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Handwerksgelehrte oder Was für eine Wissenschaft ist

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Sibum, H. Otto | Handwerksgelehrte oder Was für eine Wissenschaft ist ...
Tätigkeitsbericht 2005
Kulturwissenschaften
Handwerksgelehrte oder Was für eine Wissenschaft ist
Experimentalphysik?
Sibum, H. Otto
Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte, Berlin
Selbständige Nachwuchsgruppe - Experimentelle Wissenschaftsgeschichte (MPG)
E-Mail: sibum@mpiwg-berlin.mpg.de
Zusammenfassung
Die selbständige Nachwuchsgruppe Experimentelle Wissenschaftsgeschichte des Max-Planck-Instituts
für Wissenschaftsgeschichte untersucht den Wandel des Beziehungsgeflechtes von Erfahrung, Experiment und Theorie in ihren kultur- und sozialhistorischen Dimensionen. Der Untersuchungszeitraum
beschränkt sich auf das 18. bis zu den ersten Dekaden des 20. Jahrhunderts. Um 1800 bildeten sich die
„physikalischen Wissenschaften“ aus einem vielfach noch unbeachtet gebliebenen Wechselspiel heterogener praktischer Wissenstraditionen (mechanische Künste, Handwerk) heraus. Um 1900 entfachte
die mittlerweile etablierte Experimentalphysik mittels neuer Techniken eine grundlegende Diskussion
über die Möglichkeiten und Grenzen sinnlicher Erfahrung in den Naturwissenschaften. Dieser Beitrag
skizziert die Herausbildung des Experimentators (Handwerksgelehrten) als neue wissenschaftliche
Persona, welche den künstlichen Charakter des Experimentierens und den damit verbundenen Wandel
des epistemologischen Status sinnlicher Erfahrung in der Physik erhellt.
Abstract
In theory as well as in practice the relationship between experience, experiment and theory has changed over time. The independent research group Experimental History of Science at the Max Planck
Institute for the History of Science investigates important landmarks of this change in their broader
cultural and social dimensions. The studies concentrate on the period between the 18th and the early
decades of the 20th century. Around 1800 we observe the complex interplay of practical knowledge
traditions (mechanical arts, crafts) and their impact on the formation of the physical sciences. Around
1900 we study how new experimental techniques developed within experimental physics evoked a fundamental discussion about the potentials and limits of sensory experience in the sciences. This essay
sketches the formation of the experimentalists (Handwerksgelehrte) as a new scientific persona, which
enlightens the artificial, technological character of experiment and the related change in the epistemological status of sensory experiences in physics.
Erfahrung, Experiment, Theorie
Im Jahre 1923 verkündete der deutsche theoretische Physiker Felix Auerbach seinen Lesern, dass Experimentalphysiker im Unterschied zu Botanikern und Geologen die Natur nicht beobachten, sondern
physikalische Phänomene eher künstlich in ihren Laboratorien schaffen. Er stellte die folgende, aus
heutiger Sicht provokative These auf [1]: „Röntgenstrahlen sind gar keine ‚Naturerscheinung‛, es hat
ja bis auf ‚Röntgen‛ gar keine gegeben, sie sind erst von ihm ‚erfunden‛ worden (dieser Ausdruck ist
treffender als der übliche ‚entdeckt‛); und wenn sich vielleicht herausstellt, dass es auch in der Natur
solche Strahlen gibt, so ändert das an dem grundsätzlichen der Frage gar nichts.“
© 2005 Max-Planck-Gesellschaft
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Überlegungen dieser Art hinsichtlich des künstlichen Charakters eines Experiments oder genauer
gesagt hinsichtlich wissenschaftlicher Erfahrungen, welche anhand von „künstlich und nach Willkür
des Forschers hergestellten Phänomenen“ (Auerbach) gemacht werden, spiegeln nicht nur die Auerbachsche Auffassung von Experimentalphysik um 1900 wider. Sie sind vielmehr Ausdruck eines bis
mindestens ins 17. Jahrhundert zurückreichenden historischen Wandlungsprozesses den Status von
Experiment, Erfahrung und Theorie betreffend. Die selbständige Nachwuchsgruppe Experimentelle
Wissenschaftsgeschichte sieht einen engen Zusammenhang zwischen dem Wandel dieses epistemologischen Beziehungsgeflechtes und markanten wissenschaftlichen Umbruchphasen, dessen MikroDynamiken es in seinen historischen Dimensionen zu erschließen gilt. Die Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler konzentrieren sich daher vornehmlich auf die Zeit von der Mitte des 18. Jahrhunderts
bis Anfang des 20. Jahrhunderts. In diesem Zeitraum war man auf der Suche nach einem so genannten
„dritten Mann“, der in der Lage wäre, die Kluft zwischen Theoretikern und Praktikern sowie Wissenschaft und Technik zu überwinden. Das Forschungsprojekt hat unter anderem zum Ziel, wichtige
Entwicklungsstadien der Entstehung und Durchsetzung einer wissenschaftlichen Persona des Experimentators sowie der experimentellen Physik als akademische Disziplin darzustellen [2].
