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Kapitel 1. Newton, Goethe und die parallelen Lichtstrahlen [1]

Im Streit zwischen Goethe und Newton stützte sich die «arrogante aristokratische Zunft der Mathematiker» auf ihre Autorität von Experten und nannte Goethe einen Amateur. Die Entdeckung eines neuen Phänomens in der Optik zeigte, dass Goethe nicht weniger recht hatte als Newton. Die unbegründete kategorische Meinung von Mathematikern, die sich als Physiker denken, verzögerte nur wie immer die Entwicklung der Wissenschaft.

1.1. Die Meinungen der zwei Großen

Der sogenannte Streit Goethes mit Newton erregte seinerzeit große Aufmerksamkeit der Gesellschaft. Zum Erbe der Geschichte wurde er offenbar nur wegen der großen Bekanntheit Goethes. Dieser Streit hatte einige Gründe. Newton beschrieb das Sonnenlicht, das durch ein Prisma ging. Goethe betrachtete durch das Prisma das diffuse Licht, daher konnte von einer völligen Übereinstimmung ihrer Ergebnisse keine Rede sein. Aber Goethe entdeckte einige Farben, die es in der Zerlegung von Newton überhaupt nicht gab, und glaubte deshalb, er habe jedes Recht, seine Sichtweise auf die Natur des Lichts darzulegen. Die mathematische Gilde entschied, dass er Newtons Autorität angreift und eilte zu seiner «Verteidigung».

In diesem Kapitel möchte ich erzählen, wie man die Meinungen von zwei Personen, die zwei scheinbar völlig unvereinbare Ansichten ausgesprochen haben, mit Hilfe eines kleinen Bruchteils neuen Wissens annähern kann.

Newton erklärte seinerzeit den Verlauf der Strahlen im Prisma und glaubte, dass Farben aufgrund unterschiedlicher Brechbarkeit von Strahlen unterschiedlicher Farbe entstehen, die durch das Prisma gehen. Basierend auf seiner Theorie, wenn es einen Unterschied in der Brechung gibt, sollte es auch eine Trennung nach Farben geben.

Was hat Goethe gesehen? Er sah, dass es eine Grenze von Licht und Schatten geben muss, damit sich beim Blick durch das Prisma ein Regenbogen bildet. Goethe nahm seine Erforschung des Lichts sehr ernst, ernster als seine literarische Arbeit:

«...dass ich in meinem Jahrhundert der einzige bin, der in der schwierigsten Wissenschaft der Farbenlehre die Wahrheit kennt - das stelle ich mir zum Verdienst, und deshalb bin ich mir meiner Überlegenheit gegenüber vielen bewusst.» [2]

Goethe war ein sehr vielseitiger Mensch, viel vielseitiger als Newton. Und wenn er an etwas interessiert war, war er sehr ernsthaft interessiert. Er habe »der Maltechnik viel mehr Aufmerksamkeit geschenkt als der Technik des Dichtens» [2]. Es war das Studium der Malerei, das ihn zu Studien über die Farben der Lichtstrahlen führte, zur Erforschung der Natur des Lichts.

Im Jahr 1791 erscheinen seine ersten Berichte über Optik. «Eine besondere Überraschung der Wissenschaftler war das völlige Fehlen mathematischer Berechnungen, obwohl die Optik traditionell als mathematische Wissenschaft angesehen wurde, sowie die Tatsache, dass eine Person, die keine grundlegenden Kenntnisse in Mathematik hatte, sich dazu entschied, Newton zu widersprechen.» [2]

Es scheint, dass die Welt schon damals in den Sinn gekommen ist, dass Mathematik über jede andere Wissenschaft hinausgeht und dass eine Person, die Mathematik nicht beherrscht, nicht mit einem Mathematiker streiten kann.

Wir lesen weiter: "...Die wissenschaftliche Naturverständnis — hier waren sich die Autoren einig - kann nur mathematisch sein.

