Verbindungen bei hohen
Temperaturen zu studieren und zu wichtigen Schlüssen bezüglich der
Konstitution der Materie zu gelangen, sind ergiebige Wärmequellen nicht
das einzige Erfordernis, sondern hier handelt es sich in erster Linie
um die Beschaffung eines widerstandsfähigen Materiales. An die Stelle
des anfänglich benutzten Glases traten Porzellan und Platin, so daß
die Bestimmung der Dampfdichte schließlich bei 1700° ausgeführt werden
konnte. Ein interessantes Ergebnis dieser insbesondere von *Victor
Meyer* angestellten pyrochemischen Untersuchungen besteht darin, daß
die Elemente Chlor, Brom und Jod bei einer Temperatur von 1400° nicht
mehr im molekularen Zustande beharren, sondern in ihre Atome gespalten
werden, während z. B. Sauerstoff und Stickstoff bei jener Temperatur
ihr molekulares Gefüge noch nicht ändern. Den Bemühungen, Gefäße
herzustellen, welche das Platin an Widerstandsfähigkeit übertreffen und
eine Ausdehnung dieser für die Erkenntnis der Konstitution der Materie
so überaus wichtigen Versuche ermöglichen, ist *Victor Meyer* durch
einen allzu frühen Tod entrissen worden. Der Gedanke, im Einklang mit
dem periodischen System die zusammengesetzte Natur der Elemente auf
pyrochemischem Wege nachzuweisen, wird aber auch für spätere Forscher
leitend bleiben.

Während man einerseits die Zurückführung der Elemente auf einen
einzigen Urstoff wenigstens in Betracht zieht, hat die analytische
Chemie während der letzten Jahrzehnte die Zahl der Elemente noch
immerfort durch die Entdeckung neuer Grundstoffe vermehrt. Neben dem
Skandium und dem Germanium, deren Bedeutung für das periodische System
wir kennen lernten, sind hier in erster Linie Argon und Helium zu
nennen. Hat doch der Entdecker des Germaniums der Meinung Ausdruck
verliehen, daß die Erforschung dieser Elemente einen Anstoß zum
weiteren Ausbau, wenn nicht zur Umgestaltung des periodischen Systemes
geben werde[636].

Neben der wachsenden Schärfe der Messungen und der großartigen
Entwicklung der experimentellen Technik erweist sich die innige
Verknüpfung der verschiedenen Wissenschaftsgebiete als eine
unerschöpfliche Quelle des Fortschritts. So ist im Verlauf der
letzten Jahrzehnte aus bescheidenen Anfängen die physikalische Chemie
erwachsen, die neben einer Umgestaltung der chemischen Technik
auch einen tieferen Einblick in die Natur der chemischen und der
elektrischen Vorgänge herbeizuführen bestrebt ist.

Ein technisches Problem von großer Wichtigkeit, das erst vor kurzem
mit Hilfe der neuesten Methoden der physikalischen Chemie bewältigt
wurde, ist die Erzeugung von Ammoniak aus seinen Elementen[637]. Die
älteren Bemühungen, den mit einer sehr geringen Affinität begabten
Stickstoff an Wasserstoff zu binden, waren erfolglos geblieben.
Bei der Wiederaufnahme des Problems erforschte man zunächst für
Ammoniak, Stickstoff und Wasserstoff die Bedingungen des chemischen
Gleichgewichts. Man fand, daß bei etwa 1000° Ammoniak in seine
Elemente zerfällt, gleichzeitig aber daraus in geringen Mengen neu
entsteht (NH_{3} ⇄ N + 3H). Nun galt es, in ungezählten Versuchen zu
ermitteln, in welcher Weise die Synthese des Ammoniaks nicht nur von
der Temperatur, sondern von gewissen Katalysatoren, vom Druck und
von Strömungsverhältnissen abhängt. Schließlich hat man diejenigen
Bedingungen, die man als die günstigsten ermittelt hatte, so vereinigt,
daß das Problem nicht nur wissenschaftlich, sondern auch technisch
gelöst war. Das heißt, daß synthetisches Ammoniak mit dem Ammonsulfat
der Gasanstalten, dem Chilesalpeter und der durch Elektrosynthese
erzeugten Salpetersäure auf dem Weltmarkt in Wettbewerb treten
konnte[638].

Nicht minder belangreich wie die technischen Fortschritte sind die
Früchte, welche die innige Verknüpfung der Physik mit der Chemie
auf wissenschaftlichem Gebiete zeitigt. Hier sind *van't Hoffs*
Entdeckung, daß die Stoffe in der Lösung denselben Gesetzen gehorchen
wie im gasförmigen Zustande, sowie die von *Arrhenius* und *Ostwald*
begründete Theorie der elektrolytischen Dissoziation die Etappen, die
in erster Linie geeignet scheinen, dem weiteren Eindringen in das
Gebiet der Molekularphysik und die Natur des chemischen Prozesses die
nötigen Stützen zu gewähren[639].

Daß sich nicht nur zwischen den einzelnen Wissenschaften, sondern auch
zwischen den Teilgebieten eines und desselben Zweiges noch manche
wichtige Beziehung knüpfen läßt, haben die epochemachenden, die Kluft
zwischen der Optik und der Elektrizitätslehre überbrückenden Versuche
eines *Hertz* ergeben.

Auf dem durch *Hertz* erschlossenen Felde der elektrischen Strahlung,
welches durch die Entdeckung *Röntgens* noch eine ungeahnte Erweiterung
erfuhr, sehen wir heute zahlreiche Forscher tätig. Das letzte, von
einer Lösung wohl noch weit entfernte Problem, das diesen vorschwebt,
ist die Frage nach der Natur des raumerfüllenden Äthers, der an die
Stelle der früheren Imponderabilien getreten ist, und nach seinem
Verhältnis zu der wägbaren Materie. Ob den zu erhoffenden Aufschlüssen
gegenüber die atomistische Auffassung des Naturganzen Stand halten
oder eine rein energetische an deren Stelle treten wird, hängt von den
schließlichen Erfolgen der hier gestreiften Untersuchungen ab.

Eine wenn auch nur skizzenhafte Darstellung der Entwicklung dieses
Forschungsgebietes soll uns zu den hier noch einer Lösung harrenden
Problemen führen.

Auf die eigentümlichen Erscheinungen, welche der elektrische Funken
bei seinem Durchgange durch stark evakuierte Röhren darbietet, war man
schon um die Mitte des 18. Jahrhunderts aufmerksam geworden[640].
Etwa hundert Jahre später gelang es dem Mechaniker *Geißler*, mit
Hilfe seiner Quecksilberluftpumpe Glasröhren in solchem Grade zu
evakuieren, daß sich in ihnen nur noch eine Spur von Quecksilberdampf
oder von einem beliebigen Gas befand. In einer solchen Röhre, in
welcher die Verdünnung bis zu einem Drucke von 0,001 mm gelangt ist,
machen sich bei der Entladung eigentümliche Erscheinungen bemerkbar.
Wie zuerst *Hittorf* im Jahre 1869 beobachtete, füllt sich die Röhre
mit einem Licht, das von der Kathode ausgeht und das Glas sowie
Mineralien zur Fluorescenz bringt. Werden metallische Gegenstände der
Kathode gegenüber angebracht, so werfen sie einen von der Kathode
fortgerichteten Schatten. Das beweist, daß die Strahlen von der Kathode
ausgehen und sich gradlinig fortpflanzen. Daß diese Kathodenstrahlen
von einem Magneten beeinflußt werden, bemerkte schon *Hittorf*.

Durch einen Zufall machte 1895 *Röntgen* die Entdeckung, daß von
den Stellen, auf welche die Kathodenstrahlen treffen, unsichtbare
Strahlen ausgehen. Diese von den Kathodenstrahlen erzeugten Röntgen-
oder X-Strahlen machen sich erst dadurch bemerkbar, daß sie
fluoreszierende Substanzen zum Leuchten bringen und photochemische
Wirkungen hervorrufen. Daß es sich hier um eine eigene Strahlengattung
handelt, zeigte sich darin, daß die Röntgenstrahlen im Gegensatz zu
den Kathodenstrahlen vom Magneten kaum beeinflußt werden und weder
Reflexion noch Brechung erleiden. Ihre Fähigkeit, auch undurchsichtige
Stoffe in mehr oder minder hohem Grade zu durchdringen, vereint mit
ihrer Wirkung auf den Fluorescenzschirm oder die photographische Platte
hat bekanntlich zu einer wichtigen Verwendung der Röntgenstrahlen auf
dem Gebiete der ärztlichen Untersuchung geführt.

Vor einem neuen Rätsel stand man, als *Becquerel* im Jahre 1896
dunkle Strahlen beobachtete, die im Gegensatz zu den Kathoden- und
den Röntgenstrahlen ohne jede Mitwirkung elektrischer Entladungen
entstehen. *Becquerel* bemerkte, daß ein Uransalz[641] durch
eine undurchsichtige Substanz hindurch auf eine photographische
Platte wirkte. Er war zunächst geneigt, diese Erscheinung aus der
Phosphorescenz des Salzes zu erklären. Indes ergab die weitere
Untersuchung, daß das Uransalz auch durch undurchsichtige Substanzen
hindurch auf die Platte wirkte, wenn man das Salz nicht dem Lichte
ausgesetzt hatte. Es ergab sich ferner, daß selbst nach längeren
Zeiträumen die Intensität der in völliger Dunkelheit von dem Uransalze
ausgesandten Strahlen nicht abnahm. Da alle Uransalze, mochten sie fest
oder gelöst sein, das gleiche Verhalten zeigten, so kam *Becquerel*
auf den Gedanken, daß das Uranmetall die gleichen dunklen Strahlen
vielleicht in einem noch höheren Maße aussenden möge. Die Vermutung
wurde durch den Versuch bestätigt. Bald darauf (1896) entdeckte
*Becquerel*, daß die von dem Uran ausgehenden Strahlen Gasen die
Eigenschaft erteilen, elektrische Körper zu entladen, eine Eigenschaft,
die man später zum Nachweise der Radioaktivität verwertet hat.

Im Jahre 1897 konnte *Becquerel* die ganz erstaunliche Mitteilung
machen[642], daß Uransalze, die er länger als ein Jahr, geschützt
gegen jede Strahlung, aufbewahrt hatte, mit unverminderter Stärke
Strahlen aussandten, die durch undurchsichtige Körper hindurch auf die
photographische Platte wirken. Die Frage nach der Quelle dieser Energie
wurde dadurch immer rätselhafter.

Im Jahre 1898 dehnte das Ehepaar *Curie* die Untersuchung auf Uran und
Thor enthaltende Mineralien (Pechblende, Uranit) aus. Sie vermuteten,
daß diese Mineralien eine Substanz enthalten konnten, die stärker wirkt
als die genannten Metalle. Um diese Vermutung auf ihre Richtigkeit
zu prüfen, lösten sie die Mineralien in Säuren. Beim Hindurchleiten
von Schwefelwasserstoff blieben Uran und Thor in Lösung. Der
Schwefelwasserstoffniederschlag, in dem sich eine Anzahl von Metallen
befand (Blei, Kupfer, Wismut usw.) erwies sich als sehr aktiv. Durch
geeignete Lösungsmittel ließen sich eine Anzahl von Metallen aus dem
Niederschlag entfernen. Schließlich hinterblieb ein vorzugsweise
Wismut enthaltender Rest, dessen Emmissionsvermögen 400mal so groß
war wie dasjenige des Uran[643]. Fällte man die gelösten Mineralien
mit Schwefelsäure, so erwies sich der vorwiegend aus Bariumsulfat
bestehende Niederschlag noch aktiver als der nach dem ersten Verfahren
mit Schwefelwasserstoff erhaltene. Da Bariumverbindungen für gewöhnlich
das merkwürdige, von *Becquerel* entdeckte Strahlungsvermögen nicht
aufweisen, so wurden P. und *S. Curie* auf die Vermutung geführt,
daß dem aus der Lösung von Uranpecherz ausgefällten Bariumsulfat,
das Sulfat eines dem Barium sehr nahestehenden, bisher unbekannten
Elementes beigemengt und daß dieses Element der Träger der neuen,
später als Radioaktivität bezeichneten Eigenschaft sei. Sie nannten
dieses neue, zunächst sehr hypothetische Element Radium. Ob es sich
hier tatsächlich um ein neues Element handelt, konnte nur mit Hilfe der
Spektralanalyse entschieden werden. Sie ergab die Richtigkeit der von
P. und *S. Curie* ausgesprochenen Vermutung. Der Spektralapparat ließ
nämlich in den Rückständen des Uranpecherzes eine Linie von bestimmter
Wellenlänge erkennen, die keinem bekannten Elemente zugeschrieben
werden konnte und die immer deutlicher hervortrat, je mehr man das
Strahlungsvermögen der Masse durch weitere Konzentration erhöhte.

Groß war das Aufsehen, als im Jahre 1899 Radiumpräparate der
Versammlung deutscher Naturforscher und Ärzte vorgeführt wurden.
Bei dieser Demonstration war ein Präparat in einer 12 mm dicken
Bleiumhüllung untergebracht. Trotzdem erregten die von dem Präparat
ausgehenden Strahlen außerhalb der Bleiumhüllung das Aufleuchten
eines Bariumplatinzyanürschirmes, der ein zum Nachweis von
Fluorescenzwirkungen besonders geeignetes Mittel ist.

Mit dem Beginn des 20. Jahrhunderts wurde die eingehendere Erforschung
der Radioaktivität von zahlreichen Chemikern und Physikern in die
Hand genommen. Man entdeckte, daß sich bei dem Vorgänge verschiedene
Strahlengattungen (α-, β- und γ-Strahlen) unterscheiden lassen und daß
mit der Strahlung eine Gewichtsabnahme verbunden ist. Die Strahlung
besteht daher zum Teil in einer Absonderung von Substanz. Man hat
diese gasförmige Substanz rein dargestellt und Emanation genannt.
Das größte Aufsehen erregte es, daß Radium, scheinbar im Widerspruch
zum Energiegesetz, fortwährend Wärme ausstrahlt, eine Tatsache, die
wegen der langen Dauer dieses Prozesses nur aus der Annahme eines
ganz ungeheuren, in dem Radium steckenden Energievorrats erklärt
werden kann. Im Widerspruch zu den bisherigen Erfahrungen und Theorien
bemerkte man ferner, daß sich die aus dem Element Radium entstandene
Emanation in das Element Helium[644] umwandelt. Nach den neuesten
Ergebnissen sind die Teilchen der α-Strahlen positiv geladene
Heliumatome. Alle radioaktiven Stoffe, die α-Strahlen aussenden,
erzeugen also fortdauernd Helium[645]. Die β-Strahlen sind dagegen
negative Elektronen. Sie entsprechen also den in den *Crookes*schen
Entladungsröhren auftretenden Kathodenstrahlen. Auf dem Gebiete der
Radiumforschung ist trotz der angestrengten Arbeit eines Jahrzehnts und
der Feststellung zahlreicher Tatsachen sehr vieles noch aufzuhellen.
Daneben erwächst der Theorie die Aufgabe, sich den neuen Tatsachen
anzupassen, soweit sich letztere den früheren Theorien nicht einfügen
lassen. Am besten ist diese Anpassung der schon um 1880, also vor
der Entdeckung der Radioaktivität geschaffenen Elektronentheorie
gelungen. Nach dieser von *H. A. Lorentz* begründeten Theorie ist
die Elektrizität an Masse gebunden. Aus den zur Bekräftigung dieser
Vorstellung unternommenen Versuchen ließ sich ermitteln, daß die
Massenteilchen, die als die Träger der negativen Elektrizität
betrachtet werden, etwa 2000mal leichter sind als die Atome des
Wasserstoffs, dem die Chemie das kleinste Atomgewicht zuschreibt.
Die mit einer bestimmten elektrischen Ladung versehenen Massen, die
Elektronen, können aus dem Atom heraustreten. Dies geschieht z. B.
beim Reiben. Das zurückbleibende Atom ist positiv geladen. Es wird als
positives Ion bezeichnet. Verbinden sich die freigewordenen Elektronen
mit einem neutralen Atom, so wird dieses zum negativen Ion. Die
Kathodenstrahlen stellen sich nach dieser Theorie als abgeschleuderte
Elektronen dar. Daß sie negativ sind, läßt sich daraus schließen,
daß sie von einem negativ geladenen Körper abgelenkt werden. Der
galvanische Strom, sowie die Fortleitung der Elektrizität in den
Metallen besteht nach dieser Auffassung gleichfalls in einer Wanderung
der Elektronen. *Lorentz* bezweckte mit seiner Elektronentheorie nicht
etwa die Beseitigung, sondern den Ausbau der von *Maxwell* auf Grund
der Untersuchungen *Faradays* entwickelten elektromagnetischen Theorie
des Lichtes. Er zeigte, wie durch die Annahme elektrisch geladener
Teilchen in den durchsichtigen Körpern gewisse optische Erscheinungen
ihre Erklärung finden. Die *Maxwell*schen Gleichungen für den freien
Äther ließ *Lorentz* in Geltung. Die Elektronen beeinflussen nach ihm
die elektrischen und die optischen Vorgänge nur dadurch, daß sie nebst
ihren Ladungen eine schwingende Bewegung ausführen.

Eine Stütze erhielt die Elektronentheorie dadurch, daß sie das von
*Zeemann* im Jahre 1896 entdeckte Phänomen vorherzusagen vermochte.
*Zeemanns* Phänomen besteht darin, daß sich die Spektrallinien
eines leuchtenden Dampfes unter der Wirkung eines genügend starken
Magnetfeldes spalten[646].

Die durch *Lorentz* geschaffene atomistische Auffassung der
Elektrizität bedeutet übrigens in gewissem Sinne eine Rückkehr zu
früheren Vorstellungen. So hatte schon *Wilhelm Weber* um die Mitte
des 19. Jahrhunderts die elektrischen Erscheinungen aus der Annahme
elektrischer Atome zu erklären gesucht. Auch *Helmholtz* war geneigt,
aus den *Faraday*schen elektrolytischen Gesetz auf die Existenz
gewisser Elementarquanten der Elektrizität zu schließen, die an
den Elektroden sich von den geladenen chemischen Atomen, den Ionen
*Faradays*, trennen sollten.

Seitdem man gefunden hat, daß die radioaktiven Stoffe ohne äußere
Einwirkung Elektronen aussenden, hat man sich der Elektronentheorie
mit dem doppelten Interesse zugewandt. Diese Theorie und die weitere
Erforschung der Radioaktivität gehen heute vollkommen Hand in
Hand[647]. Das wird solange dauern, bis neue Tatsachen entdeckt werden,
denen sich die Theorie nicht anzupassen vermag. Aber selbst dann
werden die Vorstellungen, welche die heutige Physik beherrschen, von
der Geschichte der Wissenschaften als eine für die betreffende Zeit
sehr wertvolle Arbeitshypothese anerkannt werden. In dieser Geschichte
steht dem Wechsel der Theorie als das Bleibende nicht nur das Reich der
einwandsfrei ermittelten Tatsachen gegenüber. Von demselben beständigen
Wert wie die Tatsachen erweisen sich vielmehr auch die Überlegungen,
die zur Entdeckung und Verknüpfung der Tatsachen geführt haben. In der
Hervorhebung dieses Gesichtspunktes liegt vor allem die Bedeutung der
geschichtlichen Betrachtungsweise. Sie stellt dar, was geworden ist
und nicht, was wird und daher zunächst nur in unbestimmten Umrissen
erscheint. Das unterscheidet die Geschichte der Wissenschaften von
der Wissenschaft des Tages, die, wie die Kultur im allgemeinen, das
letzte Glied einer fast endlos scheinenden Kette einer abgeschlossenen
Entwicklung und der Anfangspunkt einer ebenso unabsehbaren Folge
weiterer Entwicklung ist.

Ob es der Wissenschaft gelingen wird, an der Hand der Elektronentheorie
Dinge, wie z. B. die Natur der Sonnenkorona und der Kometen, das Alter
der Erde[648], sowie den Aufbau der Elemente zu enträtseln, bleibt
der Zukunft vorbehalten. Jedenfalls gehören solche Dinge heute schon
zu den diskutierbaren Problemen der wissenschaftlichen Forschung.
Ferner weist alles darauf hin, daß das als Radioaktivität bezeichnete
Verhalten immer mehr den Charakter des Vereinzelten verliert. So hat
sich gezeigt, daß nicht nur das Uran, sondern auch das Thorium[649]
den Ausgangspunkt einer radioaktiven Reihe von Umwandlungsprodukten
bildet. Uran und Thor besitzen beide ein sehr großes Atomgewicht (U =
237,7; Th = 232,4), während das letzte Umwandlungsprodukt des Uran,
das Helium, nur das Atomgewicht 3,94 hat. Nach der von *Rutherford*
und *Soddy* begründeten Theorie deutet das hohe Atomgewicht der
radioaktiven Elemente auf einen komplizierten Bau der Atome hin, und
die Radioaktivität hat darin ihre Ursache, daß die kompliziert gebauten
Atome einem Zerfall unterliegen.

Als ein Beispiel, wie eine Methode aus einer älteren erwachsen und eine
solch vielseitige Verwendbarkeit finden kann, wie es sich die reichste
Phantasie nicht hätte ausmalen können, wollen wir in aller Kürze
die Entwicklung des photographischen Verfahrens zur Kinematographie
betrachten.

Die ersten photographischen Aufnahmen erforderten einen Zeitraum
von Minuten, ja Stunden. Es konnten dafür also zunächst nur ruhende
Gegenstände in Betracht kommen. Durch die Verbesserungen der
Methode wurde die zu einer Aufnahme erforderliche Zeit immer mehr
eingeschränkt. Schließlich belief sie sich nur noch auf den Bruchteil
einer Sekunde. Den Gedanken, die Momentphotographie zum Studium von
Bewegungserscheinungen zu verwerten und auf diese Weise nicht nur einen
Zustand, sondern einen Vorgang zu photographieren, haben um 1880 der
Franzose *Marey* und der Deutsche *Anschütz* verwirklicht.

*Marey* stellte sich als Ziel, das Bild, das die Bewegungen des Gehens,
Laufens und Springens darbieten, in eine Reihe von Augenblicksbildern
zu zerlegen. Der erste von ihm hergestellte Apparat gestattete, 24
Aufnahmen in der Sekunde zu machen. Bei dem verbesserten Apparat,
den *Marey* 1888 der französischen Akademie der Wissenschaften
vorlegte, vermittelte ein Uhrwerk gleichzeitig das Öffnen des
Verschlusses und die Fortbewegung des zur Aufnahme des Negativs
bestimmten Papierstreifens. Einen hohen Grad der Vollendung empfing der
kinematographische Apparat, mit dem man heute bis zu 2000 Aufnahmen in
der Sekunde erzielen kann, durch die Einführung der Zelluloidfilms.

*Anschütz* kam 1882 auf den Gedanken, derartige Reihen von
Augenblicksaufnahmen vermittelst des schon lange als Spielzeug
bekannten Stroboskops oder Lebensrades zu einem Gesamteindruck zu
vereinigen. Auf diesen Grundlagen schuf *Lumière* im Jahre 1895
den Apparat für kinematographische Wiedergaben, wie wir ihn heute
zu wissenschaftlichen Zwecken, zur Belehrung und zur Unterhaltung
benutzen. *Lumière* traf nämlich die Einrichtung, daß die Reihe der
Momentaufnahmen in rascher Folge auf einen Schirm projiziert wurde.

