Von Ellen und Füssen zur Atomuhr : Geschichte der Messtechnik

82 Pages·1996·30.668 MB·German

by  Alto Brachner

Alto Brachner
Von Ellen und Füßen
zur Atomuhr
Deutsches Museum
Brachner Von Ellen und Füßen zur Atomuhr

Alto Brachner
Von Ellen und Füßen
zur Atomuhr
Geschichte der Meßtechnik
Deutsches Museum
Die Beitragsreihe zur Technikgeschichte für die Aus-
und Weiterbildung der betrieblichen Ausbilder wird im
Rahmen eines Projekts von der Hauptabteilung Pro­
gramme und den jeweiligen Fachabteilungen des
Deutschen Museums betreut.
Die Interpretation der Fakten gibt die Meinung des
Autors, nicht die des Deutschen Museums wieder.
Gefördert mit Mitteln des Bundesministers für Bil­
dung und Wissenschaft
ISBN 3-924183-74-0
Alto Brachner:
Der Autor studierte Physik an der Technischen Univer­
sität München. Anschließend beschäftigte er sich mit
der Geschichte der Naturwissenschaften, speziell der
wissenschaftlichen Instrumente. Auf diesem Gebiet
promovierte er ebenfalls an der Technischen Univer­
sität München.
Seit 1971 arbeitet er im Deutschen Museum und leitet
seit 1973 u.a. die Abteilung Physik.
Umschlagfoto: Holzschnitt aus J. Kölbel: Geometrie -
1608, S. 4 (Ausschnitt)
Redaktion: Albrecht Hoffmann, Nicole Kühnholz-Wilhelm
Layout: L. Vesely
Umschlagdruck: Druckerei des Deutschen Museums,
München
Copyright © 1996 by Deutsches Museum, München
Druck und Bindung: F. Pustet, Regensburg
Satz: Fischer’s DTP-Studio, München
Printed in West-Germany
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Inhaltsverzeichnis
Einführung .......................................................... 6
Zeittafel................................................................. 7
Maß und Messen in der Geschichte ............. 13
Das Zweistromland und Ägypten ...................... 15
Griechenland........................................................ 18
Rom........................................................................ 21
Das Mittelalter ...................................................... 24
Die Renaissance.................................................... 27
Neue Meßverfahren............................................. 29
Das Jahrhundert der Aufklärung......................... 37
Meßinstrumente im 17. und 18. Jahrhundert ... 41
Das metrische System........................................ 45
Die Meterkonvention ........................................... 51
Das Internationale Einheitensystem Sl ......... 55
Die Länge ............................................................. 55
Die Masse ............................................................. 59
Die Zeit ........... 61
Die elektrische Stromstärke ............................... 63
Die Temperatur .................................................... 66
Die Stoffmenge .................................................... 69
Die Lichtstärke...................................................... 69
Anhang................................................................. 71
Rechtsvorschriften ............................................... 71
Länderliste der metrischen Einheiten ................ 71
Mitgliedstaaten der Meterkonvention ................ 73
Sl-Basisgrößen und -Einheiten........................... 73
Physikalische Größen und ihre SI-Einheiten ... 74
Auswahl nicht mehr zulässiger Einheiten ......... 77
Umrechnungstabellen in Auswahl...................... 79
Literatur ............................................................... 80
Einführung
„Ihr sollt nicht unrecht handeln vor Gericht mit der Elle, 400 TWh (Terra-Wattstunden), das sind 4 x 1011 kWh,
mit Gewicht, mit Maß. Rechte Waagen, rechtes Ge­ auf. Rechnete man - Übertragungsverluste vernach­
wicht, rechter Scheffel und rechte Kannen sollen bei lässigend - den Verkaufspreis von 1 kWh willkürlich zu
euch sein.“ 10 Pfennigen bei einer ebenfalls willkürlich angenom­
Dieses Zitat aus dem Alten Testament, III. Buch menen Meßungenauigkeit der Elektrozähler mit einem
Moses, Kap. XIX. 35-36, zeigt die Bedeutung, die Promille (1 %o), ergäbe sich in der Abrechnung eine
Maße und Gewichte schon seit altersher für die Gesell­ Unsicherheit von 40 Millionen Mark. Eine Meßgenau­
schaft hatten. Für uns sind Maße und Gewichte so igkeit von 1% zöge schon eine maximale Ungenauig­
selbstverständlich, daß wir daran keine Gedanken keit von 400 Millionen Mark nach sich.