Nur die trockene, messende und berechnende Mathematik kann in das verborgene Wesen der Naturphänomene eindringen und sie der Macht des Verstandes unterwerfen, schrieb Jakob Friedrich Friese im Heidelberger Literaturjahrbuch von 1810, während ohne sie jede Theoretisierung über die Natur gezwungen wäre, sich auf Phänomene zu beschränken und auf figurative und nicht speyialisierte Sprache zurückzugreifen, um sie zu beschreiben...»

Man könnte damit einverstanden sein, wenn Mathematiker nicht zu viele Fehler gemacht hätten, die sie selbst normalerweise nicht finden können. Wir sehen aus diesem Zitat, dass Mathematiker (und ihre Unterstützer) nicht mal den Gedanken zulassen, dass ein Laie, ein Amateur, auch eine vernünftige Meinung äußern kann. In ihrer unermesslichen Arroganz vergessen sie völlig das Sprichwort, dass das wahre Wesen des Streits immer nur von außen sichtbar ist.

Im Gegensatz zu Newton studierte Goethe nicht das Sonnenlicht, das durch ein Prisma fließt und in Form eines Regenbogens auf einen Bildschirm oder eine Wand fällt, sondern das diffuse gestreute Licht, das man sieht, wenn man direkt durch das Prisma schaut. Dadurch hat er vor allem darauf aufmerksam gemacht, dass man die farbigen Strahlen nur dann bemerkt, wenn man Bereiche beobachtet, in denen Licht und Dunkelheit aneinandergrenzen.

"Man braucht Licht und Dunkelheit, Hell und Dunkel, um Farbstrahlen zu erzeugen, oder, um eine allgemeinere Ausdrucksweise zu verwenden, Licht und Kein-licht. Unmittelbar neben dem Hell entsteht eine Farbe, die wir Gelb nennen; die andere entsteht direkt neben der Dunkelheit, wir bezeichnen sie mit dem Wort «blau». Diese beiden Farben erzeugen, wenn sie im reinsten Zustand genommen und miteinander vermischt werden, so dass sie in vollem Gleichgewicht sind, eine dritte Farbe, die wir Grün nennen.» [3]

Die Meinungen von Newton und Goethe sind nicht ganz gegensätzlich, aber offensichtlich völlig unterschiedlich. Man kann sie nicht vergleichen. Die Logik ist hier absolut machtlos, eine Annäherung der Meinungen ist undenkbar, da sie im Wesentlichen in verschiedenen Sprachen gesprochen haben. In dieser Situation scheint es völlig unmöglich, irgendwelche Argumente zu finden, die beide Seiten anerkennen könnten.

Die Meinung von Goethe erschien mehr als ein Jahrhundert nach der Newtonschen Ära. Newton selbst konnte nicht mehr widersprechen, aber die «mathematische Gilde» trat für ihn ein. Hatte sie Argumente? Darauf antwortet Goethe selbst:

«...es war unmöglich, eine Geschichte von Farben zu schreiben oder zumindest Material dafür vorzubereiten, solange Newtons Lehre die Kraft bewahrte. Denn nie hat eine aristokratische Einbildung alle, die nicht zu seiner Gilde gehörten, mit solch unerträglicher Arroganz betrachtet, mit der die Newtonschule alles, was vor ihr und neben ihr geschaffen wurde, ablehnte.» [4]

Obwohl es ein Streit ungleicher Parteien war, ist es schwer zu sagen, dass die «mathematische Gilde» diesen Streit gewonnen hat. Ihr Hauptargument war, dass Goethe nur ein Laie ist, seine Argumentation kann nicht ernst genommen werden. Sie hatten eine Narrenkappe eines Mannes mit einem akademischen Abschluss auf dem Kopf, und Goethe hatte sie nicht. Auch jetzt, ein paar Jahrhunderte später, könnte man die Quintessenz von Goethes Worten wiederholen:

Mathematiker sind so stolz, nur weil sie selbst den Sinn des Streits nicht verstehen.

1.2. Brechung in einem rechteckigen Prisma, das auf einem offenen Buch liegt

Als Nachweis für diese Worte können Sie einen sehr einfachen optischen Experiment durchführen, einen so einfachen, dass er kaum als Experiment bezeichnet werden kann. Sie können einfach aufmerksam ein rechteckiges Prisma betrachten, das auf einem offenen Buch liegt...

