Die menschlichen Sinne

Um unseren Sinnesorganismus zu erfassen, wollen wir uns fragen, wie viele Erfahrungswelten gibt es, von denen wir durch ein Sinnesorgan Kunde erhalten können. Eine erste ist die, welche wir als die äußere Natur bezeichnen: alles Mineralische, Pflanzliche und Tierische, aber auch der Mensch, soweit er ein bloßes Naturwesen ist. Eine genaue Betrachtung liefert uns ein weiteres Wahrnehmungsfeld: unsere eigene Leiblichkeit, die Vorgänge, die sich innerhalb und mit unserer Leiblichkeit vollziehen. Eine dritte Erfahrungswelt liegt für uns in dem anderen Menschen, insofern er nicht bloßes Naturwesen ist, sondern ein weit über der Natur stehendes geistiges Wesen, die Mit - Menschheit. Dafür müssen folglich auch Sinnesorgane vorhanden sein. So gliedert sich unsere gesamte Umwelt in diese drei Erfahrungsgebiete:

Unsere eigene Leiblichkeit
Die äußere Natur
Unsere Mit - Menschheit

Zu jedem dieser Gebiete können wir Sinnestätigkeiten beschreiben und Sinnesorgane zuschreiben :

Welche Sinne brauche ich wann ?
Morgens beim Aufwachen:
Wecker ==> Hörsinn
nach dem Wecker greifen ==> Eigenbewegungssinn
ihn berühren==> Tastsinn
die Augen öffnen ==> Eigenbewegungssinn
==> Sehsinn
==> Tastsinn ==> die Umgebung mit den Augen abtasten
z.b. Kopfschmerzen haben, Unwohl sein ==> Vital- oder Lebenssinn meldet sich
vom Bett aufstehen ==> Eigenbewegungssinn ==> Gleichgewichtssinn (arbeitet gegen die Schwerkraft)
sich waschen ==> Temperatur(Wärme-)sinn, Tastsinn
frühstücken ==> Geruchsinn, Geschmackssinn
einem Gespräch zuhören ==> Laute ==> Hörsinn
Worte erkennen ==> Sprach-, Wortsinn
Inhalt der Worte verstehen ==> Gedankenwahrnehmungssinn
Persönlichkeit im anderen Menschen wahrnehmen (das "Du") ==> Ich-Wahrnehmungssinn

Leiblich orientierte Sinne: Lebenssinn; Eigenbewegungssinn, Tastsinn; Gleichgewichtssinn

Seelisch orientierte Sinne (sie geben Kunde von der Welt): Geschmackssinn; Sehsinn; Wärme-, Temperatursinn; Geruchsinn

Geistig orientierte Sinne(Erkenntnissinne): Gehör-, Tonsinn; Sprach-,Wortsinn; Gedankenwahrnehmungssinn; Ich-Wahrnehmungssinn


Etappen in der Geschichte der Elektrizität

Um das Jahr 600 v.Chr. befasst sich der griechische Philosoph Thales von Milet mit den Eigenschaften des Bernsteins, der in der griechischen Sprache «Elektron» genannt wird. Thales findet heraus, dass ein mit einem Seidentuch geriebener Bernstein kleine Gegenstände anzieht. Mit dieser Beobachtung konnten er und seine Zeitgenossen aber nichts anfangen.

1269 beschreibt Petrus Peregrinus ein Experiment mit einem kugelförmigen Magneten, auf dem längs der Meridiane Eisendrahtstücke angeordnet sind. Er unterscheidet zwischen magnetischem Nord- und magnetischem Südpol.

