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Elfte Predigt.
Energie.

Die Arbeit kann nicht aus nichts geschaffen werden! Das war das große Gesetz des Geschehens, das wir eben kennen gelernt haben. Aber wie steht es mit der entgegengesetzten Frage? Kann die Arbeit nicht ganz und gar vernichtet werden? Wir kennen eine ergreifende Geschichte von Robert Bunsen, dem Entdecker der Spektralanalyse, der eine Arbeit gerade auf diesem Gebiete, die er in jahrelanger äußerster Anspannung seiner Kräfte beendet hatte, durch einen sinnlosen Zufall vollständig verlor. Er hatte das fertige Manuskript auf einem Tisch am Fenster liegen lassen, auf dem außerdem eine kugelrunde Wasserflasche stand, und war in die Vorlesung gegangen. Inzwischen stieg die Sonne höher und ihre Strahlen wurden durch die Wasserflasche, die wie ein Brennglas wirkte, auf dem Manuskript vereinigt, das in Flammen aufging. Bunsen machte sich nach wenigen Tagen wieder an die Arbeit, um alle diese Forschungen noch einmal durchzuführen. Aus den Briefen, die er damals an einen Freund schrieb, wissen wir aber, wieviel ihn dieser Zufall gekostet hatte. Hier war also sicherlich wertvollste Arbeit rein verloren gegangen.

Wir brauchen nicht einmal in diese Regionen der höchsten geistigen Leistungen aufzusteigen, wenn wir solches Verlorengehen von Arbeit kennen lernen wollen. Wir wissen, daß beispielsweise die meisten Wasserfälle ungeheure Arbeitsmengen ungenützt verschwinden lassen. Und wenn auch in der Fabrik keine einzige Arbeitsmaschine mit der Transmission verbunden ist, die von dem Hauptmotor betrieben wird, so wissen wir, daß trotzdem bloß zur Bewegung der Transmission eine ganze Menge Arbeit verbraucht wird, die keinerlei Nutzen gewährt, sondern ganz verloren geht. Und wenn wir unseren Blick für derartige Vorgänge einigermaßen geschärft haben, so können wir uns überzeugen, daß immer und überall solche Arbeitsverluste nachweisbar sind, ja daß alles, was geschieht, damit verbunden zu sein scheint, daß dabei beständig Arbeit verloren geht.

Dies ist zweifellos in bestimmtem Sinne wahr; aber es ist nicht die ganze Wahrheit. So faßte die ganze wissenschaftliche und technische Welt die Sache auf, bis im Jahre 1842 ein Selbstdenker auftrat, der sich mit diesem Bescheid nicht zufrieden geben wollte. Einerseits besteht das Gesetz von der Erhaltung der Arbeit bei allen einfachen Maschinen, wie wir das in der theoretischen Mechanik lernen; die Arbeit verhält sich also hier wie eine Substanz, wie etwas, was nur seine Form, nicht aber seinen Betrag ändert. Andererseits beobachten wir Vernichtung von Arbeit. Beides reimt sich nicht miteinander und eines von beiden muß daher falsch sein. Wo steckt der Fehler?

An diesem Problem grübelte der junge Schiffarzt Julius Robert Mayer, der ohne gebildete Gesellschaft, auf sich und die mitgenommenen Bücher allein angewiesen, eine halbjährige Reise nach den Tropen und zurück auf einem kleinen holländischen Segelschiffe machte. Die ersten Lichtstrahlen zur Aufhellung dieses Problems erhielt er aus seiner ärztlichen Praxis. Dann erzählte ihm ein alter Steuermann, daß nach heftigen Stürmen die See immer merklich wärmer sei, als vorher. Hier erfaßte er den gesuchten Zusammenhang. Konnte nicht die Wärme daher rühren, daß sie aus der vielen Arbeit entstanden war, welche die Stürme durch die Erregung der Wellen geleistet hatten und die ja doch auch ohne irgendwelchen Erfolg verschwunden war? Dann müßte Arbeit und Wärme gewissermaßen dasselbe sein? Der Gedanke, der uns heute recht geläufig geworden ist, erschien damals den maßgebenden Männern der Wissenschaft wie eine Absurdität. Aber glücklicherweise konnte Mayer eben keinen von ihnen fragen, da sein Schiff im Hafen von Surabaya lag. Und er setzte seinen Gedankengang fort. In den Dampfmaschinen wird doch zweifellos Arbeit irgendwie gebildet, denn man kann sie der Maschine entnehmen. Woher rührt sie? Eine Dampfmaschine muß geheizt werden, sonst geht sie nicht und kann auch keine Arbeitsmaschine treiben. Also rührt die Arbeit in der Dampfmaschine aus Wärme her? Da wäre ja die andere Seite des Problems! Arbeit gibt Wärme, wenn sie verschwindet, und es ist andererseits Wärme nötig, daß sie in der Dampfmaschine entsteht. Also sind Arbeit und Wärme wirklich Dinge, die sich ineinander verwandeln lassen, wie Knallgas in Wasser und umgekehrt, oder auch: es gibt ein Ding, das kann je nachdem die Gestalt der Arbeit oder die der Wärme annehmen; wenn es die eine Gestalt hat, so hat es die andere nicht und umgekehrt.

