Aber hinter diesen telegraphisch kurzen Flammenlinien der Lichtdepeschen bergen sich tiefere Geheimnisse.
Wenn in einem Raum 10 verschiedene Saiten frei nebeneinander schwingen, so sendet jede ihre Wellenart aus, und im Nebenraum zittern am offenen Klavier die 10 entsprechenden Saiten mit und belehren uns über die Natur der im Nachbarzimmer schwingenden Saiten, ohne daß wir sie zu sehen oder zu hören brauchen. Wenn 10 verschiedene Atomarten frei schwingen, erscheinen 10 verschiedene Liniensysteme im Spektrum, und wir erkennen die Natur der 10 glühenden Elemente. Saiten können nur frei vibrieren, wenn ihnen genügend Platz zur Verfügung steht, Atome nur frei schwingen, wenn ihnen Raum dazu gegeben ist. Dies ist nur der Fall, wenn sie sich in jenem fein verteilten Zustand befinden, den wir als den »gasförmigen Zustand« bezeichnen. Sind dagegen die 10 Saiten zusammengespannt oder zu Bündeln gefaßt, so können sie beim Anschlagen nicht frei schwingen, stören sich gegenseitig und erzeugen keine reinen 10 Töne, sondern zittern unregelmäßig und rufen ein Geräusch hervor, in dem alle möglichen Wellenarten durcheinander schwirren. In diesem Geräusch sind alle Töne, alle Wellenarten neben-, durch- und nacheinander enthalten, und so schwingen am offenen Klavier nicht die 10 entsprechenden Saiten mit, sondern alle Saiten vibrieren. Man kann also die Natur der schwingenden Saiten nicht erkennen, weiß nicht, welche 10 Saiten schwingen, wohl aber, daß sie eng zusammengepackt sein müssen. Glühen 10 Elemente nicht in freier Gasform, sondern in festem oder flüssigem Zustand, so sind die Atome so zusammengedrängt, daß sie ihre Schwingungen nicht frei ausführen können, sich gegenseitig stören und alle möglichen Arten von Ätherwellen aussenden. Folglich erscheinen im Farbenklavier des Spektrums nicht die 10 Einzelsysteme von Linien, sondern alle Linien, alle Farben treten auf, so dicht aneinandergedrängt, daß sie zusammenfließen zu breiten Farbenbändern. Der Regenbogen, das Spektrum hinter den Prismen der Kronleuchter sind solche Farbenbänder. Aus der Art des Spektrums kann man also auf den Zustand der glühenden Materie Schlüsse ziehen. Erscheint ein zusammenhängendes Bänderspektrum, wie es der Regenbogen darstellt, so befindet sich der leuchtende Stoff in festem oder flüssigem Zustand; erscheinen im Spektrum einzelne scharfe Linien, so befindet sich der leuchtende Stoff in gasförmigem Zustand.
Wir schlagen im Nebenzimmer 10 verschiedene Saiten an, von denen eine eine a-Saite ist. Am offenen Klavier zittern die 10 entsprechenden Saiten, und wir erkennen, welche Saiten drüben schwingen. Jetzt schließen wir die beiden Zimmer schalldicht voneinander ab und lassen nur eine kleine Öffnung in der Zwischenwand, durch die die Schallwellen hindurchdringen. In diese Öffnung spannen wir eine a-Saite. Schlagen wir jetzt drüben die 10 Saiten an, so dringen alle Wellen ungehindert durch die Öffnung. Die Wellen der a-Saite dagegen werden, da sie genau die Länge und Häufigkeit der a-Saitenschwingung besitzen, die in der Wandöffnung eingespannte a-Saite in Bewegung setzen und hierbei ihre Kraft einbüßen. Sie werden bei der Ankunft am Klavier fehlen. Die a-Saite bleibt stumm. Spannen wir nun die 10 Saiten zu einem Bündel zusammen und lassen dieses schwingen, so entsteht ein Geräusch, und alle Saiten des Klaviers erzittern, nur die a-Saite ruht, da eine a-Saite in der Öffnung eingespannt ist, die von allen Wellenarten nur die a-Wellen auffängt. An dem Ruhen der a-Saite erkennen wir die Existenz einer a-Saite zwischen der Tonquelle und dem Klavier.
