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Didaktik, Geschichte, Wissenschaftstheorie

Diese Kategorie enthält 126 Beiträge

Wachstum

Wir befinden uns nicht mehr im Wachstum, wir befinden uns im Auswuchs.*

„I can’t help it,“ said Alice very meekly: „I’m growing.“
„You’ve no right to grow HERE,“ said the Dormouse. 
„Don’t talk nonsense,“ said Alice more boldly: „you know you’re growing too.“
„Yes, but I grow at a reasonable pace,“ said the Dormouse: „not in that ridiculous fashion.“ **

 


* Jean Baudrillard (1929 -2007). Die magersüchtigen Ruinen.

** Lewis Carroll (1832 – 1898). Alice in Wonderland. Herdfordshire 1992. p.9

Nur eine Welle auf dem Wasser…

Wir möchten gerne die Welle kennen, auf welcher wir im Ozean treiben, allein wir sind diese Welle selbst.*

 

 


*Jacob Burckhardt (1818 – 1897)

Die Sinne können täuschen

Alles nämlich, was ich bisher am ehesten für wahr gehalten habe, verdanke ich den Sinnen oder der Vermittlung der Sinne. Nun aber bin ich dahintergekommen, daß diese uns bisweilen täuschen, und es ist ein Gebot der Klugheit, denen niemals ganz zu trauen, die uns auch nur einmal getäuscht haben.*

Das gilt auch für eine gewöhnliche Pflasterung. Neben irritierenden vermeindlichen Stufen, die hier durch Fugen und Spiegelungen auf den nassen Steinplatten ins Spiel kommen, treten Farben auf, die an den trocken Stellen kaum in Erscheinung treten. Weiterlesen

Eine Radtour im Lichte der Aurora

Seit meinem 5. Lebensjahr fahre ich leidenschaftlich gern Fahrrad. Das Fahrrad ist eines der in vielerlei Hinsicht perfekten individuellen Fortbewegungsmittel. Es hat schon vor 100 Jahren seine optimale Form gefunden, an der nur noch Kleinigkeiten verbessert wurden. Eine dieser Kleinigkeiten ist der Dynamo, mit dem ich von Anfang an auf Kriegsfuß stand, weil er selten richtig funktionierte und die Fahrten bei Dunkelheit und/oder Nässe stets zu einer Herausforderung machte. Seitdem er in die Nabe des Vorderrades integriert werden kann, ist auch dieses Problem gelöst.
Auf einer meiner Touren in Ostfriesland – vor etwa 20 Jahren – als ich wieder einmal Probleme mit dem Licht hatte, erlebte ich wie sich der Himmel plötzlich verfärbte und einen Vorhang aus vorwiegend grünem und einige Zeit später auch rotem Licht auf und zu zog. Zunächst dachte ich an ein fernes Feuerwerk bis mir klar wurde, dass es sich um eine für unsere Breiten seltene Polarlichterscheinung (Aurora) handelte. Das Naturschauspiel hielt mindestens eine halbe Stunde an und mich in Atem. Vergessen war der defekte Dynamo meines Fahrrads – es war fast, als würde die Aurora mir den Weg erleuchten. Weiterlesen

Der Stoff, aus dem die Schatten sind

Als Entität für sich betrachtet, ist der Schatten seltsam. Er ist ein wirkliches materielles Faktum, ein physikalisches Loch im Licht, hat aber weder eine stabile Form noch eine kontinuierliche Existenz; andererseits aber sind die Metamorphosen, die er durchläuft, determiniert, und obwohl er diskontinuierlich ist, kann er wiederkehren. Wie die Farbe wird Schatten nur in Abhängigkeit vom Licht realisiert, aber anders als die Farbe hat der Schatten kein permanentes, molekular definiertes Eigengebiet. Obwohl seine aktuelle Manifestation auf Oberflächen stattfindet, ist sein Reich dreidimensional und innerhalb dieses Reichs ist ihm alles untertan. Und so weiter. All dies mag durchaus etwas mit Leonardo da Vinci und jenen anderen zu tun gehabt haben, die sich manchmal fragten, ob der Schatten vielleicht nicht nur ein lokales Negativ des Lichts sei, sondern auch dessen aktiver Gegenspieler, der aus der Dichte ausstrahlt wie das Licht von einer Lichtquelle.*

Wer findet heraus, welcher Alltagsgegenstand auf dem Foto abgebildet wurde?


* Michael  Baxandall. Löcher im Licht. München 1998. S. 156

In dunkler Auflösung begriffen

Aber wie ich den Blick ein wenig auf dieser statuenhaften Sterilität ruhen ließ, spürte ich, daß dem ganzen grotesken Arrangement beamteter Akkuratesse etwas entströmte, das diese starre Ordnung in unendlich zögernde Auflösung versetzt hat. Staub und Rost sind die Medien dieser geduldigen Zersetzung, dieser Dekadenz des Anorganischen, dieser Kompostierung des Technischen. Axt und Beil und Säge verrotten wie die Stämme, die sie schlugen. Schaufel und Spaten werden zum Humus, den sie schichteten, Besen zum Schlamm, den sie kehrten. Und über alles legt sich der Staub wie ein Moos der Trockenheit.*

Der für die Herstellung des Bildes benutzte Eisenstaub hätte theoretisch von einem „verrotteten“ Spaten stammen können.


* Klaus Modick. Moos – – Die nachgelassenen Blätter des Botanikers Lukas Ohlburg .Hamburg, 1987. S. 58

Ein trockenes Loch im Tröpfchenbelag

H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 51/6 (2020), S. 308

Ein vor einer kalten Fensterscheibe befindliches Hindernis ermöglicht eine Visualisierung der Strömung wärmerer Luft. Weiterlesen

Eine Physikunterrichtsstunde im 19. Jahrhundert

Eigentlich hatte ich mir den Fabre* zugelegt, um mich über die unkonventionellen Forschungen eines frühen Insektenforschers zu informieren. Damit bin ich auch weiterhin beschäftigt. Anders als die klassischen Naturwissenschaften beschreibt Jean-Henri Fabre (1823 – 1915) seine Forschungen mit großer Lebendigkeit, Sprachgewandheit und einer Neigung zu Exkursen. Die nimmt man aber gern in Kauf, weil sie sehr viel vom Umfeld und Lokalkolorit verraten, in dem Fabre zunächst als junger Lehrer und später als Insektenforscher tätig war. Die Beschreibung einer Unterrichtsstunde in Physik zeigt exemplarisch, wie es früher an manchen Schulen zuging und zwar nicht nur in Frankreich.