Voll von diesen Gedanken und mit dem Bewußtsein, eine tiefe Einsicht in das Geschehen der natürlichen Dinge gefunden zu haben, kehrte Mayer in seine schwäbische Heimat zurück und versuchte zunächst, seine Freunde und früheren Studiengenossen mit seiner Entdeckung bekannt zu machen und sie von deren Richtigkeit zu überzeugen. Der einzige, der einigermaßen anbeißen wollte, war ein Mediziner. Die Mathematiker und Physiker stießen sich zunächst an der unrichtigen Fassung, welche Mayer seinem Gedanken gab und waren dadurch so überzeugt, daß dieser junge Mann, der zudem auf dem Gymnasium immer auf der letzten Bank gesessen hatte, sich nur einen Unsinn ausgedacht habe, daß sie später auch seine richtige Fassung nicht anerkennen wollten. Auch die Professoren, an die er sich wandte, ließen ihn abfallen; einer von ihnen sagte: wenn das richtig wäre, so müßte ja Wasser, das man kräftig in einer Flasche schüttelt, dadurch wärmer werden! Einige Wochen später, nachdem er den Sonderling längst vergessen hatte, wurde er vom einem Unbekannten mit den im breitesten Schwäbisch hervorgestoßenen Worten: »Es isch a so!« aufgehalten, und es kostete einige Mühe, bis er begriff, daß es eine Antwort auf jenen Einwand war. Heute ist uns das so geläufig, daß wir es für »selbstverständlich« halten.

Mayer mußte alle Leiden eines großen Entdeckers in einer Umgebung, wo ihn niemand verstand, durchmachen. Eine Abhandlung, die er zur Veröffentlichung in den Annalen der Physik abgeschickt hatte, wurde weder gedruckt, noch zurückgeschickt, was übrigens ein Glück war, denn sie enthielt noch viel Unrichtiges. Dann schrieb Mayer eine zweite Arbeit und sandte sie an den berühmten Chemiker Liebig für die von ihm herausgegebenen »Annalen der Chemie«. Dieser hatte sich glücklicherweise bereits den Kopf an ähnlichen Problemen zerbrochen, ohne sie lösen zu können, und nahm die Arbeit auf. Ohne diesen günstigen Zufall wäre Mayer und seine Entdeckung wahrscheinlich zugrunde gegangen, denn in der Heimat, die er nie verlassen mochte, hatte ihm auch dies nicht zur Anerkennung verholfen.

Es sollen hier nicht alle Akte und Szenen der langen Leidensgeschichte erzählt werden, die Mayer durchmachen mußte; der Widerspruch seiner Umgebung ging so weit, daß er auf längere Zeit in einer Irrenanstalt untergebracht wurde, um von seinem Wahn, ein großes Naturgesetz entdeckt zu haben, geheilt zu werden. Er hätte den Gedanken nie zur Anerkennung gebracht, wenn dieser nicht von anderen Seiten auch entdeckt worden wäre und so langsam den Weg in die anerkannte Wissenschaft machen kannte. Mayer erlebte noch, daß nicht nur der Gedanke, sondern auch sein führender Anteil an dessen Entdeckung zur allgemeinen Anerkennung gelangte, aber er war längst ein gebrochener Mann geworden, der das erlittene Unrecht nie überwinden und vergessen konnte. So müssen wir in ihm eine der tragischsten Gestalten in der Wissenschaftsgeschichte erkennen; seine Tragik lag darin, daß die Bedeutung seiner Entdeckung zu groß für seine weiche Natur war: er wurde unter der ungeheuren Last seines eigenen Gedankens zerdrückt.

