Hier passiert Ihnen nichts. Meine Natur ist freundlich und von angenehmem Wesen. Natürlich setze ich voraus, daß Sie als positive Menschen meine Wege kreuzen, ob Sie nun Christian oder Christiane, Heidrun oder Hartmut heißen oder wie immer, es ist so, daß ich ein Anhänger des Positivismus bin, und daran ist dennoch zu rütteln, ich bin nämlich überzeugter Christ. Seltsamerweise gibt es hier jedoch protestantische Anwandlungen von phänomenaler Struktur, das will sagen, daß ich tatsächlich in speziellen Momenten der Metaphysik mein hohes bis höchstes Interesse schenke.
Nachfolgend habe ich darum für Sie und für einen allgemeinen Überblick einige Dinge zusammengestellt die es in sich haben.
Hier zeige ich Ihnen was ich weiß, was ich kann, was ich vorhabe, was ich will, was ich in Frage stelle oder nicht, hier haben Sie die Chance einen urgewaltigen Hebel anzusetzen, hier können Sie gegen mich antreten ... (im übertragenen Sinne natürlich), und zwar um mit mir in meiner Schule Ihre Schule zu gestalten. Das sollten Sie zumindest dann doch tun, wenn Sie wirklich noch genügend eigene Natur besitzen.
Bernhard Malinkewitz:
Und nun - studieren Sie! Oder gehen Sie über nachfolgendem Hyperlink an das Ende dieser Beweise, um von dort in meine Natur-Tatsachen zu gelangen.
(lateinisch natura: Geburt), allgemein die Gesamtheit aller nicht von Menschenhand geschaffenen Umwelt. Die Natur als universelle Lebensspenderin, aber auch als Quelle vielfältiger Bedrohungen spielt in allen Mythen und Religionen eine zentrale Rolle. Von den Anfängen der Menschheit bis in das gegenwärtige Industriezeitalter hat das Erleben und die Bewertung der natürlichen Umwelt einen Bedeutungswandel erfahren, der von relativer Hilflosigkeit über den Gebrauch der ersten Werkzeuge bis hin zu radikalen Eingriffen in die Natur führte, wie sie sich in den heutigen Hochzivilisationen darstellt. In dem Maß, wie sich der Mensch die Natur nutzbar machte, entfernte er sich auch von ihr. Zugleich war die Natur jedoch auch immer Gegenstand romantischer Gefühle und religiöser Bewunderung (besonders in der Romantik). Diese Ambivalenz spiegelt sich u. a. im christlichen Naturbild, welches einerseits von Gottes Schöpfung spricht, andererseits den Herrschaftsanspruch des Menschen über die Natur erhebt (Macht Euch die Erde untertan).
Die restlose Ausbeutung der natürlichen Ressourcen, das Zurückdrängen der wilden Flora und Fauna im Namen des Fortschritts rief bereits im Zeitalter der Aufklärung die ersten Gegenentwürfe hervor. Erst in den siebziger Jahren unseres Jahrhunderts entstand jedoch eine politisch und gesellschaftlich bedeutende ökologische Bewegung, die zumindest partiell erfolgreich ein Bewusstsein für die Bedrohung der Natur weckte.
In der Philosophie sind zwei Grundbedeutungen vorherrschend, die bereits die frühgriechische Redeweise von Natur prägen: 1. Natur in der Bedeutung von Wesen und innerer Beschaffenheit, wie sie auch in dem Spruch von der Natur der Sache zum Ausdruck kommt. 2. Natur in der Bedeutung von Werden, Entstehen und Wachstum. In diesem doppelten Sinne ist von Natur in der frühgriechischen Dichtung (u. a. bei Homer und Aischylos) die Rede. Theoretische Werke über die Natur sind bereits aus der so genannten ionischen Naturphilosophie überliefert, so etwa von Thales, Anaximander und Heraklit.
Die bis heute übliche Bedeutung von Natur als Inbegriff des Seins, das der menschlichen kulturellen Praxis entgegengesetzt ist, findet sich erstmals bei Platon und wird ausdrücklich von Aristoteles formuliert. Im griechischen Denken über Natur geht es zum einen um das Verhältnis von Natur (Physis) und Gesetz (Nomos) und zum anderen um das Verhältnis von Natur und Praxis bzw. Technik (techne: Kunstfertigkeit). Mit Aristoteles beginnt auch die Natur-Wissenschaft im engeren Sinne. Dabei steht in der antiken Naturforschung das Phänomen der Bewegung im Vordergrund. Natur kennzeichnet Aristoteles als dasjenige, was das Prinzip seiner Bewegung, d. h. sowohl räumliche (Fort-)Bewegung als auch Entwicklung, in sich selbst trägt. Von großer Bedeutung für den Aristotelischen Naturbegriff ist das Prinzip der Teleologie, d. h. der inneren Zielgerichtetheit des Naturgeschehens.