Eine typische Begebenheit mag aufzeigen, wie es damals um den Unterricht in den Naturwissenschaften bestellt war, denen heute so große Bedeutung beigemessen wird. Der Leiter der Schule war ein ausgezeichneter Mann, der ehrenwerte Abt X … ; da ihm nichts daran gelegen war, die grünen Erbsen und den Speck selbst zu verwalten, hatte er die Verantwortung für die Verpflegung irgendeinem Verwandten übertragen und es selbst übernommen, Physikunterricht zu erteilen.
Wir wollen einer seiner Stunden beiwohnen. Es geht um das Barometer. Zum Glück besitzt die Anstalt einen solchen Gegenstand: ein altes, ganz verstaubtes Instrument, das an der Wand hängt, für Unbefugte nicht erreichbar und mit einem Meßblatt versehen ist, auf dem in .großen Lettern die Worte Sturm, Regen, Schönes Wetter zu lesen sind.
«Das Barometer», so erklärt der gute Abt und wendet sich dabei an seine Schüler, die er nach Altväterweise duzt, «das Barometer zeigt das gute und das schlechte Wetter an. Hier auf dem Meßblatt steht geschrieben: Sturm, Regen; kannst du das sehen, Bastien?»
«Doch, ich sehe es», antwortete Bastien, der Pfiffigste von allen. Er hat sein Buch schon durchgelesen; er kennt sich mit dem Barometer besser aus‘ als sein Lehrer: «Es besteht», fährt der Abt fort, «aus einem gebogenen Glasröhrchen, das mit Quecksilber gefüllt ist, welches steigt oder fällt, je nach dem Wetter, das draußen herrscht. Der kurze Schenkel des Röhrchens ist offen . . . , der andere … , der andere … , na schön, das werden wir gleich haben. Du, Bastien, du bist ja groß, du wirst jetzt auf den Stuhl steigen und vorsichtig mit der Fingerspitze untersuchen, ob der lange Schenkel oben offen oder geschlossen ist. Ich kann mich nicht mehr genau entsinnen.»
Bastien klettert auf den Stuhl, reckt sich auf den Zehenspitzen, so gut er kann, und tastet mit dem Finger das obere Ende des Röhrchens ab. Dann antwortet er mit verschmitztem Lächeln unter dem Flaum seines seit kurzem sprießenden Schnurrbarts:
«Doch», erklärt er, «das stimmt. Der lange Schenkel ist oben offen. Richtig, ich kann genau die Vertiefung fühlen.» Und um seine trügerischen Worte zu bekräftigen, fährt Bastien fort, mit dem Zeigefinger das obere Ende der Röhre zu befühlen. Seine Mitschüler, Komplizen dieses Schelmenstücks, können ihr Lachen nur mühsam unterdrücken.
Der Abt unbeirrt: «Das genügt. Komm herunter, Bastien. Bitte meine Herren, schreiben Sie sich auf, der lange Schenkel des Barometers ist oben offen. Das vergißt man leicht; ich selbst hatte es auch vergessen.»
So sah der Physikunterricht aus.*

Das Foto zeigt ein Quecksilberthermometer aus früheren Zeiten. Es hängt bei uns in der Diele.


*Jean-Henri Fabre. Wunder des Lebendigen. Aus der vielfältigen Welt der Insekten. Zürich 1992, S. 58f

Herbstlichtung

Normalerweise versteht man unter einer Lichtung einen baumfreien Bereich im Wald. Hier haben wir es mit einer Lichtung zu tun, die ihre herbstliche Bedeutung vor allem dem Licht verdankt. Die Richtung unserer Aufmerksamkeit im Herbst ist die Lichtung. Zumindest reimt sich das, womit wir bei der Dichtung wären. Das sollte man keineswegs velwechsern:

Lichtung

manche meinen
lechts und rinks
kann man nicht velwechsern
werch ein illtum*

Entschuldigung mir sind da einige Einsen durchs Gehirn gepurzelt: 11.11. um 11:11.


* Ernst Jandl (1925 – 2000)

Der Lauf der Zeit…

… oder die Zeit des Laufes. Jedenfalls ist die Zeit abgelaufen für den hier zu sehende Schuh so wie der Schuh selbst auch – da läuft nichts mehr. Schuhe sind in der Tat eines der zahlreichen Symbole der Zeit. Zum einen unterliegen sie der Mode und oft kann man ihnen ansehen, aus welcher Zeit sie stammen. Zum anderen sieht man Schuhen meistens an, wie lange sie getragen wurden. Dabei ist es eigentlich umgekehrt, und man müsste gerechterweise sagen, dass nicht sie von jemand getragen wurden, sondern sie jemanden getragen haben. Je abgetragener Schuhe sind, desto länger mussten sie ihn oder sie tragen. Wer dabei wen ertragen musste, kann nicht mehr festgestellt werden. Der hier ganz allein auf weiter Flur ohne seinen gespiegelten Zwillingspartner an- oder verwesende Schuh hat zwar seine Fassung noch nicht ganz verloren, obwohl er darauf gefasst sein dürfte, bis ans Ende seiner Tage nicht mehr zu laufen – die Zeit ist ihm schlichtweg davongelaufen. Das gilt für Laufschuhe gleichermaßen.

Wer sich für Schuhgeschichten im engeren oder weiteren Sinn interessiert, den könnte vielleicht auch noch dieser oder dieser oder dieser oder dieser Beitrag interessieren.