Die Dienste, welche das kinematographische Verfahren der Wissenschaft
geleistet hat, lassen sich hier nicht alle aufzählen. Es gibt wohl kein
Gebiet, das nicht durch dieses Verfahren bereichert wäre und nicht
noch fortgesetzt Nutzen daraus zöge. Man hat es auf alle Vorgänge
von den astronomischen bis hinab zur *Brown*schen Molekularbewegung
anzuwenden verstanden. Durch Verbindung der Kinematographie mit
der ultramikroskopischen Methode ist es neuerdings sogar gelungen,
Vorgänge, die sich in den Zellen oder im lebenden Blute abspielen,
wie z. B. das Verhalten der weißen Blutkörperchen gegen Bakterien,
zu fixieren, und eingehender zu untersuchen, als es durch bloße
Beobachtung am Mikroskope möglich ist.

Zu der Anwendung des Ultramikroskops gesellte sich die
kinematographische Aufnahme der vermittelst der Röntgenstrahlen
erhaltenen Bilder, so daß es heute z. B. möglich ist, die Bewegungen
des Magens und des Herzens auf diesem Wege zu reproduzieren und
eingehend zu untersuchen. Anfangs ließ man die Lichtbilderserien
mit der gleichen Geschwindigkeit ablaufen, mit der sie in dem
Aufnahmeapparat entstanden waren. Man erhielt auf diese Weise ein
lebendes Bild, d. h. eine Wiedergabe des Vorganges, wie ihn das Auge
gesehen haben würde, wenn es die Stelle der kinematographischen Kamera
eingenommen hätte. Zwar bestehen feinere Unterschiede. Indessen, bis zu
einem gewissen Grade, ist das Gesagte zutreffend.

Zu Ergebnissen, die sich durch die bloße Beobachtung nicht erzielen
lassen, führte eine Beschleunigung sowie eine Verzögerung beim
Ablaufenlassen des Films während der Projektion des Vorganges.
Dies für wissenschaftliche Beobachtungen außerordentlich wertvolle
Resultat ergibt sich daraus, daß man einen für das genauere Studium
zu rasch verlaufenden Vorgang so verlangsamen kann, daß er sich in
allen Stadien übersehen läßt. Ein derartiges retardierendes Verfahren
hat beispielsweise bei der Untersuchung der Kristallisation, der
hydrodynamischen Vorgänge, der Wellenbewegung, der Schwingungen fester
Körper usw. Aufschlüsse gebracht, welche durch die unmittelbare
Beobachtung niemals erzielt worden wären.

Bei sehr langsam vor sich gehenden Erscheinungen, welche die Geduld des
Beobachters ermüden würden, z. B. bei Bewegungen im Pflanzenreich, hat
man das Charakteristische der Erscheinung sofort erkannt, indem man die
Reproduktion der kinematographischen Aufnahme erheblich beschleunigte.

       *       *       *       *       *

Sämtliche Gebiete der Naturwissenschaften stehen heute noch mehr
als in den früheren Perioden unter dem überwiegenden Einfluß der
chemisch-physikalischen Forschung. Auf die von letzterer gebotenen
Hilfsmittel ist man vor allem angewiesen, wenn es astronomische
Probleme zu enträtseln gilt.

So ist der Aufschwung, den die Himmelskunde durch die Erfindung des
Fernrohrs erfuhr, kaum größer gewesen als derjenige, den in unserem
Zeitalter die Einführung des Spektroskops, sowie der photographischen
Kamera für die astronomische Wissenschaft herbeigeführt hat. Des
ferneren hat sich kein physikalischer Grundsatz gleich fruchtbar
für diese Disziplin erwiesen als der von *Doppler* ausgesprochene
Gedanke[650], daß die Höhe eines Tones, sowie die Art eines
Lichteindruckes davon abhängen, ob sich die Entfernung zwischen der
Wellenquelle und dem empfindenden Organe vergrößert oder verringert.

Als man 1868 kleine Verschiebungen der Linien bekannter Elemente in den
Spektren der Sterne wahrnahm, erinnerte man sich des *Doppler*schen
Prinzips, das jene nach beiden Seiten stattfindenden Verschiebungen
nicht nur zu erklären vermochte, sondern auch ein Mittel an die Hand
gab, um aus dem Grade dieser Verschiebungen die Größe der Annäherung
und der Entfernung eines lichtspendenden Körpers in absolutem Maße zu
ermitteln, selbst wenn, wie bei Arktur, die Tiefe des zwischenliegenden
Raumes so ungeheuer ist, daß der Lichtstrahl Jahrzehnte braucht, um
unser Spektroskop zu treffen.

Die Methode der Linienverschiebung ermöglichte es ferner den Leitern
des Potsdamer Observatoriums[651], eine Erklärung der rätselhaften
Erscheinung zu geben, die Algol im Sternbilde des Perseus den
Astronomen seit 200 Jahren bietet. Dieser Stern zeigt nämlich innerhalb
der kurzen Zeit von 68 Stunden einen eigentümlichen Lichtwechsel.
Nachdem er etwa 60 Stunden als Stern 2. Größe geglänzt hat, nimmt er
innerhalb 4 Stunden um mehrere Größen ab, wächst dann in derselben Zeit
wieder zu einem Gestirn 2. Größe an, um diesen Wechsel nach abermals
60 Stunden zu wiederholen. Die spektroskopische Beobachtung ergab,
daß sich Algol vor dem Minimum von uns entfernt und danach sich uns
wieder nähert. Der Stern besitzt also eine kreisende Bewegung, welche
der Periode des Lichtwechsels entspricht. Beide Erscheinungen weisen
darauf hin, daß, wie schon früher vermutet wurde, Algol zur Klasse der
Doppelsterne gehört, und daß ein dunkler, sehr naher Begleiter durch
seine Vorübergänge jenen eigenartigen Lichtwechsel hervorruft.

Auch wo es sich um leuchtende Doppelsterne handelt, welche durch
die schärfsten Teleskope nicht getrennt gesehen werden können, gibt
das Spektroskop uns Aufschluß. In diesem Falle werden nämlich die
Spektrallinien in bestimmten Zeitintervallen doppelt erscheinen und
damit beweisen, daß das scheinbar einheitliche Licht des Gestirnes von
einem sich uns nähernden und von einem sich entfernenden Weltkörper
ausgesandt wird[652].

*Huggins*, der zuerst die Geschwindigkeit des Sirius bestimmte,
äußerte die Ansicht, daß man mit Hilfe dieser Methode die wichtigsten
Entdeckungen des 20. Jahrhunderts machen werde[653]. Da das Spektroskop
nur die in die Gesichtslinie fallende Bewegungskomponente zu messen
gestattet, bedarf es einer Ergänzung durch die Bestimmung der senkrecht
zu jener Richtung vor sich gehenden Ortsveränderungen.

An diesem Punkte setzt eine astronomische Aufgabe ein, die an Bedeutung
und an Großartigkeit bisher nicht ihres Gleichen hat. Im Jahre 1887
faßte nämlich in Paris eine internationale Versammlung den Beschluß,
eine Himmelskarte auf photographischem Wege herzustellen. Viele
Sternwarten, unter denen sich das astrophysikalische Observatorium
zu Potsdam befindet, haben sich in diese Aufgabe geteilt. Ihre
Organisation hat bis zur Erledigung der Einzelheiten allein drei Jahre
gedauert. Handelt es sich doch um 22000 Aufnahmen, die alle Sterne
bis hinab zur 14. Größenklasse umfassen. Früchte sind von dieser
Riesenarbeit aber nur dann zu erhoffen, wenn spätere Generationen sie
wiederholen und so die nötigen Vergleichspunkte gewinnen werden. Es
ist dies die einzige Möglichkeit, die am Fixsternhimmel periodisch
vor sich gehenden Bewegungen, sowie die Bahn des Sonnensystems,
dessen augenblickliche Bewegungsrichtung die Forschungen der letzten
Jahrzehnte mit einiger Zuverlässigkeit dargetan haben, zu enthüllen.

Wenden wir uns von den fernen Sonnen zu den Gliedern unseres
Planetensystems, so sind die Aufgaben, die sich auch hier dem
Astronomen bieten, nicht weniger interessant und zahlreich,
zumal die Begierde, einen Einblick in die auf der Oberfläche der
nächsten Himmelskörper stattfindenden Vorgänge zu tun, durch einige
Entdeckungen der neueren Zeit in ganz besonderem Grade rege geworden
ist. Leider wird das Teleskop die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit
wohl bald erreicht haben, so daß die Hoffnung, durch Beobachtung
der Marsoberfläche z. B. unverkennbare Spuren lebender Wesen zu
finden, kaum jemals in Erfüllung gehen dürfte. Vorläufig bietet auch
das organische Leben, wie es sich hier auf der Erde abspielt, der
Aufgaben und der Rätsel so viele, daß es dem forschenden Geiste an
Zeit mangelt, sich wissenschaftlichen Träumen über eine Vielheit der
Lebewelten hinzugeben.

Seitdem man die höheren Organismen als eine Vereinigung von
Elementargebilden auffassen gelernt hat, erblickt die Physiologie
ihre wichtigste Aufgabe in dem Studium der einzelnen Zelle mit ihrem
protoplasmatischen Inhalt in der Voraussetzung, daß sie sich hier dem
Problem des Lebens in seiner einfachsten Gestalt gegenüber befindet.
Bisher hat man sich indessen fast ausschließlich darauf beschränkt, den
Ablauf der Verrichtungen der Zelle, sowie die Reaktionen der lebenden
Substanz auf den Angriff der verschiedenartigsten Kräfte nach Art und
Größe kennen zu lernen. Die wichtige Aufgabe dagegen, den Lebensvorgang
selbst als chemisch-physikalischen Prozeß zu deuten, hat sich bisher
als wenig zugänglich erwiesen, wenn sich die Physiologie auch von der
Überzeugung leiten läßt, daß es ein, wenn auch äußerst verwickelter
Mechanismus ist, dem sie sich gegenüber befindet. So steht z. B. die
Botanik der Assimilation, mit dem die Kette der in der Pflanze und dem
Tiere vor sich gehenden Prozesse erst beginnt, noch fast ebenso ratlos
gegenüber wie zu den Zeiten *Saussures* und *Liebigs*.

Erst in der neuesten Zeit ist es gelungen, auf photochemischem Wege
aus Kohlendioxyd und Wasserstoff Kohlenhydrate ohne die Mitwirkung von
Chlorophyll synthetisch darzustellen[654]. Ließ man ultraviolettes
Licht in Gegenwart von Kaliumhydroxyd auf ein Gemisch von Kohlendioxyd
und Wasser wirken, so bildete sich Formaldehyd (CH_{2}O), das man schon
vor längerer Zeit als das erste Produkt des Assimilationsprozesses
ansprach. Wurde der Versuch in der Weise geändert, daß man die
ultravioletten Strahlen auf Kohlendioxyd und Wasserstoff im
Entstehungszustande wirken ließ, so entstand bei Gegenwart von
Kaliumhydroxyd Zucker, den man ja als ein Polymerisationsprodukt von
Formaldehyd betrachten kann (6 CH_{2}O = C_{6}H_{12}O_{6}).

Zwar ist der Vorgang der Assimilation durch diesen Versuch noch nicht
in allen seinen Einzelheiten erklärt. Doch ist damit bewiesen, daß wir
zu seiner Erklärung nicht etwa eine besondere Fähigkeit der lebenden
Substanz in Anspruch zu nehmen brauchen.

Wie die Assimilation so bietet auch der zweite der fundamentalsten
Vorgänge des organischen Lebens, die Atmung, noch manches Rätsel,
dessen Lösung der Forschung unserer Tage vorbehalten blieb. Zu diesen
Problemen gehört das Leben ohne Sauerstoff oder die Anoxybiose.
Entzieht man einer lebenden Zelle den Sauerstoff, so wird dadurch der
Stoffwechsel keineswegs sofort unterbrochen. Die Zelle spaltet vielmehr
wie bei der normalen Atmung als das Endprodukt der in ihrem Inneren
stattfindenden Zersetzungen Kohlendioxyd ab, ein Vorgang, den man wohl
als intramolekulare Atmung bezeichnet hat. Der Vorgang der Anoxybiose
wurde zunächst an den einfachsten Lebewesen studiert. Die neuere
Physiologie hat diesen Vorgang durch das ganze Tier- und Pflanzenreich
hindurch verfolgen können. Man fand, daß es Parasiten gibt, die
normalerweise ohne Zufuhr von Sauerstoff leben.

Zu den Tieren, die eine zeitweilige Entziehung von Sauerstoff ertragen,
gehören die Frösche, die sich bekanntlich im Winter im Schlamme der
Teiche vergraben. Die noch vor kurzem geltende Annahme, daß diese
Tiere einen Sauerstoffvorrat in ihrem Innern aufspeichern, hat
sich als hinfällig erwiesen. Die geringe zur Erhaltung des Lebens
notwendige Energie wird jedenfalls durch den Zerfall eines Teiles der
Körpersubstanz erzeugt. Darauf weist auch die jüngst entdeckte Tatsache
hin, daß bei der anoxybiotischen Abscheidung von Kohlendioxyd nur ein
Drittel der Wärmemenge erzeugt wird, die sich bei der oxybiotischen
Abscheidung der gleichen Menge Kohlendioxyd entwickelt. Den Vorgang der
Anoxybiose hat man auch an Organen warmblütiger Tiere, z. B. an der
Leber, verfolgen können. Die chemischen und physiologischen Fragen,
die sich an diese Untersuchungen anknüpfen, werden jedenfalls den
Stoff zu vielen neuen Forschungen darbieten. Und so verhält es sich
nicht nur hier, sondern mit jedem anderen Gegenstande und zwar selbst
bei solchen, für die schon ein abgeschlossenes Ergebnis vorzuliegen
schien. Vertiefen wir uns in ihn von neuem, so erweitern sich zwar
unsere Kenntnisse, es tauchen aber auch stets wieder neue Ausblicke und
Fragen auf, so daß es dann oft so scheint, als ob die alten Grundlagen
schwankend geworden seien. In der Biologie macht sich das um so mehr
bemerkbar, als man heute geneigt ist, einer vitalistischen Erklärung
der Erscheinungen einen breiteren Spielraum zu gönnen, während man
vor kurzem noch ausschließlich der mechanistischen Erklärungsweise
huldigte. Dazu kommt die Fortbildung der beschreibenden zur
experimentellen Morphologie und der Wechsel in der Bewertung der von
*Darwin* aufgestellten Lehre von der natürlichen Zuchtwahl. Von einer
Umwälzung und völligen Neugestaltung der Biologie kann aber trotzdem
ebensowenig die Rede sein, wie von einer Umgestaltung der Physik und
der Chemie infolge der Entdeckung der radioaktiven Substanzen und der
Aufstellung der Theorien, die an jene Entdeckung angeknüpft wurden.

Es zeugt von einer tendenziösen Darstellung der Wissenschaften, wenn
es so geschildert wird, als ob ihre Grundlagen ins Wanken geraten
seien und unsere Zeit von neuem aufbauen müsse. Die geschichtliche
Betrachtung läßt erkennen, daß beispielsweise der Wechsel, der um
die Wende des 18. zum 19. Jahrhundert erfolgte, kein geringerer war
als der Umschwung, der sich heute geltend macht. Dennoch stellt sich
jener Wechsel dem Historiker als ein Weiterbauen und nicht etwa als
ein bloßes Niederreißen dar. Ebenso wie in jenem Falle wird dem
Geschichtsschreiber einer späteren Zeit dasjenige, was sich heute
auf dem Gebiete der Wissenschaften vollzieht, als eine Fortbildung
erscheinen, bei dem eins aus dem anderen erwächst.



Namenverzeichnis für Band I-IV.


    A.

    _*Abel, N. H.*_ Fortschritte des Kalküls III, 130.

    _*Abu Mansur.*_ Pharmakologie I, 247.
      Mineralsäuren I, 247.

    _*Achard.*_ Zucker II, 312.
      Rübenzuckerindustrie IV, 407.

    _*Adanson.*_ Pflanzensystem III, 351.

    _*Aepinus.*_ Pyroelektrizität III, 25.
      Influenz III, 25.
      Elektrizität und Magnetismus III, 26.

    _*Aggasiz.*_ Gletscher IV, 275-277.

    _*Agricola*_ (_*Georg Bauer*_). Neuere Mineralogie I, 343.
      Bergwerksbuch I, 344.
      Kennzeichenlehre I, 345.
      Versteinerungen I, 346.

    _*Ahmes.*_ Erstes mathematisches Lehrbuch I, 5-11.

    _*D'Alembert.*_ Aufklärungsperiode II, 365.
      D'Alemberts Prinzip II, 366.

    _*Albatani.*_ »Über die Bewegung der Sterne« I, 230.
      Förderung der Trigonometrie I, 231, 232.

    _*Albertus Magnus.*_ Leben I, 268.
      Zoologische Kenntnisse I, 269, 270.
      Allgemeine Botanik I, 271-273.
      Chemische Kenntnisse I, 274, 275.

    _*Albiruni.*_ Gradmessung I, 229.

    _*Aldrovandi.*_ Tierkunde I, 361.
      Bau der Tiere I, 362.

    _*Alfarabi.*_ Astrologie I, 238.

    _*Alfragani.*_  Astronomisches Hauptwerk I, 230.

    _*Amontons.*_ Luftthermometer III, 44.
      Absoluter Nullpunkt III, 45.

    _*Ampère, A. M.*_ Leben III, 227.
      Regel III, 228.
      Bewegliche Stromleiter III, 229.
      Elektrizität und Erdmagnetismus III, 230.
      Grundgesetz der Elektrodynamik III, 231.
      Solenoid III, 233.
      Astatische Nadel III, 234.
      Erdmagnetismus III, 235.
      Fluor III, 295.
      Avogadros Regel IV, 54.
      Kommutator IV, 86.
      Elektrodynamisches Grundgesetz IV, 98.

    _*Anaxagoras.*_ Ordnen des Prinzips I, 58.
      Meteorite I, 59.
      Quadratur des Kreises I, 65.
      Mondbewegung I, 70.

    _*Anaximander.*_ Gnomon I, 53.
      Weltkarte I, 53.
      Über die Entstehung der Tiere I, 78.

    _*Andrews.*_ Kritische Temperatur IV, 50.
      Permanente Gase IV, 51.

    _*Angström.*_ Spektralanalyse IV, 323.

    _*Anschütz.*_ Kinematographisches Verfahren, IV, 427.

    _*Apollonios.*_ Kegelschnitte I, 134-136.

    _*Appian.*_ Astronomische Instrumente I, 316.

    _*Arago, D. F. J.*_ Leben III, 235.
      Rotationsmagnetismus III, 236. IV, 74.

    _*Archimedes.*_ Exhaustionsverfahren I, 65.
      Leben I, 119.
      Erfindungen I, 120, 121.
      Kugel und Zylinder I, 122, 125.
      Kreismessung I, 123.
      Exhaustionsverfahren I, 123-125.
      Schneckenlinien I, 124.
      Konoide und Sphäroide I, 125.
      Sandesrechnung I, 126.
      Hebelgesetz I, 127.
      Schwerpunktsbestimmungen I, 127.
      Hydrostatisches Prinzip I, 128.
      Kronenrechnung I, 129.

    _*Aristarch.*_ Leben I. 143.
      Entfernung von Mond und Sonne I, 143, 144.
      Heliozentrische Lehre I, 144. Rückblick IV, 12.

    _*Aristill.*_ Bestimmung der Sternörter I, 142, 146.

    _*Aristoteles.*_ Seine Zeit I, 81.
      Leben des Aristoteles, I, 82-84.
      Werke des Aristoteles I, 84.
      Philosophie I, 85.
      Mathematische Schriften I, 87.
      Leichtigkeit, Schwere, Bewegung I, 87.
      Hebelgesetz I, 89.
      Parallelogrammgesetz I, 89.
      Akustik I, 90.
      Optik I, 90.
      Astronomie I, 92-96.
      Lehre von der steten Wiederkehr I, 96.
      Meteorologie I, 97.
      Vier Elemente I, 97, 98.
      Tierkunde I, 99.
      Entwicklung der Tiere I, 100.
      Tiersystem I, 102 bis 104.
      Theorie der Pflanzen I, 105.
      Ernährung und Sexualität I, 106.
      Bedeutung des Aristoteles I, 116.
      Alchemie I, 245.
      Chamäleon IV, 224.

    _*Arrhenius.*_ Ionentheorie IV, 6.
      Aktivitätskoeffizient IV, 367.
      Elektrolytische Dissoziation IV, 371, 420.

    _*Avogadro.*_ Hypothese III, 288. IV, 53.


    B.

    _*Bacon, Francis.*_ Philosophie der Erfahrung II, 93.
      Leben II. 94.
      Bedeutung II, 99.

    -- _*Roger.*_ Fernrohr II, 8.

    _*Baer, K. E. v.*_ Ei des Menschen III, 391.
      Furchungsprozeß III, 392.
      Entwicklung der Wirbeltiere III, 393.
      Urform IV, 249.

    _*v. Baeyer, J. J.*_ Erdmessung IV, 278.

    -- _*A.*_ Indigo IV, 397.

    _*Balard.*_ Brom III, 290.

    _*Bartholin, Erasmus.*_ Doppelbrechung II, 305.
      Doppelspat II, 306.

    _*Basilius Valentinus.*_ Alchemistische Schriften II, 184.

    _*Bauhin, Kaspar.*_ Herbarium I, 358.
     Synonymenwerk II, 196.
     Natürliches System II, 197.

    _*Bell.*_ Rückenmarksnerven IV, 151.

    _*Beccaria.*_ Chemische Wirkung der Elektrizität III, 20.

    _*Becher.*_ Phlogistontheorie II, 308.

    _*Becquerel.*_ Becquerelstrahlen IV, 421.

    _*Behaim.*_ Kreuzstab I, 309. Nautik I, 311.

    _*Behrens.*_ Säulenelektroskop III, 207.

    _*Bell.*_ Telephon IV, 400.

    _*Benzenberg.*_ Meteorite III, 261.

    _*Bergman.*_ Mineralanalysen II, 401.
      Pyroelektrizität III, 26.
      Kohlendioxyd (fixe Luft) III, 140.
      Aufschließen der Silikate III, 146.
      Chemische Verwandtschaft III, 150.
      Doppelte Verwandtschaft III, 151.
      Chemische Analyse III, 152.
      Quantitative Analyse III, 153.
      Mineralwässer III, 153.
      Eisenarten III, 154.

    _*Bernhardi.*_ Eiszeit IV, 277.

    _*Bernoulli I. Daniel.*_ Wesen der Wärme III, 264.
      Kinetische Gastheorie IV, 198.

    -- _*Jakob.*_  Wahrscheinlichkeitsrechnung II, 354.
      Maxima und Minima II, 355.

    -- _*Johann.*_ Erhaltung der Kraft II, 267.
      Brachistochrone II, 355.

    _*Berosus.*_ Babylonische Geschichte I, 27.

    _*Berthelot.*_ Ägyptische Bronce analysiert I, 32.
      Griechische Alchemisten I, 247.
      Chemisches Gleichgewicht IV, 356-360.

    _*Berthollet, C. L.*_ Leben III, 167.
      Analyse des Ammoniakgases III, 168.
      Analyse der Blausäure III, 169.
      Kaliumchlorat III, 169.
      Massenwirkung III, 170; IV, 340.
      Verwandtschaft und physikalische Umstände III, 171.
      Chemische Statik III, 172.
      Chlor III, 173.
      Theorie der Säuren III, 294.

    _*Berzelius, J. J.*_ Leben III, 185.
      Atomgewichte III, 186; IV, 299.
      Analyse der Salze III, 187.
      Isomorphie und Atomgewicht III, 345.
      Laboratorium IV, 126.
      Briefwechsel IV, 126.
      Polymerie, Metamerie IV, 128.

