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Beispiele von Forschungswegen.

[287] 1. Wollte man kurz und allgemein zutreffend das Streben des Naturforschers, seine Tätigkeit in jedem einzelnen Fall, das Ziel, dessen Erreichung ihn befriedigt, bezeichnen, so müßte man sagen: Er will seine Gedanken mit den Tatsachen und erstere untereinander in möglichst gute Übereinstimmung bringen. Die »vollständige und einfachste Beschreibung« (Kirchhoff 1874), »die ökonomische Darstellung des Tatsächlichen« (Mach 1872), »Übereinstimmung des Denkens mit dem Sein und Übereinstimmung der Denkprozesse unter sich« (Grassmann 1844) geben mit geringen Variationen demselben Gedanken Ausdruck. Anpassung der Gedanken an die Tatsachen wird in der Mitteilung an andere zur Beschreibung, zur ökonomischen Darstellung des Tatsächlichen bei vollständiger einfachster Beschreibung. Jede vermeidliche Inkongruenz, jede Unvollständigkeit, jede logische Differenz oder Abundanz der beschreibenden Gedanken bedeutet einen Verlust, ist unökonomisch. So allgemein und wenig bestimmt diese Charakteristik der Forschung auch erscheinen mag, dürfte sie mehr zum Verständnis der Tätigkeit des Forschers beitragen als speziellere, dafür aber einseitigere Beschreibungen dieser Tätigkeit. Erläutern wir dies durch Beispiele.

2. Die wissenschaftlichen astronomischen Vorstellungen haben sich (wie S. 101, 233 erwähnt) aus den naiven vulgären Ansichten entwickelt. Die Drehung des Himmelsgewölbes, der Fixsternsphäre um die Erde ist der unmittelbare Ausdruck der Beobachtung. Die Bewegungen der Sonne und des Mondes sowie der Planeten sind von jener der Fixsternsphäre verschieden. [287] Hipparch362 versucht zuerst die Bewegung von Sonne und Mond durch Epicykel darzustellen. Es gelingt ihm dadurch, die Ungleichheiten der Bewegung aus einer viel einfacheren geometrischen Vorstellung ableitbar zu machen. Die Methode der Epicykel wird von Ptolemaeus363 auf die Bewegung der Planeten ausgedehnt. Die von Philolaus364 Archytas365 Aristarch366 angebahnte heliozentrische Auffassung bricht endlich mit Kopernikus367 definitiv durch. Hierdurch werden, wie Kepler368 zeigt, 11 Bewegungen des geozentrischen Systems überflüssig. Von der Voraussetzung ausgehend, daß das Planetensystem von mystischen Zahlen- und geometrischen Verhältnissen beherrscht sein müsse, bemüht sich Kepler durch höchst phantastische Konstruktionen mittels der fünf regulären Körper, diese Verhältnisse zu ergründen.369 Diese Spekulationen führen ihn aber nach 22 Jahren zur Entdeckung des Gesetzes, daß die dritte Potenz der Entfernung geteilt durch das Quadrat der Umlaufszeit für alle Planeten dieselbe Zahl gibt (sein 3. Gesetz). Er erläutert dies an dem Beispiel der Erde und des Saturn.370 Durch das Studium der Marsbewegung auf Grund der Tychonischen Beobachtungen ergibt sich zunächst das Sektorengesetz371 als physikalische Hypothese, die sich nachträglich bewährt. Er denkt sich nämlich die »motrices animas«, welche die Himmelskörper um den Zentralkörper herumtreiben mit der Entfernung von letzterem abgeschwächt. Dieser Gedanke leitet ihn sowohl zum dritten und auch zum zweiten (Sektoren-) Gesetz.372 Nach vielen vergeblichen Versuchen verfällt er auf die elliptische Planetenbahn373 mit dem Brennpunkt in der Sonne. Diese drei Gesetze[288] werden dann von Kepler auch auf die übrigen Planeten ausgedehnt.374 Newtons Leistung besteht nun darin, daß er diese immer noch zahlreichen Einzelbeschreibungen, aus der Annahme einer verkehrt dem Quadrate der Entfernung von der Sonne proportionalen Beschleunigung der Planeten ableitbar macht. Diese Beschleunigungen betrachtet er als besondere Fälle einer allgemeinen gegenseitigen Beschleunigung der Massen, von welcher die Fallbeschleunigung der schweren Körper auf der Erde der bekannteste besondere Fall ist. Hiermit macht Newton die astronomischen Bewegungen zu einer Aufgabe der allgemeinen physikalischen Mechanik. Auch diesen Schritt finden wir übrigens schon durch die Ansichten des Kopernikus375 und besonders des Kepler376 über die Schwere als allgemeine gegenseitige Massenanziehung vorbereitet. Kepler braucht nicht nur die motrices animas zum Herumführen im Kreise, sondern äußert auch, daß der Mond zur Erde fallen würde, »si Luna et Terra non retineretur vi animali, aut alia aliqua aequipollenti, quaelibet in suo circuitu.«377 Beiden fehlte eben noch die von Galilei und Huygens gewonnene Einsicht in dynamische Vorgänge, um auch diesen Schritt herbeizuführen.