Wenn aus Gesteinsschichten Geschichten werden…

Ich befinde mich in einem alten Steinbruch, stehe eine Weile vor einer Felswand und versuche mir vorzustellen, dass ich auf einen ehemaligen Meeresboden blicke. Meine Vorstellungskraft ist groß genug, sodass ich den Kopf nicht zur Seite neigen muss, um den Meeresboden auch in dieser durch erdgeschichtliche Vorgänge schräge aufgefalteten Lage als solchen zu erkennen. Ich erkenne in der Blätterteigstruktur das Ergebnis von Sedimentationen in einem ehemaligen Meer und deren späterer Versteinerung. Weiterlesen

Etwas sehen, wo nichts ist

Manchmal sieht man etwas, indem man sieht, dass etwas fehlt. Es ist wie ein Schatten – man sieht beispielsweise eine Person gerade dort, von wo von ihr überhaupt kein Licht ausgehen kann, weil sie durch ihre bloße Anwesenheit verhindert, dass dort Licht hinkommt.

Ähnlich ist es mit dem Realitätsgehalt des schwarzen Tees, den ich kürzlich angeboten bekam. Er war nämlich so schwarz, dass alles Licht darin verschwand und nichts zurückkam. Obwohl ich ihn also nur dadurch sehen konnte, dass ich das Drumherum sah, hatte dieses keinen merklichen Einfluss auf den Geschmack – der Tee war vorzüglich.

Wenn Corona dereinst Geschichte ist…

An der Nordsee – hier in Norddeich – muss die Uferbefestigung immer wieder ausgebessert werden, weil die anstürmenden Fluten unablässig daran nagen. So wurden jüngst im Mai die Natursteinbrocken mit Mörtel ausgegossen, um dort – bis auf weiteres – fixiert zu werden.
Dies wird manchmal zum Anlass genommen, ein Zeichen in den noch nicht erhärteten Mörtel zu setzen. Meist „verewigt“ man sich mit seinem Namen oder den seines Partners, ähnlich den geschnitzent Liebesbotschaften in den Bäumen. In diesem Fall hat man sich anders entschieden. Man liest: „CORONA MAi 2020“. Weiterlesen

Des Zeigers Zufallsschwanken

Parabel

Was in unserm leben, freund,
wichtig und bedeutend scheint,
ob es tief zu boden drücke
oder freue und beglücke,
taten, wünsche und gedanken,
glaube mir, nicht mehr bedeuten
als des zeigers zufallsschwanken
im versuch, den wir bereiten,
zu ergründen die natur:
sind molekelstöße nur.
Nicht des lichtflecks irres zittern
läßt dich das gesetz erwittern.
Nicht dein jubeln und erheben
ist der sinn von diesem leben.
Erst der weltgeist, wenn er drangeht,
mag aus tausenden versuchen
schließlich ein erlebnis buchen. –
Ob das freilich uns noch angeht?*

 

Erwin Schrödinger (1887 – 1961) ist einer der Väter der Quantenmechanik und damit eines Forschungsparadigmas der Physik, das heute noch volle Gültigkeit besitzt. Jeder Student der Physik kommt nicht umhin, die Schrödinger-Gleichung zu lernen und in einfachen Zusammenhängen anzuwenden. Dass in Schrödingers umfangreichem Schaffen, auch noch Platz für lyrische Einlassungen war, mag erstaunen. Ebenso erstaunlich finde ich die darin zum Ausdruck gebrachte Gelassenheit und Abgeklärtheit mit der er die Bedeutung der menschlichen und damit seiner eigenen Hervorbringungen einschätzt.


* Erwin Schrödinger: Gedichte. Verlag H. Kupper, Godesberg 1949

Wir machen es, weil wir es können

Die Befürchtung, dass neue technologische Erfindungen und Entwicklungen nicht mehr zu beherrschende Nebenwirkungen mit sich bringen könnten, ist nicht mehr von der Hand zu weisen. Angesichts der globalen Probleme, in die die Menschheit bereits geschlittert ist, kommt immer wieder die Frage auf, ob man denn alles machen muss, was man machen kann.

Der Philosoph Hans Blumenberg antwortet darauf:
„- Nein, wir müssen es nicht.
– Aber?
– Aber wir werden es machen.
– Und welhalb?
– Weil wir es nicht ertragen, wenn der kleinste Zweifel bleibt, ob wir es wirklich können.“*

Eine sehr kurze Antwort darauf, warum wir Menschen es trotz der aus früheren Beispielen inzwischen offenbar gewordenen Probleme immer wieder machen lautet: Weil wir es können.


* Hans Blumenberg. Ein mögliches Selbstverständnis. Stuttgart 1997, S. 29

 

Pappus in der Juniluft

In der Schule verabreichte man uns tonnenweise Wissen, das ich fleißig verschlang, das mein Blut aber nicht in Wallung brachte. Ich betrachtete die schwellenden Knospen im Frühling, den Glimmer im Granit, meine eigenen Hände und sagte mir: „Ich werde auch das begreifen, ich werde alles begreifen, aber nicht, wie SIE es wollen. Ich werde eine Abkürzung finden, ich werde mir einen Dietrich machen, ich werde die Pforten sprengen. Es war entnervend, widerlich, sich Reden über Sein und Erkennen anzuhören, wenn alles um uns her Geheimnis war, das nach Enthüllung schrie: das alte Holz der Bänke, die Sonnenkugel jenseits der Fensterscheiben und Dächer, der ziellose Flug des Pappus in der Juniluft. Wären etwa alle Philosophen und alle Heere der Welt in der Lage gewesen, diese Mücke zu konstruieren? Nein, nicht einmal begreifen konnten sie sie: das war schimpflich, schändlich, es galt einen anderen Weg zu finden.*


* Primo Levi. Das periodische System.