In der frühen Neuzeit, in der mit dem Zuwachs naturwissenschaftlicher Einsichten und entsprechender technischer Fähigkeiten die Natur in immer stärkerem Maße beherrschbar erscheint, wird die teleologische Betrachtungsweise zunehmend zurückgedrängt. Das früh-neuzeitliche Verständnis von Natur kommt zum Ausdruck in Francis Bacons Formel: Die Natur kann man nur beherrschen, indem man ihr gehorcht. Diese Auffassung gründet in dem vor allem seit dem Spätmittelalter maßgeblichen Gedanken, dass man die Natur durch eine Nachahmung ihrer Vorgänge mittels der Technik gleichsam überlisten müsse. Die moderne Naturwissenschaft (seit etwa dem 19. Jahrhundert) schließlich steht unter der Leitidee einer möglichst vollständigen Emanzipation von der Natur.
die Gesamtheit der überlieferten Mythen einer bestimmten Kultur sowie deren wissenschaftliche Darstellung und Erforschung. Der Mythos ist eine Erzählung mit einem religös-weltanschaulichen Gehalt, im Allgemeinen eine Legende, die den Ursprung der grundlegenden Umstände und Voraussetzungen einer Kultur allegorisch beschreibt und schildert. So kann eine mythische Erzählung vom Anfang der Welt, von der Schöpfung der Menschen und Tiere und der Entstehung bestimmter Bräuche, Gebärden oder Formen menschlicher Aktivitäten handeln. Fast alle Kulturen besitzen oder besaßen Mythen und erklären ihre Welt u. a. in mythischen Kategorien.
Mythen unterscheiden sich von Märchen (siehe Volksdichtung) darin, dass sie in einer Zeit vor der Zeit angesiedelt sind, d. h. vor der Entstehung der Welt. Auch der Ort ihrer Handlung ist deshalb ein anderer als die uns bekannte Welt, er ist die Welt vor der Welt. Weil in Mythen die handelnden Personen Götter sowie andere übernatürliche Geschöpfe sind, wird der Mythos gewöhnlich als Aspekt der Religion betrachtet. Doch er ist weit mehr aufgrund seines allumfassenden Charakters kann er viele Aspekte im Leben des Einzelnen und einer Gesellschaft erhellen.
Seit den frühen Tagen der Philosophie ist die Bedeutung des Mythos Gegenstand ausgesprochen kontroverser Interpretationen. Philosophen lesen bis in die heutige Zeit Mythen als Ausdruck anderer Wahrheiten.
Das Verhältnis zwischen dem Mythos (oder der Mythe) und der Vernunft (oder dem Logos) ist seit jeher gespannt. So priesen schon die griechischen Philosophen Xenophanes, Platon und Aristoteles die Vernunft und übten scharfe Kritik an dem Mythos, der als Methode, die Wirklichkeit zu erkennen, ungeeignet sei.
In der jüdisch-christlichen Tradition wurde der Mythos mit dem Begriff der Geschichte konfrontiert. Als komplizierend erwies sich jedoch dabei, dass der Gott der Juden und der Christen sich den Menschen in ihrer Geschichte und Gesellschaft offenbart hatte, trotz seiner Existenz außerhalb der gewöhnlichen Zeit und des gewöhnlichen Raumes.
Die Unterscheidung zwischen Vernunft und Mythos sowie zwischen Mythos und Geschichte war zwar grundlegend, aber niemals absolut. Aristoteles war der Auffassung, dass sich in einigen der frühgriechischen Schöpfungsmythen Logos und Mythos überschneiden. Platon verwendete Mythen als Allegorie und auch als literarischen Kunstgriff bei der Ausarbeitung eines Arguments. Mythos, Logos und Geschichte greifen auch in der Einleitung zum Johannesevangelium im Neuen Testament ineinander; hier wird Jesus Christus als Verkörperung des Logos dargestellt, der aus der Ewigkeit in die historische Zeit eintritt. Frühchristliche Theologen disputierten in ihren Deutungsversuchen der christlichen Offenbarung über die Rollen von Mythos und Geschichte in der biblischen Darstellung.
Zum Erbe der westlichen Kultur gehört seit ihren frühesten Überlieferungen neben ihren vielgestaltigen Mythen auch die Auseinandersetzung darüber, ob der Mythos, die Vernunft oder die Geschichte die Bedeutung der Wirklichkeit von Göttern, Menschen und Natur am besten zum Ausdruck bringe. Aus dem reichhaltigen mythologischen Fundus der westlichen Kulturen haben die Mythen der Griechen eine herausragende Bedeutung. Sie inspirierten nicht zuletzt durch die Adaptionen der Römer (siehe römische Mythologie) Künstler und Philosophen späterer Epochen wie Renaissance und Romantik zu immer neuen Werken über die mythischen Stoffe. Auch von den heidnischen Kulturen aus dem Norden Europas ist eine sehr reichhaltige Mythenwelt überliefert, die vielfach verfremdet in den folkloristischen Elementen der Kulturen fortlebt.
Die romantische Bewegung wandte sich den älteren indogermanischen Mythen zu. Romantische Gelehrte sahen im Mythos eine nicht zu hinterfragende essentielle Form des menschlichen Ausdrucks: Für sie besaß der Mythos als Denk- und Wahrnehmungsweise eine Geltung, die dem rationalen Verständnis der Wirklichkeit gleichwertig oder manchmal sogar überlegen war. Im Westen gehörten Mythen schon immer zur klassischen und theologischen Bildung, aber in und nach der Aufklärung wuchs das Interesse an einer wissenschaftlichen Erkundung des Mythos vor allem in Ethnologie, Geschichte, Psychologie, Religionsgeschichte und in den Politikwissenschaften.
Mythen können nach ihren Inhalten, ihren thematischen Schwerpunkten eingeteilt werden. Allerdings besteht dabei die Gefahr, der je historisch konkreten Entstehungsgeschichte eines Mythos nicht genügend Bedeutung zuzumessen, Mythen, im Bestreben sie in ein universelles, weltumspannendes Muster einzupassen, fehlzuinterpretieren.