Und doch würde er, wenn er gefragt worden wäre, ob er auf seine Entdeckung verzichtet hätte, falls er das Elend hätte voraussehen können, das sie oder vielmehr das die Menschen, die sie nicht verstanden, über ihn bringen würden, nicht anders gewählt haben, als er tatsächlich gewählt hatte. So sehr ergreift die Möglichkeit schöpferischer Arbeit den dazu Begnadeten, daß er alles andere opfert, um diesem Ruf zu folgen. Hier haben wir etwas, was nicht nur der Lehre vom Sühnopfer Christi gleich steht, sondern viel, viel höher. Denn einen ausreichenden Grund für jenes Opfer kann man nicht erkennen, wenn man nicht Gott als grausam und hartherzig anklagen will; er hätte ja nur den Menschen, die unter der überkommenen Erbsünde litten, an der sie persönlich unschuldig waren, ihre unverschuldeten Sünden zu vergeben brauchen. Hier aber handelt es sich um einen wirklich großen Gewinn für die Menschheit, einen Gewinn, der so groß ist, daß jeder höher gesinnte Mensch jene Opfer mit Freuden bringen würde, wenn er ihn dadurch der Menschheit erkaufen könnte.

Sind das nicht zu hohe Worte? wird hier vielleicht kopfschüttelnd der und jener fragen. Nun, wer es noch nicht weiß, den kann ich allerdings im Augenblicke nicht überzeugen; ich kann ihn aber auf das verweisen, was später vielfach den Inhalt unserer Betrachtungen bilden wird. Immer und immer wieder werden wir die durch Mayer vermittelte Einsicht als Führer in allen möglichen Fragen benutzen können und müssen, und wir werden uns überzeugen, daß von allen Naturgesetzen dieses dasjenige ist, aus dem wir am meisten über alle Aufgaben des Lebens, von der einfachsten bis zur höchsten, lernen können. Das Gesetz von der Erhaltung der Energie, wie es diese Entdeckung Mayers heute genannt wird, ist tatsächlich gemeinsam mit einem anderen Gesetze, das wir bald kennen lernen werden, und das sich auch auf die Energie bezieht, den Grundpfeiler alles Wissens von der gesamten Natur, einschließlich des Menschen, und wer in diesen Gesetzen richtig Bescheid weiß, hat in ihnen einen Führer von unvergleichlicher Bereitwilligkeit und Sicherheit.

Das wird sich natürlich erst erkennen lassen, wenn wir in vielen und verschiedenartigen Fällen uns davon überzeugt haben, wie dieser Führer spricht. Vorläufig müssen wir uns bemühen, seine Sprache überhaupt erst kennen zu lernen, d, h. den Inhalt jenes großen Gesetzes so mit unseren alltäglichen Kenntnissen in Zusammenhang zu bringen, daß es sich wenigstens an einigen Beispielen klar erfassen läßt. Hat man es erst so verstanden, dann macht es bald auch keine Mühe mehr, es auf neue Fälle anzuwenden. Mir ist es sehr oft so ergangen, daß Personen, denen das Denken in diesem Gesetz ganz fremd und ungewohnt gewesen war, alsbald nach einem Vortrage, in welchem ich es dargelegt und angewendet hatte, gesprächsweise eine Menge richtiger Anwendungen machten. So sehr ist bereits unser Denken unbewußt nach diesem Gesetz orientiert, daß wir uns alsbald darin ganz zu Hause finden, nachdem nur einmal das Licht einer sachgemäßen Darlegung des Grundgedankens in unseren Geist gefallen ist.

Wir haben gesehen, daß ein Gesetz von der Erhaltung der Arbeit für einfache mechanische Maschinen besteht, welches sich aber als ein ideales oder Grenzgesetz erweist, nämlich als ein Gesetz, das in aller Strenge nie erfüllt ist, dem sich aber die wirklichen Fälle mehr und mehr annähern können. Denn ein Ideal nennen wir ja ein Ziel, dem wir uns nähern, das wir aber nie ganz erreichen können. Man wird also fragen, woran es liegt, daß einige Maschinen eine größere Annäherung an das Ideal gestatten, als andere.