    _*Bessel.*_ Fixsternparallaxe IV, 29.
      Sekundenpendel IV, 32.

    _*Bichat.*_ Lebenserscheinungen IV, 208.

    _*Biedermann.*_ Chromatische Funktion IV, 227.

    _*Biot.*_ Luftfahrten III, 283.
      Biot-Savart'sches Gesetz IV, 97.
      Zirkularpolarisation IV, 338.

    _*Birkeland-Eyde.*_  Luftsalpeter IV, 405.

    _*Black.*_ Latente Wärme III, 49.
      Verdampfungswärme des Wassers III, 51.
      Kondensationswärme III, 52.
      Wesen der Wärme III, 52.
      Kohlendioxyd (fixe Luft) III, 140.

    _*Blagden.*_ Überkaltung III, 58.
      Gefrierpunktserniedrigung III, 59.

    _*Blumenbach.*_ Mammut II, 421.
      Begründung der Anthropologie III, 383.
      Entstehung der Arten IV, 245.
      Spielarten IV, 245.
      Stellung des Menschen im System IV, 257.

    _*Boccaccio.*_ Erhaltung alter Schriftwerke I, 291.

    _*Bock, Hieronymus.*_ Neues Kräuterbuch I, 354, 356.

    _*Boerhave.*_ Leben Swammerdams.

    _*Boëthius.*_ Akustik I, 221.

    _*Bohnenberger.*_ Reversionspendel IV, 33.

    _*Bonnet.*_ Parthenogenese IV, 238.

    _*Borelli.*_ Biomechanik II, 319.

    _*Bose.*_ Konduktor III, 11.

    _*Böttger.*_ Porzellan II, 293.

    _*Bouguer.*_ Photometer II, 377.
      Gradmessung II, 386.
      Ablenkung des Lotes II, 389.

    _*Boyle.*_ Boyle-Mariotte'sches Gesetz II, 177.
      Begründung der Chemie als Wissenschaft II, 188, 189.
      Entstehung der Mineralien II, 307.

    _*Bradley, J.*_ Aberration II, 391.

    -- _*R.*_ Zwitterblüten III, 80.

    _*Brahmagupta.*_ Bruchrechnung I, 45.

    _*Brand.*_ Entdeckung des Phosphors II, 181, 308.

    _*Brandes.*_ Meteorite III, 261.

    _*Branly.*_ Branly'sche Röhre IV, 385.

    _*Bravais.*_ Kristallstruktur IV, 280.

    _*Brewster.*_ Stereoskop IV, 62.
      Kristalloptik IV, 283.
      Absorption des Lichtes IV, 308.

    _*Brown.*_ Zellkern IV, 157, 163.

    _*Brücke.*_ Reizbewegungen IV, 212.
      Sinnpflanze IV, 213.
      Saftsteigen IV, 215.
      Elementarorganismen IV, 215.
      Farbenwechsel des Chamäleons IV, 224.
      Chromatische Funktion IV, 225 bis 227.

    _*Brunfels.*_ Neubegründung der Botanik I, 353.

    _*Buch, L. v.*_ Vulkanismus III, 337.
      Findlingsblöcke III, 388.
      Strandlinien III, 388.
      Reihenvulkane III, 389.
      Hebungstheorie III, 389.

    _*Buckle.*_ Geschichte IV, 410.

    _*Buffon.*_ Entstehung der Planeten II, 408.
      Erdgeschichte II, 409.
      Einheit der Organisation III, 376.
      System IV, 242.

    _*Bunsen.*_ Kakodylreihe IV, 132-136.
      Geisertheorie IV, 133.
      Cyanverbindungen IV, 132.
      Spektroskop IV, 312.
      Spektralanalyse IV, 312-323.
      Rubidium und Cäsium IV, 321.
      Photochemische Untersuchungen IV, 331 bis 336.

    _*Bürgi.*_ Erfindung der Logarithmen II, 117.

    _*Buys-Ballot.*_ Dopplers Prinzip IV, 59.


    C.

    _*Caesalpin.*_ Pflanzensystem II, 198.
      Urzeugung III, 105.

    _*Caesar.*_ Kalenderreform I, 168.

    _*Cailletet.*_ Verflüssigung der Gase IV, 51.

    _*Camerarius.*_ Sexualität der Pflanzen II, 343, 348-352.

    _*Camper.*_ Begründung der Anthropologie III, 384.

    _*Cannizzaro.*_ Theorie der organischen Verbindungen IV, 143.

    _*Cardanus.*_ Kompaß I, 235.
      Cardanische Formel II, 139.

    _*Carlisle.*_ Elektrolyse III, 212.

    _*Carnot, Sadi.*_ Wärme und Arbeit III, 271. IV, 182.
      Wärmetheorie III, 278.
      Kreisprozeß III, 279.

    _*Cassini, Dominique.*_ Rotationszeiten II, 288.
      Saturnmonde II, 289.
      Zodiakallicht II, 289.

    _*Cassiodor.*_ Enzyklopädie der freien Künste I, 220.

    _*Cato.*_ Landwirtschaft I, 182.

    _*Cauchy.*_ Integration von Differentialgleichungen III, 132.
      Wellentheorie III, 277.
      Doppelbrechung IV, 57.

    _*Cavalieri.*_ Geometrie der Indivisibilien II, 152.

    _*Cavendish.*_ Synthese des Wassers III, 165.
      Erddichte IV, 278.
      Salpetersäure aus Luft IV, 405.

    _*Celsius.*_ Thermometer III, 43.

    _*Chamisso.*_ Korallen IV, 174.
      Salpenketten IV, 238.

    _*Charles.*_ Luftballon III, 282.

    _*Charpentier.*_ Gletscher IV, 275.

    _*Chevrenil.*_ Fette IV, 137.

    _*Chladni.*_  Akustik II, 382.
      Klangfiguren II, 383.
      Grenze der Hörbarkeit II, 385.
      Meteorite III, 258-260.
      Entstehung der Weltkörper III, 259.

    _*Claude Bernard.*_ Sekretion IV, 223.

    _*Clausius.*_ Mechanische Wärmetheorie IV, 195-197.
      Kinetische Gastheorie IV, 199.
      Elektrolytische Dissoziation IV, 370.

    _*Clusius.*_ Tiere und Pflanzen neu entdeckter Länder I, 350.
      Leben II, 194.
      Neue Arten II, 195.

    _*Colding.*_ Wärmeäquivalent IV, 189.

    _*Columbus.*_ Deklination I, 330.

    _*Condamine.*_ Gradmessung II, 386.

    _*Corti.*_ Cortisches Organ IV, 375.

    _*Coulomb.*_ Torsion III, 27.
      Reibungskoeffizient III, 27.
      Drehwage III, 28.
      Grundgesetze der Elektrizität und des Magnetismus III, 30.
      Elektrische Verteilung III, 31.

    _*Couper.*_ Strukturchemie IV, 287.

    _*Cramer.*_ Determinanten III, 299.

    _*Cronstedt.*_ Mineralchemie II, 400.

    _*Crookes.*_ Thallium IV, 323.
      Helium IV, 324.

    _*Cullen, W.*_ Verdunstungskälte III, 51.

    _*Cunaeus.*_ Leydener Flasche III, 9.

    _*Curie.*_ Radioaktivität IV, 422.

    _*Cuvier.*_ Paläontologie II, 422.
      Lebenslauf III, 377.
      Paläontologische Untersuchung III, 378.
      Vergleichende Anatomie III, 379.
      Cuviers System III, 381.
      Katastrophentheorie III, 385.
      Prinzip der Korrelation III, 386.


    D.

    _*Daguerre.*_ Photographie IV, 325.

    _*Dalton, John.*_ Konstanz der Gewichtsverhältnisse III, 178.
      Gesetz von den Multiplen III, 179.
      Atomistische Hypothese III, 180.
      Chemische Zeichensprache III, 181.
      Thermisches Verhalten der Gase III, 269.
      Absorption der Gase III, 292.
      Spannkraft der Gase und Dämpfe III, 293.
      Ausdehnungskoeffizient der Gase IV, 45.
      Chlorknallgas IV, 331.

    _*Daniell.*_ Konstantes Element IV, 103.

    _*Dante.*_ Göttliche Komödie I, 290.

    _*Darwin, Ch.*_ Korallenbauten IV, 174.
      Biographisches IV, 251.
      Theorie der natürlichen Zuchtwahl IV, 253-256.
      Fossile Arten IV, 254.
      Abstammung des Menschen IV, 257.
      Bastardbildung IV, 261.

    _*Darwin, E.*_ Zoonomie IV, 252.

    _*Daubrée.*_ Geologisches Experiment IV, 270.
      Gebirgsbildung IV, 271.
      Mineralsynthese IV, 284.

    _*Davy.*_ Chlor III, 173.
      Leben III, 213.
      Lachgas III, 213.
      Elektrolyse der Alkalien III, 215.
      Kalium, Natrium III, 216.
      Elektrolyse der alkalischen Erden III, 218.
      Ammoniak III, 219.
      Kontakttheorie III, 220.
      Bogenlicht III, 221; IV, 401.
      Sicherheitslampe III, 221.
      Leitungsvermögen III, 222.
      Wärme und Bewegung III, 268.
      Chlor III, 295.

    _*Deacon.*_ Chlorgewinnung IV, 395.

    _*Decandolle, A. P.*_ Morphologie der Pflanzen III, 354.
      Pflanzensystem III, 356.
      Pflanzenphysiologie III, 372.
      Ernährung der Pflanzen III, 374.

    _*De Dominis.*_ Farbentheorie II, 223.
      Regenbogen II, 225.

    _*Delalande.*_ Sonnenparallaxe II, 388.

    _*De la Rive.*_ Bogenlicht III, 221. IV, 401.
      Kontakttheorie IV, 90.

    _*Delisle.*_ Kartographie II, 397.

    _*Demokrit.*_ Atome I, 57.
      Empfindungen I, 57.
      Anfänge der Botanik I, 77.
      Anfänge der Zoologie I, 78.

    _*De Romas.*_ Atmosphärische Elektrizität III, 20.

    _*Desargues.*_ Synthetische Geometrie III, 122.

    _*Descartes.*_ Kältemischung II, 77.
      Brechungsgesetz II, 128.
      Analytische Geometrie II, 140.
      Tangentenaufgabe II, 141.
      Fortpflanzung des Lichtes II, 246.
      Farbentheorie II, 258.
      Maß der Kraft II, 276.
      Kosmologie II, 303.
      Blutbewegung II, 317.
      Gewitter III, 15.
      Philosophie IV, 408.

    _*Desmarest.*_ Vulkanische Gesteine II, 407.

    _*Dewar.*_ Kondensation der Gase IV, 416.

    _*Diderot.*_ Aufklärungsperiode II, 365.

    _*Dionysius.*_ Schrift »Über die Natur« I, 215.

    _*Diophant.*_ Arithmetik I, 209.
      Kubische Gleichungen I, 210.
      Allgemeine Zahlen I, 210.

    _*Dioskorides.*_ Arzneimittellehre I, 180, 181.
      Chemische Kenntnisse I, 187.

    _*Döbereiner.*_ Triaden III, 290. IV, 299.
      Diffusion IV, 40.
      Platinmetalle IV, 300.
      Feuerzeug IV, 392.

    _*Dollond.*_ Achromatische Linsen II, 363.

    _*Donders.*_ Schematisches Auge IV, 228.

    _*Doppler.*_ Dopplers Prinzip IV, 58.

    _*Dove.*_ Isanomalen III, 320.
      Barisches Windgesetz III, 321.

    _*Draper.*_ Photochemische Messungen IV, 331.
      Assimilation IV, 336.

    _*Drebbel.*_ Thermoskop II, 75.

    _*Dubois Reymond.*_ Lebenskraft IV, 154, 236.
      Tierische Elektrizität IV, 235.
      Nervenstrom IV, 236.

    _*Du Fay.*_ Positive und negative Elektrizität III, 8.

    _*Dulong.*_ Atomwärme IV, 144, 330.

    _*Dumas.*_ Dampfdichtebestimmung IV, 56.
      Typentheorie IV, 139.
      Theorie der organischen Verbindungen IV, 143.

    _*Dürer.*_ Perspektive III, 20.

    _*Von Dusch.*_ Gärung IV, 202.

    _*Dutrochet.*_ Osmose IV, 39.
      Sinnpflanze 208-212.
      Reizbewegungen IV, 209.
      Zellentheorie IV, 210.


    E.

    _*Edison.*_ Glühlampe IV, 402.

    _*Ehrenberg.*_  Expeditionen IV, 172.
      Mikroorganismen IV, 172.
      Mikrogeologie IV, 173, 274.
      Infusorien IV, 236.

    _*Empedokles.*_ Lehre von den Elementen I, 55.
      Natur der Pflanze I, 56. I, 76 u. 77.

    _*Encke.*_  Kometenforschung IV, 34.
      Himmelskarten IV, 35.
      Sonnenparallaxe IV, 36.
      Doppelsternbahnen IV, 36.

    _*Erasistratus.*_ Anfänge der Anatomie I, 163.

    _*Erasmus von Rotterdam.*_ Humanismus und Scholastik I, 296.

    _*Eratosthenes.*_ »Erdbeschreibung« I, 138-139.
      Gradmessung I, 139-141; IV, 11.

    _*Erman.*_ Trockensäule III, 209.

    _*Eudemus.*_ Geschichte der griechischen Mathematik I, 62.

    _*Eudoxus.*_ Sphärentheorie I, 94.
      Epizyklentheorie I, 190.

    _*Euklid.*_ Leben I, 132.
      »Elemente« I, 132.
      Goldener Schnitt I, 133.
      Polyeder I, 133.
      Kegelschnitte I, 134.
      Optik I, 136-138.
      Akustik I, 138.
      Arabische Mathematik I, 233.

    _*Euler, Leonhard.*_ Trägheitsmoment II, 267.
      Leben II, 358.
      Variationsrechnung II, 359.
      Gezeiten II, 360.
      Längenbestimmung II, 361.
      Akustik II, 361.
      Wellentheorie des Lichtes II, 362.
      Chromatische Abweichung II, 363.
      Kartographie II, 396.
      Trigonometrie II, 397.
      Infinitesimalrechnung II, 398.
      Elektrizitätstheorie III, 14.
      Elliptische Funktionen III, 133.
      Wesen der Wärme III, 264.

    _*Eustachio.*_ Neubegründung der Anatomie I, 364.


    F.

    _*Fabricio*_ ab Acquapendente. Venenklappen I, 367; II, 315.

    _*Fabricius.*_ Sonnenflecken II, 20, 21.

    _*Fahrenheit.*_ Thermometer III, 39.
      Siedepunkte III, 40.
      Überkaltung III, 41.

    _*Fallopio.*_ Neubegründung der Anatomie I, 364.

    _*Faraday.*_ Leben IV, 69.
      Chlorstickstoff IV, 70.
      Verflüssigung von Gasen IV, 71.
      Galvanische Induktion IV, 72.
      Magnetische Induktion IV, 73.
      Erklärung des Rotationsmagnetismus IV, 75.
      Induktion durch den Erdmagnetismus IV, 77.
      Nachweis des Extrastroms IV, 79.
      Selbstinduktion IV, 81.
      Entladung durch Gase IV, 82.
      Elektrizitätsarten IV, 84.
      Voltaelektrometer IV, 87.
      Elektrolytisches Grundgesetz IV, 88.
      Theorie des galvanischen Stromes IV, 89.
      Magnetisierung des Lichtes IV, 92.
      Diamagnetismus IV, 94.
      Natur des Diëlektrikums IV, 95.
      Benzol IV, 130.
      Tierische Elektrizität IV, 235.
      Regelation IV, 277.
      Elektrotonischer Zustand IV, 387.

    _*Favre.*_ Thermochemie IV, 348.

    _*Fechner.*_ Ohmsches Gesetz IV, 101.
      Psychophysisches Grundgesetz IV, 233, 409.

    _*Feddersen.*_ Oszillationen IV, 380.

    _*Felici.*_ Theorie der Induktion IV, 111.

    _*Fermat, Pierre.*_ Analytische Geometrie II, 142.
      Maxima- und Minimaaufgaben II, 143.
      Prinzip der geringsten Wirkung II, 144-147.
      Zahlentheorie II, 147.
      Wahrscheinlichkeitsrechnung II, 147.

    _*Fizeau.*_ Geschwindigkeit des Lichtes IV, 65.

    _*Flavio Gioja.*_ Bussole I, 234.

    _*Fontana.*_ Eudiometer III, 283.

    _*Foucault.*_ Geschwindigkeit des Lichtes IV, 67.

    _*Fourier.*_ Gleichungen III, 131.

    _*Fracastoro.*_ Versteinerungen I, 346.

    _*Frankland.*_ Metallorganische Verbindungen IV, 141.
      Valenztheorie IV, 144.

    _*Franklin.*_ Franklinsche Tafel III, 10.
      Elektrizitätstheorie III, 14.
      Leben III, 15.
      Atmosphärische Elektrizität III, 16.
      Blitzableiter III, 18.
      Spitzenwirkung III, 19.

    _*Fraunhofer.*_ Biographisches IV, 309.
      Achromatische Linsen II, 364.
      Fraunhofersche Linsen III, 273. IV, 308.
      Heliometer IV, 29.
      Farbenzerstreuung IV, 309.
      Sonnenspektrum IV, 310.

    _*Fresnel.*_ Interferenz III, 276.

    _*Friedrich II.*_  Über die Jagd mit Vögeln I, 239.

    _*Fuchs.*_ Neuere Botanik I, 356.

    _*Füchsel.*_ Leitfossilien II, 406.
      Geologische Profile II, 406.

    _*Fulton.*_ Dampfschiff III, 37.


    G.

    _*Gadolin.*_ Kristallgruppen IV, 281.

    _*Galen.*_ Anatomie und Physiologie I, 177.
      Pneuma I, 178.
      Kreislauf des Blutes I, 178.
      Nervensystem I, 178-180.
      Diätetik I, 180.
      Arzneipflanzen I, 182.

    _*Galilei.*_ Fernrohr II, 10.
      Leben II, 16, 17.
      Jupitertrabanten II, 19.
      Sonnenflecken II, 20.
      Bibel und Kirche II, 22, 23.
      Dialog II, 24.
      Kopernikanisches System II, 24-26.
      Entstehung des Sonnensystems II, 26.
      Weltbild II, 27.
      Neue Sterne II, 28.
      Beharrungsvermögen II, 29.
      Fixsternsphäre II, 30.
      Gezeiten II, 31.
      Inquisitionsprozeß II, 33, 34.
      Längenbestimmung II, 35, 36.
      Kohäsion II, 38.
      Wägung der Luft II, 39.
      Fallbewegung II, 40-45.
      Erhaltung der Energie II, 46.
      Pendel II, 47-48.
      Uhr II, 49, 263.
      Wurf II, 52.
      Prinzip der virtuellen Geschwindigkeiten II, 55.
      Stoß II, 57, 58.
      Festigkeit II, 59-61.
      Mechanik der Flüssigkeiten II, 62, 63.
      Mechanik der Gase II, 64.
      Thermoskop II, 65.
      Konsonanz und Dissonanz II, 67.
      Lichtgeschwindigkeit II, 68.
      Magnetismus II, 69.
      Schriften II, 70.
      Rückblick IV, 20.

    _*Galle.*_ Entdeckung des Neptun IV, 28.

    _*Galvani, A.*_ Froschschenkelversuch III, 190.
      Lebenslauf III, 191.
      Elektrizität durch Berührung III, 193.

    _*Gärtner, J.*_ Früchte und Samen III, 352.
      Bastardbildung IV, 260.

    _*Gassendi.*_ Korpuskulartheorie II, 252.

    _*Gauß, C. F.*_ Biographisches III, 296.
      Theorie der Gleichungen III, 297.
      Zahlentheorie III, 297.
      Planetoiden III, 249, 297.
      Methode der kleinsten Quadrate III, 298.
      Theoria motus III, 298.
      Determinanten III, 299.
      Theorie der Flüssigkeiten III, 300.
      Potentialtheorie III, 300, 305.
      Niveauflächen III, 306.
      Kraftlinien III, 305.
      Erdmagnetismus III, 307.
      Absolutes Maßsystem III, 309.
      Magnetische Einheit III, 310.
      Magnetische Observatorien III, 311.
      Magnetometer III, 312.
      Kartographie III, 313.
      Geodätische Dreiecke III, 314.
      Heliotrop III, 315.
      Triangulation III, 316.
      Logarithmen III, 316.
      Werke III, 317.
      Brechung des Lichtes IV, 228.
      Telegraphie IV, 398.

    _*Gay-Lussac, L. J.*_ Chlor III, 173.
      Thermodynamik III, 270.
      Leben III, 282.
      Luftfahrten III, 283.
      Ausdehnungskoeffizient der Gase III, 285; IV, 45.
      Volumgesetz III, 287.
      Alkalien III, 288; IV, 119.
      Jod III, 289.
      Schwefelsäure III, 290.
      Cyanverbindungen III, 290.
      Gärung III, 291.
      Ausdehnungskoeffizient der Gase IV, 45; III, 285.
      Dampfdichtebestimmung IV, 55.
      Cyan IV, 119.

    _*Geber.*_ Seine Person I, 248.
      Pseudo-Gebersche Schriften I, 249-251.

    _*Geißler.*_ Quecksilberluftpumpe IV, 49.
      Geißlersche Röhren IV, 421.

    _*Gerbert*_ (_*Sylvester II*_). Arabische Ziffern I, 262.

    _*Gerhard von Cremona.*_ Übersetzung des Almagest I, 262.

    _*Gerhardt.*_ Typentheorie IV, 139.

    _*Geßner.*_ Versteinerungen I, 346.
      Leben I, 356.
      Naturgeschichte der Pflanzen und Tiere I, 357-361.
      Spielarten I, 357.
      Tierfabeln I, 359.
      Anatomie I, 360.

    _*Gilbert.*_ Leben II, 85.
      Magnetismus II, 86. Elektrizität II, 87.
      Erdmagnetismus II, 88.
      Kosmischer Magnetismus II, 89, 90.
      Armierte Magnete II, 91.

    _*Giordano, Bruno.*_ Fixsterne sind Sonnen I, 325.

    _*Girard.*_ Bildungsgesetz der Gleichungen II, 139.

    _*Gladstone.*_ System der Elemente IV, 301.

    _*Glauber.*_ Salz- und Salpetersäure II, 185.
      Chemische Verwandtschaft II, 187.

    _*Gleditsch.*_ Befruchtung einer Palme III, 81.

    _*Göpel.*_ Periodische Funktionen III, 135.

    _*Göppert.*_ IV, 273.

    _*Göthe.*_ Metamorphosenlehre III, 358.

    _*Graaf, de.*_ Graafsche Follikel III, 391.

    _*Gräbe.*_ Naphtalinformel IV, 294.
      Alizarin IV, 397.

    _*Graham.*_ Kompensationspendel II, 361.
      Diffusion IV, 40.
      Osmose IV, 42.
      Dialysator IV, 42.
      Kolloide IV, 43.
      Palladiumwasserstoff IV, 44.
      Basizität der Säuren IV, 129.

    _*Gralath.*_ Elektrische Batterie III, 10.

    _*Gramme.*_ Dynamomaschine IV, 404.

    _*Green.*_ Potentialfunktion III, 303.
      Satz von Green III, 303.

    _*Gregory.*_ Spiegelteleskop II, 217.

    _*Grew.*_ Zellen und Zellengewebe.

    _*Grey.*_ Fortleitung der Elektrizität III, 8.
      Isolierschemel III, 9.