Gewöhnlich der wichtigste Mythos in einer Kultur, der zum vorbildhaften Muster für alle weiteren Mythen wird, ist die Kosmogonie; sie schildert die Entstehung der Welt. In einigen Darstellungen, wie im ersten Kapitel der Genesis, wird die Welt aus dem Nichts erschaffen (creatio ex nihilo). Auch ägyptische, australische und griechische Mythen sowie die Mythen der Maya berichten von einer Schöpfung aus dem Nichts. In den meisten Fällen ist die Gottheit in diesen Mythen allmächtig. Häufig wird sie zum Zentrum des religiösen Lebens, wie bei den Juden, oder sie kann sich zurückziehen und im Hintergrund verharren, wie in den Mythen der Aborigines, der Griechen und der Maya.
Andere Kosmogonien beschreiben die Schöpfung der Erde als einen Aufstieg aus Unterwelten. Bei den Navajo und Hopi z. B. ist die Schöpfung das Ergebnis einer nach oben führenden Fortbewegung aus den Unterwelten, und das Auftauchen aus der letzten Unterwelt ist auch die letzte Fortbewegung in die Welt der Menschen. Ein polynesischer Mythos verlegt die verschiedenen Stufen des Auftauchens in eine Kokosnussschale. In der Form ähnlich sind Mythen, die von einem Weltenei handeln. Solche Mythen sind aus Afrika, China, Indien, Griechenland, Japan und im Südpazifik bekannt. In diesen Mythen wird die Schöpfung sinnbildlich durch die Teilung eines fruchtbaren Eis dargestellt. Das Ei enthält im Keim alles Leben. In dem Mythos der westafrikanischen Dogon wird es als die Plazenta der Welt bezeichnet.
Eine andere Form der Kosmogonie ist der Welteltern-Mythos. In der babylonischen Schöpfungsgeschichte Enuma elish erzeugen die Welteltern Apsu und Tiamat Kinder, die sich später ihren Eltern widersetzen und sie in einer Schlacht besiegen; aus dem geopferten Leib der Tiamat wird die Welt erschaffen. In anderen Welteltern-Mythen der Ägypter, Zuñi und Polynesier verharren die Eltern nach der Zeugung in einer engen Umarmung, so dass die Kinder in Finsternis leben; in ihrem Wunsch nach Licht trennen sie die Eltern gewaltsam und schaffen so Raum für die Götter, um eine Welt der Menschen zu gestalten.
In weit verbreiteten Mythen bei den sibirisch-altaischen Völkern, in Rumänien und Indien, geschieht die Schöpfung mit Hilfe eines irdischen Tauchers; ein Tier (Schildkröte oder Vogel) taucht in das Urmeer und bringt etwas Schlamm nach oben, aus dem später die Welt hervorgeht.
Ein Motiv, das in verschiedenen Kosmogonien wiederkehrt, ist der Akt des Opfers. Wie im babylonischen Mythos aus Tiamats geopfertem Körper die Erde entsteht, geht in einem hinduistischen Mythos, von dem die Rigveda berichtet, die Welt aus einem Opfer durch die Götter hervor.
So wie die Kosmogonien vom Anfang der Welt künden, handeln die Eschatologien vom Weltenende. Sie haben die Schöpfung der Welt durch ein moralisches göttliches Wesen zur Voraussetzung, welches schließlich die Welt zerstört. Zu der Zeit werden die Menschen gerichtet und auf eine paradiesische Existenz oder aber ewige Qualen vorbereitet. Solche Mythen sind bei den Juden, Christen, Muslimen und Zoroastriern zu finden.
Ein Weltenbrand und die letzte Schlacht der Götter sind Teil der indogermanischen Mythologie. In der aztekischen Mythologie erschaffen und vernichten die Götter mehrere Welten, bevor sie die Welt der Menschen einrichten.
Auch der Ursprung des Todes ist Gegenstand zahlreicher Mythen. In diesen Mythen war die Welt lange Zeit ohne Tod. Erst als die Botschaft der Götter in Vergessenheit gerät, tritt er in die Welt. In der Genesis zieht der Tod in die Welt ein, als die Menschen die ihnen von Gott gezogenen Grenzen ihres Wissens überschreiten.
Andere Mythen erzählen von den Taten und vom Charakter der Wesen, denen die Entdeckung eines bestimmten kulturellen Artefakts oder eine entscheidende technologische Errungenschaft zugeschrieben wird. Dies sind Mythen von Kulturheroen. In der griechischen Mythologie ist Prometheus, der den Göttern das Feuer stahl, ein Prototyp des Kulturheros. In der Dogon-Kultur weist der Schmied, der für die menschliche Gemeinschaft Samen aus der Kornkammer der Götter stiehlt, Ähnlichkeit mit Prometheus auf.
Gewöhnlich mit Initiationsriten verwandt, erzählen Mythen von Geburt und Wiedergeburt, wie man das Leben erneuern, die Zeit ändern oder Menschen in neue Geschöpfe verwandeln kann.
In Mythen von der Heraufkunft einer idealen Gesellschaft (chiliastische Mythen) oder eines Erlösers (Soteriologien) werden eschatologische Themen mit Themen der Wiedergeburt und Erneuerung vereint. Chiliastische und soteriologische Mythen sind sowohl in den traditionellen Kulturen Afrikas, Südamerikas und Melanesiens als auch in den drei großen Weltreligionen Judentum, Christentum und Islam zu finden.