Physica Experimentalis oder die Kunst des Experimentierens
Seit der frühen Neuzeit existierte eine ganze Bandbreite von Lehrmeinungen in Bezug auf die „Kunst
des Experiments“, von der völligen Negierung ihres epistemologischen Wertes bis hin zu der Überzeugung im 19. Jahrhundert, dass sie die einzig zuverlässige Art der Untersuchung von Naturphänomenen
darstelle. Sehr umstritten war die Meinung, dass die physikalische Manipulation von Objekten jeglicher akademischer Forschungstradition entbehre, denn zu jener Zeit war insbesondere in Deutschland
noch eine klare Trennung zwischen Theorie und Praxis vorherrschend. Im Jahre 1764 schließlich
sprach sich der Philosoph Christian Wolff dafür aus, den Ingenieur als Mittler, gewissermaßen als
„dritten Mann“ zwischen Wissenschaft und Kunst, zwischen Theorie und Praxis zu betrachten [3].
In diesem Prozess der akademischen Etablierung der Experimentalphysik erfuhren ihre Protagonisten
die Vor- und Nachteile der Position dieses dritten Mannes. Führten ihre auf Kopf- und Handarbeit fußenden Naturstudien zu einer spezifischen Wissensform? Und war dieses Wissen als wissenschaftlich
zu bezeichnen? Wie immer man diese Frage beantwortete, hing von der damaligen Haltung hinsichtlich der impliziten Unterscheidung zwischen Wissen im Allgemeinen und wissenschaftlichem Wissen
im Besonderen ab. Darüber hinaus war im Alltag des Wissenschaftlers das vorherrschende Verständnis
von wissenschaftlichem Wissen als universell, unabhängig und dauerhaft zutiefst mit der Hegemonie
des geschriebenen Textes verbunden. Seit Mitte des 18. Jahrhunderts befreiten mehrere Generationen
von experimentellen Naturphilosophen das Experiment von seinem epistemologischen Stigma und
etablierten das aus diesem gewonnene Wissen als akademisch.
Die wichtigste Herausforderung der Experimentalisten gegenüber den textbasierten Wissenschaften war die Entwicklung und das Studium von Instrumenten, mit welchen man Naturerscheinungen
untersuchen konnte. Besonders herausfordernd für die Experimentalphysik waren die neuen Gebiete
Elektrizität und Magnetismus, da fast alle mit diesen Gebieten verbundenen Phänomene ausschließlich
mithilfe von Instrumenten und Geräten erzeugt wurden. So betrachtete man beispielsweise die in einer
elektrifizierten Vakuumröhre künstlich geschaffenen Illuminationen als Modelle für das Nordlicht, die
Aurora Borealis (Abb. 1).
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Abb. 1: Versuchsergebnis der Wiederaufführung eines historischen Experiments aus dem 18. Jahrhundert. Die
Gasentladungserscheinungen werden durch elektrostatische Aufladung einer luftleeren Glasröhre infolge mechanischer Reibung hervorgerufen.