3. Betrachtet man diese Entwicklung, so kann man in derselben die fortschreitend immer genauere Nachbildung der astronomischen Tatsachen in Gedanken nicht verkennen. Erst sind die scheinbaren Bewegungen der Himmelskörper auf der Fixsternsphäre in rohen Zügen aufzufassen, dann ziehen die Ungleichheiten die Aufmerksamkeiten auf sich, endlich auch die Entfernungen von der Erde und ihre Änderungen. Heute kann auch die Fixsternsphäre weder als eine Sphäre, noch als unveränderlich betrachtet werden. Der Prozeß ist nicht abgeschlossen und wohl auch nicht abschließbar.378 Zugleich sehen[289] wir die Nachbildung in Gedanken, oder die Beschreibung, sich fort und fort vereinfachen oder ökonomischer gestalten, so daß sie zuletzt gar nicht mehr auf die Tatsachen beschränkt ist, für welche sie ursprünglich hergestellt wurde, sondern für ein viel weiteres Gebiet zureicht. Daß aber die Schritte, welche zu Vereinfachungen führen, nicht auf Augenblicksschlüssen beruhen, die nach irgend einer Formel ausgeführt werden können, sieht man aus dem Zeitaufwand, den sie erfordern. Keplers Astronomia nova ist durch seine eigenen Geständnisse und durch die offene Darlegung seiner Irrwege besonders lehrreich. Erst 22 Jahre Arbeit brachten ihm den erwünschten Erfolg. Aber auch von Newton wissen wir, daß Jahre zwischen dem ersten Einfall und der Ausführung seines Gedankens liegen. Eine mächtig wuchernde Phantasie fördert zahllose Ausgeburten zu Tage, bevor eine oder die andere als das richtige Mittel der Vereinfachung erkannt wird, und durch den Versuch sich als solches auch bewährt. Planmäßiges Suchen kann wenig nützen, wenn man den erlösenden Gedanken selbst noch nicht kennt, der erst, nachdem man denselben erraten hat, dem überraschten Finder sich als solcher offenbart. Mit dem Ziele fest im Auge in den Produkten der Phantasie zu wühlen, ist hier vorteilhafter. Das »Mysterium cosmographicum« und die »Harmonice mundi« sind da sehr lehrreich. Die Astronomie, deren Entwicklung sich durch Jahrtausende durch die verschiedensten Köpfe fortspinnt, zeigt recht augenscheinlich, daß die Wissenschaft keine persönliche Angelegenheit ist, sondern nur als soziale Angelegenheit bestehen kann.

4. Das Bedürfnis nach den klärenden, vereinfachenden Gedanken muß natürlich dem untersuchten Gebiet selbst entspringen. Diese Gedanken können aber aus irgend einem andern Gebiet herstammen. Die Epicykel sind dem erfahrenen Geometer oder praktischen Mechaniker leicht zur Hand.379 Alltägliche Erfahrungen[290] über scheinbare Bewegungen und perspektivische Verschiebungen kommen ersichtlich Kopernikus zu Hilfe. Zu allem diesem gesellen sich bei Kepler mystische und animistische Gedanken. Endlich erscheint Newton, der Physiker und überragende Geometer, fügt sein Werk hinzu, und beseitigt das nunmehr Überflüssige. Beim Wettbewerb um die Lösung solcher Fragen ist die Weite des Vorstellungskreises für den Sieg vielleicht ebenso wichtig, wie die Schärfe des kritischen Urteils über den ökonomischen Wert der zufällig gewählten und auf die Probe gestellten Gedanken. Psychologisch möglich muß natürlich der Weg sein, den auch das größte Genie einschlägt, denn wie sollte sonst der normale Durchschnittsmensch ihm folgen können? Die Dynamik muß vorbereitet, muß vorhanden sein, um in der Astronomie Anwendung zu finden. Wie groß aber trotzdem der Einfluß des individuellen psychischen Entwicklungsganges ist, zeigt eine aufmerksame Betrachtung. Huygens, der Astronom und Physiker, hat alle Mittel selbst entwickelt, die das Planetensystem erklären. Er löst trotzdem die Frage nicht, ja er vermag der fertigen Lösung kein rechtes Verständnis abzugewinnen. Wer an die Schwere als das Maßgebende für die astronomischen Bewegungen dachte, mußte ja bald den Kern der Frage finden. Unabhängig von der Entfernung konnte die Schwere nicht sein, da sonst nicht einmal die Steine auf der Erde gegen die Erde fallen würden, und da hierbei das 3. Keplersche Gesetz nicht bestehen könnte. Man mußte also nach einer andern Abhängigkeit der Fallbeschleunigung von der Entfernung suchen, und das 3. Gesetz weist deutlich auf die verkehrt quadratische hin. In der Tat hat Hooke, als Mathematiker mit Huygens nicht vergleichbar, durch Gedanken über die Strahlung der Schwere unterstützt, diesen Kern erfaßt und sogar einem Newton vorweggenommen. Allein die ganze mathematische Aufgabe hat nur Newton bewältigt.