    _*Grieß.*_ Azofarbstoffe IV, 397.

    _*Grimaldi.*_ Beugung II, 81.
      Wellentheorie II, 82.
      Interferenz II, 83.
      Körperfarben II, 83.
      Beugung des Lichtes II, 226.

    _*Grotthuß.*_ Theorie der Elektrizität IV, 367-369.

    _*Grummert.*_ Funken im Vakuum III, 13.

    _*Guericke, Otto von.*_ Thermoskop II, 74.
      Influenz II, 91.
      Elektrisiermaschine II, 91, 92.
      Luftpumpe II, 166-175.
      Leben II, 166.
      Wasserbarometer II, 172, 173.
      Wägung der Luft II, 174.
      Versuche im Vakuum II, 175.
      Schall im Vakuum II, 176.
      Elektrische Abstoßung III, 6.
      Rückblick IV, 19.

    _*Guettard.*_ Geologie II, 407.
      Geognostische Karte II, 407.

    _*Guglielmini.*_ Fallversuche III, 262.

    _*Gülcher.*_ Thermosäule III, 239.

    _*Guldberg.*_ Dissoziation IV, 351.
      Reaktionsgeschwindigkeit IV, 360.
      Chemisches Gleichgewicht IV, 361.

    _*Guldin.*_ Guldinsche Regel II, 153.


    H.

    _*Haber.*_ Ammoniaksynthese IV, 420.

    _*Häckel.*_ Gastrula IV, 249.
      Gasträatheorie IV, 258.

    _*Hadley.*_ Spiegelsextant II, 218.

    _*Hales.*_ Tierische Wärme III, 53.
      Statik der Gewächse III, 71.
      Bewegung des Pflanzensaftes III, 73.
      Transpiration III, 74.
      Wurzeldruck III, 75.
      Chemie der Gase III, 77.
      Pneumatische Wanne III, 77.
      Tierphysiologie III, 78.
      Trockne Destillation III, 78.
      Atmosphärische Luft III, 79.

    _*Hall.*_ Geologisches Experiment II, 418; IV, 270.

    _*Haller.*_ Evolutionstheorie III, 106.
      Medizin und Physiologie III, 111.
      Experiment am lebenden Tier III, 111.
      Irritabilität III, 112.
      Auge III, 112.
      Gefäßsystem III, 113.
      Entwicklungsgeschichte III, 114.

    _*Halley.*_ Fixsternkatalog II, 281.
      Kometen II, 282.
      Meteore II, 283.
      Höhenformel II, 283.
      Logarithmen II, 285.
      Sozialstatistik II, 286.
      Deklinationskarte II, 286.
      Nordlicht II, 287.
      Sonnenparallaxe II, 387.
      Thermometrie III, 38.

    _*Ham.*_ Entdeckung der Samenfäden II, 338.

    _*Harrison, John.*_ Chronometer II, 361.

    _*Hartmann.*_ Inklination I, 331; II, 88.

    _*Harvey.*_ Kreislauf des Blutes II, 315.
      Urzeugung oder Entwicklung II, 327.
      Urzeugung III, 106.

    _*Hausen.*_ Elektrisiermaschine III, 11.

    _*Hausmann.*_ Gletscher IV, 275.

    _*Hauy.*_ Rationalität der Axenabschnitte III, 341.

    _*Hawksbee.*_  Glaselektrisiermaschine III, 7.

    _*Hefner-Alteneck.*_ Dynamomaschine IV, 404.

    _*Hehn.*_ Kulturpflanzen und Haustiere I, 183.

    _*Helmholtz.*_ Biographie IV, 190.
      Spannkraft IV, 191.
      Erhaltung der Kraft IV, 192.
      Kraftvorrat des Sonnensystems IV, 194.
      Flüssigkeitsbewegungen IV, 373.
      Luftschwingungen IV, 373.
      Klangfarbe IV, 374.
      Augenspiegel IV, 376.
      Ophthalmometer IV, 377.
      Physiologische Optik IV, 378.
      Galvanische Kette IV, 389.
      Erkenntnistheorie IV, 408.
      Elementarquanten der Elektrizität IV, 425.

    _*van Helmont.*_ Alchemie I, 339.
      Chemie der Gase II, 180.
      Stein der Weisen II, 181.
      Vermeintliche Umwandlung von Wasser in Erde II, 183.

    _*Henry, W.*_ Absorption der Gase III, 292.

    _*Herakleides Pontikos.*_ Heliozentrisches System I, 72-75; I, 141.

    _*Hering.*_ Gedächtnis IV, 234.

    _*Herodot.*_ Gnomon I, 27.
      Ägyptische Ärzte I, 35.

    _*Heron.*_ Feuerspritze I, 149, 154.
      »Pneumatik« I, 150.
      »Mechanik« I, 150.
      Dampfkugel I, 151.
      Heronsball I, 152.
      Heber I, 152.
      Natur der Luft I, 152.
      Automaten I, 153.
      Die fünf Potenzen I, 155.
      Flaschenzug I, 156.
      Feldmeßkunst I, 157, 159.
      Winkelmeßapparat I, 158.
      Tunnelaufgabe I, 160.
      Markscheidekunst I, 161.
      Katoptrik I, 162.

    _*Herophilus.*_ Anfänge der Anatomie I, 163.

    _*Herschel, F. W.*_ Leben III, 249.
      Uranus III, 250.
      Teleskop III, 251.
      Sonne III, 252.
      Sonnenbewegung III, 253.
      Nebelflecke III, 254-256.
      Ultraroter Teil des Spektrums III, 281.
      Rückblick IV, 23.

    _*Herschel, John.*_ Nebelflecke III, 255.

    _*Hertz.*_ Elektrische Strahlen IV, 382 bis 385.

    _*Hesiod.*_ Weltentstehungslehre I. 54.

    _*Hess.*_ Thermochemische Untersuchungen IV, 345-348.

    _*Hessel.*_  Symmetriearten IV, 279.
      Isomorphe Mischungen IV, 284.

    _*Hevel, Johann.*_ Leben II, 133.
      Mondkarten II, 134.
      Kometographie II, 134.

    _*Hildegard.*_ Vier Bücher »Physica« I, 261.

    _*Hipparch.*_ Sehnentafel I, 144.
      Fixsternverzeichnis I, 146.
      Vorrücken der Äquinoktialpunkte I, 146.
      Jahreslänge I, 147.
      Parallaxe I, 147.
      Entfernung des Mondes I, 147; IV, 12.
      Geographische Ortsbestimmung I, 148.
      Bewegung der Sonne I, 190.
      Vorrücken (Präzession) der Äquinoktialpunkte I, 193.

    _*Hippokrates von Chios.*_ Satz über die Lunulae I, 64.
      Delisches Problem I, 65.

    _*Hippokrates aus Kos.*_ Anfänge der Heilkunde I, 79.

    _*His.*_ Entwickelungsmechanik IV, 259.

    _*Hittorf.*_ Theorie der Elektrizität IV, 369.
      Wanderung der Jonen IV, 370.
      Kathodenstrahlen IV, 421.

    _*von Hoff.*_ Veränderungen der Erdoberfläche IV, 168.

    _*Hofmann.*_  Alkylverbindungen IV, 141.
      Teerfarben IV, 395.

    _*Hofmeister.*_ Gruppen des Pflanzenreichs IV, 246.
      Generationswechsel IV, 247.

    _*Hooke.*_ Verbrennungstheorie II, 190.
      Spiegelteleskop II, 217.
      Farben dünner Blättchen II, 227, 228.
      Versteinerungen II, 304.
      Mikroskop II, 318.
      Pflanzenzellen II, 340.

    _*Horstmann.*_ Dissoziation IV, 350.

    _*Huggins.*_ Linienverschiebung IV, 324, 430.

    _*Humboldt, A. v.*_, Elektrolyse III, 211.
      Eudiometrische Untersuchungen III, 284.
      Intensität der magnetischen Kraft III, 308.
      Isothermen III, 319. Lebenslauf III, 322.
      Galvanismus III, 323.
      Forschungsreisen III, 325, 329.
      Reisewerk III, 328.
      Kosmos III, 329.
      Geographie der Pflanzen III, 332.
      Vegetationsformen III, 335.
      Pflanzenregionen III, 335.
      Vulkanismus III, 337.
      Erdbeben III, 338.
      Reihenvulkane III, 389.

    _*Hume.*_ Erkenntnistheorie IV, 408.

    _*Hunter.*_ Elektrisches Organ III, 24.

    _*Hutten.*_ Humanismus und Scholastik I, 296.

    _*Hutton.*_ Dichte der Erde II, 390.
      Geologische Ansichten II, 418.

    _*Huxley.*_ Keimblätter IV, 249.

    _*Huygens.*_ Luftfernrohr II, 224.
      Leben II, 244.
      Saturnringe II, 245.
      Wellentheorie II, 246.
      Materie und Äther II, 248, 249.
      Huygenssches Prinzip II, 250-252.
      Doppelbrechung II, 253 bis 255.
      Polarisation II, 256, 257.
      Pendeluhr II, 259-262.
      Cykloidenpendel II, 262.
      Länge des Sekundenpendels II, 263.
      Unruhe II, 263.
      Beschleunigung II, 264.
      Schwingungsmittelpunkt II, 265, 266.
      Erhaltung der Kraft II, 267.
      Zentrifugalkraft II, 268.
      Zentrifugalpendel II, 269.
      Erdabplattung II, 270.
      Stoß II, 274.
      Tautochrone II, 355.


    J.

    _*Jablochkoff.*_ Bogenlicht IV, 401.

    _*Jacobi, K. G. J.*_ Elliptische Funktionen III, 133.
      Thetafunktionen III, 134.
      Determinanten III, 299.

    _*Jacobi, M. H. v.*_ Galvanoplastik IV, 400.

    _*Jansen, Zacharias.*_ Mikroskop II, 8.

    _*Jellet.*_ Chemisch-optische Untersuchungen IV, 339-345.

    _*Ibn Alawwâm.*_ Landwirtschaft I, 255.

    _*Ibn al Haitam*_ (_Alhazen_). Optik I, 239-243.
      Anatomie des Auges I, 240.
      Brechung des Lichtes I, 241.
      Höhe der Atmosphäre I, 242.

    _*Ibn Bathuthas.*_ Reisewerk I, 255.

    _*Ibn Junis.*_ Astronomische Tafeln I, 232.

    _*Ibn Roschd*_ (_Averroes_). Übersetzt den Aristoteles I, 238, 254.

    _*Ibn Sina*_ (_*Avicenna*_). Medizinische Kenntnisse in seinem
    »Kanon« I, 238.
      Kommentiert Galens Schriften I, 255.

    _*Ingenhouß.*_ Assimilation und Atmung III, 365.

    _*Joule.*_ Joulesches Gesetz IV, 103.
      Mechanisches Wärmeäquivalent IV, 186-189.

    _*Isidor von Sevilla.*_ Enzyklopädie der Wissenschaften (»Origines«)
    I, 221.

    _*Jungius, Joachim.*_ Botanische Terminologie II, 199.
      Pflanzensystem II, 200. Leben II, 210.
      Urzeugung III, 106.

    _*Jussieu, A. L. de.*_ Pflanzensystem III, 351.

    _*Jussieu, B. de.*_ Pflanzensystem III, 351.


    K.

    _*Kant.*_ Geologie II, 404.
      Kant-Laplacesche Hypothese III, 246.
      Saturnringe III, 247.
      Flutwelle III, 248.
      Philosophie IV, 408.

    _*Karl der Große.*_ Capitulare de villis I, 260.

    _*Kater.*_ Reversionspendel IV, 33.

    _*Kazwini, Al.*_ Mineralogische Kenntnisse I, 252-253.
      Zoologische Kenntnisse I, 254.

    _*Kekulé.*_ Valenztheorie IV, 145.
      Benzoltheorie IV, 285.
      Aromatische Verbindungen IV, 289.
      Benzolformel IV, 290.

    _*Kepler.*_ Fernrohr II, 10-13.
      Gregorianischer Kalender II, 97.
      Leben II, 101.
      Astrologie II, 102, 103.
      Konstruktion der Planetensphären II, 104 bis 106.
      Bewegungen des Mars II, 115.
      Rudolfinische Planetentafeln II, 116.
      Gesetze der Planetenbewegung II, 117-119.
      Sonnenflecken II, 120.
      Kometen II, 121.
      Traum vom Monde II, 122.
      Keplers Werke II, 123.
      Optische Untersuchungen II, 124-133.
      Theorie des Sehens II, 130.
      Doliometrie (Faßberechnung) II, 149.
      Kubaturen II, 150.
      Isoperimetrische Probleme II, 151.
      Rückblick IV, 18.

    _*Kienmayer.*_ Amalgam III, 11.

    _*Kircher, Athanasius.*_ Leben und Werke I, 334.
      Fluoreszenz und Phosphoreszenz I, 335.
      Chamaeleon I, 335.
      Magnetismus I, 336.
      Ansichten über das Erdinnere II, 302.
      Chamaeleon IV, 224.

    _*Kirchhoff.*_ Mechanische Wärmetheorie IV, 200.
      Spektroskop IV, 312.
      Spektralanalyse IV, 312-323.
      Emission und Absorption IV, 317.
      Sonnenatmosphäre IV, 319.
      Rubidium und Cäsium IV, 321.
      Sonnenspektrum IV, 327.

    _*Kisa.*_ Das Glas im Altertum I, 34.

    _*Klaproth.*_ Mineralchemie II, 401.
      Mineralanalyse III, 342.
      Neue Elemente III, 348.
      Kristalloptik III, 349.

    _*Kleist, v.*_ Leydener Flasche III, 9.

    _*Knorr.*_ Paläontologie II, 420.

    _*Knight, Th. A.*_ Geotropismus III, 360.
      Hydrotropismus III, 362.
      Mechanik des Rankens III, 363.
      Heliotropismus III, 364. Richtungsbewegungen IV, 212.

    _*Koch.*_ Kontagien IV, 148.

    _*Kolbe.*_ Theorie der organischen Verbindungen IV, 142.

    _*Kölreuter.*_ Anatomische Grundlagen der Sexualtheorie III, 83.
      Befruchtung III, 84.
      Bastardierungsversuche III, 85.
      Verwandlung einer Art III, 87.
      Bastardierung bei Tieren III, 88.
      Bestäubung durch den Wind III, 89.
      Blumen und Insekten III, 90.
      Bastardbildung IV, 260.

    _*Kopp.*_ Physikalische Chemie IV, 329.
      Siedepunkte IV, 330.

    _*Koppernikus.*_ Leben I, 315.
      »Kreisbewegungen« I, 317.
      Vorläufer I, 319.
      Weltsystem I, 320-324.
      Entfernung der Fixsterne I, 322.
      Größe von Sonne und Mond I, 323.
      Aufnahme seiner Lehre I, 324.
      Rückblick IV, 12, 17.

    _*Körner.*_ Bestimmung des chemischen Ortes, IV, 291-293.
      Pyridinformel IV, 294.

    _*Kowalevsky.*_ Gastrula IV, 249.
      Keimblätter IV, 250.
      Urwirbeltier IV, 257.

    _*Krönig.*_ Kinetische Gastheorie IV, 198.

    _*Ktesibios von Alexandrien.*_ Vorläufer Herons I, 150.
      Uhren I, 196.

    _*Kunkel.*_ Entdeckung des Phosphors II, 182, 308.


    L.

    _*Lactantius.*_ Gegner der Atomisten I, 215.

    _*Ladenburg.*_ Koniinsynthese IV, 295.

    _*Lagrange.*_ Leben II, 368.
      Theorie der Gleichungen II, 370.
      Maxima und Minima II, 371.
      Problem der drei Körper II, 374.
      Kartographie II, 374.
      Attraktionsaufgaben III, 301.
      Polarkoordinaten III, 301.

    _*Lamarck.*_ Artenbildung IV, 243.
      Übergangsformen IV, 244, 250.

    _*Lambert.*_ Leben II, 375.
      Photometrie II, 376; III, 45.
      Photometer II, 380.
      Kometenbahnen II, 394.
      Kartographie II, 395.
      Luftthermometer III, 44.
      Absoluter Nullpunkt III, 45.
      Hygrometer III, 46.
      Theorie des Himmels III, 247.

    _*Laplace.*_ Eiskalorimeter III, 55.
      Spezifische Wärmen und Verbrennungswärmen III, 57.
      Mechanik der Atome III, 116.
      Leben III, 241.
      Problem der drei Körper III, 242.
      Theorie der Störungen III, 242.
      Schriften III, 243.
      Gezeiten III, 244.
      Isorachien III, 244.
      Weltsystem III, 244.
      Kant-Laplacesche Hypothese III, 245.
      Theorie der Flüssigkeiten III, 300.
      Laplacesche Gleichung III, 302.

    _*Lavoisier.*_ Verbrennungswärme III, 54.
      Eiskalorimeter III, 55.
      Spezifische Wärmen und Verbrennungswärmen III, 57.
      Lebensgang III, 157. Ursache der Verkalkung III, 158.
      Analyse der Luft III, 159.
      Sauerstoff III, 160.
      Oxydation der Nichtmetalle III, 161.
      Phosphoroxyd III, 162.
      Sauerstoff und Säuren III, 163.
      Salpetersäure III, 163.
      Atmung III, 164.
      Natur des Wassers III, 165.
      Antiphlogistische Theorie III, 165.
      Erhaltung des Stoffes, Chemisches Element III, 166.
      Eudiometer III, 283.
      Theorie der Säuren III, 294.
      Elementaranalyse IV, 119.
      Radikale IV, 119.

    _*Layard.*_ Keilschrifttafeln I, 13.

    _*Le Bel.*_ Stereochemie IV, 299.

    _*Leblanc.*_ Sodagewinnung IV, 391, 395.

    _*Lecoq de Boisbaudran.*_ Gallium IV, 306, 323.

    _*Ledermüller.*_ Bestäubung und Befruchtung III, 91.
      Aufgußtierchen III, 102.

    _*Leeuwenhoek.*_ Monographie über den Gips II, 306.
      Entdeckung der Aufgußtierchen II, 335.
      Bazillen II, 336.
      Hefe II, 336.
      Mikroskopie und Anatomie II, 337.
      Muskelbau II, 338.
      Anatomie der Pflanzen II, 341.

    _*Legendre.*_ Elliptische Funktionen III, 134.
      Kugelfunktionen III, 135.
      Methode der kleinsten Quadrate III, 298.

    _*Lehmann.*_ Schichtenlehre II, 405.

    _*Leibniz.*_ Idee des Aneroidbarometers II, 179.
      Entdeckung des Phosphors II, 182.
      Gründung der Berliner Akademie II, 212.
      Lebendige Kraft II, 275.
      Leben und Bedeutung II, 294.
      Alchemie II, 294.
      Akademie in Berlin II, 295.
      Urgeschichte der Erde II, 303.
      Paläontologie II, 304.
      Brachistochrone II, 355.
      Determinanten III, 299.

    _*Lejeune-Dirichlet.*_ Zahlentheorie III, 135.
      Fouriersche Reihen III, 136.
      Attraktionsprobleme III, 136.
      Potentialtheorie III, 136.

    _*Le Monnier.*_ Geschwindigkeit der Elektrizität III, 12.
      Atmosphärische Elektrizität III, 20.

    _*Lenz.*_ Wärmewirkung der Elektrizität IV, 103.
      Thermoelektrizität IV, 104.
      Grundgesetz der Induktion IV, 105.
      Stärke der Induktionsströme IV, 106.

    _*Leonardo von Pisa.*_ Liber Abaci I, 262, 263.

    _*Leuckart.*_ Radiärtiere IV, 237.

    _*Leukipp.*_ Atome I, 57.

    _*Leverrier.*_ Entdeckung des Neptun IV, 28.

    _*Libavius.*_ Alchemie II, 184, 185.
      Probierkunst II, 185.

    _*Lichtenberg.*_ Staubfiguren II, 383.

    _*Lieberkühn.*_ Mikroskopie und Anatomie III, 115.

    _*Liebermann.*_ Alizarin IV, 397.

    _*Liebig.*_ Leben IV, 122.
      Benzoësäure IV, 120.
      Knallsilber IV, 123.
      Laboratorium IV, 124.
      Chemische Briefe IV, 125.
      Isomerie IV, 126.
      Azidität der Säuren IV, 129.
      Stoffwechsel der Pflanzen IV, 147.
      Stoffwechsel der Tiere IV, 148.
      Lebenskraft IV, 154.

    _*Link.*_ Pflanzenanatomie IV, 155.

    _*Linné.*_ Mineralogie II, 399.
      Leben III, 61.
      Schriften III, 62.
      System III, 63-66.
      Natürliche Gruppen III, 67.
      Binäre Nomenklatur, Artbegriff III, 68.
      Sexualität III, 82.
      Pflanzenbastarde III, 86.
      Kryptogamen III, 106.
      Pflanzenanatomie IV, 155.
      Artbegriff IV, 242.
      Stellung des Menschen im System IV, 257.

    _*Lionardi da Vinci.*_ Leben I, 300.
      Anfänge der Dynamik I, 301-302.
      Hygrometer I, 302.
      Versteinerungen I, 303.
      Anatomie I, 303.
      Astronomie I, 304.
      Experimente I, 304.

    _*Lippershey.*_ Fernrohr II, 9.

    _*Lippmann.*_ Farbenphotographie IV, 328.

    _*Listing.*_ Reduziertes Auge IV, 229.
      Entoptische Erscheinungen IV, 230.

    _*Lobatschefsky.*_ Nichteuklidische Geometrie III, 129.

    _*Lobelius.*_ Anordnung der Pflanzen nach Familien II, 195.

    _*Locke.*_ Philosophie II, 207; IV, 408.
      Mechanische Wärmetheorie IV, 186.

    _*Lockyer.*_ Ägyptische Tempel I, 4.
      Helium IV, 52.
      Spektralanalyse IV, 323.
      Linienverschiebung IV, 324.

    _*Lomonossow.*_ Natur der Wärme III, 48.
      Korpuskulartheorie III, 117.

    _*Lorentz.*_ Elektronen IV, 389, 425.

    _*Luca Ghini.*_ Herbarien I, 363.

    _*Ludwig.*_ Sekretion der Drüsen IV, 221.

    _*Lukretius, Carus.*_ Entstehung der Lebewelt I, 79.
      Bildertheorie I, 184.
      Empfindung und Materie I, 184.
      Magnetismus I, 205.

    _*Lumière.*_  Kinematographie IV, 427.

    _*Lyell.*_ Aktualismus IV, 168-171.
      Alter des Menschengeschlechts IV, 171.


    M.

    _*Mach.*_ Ballistisch-photographische Untersuchungen IV, 65.
      Erkenntnistheorie IV, 409.

    _*Magnus.*_ Ausdehnungskoeffizient der Gase IV, 47.

    _*Mago.*_ Landwirtschaft I, 181.

    _*De Maillet.*_ Deszendenztheorie IV, 167.

    _*Malpighi.*_ Kapillargefäße II, 316.
      Bau der Lunge II, 317.
      Bau und Funktion der Drüsen II, 321.
      Entwicklung der Tiere II, 332.
      Anatomie der Pflanzen II, 343-345.
      Befruchtung und Keimung II, 346.

    _*Malthus.*_ Bevölkerungslehre IV, 252.

    _*Malus.*_ Polarisation durch Reflexion III, 275.

    _*Meyen.*_ Pflanzenphysiologie III, 375.

    _*Marconi.*_ Funkentelegraphie IV, 385.

    _*Marco Polo.*_ Entdeckungsreisen I, 264.

    _*Marey.*_ Kinematograph IV, 427.