mehr verschwenden. Erst als vor Jahren teilweise ihre Maß und Messen spielen auch auf anderen Gebie­
Bezeichnungen offiziell geändert wurden, kam man­ ten als Handel und Geschäftsverkehr eine wichtige
chem ihre Bedeutung wieder ins Bewußtsein. Welcher Rolle. Eines davon ist das Verkehrswesen, das ohne
Autofan stellte sich nicht immer noch einen Pferdestär- Navigationsmeßgeräte weder Länder noch Kontinente
ken-Kraftprotz besser vor als einen in Kilowatt? Auch erschlossen hätte. Für einen anderen Bereich ist die
die auf ihr Gewicht bedachten Mitmenschen hängen Meßtechnik gleichzeitig Symbol und Existenznotwen­
an den Kilokalorien-Gehalten ihrer Nahrung. Aber wer digkeit: die in der Renaissance geborene Naturwissen­
weiß schon, wieviel Kilojoule er pro Tag essen darf? schaft mit ihrem Ziel, die Welt rational messend zu
(2000 Kilokalorien = 2000 x 4,19 x 103 Joule = 8380 erforschen. Sie ermöglichte im 18., verstärkt im 19.
Kilojoule = 8380 Kilowattsekunden = 8380/3600 Kilo­ und 20. Jahrhundert mit neuen, ständig verbesserten
wattstunden ~ 2,3 kWh) Meßmethoden die stürmische Entwicklung der Technik
Die Bedeutung der Maße kann man daran erse­ und eine Beschleunigung der Industrialisierung. Erst
hen, daß Wirtschaftsgüter im Wert von etwa 75% des genaue Meßverfahren erlaubten so enge Fertigungs-
Bruttosozialprodukts der Bundesrepublik Deutschland, Toleranzen, daß das Ersatzteilwesen möglich wurde
1986 etwa 2000 Milliarden Mark, durch Wägen be­ und an Fließbändern hochwertige Massenprodukte zu
stimmt werden. Die Erzeugung von Wirtschaftsgütern niedrigem Preis hergestellt werden konnten.
aus Rohstoffen, ihr Weg vom Hersteller zum Verbrau­ Maß und Messen haben heute höhere Bedeutung
cher und ihre Abrechnung wäre ohne allgemein aner­ als jemals zuvor in der Geschichte menschlicher
kannte Wägeverfahren ernstlich behindert. Maß und Gemeinschaften. Die weltweite Verknüpfung von Han­
Messen sind daher auch eine Vertrauenssache. Viele del, Wissenschaft, industrieller Produktion, Verkehr
Produkte kaufen wir ohne nachzumessen. Der Käufer und Nachrichtenwesen erzwingt ein international ver­
vertraut den aufgedruckten Angaben über Menge und bindliches Einheitensystem - kurz Sl (Systeme Inter­
Masse. Ein Nachmessen würde den Güterumschlag national d’Unites). Der Name wurde 1960 auf der 11.
behindern, private Maße erzeugen und zu Auseinan­ Generalkonferenz für Maß und Gewicht festgelegt.
dersetzungen führen. Hinzu kommt, daß viele Meßver­ 1975 hatten sich bereits knapp 150 Staaten dieser
fahren komplizierter als Längen- und Wägemessungen Konvention angeschlossen, wenn auch alte Einheiten
sind. Eines von vielen Beispielen bietet die Messung gelegentlich ein zähes Leben weiterführen.
der elektrischen Energie: 1985 wies die Bundesrepu­
blik Deutschland eine Bruttostromerzeugung von etwa
6
Zeittafel
Allgemeine Zeitgeschichte Zeittafel Maß und Messen
um 30 000 v. Chr. Höhlenmalerei in Frankreich um 30000 v. Chr. Knochenfund mit eingeritztem
Mondkalender
um 8000 v. Chr. Gründung von Jericho, der ersten mit
Mauern befestigten Stadt
um 5000 v. Chr. Landwirtschaft in Ägypten und Meso­ um 5000 v. Chr. Balkenwaage in Ägypten
potamien
um 3500 v. Chr. Steinreihen-Denkmäler z.B. in
Carnac/ Frankreich oder Stonehenge/England. „König­
liche Elle“ im Zweistromland nachgewiesen. Kalender
um 3000 v. Chr. Entstehung von Städten in Mesopo­ mit 365 Tagen in Ägypten
tamien
2650 v. Chr. Dungi I. legt im Zweistromland ein Maß-
und Gewichtssystem fest. Zeitmessung mit Schatten­
stab
um 2590 v. Chr. Cheopspyramide 2590 v. Chr. Erste nachweisbare Festlegung einer Nord-
Südlinie (Meridian) beim Pyramidenbau in Ägypten
um 2400 v. Chr. Sargon 1. von Akkad errichtet erstes um 2400 v. Chr. Statuen mit „Normalfuß“ in Babylon
großes Reich der Geschichte
um 1500 v. Chr. Wasseruhren im Zweistromland und
Ägypten. Tierkreis als Koordinatensystem am Himmel