Urheber: Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte/Archiv
Solche Analogien wurden aber nicht nur zwischen makroskopischen Naturphänomenen und diesen
künstlich hergestellten „physikalischen Phänomenen“ aufgestellt. Im späten 18. Jahrhundert gelang es
dem italienischen Physiker Alessandro Volta, ein Modell des elektrischen Organs eines Torpedofisches
zu bauen. Er erzeugte daran mikrophysikalische Phänomene, die das Vorhandensein von elektrischem
Strom in der Natur als möglich und erklärbar erscheinen ließen (Abb. 2).
Abb. 2: Anatomischer Schnitt durch einen Torpedofisch und Volta-Säule. Der organische Aufbau der Muskelfasern wurde mit dem Aufbau der Volta-Säule (Aufeinanderschichtung von Zink, Kupfer und Lederscheiben)
modelliert.
Urheber: A.J. Hunter: „Anatomical Observations on the Torpedo”,
Philosophical Transactions 63, 481–489 (1773–74) und Musée des arts et métiers – CNAM, Paris
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Heute ist uns dieses „künstliche elektrische Organ“ Voltas als die erste elektrische Batterie bekannt.
Gegen Ende des 18. Jahrhunderts führten zahlreiche, an künstlich erzeugten physikalischen Phänomenen gewonnene Erfahrungen, zu Kontroversen über die wahre Bedeutung und Tragweite dieser neuen
Wissensbestände.
Trotz der mit diesen „neuen physikalischen Wahrheiten“ einhergehenden enormen praktischen Errungenschaften lebte der Konflikt bis ins 19. Jahrhundert fort. Handwerker, Kaufleute, Ingenieure,
Instrumentenbauer und Wissenschaftler waren Akteure in einem komplexen historischen Prozess, in
welchem die experimentell basierten „physikalischen Wissenschaften“ ausgeformt wurden. Handwerkliches Wissen wurde für die experimentellen Wissenschaften essentiell, aber dieses Expertenwissen
errang nicht immer akademischen Status. Zunächst waren es die materiellen Interessen des Staates in
industrieller und militärischer Hinsicht, welche letztendlich dazu führten, dass die Experimentatoren
ihre Forschung vorantreiben und der traditionellen akademischen Schule die Einrichtung wissenschaftlicher Laboratorien abtrotzen konnten.
Der Terminus „Handwerksgelehrte“ entstand in Deutschland in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts und spiegelt die Verschmelzung von Experimentatoren und Schriftgelehrten, die zuvor als
Repräsentanten unterschiedlicher Wissenstraditionen gesehen wurden, zu einer Gemeinschaft von Experimentalwissenschaftlern wider. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden an fast allen europäischen
und nordamerikanischen Universitäten Laboratorien eingerichtet, womit das materielle und institutionelle Pendant dieser neuen wissenschaftlichen Persona geschaffen war.
Handwerksgelehrte
Abb. 3: Physikalisches Praktikum an der Johns Hopkins University in Baltimore (circa 1880).
Urheber: Johns Hopkins University Archive
Die Lehre veränderte sich ebenfalls in dieser Zeit. Es wurden Lehrstühle für Experimentalphysik
gegründet, und eine erneute Diskussion wissenschaftlicher Methodologien entfachte. Die Physiker
Hermann von Helmholtz und James Clerk Maxwell postulierten beispielsweise ein Verständnis von Induktion, welches die Gemeinsamkeiten zwischen der intellektuellen Arbeit des Experimentalphysikers
und des Künstlers (Handwerkers) hervorhob. Beide erinnerten ihre Zuhörerschaft kontinuierlich daran,
dass sich die Experimentalphysik von der traditionellen Gelehrsamkeit unterscheidet. Maxwell folgte
dabei seiner generellen Überzeugung, „dass Fakten Dinge sind, die gefühlt werden müssen und nicht
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aus ihrer Beschreibung heraus erlernt werden können“. Entsprechend verkündete Helmholtz, dass
den modernen Naturforschern das Wissen nicht nur aus Vorlesungen und Büchern zufließe, sondern
insbesondere müssten ihre Sinne geschärft und die Hände geübt sein [4]. Sie wurden deswegen auch
trefflich als „Handwerksgelehrte“ bezeichnet.