Er ist nur halb zu sehen

  1. Der Mond ist aufgegangen
    Die gold’nen Sternlein prangen
    Am Himmel hell und klar
    Der Wald steht schwarz und schweiget
    Und aus den Wiesen steiget
    Der weiße Nebel wunderbar
  2. Wie ist die Welt so stille
    Und in der Dämmerung Hülle
    So traulich und so hold
    Gleich einer stillen Kammer
    Wo ihr des Tages Jammer
    Verschlafen und vergessen sollt
  3. Seht ihr den Mond dort stehen
    Er ist nur halb zu sehen
    Und ist doch rund und schön
    So sind wohl manche Sachen
    Die wir getrost verlachen
    Weil unsere Augen sie nicht seh’n
  4. Wir stolzen Menschenkinder
    Sind eitel arme Sünder
    Und wissen gar nicht viel;
    Wir spinnen Luftgespinste
    Und suchen viele Künste
    Und kommen weiter von dem Ziel

An diesem schönen Gedicht Matthias Claudius‘ (1740 – 1815), von dem ich hier nur die ersten vier Strophen abdrucke, haben sich schon einige „Philister“ abgearbeitet, indem sie meinten dem Claudius eine Inkorrektheit nachweisen zu können. Denn in der dritten Strophe des Gedichts heißt es: „Er ist nur halb zu sehen / Und ist doch rund und schön“. Dies könne nicht sein. Denn wenn der Mond in der Dämmerung, also bei Sonnenuntergang aufgeht, dann handelt es sich um den der Sonne gegenüberliegenden Vollmond. Der (abnehmende) Halbmond geht hingegen gegen Mitternacht auf und da hat man dann keine Dämmerung mehr. Es gibt harsche Kritik und auch Hinweise im günstigsten Fall Entschuldigungen mit der dichterischen Freiheit usw. Ich will das hier nicht weiter ausführen. Aber wer sagt denn, dass Claudius vom Halbmond spricht. Er sagt, der Mond sei nur halb zu sehen. Vielleicht ist er ja wegen teilweiser Bewölkung u. Ä. teilweise bedeckt? (siehe Foto). Denn es kommt häufig vor, dass sich eine Wolke vor den Mond schiebt und ihn halb abdeckt. Und wenn man einen Halbmond rund und schön finden kann, dann doch wohl auch einen halben Vollmond. Wie dem auch sei, ich halte diese vermeintliche Inkorrektheit weder geeignet für einen Unterrichtseinstieg in die Mondphasen noch für eine oberlehrerhafte Kritik an einem großen Dichter.

Zum Welttag des Buches – Lesen ist in jeder Lage möglich

Manchmal ergibt es sich, dass man zum Welttag des Buches im Urlaub ist, möglicherweise in wärmeren Gefilden. Da ist es dann den Umständen entsprechend oft nicht möglich, den Tag in angemessener Kleidung und aufrechter Sitzhaltung zu begehen. Da Not bekanntlich erfinderisch macht, ergeben  sich zuweilen Alternativen, die Buchlektüre mit dem Sonnen und bequemen Liegen dennoch zu vereinen. Die beiden Leseratten haben hier eine Möglichkeit ganz in der Nähe des Swimmingpools gefunden, die ihnen erlaubt gleichzeitig die bequeme Bauchlage einzunehmen (Rücken in der Sonne) und Buch in angenehmen Leseabstand vor sich zu haben, ohne sich dabei besonders verrenken zu müssen.

Zum Drängeln von Engeln auf der Nadelspitze

Scholastikerproblem

Wieviel Engel sitzen können
auf der Spitze einer Nadel –
wolle dem dein Denken gönnen,
Leser sonder Furcht und Tadel!

»Alle!« wird’s dein Hirn durchblitzen.
»Denn die Engel sind doch Geister!
und ein ob auch noch so feister
Geist bedarf schier nichts zum Sitzen.«

Ich hingegen stell den Satz auf
Keiner! – Denn die nie Erspähten
können einzig nehmen Platz auf
geistlichen Lokalitäten.*

Als ich den Versuch von Vögeln beobachte, wie sie darum ringen auf die Nadelbaumspitze zu gelangen, wurde ich an die den Scholastikern zugeschriebene Frage erinnert, wie viele Engel auf einer Nadelspitze Platz haben. Im Fall der gewissermaßen materiell beflügelten Wesen, vulgo Vögel, kann die Antwort durch bloßes Hinsehen gegeben werden (siehe Foto). Bei den immateriell beflügelten Geistwesen der Engel, die an keine Lokalitäten gebunden sind, dürfte die Frage Christian Morgenstern zufolge ähnlich einfach zu beantworten sein: keiner.
Vermutlich haben sich die Scholastiker gar nicht mit dieser Frage beschäftigt und es handelt sich um eine auf die (Nadel-)Spitze getriebene Übertreibung ihrer Gegner, um die Spitzfindigkeiten der Scholastiker zu karikieren bzw. diskreditieren. Sie ist bis heute nicht verstummt und hat meines Erachtens durchaus ein didaktisches Potenzial, wenn man beispielsweise an die Untersuchung von subatomaren Objekten mit Hilfe des Rastertunnelmikroskops (REM) denkt. Die Frage, wie viele Elektronen (jene hybriden Wesen zwischen materiellem Teilchen und immaterieller Welle) auf der Spitze des REM Platz haben, kann durchaus zu kreativen Diskussionen führen.


*Christian Morgenstern (1871 – 1914)

Wollen Sie vielleicht Physik lernen?

In der Belletristik kommen oft Einlassungen über die Physik vor. Erstaunt hat mich insbesondere eine Beschreibung, die in Molière‘s Komödie „Der Bürger als Edelmann“ zu lesen ist. Bei der Suche nach einer sinnvollen Beschäftigung schlägt der Philosophielehrer dem Herrn Jourdain u.a. vor, Physik zu lernen. Wörtlich heißt es da:

„PHILOSOPHIELEHRER: Wollen Sie vielleicht Physik lernen?
HERR. JOURDAIN: Was lehrt sie denn, diese Physik?
PHILOSOPHIELEHRER: Die Physik erklärt die Grundgesetze der natürlichen Vorgänge und die Eigenschaften der Körper, die Natur der Elemente, der Metalle, Mineralien, Gesteine, Pflanzen und Lebewesen und lehrt uns, wie Meteore, wie ein Regenbogen entstehen, wie Irrlichter, Kometen, Blitz und Donner, Gewitter, Regen, Schnee, Hagel, Winde und Luftwirbel zustande kommen.
HERR JOURDAIN: Da ist mir zuviel Getöse dabei, zuviel Wirrwarr.“*