Kann man Solches als ein Experiment bezeichnen?..

Wenn wir uns daran erinnern, dass jede Wissenschaft auf der Grundlage von Logik und Beobachtungsgabe entstanden ist, hängt alles davon ab, was dabei bemerkt wird und welche Schlussfolgerungen daraus gezogen werden.

Zuallererst können Sie darauf achten, dass der Teil der Seite unter dem Prisma überhaupt nicht in verschiedenen Farben erscheint. Der Text und die Zeichnung unter dem Prisma scheinen in Bezug auf ihre tatsächliche Position im Buch etwas versetzt zu sein. Dies bedeutet, dass die Lichtstrahlen, die vom Text des Buches oder einer Zeichnung ausgehen, eindeutig gebrochen sind. Es ist aber jedoch keine Farbverzerrung des Textes und der Zeichnung bemerkbar. Nach Newton sollte das anders sein!..

Nehmen wir zwei Streichhölzer und legen sie unter die Kanten des Prismas, so dass es die darunter liegende Seite des Buches nicht berührt. Dabei hat sich natürlich nichts geändert. Aber die Lichtstrahlen, die seitens der Buchseite kommen, werden jetzt in das Prisma eindringen und werden sich dabeibrechen, durch das Prisma hindurchgehen und dann am Ausgang wieder brechen. Genau so, wie bei der Newtonschen Zerlegung des Lichts. Aber es gibt keine Zerlegung von Lichtstrahlen in Regenbogenfarben. Warum?!

Andererseits gibt es eindeutig schwarze Buchstaben, die an helle Leerzeichen grenzen, das heißt, nach Goethe gibt es eine Grenze von Licht und Dunkelheit, die Möglichkeit, Licht und Dunkelheit zu vermischen. Es scheint alles nach Goethe zu sein, aber trotzdem gibt es keine Farbeffekte. Warum denn das?

Als Ergebnis dieses Experiments (dieser zufälligen Beobachtung) kann festgestellt werden, dass zwei aufeinanderfolgende Brechungen von Strahlen im Prisma nicht unbedingt zum Erscheinen eines Regenbogens führen (möglicherweise nicht führen). Deshalb ist die Zerlegung von Licht in verschiedene Farbstrahlen ein Prozess, der die Brechung der Strahlen im Prisma nur begleitet. Der Grund für die Zerlegung liegt also in etwas anderem.

Andererseits führt die Schaffung von Bedingungen, unter denen Licht an die Dunkelheit grenzt, auch nicht immer dazu, dass Farbstrahlen entstehen, wenn man diese Grenze durch ein Prisma beobachtet. Der Grund für das Erscheinen der Farbstrahlen in einem Fall, der den Goethe-Verhältnissen entspricht, liegt auch in etwas anderem.

Darf man vermuten, dass in diesem Fall sowohl Newton als auch Goethe beide falsch liegen?!. Dies sind bereits offensichtlich unerwartete Schlussfolgerungen, wenn auch vorläufige. Die Interpretation des Experiments muss eindeutig fortgesetzt werden [5].

1.3 Das „sehr einfache Experiment“ führt zur Entdeckung eines unbekannten optischen Phänomens. Wenn man eine neue Tatsache berücksichtigt, wird das Verhalten des Lichts logisch

Der Leser hat vielleicht bereits bemerkt, dass sich der Fall zum Ende bewegt. Unerwartete Erkenntnisse in der Physik könnten zu einer neuen Entdeckung führen. Im Artikel, aus dem diese Beschreibung der zufälligen Beobachtung stammt, wird weiter berichtet: «Eine Entdeckung ist etwas, das aufgrund bereits vorhandener Erfahrungen nicht vorhergesagt werden kann, etwas, das nur experimentell festgestellt werden kann. Keine bekannten theoretischen Voraussetzungen lassen voraussagen, dass ein dreieckiges Prisma unter bestimmten Umständen Licht nicht in Farbkomponenten zerlegt. Selbst dieser Gedanke scheint blasphemisch zu sein. Gleichzeitig kann es jedoch sein, dass dieses Phänomen, das unserem Wissen widerspricht, bereits viele mehrfach gesehen haben, aber die Tatsache nicht erkannt haben, dass das, was sie sahen, unserer Erfahrung widerspricht.» [5]

Ganz genau. Das Prisma, das auf dem Buch liegt, wurde wahrscheinlich von vielen gesehen. Aber niemand hat darauf geachtet, dass dabei keine Farbeffekte beobachtet werden. Und in Übereinstimmung mit den Anschauungen Newtons müssten sie beobachtet werden, wie auch in Übereinstimmung mit Goethes Anschauung.