Wir ahmen dieses Experiment mit den Lichtwellen und dem Spektrum nach. Wir bringen in die Wandöffnung statt der a-Saite ein Gefäß mit Natriumdampf. Dann lassen wir ein Lichtbündel, das von den verschiedensten glühenden Elementen in flüssigem Zustand ausgeht, durch diese Öffnung laufen, fangen es drüben mit dem Prisma auf und beobachten das Spektrum. Alle Lichtwellen laufen ungehindert durch den Natriumdampf, das ganze Spektrum leuchtet als Farbenband auf. Nur die Natriumwellen fehlen. Sie haben beim Passieren des Natriumdampfes die Natriumatome in Schwingungen versetzt, hierbei ihre Kraft verloren und fehlen im Spektrum. Wo sie sonst stehen, an der Zahl 505 der Skala, ist eine dunkle Lücke im Spektrum, tritt im farbigen Band eine schwarze Linie auf ([Abb. 15]). Das Auftreten von dunklen Linien im Spektrum beweist, daß das Licht dieses Spektrums durch eine Dampfhülle hindurchgegangen ist, in der jene Elemente sich befinden, deren Linien im Farbenband fehlen.
Nehmen wir an, die Erde würde in ihrem heutigen Zustand leuchten und wir fingen ihre Strahlen im Weltraum mit einem Prisma auf. Die Lichtwellen müßten dann die Lufthülle, in der sich Stickstoff und Sauerstoff befinden, durchlaufen. Die Strahlen aller irdischen Elemente würden diese Atmosphäre ungehindert passieren, nur die Stickstoff- und Sauerstoffwellen würden in der Atmosphäre dadurch, daß sie die Stickstoff- und Sauerstoffatome in Schwingungen versetzen, ihre Kraft verlieren und würden fehlen. An dem Fehlen der Stickstoff- und Sauerstofflinien im Spektrum würden wir erkennen: die Erde besteht aus einem festen, leuchtenden Kern, der von einer Atmosphäre umgeben ist, in der sich Stickstoff und Sauerstoff befinden.
Das Spektrum der Sterne zeigt ein Farbenband, in dem nicht eine, nicht 10 dunkle Linien, sondern viele Hunderte und Tausende von verschiedener Stellung und Stärke stehen ([Abb. 14]). Diese viellinigen Farbenbänder beweisen uns, daß Sonne und Sterne aus einem feuerflüssigen oder festgasigen leuchtenden Kern bestehen, der von einer Gashülle, einer Dampfatmosphäre umgeben ist, in der jene Elemente sich befinden, deren Linien mit den dunklen Lücken im Spektrum übereinstimmen.
Abb. 15. Die Auslöschung der hellen Natriumlinie (unten) beim Durchgang von Licht durch Natriumdampf.
Diese Erklärung der Sternspektren, die uns jetzt so einfach, fast selbstverständlich erscheint, war ein Jahrhundert hindurch eines der schwersten Probleme der Naturwissenschaft. Man versetze sich in die Lage der ersten Beobachter. Sie sehen hinter dem Prisma, das das Sternenlicht ablenkt, ein Farbenband erscheinen, durch das Tausende dunkler Linien ziehen, bald weiter auseinanderstehend, bald dicht aneinandergedrängt, bald einzeln, bald zu Gruppen sich findend. Was konnten diese Linien bedeuten? Man denke sich, wir senden den Marsbewohnern ein Morsetelegramm aus Strichen und Punkten zusammengesetzt; wie sollen sie es entzaubern? Ein stummer Streifen, aus nichts als Linien und Punkten zusammengesetzt! Geht es uns anders? Die Sterne senden uns Lichttelegramme, bunte Bänder, und in den Farben Linien, Linien, nichts als Linien! Assyrische Hieroglyphen zu entziffern, ist ein Kinderspiel gegenüber der Aufgabe, ein Spektrum zu lösen. 30 Zeichen hat die Sprache der Tonscherben, jedes von anderer Gestalt; 30 000 hat die Sprache der Sonnen, eines wie das andere eine Linie. Um dieses Riesenalphabet des Weltalls zu erfassen, mußte ein Genie geboren werden.