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Didaktik, Geschichte, Wissenschaftstheorie

Diese Kategorie enthält 111 Beiträge

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.

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)

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

Annäherung

Es mag zwar paradox klingen, doch alle exakte Wissenschaft wird vom Gedanken der Annäherung beherrscht.

Bertrand Russel (1872 – 1970)

Nicht jede Höhle ist eine Hölle

Zerberus, den Höllenhund, hatte ich mir ganz anders vorgestellt. Aber vielleicht ist der Torbogen, den ich auf einer Wanderung entdeckte auch nicht der Eingang zur Hölle. Immerhin machte er mich auf einen Aspekt aufmerksam, den Anne Weber (*1964) folgendermaßen beschreibt:
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Die Unumkehrbarkeit von Ringwellen

Stein_Ringwellen_rvJeder hat Erfahrungen mit größer werdenden Kreisen. Dafür genügt es schon, daß er Zeuge war, wie ein Stein in ein Wasserbecken fiel. aber niemand hat Kreise gesehen, die vom Horizont ausgegangen und in ihrem eignen Mittelpunkt verschwunden sind.

Caillois, Roger (1913 – 1978): Steine. München 1983.

An einem scheinbar rein mechanischen Beispiel kommt in dieser schlichten Feststellung die Irreversibilität natürlicher Vorgänge zum Ausdruck. Irreversibiltität als Ausdruck des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik gilt nicht nur in der Thermodynamik im engeren Sinne. Vielmehr ist die reibungsfreie Mechanik, wonach die Ringe am Ufer reflektiert wieder zurückkommen  und der Stein wieder aus dem Wasser hochschnellt, eine extreme Idealisierung der Wirklichkeit – ohne die allerdings die Entwicklung einer quantitativen physikalischen Beschreibung der Welt im neuzeitlichen Sinne nicht möglich und denkbar wäre. Erst vor dem idealen Hintergrund einfacher physikalischer Gesetzmäßigkeiten lässt sich die wirkliche Welt in definierten Abweichungen von der Idealität physikalisch beschreiben.

Opfer stillschweigender Voraussetzungen

Vor ein paar Tagen habe ich ein Phänomen  beschrieben, bei dem eine mit Wasser gefüllte Flasche wie eine Lupe wirkt. Etwas ganz Ähnliches war mir vor Jahren schon einmal aufgefallen und ich hatte es während eines Essens sehr zum Ärger meiner Begleitung auch fotografisch festgehalten (siehe Foto). Mir schien die Situation klar: Die Schrift wird durch die Zylinderlinse (jedenfalls näherungweise), die hier als Zylinderlupe wirkt, in der Horizontalen vergrößert. Weiterlesen

Möven über und unter der Wasseroberfläche

Möwenflug

Möwen sah um einen Felsen kreisen
Ich in unermüdlich gleichen Gleisen,
Auf gespannter Schwinge schweben bleibend,
Eine schimmernd weiße Bahn beschreibend,
Und zugleich im grünen Meeresspiegel
Sah ich um dieselben Felsenspitzen
Eine helle Jagd gestreckter Flügel
Unermüdlich durch die Tiefe blitzen.
Und der Spiegel hatte solche Klarheit,
Daß sich anders nicht die Flügel hoben
Tief im Meer, als hoch in Lüften oben,
Daß sich völlig glichen Trug und Wahrheit. Weiterlesen

Rollen ist nicht Fallen – Fall 10

Bei der Herstellung physikalischer Experimentalsituationen spielt der Einsatz technischer Mittel eine wichtige Rolle. Mit Hilfe von lichtschrankengesteuerten elektronischen Uhren ist es eine Leichtigkeit, die den menschlichen Sinnen direkt nicht zugänglichen Änderungen der Bewegung beim freien Fall sehr präzise zu erfassen. Weiterlesen

Weckt mehr Bücher auf!

Ein Buch ist ja keine Drehorgel, womit uns der Invalide unter dem Fenster unerbittlich die Ohren zermartert. Ein Buch ist sogar noch zurückhaltender als das doch immerhin mit einer gewissen offenen Begehrlichkeit von der Wand herabschauende Bildnis. Ein Buch, wenn es so zugeklappt daliegt, ist ein gebundenes, schlafendes, harmloses Tierchen, welches keinem was zuleide tut. Wer es nicht aufweckt, den gähnt es nicht an; wer ihm die Nase nicht grad zwischen die Kiefern steckt, den beißt`s auch nicht.

Wilhelm Busch (1832 -1908) Weiterlesen

Physik und Literatur

Es ergibt sich der merkwürdije (aber feine & interessante) Casus : daß eine hochwichtije gestrenge Wissenschaft in RomanForm vorgetragn werdn sollte, um Ab=, womöglich VorBild von/für Leb’m & Verhaltn zu sein.

