Für den Kosmos, der unendlich im Raume und ewig in der Zeit ist, kann es aber weder eine Entwicklung noch ein Ziel geben. Wenn Sonnen aus Nebelflecken entstehen, so müssen sich an anderen Orten Sonnen wieder in Nebel auflösen. Die Welt als Ganzes wird stets so gewesen sein, wie sie heute ist. Eine andere Auffassung ist mit der Vorstellung, daß sie seit Ewigkeit besteht, unvereinbar.
So wenig, wie wir von einer Entwicklung des Ganzen im absoluten Sinne sprechen können, ebensowenig können wir es von Ort, Bewegung, Raum und Zeit. Diese zwar nicht neue, aber neuerdings infolge der Fortschritte, die sich auf den Gebieten der Optik und der Elektrodynamik vollzogen haben, zu größerer Klarheit durchgedrungene Erkenntnis hat zur Aufstellung des Relativitätsprinzips geführt. Es besagt, daß weder räumliche Größen noch die Zeit absolut, d. h. nach ihrem wahren Werte, meßbar sind. Von Bedeutung ist das Relativitätsprinzip zunächst nur für die mathematische Physik, deren Gleichungen eine neue Form annehmen. In diesen neuen Gleichungen sind die Raum- und die Zeitkoordinaten gleichwertig, und die raumzeitlichen Beziehungen erscheinen als geometrische Sätze in einem vierdimensionalen Raum. Zwischen der bisherigen und der neuen mathematischen Physik besteht ein ähnliches Verhältnis, wie zwischen der euklidischen und der Pangeometrie. Das eine erscheint als ein besonderer Fall des anderen, allgemeineren. Wie die euklidische Geometrie so wird daher auch die ältere »klassische Mechanik Galileis und Newtons« trotz der theoretisch wertvollen Erweiterung unserer Einsicht ihren Wert behalten.
18. Aufgaben und Ziele.
Die großen Errungenschaften, deren Zustandekommen der Gegenstand der bisherigen Darstellung gewesen ist, bestimmen nach Inhalt wie nach Richtung auch die Forschung unserer Tage, so daß es, um weitere Erfolge zu zeitigen, durchaus nicht immer der Auffindung neuer Wege und Methoden bedarf. Vielmehr versprechen die zahlreichen Ansätze, welche der heutigen Generation neben einem festgefügten Lehrgebäude übermittelt sind, eine stete Fortentwicklung der Naturwissenschaften. Hierzu wirkt sowohl die Verfeinerung der Hilfsmittel, die immer schärfere Messungen erlauben, als auch der Umstand, daß die Experimentierkunst durch ihre Verbindung mit der Ingenieurmechanik einen Zug ins Großartige nimmt, den die älteren Forscher mit ihren bescheidenen Mitteln nicht kannten.
Indessen auch neue Wege und Methoden, die sich auf den vorhandenen Grundlagen oder in engster Anlehnung an diese entwickeln, liefern fortgesetzt eine reiche Fülle neuer, oft ganz unerwarteter, überraschender Aufschlüsse. Es wird daher immer schwieriger, sich in dieser Fülle den Blick für das große Ganze zu bewahren. Durch eine Vertiefung in das Detail aller Einzeluntersuchungen ist dieses Ziel schon lange nicht mehr zu erreichen, wohl aber durch eine Betrachtung der Naturwissenschaften vom philosophischen und vom entwicklungsgeschichtlichen Standpunkte.