Seit den Anfängen der Städte zwischen dem 4. oder 3. Jahrtausend vor unserer Zeitrechnung berichten verschiedene Mythen von Stadtgründungen. Städte wurden bei zeremoniellen Zentren errichtet, die als Manifestationen einer geheiligten Kraft galten (siehe Delphi). Die Manifestation ermöglichte die Äußerung dieser Kraft an einem bestimmten Ort, wobei der Wert der Sesshaftigkeit hervorgehoben wurde. Das babylonische Gilgamesch-Epos und die römische Legende von Romulus und Remus sind solche Gründungsmythen.
Die Mythologie hat das Interesse der Gelehrten aus den verschiedensten Fachrichtungen auf sich gezogen. Manche untersuchen Mythen mit Hilfe von Material aus der Geschichte, Archäologie, Ethnologie und anderen Disziplinen. Andere benutzen die Mythen selbst als Material für ihre Forschungen, wie die Linguistik und die Psychologie.
Der berühmteste Verfechter des Mythos als Beispiel für die historische Sprachentwicklung ist Friedrich Max Müller. In seinen wichtigsten Studien beschäftigte er sich mit der Religion und den Mythen Indiens. Müller war der Auffassung, dass die Götter und ihre Taten in den vedischen Schriften des alten Indiens keine wirklichen Wesen oder Geschehnisse darstellen sollen, sondern als Ausdruck des Versuches verstanden werden müssten, den Naturerscheinungen (wie Donner oder Blitz) bildhaft Ausdruck zu verleihen.
Neueren Datums ist das strukturalistisch-linguistische Modell, das auf dem Werk der Linguisten Ferdinand de Saussure und Roman Jakobson, sowie des amerikanischen Volkskundlers S. Thompson aufbaut. Strukturalistische Linguisten konzentrieren sich auf die Gesamtbedeutung der Sprache als einem internen logischen System. Insbesondere untersuchen sie die Beziehung von zwei Sprachebenen: die tatsächlich gesprochenen Wörter und ihr Inhalt sowie die zugrunde liegende systematische Struktur (Grammatik, Syntax und andere Sprachregeln).
Der bedeutendste Mythenforscher auf diesem Gebiet ist der französische Ethnologe Claude Lévi-Strauss. Für ihn stellen Mythen einen Sonderfall des Sprachgebrauchs dar, eine dritte Ebene außer der narrativ vermittelten Oberflächen- und der zugrunde liegenden Tiefenstruktur. In Mythen entdeckte er bestimmte Gruppen von Beziehungen, die, obwohl sie im erzählenden und dramatischen Inhalt ausgedrückt waren, der systematischen Ordnung der Sprachstruktur folgten. Daraus folgerte er, dass allen Sprachen und Kulturen dieselbe logische Form gemeinsam ist, in wissenschaftlichen Werken und traditionellen Mythen gleichermaßen. Siehe Semantik.
Theorien, die anführen, dass der Mythos eine Form und Weise von Wissen darstellt, sind so alt wie die Mythendeutungen selbst. Die Überschneidung von mythischen und rationalen Methoden wurde bereits von den klassischen griechischen Philosophen herausgearbeitet; und auch der Kirchenvater Origenes aus dem 3. Jahrhundert betonte, dass die göttliche Offenbarung in Jesus am besten in mythischen Kategorien verstanden werden könne.
In Darstellungen über die Beziehung von Mythos und Wissen sind zwei Hauptrichtungen auszumachen. Zum einen wird der Mythos in intellektueller und logischer Hinsicht untersucht und zum anderen in seiner phantasiereichen, intuitiven Bedeutung als Wahrnehmungsform, die entweder von dem in rationalen, logischen Kategorien zu fassenden Wissen unterscheidbar ist oder diesem in der Evolution des Geistes vorausging.
Der britische Ethnologe Edward Burnett Tylor vertrat die Auffassung, dass Mythen in archaischen Kulturen auf einer psychologischen Täuschung und irrigen logischen Schlussfolgerung basieren auf einer Verwechslung der subjektiven und objektiven Wirklichkeit, des Realen und des Idealen.
Der französische Linguist Maurice Leenhardt erklärte den Mythos in erster Linie als eine Ausdrucksform der Lebenserfahrung der Gemeinschaft. Leenhardt, der einen großen Teil seines Lebens bei den Melanesiern verbrachte, beobachtete, dass diese auf die Gegebenheiten ihrer Umwelt passiv reagierten. Sie strebten nicht danach, ihre Umwelt begrifflich oder technologisch zu dominieren, sondern versuchten, sich in sie einzufügen. Für diese Haltung prägte er den Begriff kosmographisch und führte die Mythen der Melanesier auf ihre kosmographische Erfahrung von der Welt zurück.
Nach Ansicht des französischen Philosophen Lucien Lévy-Bruhl erfahren die Menschen in archaischen Kulturen die Welt ohne den Nutzen logischer Kategorien, sie gewinnen ihr Weltwissen durch mystische Teilnahme an der Wirklichkeit und verleihen ihm Ausdruck im Mythos.
Der schottische Geisteswissenschaftler Andrew Lang und der deutsche Ethnologe Pater Wilhelm Schmidt aus dem 19. Jahrhundert stellten in der ethnographischen Literatur das häufige Auftreten eines Hochgottes fest; diese Gottheit schuf die Welt und distanzierte sich dann von ihr. Sie stellten einen Unterschied in den Mythen zwischen dieser Art Gottheit und den anderen Gottheiten und Geistern fest. Daraus folgerten sie, dass diese Vorstellung von einem Schöpfer ihren Ursprung in einer metaphysischen und intellektuellen Betrachtungsweise hat und nicht in einer geistigen Evolution vom Prälogischen zum Rationalen.