    _*Marggraf.*_ Mineralanalyse II, 310.
      Quantitative Analyse II, 311.
      Zucker II, 311.
      Flammenfärbung IV, 308.

    _*Marianini.*_ Induktionswirkungen der Reibungselektrizität IV, 75.

    _*Marinus von Tyrus.*_  Reiseberichte I, 201.
      Weltkarte I, 201.

    _*Mariotte.*_ Boyle-Mariottesches Gesetz II, 177.
      Höhenmessung II, 278.
      Hydromechanik II, 278.
      Stoß II, 278.
      Blinder Fleck II, 279.
      Höfe II, 280.
      Wärmelehre II, 280.
      Meteorologie II, 281.
      Wesen der Wärme III, 52.
      Pflanzenchemische Versuche III, 70.

    _*Maskelyne.*_ Dichte der Erde II, 390.

    _*Mattioli.*_ Wiederaufleben der Botanik II, 195.

    _*Maupertuis.*_ Berliner Akademie II, 213.

    _*Maurolykus.*_ Herausgeben alter Werke I, 328.
      Optik I, 329.
      Theorie des Sehens II, 131.

    _*Maxwell.*_ Elektromagnetische Theorie IV, 386-388.

    _*Mayer, Robert.*_ Wärmeäquivalent III, 271.
      Biographie IV, 179.
      Wärme und Arbeit IV, 180.
      Wärmeäquivalent IV, 180-182.
      Wesen der Kräfte IV, 183-185.

    _*Mayer, Tobias.*_ Mondtafeln II, 361; III, 242.

    _*Mayow, John.*_ Verkalkung, Verbrennung, Atmung II, 190, 191.
      Analyse der Luft II, 192.

    _*Meckel, J. F.*_ Anatomie III, 115.
      Biogenetisches Grundgesetz IV, 258.

    _*Megenberg, Konrad von.*_ Seine Quellen I, 283.
      Buch der Natur I, 283-286, 312.

    _*Melanchthon.*_ Verhalten gegen Koppernikus I, 325.

    _*Melloni.*_ Wärmestrahlung III, 239; IV, 68.

    _*Menächmos.*_ Kegelschnitte I, 67.

    _*Mendel.*_ Bastardierung IV, 262.
      Dominierende und rezessive Merkmale IV, 263.
      Mendelsche Regeln IV, 264.

    _*Mendelejeff.*_ Periodisches System IV, 303-306.

    _*Menelaos.*_ Sphärische Trigonometrie I, 193.

    _*Mercator*_ (_*Georg Kremer*_). Weltkarte in Zylinderprojektion I,
   312, 327.
      Erdglobus I, 326.
      Atlas I, 327.

    _*Mersenne.*_ Briefwechsel II, 208.

    _*Meton.*_ Kalenderreform I, 69.

    _*Meyer, Lothar.*_ Periodisches System IV, 302.

    -- _*Victor.*_ Dampfdichte IV, 418.

    _*Michelangelo.*_ Anatomische Zeichnungen I, 364.

    _*Mill.*_ Logik IV, 410.

    _*Mitscherlich, E.*_ Isomorphie III, 343.
      Dimorphie III, 345.
      Physikalische Kristallographie III, 346.
      Mineralsynthese III, 346.
      Benzolderivate IV, 130-132.
      Sulfosäuren IV, 132.

    _*v. Mohl.*_ Protoplasma IV, 163.

    _*Moissan.*_ Fluor III, 295.
      Elektrischer Ofen IV, 417.

    _*Monge.*_ Darstellende Geometrie III, 119.
      Projektionsmethode III, 121.

    _*Montgolfier.*_ Luftballon III, 282.

    _*Morison.*_ Pflanzensystem II, 200.

    _*Moro.*_ Geologie II, 404.

    _*Müller.*_ Biographisches IV,150.
      Zellenlehre IV, 151.
      Wirbeltiere IV, 151.
      Spezifische Energien IV, 152.
      Zusammengesetzte Augen IV, 153.

    _*Murdoch.*_ Steinkohlengas IV, 394.

    _*Musschenbroek.*_ Versuche der Accademia del Cimento II, 72.
      Leydener Flasche III, 9.
      Pyrometrie III, 45.


    N.

    _*Nägeli.*_ Stärke IV, 163.
      Kryptogamenkunde IV, 164.
      Zellteilung IV, 164.
      Gewebearten IV, 165.
      Mizellen IV, 166.

    _*Natterer.*_ Verflüssigung von Gasen IV, 71.

    _*Naumann.*_ Kristallographische Zeichen III, 341.

    _*Nemorarius, Jordanus.*_ Mechanik I, 337.

    _*Neper.*_ Erfindung der Logarithmen II, 117.

    _*Nernst.*_ Mechanische Wärmetheorie IV, 197.

    _*Neumann.*_ Leben IV, 107.
      Doppelbrechung IV, 57.
      Prinzip der Induktion IV, 109.

    _*Newcomen.*_ Dampfmaschine III, 35.

    _*Newton.*_ Leben II, 215.
      Spiegelteleskop II, 216, 217.
      Spiegelsextant II, 218.
      Spektrum II, 220-222.
      Farbentheorie II, 222-224, 230.
      Regenbogen II, 224.
      Emissionstheorie II, 227, 232.
      Newtonsche Ringe II, 229.
      Polarisation II, 231.
      Gravitation II, 234 bis 236.
      »Physikalische Prinzipien« II, 237, 238.
      Konstitution der Materie II, 239.
      Wirkung in die Ferne II, 241.
      Letzte Lebensjahre II, 242.
      Rückblick IV, 21.
      Grenze des Naturerkennens IV, 412.

    _*Nicol.*_ Nicolsches Prisma IV, 337.

    _*Nièpce.*_ Photographie IV, 325.

    _*Nikolaus V.*_ Ausbreitung des Humanismus I, 292.

    _*Nikolaus von Cusa.*_ Kosmographie I, 293.
      Leben I, 297.
      Bewegung der Erde, I, 298.
      Weltkarte I, 299.
      Messende Beobachtung I, 299.

    _*Nobel.*_ Dynamit IV, 393.

    _*Nobili.*_ Thermoelektrische Säule III, 239.

    _*Noë.*_ Thermosäule III, 239.

    _*Nollet.*_ Osmose IV, 38.

    _*Norman.*_ Inklination I, 331; II, 88.

    _*Nuñez von Coimbra.*_ Nautik I, 311.
      Nonius I, 311.


    O.

    _*Oersted, H. C.*_ Leben III, 222.
      Elektrizität und Magnetismus III, 225.

    _*Ohm.*_ Leben IV, 99.
      Ohmsches Gesetz IV, 101.

    _*Olbers.*_ Planetoiden III, 249.

    _*Oldenburg.*_ Royal Society II, 209.


    P.

    _*Pacinotti.*_ Dynamomaschine IV, 404.

    _*Palissy.*_ Neuere Geologie I, 346, 347.

    _*Pallas.*_ Durchforschung Sibiriens II, 410.
      Meteorite III, 258.

    _*Palmieri.*_ Induktion durch den Erdmagnetismus IV, 79.

    _*Pander.*_ Embryologie III, 390.
      Keimblätter III, 391.

    _*Papin.*_ Dampfmaschine III, 34.

    _*Pappos.*_ Rotationskörper I, 149.
      Guldinsche Regel I, 202.

    _*Paracelsus.*_ Jatrochemie I, 339.
      Leben I, 340.
      Bedeutung I, 341.
      Chemie und Pharmazie I, 342.

    _*Paré, Ambroise.*_  Begründung der neueren Chirurgie I, 367.

    _*Pascal.*_ Wahrscheinlichkeitsrechnung II, 147.
      Horror vacui II, 161.
      Bergexperiment II, 162.
      Abänderung des Torricellischen Versuches II, 163.
      Prinzip der virtuellen Geschwindigkeiten auf die Hydrostatik
      ausgedehnt II, 164.
      Synthetische Geometrie III, 123.

    _*Pasteur.*_ Schutzimpfung IV, 202.
      Keime der Luft IV, 203.
      Ansteckende Krankheiten IV, 204.
      Urzeugung IV, 205.
      Weinsäure IV, 296.
      Molekulare Asymmetrie IV, 298.

    _*Peltier.*_ Peltiers Phänomen IV, 104.

    _*Perkin.*_ Teerfarben IV, 396.

    _*Petit.*_ Atomwärme IV, 144, 330.

    _*Petrarka.*_ Erhaltung alter Schriftwerke I, 291.

    _*Pettenkofer.*_ Hygiene IV, 148.
      System der Elemente IV, 301.

    _*Peurbach.*_ Übersetzt den Almagest I, 305.
      Astronomische Instrumente I, 306.

    _*Peyssonnel.*_ Natur der Polypen III, 99.

    _*Pfaff.*_ Integration von Differentialgleichungen III, 132.

    _*Pfeffer.*_ Osmose IV, 362.

    _*Philolaos.*_ Weltsystem I, 73.
      Zentralfeuer I, 141.

    _*Philon von Byzanz.*_ Pneumatik I, 150.
      Thermoskop I, 154, 155.
      Saugkerze I, 155.

    _*Piazzi.*_ Planetoiden III, 249, 297.

    _*Picard.*_ Gradmessung II, 233.

    _*Pictet.*_ Strahlende Wärme III, 53.
      Verflüssigung der Gase IV, 51.

    _*Pierre d'Ailly, Alliaco.*_  Imago mundi I, 281, 310.

    _*Pixii.*_ Magnetelektrische Maschine IV, 86.

    _*Planck.*_ Erkenntnistheorie IV, 409.

    _*Platon.*_ Anfänge der Stereometrie I, 68.
      Abstände der Planeten I, 71.
      Gestalt der Erde I, 75.

    _*Plinius.*_ Mechanische Begriffe I, 171.
      Leben I, 172.
      »Naturgeschichte« I, 178 u. f.
      Ebbe und Flut I, 174.
      Zoologie und Botanik I, 176.
      Chemische Kenntnisse I, 186.
      Chamäleon IV, 224.

    _*Plücker.*_ Analytische Geometrie III, 128.
      Spektralanalyse IV, 323.

    _*Poisson.*_ Mathematische Physik III, 302.
      Osmose IV, 39.

    _*Poncelet.*_ Projektive Geometrie III, 123.
      Maschinentheorie III, 124.

    _*Porta, Johann Baptista.*_ Leben I, 329.
      Natürliche Magie I, 330.
      Dampfkraft I, 330.
      Deklination I, 330.
      Fernrohr II, 8.
      Theorie des Sehens II, 130, 131.

    _*Pouillet.*_ Sinusbussole IV, 101.

    _*Prévost.*_ Furchung IV, 158.

    _*Priestley.*_ Chemische Wirkung der Elektrizität III, 20.
      Erforschung der Gasarten III, 139.
      Entdeckung des Sauerstoffs III, 140.
      Gase und elektrische Entladungen III, 141.
      Phlogistische Theorie III, 142.
      Eudiometer III, 283.

    _*Proklus.*_ Quelle für Pythagoras I, 62.

    _*Proust.*_ Konstanz der Gewichtsverhältnisse III, 175.

    _*Prout.*_ Prouts Hypothese III, 184.

    _*Ptolemäos.*_ Begründung der Trigonometrie I, 145.
      Bewegung der Sonne I, 189.
      Epizyklentheorie I, 190-192.
      Almagest I, 192.
      Planetentafeln I, 193.
      Fixsternörter I, 193.
      Sphärische Trigonometrie I, 194.
      Parallaktisches Lineal I, 194.
      Armillen I, 195.
      Mauerquadranten I, 196.
      Länge des Jahres I, 197.
      »Geographie« I, 197.
      Stereographische Projektion I, 198.
      Brechungswinkel I, 203.
      Atmosphärische Refraktion I, 204.

    _*Purkinje.*_ Zellentheorie IV, 210.

    _*Pythagoras.*_ Philosophie I, 61.

    _*Pythagoreer.*_ Elemente der Geometrie I, 61.
      Regelmäßige Polyeder I, 63.
      Anfänge der Zahlenlehre I, 63.
      Monochord I, 90.

    _*Pytheas.*_ Forschungsreisen I, 201.


    R.

    _*Ramsay.*_ Argon IV, 414.

    _*Raoult.*_ Erstarrungsgesetz IV, 330.

    _*Rathke.*_ Entwicklung der Wirbellosen III, 393.

    _*Ray, John.*_ Pflanzensystem II, 200.
      Systematische Zoologie II, 203, 204.

    _*Rayleigh.*_ Helium IV, 324.
      Argon IV, 414.

    _*Raymundus Lullus.*_ Metallverwandlung I, 282.

    _*Réaumur.*_ Thermometer III, 41.
      Volum der Flüssigkeitsgemische III, 42.
      Entwicklung der Insekten III, 103.

    _*Redi.*_ Versuche über die Zeugung II, 29.

    _*Regiomontan.*_ Leben I, 307.
      Ephemeriden I, 307.
      Trigonometrie I, 308; I, 232.
      Sternwarte I, 311.

    _*Regnault.*_ Ausdehnungskoeffizient der Gase IV, 47.
      Luftthermometer IV, 48.

    _*Reich.*_ Fallversuche III, 262.
      Erddichte IV, 278.

    _*Reis.*_ Telephon IV, 399.

    _*Renaldini.*_ Thermometer II, 76.

    _*Rey.*_ Verkalkung der Metalle II, 190; III, 157.

    _*Rhabanus Maurus.*_ Gestalt der Erde I, 216.
      Abriß der Naturkunde I, 259 (De Universo).

    _*Riccioli.*_ Freier Fall II, 79, 80.
      Fallversuche III, 262.

    _*Richer, Jean.*_ Pendeluhr II, 270.
      Zitteraal III, 23.

    _*Richmann.*_ Atmosphärische Elektrizität III, 20.

    _*Richter.*_ Stöchiometrie III, 118.
      Äquivalentbegriff III, 177.
      Neutralitätsreihen III, 177.
      Chemische Proportionen III, 187.

    _*Riemann, B.*_ Zahlentheorie III, 137.

    _*Rieß.*_ Säulenelektroskop III, 208.
      Induktionswirkungen der Reibungselektrizität IV, 75.

    _*Righi.*_ Funkentelegraphie IV, 385.

    _*Ritter, J. W.*_ Galvanische Elemente III, 207.
      Akkumulator III, 210.
      Elektrolyse III, 213.

    _*Rivinus.*_ Pflanzensystem II, 210.

    _*Roebuck.*_ Schwefelsäure IV, 394.

    _*Roger Bacon.*_ Leben I, 275.
      Seine Quellen I, 275.
      Experiment und Erfahrung I, 277.
      Optik I, 277.
      Astronomie I, 277, 278.
      Opus majus I, 279.
      Mathematik I, 280.
      Ausblicke I, 280.
      Metallverwandlung I, 281.
      Schießpulver I, 281.

    _*Romé de l'Isle.*_ Anlegegoniometer II, 403.

    _*Römer, Olaf.*_ Geschwindigkeit des Lichtes II, 247.

    _*Röntgen.*_ Röntgenstrahlen IV, 421.

    _*Roscoe.*_ Photochemische Untersuchungen IV, 331-336.

    _*Rösel von Rosenhof.*_ Insekten III, 102.
      Amöboide Bewegung III, 104.

    _*Rosenbusch.*_ Gesteinsmikroskopie IV, 269.

    _*Rosenhain.*_ Periodische Funktionen III, 135.

    _*Ross.*_ Tiefseeforschung IV, 176.

    _*Rössing.*_ Geschichte der Metalle I, 32.

    _*Roux.*_ Entwickelungsmechanik IV, 259.

    _*Rowland.*_ Sonnenspektrum IV, 320.

    _*Rudberg.*_ Ausdehnungskoeffizient der Gase IV, 46.

    _*Rudolphi.*_ Pflanzenanatomie IV, 155.

    _*Rumford.*_ Leben III, 265.
      Wesen der Wärme III, 265.
      Bohrversuch III, 266.
      Wärme und Arbeit III, 267.

    _*Rutherford.*_ Sonnenspektrum IV, 327.
      Radioaktivität IV, 415, 426.


    S.

    _*Santi Linari.*_ Induktion durch den Erdmagnetismus IV, 79.

    _*Sars.*_ Strobilaform der Medusen IV, 238.

    _*De Saussure, H. B.*_ Erforschung der Alpen II, 411; IV, 275.
      Haarhygrometer III, 46.

    -- _*N. Th.*_ Kreislauf des Kohlendioxyds III, 367.
      Nährlösungen III, 369.
      Aschenanalysen III, 370.
      Atmung der Pflanzen III, 371.

    _*Savart.*_ Biot-Savartsches Gesetz IV, 97.

    _*Seebeck, Th. J.*_ Elektrizität und Magnetismus III, 225.
      Magnetische Felder III, 226.
      Dämpfung III, 227.
      Thermoelektrizität III, 237.
      Thermoelement III, 238.

    _*Sella.*_ Kristallographie IV, 283.

    _*Semper.*_ Stammesgeschichte der Wirbeltiere IV, 258.

    _*Senebier.*_ Assimilation III, 365.

    _*Seneca.*_ Naturanschauung I, 185.
      Erdbeben I, 185.
      Geologische Vorstellungen I, 186.
      Springfluten I, 200.

    _*Siemens, W.*_ Differentiallampe IV, 401.
      Dynamomaschine IV, 402.
      Aufgabe der Wissenschaft IV, 411.

    _*Silbermann.*_ Thermochemie IV, 348.

    _*Silberschlag.*_ Meteorite III, 258.

    _*Snellius.*_ Brechungsgesetz II, 128.
      Gradmessung II, 233.

    _*Soddy.*_ Radioaktivität IV, 426.

    _*Sohnke.*_ Kristallsysteme IV, 281.

    _*Solvay.*_ Sodagewinnung IV, 395.

    _*Sombrero.*_ Nitroglyzerin IV, 393.

    _*Sorby.*_ Dünnschliffe IV, 268.

    _*Spallanzani.*_ Künstliche Befruchtung III, 89.
      Regeneration III, 101.
      Urzeugung III, 105.

    _*Sprengel, Chr. K.*_ Bestäubung und Befruchtung III, 91, 95.
      Anpassung der Blüten III, 92.
      Dichogamie III, 94.
      Bestäubungseinrichtungen III, 96.
      Myrmekophylie III, 97.
      Windblütler III, 97.

    _*Sulzer.*_ Geschmacksversuch III, 189.

    _*Süß.*_ Gebirgsbildung IV, 272.
      Erdbeben IV, 273.

    _*Susruta.*_ Medizin der Inder I, 48.

    _*Swammerdam.*_ Anatomie der Insekten II, 323.
      Anatomische Technik II, 324.
      Zergliederung der Biene II, 325.
      Urzeugung oder Entwicklung II, 327.
      Wesen der Metamorphose II, 328.
      Selbstbefruchtung von Schnecken II, 351.

    _*Symmer.*_ Elektrizitätstheorie III, 14.


    Sch.

    _*Scheele.*_ Leben III, 143.
      Analyse der Luft III, 144.
      Entdeckung des Sauerstoffs III, 145.
      Mangan, Chlor III, 146.
      Aufschließen der Silikate III, 146.
      Gasdiffusion III, 147.
      Organische Chemie III, 147.
      Blausäure III, 148.
      Strahlende Wärme III, 149. Photochemie III, 149.
      Qualitatives Verfahren III, 156.
      Photographie III, 272.

    _*Scheiner.*_ Fernrohr II, 13, 14.
      Sonnenflecken II, 21, 98.
      Vorgang des Sehens II, 98.
      Anatomie des Auges II, 99.
      Akkommodation II, 99.

    _*Scheuchzer.*_ Paläontologie II, 420.

    _*Schiaparelli.*_ Über griechische Astronomie I, 72.

    _*Schleiden.*_ Zellenlehre IV, 162.

    _*Schönbein.*_ Theorie des galvanischen Stromes IV, 91.
      Ozon IV, 393.

    _*Schönherr.*_ Luftsalpeter IV, 405.

    _*Schott, Kaspar.*_ Luftpumpe II, 167.

    _*Schröder.*_ IV, 202.

    _*Schrötter.*_ Roter Phosphor IV, 392.

    _*Schulze, J. H.*_ Chemische Wirkung des Lichtes III, 149; IV, 325.

    _*Schwann.*_  Zellenlehre IV, 156-160.
      Pepsin IV, 157.
      Zellbildung IV, 162.
      Gärung IV, 202.

    _*Schwendener.*_ Mikroskopische Technik IV, 165.

    _*Schwenter.*_ Mechanik I, 332.
      Optik und Wärmelehre I, 333.


    St.

    _*St. Claire-Deville.*_ Diffusion IV, 44.
      Dissoziation IV, 349.

    _*Saint-Hilaire, G.*_ Einheit der tierischen Organisation III, 376.
      Artenbildung IV, 243.

    _*Stahl.*_ Phlogistontheorie II, 308, 309.
      Tierische Wärme III, 53.

    _*Steenstrup.*_ Generationswechsel IV, 237-241.

    _*Steiner, Jakob.*_ Leben III, 125.
      Neuere Geometrie III, 126.
      Geometrie der Kegelschnitte III, 127.

    _*Steno, Nikolaus.*_ Leben II, 297.
      Kristallographie II, 298.
      Geologie II, 299.
      Schichtenlehre II, 300.
      Geologische Perioden II, 301.

    _*Stephenson.*_ Lokomotive III, 37.

    _*Stevin, Simon.*_ Rechnen mit Dezimalbrüchen II, 136.
      Prinzipien des Gleichgewichts II, 155.
      Schiefe Ebene II, 156.
      Begründung der Hydrostatik II, 157, 158.

    _*Stöhrer.*_ Magnetelektrische Maschine IV, 86.

    _*Stoklasa.*_ Assimilation IV, 431.

    _*Strabo.*_ Erdbeschreibung I, 198.
      Vulkane I, 199.
      Versteinerungen I, 199.

    _*Sturm.*_ Gleichungen III, 131.


    T.

    _*Talbot.*_ Photographie IV, 325.

    _*Tartaglia.*_ Anfänge der Dynamik I, 337.

    _*Thales.*_ Sonnenfinsternis I, 52.
      Geometrische Kenntnisse I, 53.

    _*Thenard.*_ Alkalien III, 288.

    _*Theophrast.*_ Anfänge der Botanik I, 76.
      Leben I, 107.
      »Von den Ursachen der Pflanzen« I, 108.
      »Naturgeschichte der Gewächse« I, 109.
      Pflanzengeographie I, 110.
      Krankheiten der Pflanzen I, 111.
      Sexualität I, 112.
      Morphologie I, 112.
      Bau und Entwicklung der Pflanzen I, 113.
      »Über die Steine« I, 114.
      Sexualität der Pflanzen II, 347.

    _*Thilorier.*_ Verflüssigung der Gase IV, 50, 71.

    _*Thomas von Aquino.*_ Scholastik I, 244.

    _*Thomsen.*_ Thermochemie IV, 348.

    _*Thomson, Benjamin.*_ Siehe Rumford.

    -- _*William*_ (_*Lord Kelvin*_) Wirbelringe IV, 373.

    -- _*Wyville.*_ Tiefseeforschung IV, 275.

    _*Thuret.*_ Fucus IV, 207.

    _*Thurmann.*_ Gebirgsbildung IV, 272.

    _*Timocharis.*_ Fixsternverzeichnis I, 146.

    _*Töpler.*_ Quecksilberluftpumpe IV, 49.
      Schlierenapparat IV, 63.

    _*Torricelli.*_ Dynamik der Flüssigkeiten II, 159.
      Erfindung des Barometers II, 160.