Als ein Beispiel für die an erster Stelle erwähnte Genauigkeit der Messungen kann aus der Geschichte der letzten Jahrzehnte die Entdeckung des Argons genannt werden, jenes von Rayleigh und Ramsay 1894 aufgefundenen Bestandteiles der Luft, den Cavendish, wie sich nachher herausstellte, schon hundert Jahre früher isoliert hatte[625]. Rayleigh ging von der Aufgabe aus, die Zusammensetzung des Wassers mit möglichster Schärfe zu bestimmen[626]. Dazu waren genaue Wägungen von Wasserstoff und Sauerstoff erforderlich, die Rayleigh einige Jahre später auch auf den Stickstoff ausdehnte[627]. Während nun ein Liter des aus der Luft entnommenen Stickstoffs 1,257 g wog, ergab sich für den aus chemischen Verbindungen[628] hergestellten Stickstoff ein etwas geringeres Gewicht (1,250 g). Die alsbald auftauchende Vermutung, daß dem aus der Atmosphäre gewonnenen Stickstoff eine kleine Menge eines erheblich schwereren Gases beigemengt sei, hat sich darauf bestätigt. Wurden nämlich der Luft zunächst der Sauerstoff und dann der Stickstoff entzogen, so blieb ein schweres Gas zurück, das wegen seiner chemischen Indifferenz Argon genannt wurde. Die Entdeckung dieses Stoffes ist mit Recht als ein Triumph der dritten Dezimale, in der sich ja erst der Unterschied im Gewicht des chemisch reinen und des atmosphärischen Stickstoffs bemerkbar macht, bezeichnet worden.
Auch die wissenschaftlichen Fortschritte der letzten Jahre haben sehr häufig den Ausspruch Lord Kelvins bestätigt, daß fast alle großen Entdeckungen der Neuzeit der Lohn gewesen sind für exakte, geduldige Messungen und die genaue Prüfung der zahlenmäßigen Ergebnisse.
Wieweit die Verfeinerung der für solche Messungen erforderlichen Hilfsmittel getrieben werden kann, lehren uns die neuesten Forschungen über den Atomzerfall radioaktiver Elemente. Diese Forschungen führten zur Konstruktion von Mikrowagen, deren Empfindlichkeit sich auf den 500000. Teil eines Milligramms beläuft[629]. Eine bei der Untersuchung radioaktiver Körper angewandte optische Methode gestattet sogar, jedes abgeschleuderte α-Teilchen zu zählen. Läßt man nämlich die abgeschleuderten α-Teilchen auf einen Zinksulfidschirm treffen, so erzeugt der Stoß eines jeden Teilchens ein Szintillieren. Man beobachtet einen Teil des Schirmes mit dem Mikroskop und findet so durch Auszählen, wieviel α-Teilchen in der Sekunde auf ein bestimmtes Flachenstück kommen. Das auf diese Weise erhaltene Ergebnis stimmte mit dem nach einem elektrischen Meßverfahren erhaltenen gut überein[630].
Die Zeiten eines Scheele und eines Berzelius, in denen bescheidene, auch dem Privatmanne zu Gebote stehende Mittel genügten, um die der Wissenschaft gestellten Aufgaben zu bewältigen, sind längst vorüber. Um ein Problem auf experimentellem Wege bis in seine letzten Konsequenzen zu verfolgen, bedarf es häufig eines Aufwandes an Kosten und an Mühe, der die Kräfte des einzelnen bei weitem übersteigt. So wurde das Gebiet der Kondensation der Gase in den zwanziger Jahren von Faraday durch einfache Versuche erschlossen[631]. Sein Verfahren bestand darin, daß er Gase aus der Entwicklungsflasche in geschlossene Gefäße leitete und sie in einigen Fällen unter dem so erzeugten Druck verflüssigte. An die Stelle dieser einfachen Versuchsanordnung trat die Kompressionsmaschine. Und als man erkannte, daß der bloße Druck häufig nicht ausreicht, wandte man gleichzeitig tiefe Temperaturen an. Zu einem gewissen Abschluß gelangte diese Versuchsreihe erst durch die Bemühungen Dewars, der unter einem hohen Druck stark abgekühlten Wasserstoff verflüssigte. Mit dem Aufbau des dafür erforderlichen Apparates waren drei Ingenieure ein volles Jahr beschäftigt, so daß die Schlußbemerkung Dewars[632], daß zu derartigen Versuchen vor allem Geld gehöre, sehr berechtigt erscheint.