Helmholtz, Maxwell und andere stellten sinnliche Erfahrung in den Mittelpunkt des wissenschaftlichen Erkenntnisprozesses und versuchten somit eine erste Brücke zwischen Theorie und Praxis zu
schlagen. Doch die damit verbundene Frage nach der Quelle des Wissens war so keineswegs zweifelsfrei beantwortet. Die Idealisten sahen weiterhin die Vernunft, die Materialisten die sinnlich erfahrbare
Welt als ausschließliche Quelle an. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts veränderte die stetig steigende
Anzahl von Techniken zur Untersuchung mikrophysikalischer Objekte wie Röntgenstrahlen und Elektronen die sinnlich erfahrbare Grundlage der Physik und führte erneut zu verschiedenartigen Überlegungen hinsichtlich dieser Wissensquellen. Insbesondere standen die schon von anderen erwähnte
gegenseitige Bedingtheit dieser Erkenntnisquellen sowie der künstliche, technologische Charakter der
Experimentalphysik zur Diskussion [5]. Physiker wie Felix Auerbach argumentierten daher, dass „die
Physik der Methode (nicht dem Ziele) nach streng genommen überhaupt keine Naturwissenschaft [sei]
... ; sie behandelt gar keine Naturerscheinungen, sondern künstlich und nach Willkür des Forschers
hergestellte Phänomene; und in diesem Sinne kann man sie geradezu als eine technische Wissenschaft
bezeichnen“ [1].
Um 1900 praktizierten die Physiker fast ausschließlich diese technische Wissenschaft. Und dennoch
sprach die Physikergemeinde nicht mit einer Stimme. Unterschiedliche Haltungen bezüglich des
epistemologischen Status des Experiments und der sinnlichen Erfahrung für die Wissensproduktion
existierten weiter. Der Experimentalphysiker und Direktor des Leipziger physikalischen Instituts Otto
Wiener schlug vor, dass die auf der Grundlage von Instrumenten durchgeführte, physikalische Forschung als ein evolutionärer Prozess der Erweiterung der menschlichen Sinne betrachtet werden sollte.
Verallgemeinerungen würden von sinnlichen Erfahrungen abgeleitet werden, und konsequenterweise
müsste man Elemente der Theorie als „Erfahrung in zusammengedrängter Form“ betrachten.
Erfahrung in zusammengedrängter Form oder die Kunst des Theoretisierens
Auerbach nahm eine sehr ähnliche Haltung bei der Beschreibung der Praxis der theoretischen Physik ein. Für ihn war die Erfahrung immer Quelle wissenschaftlicher Erkenntnis, allerdings nicht als
Testverfahren für die Theorie, sondern als materielle Grundlage für das Aufstellen der Theorie selbst.
Die hier implizierte Forderung, so argumentierte er, dass die theoretische Physik das Material für ihr
allgemeines Fundament aus der Erfahrung (und nicht aus der Spekulation) nimmt, könnte nun den Eindruck aufkommen lassen, dass man sich hierbei in einen logischen Zirkelschluss verfange. Wie konnte
man die Tatsachen der Erfahrung aus einem allgemeinen Schema ableiten und um dieses Schema zu
gewinnen, sich an die Erfahrung halten?
Um seine Zuhörerschaft dennoch von der Richtigkeit seiner Argumentation zu überzeugen, verwies
er auf die größte Erfindung des 19. Jahrhunderts im Bereich der elektrischen Maschinenbaukunst:
die Dynamomaschine. „Sie kommt automatisch in Gang, und zwar (denn aus Nichts wird Nichts) auf
Grund eines gegebenen Etwas, nämlich einer Spur von Magnetismus, wie sie jedem Eisen infolge
seiner Bearbeitung und Lagerung innewohnt, eine Spur, die genügt, um schwache elektrische Ströme
zu erzeugen, die dann alles weitere besorgen“ [6].