Arno Schmidt (1914 – 1979): Zettels Traum. Bargfeld 2010 Weiterlesen

Vom realen zum freien Fall: Annäherungen – Fall 8

Im ersten Fall lässt man einen Papierstreifen, am besten in Form einer Spielkarte etwa aus Kopfhöhe fallen. Sie fällt meist nicht in vorhersagbarer Weise, sondern geht Kapriolen schlagend zu Boden und landet in einiger Entfernung vom Fußpunkt des Startpunkts.
Im zweiten Fall, lässt man die Karte senkrecht ausgerichtet fallen (siehe obere Abbildung, man blickt auf die kurze Stirnseite der Karte). Sie geht mit großer Wahrscheinlichkeit nach einer kurzen senkrechten Fallstrecke in eine gleichmäßige Drehbewegung um die horizontale Achse über und landet in einer bestimmten Entfernung links oder rechts vom Startpunkt. Diese Situation ist schematisch in der oberen Abbildung zu sehen, in der die Positionen der fallenden Karte in sehr kurzen, konstanten Zeitabständen dargestellt ist.
Dass die Entfernung des Landepunkts von dem Fußpunkt des Starts stets in etwa dieselbe ist und es vom Zufall abhängt, ob die Karte links oder rechts landet, erfährt man, wenn zahlreiche Karten auf die gleiche Weise fallengelassen werden. Es entstehen schließlich zwei gleich weit vom Startpunkt entfernte Kartenhäufchen, deren Anzahl im Idealfall sich umso mehr angleicht, je mehr Karten fallengelassen werden. Weiterlesen

Flanieren in der Stadt – mit physikalischen Hintergedanken

H. Joachim Schlichting. In: Hilde Köster (Hrsg.). Stadtbilder. Perspektiven auf urbanes Leben. Baltmannsweiler: Schneider Verlag Hohengehren 2018, S. 107 – 122.

Das Fremde, worauf man normalerweise nicht achtet, ist das Vertraute unter einer besonderen Perspektive betrachtet. Das Fremde ist in diesem Fall das Physikalische, dem man auf Schritt und Tritt begegnen kann, wenn man sich nur darauf einlässt. Und das tun die beiden Protagonisten auf dem hier beschriebenen Spaziergang durch eine Stadt. Sie spüren dabei scheinbar ohne besondere Anstrengung das Physikalische im Alltäglichen auf, wobei künstlerische und architektonische Ansichten mit einbezogen werden. Die Beobachtungen werden auf unterschiedlichen Ebenen diskutiert. Manchmal werden sie nur registriert oder etwas ausführlicher beschrieben. Aber in den meisten Fällen werden einfache Erklärungen gegeben, oder es wird durch weiterführende Literaturhinweise auf solche verwiesen. Weiterlesen

Der freie Fall als didaktische Falle – Fall 7

…die Frucht ist dort gefallen,
Von der eignen Fülle schwer..

Friedrich Schiller (1759 – 1805)

Aus der Sicht der neuzeitlichen Physik ist der freie Fall, wonach beliebige Gegenstände mit gleicher Beschleunigung fallen, eine äußerst einfache Angelegenheit. Eine Fülle phänomenologisch verschiedener Bewegungen, wie etwa die der Satelliten und Planeten bis hin zu den Elektronen im Bohrschen Atommodell können als einheitlicher Fall, als freier Fall angesehen werden. Weiterlesen

Newtons Apfel – Fall 6

Auch Gedanken
fallen manchmal unreif vom Baum.

Ludwig Wittgenstein (1889 – 1951)

Isaac Newtons (1642 – 1726) Einfall einer Vereinigung von freiem Fall und kreisenden Planeten wird interessanterweise als Ergebnis einer „empirischen“ Begebenheit inszeniert. Dabei sollte für ihn wie schon für Adam der Apfelbaum zum Baum der Erkenntnis werden: Einer in verschiedenen Versionen tradierten Anekdote zufolge, fällt Newton ausgerechnet durch einen fallenden Apfel der Fall der Planeten auf. In ihrem Fall um die Sonne sieht er einen Sonderfall des freien Falls.
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Der Fall der Planeten – Fall 5

Es brauchte schon einen Newton,
um zu bemerken, daß auch der Mond fällt,
wo doch jeder genau sieht, daß er nicht fällt.

Paul Valéry (1871 – 1945)

Obwohl Galileo Galilei durch die Dauerhaftigkeit und Gleichförmigkeit der Planetenbahnen am Himmel zu seinen weitreichenden Einfällen inspiriert worden sein könnte, war erst Isaac Newton in der Lage, auf der Grundlage des freien Falls, wie ihn Galilei konzipiert hatte, die Bewegungen der Planeten selbst als einen Sonderfall des freien Falls zu sehen. Weiterlesen

Physik und Kunst im Alltag

physik_und_kunstDas Schönste, was wir erleben können,
ist das Geheimnisvolle.
Es ist das Grundgefühl, das an der Wiege
von wahrer Kunst und Wissenschaft steht

Albert Einstein (1879 – 1955) Weiterlesen

Anschauungen und Begriffe (Lichtenberg 10)

anschauung_dscf5386_rvGeorg Christhoph Lichtenberg teilt die Auffassung Immanuel Kants, dass „Gedanken ohne Inhalt (…) leer, Anschauungen ohne Begriffe (…) blind (sind). Daher ist es notwendig, seine Begriffe sinnlich zu machen, (d.i. ihnen den Gegenstand in der Anschauung beizufügen), um seine Anschauungen sich verständlich zu machen (d.i. sie unter Begriffe zu bringen). Beide Vermögen, oder auch Fähigkeiten, können ihre Funktionen nicht vertauschen. Der Verstand vermag nichts anzuschauen, und die Sinne nichts zu denken. Nur daraus, dass sie sich vereinigen, kann Erkenntnis entspringen (Kant: Kritik der reinen Vernunft). Er lobt daher den Menschen „der viel gedacht und gelesen und erfahren hat, und der alles was er gedacht gelesen und erfahren hat bei jeder Sache die er unternimmt also auch bei jedem Buch das er schreibt vereint zum besten Zweck anzuwenden weiß, alles so anschaulich darzustellen, daß jeder sehen muß was er selbst gesehen hat“ (J 1559)*. Weiterlesen

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