5. Betrachten wir ein weiteres Beispiel. Die seit der antiken Zeit bekannten elektrischen und magnetischen Erscheinungen wurden sehr oberflächlich aufgefaßt und häufig konfundiert, bis Gilbert380 den Unterschied scharf hervorhob, und Guericke381[291] ein genaueres Studium der Elektrizität einleitete. Die Entdeckung zweier verschiedener elektrischen Zustände durch Dufay,382 die Erkenntnis des Unterschiedes der Leiter und Nichtleiter, der Reichtum der allmählich bekannt werdenden Erscheinungen, ermöglichten Coulomb383 die Begründung einer vollständigeren dualistischen mathematischen Theorie im Gegensatze zur älteren unitarischen des Aepinus.384 Die magnetischen Erscheinungen konnte Coulomb in ganz ähnlicher Weise behandeln. Beide Theorien wurden von Poisson385 weiter entwickelt, und die Analogie zwischen Magnetismus und Elektrizität trat nun aufs neue hervor. Diese bloße Analogie ließ schon einen Zusammenhang beider Gebiete vermuten, welche Vermutung noch durch zufällige Beobachtungen, wie die Magnetisierung von Stahlnadeln durch elektrische Entladungen, bestärkt wurde, ohne doch zu einem faßbaren Ergebnis zu führen. Als nun Volta386 durch Konstruktion seiner Säule dem Studium der Elektrizität eine neue Anregung gab, wurden auch wieder erfolglose Versuche veranlaßt, jenem Zusammenhang nachzugehen. Oerstedt war endlich so glücklich, einen solchen Zusammenhang zu finden. Er bemerkte wohl zufällig, bei Gelegenheit einer Vorlesung, die Beunruhigung der Magnetnadel durch die Schließung einer Voltaschen Säule. Hier hatte er nun plötzlich den Faden in der Hand, nach dem er und andere so lange gesucht hatten, und es galt nur, denselben nicht mehr loszulassen. Indem Oerstedt387 die Nadel in alle möglichen Lagen gegen den Schließungsdraht brachte, konnte er eine zusammenfassende Beschreibung aller hierher gehörigen Erscheinungen geben, die nur durch ihre Umständlichkeit und die ungewohnten Ausdrücke dem heutigen Leser weniger zusagt, sonst aber ganz korrekt ist. Ampère faßte die Tatsachen in die Regel zusammen: Der nach Norden weisende Pol (der Nordpol) der Nadel weicht zur Linken des mit dem positiven Strom schwimmenden, dem Pol[292] zugewendeten Beobachters aus. Den Ausdruck »Strom« gebraucht erst Ampère, während Oerstedt »elektrischer Konflikt« sagt. Oerstedt erkennt, daß der elektrische Konflikt keine Anziehung bestimmt, daß derselbe durch Glas, Holz, Metall, Wasser u.s.w. hindurch sich geltend macht, dieselben Bewegungen der Nadel bestimmt, daß derselbe demnach keine elektrostatische Anziehungs- oder Abstoßungs-Kraft ausübt, daß derselbe nicht auf den leitenden Draht beschränkt ist, sondern sich um diesen weithin im Raume verbreitet. Er stellt sich vor, daß die eine elektrische Materie in einem Sinn um den Draht herumwirbelt und den Nordpol mitnimmt, während die andere im entgegengesetzten Sinne wirbelnde den Südpol mitnimmt. In der Tat wirbelt, wie wir wissen, bei geeigneter Veranstaltung ein Pol um den Stromleiter. Diese naiven Vorstellungen, welche den heutigen viel näher stehen, als die um die Mitte des vorigen Jahrhunderts geltenden Schulvorstellungen, wurden von Th. Seebeck388 und Faraday389 in diesem Sinne weiter entwickelt und geklärt. Seebeck stellt schon die ringförmigen magnetischen Kraftlinien des Stromes wirklich dar, und betrachtet die durchströmte Kette als eine Art ringförmigen Magnet. Sehen wir uns den Fall genau an, so bemerken wir, daß hier etwas Gesuchtes durch einen glücklichen Zufall gefunden wurde, welches aber ebensogut auch ungesucht sich dem aufmerksamen Beobachter hätte darbieten können, wie z.B. die Röntgen-Strahlen und manche andere Entdeckung. Aber zwei Umstände, die niemand voraussehen konnte, schlössen das Finden nach einem Plan aus. Erstens konnte niemand