Natürlich weiß jeder, dass, wenn das Prisma sich in einem gewissen Abstand vom Buch befindet, die Farbeffekte sofort erscheinen. Warum? Was hat sich dabei geändert?

Stellen wir uns vor, wir haben einen einzigen Buchstaben auf der Seite des Buches, auf dem das Prisma liegt, und wir werden anfangen, das Prisma (mental) immer weiter und weiter vom Buch zu entfernen. Was passiert mit den Strahlen, die von diesem Buchstaben kommen? Fast jeder wird bald erraten: Die Strahlen, die vom Buchstaben ausgehen, werden immer paralleler werden. Und in dieser Situation wird der «Goethe-Effekt" erscheinen - das Licht wird sich mit der Dunkelheit «vermischen" und es werden Farbeffekte entstehen!

Andererseits, wie unterscheidet sich das oben beschriebene Experiment von dem von Newton? Newton verwendete kein diffuses Licht, sondern das Licht von der Sonne. Was unterscheidet das Sonnenlicht von dem Verstreuten? Ja, das gleiche. Es ist fast parallel.

Auf diese Weise haben wir eine Art Entdeckung gemacht: Damit die Lichtstrahlen, die in das Prisma eintreten, Farbeffekte aufweisen können, müssen sie ausreichend parallel sein.

Das Gesagte kann eine Formulierung sowohl einer Entdeckung als auch des bisher unbekannten optischen Phänomens sein. Vielleicht mag jemand die folgende Formulierung mehr:

Lichtstrahlen können sich nur dann im Prisma zerlegen, wenn sie von einem weit genug entfernten Objekt ausgehen.

Die Bedeutung dieser Formulierung ist genau die gleiche. Beide Formulierungen entsprechen sowohl dem Experiment von Newton als auch dem von Goethe. Wir haben etwas gefunden, das diese beiden scheinbar völlig unvereinbaren Anschauungen näher zueinander bringt. Andererseits sind wir zu dem Schluss gekommen, dass die Ursache für das Auftreten von farbigen Strahlen weder die Brechung des Lichts noch die Vermischung mit der Dunkelheit ist. Wir haben etwas Neues über das Wesen des Lichts gefunden, das weder Newton noch Goethe kannten.

Natürlich haben wir durch unsere kleine Recherche weder Newton noch Goethe geschmeichelt. Aber es scheint mir, dass sie sich, nachdem sie von einer solchen Lösung erfahren haben, gegenseitig die Hand reichen könnten. Schließlich kann auch das Eingeständnis, dass sie beide falsch lagen, zur Versöhnung führen.

Literatur:

1. Johann Kern. Ньютон, Гёте и параллельные лучи света (Newton, Goethe und die parallelen Lichtstrahlen) https://wsem.ru/channel/ne-wri_258/

2. https://interesi.files.wordpress.com/2014/06/d0b8-d0b2-d0b3d191d182d0b5-d0b8-d0b5d0b3d0be-d183d187d0b5d0bdd0b8d0b5-d0be-d186d0b2d0b5d182d0b5-d187d0b0d181d182d18c-d0bfd0b5d180d0b2.pdf

3. https://www.litmir.me/br/?b=559462&p=3

4. https://www.litmir.me/br/?b=559462&p=2

5. Johann Kern. Новые неожиданные наблюдения с треугольной призмой. (Neue unerwartete Beobachtungen mit einem dreieckigen Prisma.) http://bourabai.ru/kern/prism.htm - 1 Dezember 2015.

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Heidrun