Die praktische Antwort darauf ist: das liegt an der Reibung. Je kleiner die Reibung ist, um so idealer ist die Maschine, und umgekehrt. Darum beseitigt man sie durch sorgfältigen Bau der Lager und Achsen, durch Schmieren usw. soviel als möglich. Wie aber wirkt die Reibung? Die Antwort erhalten wir, wenn wir diese recht groß machen. Was geschieht an einer schlecht geschmierten Achse? Sie läuft sich heiß.

Da sind wir wieder mitten in Mayers Problem darin. Es entsteht Wärme auf Kosten der Arbeit, und da sich die Arbeit nicht erschaffen läßt, so muß um so viel weniger Arbeit aus der Maschine herauskommen, je mehr von der hineingebrachten Arbeit durch Reibung in Wärme übergegangen ist. Die Reibung ist also ein Mittel, Arbeit in Wärme zu verwandeln, ebenso wie die Dampfmaschine ein Mittel ist, Wärme in Arbeit zu verwandeln.

Damit ist auf einmal alles in Ordnung gebracht. Die unvollkommenen Maschinen sind solche, in denen ein Teil der Arbeit sich in Wärme verwandelt, und je kleiner dieser Anteil ist, um so vollkommener nennen wir die Maschine.

Nun ist aber Wärme nicht das einzige, was aus Arbeit entstehen kann. In den elektrischen Zentralen wird durch die Arbeit einer Dampfmaschine oder einer Wasserkraft Elektrizität erzeugt, oder genauer gesagt, elektrische Energie. Diese kann man durch Kupferdrähte überall hinleiten und wieder in verschiedene andere Dinge verwandeln. Im Elektromotor wird wieder Arbeit daraus, in der elektrischen Lampe aber Licht, im elektrischen Heizapparat Wärme und in den Galvanisieranstalten benutzt man den elektrischen Strom zur Ausführung chemischer Arbeiten. Alle diese Dinge sind in letzter Linie aus der Arbeit entstanden, welche den elektrischen Strom erzeugt hat; nur weil dieser sich so gehorsam durch die Kupferdrähte leiten läßt, wohin man will, und weil er sich so bereitwillig in die genannten anderen Dinge, die auch Arbeiten in weiterem Sinne sind, verwandeln läßt, hat man zuerst die elektrische Energie erzeugt, die als solche kaum Verwendung findet, sondern nur zu Umwandlungszwecken dient.

Alle diese Dinge, die aus Arbeit entstanden sind und unter geeigneten Umständen sich wieder in Arbeit verwandeln lassen, müssen daher als verschiedene Erscheinungsformen eines und desselben Wesens aufgefaßt werden. Dieses Wesen oder Ding ist eben das, was die Physik Energie nennt. Mit der gewöhnlichen, moralischen Bedeutung, die wir mit dem Worte Energie zu verbinden pflegen, hat dieses physikalische Ding zunächst nichts zu tun, beide Begriffe sind unabhängig von einander entstanden. Allerdings werden wir später einmal sehen, daß auch die moralische und die physische Energie am letzten Ende miteinander zusammenhängen; einstweilen aber müssen wir uns von dieser Gedankenverbindung frei halten, um die einfachen Grundverhältnisse nicht aus den Augen zu verlieren.

Während nun das Gesetz von der Erhaltung der Arbeit nur eine beschränkte und ideale Geltung hat, besteht für die gesamte Energie ohne jede Ausnahme und Einschränkung ein ganz allgemeines Erhaltungsgesetz. Nennt man gleich solche Mengen der verschiedenen Energiearten, die bei der Umwandlung auseinander entstehen, so kann man als Summa aller hergehörigen Erfahrungen den Satz aussprechen, daß in einem jeden abgeschlossenen Gebilde, durch dessen Wände keine Energie aus- oder eintreten kann, die gesamte Energiemenge stets gleich bleibt, was darin auch geschehen mag.