Eine umfassende Deutung des Mythos als gleichzeitig rational-logisch und intuitiv-phantasiereich lieferte der in Rumänien geborene Religionshistoriker Mircea Eliade. Nach Eliade offenbart der Mythos eine primitive Ontologie, eine Erklärung für das Wesen des Seins. Der Mythos drückt durch Symbole ein vollständiges und zusammenhängendes Wissen aus; obwohl Mythen im Laufe der Jahrhunderte möglicherweise bagatellisiert und verfälscht wurden, kann der Mensch mit ihrer Hilfe zum Anfang der Zeit zurückkehren, sein eigenes Wesen wieder entdecken und neu erleben.
Ein philosophisches und spekulatives Verständnis des Mythos, wie es der italienische Philosoph Giovanni Battista Vico zeigte, warf die Frage der Wechselbeziehung von Mythos und Gesellschaft auf. In Prinzipien einer neuen Wissenschaft über die gemeinsame Natur der Völker (1725; endgültige Ausgabe, 1744) formulierte Vico eine Vierstufentheorie der Entwicklung des Mythos und der Religion in Griechenland. Auf der ersten Stufe wurde die Natur vergöttlicht: Aus Donner und Himmel wurde Zeus und aus dem Meer Poseidon. Auf der zweiten Stufe traten Götter auf, die in Verbindung mit der Zähmung und Beherrschung der Natur standen: der Feuergott Hephäst (Hephästus), die Getreidegöttin Demeter. In der dritten Stufe verkörperten die Götter bürgerliche Einrichtungen und Parteien: Hera zum Beispiel ist die Einrichtung der Ehe. Die vierte Stufe drückt sich durch die völlige Vermenschlichung der Götter aus, wie in der Darstellung Homers.
Der französische Soziologe Émile Durkheim bezog sich bei seinen Untersuchungen über die Beziehung von Mythos und Gesellschaft auf Unterlagen über die Kulturen der Aborigines. Durkheim verwarf die Vorstellung, dass der Mythos aus außergewöhnlichen Naturerscheinungen hervorgeht. Die Natur war für ihn ein Modell der Ordnung und folglich voraussagbar wie alles Gewöhnliche. Er kam zu dem Schluss, dass Mythen als Reaktion des Menschen auf seine gesellschaftliche Existenz entstehen. Sie drücken die Weise aus, in der die Gesellschaft die Menschen und die Welt repräsentiert, und sie bilden ein moralisches System, eine Kosmologie sowie eine Geschichte. Mythen und die Rituale, welche aus ihnen entstehen, erhalten und erneuern die moralischen und anderen Überzeugungen, bewahren sie vor dem Vergessen und stärken die Menschen in ihrem gesellschaftlichen Wesen.
Der britische, in Polen geborene Ethnologe Bronislaw Malinowski entwickelte diese soziologische Mythosvorstellung weiter. Für Malinowski erfüllt der Mythos in traditionellen Gesellschaften eine unerlässliche Funktion: Er drückt den Glauben aus, stärkt und kodifiziert ihn. Er setzt und schützt moralische Prinzipien und enthält praktische Regeln zur Orientierung des Einzelnen in diesen Kulturen.
Die soziologische Bedeutung des Mythos ist unter Ethnologen unbestritten. Dies impliziert jedoch nicht, dass der Mythos als eine Funktion der menschlichen Gesellschaft verstanden wird. Vielmehr bestehen Mythos und Gesellschaft nebeneinander; die soziopolitische Ordnung kann als eine ungenaue Widerspiegelung der gesellschaftlichen oder kosmischen Ordnung gesehen werden, wie sie in Mythen zu finden ist, und die Mythen erklären die gesellschaftliche Ordnung für legitim.
Der französische Linguist Georges Dumézil, der umfassende Forschungen über indogermanische Mythen in Kulturen wie der indischen, griechischen, römischen, germanischen und skandinavischen betrieb, stellte in diesen Mythen eine gemeinsame kosmosoziologische Struktur fest. In allen Formen des indogermanischen Mythos fand er eine dreiteilige hierarchische Struktur; diese bestand aus einem Priester oder Herrscher an der Spitze, Kriegern in der Mitte und Bauern, Hirten und Handwerkern als Basis. Diese Klassen entsprechen kosmischen Gottheiten; und in der erzählenden Form des Epos werden die Wechselbeziehungen, Feindschaften und Konflikte unter den drei Klassen dramatisiert. Dumézil behauptet nicht, dass alle indogermanischen Gesellschaften diese Gesellschaftsstruktur wirklich besitzen, sondern vielmehr, dass diese Struktur als archetypische Sprache für die Darstellung von idealen Bedeutungen innerhalb der indogermanischen Kulturen wirksam sei.
Der deutsche Philosoph Ernst Cassirer führte die Vorstellung von den geistig-logischen und intuitiv-phantasievollen Aspekten des Mythos in seiner Darstellung der Bedeutung des Mythos und der gesellschaftlichen Gruppe weiter. Er schloss sich der Meinung an, dass der Mythos aus den Emotionen hervorgeht. Aber er hob hervor, dass der Mythos mit der Emotion, aus der er entsteht, nicht identisch ist, sondern der Ausdruck (die Objektivierung) der Emotion. In diesem Ausdruck oder dieser Objektivierung erhalten die Identität und die grundlegenden Werte der Gruppe eine absolute Bedeutung. Cassirer vertrat die Auffassung, dass der Mythos und die mythischen Denkarten eine mächtige Grundlage in den wissenschaftlichen, technologischen Kulturen des Westens bilden.