Der Hofarzt der englischen Königin, Sir William Gilbert (*1544,+1644): Er experimentiert mit Bernstein und anderen Stoffen und findet heraus, dass auch andere Stoffe, z.B. Schwefel und Siegellack, die gleiche Eigenschaft zeigen. Er meint, dass das Anziehen kleiner Gegenstände durch das Reiben erzeugt wird und nennt diese Stoffe «elektrisch». Er experimentiert auch mit einer magnetischen Kugel als einem Modell der Erde (er nennt es "terrella").
Er unterscheidet zwischen magnetischen und elektrischen Körpern und stellt fest, dass "magnetische Körper" stets zwei Pole besitzen, "elektrische" nur einen.
Er deutet die Anziehung zwischen "elektrischen Körpern" als die Wirkung einer "elektrischen Flüssigkeit" (Nahwirkungskonzept) und stellt die magnetische Anziehung (Fernwirkungskonzept) als immateriell wirkende Kraft gegenüber. Kepler folgt später dieser Auffassung.

Der Magdeburger Bürgermeister Otto v. Guericke will 1662 die auf der Erde wirksamen "Weltkräfte" demonstrieren. Die Ursache der Planetenbewegung liegt für ihn nicht in magnetischen Kräften.
Er baut sich eine "terrella" aus einem der Erde ähnlicheren Stoff. Für ihn ist das hauptsächlich Schwefel. Durch Reibung entlockt er dieser Kugel physikalische Effekte, die er streng von den "elektrischen" Kräften Gilberts unterscheidet.
Er beobachtet
- die Anziehung und Abstoßung geladener und ungeladener Körper;
- die entladende Wirkung einer Flamme;
- die Konzentration der elektrischen Entladung an den Spitzen;
- den Ladungstransport durch Leinenfäden;
- das Erwärmen und Knistern der geriebenen Schwefelkugel;
- das Leuchten der geriebenen Schwefelkugel im Dunkeln;
Er deutet diese Kräfte als "Weltkräfte", die das Verhältnis der Erde zum Kosmos bestimmen. Die Vorstellung eines den Kosmos erfüllenden "Äthers" lehnt er ab,
sie wäre eine unökonomische Schöpfung Gottes.
Die "Weltkräfte" wirken nach seiner Meinung unmittelbar und über Entfernungen hinweg.

1654 bekennt sich Athanasius Kirchner zum Konzept der Fernwirkung.
Er beobachtet, dass sich Sonnenblumenblüten dem Sonnenstand entsprechend ausrichten.
Er deutet dies als Beweis für die Existenz der Fernwirkungskräfte.

Zwischen 1733 und 1737 experimentiert der französische Gelehrte Charles Dufay systematisch mit Glas und Harz. Er beobachtet, dass mit Glas elektrisierte Körper von elektrisiertem Glas abgestoßen, von elektrisiertem Harz jedoch angezogen werden.
Er deutet dies als zwei unterschiedliche Arten von Elektrizität (Glas u. Harz-Elektrizität)
Er unterscheidet zwischen "Leitern" und " Nicht-Leitern", Glas- und Harzelektrizität.
Als Nachweis für die Anwesenheit von Elektrizität nutzt er die Abstoßung zwischen zwei elektrisch geladenen Goldplättchen.

Der Engländer John Canton beobachtet die durch elektrische Ladung ausgelöste Auslenkung eines an einem Seidenfaden aufgehängten Holundermarkkügelchens (1735).
Er deutet das Maß der Auslenkung als Maß für die Bestimmung der elektrischen Kraft.

1761 schließt sich Leonhard Euler der Ätherauffassung an. Er beobachtet Unterschiede der Gestalt des Funkens bei der elektrischen Entladung in Abhängigkeit von der Richtung:
- "Hält man einen Finger an eine Stange mit positiver Elektrizität, so erscheint das Licht, das aus der Stange herausfährt, unter der Gestalt eines Büschels, und vor dem Finger sieht man einen leuchtenden Punkt.
- Wenn aber die Stange negativ elektrisch ist und man den Finger hinhält, so fährt das Licht in Gestalt eines Büschels aus dem Finger heraus, und den leuchtenden Punkt sieht man bei der Stange." Er deutet dies als verschiedene Zustände eines Äthers. Elektrizität erscheint, wenn in dem luftartig gedachten Äther Verdichtungen und Verdünnungen auftreten.