Man kann sich die Verhältnisse solcher Umwandlungen durch den Wechsel von Geld in verschiedene Münzarten veranschaulichen. Für 100 Mark bekommt man 125 Francs oder 25 Dollars oder 5 Pfund Sterling oder 113 Kronen usw. Alle diese verschiedenen Münzarten sind verschiedene Formen desselben Geldwertes, ebenso wie bestimmte Mengen von Wärme, Elektrizität, Licht, Arbeit verschiedene Formen desselben Energiewertes sind. Jede dieser Formen hat ihre eigene Einheit, bei der Umwandlung behält aber der eigentliche oder innere Wert der Energie stets seinen Betrag bei, nur die äußere Form wechselt.

Als was hat man diesen Tatsachen gegenüber die Energie anzusehen? Ist sie ein willkürlicher Begriff, dem keine Wirklichkeit entspricht oder ist sie etwas wirklich Existierendes? Die Antwort kann wohl nicht zweifelhaft sein. Etwas, was man durch keine Kraft im Himmel und auf Erden aus der Welt schaffen oder vernichten kann, etwas, was auch bei den mannigfaltigsten und weitgehendsten Umgestaltungen, denen man es unterzieht, seine Menge oder seinen Betrag nicht ändert, ist sicherlich das Wirklichste, was man sich nur vorstellen kann. Durch den eigentümlichen Entwicklungsgang, den die Wissenschaft genommen hat, und vermöge dessen der Energiebegriff erst sehr spät gebildet und in seiner Bedeutung erkannt worden ist, haben die Vertreter der älteren Formen der Wissenschaft Schwierigkeiten gegenüber dieser Auffassung empfunden und haben allerlei Auswege gesucht, um der Energie ihre Wirklichkeit abzusprechen. Doch hat sich die richtige Auffassung unwiderstehlich Bahn gebrochen und die Energie wird jetzt nicht nur formell, sondern auch gedanklich als ein wirkliches Ding behandelt, das man handhaben, gestalten, ja kaufen und verkaufen kann. Heute habe ich meinen Akkumulator zum Laden geschickt, weil er keine Arbeit mehr leisten wollte. Morgen erhalte ich ihn zurück, ohne daß er nur um ein Gramm schwerer oder leichter geworden wäre. Aber ich bezahle dafür einen bestimmten Betrag, denn dadurch, daß er mit elektrischer Energie aufgeladen worden ist, kann er mir wieder viele Stunden lang den Motor meiner Diktiermaschine treiben, d. h. die entsprechende Arbeit leisten. Er ist also mit Arbeit (im weiteren Sinne) geladen worden, und diese habe ich bezahlt; dafür kann ich aber auch aus ihm die Arbeit wieder nach Bedarf herausnehmen.

Und noch in einem anderen Sinne ist die Energie ein Wirkliches, ja das Wirkliche. Alle Wirkung, die es gibt, beruht jedesmal und ohne Ausnahme auf irgendwelchen Umwandlungen der Energie. Es gibt kein Geschehen, das keine Energieumwandlung wäre. Das, was neulich von der kosmischen Bedeutung der Arbeit gesagt worden ist, ist eigentlich und genau von der Energie gesagt worden. Denn Energie ist Arbeit und alles, was aus Arbeit entstehen oder in Arbeit verwandelt werden kann.

So ist der ganze Reigen der Himmelskörper, an dem sich eine auf das Großartige gerichtete Phantasie erbaut, eine Energieumwandlung. Und ebenso entsteht keiner der Gedanken, die bald klar, bald schattenhaft durch mein Bewußtsein ziehen, während ich diese Worte niederschreibe, um einige von ihnen meinen Hörern oder Lesern zu übermitteln, ohne daß jeder, auch der leisesten dieser Regungen eine Energieumwandlung zu Grunde liegt, bei deren Aufhören auch ein jedes Denken aufhören muß. Energie strahlt uns die Sonne zu, auf deren Kosten alles Leben auf der Erde blüht, und Energie bewegter Massen würde wirksam sein, wenn unser Erdball durch den Zusammenstoß mit einem anderen Himmelskörper in seine Atome zerschmettert würde. So kann nichts Größtes und nichts Kleinstes genannt werden, was nicht in dem Rahmen des Energiebegriffes seinen Platz fände, und was nicht dem Gesetz von der Erhaltung der Energie unterworfen wäre.