Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik

1450 verändert eine Erfindung die Welt: Das Buchdruckverfahren des Mainzers Johannes Gutenberg ermöglicht es, Bücher in hoher Stückzahl und relativ preiswert zu vervielfältigen. Die technische Grundlage für die geistigen, politischen und religiösen Veränderungen der nachfolgenden Jahrhunderte ist geschaffen. Eine geniale Idee verhilft Gutenberg zum Durchbruch: Er zerlegt einen vorliegenden Text in seine Bestandteile – in Buchstaben, Satzzeichen und häufig vorkommende Buchstabenkombinationen, so genannte Ligaturen. Diese werden dann als einzelne Lettern für den Druck zu Wörtern, Zeilen und Seiten zusammengefügt. Die Lettern werden als wieder verwendbare Buchstaben gegossen. Um eine auf diese Weise gestaltete vollständige Seite drucken zu können, entwickelt Gutenberg eigens eine Presse, für die ihm als Vorlage eine ursprünglich bei Weinbauern eingesetzte Traubenpresse dient. (Text: hr-fernsehen)

Die alljährliche Nobelpreisverleihung in Stockholm ist ein mediales Großereignis. Jeder dieser Preise ist mit über einer Million Euro dotiert. Doch nur wenige wissen, dass die Preise von einem Mann gestiftet wurden, der als Erfinder des Dynamits und als einer der erfolgreichsten Unternehmer des 19. Jahrhunderts Geschichte machte. (Text: EinsPlus)

Ein Name steht für die Erfolgsgeschichte der Dampfmaschine: James Watt. Der englische Ingenieur hat sie nicht erfunden, aber er hat ihre Funktionsweise entscheidend verbessert. 1773 werden die ersten Watt’schen Dampfmaschinen produziert, doch Watt arbeitet bereits an Verbesserungen. Er will die Leistung der Dampfmaschine erhöhen, damit sie neben ihrer bisherigen Aufgabe als Pumpe auch für andere Einsatzgebiete taugt. Das gelingt Watt mit der doppelt wirkenden Dampfmaschine. Mit dieser Technik kann Watt beide Kolbenbewegungen, das Heben und das Senken, nutzen – eine wesentliche Leistungssteigerung. Auch 200 Jahre nach den ersten Einsätzen von Dampfmaschinen ist James Watt in unserem Alltag noch immer gegenwärtig: in der von ihm eingeführten Pferdestärke ebenso wie in der nach ihm benannten Einheit Watt. (Text: hr-fernsehen)

Otto von Guericke entwickelte das Barometer, ein Instrument zur Messung des Luftdrucks, und nutzte es für die Wettervorhersage – nur eines von vielen Ergebnissen seiner Forschungen über die Wirkung von Luft beziehungsweise die des Luftdrucks. Die von Guericke hierzu durchgeführten Experimente basieren darauf, dass es ihm gelingt, erstmals einen luftleeren Raum – ein Vakuum – zu erzeugen. (Text: EinsPlus)

Im Jahr 1840 will der deutsche Physiologe Emil Du Bois Reymond mit elektrischen Messinstrumenten zeigen, dass in Nerven und Muskeln schwacher Strom fließt. Und der Nachweis gelingt: Nerven empfangen und senden Reize durch elektrische Impulse. Dieser Vorgang zeigt sich nicht nur bei Nerven, sondern auch bei Muskeln. Denn auch sie benötigen einen elektrischen Impuls, um sich zusammenzuziehen, zu kontrahieren. Lediglich das Herz erzeugt als einziger Muskel die für seine Tätigkeit notwendigen Impulse selbst. (Text: SWR Fernsehen)

Alessandro Volta gelang es als Erstem, eine Energiequelle zu erfinden, die kontinuierlich elektrischen Strom produziert; mit dieser Erfindung wurde endgültig das elektrische Zeitalter eingeläutet. (Text: SWR Fernsehen)

Dass Elektrizität auch in Wärme und Licht umgewandelt werden kann, ist für uns heute Alltag. In jedem elektrischen Gerät bewirkt der elektrische Widerstand eine Wärmeentwicklung. Ein Effekt, der schon sehr früh bekannt ist. Warum dies so ist, kann sich jedoch lange Zeit niemand erklären. Dies gelingt erst einem Mann, der viele Jahre darum kämpfen musste, als Wissenschaftler anerkannt zu werden: Georg Simon Ohm. (Text: SWR Fernsehen)

Einen Zusammenhang zwischen den beiden Phänomenen „Magnetismus“ und „Elektrizität“ herzustellen, gelingt erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts: dem Wissenschaftler André-Marie Ampère. (Text: SWR Fernsehen)

Niedriger Luftdruck am Boden heißt: Es ist ein Schlechtwettergebiet im Anzug. Der Mann, der das erkannt hat, lebte mitten in den Unruhen des 30-jährigen Krieges, vor über 350 Jahren – der Mathematiker, Philosoph und Gelehrte Blaise Pascal. (Text: SWR Fernsehen)

Die ersten Flugzeuge waren Propellerflugzeuge: Sie sind einfach zu bauen und die erreichten Geschwindigkeiten waren Anfang des 20. Jahrhunderts ausreichend. Es ist der Brite Frank Whittle, der über einen Antrieb nachdenkt, der für mehr Geschwindigkeit geeignet wäre und bis in eine Höhe von mehr als 10.000 Meter arbeiten könnte. Seine geniale Idee: Er will den nötigen Schub direkt durch Verbrennung von Luft und Treibstoff in einer Brennkammer erzeugen. Anstatt die Abgase einfach verpuffen zu lassen, nutzt Whittle den entstehenden Abgasstrahl für den Vortrieb. (Text: SWR Fernsehen)