Molière lebte von 1622 bis 1673, seine Lebensdaten überschnitten sich also mit denen der Begründer der neuzeitlichen Physik wie Johannes Kepler (1571 – 1630) und Galileo Galilei (1564 – 1642). Interessant ist insbesondere, dass der Schauspieler und Dramatiker Molière eine erstaunlich zutreffende Beschreibung gibt, die abgesehen davon, dass einige Betätigungsfelder inzwischen in eigene Disziplinen übergegangen sind, volle Gültigkeit besitzt.
Was die Antwort Jourdains hinsichtlich des Getöses betrifft, so sieht der erste deutsche Experimentalphysiker Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799) gut 100 Jahre später gerade in dem akustischen Aspekt des physikalischen Experimentierens ein wichtiges didaktisches Moment, wenn er sagt: „Ein physikalischer Versuch, der knallt, ist allemal mehr wert als ein stiller; man kann also den Himmel nicht genug bitten, daß, wenn er einen etwas will erfinden lassen, es etwas sein möge, das knallt; es schallt in die Ewigkeit.“**
So ändern sich die Zeiten.


* Molière: Der Bürger als Edelmann.Moliere. Komödien. Atemis & Winkler: München 1993, S,. 780
**Georg Christoph Lichtenberg. Sudelbücher. München  1987 (F 1138)

Die Schwellenangst des Physikers

Dass jemand beim Übertreten dieser Türschwelle* (Foto) zumindest ein mulmiges Gefühl haben könnte ist verständlich. Bei Physikern können schon ganz normale Schwellenübertritte angesichts der damit verbundenen Schwierigkeiten für Beklemmungen sorgen. Jendenfalls hat Arthur Eddington (1882 – 1944) die Probleme des Schwellenübertritts in der folgenden Passage anschaulich zusammengefasst: Weiterlesen

Reines Wasser ist blau

Wasser ist transparent und farblos. Das ist der Eindruck, den man gewinnt, wenn man ein Glas Wasser trinkt oder unter der Dusche steht.
Vom Strand aus betrachtet sieht es so aus, als sei das Wasser blau oder blaugrün.
Angesichts dieser Diskrepanz beruhigt man sich vielleicht damit, dass das Meerwasser an sich ebenfalls farblos ist und nur durch die Reflexion des Himmelslichts blau wird oder bei Sonnenuntergang auch mal rot.
Was ist nun richtig? Weiterlesen

Der angekettete Ring oder: Strukturbildende Verhakung

Das Kunststück ist einfach: Eine in sich geschlossene Kette wird mit der einen etwas gespreizten Hand so gehalten, dass die beiden Halbketten locker dicht nebeneinander herunterhängen. Mit der anderen Hand wird von unten ein Ring über die Kette geschoben. Indem die beiden Teile der Kette den Ring berühren, lässt man den Ring fallen und das Unerwartete tritt ein: Der Ring fällt nicht zu Boden, sondern wird von der Kette gefesselt und bleibt am unteren Ende hängen. Man muss den Knoten in der Kette lösen, um den Ring wieder frei zu bekommen. Die mit etwas Übung leicht durchzuführende Aktion steht in keinem Verhältnis zur Unglaublichkeit des Ergebnisses. Wie die nebenstehenden Bilder einer Slow-motion Fotoserie* zeigen, ist hier jedoch keineswegs Zauberei im Spiel sondern knallharte Physik. Weiterlesen

Kunst am Wegesrand (4)

Wenn man beim Wandern etwas aufmerksamer auf die Umgebung achtet, findet man immer wieder künstlerische Objekte, die in der Alltagshektik oft übersehen werden. Dazu gehört auch diese rostige Eisenplatte mit einigen wuchtig aufgeprägten, ebenso dem Rost anheimgegebenen Worten. In ihnen erkennt man ein kurzes Zitat aus dem Zwischenkriegsroman „Der schwarze Obelisk“ von Erich Maria Remarque. Hier der etwas ausführlichere Kontext, aus dem die Zeilen entnommen wurden. Weiterlesen

Die B-Seite des Admirals

Als ich vor ein paar Tagen den Admiral unter den Schmetterlingen an der Glaswand unseres Gewächshauses entdeckte, wurde ich an frühere Zeiten erinnert, in denen mir manchmal die B-Seite der Songs auf den Schallplatten genauso gut oder gar besser gefielen als die Favoriten auf der A-Seite. Denn die Flügelunterseite dieses schönen Insekts ist anders als bei vielen Artgenossen von vergleichbarer Schönheit wie die Oberseite, die wir normalerweise zu sehen bekommen. Die Glaswand machte es möglich die B-Seite in aller Ruhe zu betrachten. Ist sie in ihren feinen Ziselierungen und ausgesuchten Mustern und kleinen Symmetriebrüchen nicht faszinierend?
Übrigens gefällt mir wieder einmal der wissenschaftliche Name, weil Vanessa atalanta an die Jägerin Atalante der griechischen Mythologie erinnert. Diese amazonenhafte Gestalt erlebt schon damals wie schwierig es ist, sich in der Männerwelt Respekt zu verschaffen – nicht anders als es leider auch heute noch oft der Fall ist.
Zum Vergleich zwischen Flügelober- und -unterseite ist im unteren Bild der Admiral noch einmal in seiner ganzen „oberflächlichen“ Pracht dargestellt, wie er gerade die eine Flügelhälfte teilweise unter ein grünes Blatt schiebt. Das wird bestimmt irgendeine mythologische Bedeutung haben. 🙂
Betrachtet man die Flügelmusterung verschiedener Admirale, so wird man feststellen, dass sie nicht identisch sind, sondern in Details voneinander abweichen. Ein identisches Genom kann unterschiedliche Erscheinungsformen (Phänotypen) hervorbringen. Dabei sind Musterbildungsvorgänge wirksam, wie sie bei zahlreichen Tieren auftreten. So vermutet man beispielsweise, dass bei der Musterbildung der Streifen eins Zebras Turing-Mechanismen im Spiel sind, wie man sie mit einem einfachen Programm auf dem Rechner simulieren kann. Und die Musterung des in einem früheren Beitrag beschriebenen Weberkegels kann mit Hilfe eine zellulären Automaten nachgestellt werden.