1759 vertritt der Schotte Robert Symmer die Auffassung, dass es unabhängig vom Material der Elektrisierwerkzeuge (Harz, Glas) zwei verschiedene Arten von Elektrizität gebe.

Benjamin Franklin deutet die unterschiedliche Funkengestalt als Zeichen für Überschuss (positive E.) und Mangel (negative E.). Elektrizität ist für ihn eine Substanz in den Körpern, die Äther-Vorstellung lehnt er ab. Auf der Grundlage der Substanzvorstellung bildet er den Begriff der "Ladung".

1745 findet Ewald Jürgen Kleist beim Herumspielen mit wassergefüllten Medizinfläschchen eine Möglichkeit zur Speicherung der durch Reibung gewonnenen Elektrizität. Seine - in der endgültigen Form - innen und außen mit Metall belegte Flasche ist der Urtyp des elektrischen Kondensators, bekannt unter der Bezeichnung "Leidener Flasche".

1749 schlägt B. Franklin ein Experiment vor, mit dem die Identität von atmosphärischer Elektrizität und Reibungselektrizität belegt werden soll. 1752 wird es in Frankreich erstmals durchgeführt. Mit einer aus dem Dach eines Schilderhauses herausragenden Metallstange wird während eines Gewitters "Wolkenelektrizität" eingefangen.
"Die Identität der...Elektrizität ergab sich ...nicht aus einer anschaulichen Wesensgleichheit, sondern aus der Gleichheit ihrer Wirkungen, hier des elektrischen Funkens." (Basfeld, 1992, S. 126) 1753 stirbt Georg Wilhelm Richmann bei der Wiederholung des Experiments, auch er hatte die Gefährlichkeit der Experimentieranordnung unterschätzt.

Johann Karl Wilcke beobachtet, dass bei der Verteilung einer bestimmten "Ladung" auf mehrere Leidener Flaschen die mit dem Elektrometer (n. Dufay) "gemessene Ladung" mit der Anzahl der Flaschen abnahm.

Alessandro Volta deutet 1782 diese Beobachtung und benutzt erstmalig die Begriffe " tensione electricia" (Spannung) und "capacita" (Kapazität). Damit wird die mechanische Wirkung der Elektrizität in das richtige Verhältnis zu den bekannten elektrischen Erscheinungen gebracht: Die Spannung verhält sich proportional zur Ladung und umgekehrt proportional zur Kapazität.

Charles Augustin Coulomb hatte mit einer Drehwaage und mit Drehschwingungen experimentiert und veröffentlicht 1785 seine Beobachtung: Die Anziehungs- und Abstoßungskräfte elektrischer Körper nehmen mit dem Quadrat der Entfernung ab.
Damit ist eine exakte Analogie zur Schwerkraftwirkung formuliert. Elektrische und mechanische Kräfte verhalten sich formal gleich, unabhängig von ihrem unterschiedlichen Wesen.

1780 beobachtet Luigi Galvani, dass Froschschenkel-Präparate in Zuckungen geraten, wenn er sie mit einem Messer berührt, wenn gleichzeitig in der Nähe aus einer Elektrisiermaschine ein Funke gezogen wird. Das Phänomen kann zu jener Zeit keiner deuten.
1791 berichtet Galvani von folgender Beobachtung: Er hat Froschpräparate mit eisernen Häkchen durchstochen und auf einem Geländer im Garten fixiert. Er hofft, die atmosphärische Elektrizität würde die Präparate zu Reaktionen anregen. Stattdessen reagieren die Präparate immer dann, wenn er die eisernen Häkchen gegen eine metallische Platte drückt.
Er deutet diese Beobachtung als eine "dem Tiere anklebende Elektrizität" und sieht die tierischen Muskeln als Speicher für Elektrizität an.
1791 befasst sich Volta mit Galvanis Experiment. Er wusste von der Reibungselektrizität, dass es auf den Kontakt der reibenden Flächen ankommt. Diese Erfahrung nutzt er für eine andere Deutung der Galvanischen Beobachtung: Die Berührung zweier Metalle ist für ihn die Ursache des Effekts, die Deutung als "tierische Elektrizität" lehnt er ab.
Volta experimentiert mit Platten verschiedenen Materials in feuchtem Medium und deutet die Wirkung als "Erregung des elektrischen Fluidums" als Folge des Kontaktes.
Die chemischen Vorgänge in der Flüssigkeit zwischen den Platten entgehen ihm. Seine "Kontakttheorie" erweist sich später als falsch, sein Verdienst liegt im Entwurf der Voltaschen Säule, einer Batterie, mit deren Hilfe neue experimentelle Möglichkeiten eröffnet werden.