Anfang des 20. Jahrhunderts verschwinden die Dampfmaschinen nach und nach in die Museen: Dieselmotoren übernehmen ihre Rolle. Sie sind kleiner, effektiver und überall einsetzbar. Erfinder und Namensgeber des neuen Motors ist der Ingenieur Rudolf Diesel. Ihm gelingt es, innerhalb von 15 Jahren einen Motor zu entwickeln, der die Dampfmaschine ersetzen kann. 1898 ist in der Zündholzfabrik in Kempten ein erster Dieselmotor im Einsatz – der Beginn eines Verkaufsschlagers. Der Grund dafür liegt in der Effektivität des Dieselmotors. Er bringt bei gleichem Energieverbrauch mehr Leistung als alle anderen damals gebräuchlichen Maschinen. (Text: BRalpha)

Der Erfinder des gleichen Prinzips, das auch heute noch in Kühlschränken angewendet wird, kommt aus Bayern: Carl Linde wird 1842 in Oberfranken geboren. Nach seinem Maschinenbau-Studium arbeitet er zunächst als Ingenieur; sein Interesse gilt der Wärmelehre. Linde entwirft eine Kältemaschine, die auf einem Kreislaufprinzip basiert. Diese neue Maschine entzieht ihrer Umgebung so viel Wärme, dass es möglich wird, aus Wasser Kunsteis zu erzeugen. Für diese Kühlmaschine erhält Linde 1877 die deutschen Reichspatente und gründet schließlich eigene Eisfabriken. (Text: SWR Fernsehen)

Man kennt es auch heute noch, das schwarze Wählscheibentelefon aus Bakelit. Der Erfinder dieses vollständig künstlich hergestellten Werkstoffs heißt Leo Hendrik Baekeland. Nach seinem Studium der Chemie und der Suche nach einem verarbeitbaren „Kunststoff“ interessieren ihn vor allem die Phenol-Formaldehyd-Reaktionen in der organischen Chemie. (Text: SWR Fernsehen)

Die Chemische Fabrik in Griesheim ist seit 1890 ein Großhersteller von Natronlauge – und somit auch von Chlor, welches große Lagerprobleme verursacht. Der junge Chemiker Fritz Klatte findet hier einen Weg, das problematische Gas in einem neuen, festen Stoff zu binden.1912 synthetisiert er so Vinylchlorid. (Text: SWR Fernsehen)

Das Thema alternative Energieversorgung ist heute wichtiger als je zuvor und dies beschert auch einer 190 Jahre alten Erfindung neue Aufmerksamkeit: dem Stirling-Motor, benannt nach seinem Erfinder Reverend Robert Stirling. Obwohl die Prinzipien der Thermodynamik noch nicht bekannt sind, kennt Stirling bereits die Eigenschaften von Gasen, sich bei Wärme auszudehnen und bei Kälte zusammenzuziehen. Auf diesem Prinzip beruht die Funktion des Stirling-Motors. Einer der größten Vorteile des Stirling-Motors ist, dass er jeden beliebigen Brennstoff nutzen kann. (Text: SWR Fernsehen)

Das Prinzip der Brennstoffzelle ist schon über 160 Jahre alt und gilt dennoch als Zukunftstechnologie. 1839 präsentiert der britische Physiker William Grove vor der Royal Institution in London eine erste funktionsfähige Brennstoffzelle. Er taucht zwei Platinelektroden in Schwefelsäure und umgibt die eine mit Wasserstoff, die andere mit Sauerstoff. Wie von ihm erwartet, fließt Strom: Damit ist die Brennstoffzelle erfunden. Für die Umwelt ist die Brennstoffzelle aber erst ein Gewinn, wenn es gelingt, als Energiequelle für die Wasserstoffherstellung mittels Elektrolyse Solar-, Wind- oder Wasserkraft zu benutzen. (Text: SWR Fernsehen)

Materialien, unter eine bestimmte Temperatur abgekühlt, zeigen erstaunliche Eigenschaften. Sie können schweben, zeigen keinen elektrischen Widerstand mehr und können so elektrischen Strom ohne Verluste befördern. Der niederländische Physiker Heike Kamerlingh-Onnes beobachtet, dass Quecksilber bei Abkühlung mit flüssigem Helium auf Temperaturen unterhalb von minus 269 Grad Celsius elektrischen Strom völlig widerstandsfrei leitet. Damit hat er den ersten Supraleiter entdeckt. Die heutige Hauptanwendung der Supraleiter sind supraleitende Magnetspulen, wie sie in der Medizin bei Kernspintomographen Verwendung finden. (Text: SWR Fernsehen)

Warum fliegt ein Flugzeug? Was hält es in der Luft? Wie funktioniert ein Parfumzerstäuber? Warum kommt der Duschvorhang beim Duschen immer näher und klebt irgendwann am Körper? (Text: SWR Fernsehen)

Das Mikroskop hat wie kein zweites Forschungsgerät die Entwicklung in den Naturwissenschaften und vor allem auch in der Medizin beeinflusst. Grundlage für diese Forschungserfolge ist die mathematisch exakte Formulierung der Bildentstehung im Mikroskop. Viele Wissenschaftler hatten daran vergeblich gearbeitet. Der Durchbruch gelingt einem vom Unternehmer Carl Zeiss angestellten Mathematiker und Physiker in Jena: Ernst Abbe. Sein Ziel war es, konstant gute Mikroskope mit minimalen Fehlern in der Abbildung zu fertigen, und dass ihm dies gelungen ist, beweisen die heutigen Lichtmikroskope, für die Ernst Abbe die Grundlagen schaffte. (Text: SWR Fernsehen)