Spirale 9 – Abwärtsspirale

Als ich (in einem Kaufhaus) in diese gläserne Schlucht blickte, schoss mir das Wort „Abwärtsspirale“ durch den Kopf und die mit diesem Begriff gegebenen negativen Konnotationen überlagerten sich über die an sich ästhetische ansprechende Konstruktion. Mir wurde einmal mehr bewusst, wie zufällige Assoziationen, die wie auch immer in bestimmten Situationen im Bewusstsein wabern, einen sinnlichen Eindruck verändern können. Das entdecke ich auch manchmal bei Kunstausstellungen. Aber wofür haben wir den kritischen Verstand, mit dem wir uns gegen solche (internen) Übergriffe zu wehren vermögen.

Zur „Weißheit“ des Seifenschaums

In einem kürzlich gesendeten Beitrag im Rahmen der Sendung mit der Maus wird für die Kinder erklärt, warum Seifenblasen weiß erscheinen, obwohl die einzelnen Blasen durchsichtig sind. Die Erklärung geht so, dass eine zunächst ebenfalls transparente Glasscheibe zertrümmert und zerbröselt wird, bis auch dieses Glasgranulat weiß aussieht. Ein Schulkind fragte mich daraufhin mit Recht: Und warum ist zerstoßenes Glas weiß? Um die Sache auf die Spitze zu treiben antwortete ich spaßeshalber: Das ist wie beim Seifenschaum, je kleiner die Bläschen, desto weißer erscheint der Schaum. Weiterlesen

Dies ist in Wirklichkeit nur jenes…

Aber, ist Denkstil nicht wiederum nur ein anderer Ausdruck für Zeitgeist? Wittgenstein hat mit seiner Formel Dies ist in Wirklichkeit nur jenes das Grundschema aller Welterklärungen angegeben und zugleich deren Reizwert bestimmt. Auf diesem Schema verbleibend, gibt es noch die Steigerung des Reizwertes mit der gleichfalls schon von den Griechen entdeckten Formel: Alles ist eines. Dies ist es, worauf die Vernunft jederzeit Anspruch hatte und was ihr jeweils endlich erfüllt werden soll; dies ist es aber auch, was die Bildungserwartung bestärkt, einen derart auf Einfachheit zulaufenden Sachverhalt werde alsbald jedermann begreifen und die Welt dadurch für sich durchsichtig machen können.*

Was auf dem Foto durch Wasser so durchsichtig gemacht wurde ist das Pflaster vor der Kathedrale in Florenz (Santa Maria del Fiore). Behauptete nicht Thales von Milet (*624/23 v. Chr.; † zwischen 548 und 544 v. Chr), dass alles (aus) Wasser ist?


* Hans Blumenberg. Die Verführbarkeit des Philosophen. Frankfurt 2000, S. 42

Vom Nutzen der Schmetterlinge

Zur Verteidigung des Witzes. In bequemeren Zeitaltern, als unser gegenwärtiges ließ man den Himmel durch die Philosophie befragen warum er das Böse geschaffen hätte, da es etwas höchst Unangenehmes wäre. Unser gegenwärtiges ernsthaftes Dezennium wird ihn hoffentlich bald befragen warum er die bunten Schmetterlinge und den Regenbogen hat werden lassen, der offenbar zu weiter nichts da ist, als daß sich die Gassenjungen und Mädchen darüber freuen, oder ein physikalischer Müßiggänger in Betrachtungen darüber gerät.*

Wenn Lichtenberg (1742 – 1799) gewusst hätte, dass diese – von ihm ironisch gemeinte – Bemerkung insofern von der Menschheit geteilt werden würde, als diese sich um das Schicksal der Schmetterlinge kaum gekümmert und ihren Lebensraum inzwischen arg begrenzt hat, wäre er vermutlich sehr betroffen. Während der Regenbogen bislang wohl noch nicht bedroht ist (wenn man einmal davon absieht, dass der Regen in unseren Breiten auch immer seltener zu werden scheint), sind Schmetterlinge und andere Insekten selten geworden. Und die vermehrte Aufmerksamkeit die sie erfahren hängt vermutlich nur damit zusammen, dass man etwas spät entdeckt hat, wie abhängig die Menschheit von ihnen ist. Lichtenberg würde dieses Gegenbeispiel, dass dieses „Böse“ nicht vom Himmel, sondern vom Menschen geschaffen wurde, vermutlich mit dem Hinweis kontern, dass auch der Mensch ein Geschöpf des Himmels sei.


* Georg Christoph Lichtenberg. Sudelbücher (D 182)

Leonardo da Vinci (5) – Der junge Mond hält die ganze Mondscheibe umarmt

Immer wenn ich den aschfahlen Mond am Himmel sehe, denke ich an die Worte Martin Wagenscheins (1896 – 1988), der sich wiederum auf Leonardo da Vinci bezieht: „Leonardo, ein Meister des Sehens und seiner Muttersprache, mit Glanz und Präzision, Kraft und Zartheit. Ich wähle eine Notiz, die er 1508, in seinem sechsundfünfzigsten Jahr, niedergeschrieben hat. Sie führt uns noch einmal zur Mondsichel zurück, und zwar zu ihrem schönsten frühesten Stadium, in welchem sie, noch ganz nah der Sonne, gerade aus der neumondlichen Unsichtbarkeit heraustretend, als ein besonderes Rätsel die Grau schimmernde ganze Mondscheibe umarmt hält. Weiterlesen

Die Physik im Dienst der Kunst – zum 500. Todestag Leonardo da Vincis

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 5 (2019) S. 64 – 67

Er glich einem Menschen,
der in der Finsternis zu früh erwacht war,
während die anderen noch alle schliefen.
Sigmund Freud (1856–1939)

Leonardo da Vinci war überzeugt, die Praxis müsse stets auf guter Theorie beruhen. Seine eigenen Untersuchungen zu optischen Erscheinungen machten ihn zu einem Vorreiter der neuzeitlichen Physik.