    _*Toscanelli.*_ Astronomische Beobachtungen I, 297.
      Wiederaufleben der Astronomie I, 350.

    _*Tournefort.*_ Pflanzensystem II, 201.
      Art- und Gattungsbegriff II, 202.

    _*Trembley.*_ Süßwasserpolyp III, 100, 104.
      Regeneration III, 101.

    _*Treviranus.*_ Pflanzenphysiologie III, 375.
      Pflanzenanatomie IV, 209.

    _*Troostwyk, van.*_ Elektrolyse des Wassers III, 21.

    _*Tschermak.*_ Theorie der Feldspäte IV, 284.

    _*Tschirnhausen.*_ Hohlspiegel und Linsen II, 291.
      Brennlinie II, 291.
      Porzellan II, 292.

    _*Tycho Brahe.*_ Leben II, 107.
      Neuer Stern II, 107.
      Quadrant II, 108.
      Distanzenmesser II, 109.
      Genauigkeit der Messungen II, 110.
      Azimutalquadrant II, 111.
      Gegner der Koppernikanischen Lehre II, 112.
      Tychos System II, 113.
      Marsbeobachtungen II, 114.


    U.

    _*Unger.*_ Schwärmsporen IV, 163, 205.
      Phytopaläontologie IV, 175.


    V.

    _*Vallisneri.*_ Geologie II, 404.

    _*Van der Waals.*_ Zustandsgleichung IV, 52.

    _*Van't Hoff.*_ Stereochemie IV, 299.
      Dissoziation IV, 352.
      Chemisches Gleichgewicht IV, 361.
      Theorie der Lösungen IV, 363-367.

    *Varenius.* Physikalische Erdkunde I, 312.

    _*Varro, Marcus Terrentius.*_ Enzyklopädie der Wissenschaften I,
    220.

    _*Vesal.*_ Leben I, 364.
      »Bau des menschlichen Körpers« I, 365.

    _*Vieta.*_  Buchstabenrechnung II, 138.
      Goniometrie II, 138.

    _*Virchow.*_ Zellularpathologie IV, 160.
      Zellenlehre IV, 161.

    _*Vitruvius.*_ Bauwesen und technische Mechanik I, 169.
      Quellenkunde I, 186, 200.

    _*Vogel.*_ Farbenphotographie IV, 328.

    _*Volta, A.*_ Leben III, 195.
      Elektrometer III, 196.
      Metalle als Elektrizitätserreger III, 197.
      Spannungsreihe III, 198.
      Kondensator III, 199.
      Fundamentalversuch III, 200.
      Spannungsreihe III, 201.
      Säule III, 203.
      Becherapparat III, 204.
      Polarisation III, 210.


    W.

    _*Waage.*_ Reaktionsgeschwindigkeit IV, 360.
    Chemisches Gleichgewicht IV, 361.

    _*Walch.*_ Paläontologie II, 420.

    _*Wall.*_ Gewittertheorie III, 16.

    _*Wallace.*_ Theorie der natürlichen Zuchtwahl IV, 255.

    _*Wallis, John.*_ Arithmetik des Unendlichen II, 154.
      Stoß unelastischer Körper II, 273.

    _*Walsh.*_ Tierische Elektrizität III, 23.

    _*Watson.*_ Geschwindigkeit der Elektrizität III, 12.

    _*Watt.*_ Dampfmaschine III, 36.
      Kondensationswärme III, 37.

    _*Weber, Eduard.*_ Biophysik IV, 148.

    -- _*Ernst.*_ Biophysik IV, 148.
      Blutkreislauf IV, 217-220.
      Tastsinn IV, 230.
      Temperaturempfindung IV, 232.
      Webersches Gesetz IV, 233.
      Psychophysik IV, 409.

    -- _*Wilhelm.*_ Erdmagnetismus III, 307.
      Elektrodynamisches Grundgesetz IV,109.
      Tangentenbussole IV, 112.
      Elektrochemisches Äquivalent IV, 113.
      Absolute elektrische Maße IV, 114.
      Elektrodynamometer IV, 115.
      Galvanische Widerstände IV, 115.
      Zurückführung der elektrischen Einheit auf absolutes  Maß IV, 116.
      Theorie der Elektrizität IV, 116.
      Telegraphie IV, 398.
      Elektrische Atome IV, 425.

    _*Wedgwood.*_ Pyrometer III, 45.

    _*Weiß.*_ Gesetz der Hemiëdrie III, 341.

    _*Wenzel.*_ Stöchiometrie III, 118.
      Konstanz der Gewichtsverhältnisse III, 176.
      Massenwirkungsgesetz IV, 353.

    _*Werner, A. G.*_ Kennzeichenlehre II, 413.
      Begründung der Geognosie II, 416.

    _*Wheatstone.*_ Binokulares Sehen IV, 60.
      Stereoskop IV, 61.
      Rotierender Spiegel IV, 67.
      Entladungsfunken IV, 379.

    _*Wichura.*_ Bastardbefruchtung IV, 260.

    _*Widmannstätten.*_  Meteoreisen III, 261.

    _*Wien.*_ Löschfunkensender IV, 386.

    _*Wilhelmy.*_ Massenwirkungsgesetz IV, 353-356.
      Reaktionsgeschwindigkeit IV, 356.

    _*Wilke, Johann Karl.*_ Elektrizitätsarten, Spannungsreihe III, 22.
      Magnetische Inklination (Karte) III, 23.

    _*Willdenow.*_ Pflanzengeographie III, 332.

    _*Williamson.*_ Ätherbildung IV, 140.

    _*Winkler.*_ Gewittertheorie III, 16.

    _*Winkler, Cl.*_  Germanium III, 306.
      Kontaktverfahren IV, 394.
      Periodisches System IV, 419.

    _*Wislicenus.*_ Stereochemie IV, 299.

    _*Wöhler.*_ Benzoësäure IV, 121.
      Isomerie IV, 126.
      Harnstoffsynthese IV, 127.
      Aluminium, Silicium, Titan IV, 128.

    _*Wolf, Cristian.*_ Philosophie II, 213; 296.
      Ernährung der Pflanzen III, 70.

    _*Wolff, K. F.*_ Epigenesis III, 107.
      Zellgewebe III, 108.
      Grundzüge der Embryologie III, 109.
      Metamorphose der Pflanze III, 110; 357.
      Entwicklungslehre III, 390.

    _*Wollaston.*_ Gesetz von den Multiplen III, 182.
      Übersaure Salze III, 182.
      Atomtheorie III, 183.
      Stereochemie III, 183.
      Ultraviolette Strahlen III, 272.
      Linien im Sonnenspektrum IV, 308.

    _*Wotton.*_ System der Tiere I, 361.

    _*Wren.*_ Stoß elastischer Körper II, 274.

    _*Wright.*_ Theorie des Himmels III, 246.

    _*Wüllner.*_ Spektralanalyse IV, 323.

    _*Wundt.*_  Physiologische Psychologie IV, 233.

    _*Wurtz.*_ Äthylenverbindungen IV, 137.


    Y.

    _*Young.*_ Spannungsreihe III, 22.
      Interferenz III, 273.
      Ultraroter Teil des Spektrums III, 273.
      Wellentheorie III, 274.
      Empfindung der Farben III, 274.
      Strahlende Wärme III, 274.


    Z.

    _*Zamboni.*_ Trockensäule III, 209; IV, 90.

    _*Zeemann.*_ Zeemann-Effekt IV, 389, 425.

    _*Zirkel.*_ Gesteinsmikroskopie IV, 268.

    _*Zucchi.*_ Spiegelteleskop II, 217.



Sachverzeichnis für Band I-IV.


    A.

    Aberration II, 391-393; IV, 31.

    Absoluter Nullpunkt III, 45.

    Absorption des Lichtes IV, 308, 317.

    Accademia del Cimento II, 72, 319.

    Achromatische Linsen II, 363.

    Achromatisches Fernrohr IV, 309.

    Acidität IV, 129.

    Ackerbau IV, 147.

    Ägyptische Bauwerke I, 3.

    -- Kultur I, 2.

    -- Literatur I, 4.

    -- Mathematik I, 5.

    Akademien I, 228, 300;
      II, 206-214, 295.

    Akkommodation II, 99, 132; IV, 377.

    Akkumulator III, 210.

    Akotyledonen III, 351.

    Aktivitätskoeffizient IV, 367.

    Aktualismus IV, 169.

    Akustik II, 66.

    Alaun I, 253.

    Alaunbildner IV, 300.

    Alchemie I, 97, 208, 244; II, 181, 294.

    Alchemistische Theorien I, 251; II, 184.

    Aldehyde IV, 121.

    Alexandrinische Akademie I, 130, 188.

    -- Bibliothek I, 131, 223.

    Algebra der Araber I, 236.

    -- der Inder I, 46.

    -- im Mittelalter I, 263.

    -- neuere II, 137.

    Algol IV, 429.

    Alizarin IV, 397.

    Alkalien III, 215, 288.

    Alkalische Erden III, 218.

    Alkaloide IV, 342, 398.

    Alkarsin IV, 135.

    Alkohol I, 248.

    Alkylverbindungen IV, 141.

    Almagest I, 192, 305.

    Alpen II, 411.

    Altertum, Rückblick IV, 11.

    Altertum, seine Kultur I, 211.

    Aluminium III, 218, 223; IV, 128, 417.

    Amalgamationsprozeß I, 344.

    Ameise II, 337.

    Amethyst I, 253.

    Amidobenzol IV, 131.

    Ammoniak III, 140, 168, 219; IV, 53.

    Ammoniaksynthese IV, 419, 420.

    Ammonium IV, 119.

    Amöbe III, 104.

    Ampères Gestell III, 229.

    -- elektrodynamisches Grundgesetz IV, 98.

    Ampèresche Regel III, 228.

    Amulette I, 226.

    Analytische Chemie II, 189; III, 152-154.

    -- Mechanik II, 372.

    Anatomie, Anfänge I, 48, 80, 101, 163, 178.

    -- arabische I, 239.

    -- im Mittelalter I, 284.

    -- ihr Wiederaufleben I, 303, 363.

    -- neuere III, 115.

    -- vergleichende III, 115, 379.

    Anatomische Technik II, 324.

    Aneroidbarometer II, 179.

    Anilin IV, 131, 396.

    Anlegegoniometer II, 403.

    Anpassung IV, 244.

    Antheridium IV, 247.

    Anthropologie III, 383.

    Antiphlogistische Theorie II, 190; III, 165.

    Antipoden I, 216.

    Äquinoktialpunkte I, 26, 146.

    Äquivalentbegriff III, 177.

    Äquivalenz der Naturkräfte IV, 182.

    Arabische Kultur I, 256.

    -- Literatur I, 227, 261; IV, 16.

    Archäologie IV, 9.

    Archeus I, 4.

    Archimedische Schraube I, 120.

    -- Spirale I, 124.

    Archimedisches Prinzip I, 128.

    Argon IV, 405, 414.

    Argyrodit IV, 306.

    Arithmetik, ihre Anfänge I, 209.

    Arithmetische Reihe I, 8.

    Armierte Magnete II, 91.

    Armillen I, 142, 195.

    Aromatische Verbindungen IV, 289.

    Artbegriff II, 202; III, 68; IV, 242.

    Artenbildung IV, 243-245.

    Arzneimittellehre I, 38, 180, 182, 187.

    Aschenanalysen III, 370.

    Aschfarbenes Licht des Mondes I, 304.

    Aspirin IV, 398.

    Assimilation III, 365; IV, 336, 431.

    Assimilationsprodukt III, 374.

    Astatische Nadel III, 234.

    Astrolabium I, 308.

    Astrologie I, 20, 238; II, 103.

    Astronomie, Anfänge I, 16, 49.

    -- im Mittelalter I, 284.

    -- Rückblick IV, 9 u. f.

    Astronomische Tafeln I, 232.

    Atembewegung II, 320.

    Äther I, 93; II, 248, 362; III, 14; IV, 140.

    Ätherbildung IV, 357.

    Äthylen III, 179; IV, 137.

    Atlas I, 327.

    Atmosphäre III, 283; IV, 415.

    -- ihre Höhe I, 242.

    -- ihr Gewicht II, 165.

    Atmosphärische Elektrizität III, 16-20.

    Atmung II, 191; III, 53, 164, 365-371; IV, 431.

    Atomgewichte III, 181, 186, 345; IV, 299, 301-307.

    Atomistik im Altertum I, 57, 215.

    Atomistische Hypothese III, 180-183.

    Atomverkettung IV, 287.

    Atomwärme IV, 330.

    Attraktion III, 136, 301.

    Aufgußtierchen II, 335, 336; III, 102 bis 105; IV, 173, 236.

    Aufklärungsperiode II, 365.

    Aufschließen III, 152.

    Auge I, 240; II, 99, 131; III, 112; IV, 228.

    Auge, zusammengesetztes IV, 153.

    Augenspiegel IV, 376.

    Ausdehnungskoeffizient III, 57, 285; IV, 45-48.

    Automaten I, 153.

    Averroismus I, 238.

    Avogadrosche Regel IV, 53-55; IV, 143, 199.

    -- -- für den gelösten Zustand IV, 365.

    Azofarbstoffe IV, 397.


    B.

    Babylonische Kultur I, 11.

    -- Mathematik I, 14.

    Bakterien II, 336.

    Ballistik IV, 65.

    Ballistische Kurve II, 54.

    Ballistisches Pendel II, 357.

    Bandenspektrum IV, 323.

    Barisches Windgesetz III, 321.

    Barium III, 218.

    Barometer II, 73, 160; III, 6.

    Baryterde III, 146.

    Basalt II, 407.

    Basizität IV, 129.

    Bastardbildung II, 350; III, 85-88; IV, 260.

    Bathometer I, 299.

    Becquerelstrahlen IV, 421.

    Befruchtung II, 348-352; III, 81-91.

    Beharrungsvermögen II, 29, 42, 51, 119.

    Benzoësäure IV, 120-122, 130.

    Benzol IV, 130, 396.

    Benzolderivate IV, 131.

    Benzolformel IV, 290.

    Benzoltheorie IV, 285-287.

    Bergbau, seine Anfänge I, 115, 334.

    Bergexperiment Pascals II, 162.

    Bergkristall I, 253.

    Bernoullisches Theorem II, 354.

    Berührungselektrizität III, 193.

    Beschleunigung II, 43.

    Bessemerprozeß IV, 323.

    Bestäubung III, 90-98.

    Beugung des Lichtes II, 81.

    Bevölkerungsprinzip IV, 252, 267.

    Bibel II, 22.

    Biene I, 105; II, 325.

    Bifilarmagnetometer III, 307.

    Binäre Nomenklatur III, 68.

    Biographisch-literarisches Handwörterbuch IV, 1.

    Biologische Analyse IV, 262.

    Biomechanik II, 320.

    Biophysik IV, 149.

    Biot-Savartsches Gesetz IV, 97.

    Bittermandelöl IV, 120.

    Blattläuse II, 337.

    Blausäure III, 148, 169, 294.

    Bleiglanz I, 253.

    Blinder Fleck II, 278.

    Blitz III, 16.

    Blitzableiter III, 18.

    Blutdruck III, 78; IV, 220.

    Blütenbau III, 92-97.

    Blütenstaub III, 91.

    Blutkörperchen II, 336.

    Blutkreislauf I, 177, 367; II, 313-317; III, 113; IV, 217-220.

    Bodendruck II, 157.

    Bogenlicht III, 221; IV, 401.

    Botanik, Anfänge I, 37, 56.

    -- bei den Griechen I, 76, 103-114, 176.

    -- ihr Wiederaufleben I, 273.

    Botanische Gärten I, 312, 357.

    Boyles Gesetz für den gasförmigen Zustand II, 177; IV, 45, 199.

    -- -- -- -- gelösten Zustand IV, 363.

    Brachistochrone II, 355.

    Branlysche Röhre IV, 385.

    Brechung des Lichtes I, 203, 241; II, 125-130, 145, 252.

    Brennglas I, 47.

    Brennkugel I, 277.

    Brennlinie II, 291.

    Brennspiegel I, 47, 307, 333; II, 280.

    Brianchonsches Sechseck III, 127.

    Briefe, chemische IV, 125.

    Briefwechsel IV, 126.

    Brille I, 243, 281.

    Bruchfestigkeit II, 60.

    Brucin IV, 342.

    Buchdruck I, 311.

    Buchstabenschrift I, 51.

    Büschelentladung IV, 84.


    C.

    Cadetsche Flüssigkeit IV, 134.

    Calcium III, 218.

    Calciumkarbid IV, 417.

    Cambium II, 345.

    Cardanische Aufhängung I, 235.

    -- Formel II, 139.

    Cartesisches Blatt II, 142.

    Cäsium IV, 320.

    Ceres III, 249, 297.

    Chaldäische Astronomie I, 24, 27.

    Chamäleon I, 335; IV, 224-227.

    Chemie, ihre Anfänge I, 39, 187, 207.

    Chemische Proportionen III, 187.

    -- Zeichensprache III, 181.

    Chemischer Ort IV, 291-293.

    Chinesische Astronomen I, 49.

    -- Kultur I, 40, 49.

    Chinin IV, 342.

    Chinolin IV, 295.

    Chlor III, 146, 173, 294; IV, 71, 395.

    Chloraluminium III, 223.

    Chlorgruppe III, 290.

    Chloride II, 186.

    Chlorknallgas IV, 331.

    Chlorsilber III, 149.

    Chlorstickstoff IV, 70.

    Chromatische Abweichung II, 363.

    Chronometer II, 361.

    Chylusgefäße II, 316.

    Cölenteraten IV, 237.

    Coniin IV, 295.

    Cortisches Organ IV, 375.

    Coulombs Gesetz III, 330.

    Coulombsche Wage III, 28.

    Cusanisches System I, 298.

    Cyanverbindungen III, 290; IV, 119, 133.

    Cykloidenpendel II, 262.


    D.

    Daguerrotypie IV, 325.

    d'Alemberts Prinzip II 366, 373.

    Dampfdichte IV, 349, 418.

    Dampfdichtebestimmnng IV, 55, 56.

    Dämpfe III, 293.

    Dampfmaschine III, 34-38.

    Dampfschiff III, 37.

    Dämpfung III, 227.

    Darmzotten III, 115.

    Darstellende Geometrie III, 119-122.

    Darwinsche Theorie IV, 253-257.

    Dauersporen IV, 206.

    Deaconprozeß IV, 395.

    Deklination I, 330; II, 88, 286.

    Dekret von Kanopus I, 21.

    Delisches Problem I, 65, 119.

    De Lislesche Projektion II, 397.

    Descendenzlehre I, 79; IV, 167.

    Destillation I, 247, 250.

    Determinanten III, 135, 299.

    Deutsche Gesellschaft für Geschichte der Medizin und der
    Naturwissenschaften IV, 3.

    Dezimalbrüche, II, 137.

    Dialog Galileis II, 32.

    Dialysator IV, 42.

    Dialyse IV, 42-45.

    Diamagnetismus IV, 94.

    Diamant I, 253; IV, 417.

    Dibrombenzole IV, 291-293.

    Dichogamie III, 89, 94.

    Dichtigkeit, elektrische III, 304.

    Dickenwachstum III, 355.

    Diëlektrikum IV, 95, 387.

    Differentialgleichungen II, 370; III, 132.

    Differentiallampe IV, 401.

    Diffusion III, 147; IV, 40-44.

    Dikotyledonen III, 351.

    Dimorphie III, 345.

    Dioptra I, 157.

    Diosmose IV, 38-44.

    Dispersion II, 277.

    Dissonanz II, 67.

    Dissoziation IV, 349-352.

    Dissoziationsgrad IV, 351.

    Distanzenmesser II, 109.

    Dodekaeder I, 133.

    Dokimasie, siehe Probierkunst.

    Doppelbrechung II, 253-257; III, 275, 349; IV, 57.

    Doppelspat II, 253-257, 305.

    Doppelsterne III, 253; IV, 36, 429.

    Doppelte Verwandtschaft III, 151.

    Dopplersches Prinzip IV, 58-60, 429.

    Drahtlose Telegraphie IV, 384-386.

    Drehwage III, 28.

    Dreiecksberechnung I, 9.

    Dreieckslehre I, 53, 62.

    Dreiteilung des rechten Winkels I, 15.

    Druckkräfte IV, 416.

    Drüsen II, 321; IV, 220-223.

    Dualisten III, 14.

    Dünger IV, 147.

    Dünnschliffe IV, 268.

    Dynamik I, 301; II, 37, 364, 373.

    Dynamit IV, 393.

    Dynamoelektrisches Prinzip IV, 403.


    E.

    Edelsteinmedizin I, 115.

    Ei der Säugetiere III, 391.

    Eigenbewegung der Fixsterne IV, 29-31.

    Eisenarten III, 154.

    Eisenerzlager IV, 406.

    Eisengewinnung I, 31.

    Eisenlinien IV, 318.

    Eiszeit IV, 277.

    Ekliptik, ihre Schiefe I, 50, 69, 230.

    Elektrische Abstoßung II, 91; III, 6.

    Elektrische Anziehung II, 87.

    Elektrische Batterie III, 10.

    Elektrische Dichtigkeit III, 304.

    Elektrisches Fluidum III, 14.

    Elektrischer Ofen IV, 417.

    Elektrischer Strom III, 197; IV, 90-92.

    Elektrische Wellen IV, 382-388.

    Elektrisiermaschine II, 92; III, 7-11.

    Elektrizität, physiologische Wirkung III, 21.

    Elektrizitätsarten III, 8, 22; IV, 84.

    Elektrizitätsfortpflanzung III, 9, 12.

    Elektrizität, tierische I, 206, 23; III, 195; IV, 235.

    -- Theorie IV, 116, 117.

    -- Übertragung IV, 404.

    Elektrochemie III, 20.

    Elektrochemisches Äquivalent IV, 113 bis 115.

    Elektrodynamik III, 231; IV, 98, 109.

    Elektrodynamometer IV, 115.

    Elektrolyse III, 21, 211; IV, 86, 367-369.

    Elektrolytische Dissoziation IV, 370, 420.

    Elektrolytischer Wellenanzeiger IV, 385.

    Elektrolytisches Grundgesetz IV, 88.

    -- Kupfer IV, 404.

    Elektromagnetische Theorie des Lichtes IV, 388.

    Elektromagnetismus III, 223-225.

    Elektrometer III, 196.

    Elektromotorische Kraft III, 202.

    Elektronen IV, 117, 389, 424.

    Elektrophor III, 199.

    Elektrotechnik IV, 403.

    Elektrotonischer Zustand IV, 95, 387.

    Elementaranalyse III, 164; IV, 119.

    Elementarorganismen IV, 158, 215.

    Elemente, chemische II, 188; III, 166; IV, 301.

    -- der Alten I, 55, 97.

    -- des Euklid I, 62, 132.

    -- konstante III, 210.

    Ellipse I, 135.

    Elliptische Funktionen III, 133.

    Embryobildung im Pflanzenreich IV, 246.

    Embryologie, ihre Anfänge I, 100, 179, 367.

    -- neuere II, 332-334; III, 109-110, 390-393.

    Embryonalorgane III, 393.

    Emission IV, 317.

    Emissionstheorie II, 219, 227; IV, 66.

    Enckescher Komet IV, 34.

    Endosperm IV, 248.

    Energieprinzip II, 46; IV, 179-197.

    Entdeckungsreisen I, 200, 264, 310, 349; III, 325, 329; IV, 174.

    Entladung IV, 83.

    Entladungsfunke III, 12; IV, 379.

    Entoptische Erscheinungen IV, 229.

    Entphosphorung, III, 154.

    Entropie IV, 197.

