Part 36

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.

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].