Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik

Die Golden Gate Bridge: wohl die berühmteste Brücke der Welt und ein Wahrzeichen Amerikas. Der Stadtentwickler Michael O’Shaughnessy beauftragte den Ingenieur Joseph Baermann Strauss mit dem Entwurf einer Brücke über die Golden Gate Bucht. Strauss wagt eine beispiellose Konstruktion, er kombiniert die beiden gängigsten Bautechniken: freitragende und Hängebrücke. (Text: SWR Fernsehen)

Am 26. August 1972 blickt die Welt auf München: Es ist die Eröffnung der 20. Olympischen Sommerspiele. Der Entwurf des Münchner Olympiastadions stammt von dem Stuttgarter Architekten Günter Behnisch. Die Meisterleistung dieses Stadions ist das Zeltdach von mehr als 70.000 Quadratmeter. Die Realisierung des Zeltdachs stellt große Probleme dar – mit Hilfe des Architekten und Zeltbauers Frei Otto gelingt es aber, mit einer einzigartigen Seilnetzkonstruktion das Zeltdach zu spannen. 34.000 Quadratmeter Seil werden zu Netzen verknüpft und Acrylglasplatten werden eingepasst. Drei Monate vor der Eröffnung ist das Stadion fertig: Mit seinem eigenwilligen Zeltdach hat Frei Otto ein Symbol für die Zukunft geschaffen. (Text: SWR Fernsehen)

Schon immer haben die Pyramiden die Menschheit fasziniert. Die große Pyramide von Gizeh ist das einzige der sieben antiken Weltwunder, das bis heute erhalten ist. (Text: SWR Fernsehen)

Eine große Hochwasserkatastrophe im Jahre 1905 führte letztlich dazu, dass Las Vegas heute zur Metropole des Glückspiels geworden ist. Der Colorado River überschwemmte während des Hochwassers große Teile des Westens der USA. Um die Wüste fruchtbar zu machen, wurde beschlossen, den 1.400 Meilen langen Colorado zu stauen. (Text: SWR Fernsehen)

Schon früh versuchen die Menschen, die Welt und den Himmel zu erklären. Lange sieht der Mensch sich und die Erde im Zentrum seines Universums. Erst Nikolaus Kopernikus hat 1514 die Idee für ein heliozentrisches Weltbild: Alle Planeten bewegen sich mit gleicher Geschwindigkeit auf Kreisbahnen um die Sonne, die den Mittelpunkt des Universums bildet. Seine Thesen scheinen ihm anfangs selbst noch zu revolutionär, um sie zu veröffentlichen. Auch stand das geozentrische Weltbild, das die Erde im Mittelpunkt des Universums sieht, unter dem Schutz der Kirche. Erst auf dem Sterbebett erlebt er die Publikation seines Gesamtwerkes. Doch die Kirche setzt das Werk zunächst auf die Liste der verbotenen Bücher und erst mit Hilfe von Kepler, Galilei und Newton konnte der endgültige Beweis für das heliozentrische Weltbild erbracht werden. Mit seinem richtungsweisenden Werk legte Kopernikus die Grundlage für die moderne Astronomie. (Text: SWR Fernsehen)

Ein halbes Jahrhundert nach der Idee von Kopernikus’ heliozentrischem Weltbild gelingt es dem deutschen Astronom und Mathematiker Johannes Kepler, anhand der Beobachtungen des Dänen Tycho Brahe ein genaues Bild des Sonnensystems zu zeichnen. Mit Hilfe seiner Gesetze über die Planetenbewegungen kann er beweisen, dass eine von der Sonne ausgehende Kraft die Planeten führt. (Text: SWR Fernsehen)

Schon früh mutmaßte man, dass das schimmernde Band am Himmel aus zahllosen Sternen bestehen müsse, die aber nicht mit dem bloßen Auge zu erkennen sind. Erst die Erfindung des Fernrohrs machte eine genauere Betrachtung möglich. (Text: SWR Fernsehen)