1797 ist Johann Wilhelm Ritter auf der Suche nach der Einheit der ihm bekannten elektrischen Erscheinungen. Er sucht in der Elektrizität die Geheimnisse des Stoffes, des Lebens und der Evolution. Die Kunst des Experimentierens ist für ihn ein Weg zur Selbstverwandlung des Menschen. Er bemerkt die Vorgänge zwischen Voltas Platten, deutet sie chemisch und wird zum Begründer der Elektrochemie. 1800 steckt ein Chemiker die Leitungsenden einer Voltaschen Säule in Wasser und verursacht eine Reaktion, die Spaltung des Wassers in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Die heute als "Elektrolyse" bekannte Reaktion wird im gleichen Jahr von Johann Wilhelm Ritter (*1776,Ý1810) zur Gewinnung metallischen Kupfers genutzt. Acht Jahre später werden mit der gleichen Technik von einem Engländer bisher unbekannte Elemente (Barium, Strontium, Magnesium) erzeugt.

1812 kam der Däne Oersted auf die Idee, sich den elektrischen Strom als eine Wellenbewegung vorzustellen, die das Gleichgewicht der Kräfte im Material der Leiter stört. Weil die Elektrizität selbst polar ist, müsste sich im Leiter ein "elektrischer Konflikt" ergeben, wenn die beiden Arten aufeinandertreffen. Diesen Konflikt denkt er sich nicht als gegenseitige Auflösung, sondern als Synthese und vermutet, dass sich dies in einer magnetischen Wirkung äußern könnte. Erst 1820 gelingt ihm die experimentelle Darstellung. Er beobachtet, dass eine in der Nähe eines stromdurchflossenen Leiters aufgehängte Kompassnadel abgelenkt wird. Die Richtung der Ablenkung hängt davon ab, ob sich die Nadel über oder unter dem Leiterdraht befindet.
Er deutet diese Beobachtung als kreisförmige Ausbreitung des elektrischen Konflikts.

Mit der Vorstellung einer weiteren Kraftart (kreisförmiger Konflikt) wollen sich die zeitgenössischen Physiker nicht abfinden. 1820 beginnt André Marie Ampère, sich mit Oersteds Auffassungen auseinander zusetzen. Er stellt sich den elektrischen Leiter als in unendlich kleine Abschnitte unterteilt vor und deutet die Kraftwirkungen als mathematische Summe der wechselwirkenden Ströme. Molekulare Ströme seien die Ursache der senkrecht zur Leiterachse verlaufenden magnetischen Kräfte. Damit ist für ihn die Annahme einer weiteren Kraftart überflüssig.