    Entwicklungsgeschichte III, 114.

    Entwicklungsmechanik IV, 259.

    Enzyklopädien I, 221.

    Enzyklopädisten II, 365.

    Ephemeriden I, 307.

    Epigenesis III, 107.

    Epizyklentheorie I, 190, 318.

    Erdbeben I, 185, 198, 285; III, 338; IV, 273.

    Erdbewegung I, 298; II, 25.

    Erddichte II, 389; IV, 278.

    Erdentwicklung IV, 171.

    Erdgeschichte II, 302.

    Erdgestalt I, 92, 216; II, 270-272, 288, 287; IV, 278.

    Erdkern I, 55, 186; II, 302, 418.

    Erdmagnetismus II, 88; III 230-235, 283, 307-312; IV, 77-79.

    Erdoberfläche, Veränderungen IV, 168.

    Erdöl IV, 274.

    Erdrotation III, 262.

    Erdscheibe I, 75.

    Erdumfang I, 93, 139.

    Erhaltung der Kraft II, 267, 276-277; IV, 90, 177-197.

    -- des Stoffes III, 166.

    Erhebungskrater III, 338.

    Erkenntnistheorie IV, 378, 408.

    Erosion I, 199; II, 419.

    Erstarrungsgesetz IV, 330.

    Eruptivgesteine III, 337.

    Essigsäureäther IV, 357.

    Eudiometer, III, 283.

    Euphon II, 382.

    Evektion I, 189.

    Evolution II, 346; III, 106.

    Exhaustionsverfahren I, 65, 123-125; II, 148.

    Experiment I, 275, 277, 304.

    Extrastrom IV, 79-81.


    F.

    Fall II, 17, 29, 40, 79; III, 262.

    Fallzeit II, 45.

    Faltengebirge IV, 175, 271.

    Farben I, 91; II, 83, 222.

    Farbenlehre II, 230, 258; IV, 378.

    Farbenphotographie IV, 328.

    Farbenwechsel des Chamaeleons IV, 224-227.

    Farbenzerstreuung IV, 309.

    Färberei I, 247.

    Fäulnis IV, 201.

    Feldmeßkunst I, 159, 166.

    Feldspat IV, 284.

    Fernrohr I, 280; II, 9-13, 224; IV, 18.

    Fernwirkung II, 241; IV, 386.

    Festigkeitslehre II, 59.

    Fette IV, 137.

    Feuerspritze I, 149.

    Feuerzeug IV, 392.

    Filtrieren I, 250.

    Finsternisse I, 20; II, 2.

    Fixe Luft III, 140.

    Fixieren IV, 326.

    Fixpunkte III, 43.

    Fixsterne I, 273, 325; II, 28; IV, 23, 29-32.

    Fixsternspektren IV, 310.

    Fixsternverzeichnisse I, 146, 193; II, 281.

    Flammenfärbung IV, 308.

    Flaschenzug I, 120, 156.

    Flora, griechische I, 76, 109.

    -- indische I, 110.

    Flugmaschinen I, 300.

    Fluor III, 295.

    Fluorescenz I, 335.

    Flüssigkeiten ihre Theorie III, 300.

    Flüssigkeitsbewegungen, diskontinuierliche IV, 373.

    Formation II, 406, 416.

    Forschungsinstitute IV, 416.

    Fossile Arten IV, 254.

    Fouriersche Reihen III, 136.

    Franklinsche Tafel III, 10, 199.

    Fraunhofersche Linien III, 273; IV, 308 bis 311.

    Froschpendel, elektrisches III, 193.

    Froschschenkelversuch Galvanis III, 190.

    Fuchsin IV, 396.

    Fucus IV, 207.

    Funkentelegraphie IV, 384-386.

    Funktionenlehre III, 137.

    Funktionsbegriff II, 359.

    Furchungsprozeß III, 392; IV, 158.


    G.

    Gallium IV, 307, 323.

    Galvanischer Strom, Einheit seiner Stärke IV, 114.

    Galvanisches Element III, 204-207.

    Galvanische Kette IV, 389.

    Galvanoplastik IV, 400.

    Gärung III, 164, 291; IV, 201.

    Gasabsorption III, 292.

    Gase I, 208; III, 139, 269; IV, 71, 416.

    Gasmoleküle, ihre Geschwindigkeit IV, 200.

    Gasträatheorie IV, 258.

    Gastrula IV, 249.

    Gattungsbegriff II, 202.

    Gaußsche Formeln II, 398.

    Gay Lussacsches Gesetz IV, 199.

    Gebirgsbildung II, 300; III, 337; IV, 175, 271.

    Gedächtnis IV, 234.

    Gefäßkryptogamen III, 356.

    Gefäßsystem III, 113.

    Gefrierpunktserniedrigung III, 59.

    Gegenerde I, 73.

    Geisertheorie IV, 133.

    Geißlersche Röhre III, 12; IV, 49, 421.

    Generationswechsel IV, 237-241, 247.

    Geodäsie III, 313-316.

    Geodätische Dreiecke III, 314.

    Geognosie II, 415.

    Geognostische Karten II, 407.

    Geoid IV, 278.

    Geologie, ihre Anfänge I, 56.

    Geologische Formationen III, 388.

    Geologische Perioden II, 301, 409.

    Geologisches Experiment II, 418; IV, 270-272.

    Geometrie, analytische II, 140-142; III, 128.

    -- der Ägypter I, 10.

    -- darstellende III, 121.

    -- der Inder I, 42.

    -- neuere III, 126.

    -- nichteuklidische III, 129.

    -- synthetische III, 122.

    Geotropismus III, 360.

    Germanium IV, 306.

    Geschmack, galvanischer III, 189.

    Gesellschaftsrechnung I, 161.

    Gesichtswinkel III, 384.

    Gesteine, kristallinische IV, 271.

    Gesteinslehre II, 411, 419.

    Gesteinsmikroskopie IV, 268-270.

    Gewebearten IV, 165.

    Gewitter, I, 206; III, 15.

    Gewitterelektrizität III, 6, 16-20, 192.

    Gezeiten I, 174, 200, 277; II, 31, 360; III, 244, 248.

    Giftpflanzen I, 183.

    Gips II, 306.

    Gipsverband I, 247.

    Glasbereitung I, 34.

    Glaselektrizität III, 8.

    Glaubersalz II, 186.

    Gleichgewicht II, 155.

    Gleichgewicht, chemisches IV, 340, 345, 356-361.

    Gleichgewichtskonstante IV, 344.

    Gleichungen I, 45, 210, 237; II, 139, 370; III, 131, 297.

    Gletscher IV, 275.

    Globus I, 95, 309, 326.

    Glykole IV, 137.

    Glyzerin III, 148; IV, 137.

    Gnomon I, 27, 50, 53, 69, 140, 297.

    Goldene Regel I, 157.

    Goniometer III, 340, 346.

    Goniometrie II, 138.

    Graafsche Follikel III, 391.

    Gradmessung I, 139, 229; II, 233, 386.

    Granit II, 418.

    Gravitation II, 119, 234-239; III, 243; IV, 21.

    Greenscher Satz III, 303.

    Griechisches Feuer I, 226.

    Groma I, 167.

    Grubengas III, 179.

    Grundfarben III, 274.

    Guldinsche Regel I, 149, 202; II, 153.


    H.

    Hai des Aristoteles I, 103.

    Halleyscher Komet II, 282.

    Harmonie I, 61.

    Harnsäure III, 148.

    Harnstoff IV, 127.

    Harzelektrizität III, 8.

    Harzkuchen III, 9.

    Haustiere I, 183.

    Hebel I, 89, 127; II, 56.

    Heber I, 333.

    Hebezeug I, 169.

    Heilkunde, ihre Anfänge I, 79.

    Heilmittellehre I, 48, 255.

    Heliometer IV, 29.

    Helioskop II, 14.

    Heliostat II, 319.

    Heliotrop III, 315.

    Heliotropismus III, 364.

    Heliozentrische Lehre I, 72, 141, 192, 317, 320; II, 23; IV, 17.

    Helium IV, 324, 423.

    Hemiëdrie III, 341; IV, 297.

    Herbarien I, 313.

    Hermaphroditismus II, 351.

    Heronsball I, 150, 152.

    Herons Dampfkugel I, 151.

    Heronsche Formel I, 159.

    Herz III, 113.

    Herzbewegung II, 317.

    Himmelskarten IV, 35, 430.

    Hippokratische Schriften I, 76, 80.

    Höfe II, 280.

    Höhenformel, barometrische II, 283.

    Hohlspiegel I, 121, 137, 291.

    Hörbarkeitsgrenzen II, 385.

    Horror vacui II, 59, 161.

    Humanismus I, 290.

    Huygenssches Prinzip II, 250.

    Hydrodynamik II, 159, 356.

    Hydrostatik II, 62, 63, 156; III, 300.

    Hydrostatisches Paradoxon II, 156.

    Hydrotropismus III, 362.

    Hygiene I, 37; IV, 148.

    Hygrometer I, 302; III, 46.

    Hyperbel I, 135.

    Hyperbolische Linsen II, 129.

    Hypothesen II, 106.


    I, J.

    Jahreslänge I, 147.

    Jakobsstab, S. Kreuzstab.

    Jatrochemie I, 339.

    Ikosaëder I, 133.

    Imago mundi I, 281.

    Imponderabilien III, 13; IV, 178.

    Indigo I, 186; IV, 397.

    Indikator III, 37.

    Indische Kultur I, 39.

    -- Literatur I, 41.

    -- Rechenkunst I, 45.

    Indium IV, 323.

    Indivisibilien II, 152.

    Induktion, galvanische IV, 72.

    -- ihre Theorie IV, 111.

    -- magnetische IV, 73-81.

    -- photochemische IV, 333.

    Induktionsströme, ihre Stärke IV, 106.

    Infinitesimalrechnung I, 124, 136, 151; II, 148, 398.

    Influenz II, 91; III, 25.

    Ingenieurmechanik I, 169.

    Infusorien, siehe Aufgußtierchen.

    Injektion III, 115.

    Inklination I, 331; III, 23.

    Inquisitionsprozeß Galileis II, 33.

    Insekten III, 102.

    Insektenbestäubung III, 95.

    Integration II, 371.

    Interferenz II, 83, 227-230; III, 273 bis 276.

    Interferenzfarben im Tierreich IV, 225.

    Jod III, 288.

    Ionen III, 214.

    Ionentheorie IV, 6.

    Ionenwanderung IV, 370.

    Joulesches Gesetz IV, 103.

    Irritabilität III, 112.

    Isanomalen III, 320.

    Islam I, 224.

    Isochronie II, 17, 48.

    Isolierschemel III, 9.

    Isomerie IV, 126.

    Isomorphe Mischungen IV, 284.

    Isomorphie III, 343.

    Isoperimetrische Probleme II, 151, 355.

    Isorachien III, 244.

    Isothermen III, 319.

    Jupiter III, 243.

    Jupitertrabanten II, 19, 35, 288; III, 243.


    K.

    Kakodylreihe IV, 132-136.

    Kalender, ägyptischer I, 17.

    -- griechischer I, 68.

    -- gregorianischer II, 97, 121.

    -- julianischer I, 168, 277.

    Kalium III, 216.

    Kaliumchlorat III, 169.

    Kalkstein I, 208.

    Kalorimeter III, 55; IV, 346.

    Kälteperioden IV, 275.

    Kältemischungen II, 72, 77.

    Kambiumring IV, 165.

    Kant-Laplacesche Hypothese III, 245 bis 248.

    Kapillargefäße II, 316; III, 300.

    Kaprifikation II, 347.

    Karborund IV, 417.

    Kardinalpunkte des Auges IV, 228.

    Kartographie I, 327; II, 374, 395; III, 313.

    Katakaustische Linie II, 292.

    Kathodenstrahlen IV, 421.

    Katastrophentheorie II, 410; III, 385; IV, 170.

    Kegelprojektion II, 395.

    Kegelschnitte I, 67, 134; III, 127.

    Keilschrift I, 51.

    Keilschriftfunde I, 12; IV, 9.

    Keimblätter III, 391; IV, 249.

    Keimung II, 346.

    Kennzeichenlehre I, 345; II, 413.

    Keplersche Gesetze II, 114-118; IV, 19.

    Kettenlinie II, 53.

    Kienmayersches Amalgam III, 11.

    Kinematographisches Verfahren IV, 427.

    Kinetische Gastheorie III, 264; IV, 195.

    Kirche und Naturwissenschaft I, 214, 258; II, 23, 97.

    Klangfarbe IV, 374.

    Klangfiguren II, 383-385.

    Klavizylinder II, 382.

    Kleistsche Flasche III, 9.

    Klosterschulen I, 259.

    Klosterwesen I, 218.

    Knallsilber IV, 123.

    Kohärer IV, 385.

    Kohäsion II, 38.

    Kohlendioxyd III, 139, 161, 367; IV, 50.

    Kohlenflöze IV, 406.

    Kohlenstofflinien IV, 323.

    Koinzidenzen IV, 33.

    Kolloide IV, 43.

    Kombinationslehre II, 147.

    Kometen I, 185, 285; II, 121, 282; III, 245.

    Kometenverzeichnisse I, 50; II, 134.

    Kommutator IV, 86.

    Kompaß I, 235.

    Kompensationspendel II, 361.

    Kondensationspunkt IV, 49.

    Kondensationswärme III, 37, 52.

    Kondensator, elektrischer III, 196-200.

    Konduktor III, 11.

    Konformität I, 327.

    Koniferen IV, 207; 246.

    Königswasser I, 247.

    Konjugation IV, 172.

    Konoid I, 125.

    Konsonanz I, 61; II, 67.

    Konstante Elemente IV, 103.

    Konstanz der Gewichtsverhältnisse III, 175-179.

    -- -- der Winkel II, 403.

    Kontagien IV, 149.

    Kontaktprozeß IV, 394.

    Kontakttheorie III, 219; IV, 89-91.

    Konvexspiegel I, 277.

    Koppernikanisches System I, 320; II, 112.

    Korallen IV, 174.

    Korpuskulartheorie II, 252; III, 117.

    Korrelation der Organe III, 378, 386.

    Kosmischer Magnetismus II, 89.

    Kosmogonie I, 54; II, 27; III, 259.

    Kosmographie I, 252.

    Kosmos Humboldts III, 329-332.

    Kotyledonen III, 357.

    Kraftbegriff I, 302.

    Kraftlinien III, 306.

    Krankheitserreger IV, 204.

    Krapp I, 186, 260.

    Kräuterbücher I, 354.

    Kreismessung I, 123.

    Kreisprozeß III, 279.

    Kreuzstab I, 308.

    Kristallform II, 399; IV, 283.

    Kristallographie III, 346.

    Kristalloptik III, 349; IV, 283.

    Kristallstruktur IV, 280.

    Kristallsysteme IV, 281.

    Kritische Temperatur IV, 50.

    Kronenrechnung I, 128.

    Kryptogamen III, 106, 357; IV, 164.

    Kubaturen II, 150.

    Kubikwurzel I, 45, 65.

    Kugel I, 122.

    Kultur, geistige IV, 411.

    Kulturpflanzen I, 183.

    Künste, freie I, 220.


    L.

    Laboratorium I, 209; IV, 124.

    Lachgas III, 140, 213.

    Länderkunde I, 200.

    Landwirtschaft I, 181, 255.

    Länge, geographische I, 148.

    Längenmaß I, 28.

    Laplacesche Gleichung III, 302.

    Latente Wärme III, 48.

    Latentes Bild IV, 328.

    Laterna magica I, 336.

    Laugenhaftes Gas III, 141.

    Lebendige Kraft II, 267, 275; IV, 191.

    Lebenserscheinungen IV, 208.

    Lebensgeister II, 334.

    Lebenskraft III, 325, 373; IV, 154, 236.

    Leblancsoda IV, 394.

    Leitfossilien II, 406.

    Leitungsvermögen, elektrisches III, 222; IV, 82.

    Leitungswiderstand, galvanischer IV, 115.

    Lenzsches Gesetz der elektrischen Induktion IV, 105.

    Lepidolith IV, 320.

    Leuchtgasindustrie IV, 393, 394.

    Leydener Flasche III, 10.

    Liber abaci I, 262.

    Libration II, 35.

    Lichtfilter IV, 328.

    Lichtfortpflanzung I, 91, 162, 278; II, 133, 248-257.

    Lichtgeschwindigkeit II, 68, 78, 247; IV, 65-67.

    Lichtintensität II, 120, 124.

    Linienverschiebung IV, 324, 429.

    Linnesches Pflanzensystem III, 63-66.

    Linsen II, 291.

    Lithium IV, 315.

    Logarithmen II, 117, 285; III, 316.

    Logik IV, 410.

    Lokomotive III, 37.

    Longitudinalschwingungen II, 382.

    Löschfunkensender IV, 386.

    Lösungen, ihre Theorie IV, 363-367.

    Lotablenkung II, 389.

    Lötrohr II, 400.

    Luft II, 39, 174, 192; III, 144, 159-161.

    Luftballon III, 282.

    Luftdruck IV, 19.

    Luftpumpe II, 166-171.

    Luftsalpeter IV, 405.

    Luftschwingungen IV, 373.

    Luftströmungen II, 165.

    Luftthermometer III, 44; IV, 48, 76.

    Luftwiderstand II, 80.

    Lunge II, 317.

    Lunulae des Hippokrates I, 64, 118.


    M.

    Magdeburger Halbkugeln II, 167.

    Magie I, 330.

    Magnesium III, 218.

    Magnetelektrische Maschine IV, 86.

    Magnetische Einheit III, 310.

    -- Kraftlinien III, 226; IV, 387.

    -- Observatorien III, 307, 311.

    Magnetisches Feld III, 226.

    Magnetisierung des Lichtes IV, 92.

    Magnetismus I, 184, 205, 275, 334, 336; II, 69, 86-91.

    Magnetnadel I, 234.

    Magnetometer III, 312.

    Malpighische Gefäße II, 325.

    Mammut II, 421.

    Mangan III, 146.

    Mariottesche Flasche II, 278.

    Markscheidekunst I, 161.

    Mars I, 322; II, 114, 288; IV, 430.

    Maschinentheorie III, 124.

    Massenwirkung III, 170; IV, 340.

    Massenwirkungsgesetz III, 176; IV, 35 bis 356.

    Maßsystem, absolutes III, 309; IV, 114 bis 116.

    Mastodon II, 422.

    Materia prima I, 338.

    Materie II, 239, 362.

    Mathematik, ihre Anfänge bei den Griechen I, 60.

    Mathematische Physik II, 356.

    Maxima und Minima II, 143-146, 151, 355, 371.

    Mechanik, aristotelische I, 87.

    -- chemische IV, 359.

    Mechanische Begriffe I, 171.

    -- Naturerklärung III, 117.

    -- Potenzen I, 155, 202.

    -- Prinzipien II, 367.

    Mechanisches Wärmeäquivalent IV, 180 bis 190.

    Medizin, arabische I, 238.

    -- ihre Anfänge I, 35, 177.

    -- neuere III, 111.

    Megatherium II, 422.

    Melasse IV, 45.

    Melastomeen III, 328.

    Membran, künstliche IV, 362.

    Mendelsche Regeln IV, 264-266.

    Mensch, Abstammung IV, 257, 413.

    Menschengeschlecht IV, 171, 257.

    Menschenrassen III, 384.

    Mercatorprojektion I, 312, 327; II, 396.

    Mercurius I, 251; II, 184.

    Metallorganische Verbindungen IV, 141.

    Metallspektren IV, 313.

    Metallurgie, ihre Anfänge I, 31, 207.

    Metallverwandlung I, 245, 274, 281, 282; II, 183.

    Metamerie IV, 127.

    Metamorphose II, 328; III, 110, 357 bis 359.

    Meteorite I, 59; III, 258-261; IV, 24.

    Meteorologie III, 269, 321.

    -- ihre Anfänge I, 97.

    Methode der kleinsten Quadrate III, 298.

    Mikrogeologie IV, 173, 274.

    Mikrographie II, 319.

    Mikroorganismen IV, 172.

    Mikroskop II, 8, 317, 339.

    Mikroskopische Technik II, 323; IV, 156, 165.

    Milchstraße III, 247, 253-256.

    Mimose I, 77; III, 328; IV, 208-214.

    Mineralanalyse II, 401; III, 343.

    Mineralbeschreibung II, 415.

    Mineralchemie II, 400.

    Mineralfarben I, 34.

    Mineralogie, ihre Anfänge I, 114.

    -- neuere I, 343.

    Mineralogisches System II, 401.

    Mineralsäuren I, 207, 247, 250.

    Mineralsynthese III, 346; IV, 284.

    Mineralwässer III, 153.

    Minerogenie II, 307; III, 68.

    Minimum I, 162.

    Mittelalter IV, 15.

    Mizellen IV, 166.

    Molekulare Asymmetrie IV, 298.

    Molekulargewichte IV, 143, 302.

    Monat I, 23.

    Mond I, 191; II, 122, 135.

    -- seine Entfernung I, 143, 147.

    -- seine Größe I, 144, 323.

    Monddistanzen I, 316; II, 360.

    Mondtafeln II, 361; III, 242.

    Monochord I, 90.

    Monokotyledonen III, 351.

    Montblanc II, 411.

    Multiple Proportionen III, 179, 187.

    Musik I, 221.

    Muskeln II, 320, 338.

    Myrmekophilie III, 97.


    N.

    Nachtgleichen, siehe Äquinoktialpunkte und Präzession.

    Nährgelatine IV, 45.

    Nährlösungen III, 369.

    Naphtalin IV, 294.

    Nationalökonomie IV, 410.

    Natrium III, 216.

    Natriumlinie IV, 311, 314.

    Naturerklärung IV, 412.

    Naturgeschichte des Plinius I, 176.

    Naturphilosophie I, 52, 55.

    Nautik I, 311.

    Nebelflecke III, 254-256.

    Nektar III, 92.

    Nektarien III, 93.

    Neptun IV, 28.

    Neptunisten II, 417.

    Nerven I, 179; II, 337.

    Nervenstrom IV, 236.

    Nervensystem II, 330.

    Nestorianer I, 225.

    Netzhaut II, 337.

    Neutralitätsreihe III, 177.

    Newtonsche Ringe II, 229.

    Niere II, 321.

    Nicolsches Prisma IV, 377.

    Nippurtexte I, 13.

    Nitrobenzol IV, 131.

    Nitroglyzerin IV, 393.

    Niveauflächen III, 306.

    Nominalisten II, 4.

    Nordlicht II, 287.

    Null I, 44.


    O.

    Oberflächenspannung II, 62.

    Obertöne IV, 374.

    Ohmsches Gesetz III, 206; IV, 96-102.

    Opthalmometer IV, 377.

    Opus majus I, 279.

    Organische Chemie, ihre Anfänge III, 148.

    -- Verbindungen, ihre Theorie IV, 143.

    Orgel I, 153.

    Ortsbestimmung (Länge und Breite) I, 197, 316; II, 35, 360.

    Osmose IV, 38-44, 207, 362.

    Osmotischer Druck IV, 365.

    Oszillationen, elektrische IV, 379-386.

    Ozon IV, 393.


    P.

    Paläontologie II, 304, 420; III, 378; IV, 175.

    Paläotherium III, 386.

    Palladium IV, 44.

    Papyrus Ebers I, 37.

    Parallaktisches Lineal I, 194.

    Parallaxe der Fixsterne II, 30, 112; IV, 29-32.

    Parallelogramm der Kräfte I, 89.

    Parenchym II, 342.

    Parthenogenese II, 337; IV, 238.

    Pascalsches Bergexperiment II, 162.