wissen, daß nur ein dynamischer elektrischer Zustand einen statischen magnetischen bestimmen würde. Deshalb blieben auch die vielen Versuche, eine Wirkung der[293] offenen Kette auf den Magnet zu finden, deren Oerstedt erwähnt, erfolglos. Wie hätten Leute Versuche mit dynamischen Zuständen erfinden sollen, welche nur statische Erscheinungen kannten? Zweitens ist in der Elektrostatik fast390 alles symmetrisch in Bezug auf positiv und negativ, ebenso in der Magnetostatik. Wer hätte je erwarten können, daß der Nordpol aus der durch die Nadel und den parallelen Stromleiter bestimmten Ebene einseitig (unsymmetrisch) ausweichen würde? Mit den Entdeckungen nach einer Formel oder Regel, sofern sich schon dagewesene intellektuelle Situationen nur wiederholen, hat es eine eigene Bewandtnis; solche Entdeckungen sind eben keine eigentlichen Entdeckungen. (Vgl. S. 200.) Jeder, der das Oerstedtsche Experiment geistig mit erlebte, mußte eine mächtige Erschütterung erfahren, denn er gewann plötzlich den Blick in eine neue bisher ungeahnte Welt. Was war das für ein sonderbares physikalisches Etwas, das hier die sonst scheinbar vollkommene Symmetrie störte?

6. Der Fund Oerstedts hatte die Phantasie und den Eifer der durch Erfolglosigkeit ermüdeten Forscher mächtig angeregt, und rasch folgten nun wichtige Entdeckungen, welche den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus weiter enthüllten. Daß bewegliche Stromleiter auch durch den Magnet einen Antrieb erhalten, war als mechanische Gegenwirkung zu erwarten, und schon von Oerstedt nachgewiesen worden. Ampère vermutete eine Wechselwirkung der Ströme untereinander auf Grund des magnetähnlichen Verhaltens der Ströme. Seine Vermutung schien ihm selbst gewagt, da weiche Eisenstücke sich Magneten gegenüber auch als Magnete, gegeneinander aber indifferent verhalten. Das Experiment gab ihm aber recht. Wenn auch seine mathematische Theorie,391 die von der Newtonschen Vorstellung fernwirkender Elementarkräfte stark beeinflußt war, der heutigen Kritik nicht Stand halten kann, so zeigte er doch, wie man sich in ihren Wirkungen alle Ströme durch Magnete und alle Magnete durch Ströme ersetzt denken kann. Er schuf der damaligen Physik in kürzester Zeit und in glänzender Weise ein vorzügliches Mittel der weiteren Forschung.[294]

7. Wenn Ströme sich Magneten gegenüber als Magnete verhalten, darf man erwarten, daß sie Eisen und Stahl gegenüber sich ebenso verhalten werden. Doch scheint Arago392 nicht durch diese Überlegung allein, sondern auch durch eine zufällige Beobachtung zur Entdeckung des Elektromagnetismus geleitet worden zu sein. Ein stromführender in Eisenfeile tauchender Draht umhüllte sich mit Spänen bis zur Dicke eines Federkieles und ließ bei Stromunterbrechung die Späne wieder fallen. Dies veranlaßte ihn, Eisenstäbchen und Stahlnadeln durch den quer darüber gehaltenen Stromleiter, erstere temporär, letztere dauernd zu magnetisieren. Auf Ampères Vorschlag legte Arago dann die Stäbchen in stromleitende Spulen. Eine andere Entdeckung verdankte Arago393 der zufälligen Beobachtung der starken Dämpfung einer ober einer Kupferplatte schwingenden Magnetnadel. Die Annahme der Gegenwirkung veranlaßte ihn, die Kupferscheibe in rasche Rotation zu versetzen, wobei die Magnetnadel mitrotierte, das Kupfer also (scheinbar) »Rotationsmagnetismus« zeigte. – Die Aufgabe, durch einen Strom aus weichem Eisen einen Magnet zu erzeugen, war gelöst. Faraday394 versuchte lange vergebens, durch Magnete Ströme zu erzeugen, bis ihm ein glücklicher Zufall auf die Spur half. Er beobachtete während des Einschiebens und Herausnehmens des magnetischen Kerns einer Spule an dem in letztere eingeschalteten Galvanometer einen momentanen Ausschlag. Die Entdeckung der Induktion