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Auf ähnliche Weise wollten theoretische Physiker so viele Naturerkenntnisse wie möglich aus einem
Minimum an (konkreter oder empirischer) Erfahrung gewinnen. Selbstverständlich könnten sie mit
ein wenig Praxis die theoretische Physik aus der zusammengedrängten Erfahrung ihres Verstandes
ableiten – doch nur unter der Voraussetzung, dass eine retrospektive Überprüfung ihrer Theorie an der
empirischen gewonnen Erfahrung dieser nicht widersprach. Im Falle eines Widerspruchs müssten sie
ihr abstraktes Gebäude umstrukturieren oder möglicherweise sogar durch ein neues ersetzen.
Auerbach unterschied diese Praxis des Theoretisierens von einer anderen Art der Theoriebildung in der
Physik, welche die Idee verfocht, dass das Allgemeine nur aus der reinen Spekulation, „dem spekulativen Innern des Forschers“ abgeleitet werden kann: „Die reine Spekulation nimmt es [das Allgemeine] aus dem spekulativen Innern, sie konstruiert eine ideale Welt, erklärt sich für befriedigt, wenn
die wirkliche Welt mit jener übereinstimmt, und geht, wenn sie die äußerste Konsequenz zu ziehen
entschlossen ist, so weit, in Fällen des Widerspruchs zu erklären: die wirkliche Welt ist falsch, denn sie
stimmt mit der idealen nicht überein“ [6]. Auf diese Weise bezog er klar Position gegen jene Auffassung einiger theoretischer Physiker, die der Ansicht waren, dass Theorie und Erfahrung als voneinander zu trennende Gebiete aufzufassen seien.
Um die Jahrhundertwende hatte sich die Experimentalphysik als ein mächtiger Zweig der Erfahrungswissenschaften herausgebildet. In Deutschland wurde der künstliche Charakter des Experimentierens
als Erweiterung der menschlichen Sinne betrachtet. Neue Experimentaltechniken erweiterten den
Erfahrungsraum der Physiker immens und die wissenschaftlichen Methoden und Ziele mussten neu
überdacht werden. Es schürte zudem das Bedürfnis der Wissenschaftler der Suche nach vereinheitlichenden abstrakten Prinzipien. Die oben skizzierte Kontroverse zwischen den unterschiedlichen
Auffassungen zur theoretischen Physik legt hierzu ein beredtes Zeugnis ab und bedarf weiterer grundlegender Untersuchungen.
Literaturhinweise
[ 1] F. Auerbach:
Entwicklungsgeschichte der modernen Physik.
Berlin 1923, S. 4/5.
[ 2] H.O. Sibum:
Experimentalists in the Republic of Letters.
Science in Context 16 (1/2), 89–120 (2003).
[ 3] C. Wolff:
Vorrede in Bernard Forest de Belidor, Architectura Hydraulica. Oder die Kunst, das Gewässer zu
denen verschiedentlichen Nothwendigkeiten des menschlichen Lebens zu leiten, in die Höhe zu
bringen, und vortheilhaftig anzuwenden.
Augsburg 1764, S. 2.
[ 4] H. Helmholtz:
Ueber das Ziel und die Fortschritte der Naturwissenschaft.
Gesammelte Schriften, Band V.1., Vorträge und Reden, 4. Auflage, Braunschweig 1896, S. 371.
[ 5] J. Dietzgen:
Das Wesen der menschlichen Kopfarbeit dargestellt von einem Handwerker. Eine abermalige
Kritik der reinen und praktischen Vernunft.
Hamburg 1869.
[ 6] F. Auerbach:
Die Methoden der theoretischen Physik.
Leipzig 1925.
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Referenzen und weiterführende Links
[ 1] Nachwuchsgruppe Experimentelle Wissenschaftsgeschichte am Max-Planck-Institut für
Wissenschaftsgeschichte
http://www.mpiwg-berlin.mpg.de/en/forschung/projects/NWGII/index_html
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