Mythen sind ein unerschöpflicher Fundus für die (tiefen)psychologische Forschung. So veranschaulicht etwa Sigmund Freud an Beispielen aus der mythologischen Überlieferung seine Konflikt- und Triebtheorie, in deren Zentrum der Ödipus- bzw. Elektrakomplex steht. Auch Carl Gustav Jung entwickelte seine Theorie von einem kollektiven Unbewussten aus der Untersuchung einer Vielzahl von Mythen. Jung wie auch Freud zufolge äußern sich im Traum, der eine Vielzahl struktureller Gemeinsamkeiten mit mythischen Erzählungen aufweist, die Triebkräfte des Unbewussten.
Eine sehr umfassende Untersuchung des Mythos aus Sicht der Jungschen Tiefenpsychologie unternahm Joseph Campbell, der in Die Masken Gottes (4 Bde., 1959-1967) versucht, eine allgemeine Theorie über den Ursprung, die Entwicklung und die Einheitlichkeit aller menschlichen Kulturen zu formulieren.
Freud wurde am 6. Mai 1856 in Freiberg (heute Príbor, Tschechische Republik) geboren. Als er drei Jahre alt war, floh seine Familie vor antisemitischen Ausschreitungen aus Freiberg nach Leipzig. Kurz darauf ließ sie sich in Wien nieder, wo Freud den größten Teil seines Lebens verbrachte. Er studierte an der Universität Wien.
Freud wollte von Kindheit an Jurist werden, entschied sich jedoch kurz vor Aufnahme des Studiums anders und schrieb sich 1873 an der Universität Wien in Medizin ein. Inspiriert von Goethes Naturforschungen trieb ihn der intensive Wunsch, eine Naturwissenschaft zu studieren und sich an der Lösung der komplexen Probleme zu beteiligen, vor die sich die Wissenschaft seiner Zeit gestellt sah.
In seinem dritten Studienjahr begann Freud unter der Leitung des deutschen Arztes Ernst Wilhelm von Brücke im physiologischen Labor mit Forschungsarbeiten zum Zentralnervensystem. Die neurologische Forschung nahm ihn derart gefangen, dass er andere Pflichtkurse nicht belegte und in der Folge drei Jahre länger studierte, als das für ein medizinisches Examen ansonsten erforderlich gewesen wäre.
Nach seiner einjährigen Militärdienstzeit schloss Freud 1881 sein Medizinstudium ab. Er wollte seine Forschungsarbeit nicht aufgeben und blieb als Instruktor im physiologischen Labor an der Universität. Erst 1883 gab er auf von Brückes dringendes Anraten die Forschungsarbeit auf, um praktische Erfahrung zu gewinnen.
In den nächsten drei Jahren arbeitete Freud am Wiener Allgemeinen Krankenhaus, wo er sich nacheinander mit der Psychiatrie, der Dermatologie und den Nervenkrankheiten befasste. 1885 erhielt er an der Universität Wien eine Stelle als Dozent für Neuropathologie und verließ das Krankenhaus. Im Lauf desselben Jahres wurde ihm ein staatliches Stipendium gewährt, das es ihm ermöglichte, in Paris 19 Wochen bei dem französischen Neurologen Jean Charcot zu studieren. Dieser war damals Klinikdirektor des Psychiatrischen Krankenhauses Salpêtrière und behandelte die neurologischen Krankheiten mit Hypnose. Freud untersuchte unter Charcots Anleitung hauptsächlich die Hysterie; diese Studien lenkten sein Interesse nachhaltig auf die Psychopathologie die wissenschaftliche Erforschung psychischer Störungen.
1886 eröffnete Freud in Wien eine neurologische Privatpraxis. Dass er Charcots damals als unorthodox geltende Auffassungen zu Hysterie und Hypnotherapie nachdrücklich vertrat, stieß in der Wiener Ärzteschaft auf heftigen Widerstand. Diese Ablehnung trug mit dazu bei, dass seine Neurosenlehre erst mit erheblicher Verzögerung akzeptiert wurde.
Freuds erstes veröffentlichtes Werk, Zur Auffassung der Aphasien, erschien 1891; es handelte sich um die Untersuchung einer neurologischen Störung, bei der aufgrund einer organischen Hirnerkrankung (siehe Gehirn) die Fähigkeit verloren gegangen ist, Wörter auszusprechen oder vertraute Objekte zu benennen. Seine letzte neurologische Arbeit, den Handbuchbeitrag Die Infantile Cerebrallähmung, verfasste er 1897 nur auf Drängen des Herausgebers; zu dieser Zeit suchte er im Grunde nicht mehr nach physiologischen, sondern schon nach psychologischen Erklärungen für psychische Störungen. Alle weiteren Veröffentlichungen befassten sich mit diesem Forschungsgebiet, dem er 1896 den Namen Psychoanalyse gab.
