Zahlen, bitte! '0391 Sekunden für die wissenschaftliche Objektivität

Zwanzig Jahre lang versuchte der britische Physiker Arthur Mason Worthington, den idealen Spritzer abzubilden und wurde für die Objektivität seiner wissenschaftlichen Arbeit bewundert ... bis sie sich zumindest teilweise als Einbildung entpuppte.

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Zahlen, bitte! '0391 Sekunden für die wissenschaftliche Objektivität
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In Hunderten von Versuchsreihen ließ Arthur Mason Worthington ab 1875 Milch- oder Quecksilbertropfen aus einer selbst gebauten Tropfenmaschine fallen, wobei durch eine parallel fallende Elfenbeinkugel einen Blitz ausgelöst wurde und ein "Schattenbild" auf Worthingtons Retina bildete, das der Physiker dann "abzeichnete".

Mit den Aufzeichnungen der verschiedenen Phasen im Millisekundenbereich rekonstruierte Worthington den "Auto-Splash", den perfekt geformten Spritzerverlauf, bei dem ein Tropfen in 24 perfektsymmetrischen "Strahlen" auseinander auseinanderschießt, wenn er auf einer Glasplatte auftritt.

Zahlen, bitte!
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In dieser Rubrik stellen wir immer dienstags verblüffende, beeindruckende, informative und witzige Zahlen aus den Bereichen IT, Wissenschaft, Kunst, Wirtschaft, Politik und natürlich der Mathematik vor.

Seine Forschungen werden in den "Proceedings of the Royal Society" unter Titeln wie "A Second Paper on the Forms Assumed by Drops of Liquid Falling Vertically on a Horizontal Plate" veröffentlicht. Die Illustrationen der Worthington-Experimente werden von berühmten Kupferstechern angefertigt, die Objektivität seiner wissenschaftlichen Forschung wird bewundert.

Zwanzig Jahre nach den ersten Tropfen-Experimenten ist die "Schattenfotografie" und die Blitztechnik soweit, dass Fotos im Millisekundenbereich geschossen werden können. Die wohl berühmteste Fotoserie gelang den Physikern 1888 Ernst Mach und Peter Salcher, als sie ein Geschoss im Flug samt der dabei ausgelösten Druckwellen fotografieren konnten. 1893 schafften es der mikroskopierende Arzt Richard Neuhaus und der Meteorologe Gustav Hellmann, Schneeflocken zu fotografieren. Ihr Buch: "Schneekristalle: Beobachtungen und Studien" widerlegte die bis dahin geläufige Annahme, dass Schneeflocken immer symmetrisch sind.

Angeregt von Machs Experimenten und den Berichten über Hellmann und Neuhaus machte sich Arthur Worthington mit dem Fotografen Richard Cole daran, seine Tropfen-Experimente zu wiederholen und dabei Fotoplatten mit kürzester Belichtungszeit für "objektive Ansichten" herzustellen. Gleich die ersten Experimente im Frühjahr 1894 zertrümmerten die gesamten bisherigen Theorien von Worthington. Aufnahmen, die 0,0391 Sekunden – oder wie von Worthington notiert '0391 Sekunden – nach dem Aufprall der Tropfen entstanden, zeigten Unregelmäßigkeiten aller Art wie hier in einer YouTube-Rekonstruktion:

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Es gehört zur wissenschaftlichen Leistung von Worthington, mit dem 1895 veröffentlichten Buch The Splash of a Drop seinen Irrtum einzugestehen und seine Leserschaft aufzuklären. Gleich die Titelseite zeigte den nach 0,0391 Sekunden unregelmäßig aufplatzenden Tropfen. "Unregelmäßigkeiten zu entdecken, ist sehr schwierig", so sein lakonisches Fazit. "Ich muss zugeben, dass ich bei der Durchsicht meiner unrsprünglichen Zeichnungen viele unregelmäßige oder nichtsymmetrische Figuren abgebildet findet, aber für die Abfassung der Geschichte musste ich sie weglassen, schon deswegen, weil genau gleiche Unregelmäßigkeiten nie zweimal vorkommen."

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Seine Erklärung war, dass Wissenschaftler einen kurzen Moment etwas sehen und den Rest aus der Phantasie ergänzen. All die schönen Kronen, die Kuppeln und die symmetrischen Strahlen waren Wunschgebilde. Nur die Fotografie zeige wirkliche, nicht imaginäre Tropfen, erklärte er. Der durch die Fotografie ausgelöste Objektivitätsschock führte dazu, dass für rund 60 Jahre die mechanische Reproduktion von Fotografien abseits der menschlichen Tendenz zur Verbesserung das Leitbild der wissenschaftlichen Objektivität wurde. Was danach kam, kann man in dem Buch "Objektivität" von Lorraine Daston und Peter Galison nachlesen.

Das ausgehende 19. Jahrhundert setzte nicht nur neue Maßstäbe im Reich der Wissenschaft, auch der Wissende wurde ab sofort belichtet. Was war diese geheimnisvolle Phantasie mit dem unbewussten Wunsch, den idealen Tropfen oder die ideale symmetrische Schneeflocke erkennen zu können? 1895 erschienen nicht nur Worthingtons Korrektur seiner Tropfenlehre, sondern auch die Studien über Hysterie von Josef Breuer und Sigmund Freud, die erste psychoanalytische Arbeit, die einen neuen Kontinent erschließt.

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Im Abschluss dieser Studien setzte sich Freud mit der nun aufgekommenen Forderung nach wissenschaftlicher Objektivität auseinander und schreibt zur Verteidigung des neuen Ansatzes: "Ich bin nicht immer Psychotherapeut gewesen, sondern bin bei Lokaldiagnosen und Elektroprognostik erzogen worden wie andere Neuropathologen, und es berührt mich selbst noch eigenthümlich, dass die Krankengeschichten, die ich schreibe, wie Novellen zu lesen sind, und dass sie sozusagen des ernsten Gepräges der Wissenschaftlichkeit entbehren.

Ich muss mich damit trösten, dass für dieses Ergebnis die Natur des Gegenstandes offenbar eher verantwortlich zu machen ist als meine Vorliebe; Lokaldiagnostik und elektrische Reaktionen kommen bei dem Studium der Hysterie eben nicht zur Geltung, während eine eingehende Darstellung der seelischen Vorgänge, wie man sie vom Dichter zu erhalten gewöhnt ist, mir gestattet, bei Anwendung einiger weniger psychologischer Formeln doch eine Art von Einsicht in den Hergang einer Hysterie zu gewinnen." (vza)