Isaac Newton beschäftigte sich unter anderem mit der Frage, warum der Apfel immer von oben nach unten fällt. Wer zieht ihn auf diese Weise an? Er entwickelt die Idee der Gravitation als einer universellen Kraft. Newton formuliert u. a. drei Gesetze, die bis heute die Grundlage der physikalischen Mechanik darstellen und die Ursache für die Bewegung von Körpern beschreiben. Bis Anfang des 20. Jahrhunderts galt Newtons Gravitationsgesetz als unumstößlich – erst durch Einstein erfuhr es seine Relativierung. (Text: SWR Fernsehen)

Joseph von Fraunhofer macht 1814 ein Experiment, das noch heute die Astrophysik beeinflusst. Der Optiker untersucht, wie ein Glasprisma das Sonnenlicht bricht. Dabei entdeckt er im Regenbogenlicht schwarze Linien. Mithilfe dieser Spektrallinien kann Fraunhofer die Qualität von Glaslinsen messen und verbessern. Sein Unternehmen baut nun Fernrohre von bisher unerreichter Präzision, darunter Teleskope für Sternwarten. Fraunhofer erforscht jedoch nicht, wie die Linien entstehen. Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff folgern 1860, dass chemische Elemente auf der Sonne bestimmte Lichtfarben schlucken.
So gelangt dieses Licht nicht zur Erde und wir sehen schwarze Lücken im Sonnenspektrum. Mit dieser Theorie identifizieren Forscher die chemischen Elemente auf der Sonne. Fraunhofers Spektrallinien verraten aber noch mehr: Aus den Linien im Sternenlicht können Astrophysiker berechnen, ob sich ein Stern auf die Erde zu- oder von ihr wegbewegt. So erkennt Edwin Hubble 1929, dass sich das Universum ausdehnt. Der Film zeichnet Fraunhofers Karriere nach und dokumentiert die Entdeckung der Spektrallinien. Er erklärt, wie die Linien entstehen und warum sie die Geschichte des Universums offenbaren. (Text: arte)

Mehr als 100 Pendel schwingen überall auf der Erde allein zum Zweck, die Erdrotation zu zeigen. Zu verdanken hat die Menschheit diese Pendel dem Franzosen Jean Bernard Léon Foucault. Er war es, dem es gelang, mithilfe eines Pendels die Erddrehung zu beweisen. Er teilt seine Entdeckung 1851 der Akademie der Wissenschaften mit und führt das legendäre Pendelexperiment im Kreis der Wissenschaftler vor. Er kann die Drehung der Erde zeigen. (Text: SWR Fernsehen)

In der klassischen Physik ging man davon aus, dass bei steigender Wärmezufuhr eines Körpers auch dessen Lichtstrahlung zunehmen müsse. Max Planck gelang es jedoch nachzuweisen, dass diese Strahlung nicht kontinuierlich, sondern in Energiepaketen, sogenannten Quanten, emittiert wird. Planck leitet schließlich ein Gesetz her, das die Strahlungsvorgänge erklärt. Dieser Tag wird als Geburtstag der Quantenphysik in die Annalen der Wissenschaftsgeschichte eingehen und ein neues Zeitalter der Physik einläuten. Max Planck erhält später den Nobelpreis für die Entdeckung des Wirkungsquantums. Die Grundlage für viele technische Leistungen, zum Beispiel in medizinischen Geräten, wäre ohne Max Planck und das Wirkungsquantum nicht möglich. (Text: SWR Fernsehen)

„Was würde geschehen, wenn ich hinter einem Lichtstrahl hereilen und ihn schließlich einholen würde?“ Diesen Gedanken stellt sich ein 17-jähriger Junge, der gerade die Schule verlassen hat. Einige Jahre später vollendet er den Gedankengang und verändert damit nicht nur die Vorstellungen von Raum und Zeit, sondern die des ganzen Universums. Es ist die wohl berühmteste Formel der Welt: E=mc². (Text: SWR Fernsehen)