In Freuds gemeinsam mit dem Wiener Arzt Josef Breuer verfasster Arbeit über Hysterie kündigte sich seine neue Orientierung bereits an. Diese Arbeit wurde 1893 als vorläufiges Papier vorgelegt und erschien zwei Jahre später überarbeitet und erweitert unter dem Titel Studien über Hysterie. Die Symptome der Hysterie werden darin als Manifestationen nicht abgeführter emotionaler Energie verstanden, die mit vergessenen psychischen Traumata (Verletzungen) zusammenhängen. Zur Behandlung wurde die Kranke (Hysterie wurde zumeist bei Frauen diagnostiziert) in Hypnose versetzt und dazu gebracht, sich an die traumatische (verletzende) Erfahrung zu erinnern und sie erneut zu erleben, um durch dieses kathartische Wiedererleben (siehe Katharsis) die Emotionen abzuführen, die für die Symptome verantwortlich sind. Die Veröffentlichung dieser Arbeit markiert den Beginn einer auf klinischen Beobachtungen basierenden psychoanalytischen Theoriebildung. Erst 1998 wurde eine bislang verschollen geglaubte Arbeit Freuds (Einige Betrachtungen zu einer vergleichenden Studie über organische und hysterische Lähmungen) in deutscher Übersetzung bekannt, die es bisher nur in einer englischen Übersetzung aus dem Jahr 1953 gab. Freud hatte diese Betrachtungen 1893 in französischer Sprache im Auftrag seines Lehrers Jean-Marie Charcot verfaßt, in der er Regeln aufstellte, mit denen organische von psychologisch bedingten Krankheiten unterschieden werden können, um viele sinnlose Untersuchungen und Behandlungen mit Medikamenten überflüssig zu machen. 95 Prozent der hysterischen Anfälle sind psychosomatische Krankheiten, die aber als organisch bedingte betrachtet und damit falsch behandelt werden.
Zwischen 1895 und 1900 formulierte Freud einen Großteil der Konzepte, die zum Kern der psychoanalytischen Lehre und Praxis wurden. Bald nach der Veröffentlichung seiner Studien über Hysterie gab er den Einsatz der Hypnose als kathartisches Verfahren auf; stattdessen untersuchte er nun den spontanen Gedankenfluss der Patienten von ihm als freie Assoziation bezeichnet, um die unbewussten psychischen Vorgänge aufzuklären, die den neurotischen Störungen zugrunde lagen (siehe Assoziation).
Aus seinen klinischen Beobachtungen erschloss Freud die Existenz der psychischen Mechanismen der Verdrängung und des Widerstandes. Die Verdrängung verstand er als unbewussten Mechanismus, der dem Bewusstsein die Erinnerung an schmerzliche oder bedrohliche Erlebnisse unzugänglich machen soll. Widerstand wird dann als unbewusste Abwehr gegen das Bewusstwerden der verdrängten Erfahrungen verstanden. Dieser Widerstand ist angstmotiviert.
Mit Hilfe der freien Assoziationen seiner Patienten spürte er dem Wirken der unbewussten Prozesse nach; von ihnen ließ er sich auch bei der Traumdeutung und der Deutung von Fehlleistungen leiten. Die Deutung von Träumen führte ihn zu seinen Theorien der infantilen (kindlichen) Sexualität und des so genannten Ödipuskomplexes, der erotischen Bindung des Kindes an den gegengeschlechtlichen Elternteil und den damit einhergehenden feindseligen Gefühlen gegenüber dem anderen Elternteil. Diese Auffassungen waren wie die gesamte Freudsche Theorie zum Sexual- und Aggressionstrieb immer heftig umstritten.
In diesen Jahren entwickelte er auch die Theorie der Übertragung: des Vorgangs, bei dem emotionale Einstellungen, die sich zunächst in der Kindheit gegenüber den Elternfiguren herausgebildet haben, später im Leben auf andere Menschen übertragen werden. In seinem bedeutendsten Werk, der Traumdeutung (1900), werden alle grundlegenden Konzepte dargelegt, auf denen Lehre und Praxis der Psychoanalyse aufbauen. Darin analysierte Freud zahlreiche eigene Träume, die er während einer dreijährigen Selbstanalyse seit 1897 aufgezeichnet hatte.
1902 erhielt Freud eine Professur an der Wiener Universität. Diese Ehre wurde ihm jedoch nicht in Anerkennung seiner Verdienste zuteil, sondern als Ergebnis der Bemühungen eines äußerst einflussreichen Patienten. Die Mediziner standen seinem Werk nach wie vor feindlich gegenüber; seine nächsten Veröffentlichungen, Zur Psychopathologie des Alltagslebens (1904) und Drei Abhandlungen zur Sexualtheorie (1905), vertieften den Graben zwischen Freud und der herrschenden medizinischen Lehre nur noch, was dazu führte, dass er auch weiterhin praktisch allein arbeitete.
1906 hatte Freud jedoch einen kleinen Kreis von Schülern und Anhängern um sich geschart, u. a. die österreichischen Psychiater Wilhelm Stekel und Alfred Adler, den österreichischen Psychologen Otto Rank, den amerikanischen Psychiater Abraham Brill und die Schweizer Psychiater Eugen Bleuler und Carl Gustav Jung. Als weitere bedeutende Mitglieder kamen 1908 der ungarische Psychiater Sándor Ferenczi und der britische Psychiater Ernest Jones hinzu.
Die wachsende Anerkennung der psychoanalytischen Bewegung ermöglichte 1910 die Gründung einer internationalen Organisation, der Internationalen Psychoanalytischen Vereinigung (IPV). Während die Bewegung sich ausweitete und in ganz Europa und den Vereinigten Staaten neue Anhänger gewann, kam es zwischen Freud und einigen Mitgliedern seines Kreises zu heftigen Kontroversen. So sagten sich Adler und Jung, die beide Freuds Auffassung vom sexuellen Ursprung der Neurosen nicht teilen konnten, bald von der Freudschen Psychoanalyse los und entwickelten eigene Theoriegebäude.