Ebenfalls 1820 greift Thomas Seebeck, ein Anhänger der Voltaschen Kontakttheorie, Oersteds Vorstellung auf. Er sieht nicht die Elektrizität, sondern den Magnetismus als die ursprüngliche Kraft an. Er spricht von der "magnetischen Spannung" des elektrischen Stroms und fragt sich, ob die Art der Stromquelle auf diese Spannung einen Einfluss habe.
Er experimentiert mit einer Kupfer- und einer Wismutscheibe, die aufeinandergelegt als Elektrizitätsquelle dienen sollen. Die "magnetische Spannung" will er mit einem "Multiplikator" (ein mehrfach um ein Kompassgehäuse gewundener Draht) feststellen. Dazu befestigt er das eine Drahtende an der Kupferplatte, das andere Ende drückt er mit dem Finger auf die Wismutscheibe, die er mit einer dünnen Glasplatte vor Feuchtigkeit schützt.
Er beobachtet, dass beim Andrücken des Drahtendes mit dem Finger die Kompassnadel ausschlägt. Beim Andrücken des Drahtendes mit einem Stäbchen bleibt der Ausschlag aus.
Er deutet dies als die Wirkung der Wärme, die von der Hand auf den Berührungspunkt der Metallplatten übertragen wird. Er vermutet, dass eine höhere Temperatur auch eine höhere "magnetischen Spannung" hervorbringt.
Auf der Grundlage der später als falsch erkannten Vorstellung einer "Kontaktelektrizität" hat Seebeck doch etwas Neues entdeckt: das Thermoelement. Es wird später von Georg Simon Ohm näher untersucht.

Georg Simon Ohm betrachtet die Ausbreitung der Elektrizität in den Leitern analog zur Wärmeausbreitung. Fourier hatte 1822 für die Wärmeausbreitung festgestellt, dass die pro Zeiteinheit geflossene Wärmemenge gleich dem Quotienten aus dem Temperaturunterschied und dem Wärmewiderstandswert des Wärmeleiters ist.
1827 findet Ohm eine formal gleiche Beziehung bei der Elektrizität:
Der "Strom" (geflossene Ladung) ist gleich dem Quotienten aus Spannungsdifferenz und dem elektrischen Widerstand des den Stromkreis bildenden Materials.
Das bestätigt die von Volta getroffene Unterscheidung zwischen Spannung (elektrisches Niveau) und Ladung (elektrische Menge) und festigt die bildhafte Vorstellung des Fließens einer wie auch immer definierten Substanz. Für die auf messbaren, definierten Größen aufbauende mathematische Beziehung ist es gleichgültig, ob die Elektrizität als eine Art Wärme oder als etwas anderes angesehen wird.

Michael Faraday stellt sich die Umgebung von elektrischen Ladungen, von Leitern und von Magneten als einen durch Kraftlinien durchsetzten Raum vor. Diese Linien macht er durch Probekörper sichtbar.
1831 wickelt er zwei voneinander isolierte Kupferdrähte dicht nebeneinander auf einen hölzernen Zylinder. Die Enden des einen Drahtes verbindet er mit einer kräftigen Batterie, die des anderen mit einem Galvanometer. Er erwartet, dass der Stromdurchfluss in dem einen Draht eine dauernde elektrische Wirkung auf den anderen Draht hätte.
Er beobachtet - anders als erwartet - , dass nur beim Ein- und Ausschalten am Galvanometer eine Reaktion auftritt.
Er deutet dies: Die Veränderung der magnetischen Kraftwirkung in der ersten Spule ist die Voraussetzung für die elektrische Wirkung in der zweiten Spule.
Er untersucht nun die Wirkung eines Stabmagneten auf eine Spule und findet heraus, dass die Lageveränderung am Stabmagneten in der Spule eine elektrische Wirkung hervorruft.
Damit konnte der Zusammenhang zwischen Magnetismus und Elektrizität ausgesprochen werden: "Eine veränderliche magnetische Kraft auf einen Leiter verursacht elektrische Erscheinungen in ihm. Die Änderung einer elektrischen Kraft ... verursacht magnetische Kraftwirkungen in dessen Umgebung." (Basfeld, 1992, S. 140f)
Diese Entdeckung Faradays ist die Hauptwurzel für die Entwicklung der Elektrotechnik.