war hiermit gesichert, und bald kannte Faraday alle ihre Formen und Regeln. Es war ihm nun leicht, in Aragos rotierender Scheibe Ströme nachzuweisen, welche natürlich auch magnetisch wirkten. Dies hatte niemand vorher versucht, obgleich es nach dem Ampèreschen Prinzip der Äquivalenz von Strömen und Magneten recht nahe lag. Man sieht aus letzterem Falle, daß bei weitem nicht alle möglichen oder auch nur naheliegenden Gedankenwege eingeschlagen werden. Je größer aber die Zahl der Forschenden, desto mehr garantiert die Verschiedenheit der Individuen die Erschöpfung der psychologischen Möglichkeiten, und desto rascher ist der wissenschaftliche Fortschritt.[295] Natürlich hätte die allseitige Untersuchung der Aragoschen rotierenden Scheibe 7 Jahre früher zur Entdeckung der Induktion führen müssen. Letztere Entdeckung ist aber noch in anderer Beziehung merkwürdig. Es wiederholt sich, wie man jetzt ohne Schwierigkeit sieht, in derselben nahezu die Oerstedtsche intellektuelle Situation. Ein A verhält sich gleichgültig gegen ein B, nicht aber gegen eine Änderung von B. Im ersten Fall ist B der statische Zustand, im zweiten die stationäre Strömung. Ein Genie wie Faraday denkt erst recht nicht nach einer solchen Formel, die sich ja nachträglich leicht abstrahieren läßt.

Bemerken wir nur kurz, weil diese Darlegung einen breitem Raum beanspruchen würde, daß die Maxwell-Hertzschen395 Gleichungen nur eine vollständigere Klarlegung des Verhältnisses von Elektrizität und Magnetismus enthalten, welche jetzt nur ein untrennbares Ganzes ausmachen, und die daran sind, das Gebiet der Optik zu absorbieren, so haben wir hier ein zweites Beispiel einer wissenschaftlichen Entwicklung, welche von der antiken bis in die moderne Zeit reicht.

8. Der eigentümliche Geruch, der während der Wirkung der Elektrisiermaschine namentlich beim Ausströmen der Elektrizität durch Spitzen auftritt, ist von Van Marum396 beobachtet worden. Schönbein hatte 1839 mehrmals Gelegenheit, diesen Geruch bei Blitzschlägen gleichzeitig mit der Entwicklung eines bläulichen Dunstes, und später bei der Elektrolyse von Wasser an dem entwickelten Sauerstoff wahrzunehmen. Die geschäftige, ergänzende Phantasie des Chemikers bezog diesen Geruch auf einen gasförmigen Stoff, denn nur ein solcher konnte das Geruchsorgan affizieren. Dies geschah um so leichter, als der riechende Stoff eingetauchtes Gold oder Platin rasch negativ polarisierte, Silber und andere Metalle rasch oxydierte, also besondere chemische Eigenschaften aufwies, die derselbe durch Erhitzung wieder verlor. Ebenso natürlich war es, daß Schönbein diesen von ihm Ozon benannten, dem Sauerstoff beigemischten, von diesem verschiedenen Stoff zunächst für eine Verbindung hielt. Die Bemerkung, daß der Phosphor bei langsamem[296] Verbrennen in der Luft den charakteristischen Geruch ebenfalls entwickelt, führt zu chemischen Versuchen, des Ozons habhaft zu werden, die vielfache Kontroversen hervorrufen. De la Rive beweist 1845, daß das Ozon ein allotropischer Sauerstoff ist, wie Marignac vermutet hatte. Welche wichtige Rolle die Phantasie bei Entdeckungen spielt, indem sie die Vergleichung und Zusammenpassung der Wahrnehmungen mit den unter andern Umständen gewonnenen Erfahrungen (Erinnerungen) ermöglicht, ist an diesem Beispiel sehr deutlich.397 Wie verschieden sich dieselbe Sache in verschiedenen Köpfen spiegelt, und wie wichtig und förderlich die Teilnahme verschiedener intellektueller Individualitäten bei Behandlung derselben Frage ist, zeigt ein genaueres Studium der Ozonfrage ebenfalls.398 Endlich liegt hier ein typisches Beispiel der Eröffnung neuer Forschungswege durch eine zufällige Beobachtung vor, die sich einem Individuum darbietet, dessen Interesse dadurch berührt wird.

