Mit Geschichten und Erzählungen motivieren - STARK Verlag

8. ERZÄHLUNGEN AUS DER PHYSIKGESCHICHTE
Die moderne Naturwissenschaft hat sich in einem Zeitraum entwickelt, der
uns quellenmäßig eher zugänglich ist als die Antike oder gar die prähistorischen
Denkansätze. Wie man weiß, spielte die Astronomie damals eine
wichtige Rolle, sowohl bei Galilei und Kepler als auch bei Newton. Was
von Copernicus vorsichtig noch als eine reine Hypothese ausgegeben wurde,
führte allmählich zu einer Revolution in unserem Weltbild – mit den
bekannten Begleiterscheinungen. Dieser für die geistige Entwicklung unserer
abendländischen Kultur entscheidende Beitrag verdient es, auch im Unterricht
analysiert zu werden, vor allem durch die Besprechung jener Persönlichkeiten,
welche ihr zum Durchbruch verholfen haben. Auf Kepler soll
später noch gesondert eingegangen werden, und über Galilei wurde anderswo
(Kubli 1998) schon einiges gesagt.
Doch auch weitere Persönlichkeiten aus den verschiedensten Jahrhunderten
vermögen zu faszinieren. Viele von ihnen sind geeignet, Lernende zu
motivieren, und es sollen im Folgenden einige davon exemplarisch skizziert
werden. Betrachtungen zur Erforschung des Luftdrucks im 17. Jahrhundert
eröffnen diesen Gang durch die Physik. Modernere Entwicklungen der Physik
sollen später zur Sprache kommen, auch jene, die im gymnasialen Unterricht
nur am Rande gestreift werden können. Schließen möchte ich mit
einigen Anmerkungen zu Kepler und einem seiner modernen Interpreten,
Wolfgang Pauli, der nicht nur meiner Heimatstadt Spuren hinterlassen hat.
Versuche zum Luftdruck im 17. Jahrhundert
Ein wichtiges Thema im Unterricht ist alles, was mit Hydrostatik, Auftrieb
in Wasser und Luft und der Bestimmung des Luftdrucks zusammenhängt.
Es greift unmittelbar in unseren Alltag ein, wie die täglichen Wettersendungen
beweisen. Immer wieder lässt sich feststellen, dass dieses Gebiet den
Lernenden mehr Mühe bereitet, als man zunächst annehmen würde. Deshalb
mag es ratsam sein, auch die historische Entwicklung in den Unterricht einzubeziehen.
An der Erforschung des Luftdrucks sind fast alle Kulturnationen des 17.
Jahrhunderts beteiligt. Wenn man von den antiken Anfängen absieht, sind es
unter anderen der Holländer Simon Stevin (1548-1620), die Italiener Galileo
Galilei (1564-1648) und Evangelista Torricelli (1608-1647), der Franzose
Blaise Pascal (1623-1662), der Deutsche Otto von Guericke (1602-1686)
und der Engländer Robert Boyle (1627-1691). Außerdem hat sich René
Descartes in Schweden an derartigen Experimenten beteiligt. Im Zentrum
stehen natürlich die Erfindung des Barometers und die durch dieses Messinstrument
ermöglichte Erforschung von Luftdruckschwankungen. Mehr dar-

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über lässt sich bei Middleton (1964) nachlesen. Wir sind im Unterricht in
der glücklichen Lage, über gute Luftpumpen zu verfügen und die Experimente
mit kleinem Aufwand unseren Klassen vorführen zu können. Wie
viel technisches Können die Experimente damals erforderlich machten,
kann man z. B. in Fraunberger und Teichmanns Buch Das Experiment im
Unterricht (1984, S. 42 ff.) nachlesen.
Zunächst experimentierte man mit Quecksilber und anderen Flüssigkeiten
in einem Glasrohr. Evangelista Torricelli ist mit diesen Versuchen berühmt
geworden. So einfach sie uns erscheinen mögen, so schwierig waren
sie damals, nicht zuletzt wegen der schlechten Qualität des Glases und dem
beachtlich hohen Druck, dem das evakuierte Rohr ausgesetzt ist. Vielen
zeitgenössischen Forschenden gelang es nicht, diese Versuche zu reproduzieren.
Ob nicht außer Torricelli auch dessen Glashersteller und Glasbläser
ein ehrendes Andenken verdienen würden?
Eine Reproduktion erfolgte in Rouen, wo Pascal zusammen mit seinem
Vater regen Anteil am Verlauf des Experiments nahm. Um zu beweisen,
dass der Raum, der vom Quecksilber am oberen Ende der Glasröhre frei
gelassen wird, nicht auf den Dampf zurückzuführen ist, ließ Pascal später
auf eigene – beträchtliche – Kosten 12 m lange Rohre aus Kristallglas herstellen.
Er zeigte damit, dass Wein aufgrund seiner geringeren Dichte höher
steigt als Wasser, obschon er mehr Dampf entwickelt (d’Espagnat in
Leprince-Ringuet).
Das Experiment, das Pascals Schwager Florin Périer 1648 auf dem Puy
de Dôme zur Bestimmung des Luftdrucks in höheren Lagen durchführte, ist
sehr bekannt. Da Pascal mit seinem Schwager schriftlich verkehren musste,
sind uns wesentliche Einzelheiten des Versuchs überliefert worden. Pascal
schrieb seinem Schwager Périer unter anderem am 15. November 1647:
Monsieur,
ich würde die anhaltende Arbeit, mit der Ihre Ämter Sie beschäftigen, nicht
unterbrechen und Sie mit physikalischen Erörterungen unterhalten, wenn ich
nicht wüsste, dass diese dazu dienen, Sie in Ihren Mußestunden zu entspannen,
und dass Sie Vergnügen daran finden, während andere nur Mühsal
darin entdecken. Ich sehe hier umso weniger Schwierigkeiten, als ich weiß,
welche Freude Sie an solchen Untersuchungen haben. Unsere heutige Unterhaltung
wird eine Fortsetzung von der sein, die wir zusammen über den leeren
Raum führten. Sie wissen, wie Philosophen über diesen Raum denken:
sie alle halten es für eine Maxime, dass die Natur das Leere verabscheut; die
meisten gehen sogar noch weiter und behaupten, dass sie es nicht zulassen
kann und eher sich selber zerstören, als das Leere dulden würde. So sind die
Meinungen geteilt; die einen gaben sich mit der Behauptung zufrieden, sie
verabscheue es nur, die andern meinten, sie könne es nicht ertragen. In meinem
Auszug aus der Abhandlung über den leeren Raum habe ich mich bemüht,
diese Meinung zu zerstören; und ich glaube, die Experimente, die ich
dazu beigesteuert habe, reichen aus, um eindeutig zu zeigen, dass die Natur