1856 greift der Schotte James Clerk Maxwell Faradays Vorstellungen auf. Ihm fällt die Analogie zwischen Faradays Kraftlinienfeldern zu den Strömungslinienfeldern in flüssigen und gasförmigen Körpern auf. Er entwirft das "Bild einer Äthermaschine aus Molekularwirbeln, deren Bewegungen die magnetischen Kräfte bestimmen" (Basfeld, 1992, S.144) Das im Anschluss daran entwickelte mathematische Modell erlaubt die mathematische Beschreibung fast aller bekannter elektrischer und elektromagnetischer Phänomene, es schlägt auch eine Brücke in den Bereich der Optik. 1862 vermutet Maxwell, dass die Gesetzmäßigkeiten der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auch für das Licht gelten. 1864 veröffentlicht er die "Dynamische Theorie des elektromagnetischen Feldes", die eine elektromagnetische Theorie des Lichtes einschließt. Der darin enthaltene mathematische Formalapparat ist von der Annahme eines mechanischen Äthers unabhängig.
Sein Bild einer Äthermaschine erweist sich bald als nicht denknotwendig. Bleibenden Wert behält seine Theorie. Mit ihr kommt jene Phase physikalischen Denkens zum Abschluss, die an der Mechanik gewonnene Kenntnisse zur Orientierung über die neue Kraft "Elektrizität" nutzt.
Sie eröffnet aber auch der Übergang zur nächsten Entwicklungsstufe, in der Einsteins Relativitätstheorie im Mittelpunkt steht.

1846 gelingt Wilhelm Eduard Weber die Formulierung eines allgemeinen Grundgesetzes der elektrischen Wirkungen, das sämtliche Fernwirkungen der Elektrizität umfasst.
Das von ihm entwickelte komplizierte Teilchenmodell der elektrischen Ströme und des elektrischen Äthers erweist sich später als nicht denknotwendig.

1867 zeigt der dänische Physiker Ludwig Lorenz, dass Maxwells elektromagnetische Theorie des Lichts auch auf der Grundlage einer Fernwirkungstheorie Gültigkeit hat.

1858 legte Julius Pflücker die Vorstellung einer "materiellen Elektrizität" nahe. Er findet heraus, dass in einer hochevakuierten Glasröhre aus der negativ geladenen Elektrode (Kathode) beim Anlegen einer Spannung eine Strahlenart austritt, die
- sich geradlinig ausbreitet;
- einen Schatten wirft;
- Glas fluoreszieren lässt und es erwärmt;
- sich magnetisch und elektrisch ablenken lässt;
- chemische Reaktionen hervorruft;
- in ihren Eigenschaften vom Kathodenmaterial unabhängig ist;
- einen Druck ausübt.

1879 sieht William Crookes (unter seinem Namen ist die Röhre auch bekannt) in der Druckausübung einen "Beweis" für den Teilchencharakter der von ihm als "vierten Aggregatzustand" bezeichneten Kathodenstrahlen. Philipp Lenard und sein Lehrer Heinrich Hertz halten die Kathodenstrahlen für "Wellen". 1893 zeigt dann Lenard, dass Kathodenstrahlen durch dünne Metallplättchen aus der Röhre austreten können. Diese Beobachtung zwingt zur Vorstellung, dass die austretenden Teilchen sehr viel kleiner sein müssen als die kleinsten Atome.

1897 gelingt Joseph J. Thomsons die Messung der spezifischen Ladung der angenommenen Teilchen. Sein Experiment hat zwar keine wirklich beweisende Kraft, dennoch schließen sich die meisten Physiker seiner Zeit der Überzeugung an, Kathodenstrahlen bestünden aus freien Elektronen.

1909 veröffentlicht der Niederländer Hendrik Anton Lorentz eine Theorie, die die Vorstellung einer "materiellen Elektrizität" in Form von Elektronen mit der Vorstellung elektromagnetischer Felder in einem Äther verbindet. Für viele elektrotechnische Problemstellungen erweist sich seine Theorie als brauchbar. Aus den großen Erkenntniskrisen der Physik im 20. Jahrhundert werden neue Auffassungen hervorgehen, die auch die Lorentzsche Theorie überwinden.