9. Als Daguerre versuchte, auf jodierten Silberplatten durch Belichtung in der Camera obscura Bilder zu erzeugen, gelang ihm dies nicht, trotz vielfacher Bemühungen. Er verwahrte hierauf die Platten in einem Schrank. Als er jedoch nach Wochen die Platten wieder herausnahm, fand er auf denselben die schönsten Bilder vor, ohne sich erklären zu können, wie sie entstanden waren. Die Entfernung der Apparate und Reagentien aus dem Schrank änderte nichts; die eingebrachten belichteten Platten zeigten nach einigen Stunden immer wieder Bilder. Endlich wurde es klar, daß eine Quecksilber enthaltende Wanne, welche zurückgeblieben war, das Wunder bedingte, indem sich die Quecksilberdämpfe nach Art der Moserschen Hauchbilder an den belichteten Stellen niedergeschlagen hatten. Es gelang ihm, die verwischbaren Bilder durch Vergoldung zu fixieren.399 Hier führte also der Zufall zu einer gesuchten Erfindung und[297] zu einer ungesuchten Entdeckung. Im Wesen der Methode der Variation macht es keinen Unterschied, ob die für den Vorgang maßgebenden Begleitumstände durch physische Variation, oder bei genügend angepaßten Gedanken durch Gedankenexperimente gefunden werden. Um sich zu vergegenwärtigen, in wie mannigfaltiger Weise der physische und der psychische Zufall bei Entdeckungen und Erfindungen beteiligt ist, braucht man nur einige berühmte Namen herzuzählen, wie Bradley, Fraunhofer, Foucault, Galvani, Grimaldi, Hertz, Hooke, Kirchhoff, Malus, J. R. Mayer, Roemer, Röntgen u. a. Fast jeder Forscher hat den Einfluß des Zufalls erfahren.

10. Der Stamm der Pflanzen wächst im ganzen der Schwere entgegen nach aufwärts, die Wurzel in der Schwererichtung nach abwärts. Es ist also ein natürlicher Gedanke, bei der steten Verbindung dieser beiden Umstände, die Schwere als Bedingung dieser Wachstumsrichtung anzusehen. Zudem hat Du Hamel400 besondere Versuche angestellt, welche zeigen, daß die gewaltsame Richtungsänderung wachsender Pflanzen durch diese selbst immer kompensiert wird, und daß dieselben, immer wieder sich krümmend, in ihre normale Richtung hineinwachsen. Knight401 hat besonders wichtige Experimente hinzugefügt. Er befestigte auf der Achse eines kleinen vertikalen Wasserrades ein zweites Rad von 11 Zoll Durchmesser, welches 150 Umdrehungen in der Minute machte, und auf welchem in den verschiedensten Lagen angebrachte Gartenbohnen keimten und wuchsen. Die Schwererichtung variierte in Bezug auf die Pflanzen so rasch und regelmäßig, daß sie für die letzteren nicht bestimmend sein konnte. Dagegen richteten sich dieselben jetzt nach der Zentrifugal-Massenbeschleunigung. Die Wurzeln wuchsen nun auswärts, die Stengel aber gegen die Achse zu, überschritten diese und kehrten nach der Achse zu um.402 Auf einem horizontalen Rade von 11 Zoll Durchmesser und 250 Umdrehungen in der[298] Minute setzte die Zentrifugal- und die Schwerebeschleunigung sich zu einer Resultierenden zusammen, deren Richtung nun für das Wachstum maßgebend war.403 Der Klinostat von Sachs,404 der bei sehr geringen Dimensionen und sehr langsamen Umdrehungen die Wirkungen der Schwere aufhebt und keine merkliche Zentrifugalbeschleunigung entwickelt, gestattet den auf demselben befestigten Pflanzen, nach jeder beliebigen Richtung zu wachsen. Mit Unrecht scheint mir aber Sachs405 auf derartige Experimente nur einen geringen Wert zu legen. Es kann ja für den unbefangenen Blick höchst wahrscheinlich sein, daß die Schwere für die Wachstumsrichtung bestimmend ist, und doch kann letztere durch ganz andere übersehene Umstände bestimmt sein. Erst die Experimente von Knight haben durch Variation der Größe und Richtung der Massenbeschleunigung zur Evidenz erwiesen, daß diese maßgebend ist. Erst durch das Experiment ist man auch im stände gewesen, den Einfluß verschiedener Umstände (Licht, Luft, Bodenfeuchtigkeit) von der Schwere zu trennen. Mill hat ja sehr gut dargelegt, daß die Methode der Übereinstimmung nie so sicher leiten kann, als die Methode der Differenz oder die Methode der Begleitveränderung. War nun auch die Schwere als das Bestimmende der Wachstumsrichtung erwiesen, so blieb doch die Art dieser Wirkung fast durch ein Jahrhundert noch ein Rätsel. Noll406 war der erste, welcher vermutete, daß durch den Schwerkraftreiz die geotropische Anpassung der Pflanzen in ähnlicher Weise ausgelöst werde, wie letzteres bei den Tieren durch die Statolithen geschieht. Durch die Untersuchungen von Haberlandt und Nemec hat es sich herausgestellt, daß bei den Pflanzen die Stärkekörner die Rolle der Statolithen übernehmen, welche durch besondere Perceptions- oder Auslösungsorgane die geotropische Anpassung bestimmen.407[299]