    -- Sechseck III, 123.

    Pathologie IV, 161.

    Peltiers Phänomen IV, 104.

    Pendelbewegung II, 47, 264.

    Pendeluhr II, 261, 270.

    Pepsin IV, 157.

    Pergamentpapier IV, 45.

    Periodisches System der Elemente IV, 303-307, 419.

    Permanente Gase IV, 51.

    Perpetuum mobile IV, 177.

    Perspektive III, 120.

    Pflanzenanatomie I, 113; II, 341-345; III, 66, 354; IV, 155, 209.

    Pflanzenbastarde III, 86-88.

    Pflanzenentwicklung I, 113.

    Pflanzenernährung I, 106, 299; III, 69 bis 71, 368.

    Pflanzengeographie I, 110; III, 332-336.

    Pflanzenkrankheiten I, 111.

    Pflanzenmorphologie I, 112; II, 198-200; III, 352-359.

    Pflanzenphysiologie III, 372-375.

    Pflanzenregionen III, 335.

    Pflanzensystem I, 355; II, 195-201; III, 63-67, 350-356; IV, 207.

    Pflanzenzonen III, 326.

    Pharmazie I, 342.

    Philosophie, aristotelische I, 85.

    -- ihre Anfänge I, 54.

    -- neuere II, 93-96.

    -- (Rückblick) IV, 14.

    Phlogistontheorie II, 309; III, 142, 149.

    Phönizische Schrift I, 51.

    Phosphor II, 181, 308.

    -- (roter) IV, 392.

    Phosphorescenz I, 335.

    Phosphoroxyd III, 162.

    Phosphorsäure II, 310.

    Photochemie, III, 149, 331-336.

    Photogrammetrie IV, 328.

    Photographie IV, 324-328.

    Photometer II, 377, 380.

    Photometrie II, 125, 376-380.

    Physiologus I, 269.

    Phytopaläontologie IV, 175.

    Pigmentschichten IV, 225.

    Planetenabstände I, 71.

    Planetenbeobachtungen der Babylonier I, 22, 25.

    Planetenbewegung I, 70, 190, 319; II, 119.

    Planetenentstehung II, 408.

    Planeten, ihre Lichtphasen II, 19.

    Planetensphären II, 104.

    Planetentafeln II, 116.

    Planetoiden III, 249, 297.

    Platinmetalle IV, 300.

    Platinschwamm IV, 392.

    Pneuma I, 177.

    Pneumatik I, 150.

    Pneumatische Wanne III, 77.

    Polarisation, chromatische III, 349.

    -- des Lichtes II, 231; III, 275; IV, 57.

    -- galvanische III, 209.

    Polarisationsapparat IV, 337-339.

    Polaristrobometer IV, 60.

    Pollenschlauch III, 83.

    Polyeder I, 63.

    Polymerie IV, 127.

    Porzellan II, 292.

    Potentialfunktion III, 303.

    Potentialtheorie III, 136, 300-306.

    Präzession der Nachtgleichen I, 146, 193.

    Prinzip der kleinsten Wirkung II, 144.

    »Prinzipien« Newtons II, 237.

    Probierkunst II, 185.

    Problem der drei Körper II, 374; III, 242.

    Projektion, kartographische I, 148, 198.

    Projektionsmethode III, 121.

    Projektive Geometrie III, 123.

    Propylglykol IV, 137.

    Protoplasma III, 83; IV, 163, 216, 431.

    Protuberanzen IV, 324.

    Proutsche Hypothese III, 184.

    Pseudo-Gebersche Schriften I, 249.

    Psychophysik IV, 409.

    Psychophysisches Grundgesetz IV, 233, 409.

    Ptolemäisches System I, 189 u. f.; II, 26; IV, 12.

    Pulslehre IV, 217-220.

    Puzzolanerde I, 169.

    Pyridin IV, 293, 294.

    Pyrochemische Untersuchungen IV, 418.

    Pyroelektrizität III, 25.

    Pyrometer III, 45.

    Pythagoreischer Lehrsatz I, 42, 62.


    Q.

    Quadrant I, 196, 233; II, 108, 111.

    Quadratrix I, 67.

    Quadratum geometricum I, 306.

    Quadratur des Kreises I, 43, 65.

    Quadraturen II, 149.

    Quadratwurzel I, 45.

    Qualitative Analyse III, 152.

    Quanten, elektrische IV, 425.

    Quantitative Analyse II, 311; III, 153, 156.

    Quecksilber I, 208; II, 186.

    Quecksilberkompensation II, 361.

    Quecksilberluftpumpe IV, 49.

    Quecksilberoxyd I, 250, 253; III, 160.

    Quellen I, 200.


    R.

    Rädertiere II, 335.

    Radiärtiere IV, 237.

    Radikale IV, 119-122.

    Radikaltheorie IV, 135.

    Radioaktivität IV, 415, 422-426.

    Radium IV, 423.

    Ranken III, 363.

    Rationalität der Achsenabschnitte III, 341.

    Raumgittersysteme IV, 280.

    Raumverminderung III, 42.

    Reaktionsgeschwindigkeit IV, 354-356, 360.

    Realismus II, 207.

    Realisten II, 4.

    Reduziertes Auge IV, 229.

    Reflexbewegung IV, 227.

    Reflexion des Lichtes I, 136; II, 144, 251.

    Reformation I, 295.

    Refraktion, astronomische I, 204; II, 126.

    Regelation IV, 277.

    Regenbogen I, 97, 273, 285, 333; II, 224.

    Regeneration III, 100.

    Regenhöhe II, 281.

    Reibungselektrizität, ihre chemische Wirkung IV, 85.

    Reibungskoeffizient III, 27.

    Reihen I, 45, 133.

    Reizbewegungen III, 89; IV, 209-212.

    Relativitätsprinzip IV, 413.

    Renaissance I, 265, 280.

    Resonatoren IV, 375.

    -- elektrische IV, 382.

    Retortenkohle IV, 401.

    Reversionspendel IV, 33.

    Richtungsbewegungen IV, 212.

    Rohrzuckerinversion IV, 353.

    Rohrzucker, sein osmotischer Druck IV, 365.

    Röntgenstrahlen IV, 421.

    Rostocker naturwissenschaftliche Gesellschaft II, 211.

    Rotationskörper I, 149.

    Rotationsmagnetismus III, 236; IV, 74.

    Rotatorische Polarisation IV, 337.

    Rowlandsches Gitter IV, 320.

    Royal Society II, 208-210.

    Rübenzuckerindustrie IV, 407.

    Rubidium IV, 320.

    Rückenmark IV, 227.

    Rückenmarksnerven IV, 151.

    Rückschlag, elektrischer III, 191.

    Rückstand, elektrischer IV, 82.

    Rumfords Versuch III, 266.

    Rutil III, 348.


    S.

    Saftsteigen III, 72; IV, 215.

    Säkulare Hebungen und Senkungen III, 388.

    Salizylsäure IV, 398.

    Salmiak II, 186.

    Salpen IV, 238.

    Salpeter I, 248.

    Salpetersäure II, 185; III, 163.

    Salpetersaure Luft III, 140.

    Salzablagerungen, ozeanische IV, 361.

    Salze III, 187.

    Salzsäure II, 185.

    Samenfäden II, 338; III, 82.

    Sandesrechnung des Archimedes I, 126.

    Saros I, 26.

    Saturn II, 19, 245, 289; III, 243, 247, 251.

    Säulenelektroskop III, 207.

    Säuren III, 163, 173, 294.

    Sauerstoff III, 145, 160.

    Sechsteilung des Kreises I, 15.

    Sehen I, 91, 184; II, 98, 130; III, 112.

    Seidenschmetterling II, 330.

    Seismograph IV, 273.

    Seitendruck II, 158.

    Sekretion der Drüsen IV, 221-223.

    Sekundenpendel II, 263; IV, 32.

    Selbstbefruchtung II, 351; III, 89.

    Selbstinduktion IV, 81.

    Selenographie II, 134.

    Sexagesimalsystem I, 15.

    Sextant II, 218.

    Sexualität der Pflanzen I, 77, 106, 112, 272; II, 343, 348; III,
    81-83; IV, 260.

    Sibirien II, 410.

    Sicherheitslampe III, 221.

    Siebeneck I, 125.

    Siedepunkt II, 287; III, 38.

    Siedepunktsregelmäßigkeiten IV, 330.

    Silicium III, 218; IV, 128.

    Silikate III, 146.

    Sinnpflanze IV, 208-214.

    Sinusbussole IV, 101.

    Solenoid III, 233.

    Solvayprozeß IV, 395.

    Sonne, ihre Beschaffenheit III, 252; IV, 319.

    -- ihre Entfernung I, 143; IV, 22.

    -- ihre Größe I, 144, 277, 323.

    Sonnenbewegung I, 147, 189; III, 253 bis 256.

    Sonnenbild I, 329; II, 125.

    Sonnenenergie IV, 185, 193.

    Sonnenfinsternis I, 52.

    Sonnenflecken II, 13, 20, 98, 120.

    Sonnenparallaxe II, 387-389; IV, 36.

    Sonnenspektrum III, 272; IV, 310, 318, 327, 336.

    Sonnensystem, sein Energievorrat IV, 194.

    Sonnenuhr I, 168.

    Sozialwissenschaft II, 286.

    Spaltöffnungen II, 342; III, 77.

    Spannkraft III, 293; IV, 191.

    Spannungsreihe, elektrische III, 22, 198, 201.

    Spektralanalyse IV, 311-324.

    Spektroskop IV, 312, 321-323.

    Spektrum I, 185; II, 220-222.

    Spermatozoiden IV, 247.

    Spezifische Energien IV, 152.

    -- Wärme III, 57.

    Spezifisches Gewicht I, 243.

    Sphärenmusik I, 95.

    Sphärentheorie I, 94.

    Sphäroid I, 125.

    Spiegelteleskop II, 216; III, 251.

    Spielarten I, 357; II, 202; IV, 245.

    Spiralröhren II, 342-344.

    Spitzenwirkung III, 19.

    Sporogonium IV, 247.

    Sulfosäure IV, 132.

    Sulfur I, 251.

    Süßwasserpolyp III, 99-101; IV, 249.

    Symmetriearten IV, 279.

    Synthetische Geometrie III, 122.

    Syrische Handschriften I, 226.


    Sch.

    Schallfortpflanzung I, 90, 185; II, 176.

    Schallgeschwindigkeit II, 78, 381-383.

    Schaltjahr I, 21.

    Schattenmessung I, 53.

    Schematisches Auge IV, 228.

    Schichtenlehre II, 300, 405.

    Schiefe Ebene I, 337; II, 45, 56.

    Schießpulver I, 47, 236, 281.

    Schlagweite IV, 83.

    Schlierenapparat IV, 62-65.

    Schmelzwärme III, 48-50.

    Schnellwage I, 170.

    Scholastik I, 296.

    Schöpfung III, 382.

    Schöpfungsgeschichte I, 27.

    Schutzimpfung IV, 202.

    Schwärmsporen IV, 163, 205.

    Schwefelsäure I, 249; III, 290; IV, 394.

    Schwerpunktsbestimmungen I, 127, 148; II, 153.

    Schwimmen I, 129; II, 62.

    Schwingungen II, 381-385.

    Schwingungsmittelpunkt II, 265-267.


    St.

    Stachelhäuter IV, 237.

    Stadium I, 140.

    Stärke IV, 163.

    Staroperation I, 35, 48.

    Statik II, 373.

    -- chemische III, 172.

    Staub, Keime darin IV, 202.

    Staubfiguren II, 383.

    Stehende Wellen II, 67.

    Stein der Weisen I, 246, 282, 338; II, 181.

    Steinkohle IV, 273.

    Stellenwert I, 13, 44.

    Stellungsisomerie IV, 292.

    Sterblichkeit II, 286.

    Stereochemie IV, 299, 361.

    Stereometrie, ihre Anfänge I, 68; III, 183.

    Stereoskop IV, 60-62.

    Sternbilder I, 145.

    Sterne, neue II, 28, 107.

    Sternschnuppen III, 261, 326.

    Sternwarte I, 311.

    Stimmbildung III, 114.

    Stöchiometrie III, 118, 187.

    Stoffwechsel der Pflanzen IV, 147.

    Störungstheorie III, 242; IV, 28.

    Stoß II, 57, 272-274.

    Stoßapparat II, 278.

    Strandlinien III, 388.

    Strobilaform IV, 238.

    Strontium III, 218.

    Strukturchemie IV, 144, 287.

    Strukturformeln IV, 288.


    T.

    Tabula Peutingeriana I, 168.

    Tafeln von Senkereh I, 14.

    Tangentenbussole IV, 112.

    Tangentenproblem I, 124; II, 141.

    Tastsinn IV, 230.

    Tautochrone II, 355.

    Technik II, 5.

    Technische Leistungen der Alten I, 33, 37.

    Teerfarben IV, 395.

    Telegraph I, 336; IV, 398.

    Teleobjektiv II, 12.

    Telephon IV, 399.

    Temperatur, tiefe IV, 417.

    Temperaturempfindungen IV, 232.

    Thallium IV, 323.

    Theodolith I, 157; II, 110.

    Therapeutik I, 178.

    Thermochemie IV, 346.

    Thermodynamik III, 270.

    Thermoelektrische Säule III, 239.

    Thermoelektrizität III, 237-240; IV, 104.

    Thermoelement III, 238.

    Thermometer I, 333; II, 75, 38-44.

    Thermomultiplikator IV, 68.

    Thermoskop I, 155; II, 65, 74.

    Thetafunktionen III, 134.

    Tiefseeforschung IV, 176, 275.

    Tierbastarde III, 88.

    Tierfabeln I, 254.

    Tierkreisbilder I, 17.

    Tierkreis von Denderah I, 19.

    Tierkreiszeichen I, 19.

    Tierkunde des Aristoteles I, 99.

    Tierregionen III, 336.

    Tiersystem, aristotelisches I, 102.

    -- koisches I, 81.

    Tiersysteme, neuere I, 359-361; II, 203-204; III, 67, 381.

    Titan III, 348; IV, 128.

    Töpferei I, 34.

    Torricellische Leere II, 74.

    Torricellischer Versuch II, 160-163.

    Torsion III, 27.

    Tracheensystem II, 326.

    Trägheitsgesetz, siehe Beharrungsvermögen.

    Trägheitsmoment III, 309.

    Transpiration III, 72.

    Traubensäure IV, 296.

    Triaden III, 290; IV, 299.

    Triangulation II, 233; III, 315.

    Tribrombenzol IV, 291.

    Trichloressigsäure IV, 139.

    Trigonometrie der Ägypter I, 10.

    -- -- Araber I, 231.

    -- -- Griechen I, 145.

    -- -- Inder I, 47.

    -- neuere I, 305; II, 138, 397.

    -- sphärische I, 193.

    Trigonometrische Funktionen I, 307.

    Trockenplatte IV, 45.

    Trockensäule III, 209; IV, 90.

    Trockene Destillation III, 78.

    Tunnelbau I, 162.

    Tychos System II, 113.

    Typen III, 382.

    -- gemischte IV, 142.

    Typentheorie IV, 139.


    U.

    Übergangsformen IV, 250.

    Überkaltung III, 41, 58.

    Uhren I, 196; II, 49, 259-263, 361.

    Ultrarot III, 281.

    Umkehrung der Spektren IV, 316.

    Undulationstheorie, siehe Wellentheorie.

    Ungleichheiten der Mondbewegung I, 191.

    Universitäten I, 267, 294; IV, 4.

    Unruhe II, 263.

    Unterricht IV, 8.

    Uranus III, 250; IV, 27.

    Urformen III, 333; IV, 249.

    Urstoff IV, 307.

    Urwirbeltier IV, 257.

    Urzeugung I, 100; II, 327; III, 105; IV, 205.


    V.

    Vakuum I, 153, 276; II, 39, 175.

    Valenztheorie IV, 144.

    Variation, astronomische I, 190.

    Variationsrechnung II, 359.

    Vaucheria IV, 205.

    Vegetationsformen III, 335.

    Venenklappen I, 367; II, 315.

    Venus II, 288.

    Verbrennung II, 175, 191; III, 79, 162.

    Verbrennungswärme III, 54, 57.

    Verdampfungswärme III, 51.

    Verdunstungskälte III, 51.

    Verkalkung II, 191; III, 157-159.

    Versteinerungen I, 303, 345; II, 304, 404, 421.

    Verteilung, elektrische III, 31, 191, 302.

    Verwandtschaft, chemische II, 187; III, 150, 151, 220.

    -- der Organismen III, 358.

    Virtuelle Geschwindigkeiten I, 301; II, 55, 63, 164.

    Vis plastica I, 345.

    Vitalismus IV, 432.

    Vitriolsaure Luft III, 140.

    Vivisektion I, 179; III, 78, 111.

    Voltaelektrometer IV, 87.

    Voltas Becherapparat III, 204.

    Voltasche Säule III, 203.

    Voltascher Versuch III, 200.

    Volumgesetz III, 287.

    Vorkeim IV, 248.

    Vorlesungen über Geschichte der Naturwissenschaften IV, 4.

    Vulkane I, 199.

    Vulkanismus II, 405; III, 337-339, 390.

    Vulkanisten II, 417.


    W.

    Wage I, 29.

    Wahrscheinlichkeitsrechnung II, 147, 354.

    Waltiere I, 103.

    Wärmeäquivalent III, 267, 271; IV, 180 bis 190.

    Wärmekapazität III, 269.

    Wärmemaschinen III, 279.

    Wärmestrahlung II, 72, 280; III, 53, 149, 274; IV, 68.

    Wärmesummen, ihre Konstanz IV, 348.

    Wärmetheorie III, 48, 264-268.

    Wärme, tierische III, 53.

    Wärmetönung IV, 345.

    Wasser I, 54; II, 183.

    Wasserbäder I, 250.

    Wasserbarometer II, 172.

    Wasserleitungen I, 33, 37.

    Wasserzersetzung III, 21, 165, 212.

    Wasser, Zusammensetzung III, 165.

    Webers elektrodynamisches Grundgesetz IV, 109.

    Webersches psychophysisches Gesetz IV, 233.

    Weingewinnung I, 38.

    Weinsäure IV, 296.

    Wellenlehre IV, 217.

    Wellentheorie des Lichtes II, 82, 246, 362; III, 274-277; IV, 337.

    Weltbild II, 27; IV, 10.

    Weltkarte I, 53, 201, 299, 326.

    Weltsystem des Herakleides Pontikos I, 74.

    -- des Philolaos I, 73.

    -- nach Laplace III, 244-247.

    Widmannstättensche Figuren III, 261.

    Wiederkehr (Lehre von der steten W.) I, 96, 185.

    Windbestäubung III, 89.

    Windblütler III, 97.

    Winkelmeßapparat I, 158.

    Winkeltreue II, 396.

    Wirbelbewegung I, 59; IV, 372.

    Wirbellose III, 381; IV, 152.

    Wirbelringe IV, 373.

    Wirbeltiere III, 380.

    -- Abstammung IV, 151.

    Wurf I, 332, 337; II, 52.

    Wurzeldruck III, 75.


    Y.

    Young-Helmholtzsche Theorie IV, 378.


    Z.

    Zahlen, allgemeine I, 210.

    Zahlenlehre, ihre Anfänge I, 63.

    Zahlenmystik I, 61.

    Zahlentheorie II, 147; III, 135, 297.

    Zahnkaries I, 36.

    Zahnradübertragung I, 120, 156.

    Zeemanneffekt IV, 389, 425.

    Zeitmessung (Beginn der Z.) I, 18.

    Zeitrechnung, siehe Kalender.

    Zellbildung IV, 162.

    Zellen II, 340; IV, 151.

    Zellenlehre IV, 156-160, 210.

    Zellenpflanzen III, 357.

    Zellgewebe II, 340; III, 108.

    Zellkern IV, 157, 163.

    Zellteilung IV, 164.

    Zellularpathologie IV, 160.

    Zentralbewegung I, 337; II, 236.

    Zentralfeuer I, 55, 73, 141.

    Zentrifugalkraft II, 267-270.

    Zentrifugalpendel II, 269.

    Zentrifugalregulator III, 36.

    Zeugung II, 329.

    Ziffern I, 262.

    Ziffernsystem I, 233, 236.

    Zirkonium III, 348.

    Zirkularpolarisation IV, 338.

    Zitteraal III, 23, 327.

    Zitterrochen III, 24.

    Zodiakallicht II, 289.

    Zoologie, ihre Anfänge I, 78.

    -- bei den Griechen I, 99, 176.

    -- im Mittelalter I, 274.

    Zuchtwahl, natürliche IV, 253-256.

    Zucker II, 311.

    Zuckerrohr I, 248.

    Zuckerrübe II, 312.

    Zusammendrückbarkeit II, 77.

    Zustandsgleichung IV, 52.

    Zweckbegriff I, 58.

    Zweifache Wahrheit I, 266.

    Zwischenkieferbein III, 324.

    Zwitterblüten III, 80.

    Zyklone III, 321.


Literatur[655].


I. Gesamtgebiet der Naturwissenschaften, Allgemeines.

  *Archiv für die Geschichte der Naturwissenschaften und der Technik.*
     Herausgegeben von *K. v. Buchka*, *H. Stadler*, *K. Sudhoff*.
     Jeder Band Mk. 20.--, (jährlich in 6 Heften). Verlag von F. C. W.
     Vogel in Leipzig.

     Das Hauptorgan für Originalarbeiten auf dem Gebiete der
     Geschichte der Naturwissenschaften. Es ergänzt die Mitteilungen
     der Deutschen Gesellschaft für Geschichte der Medizin und der
     Naturwissenschaften. Letztere sind in erster Linie referierend.

  *Brockelmann, C.*, Geschichte der arabischen Literatur. Weimar
     1898-1902.

  *Bryk, O.*, Entwicklungsgeschichte der reinen und angewandten
     Naturwissenschaften im XIX. Jahrhundert. I. Band: Die
     Naturphilosophie und ihre Überwindung durch die erfahrungsgemäße
     Denkweise (1800-1850). 654 S. Geh. Mk. 15.--. (Leipzig 1909, J. A.
     Barth.)

  *Burckhardt, J.*, Die Kultur der Renaissance in Italien. 10. Aufl.
     von *L. Geiger*. 2 Bde. Leipzig 1908.

  *Carriere, M.*, Die philosophische Weltanschauung der
     Reformationszeit. Stuttgart und Tübingen 1847.

  *Dannemann, Friedrich*, Aus der Werkstatt großer Forscher.
     Allgemeinverständliche, erläuterte Abschnitte aus den Werken
     hervorragender Naturforscher aller Völker und Zeiten. Dritte
     Auflage des I. Bandes des »Grundriß einer Geschichte der
     Naturwissenschaften«. Mit 62 Abb. im Text, größtenteils in
     Wiedergabe nach den Originalwerken, und 1 Spektraltaf. Gr. 8^o.
     1908. (XII, 430 S.) Leipzig, Verlag von W. Engelmann. Mk. 6,--, in
     Leinen geb. Mk. 7,--.

  *Dannemann, Friedrich*, Quellenbuch zur Geschichte der
     Naturwissenschaften. (Deutsche Schulausgaben, herausgegeben von
     Dr. *J. Ziehen*. Nr. 39.) Dresden, Verlag von L. Ehlermann. 158 S.
     Mk. 1,20.

  *Darmstädter, Ludwig*, Handbuch zur Geschichte der
     Naturwissenschaften und der Technik. In chronologischer
     Darstellung. Zweite umgearbeitete und vermehrte Auflage. Unter
     Mitwirkung von *R. du Bois-Reymond* und *C. Schaefer*. X und 1262