Edwin Powell Hubble widmete schon seine Doktorarbeit den Galaxien. Dank seiner Forschungen konnte er beweisen, dass es Galaxien außerhalb unserer Milchstraße gibt. Um die Entfernung solcher Galaxien zu ermitteln, nutzte man in ihrer Größe und Helligkeit schwankende Sterne, so genannte Cepheiden, die sich als astronomischer Zollstock bewährt hatten. (Text: SWR Fernsehen)

James Prescott Joule, geboren in der Nähe von Manchester, wollte als Konkurrenz zur Dampfmaschine einen wirklich funktionstüchtigen Elektromotor entwickeln. Doch er musste erkennen, dass ein solcher Motor aufgrund des enormen Verbrauchs von Zink und Batterieflüssigkeit keine wirkliche Alternative darstellt. Ein Nebeneffekt aber weckte seine Aufmerksamkeit: Batterie und Stromleitungen erwärmten sich während des Betriebes erheblich. Durch zahlreiche Messungen konnte er 1841 das nach ihm benannte Gesetz veröffentlichen: Die entstehende Wärme steigt mit dem Widerstand der Stromleitung, dem Quadrat der Stromstärke und der Zeit, in der der Strom fließt. Auch danach arbeitet Joule daran, die Wärmeentwicklung bei verschiedenen Vorgängen zu messen. Er nennt die gefundene Beziehung „mechanisches Wärmeäquivalent“. Eine bedeutende Entdeckung – 1978 wird zu seinen Ehren die Einheit der Energie „Joule“ genannt. (Text: SWR Fernsehen)

Der Physiker und Chemiker Michael Faraday gilt als einer der bedeutendsten Experimentalforscher des 19. Jahrhunderts. 1821 baut der Engländer den ersten Prototypen eines Elektromotors. Seine Versuche zur elektromagnetischen Rotation führen ihn schließlich zur Entdeckung der elektromagnetischen Induktion. 1831 gelingt es Faraday, kinetische Energie dauerhaft in elektrische Energie umzuwandeln. Seine Konstruktion eines ersten prototypischen Stromgenerators markiert den Beginn einer neuen Ära: der Elektrotechnik. (Text: SWR Fernsehen)

Eine schnelle Rettungsaktion in den Bergen ohne Hubschrauber? Nicht möglich. Denn nur ein Hubschrauber kann quasi überall senkrecht starten und landen, wo eine ebene Fläche ist, und er kann in der Luft stehen bleiben. Im Gegensatz zum Jumbo-Jet mit starren Flügeln gehört der Hubschrauber zu den Drehflüglern: Während das Starrflügelflugzeug durch Fahrt – also durch Geschwindigkeit – Auftrieb erhält, liefern beim Hubschrauber die rotierenden Blätter die aufwärts gerichtete Kraft. Durch die Drehung der Rotorblätter, die gekippt sein müssen, wird beim Hubschrauber ausreichend Auftrieb erzeugt. Ein Jumbo-Jet hingegen muss so schnell sein, dass seine starren Flügel im Luftstrom für Auftrieb sorgen. Grundsätzlich kann man sagen: Je schneller sich ein Flugzeug vorwärts bewegt, desto größer ist der Auftrieb. (Text: hr-fernsehen)

Seit undenklichen Zeiten beschäftigen sich Mythen, Legenden, aber auch ernsthafter Forscherdrang mit dem Traum des Menschen, sich in die Lüfte erheben zu können. Am 4. Juni 1783 führen die Gebrüder Montgolfier in Annonay der Öffentlichkeit vor, wie man einen Ballon mit durch Feuer erhitzter Luft fliegen lässt. Etwa zeitgleich gelingt es auch dem Physiker Jacques Alexandre Charles mit Hilfe von Wasserstoff einen Ballon aufsteigen zu lassen. Seit dieser Zeit werden der Heißluftballon „Montgolfiere“ und der Gasballon „Charliere“ genannt. Es sollte aber noch dauern, bis auch Menschen mit den Ballonen fahren konnten. Heute dienen die Mongolfieren in erster Linie dem Vergnügen, während Gasballone zum Beispiel in der Klimaforschung unverzichtbar sind. (Text: SWR Fernsehen)