11. Eine der merkwürdigsten Fragen, welche die Menschen seit jeher beschäftigt hat, ist die nach der Entstehung der organischen Wesen. Aristoteles glaubte an die Urzeugung, an die Entstehung des Organischen aus Unorganischem, und das späte Mittelalter teilte noch seine Meinung. Van Helmont (1577 bis 1644) gibt noch eine Anweisung, Mäuse hervorzubringen. Der Gedanke, den Homunculus in der Retorte herzustellen, mochte damals nicht gar so abenteuerlich erscheinen. Redi (1626-1697), ein Mitglied der Accademia del Cimento, zeigte, daß in faulendem Fleisch keine »Würmer« auftreten, wenn man die eierlegenden Fliegen durch einen feinen Flor abhält. Als aber durch den Gebrauch des Mikroskops eine Menge sehr kleiner, schwer zu verfolgender Organismen bekannt wurde, mußten derartige Fragen wieder schwer zu entscheiden sein. Needham408 kam zuerst auf den Gedanken, organische Stoffe in Glasgefäßen zu erhitzen, um alle Keime zu töten, und dieselben nachher hermetisch zu verschließen. Dennoch zeigten sich nach einiger Zeit die eingeschlossenen Flüssigkeiten von Infusorien belebt. Spallanzani409 glaubte durch seine analogen Versuche das Gegenteil erweisen zu können, während Needham einwarf, Spallanzani hätte bei seinem Verfahren auch die zum Leben der Organismen nötige Luft verdorben. Obgleich Appert das Verfahren Spallanzanis mit Erfolg zur Herstellung von Konserven anwandte, und obgleich noch andere Forscher wie Gay-Lussac, Schwann Schroeder, Dusch u. a. sich an der Untersuchung beteiligten, blieb die Frage wegen nicht vollständiger Aufdeckung der Fehlerquellen dieser schwierigen Experimente doch unentschieden. Pasteur410 wurde durch das Studium der Fermente, in welchen er durchaus organisierte Wesen zu erkennen glaubte, auf die Frage der Urzeugung geleitet. Indem er große Quantitäten Luft durch ein Rohr aspirierte, dessen Lumen durch einen Pfropf von Schießbaumwolle verlegt war, fing er in diesem den Staub der Luft auf. Durch Lösung des Pfropfes in Äther und Alkohol und Auswaschen wurde der Staub gewonnen. Die mikroskopische Untersuchung zeigte einen Gehalt an organischen Keimen, der[300] jedoch, je nachdem man Stadt-, Land- oder Bergluft schöpfte, verschieden und ungleich reich war. Kocht man Wasser, welches Zucker und Eiweiß enthält, einige Minuten in einem Kolben, läßt bei der Abkühlung nur Luft eintreten, welche durch ein glühendes Platinrohr gestrichen ist, und schließt hierauf den Kolben durch Zuschmelzen hermetisch, so kann dieser mehrere Monate bei 25-30° C. stehen bleiben, ohne daß sich in der Flüssigkeit Organismen entwickeln. Wird nun in einen solchen Ballon unter den nötigen Vorsichten, welche nur den Eintritt geglühter Luft gestatten, nach Abbrechen der zugeschmolzenen Spitze ein in dem Zuleitungsrohr vorbereitetes Röhrchen mit dem staubgefüllten Pfropf in den Kolben geleitet und dieser wieder durch Zuschmelzen des Halses geschlossen, so zeigen sich in demselben nach 24-48 Stunden regelmäßig organische Bildungen. Ausgeglühter Asbest, in den Kolben eingeführt, zeigt nur organische Bildungen, wenn er zuvor mit Staub angesaugt wurde. In offenen Kolben mit mehrfach gekrümmtem dünnen Hals bleibt die gekochte Flüssigkeit auch nach dem Erkalten sehr lange unverändert stehen, da der Staub in den feuchten gekrümmten Röhren festgehalten wird. Versucht man jedoch, statt des Zuschmelzens, die Flüssigkeit durch Umkehren der Mündung nach unten und Eintauchen in Quecksilber abzuschließen, so werden die an der Oberfläche und im Innern des Quecksilbers enthaltenen Keime alsbald lebendig.