Heute vor 500 Jahren ist Leonardo da Vinci in Frankreich gestorben. Er ist vor allem als Ausnahmekünstler in Erinnerung geblieben – einige seiner Gemälde gehören zu den berühmtesten der Welt. Weniger bekannt ist, dass er sich als Naturforscher optische Regeln für sein künstlerisches Schaffen erarbeitet hat. Die meisten davon sind noch heute gültig, 500 Jahre nach seinem Tod. Mit Hilfe seiner physikalischen Einsichten verlieh er beispielsweise der Mona Lisa über die bloße realistische Abbildung hinaus eine große Lebendigkeit.
So nutzte Leonardo auf einfühlsame Weise Lichteffekte auf dem Körper und dem Gewand. Er forderte, Schatten »sollen nie so beschaffen sein, dass durch ihre Dunkelheit die Farbe an dem Ort, wo sie entstehen, ganz verlorengeht«. Man dürfe keine scharfen Umrisse machen und keine weißen Lichter setzen, außer auf weiße Dinge. Darüber hinaus nutzte er einen Aspekt der Farbperspektive aus, der in dem typischen Blauschimmer ferner Objekte zum Ausdruck kommt: »Ein sichtbarer Gegenstand wird seine wirkliche Farbe in dem Maße weniger zeigen, in dem das zwischen ihn und das Auge eingeschobene Mittel an Dicke der Schicht zunimmt. Das Mittel zwischen dem Auge und dem gesehenen Gegenstand wandelt die Farbe dieses Gegenstandes zur seinigen um.« Er erkannte, dass Wechselwirkungen des weißen Sonnenlichts beim Durchgang durch eine größere Luftschicht eine Blautönung bewirken. Damit war er seiner Zeit weit voraus. Erst der britische Lord Rayleigh konnte Ende des 19. Jahrhunderts das Himmelsblau erklären. Doch bereits Leonardo hatte den richtigen Ansatz: Der Himmel wird deshalb hell und blau, weil »winzige und unsichtbare Atome es streuen«. Er täuschte sich nur darin, dass er Wasserteilchen in der Luft für die Ursache hielt und nicht die Luft selbst…. weiterlesen

Leonardo hat uns auch Rätsel hinterlassen, von denen er sicherlich die Lösung wusste. So sagt er beispielsweise »Man wird oftmals sehen, wie aus einem Menschen drei werden, und alle ihm folgen: und häufig verlässt sie gerade dieser eine, der ähnlichste«. Ob er damit den Doppelschatten eines Menschen gemeint hat, wie er im Foto zu sehen ist und das als Schattengeber fungierende Original hinzugenommen hat?

 

Leonardo da Vinci (3) – Erklärung des Erdscheins

Leonardo da Vinci hat als einer der ersten zahlreiche Alltagsphänomene im Sinne der neuzeitlichen Physik nicht nur zutreffend, sondern didaktisch elegant beschrieben. Er stellt die Mondphasen so dar, dass man sich unmittelbar in die Situation hineinversetzen muss.

Der Mond hat kein Licht von sich aus,
und soviel die Sonne von ihm sieht,
soviel beleuchtet sie;
und von dieser Beleuchtung
sehen wir soviel,
wieviel davon uns sieht. 

Und wenn er denn schon dabei ist, beschreibt er auch noch gleich das Phänomen des Erdscheins, in dem die Erde als indirekt stahlender Körper hinzugenommen wird. Der Erdschein ist oft beim neuen Mond zu sehen:

Und seine Nacht*
empfängt so viel Helligkeit,
wie unsere Gewässer ihm spenden,
indem sie das Bild der Sonne widerspiegeln,
die sich in allen jenen (Gewässern) spiegelt,
welche die Sonne und den Mond sehen.

(Um den Erdschein im oberen Foto besser sehen zu können, zur Vergrößerung auf Bild klicken).
Auch aus heutiger Sicht sind viele physikalische Beschreibungen aus Leonardos Feder in „Glanz und Präzision, Kraft und Zartheit“ unübertroffen, wie der Physikdidaktiker Martin Wagenschein **(1896 – 1988) es einmal ausgedrückt hat. Dieses fast wie ein Gedicht wirkende Stück Prosa erscheint ihm „als ein kostbares Muster für die endgültige, präzise Fassung einer naturwissenschaftlichen Einsicht, die in der Wirklichkeit des Gegenstandes wie in der Wärme der Muttersprache bleiben darf“.
Leonardo beschreibt das aschgraue Licht als Ergebnis einer doppelten Reflexion von Sonnenlicht. Dieses erreicht den nicht direkt beleuchteten Teil des Mondes über den Umweg des beleuchteten Teils der Erde. Dieser hat gleichzeitig die Sonne und den Mond „im Blick“. Er wählt keinen menschlichen Beobachter, weil dieser wegen des mangelnden Kontrastes vom taghellen Teil der Erde das aschgraue Licht gar nicht sehen würde. Erst wenn er sich mit der Sonne in den Abend dreht und es dunkler wird, wird der Erdschein unter günstigen Bedingungen sichtbar. Heute weiß man, dass in erster Linie nicht die Gewässer den Erdschein bedingen, sondern u.a. Wolken und Schneefelder.