Noch bis zu Beginn der Neuzeit um 1500 konnte ein Großteil der Bevölkerung nicht rechnen. Auf Märkten etwa, wo mit den verschiedensten Währungen bezahlt wurde, fehlte den meisten das Wissen, um den vom Händler genannten Preis nachzuprüfen. Der Mann, der dies ändern sollte, indem er die Kunst des Rechnens dem gemeinen Volk verständlich machte, war Adam Ries, besser bekannt unter dem Namen Adam Riese. (Text: SWR Fernsehen)

Surfen im Internet gehört mittlerweile zu unserem Alltag. Informationen, Spiele, Bankgeschäfte – Milliarden von Daten werden rund um die Uhr versandt, empfangen oder bearbeitet. Die Technologie, die das ermöglicht, ist das World Wide Web, neben E-Mail die meistgenutzte Anwendung im Internet. Wir verdanken diese revolutionäre Technologie letztlich einem einzelnen genialen Programmierer: Sir Timothy Berners-Lee. Berners-Lee arbeitete bei CERN, dem Europäischen Zentrum für Teilchenphysik in Genf. Er wollte dort Dokumente auf mehreren Computern an unterschiedlichen Orten verlinken.
Eine entsprechende Netzstruktur miteinander verbundener Computer gab es bereits: das Internet. Es bot den idealen „Raum“ zur Verwirklichung dieser Vision. Das Problem war nur: Die Computer verstanden sich untereinander kaum. Die von Berners-Lee ersonnene Lösung sah unter anderem eine für alle Rechner verständliche eigene Sprache vor: Hypertext markup language, kurz Html. Berners-Lees Entwicklungen sollten schließlich im World Wide Web münden und für eine explosionsartige Verbreitung des Kommunikations- und Informationssystems sorgen. (Text: SWR Fernsehen)

In Leonardo da Vinci paart sich das Interesse für die Wissenschaft mit einer außergewöhnlichen Begabung für die Kunst – ein einzigartiger Glücksfall für beide Bereiche. Er war einer der ersten Künstler, der Leichen sezierte. Die Kenntnisse, die er daraus gewann, nutzte Leonardo für seine Malerei, um deren Darstellungsweise und Ausdruckskraft zu vervollkommnen. Mit seinen anatomischen Studien strebte er vor allem danach, den Menschen in all seinen Proportionen und als organische Einheit abzubilden und zu begreifen. Trotz seiner umfassenden Erkenntnisse fanden Leonardos Skizzen zunächst nur vereinzelt Beachtung, und so dauert es viele Jahrhunderte, bis sein anatomisches Werk veröffentlicht und weltweit bekannt wurde. (Text: EinsPlus)

Im Jahre 1825 wurde von dem jungen Louis Braille ein Blindenschriftsystem entwickelt, das bis heute auf der ganzen Welt als Blindenschrift genutzt wird. Der Pädagoge Valentin Haüy gründete 1785 in Paris die erste Blindenschule Europas. Haüy war es auch, der eine erste Blindenschrift entwickelte. Bei seiner Reliefschrift wurden mit einer eisernen Feder spiegelverkehrt Schriftzeichen in dickes Papier eingeritzt. Aber es gab nur wenige Bücher, die in dieser Schrift gedruckt wurden. 1821 stellte der ehemalige Artillerieoffizier Charles Barbier de la Serre der Blindenschule ein Schriftsystem aus erhaben geprägten Punkten vor, das dem jungen Louis Braille als Basis seiner Überlegungen diente und ihm schließlich den Erfolg brachte: Es besteht wie bei einem Spielwürfel aus maximal sechs Punkten pro Zeichen, die mit der Fingerkuppe auf einmal erfasst werden können.
1878 wurde auf einem Kongress in Paris Louis Brailles System zur international verbindlichen Blindenschrift erklärt. – Der Film eignet sich für den Einsatz im Unterrichtsfach Gemeinschaftskunde. (Text: hr-fernsehen)