12. Diese auch durch die Aufdeckung der Fehlerquellen wertvollen Experimente beweisen entscheidend, daß die uns bekannten Organismen nur aus organischen Keimen sich entwickeln. Die allgemeine Frage der Urzeugung greift aber zu weit und zu tief, um durch ein einfaches physikalisches Experiment entschieden zu werden. Man kann mit Fechner411 der Meinung sein, daß nicht das Unorganische, sondern das Organische das Primäre sei, daß letzteres in das Unorganische als seinen stabilsten Endzustand übergehen könne, nicht aber umgekehrt. Die Natur ist nicht gebunden, mit dem für unser Verständnis Einfacheren zu beginnen. Nach dieser Ansicht entsteht[301] die Schwierigkeit, den Beginn des Organischen auf der einstmals höher temperierten Erde zu begreifen. Sollten auch organische Keime durch die Meteoritentrümmer anderer Weltkörper auf die Erde übertragen worden sein, so können wir an eine lebende Übertragung nur bei den niedersten Organismen denken. Nur die höchst entwickelte Descendenzlehre könnte diese Schwierigkeit lösen. Was nötigt uns aber, einen so schroffen Unterschied zwischen dem Organischen und Unorganischen anzunehmen, zu glauben, daß der Übergang von ersterem zu letzterem absolut nicht umkehrbar sei? Vielleicht besteht eine scharfe Grenze überhaupt nicht. Chemie und Physik sind zwar noch weit vom Verständnis des Organischen, doch haben sie darin schon manches geleistet, und leisten täglich mehr. Pasteur hielt noch alle Fermente für organisiert. Heute wissen wir, daß den Fermentwirkungen analoge katalytische Beschleunigungen möglicher Umsetzungen (Ostwald) auch im Gebiete des Unorganischen anzutreffen sind. Denken wir uns einen Kulturzustand, in dem wir die Natur des Feuers noch sehr wenig kennen, in dem wir das Feuer wohl zu löschen, aber nicht zu erzeugen verstehen, und ganz auf die Benützung natürlich vorkommenden Feuers angewiesen sind. Wir würden da mit Recht sagen: Feuer kann nur von Feuer abstammen. Doch wissen wir es heute besser.412 Wie man auf den Gedanken kommen konnte, die Frage der Urzeugung mit dem Satz der Erhaltung der Energie in Zusammenhang zu bringen, ist mir gänzlich unerfindlich.

13. Die besprochenen wissenschaftlichen Entwicklungen beginnen meist in weit entlegener Vorzeit mit sehr primitiven Vorstellungen, sind aber in der Gegenwart durchaus nicht abgeschlossen. Statt der gelösten oder als nichtig erkannten Probleme[302] sind neue, zahlreichere und meist schwierigere aufgetreten. Die Erkenntnis wird auf sehr mannigfaltig gewundenen Pfaden gewonnen, und die einzelnen Schritte sind zwar durch die vorausgegangenen bedingt, aber auch durch rein zufällige physische und psychische Umstände mitbestimmt. Die moderne Astronomie muß an die antike anknüpfen. Die letztere macht Anleihen bei der Geometrie. Der ersteren kommt die zufällig und ganz unabhängig von derselben entwickelte Physik und namentlich die Dynamik zu Hilfe. Die zufällig und unabhängig entwickelte technische und theoretische Optik begründet ebenfalls einen neuen Aufschwung der Astronomie. Später treten sogar Astronomie und Chemie sich gegenseitig fördernd in Verbindung. Wie wäre unsere moderne Elektrizitätslehre möglich ohne Hilfe der Glas- und Metalltechnik, der Luftpumpe, der Chemie? Wieviel haben aber auch die großen historischen Zufallsgedanken, wieviel hat die Gravitationstheorie, von welcher die Potentialtheorie ausgegangen, beigetragen! Die Schematisierung der ausgeführten Erkenntnisschritte mag ja die weitere Forschung einigermaßen fördern bei Wiederholung derselben Situationen. Von einer ausgiebig wirksamen Anweisung zur Forschung nach Formeln kann aber nicht die Rede sein. Immer aber bleibt es richtig, daß wir die Gedanken den Tatsachen und die Gedanken untereinander anzupassen bestrebt sind. In der biologischen Entwicklung entspricht dem: die Anpassung der Organismen an die Umgebung und die Anpassung der Teile des Organismus aneinander.[303]