* gemeint ist der im Dunkeln liegende Bereich des Mondes, der von der Sonne nicht erreicht wird.
** Martin Wagenschein. Ursprüngliches Verstehen und exaktes Denken II. Stuttgart 1970, S. 66
Untere Skizze: Leonardos Skizze des Erdscheins aus: Da Vinci’s Codex Leicester (ca. 1510)

Spirale 8 – Eine ansteigend geordnete, eingerollte Gebärde…

Die meisten Leute kranken daran, daß sie nicht aussagen können, was sie sehen und was sie denken. Man behauptet, es sei nichts schwieriger als eine Spirale in Worten zu definieren: Man muß dazu, sagt man, in der Luft mit der literaturlosen Hand eine ansteigend geordnete, eingerollte Gebärde vollführen, dank welcher sich diese abstrakte Figur der Sprungfedern oder manchen Treppen den Augen darstellt. Weiterlesen

Leonardo da Vinci (2) – Zur physikalischen Dimension des Malens

Folge 2:
Geht man der Frage nach, was bis in unsere Tage den Gemälden Leonardos da Vincis so faszinierend ist, so kann man den Eindruck gewinnen, dass er nicht nur malte was er sah, sondern darüber hinaus zahlreiche optische Regeln anwandte, um sich auf kalkulierte Weise über das Reale hinwegzusetzen. Dabei gelang es ihm beispielsweise, der Mona Lisa über die bloße realistische Abbildung hinaus eine große Lebendigkeit zu verleihen. Er nutze einerseits einen Aspekt der Farbperspektive aus, der hier im Blauschleier zum Ausdruck kommt, der die fernen Gegenstände im Hintergrund umgibt. Dabei begründete er sein Vorgehen so: „Ein sichtbarer Gegenstand wird seine wirkliche Farbe in dem Maße weniger zeigen, in dem das zwischen ihn und das Auge eingeschobene Mittel an Dicke der Schicht zunimmt. Das Mittel zwischen dem Auge und dem gesehenen Gegenstand wandelt die Farbe dieses Gegenstandes zur seinigen um“ [1] . Andererseits berücksichtigte er das Phänomen, wonach ferne Gegenstände verschwommen erscheinen: „Scheinbild und Substanz der Dinge verlieren mit jedem Grad an Entfernung an Wirkungskraft, das heißt, je weiter der Gegenstand sich vom Auge entfernen wird, um so weniger (und unvollkommener) wird er mit seinem Scheinbild durch die (zwischengeschobene) Luft hindurchdringen können“ (ebd.).
Bei der Person selbst machte er auf einfühlsame Weise von Licht- und Schatteneffekten auf dem Körper und dem Gewand Gebrauch: „Von der Fleischfarbe und von den Gestalten in großer Entfernung vom Auge… Und vergiß ja nicht, die Schatten sollen nie so beschaffen sein, daß durch ihre Dunkelheit die Farbe an dem Ort, wo sie entstehen, ganz verlorengeht, außer der Ort, wo sich die Körper befinden, ist schon von sich aus finster… Mach keine scharfen Umrisse, löse keine Haare heraus, setze keine weißen Lichter, außer auf weiße Gegenstände. Und die Lichter sollen aus den Farben, auf die sie scheinen, die größte Schönheit herausholen“[2].

Leonardo überließ nichts dem Zufall, er hatte alles vorher erforscht und experimentell untersucht, so dass man mit Recht sagen kann: So physikalisch durchdacht und natürlich zugleich, hat vor ihm keiner gemalt. Dieses durch „physikalische“ Erkenntnisse bestimmte Vorgehen unterscheidet insbesondere die Mona Lisa von den Werken seiner zeitgenössischen Kollegen.

Der Kunsthistoriker und Experte für Leonardo da Vincis Werk, Martin Kemp, betont in diesem Zusammenhang, dass Leonardos Technik Ähnlichkeiten mit den Computersimulationen unserer Tage aufweist, mit denen heute natürlich wirkende Landschaften generiert werden. Auch bei ihnen spielt die physikalische Erfassung auch noch der kleinsten Effekte, die zum Eindruck des Bildes führen, eine wichtige Rolle: „Seine Studien von Licht, das ausgehend von einer punktförmigen Quelle die Konturen eines Gesichtes trifft (Abb. 10), veranschaulichen, daß es ihm darum ging, mittels eines Systems, das dem der Strahlenaufzeichnung in der Computergraphik entspricht, modellierte Formen zu erzeugen“ [3]. Doch diese Details bemerkt man erst auf dem zweiten Blick, wenn man sich u.a. klarmacht, dass

  • Mona Lisa auf einer Loggia, also im Gegenlicht, sitzt,
  • aber von links beleuchtet wird, wo sich die Decke befindet,
  • der Hintergrund bläulich und unscharf erscheint,
  • die Rundungen deutlicher hervortreten, als es normalerweise möglich ist.

Wir haben es also mit einer virtuellen, konstruierten Wirklichkeit zu tun, in der der Künstler mit der gezielten Handhabung physikalischer Gesetzmäßigkeiten versucht, das Statische und Eingefrorene eines Gemäldes zu überwinden, das bei einer exakten Kopie der Natur so typisch ist.


[1] da Vinci, Leonardo, zit. nach: von Baeyer, Hans Christian: Regenbogen, Schneeflocken und Quarks. Reinbek: Rowohlt 1996
[2] da Vinci, Leonardo: Sämtliche Gemälde und die Schriften zur Malerei, zit. nach: André Chastel (Hrsg.) München: Schirmer/Mosel 1990
[3] Kemp, Martin: Leonardo. München: C.H. Beck 2004
Quelle Mona Lisa

Verblüffende Alltagsphysik – Überraschende Antworten auf 33 allgegenwärtige Rätsel

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft Spezial 1.19 (2019), 82 Seiten

Vertrautes aus physikalischer Sicht

Es schien, als seien die umkränzten Lichtkreuze über Nacht in die Welt gesetzt worden. Nachdem ich diese merkwürdigen Objekte an Häuserwänden und Straßen (siehe S. 30) zum ersten Mal entdeckt hatte, sah ich sie von diesem Tag an überall. Freilich müssen die seltsamen Figuren schon vorher immer wieder auf meine Netzhäute gelangt sein, doch ich hatte sie bis dahin nicht bewusst wahrgenommen. Das ist typisch für viele Phänomene im Alltag und in der Natur. Man muss regelrecht lernen, sie zu sehen – und das gelingt am besten, indem man durch möglichst viele Beispiele dazu angeregt wird. Weiterlesen

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