um 1200 v. Chr. Niedergang der minoischen Kultur in im Zweistromland
Griechenland
um 1100 v. Chr. Phöniker entwickeln die alphabeti­
sche Schrift
um 650 v. Chr. Aufstieg der Tyrannen in den griechi­
schen Städten
um 505 v. Chr. Kleisthenes führt Demokratie in Athen
ein
7
530 v. Chr. Pythagoras, griechischer Philosoph,
490 v. Chr. Schlacht bei Marathon beschreibt die Erde als Kugel
431-404 v. Chr. Peloponnesischer Krieg
334 (-323) v. Chr. Alexander der Große von Makedo­
nien erobert Ägypten, Persien 380 v. Chr. Archytas von Tarent berechnet den Erdum­
fang. Eudoxos von Knidos entwickelt ein erstes theo­
retisches Modell zur Erklärung der Planetenbewegung
241 v. Chr. 1. Punischer Krieg am Firmament
300 v. Chr. Euklid formuliert die theoretischen Grund­
lagen zur ebenen Geometrie
250 v. Chr. Archimedes von Syrakus entdeckt das
Hebelgesetz als Grundlage der Balkenwaage
220 v. Chr. Eratosthenes von Alexandria bestimmt den
218 v. Chr. 2. Punischer Krieg Erdumfang mittels einer Gradmessung zwischen Alex­
andria und Syene
um 200 v. Chr. Diopter, Triquetrum, Armillarsphäre,
Astrolabium als Meßgeräte (Datierung unsicher)
146 v. Chr. 3. Punischer Krieg, Rom beherrscht das
Mittelmeer 100 v. Chr. Poseidonios von Rhodos berechnet aus
einer Messung zwischen Alexandria und Rhodos den
Erdumfang auf etwa 10% genau
um 100 v. Chr. Römische Maße gelten einheitlich im
Imperium
um 15 v. Chr. Vitruvius Pollio beschreibt Zeit- und Län­
genmeßmethoden
um Chr. Geb. Benützung des Laufrades zum Entfer­
nungsmessen im römischen Imperium
117 n. Chr. Größte Ausdehnung des römischen Rei­
ches unter Trajan um 150 n. Chr. Claudios Ptolemaios führte Längen-
und Breitengrade auf der Erde ein
330 Hauptstadt des römischen Reiches wird nach
Konstantinopel verlegt
622/632 Beginn der islamischen Zeitrechnung, Tod
Mohammeds. Beginn der Eroberungszüge des Islam
711 Araber erobern Spanien
8
732 Vordringen der Araber nach Europa in der
Schlacht von Tours und Poitier gegen die Franken
gescheitert
800 Karl der Große in Rom zum Kaiser gekrönt
807 Karl der Große versucht im Frankenreich ein ein­
809 Tod des Kalifen Harun al Raschid heitliches Maßsystem mit Normalmaßen einzuführen,
die er vom Kalifen Harun al Raschid erhielt. Durch die
Teilung des Reiches ist diese Anordnung nur von kur­
zer Dauer
827 Abdallah al Mamun läßt Gradmessung mit der
843 Teilungsvertrag des Karolingerreiches Meßschnur durch führen
1066 Eroberung Englands durch die Normannen
1101 Heinrich I. von England führt Zoll, Fuß und Yard
1250 Tod Kaiser Friedrichs II., Zerfall der Reichsmacht in England ein
in Deutschland und Italien
1266 Heinrich III. von England ordnet ein Gewichts­
maß auf der Basis von Getreidekörnern an
um 1300 Die Gewichtsräderuhr wird erfunden
1309 Papstsitz zeitweise nach Avignon verlegt, unter
französischem Einfluß 1321 Philipp II. von Frankreich versucht vergeblich,
einheitliche Maße in Frankreich einzuführen
1337 Beginn des Hundertjährigen Krieges zwischen
England und Frankreich 1494 Heinrich VII. führt gesetzlich einheitliche Maße in
1492 Columbus entdeckt Amerika England ein
1507 Kopernikus formuliert das heliozentrische Welt­
1519 Habsburgisches Weltreich unter Kaiser Karl V., bild (veröffentlicht 1543)
von Amerika bis Osteuropa
1517 Luther formuliert die Wittenberger Thesen:
Beginn der protestantischen Reformation 1528 Jean Fernei schlägt Meridian als Grundlage für
ein einheitliches Maßsystem vor. Meßwagen von Fer­
1545 Konzil von Trient: Beginn der katholischen nei
Gegenreformation
1585 Simon Stevin erfindet die Dezimal-Komma-
Schreibweise
1600/1602 Gründung der englischen und niederländi­ 1600 Galilei erkennt das Pendel als Zeitnormal
schen Ostindien Handelgesellschaft
um 1600 Fernrohr und Mikroskop erfunden
1609 Kepler entdeckt Planetengesetze
1618-48 Dreißigjähriger Krieg in Deutschland
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