Geschenke aus den Museen der Welt
museumsart Kolumne
Helmut Hille
Philosophische Sentenzen 2015
Geheimnisse des Pendels
15.01.2015
In traditionsbewussten Haushalten findet man heute noch Pendeluhren, zumeist in schönen als Zimmerschmuck dienenden Gehäusen. Die Verwendung des Pendels als Taktgeber von Uhren soll auf Galilei (1564 – 1642) zurückgehen, der dringend ein zuverlässiges Maß zur Zeitbestimmung suchte. Der Legende nach soll er im Dom zu Pisa ein durch das Anzünden in Schwingung geratenes Kirchenlicht beobachtet haben, dessen Schwingungsdauer offensichtlich unabhängig von der Größe des Schwingungsausschlags war. Das war das erste Geheimnis des Pendels, das später durch Mathematiker gelöst wurde. Durch Verwendung eines Pendels musste sich Galilei zur Bestimmung der Fallgeschwindigkeit von Körpern nicht mehr mit dem Absingen eines Liedes behelfen. Die Zeiteinheit wurde ihm nun durch die immer gleiche Schwingungsdauer eines Pendels gegeben.
Lt. DUDEN ist ein Pendel ein "um eine Achse od. einen Punkt frei schwingender Körper". Wie festgestellt wurde, wird die Schwingungsdauer nur durch die Pendellänge bestimmt und durch die vor Ort herrschenden Schwerkraft, die das Pendel antreibt, nicht jedoch durch das Gewicht des pendelnden Körpers. Der Antrieb wird hervorgerufen durch das Anheben des Pendels, also durch Einsatz einer Kraft. Hierdurch gewinnt es die Energie der Lage (im Schwerefeld), die bei seinem Fallen zur Energie der Bewegung wird. Nach dem Durchlaufen des untersten Punktes der Pendelbahn wird die Lageenergie wieder zurück gewonnen, was den Satz von der Energieerhaltung entspricht. Sofern keine Reibung z.B. durch Luft das Pendel bremst, könnte es ewig zwischen den beiden Energiezuständen mit gleicher Dauer schwingen. Uhren sind dabei ein System, dass die Zahl der Schwingungen registriert und anzeigt und dadurch dem Benutzer Zeitpunkte zur Verfügung stellt. Auch in allen modernen Uhren wird uns das Maß der Dauer, Zeit genannt, durch pendelnde Materie gegeben. Nirgends aber wird dabei von Uhren "die Zeit gemessen", denn Messen ist ein kognitiver Akt und die Zeit ein von Menschen gesetztes rein geistiges Maß, das wie jedes Maß absolut gilt, soll messen Sinn machen.
Doch ein Pendel kann noch mehr anzeigen. Der französische Physiker Léon Foucault ließ 1851 zuerst in der Pariser Sternwarte, dann im Panthéon ein langes Pendel mit einem schweren Körper frei schwingen, der durch eine Spitze Spuren in einem Sandbett
hinterließ. Hierdurch konnte er einen Nachweis der Erdrotation (in Abhängigkeit vom Breitengrad) liefern. Unter einem über den Polen aufgehängten Pendel würde sich die Erde im Verlauf eines Tages um 360° drehen. Verantwortlich dafür ist die Trägheit des Pendelkörpers, wodurch die Pendelebene ihre Lage im Raum beibehält. Die einfachste Annahme ist dabei, dass die Materie das von sich aus tut (Descartes und Newton), während Deterministen wie einst die Gottessucher immer etwas hinter den Dingen suchen, heutzutage im CERN bei Genf das Higgsfeld, dass die Körper im Raum festhalten würde – wie ich denke, eine total überflüssige Spekulation, welche den Dingen und letztlich auch den Menschen ihre Eigenmächtigkeit abspricht. In einem demokratischen Zeitalter ist das ein gefährlicher Anachronismus. -
Und das die Erdrotation anzeigende Pendel widerlegt auch die bei Max Born in "Die Relativitätstheorie Einsteins" zu findende Aussage, es wäre beliebig (weil relativ) ob man annimmt, dass sich die Erde um ihre Achse oder der Kosmos sich um die Erde dreht, obgleich bereits die äußeren Planeten des Sonnensystems dabei mit mehr als Lichtgeschwindigkeit unterwegs sein müssten, was Einstein doch gar nicht schätzte.
Und Pendel können noch mehr. Das Doppelpendel ist ein beliebtes Modell zur Demonstration von chaotischen Prozessen. An den Arm eines Pendels wird ein weiteres Pendel gehängt. Diese einfache Konstruktion erzeugt ein unvorhersehbares Bewegungsmuster. Störungen oder geringe Änderungen in den Anfangsbedingungen verändern in nicht vorhersehbarer Weise immer wieder die Schwingungen. Hier wird Menschen, die in ihrem Allmachtswahn glauben, dass alles berechenbar wäre, ihre Grenzen aufgezeigt, so wie das schon Heisenbergs Unschärferelation tut, die eben darum nicht nur Freunde hat. So widerlegen simple Pendel durch ihre genaue Beachtung falsche Überzeugungen, die oft auf naive Wunschvorstellungen zurückgehen. Auch gerade auf die von Physikern.
Helmut Hille
Zum Weiterlesen:
ZEIT UND SEIN. Erhellungen von Helmut Hille
Tagungsbeitrag zu (1) "Ist die Zeit messbar?"