Seit Beginn des 1. Weltkrieges widmete sich Freud weniger den klinischen Beobachtungen; vielmehr konzentrierte er sich darauf, mit Hilfe seiner Theorien Religion, Mythologie, die Künste, die Literatur sowie vor allem Kultur und Gesellschaft zu untersuchen. 1923 erkrankte er an Gaumenkrebs, der neben einer Reihe von Operationen eine ständige schmerzhafte Behandlung erforderlich machte. Trotz dieses körperlichen Leidens veröffentlichte er auch während der kommenden 16 Jahre, wobei er sich hauptsächlich zu Problemen der Kultur und der Philosophie äußerte.
Nach der deutschen Besetzung Österreichs 1938 floh Freud mit seiner Familie nach London, wo er am 23. September 1939 starb.
Die große wissenschaftliche Leistung Freuds besteht darin, durch den Nachweis der Existenz und des Wirkens des Unbewussten ein völlig neues Verständnis der menschlichen Persönlichkeit ermöglicht zu haben. Darüber hinaus begründete er eine neue medizinische Disziplin und stellte grundlegende therapeutische Vorgehensweisen vor, die heute in abgewandelter Form in der psychotherapeutischen Behandlung (siehe Psychotherapie) der Neurosen und Psychosen in großem Umfang eingesetzt werden.
Unter seinen weiteren Werken sind zu nennen: Totem und Tabu (1913), Das Ich und das Es (1923), Das Unbehagen in der Kultur (1929), Neue Folge der Vorlesungen zur Einführung in die Psychoanalyse (1933) und Der Mann Moses und die monotheistische Religion (1939).
Unbewusstes, in der Psychologie derjenige hypothetische Bereich des Verstands, der die Wünsche, Erinnerungen, Ängste, Emotionen und Vorstellungen enthält, die durch das Bewusstsein daran gehindert werden, sich darzustellen. Diese Bereiche manifestieren sich stattdessen durch ihren Einfluss auf bewusste Prozesse sowie in Träumen und Neurosen. Nicht alle Aktivitäten des Verstands, deren sich der Mensch nicht bewusst ist, gehören zum Unbewussten. So gibt es z. B. Gedanken, die durch eine gerichtete Aufmerksamkeit bewusst gemacht werden können. Diese Gedanken werden als vorbewusst bezeichnet.
Die Theorie des Unbewussten wurde zwischen 1895 und 1900 von Sigmund Freud entwickelt. Er nahm an, das Unbewusste bestehe aus verdrängten Erfahrungen der Kindheit und schließe Triebkräfte oder Libido sowie deren Modifizierungen durch die Entwicklung des Über-Ichs ein. Dem schweizerischen Psychoanalytiker Carl Gustav Jung zufolge beinhaltet das Unbewusste auch bestimmte ererbte, universelle, archaische Vorstellungen, die zum kollektiven Unbewussten gehören.
Psychoanalyse, Bezeichnung einer bestimmten wissenschaftlichen Disziplin zur Erforschung unbewusster geistiger Prozesse; auf dieser gründet auch eine Form der Psychotherapie, die sich bestimmter Methoden bedient, wie z. B. der Deutung der geheimen Wünsche und der Widerstände, die deren freier Äußerung entgegengebracht werden. Der Begriff Psychoanalyse bezieht sich auch auf die systematische Struktur psychoanalytischer und psychopathologischer Theorien. Diese beruhen auf den Daten aus Deutungsversuchen und Therapien zum Verhältnis zwischen bewussten und unbewussten psychischen Prozessen.
Die Technik der Psychoanalyse und ein Großteil der psychoanalytischen Theorie wurden von Sigmund Freud entwickelt. Seine Arbeit bezüglich der Struktur und der Funktionsweise des menschlichen Geistes war sowohl in wissenschaftlicher als auch in praktischer Hinsicht von weit reichender Bedeutung.
Die erste von Freuds Neuerungen war seine Erkenntnis der unbewussten psychischen Vorgänge. Diese folgen anderen Gesetzmäßigkeiten als bewusste Prozesse. Unter dem Einfluss des Unbewussten können sich Gedanken und Gefühle, die eigentlich zusammengehören, verschieben oder aus ihrem Zusammenhang gerissen werden. Zwei ungleiche Vorstellungen oder Bilder können zu einer einzigen Vorstellung oder einem einzigen Bild verschmelzen; Gedanken können in Form von Bildern dramatisiert werden, anstatt sich als abstrakte Begriffe zu äußern; und manche Objekte können symbolisch in Form von Bildern anderer Objekte dargestellt werden, obwohl die Ähnlichkeit zwischen dem Symbol und dem ursprünglichen Objekt vage oder weit hergeholt erscheinen mag. Die Gesetze der Logik, die für das bewusste Denken unerlässlich sind, lassen sich auf diese unbewussten geistigen schöpferischen Prozesse nicht anwenden.
Die Erkenntnis dieser Funktionsweisen von unbewussten geistigen Vorgängen hat das Verständnis von zuvor so unverständlichen psychologischen Phänomenen wie dem Träumen ermöglicht. Durch die Analyse unbewusster Prozesse betrachtete Freud Träume als einen Schutzmechanismus, der den Schlaf gegen störende Impulse schützen sollte, die von innen an die Oberfläche drängten und mit frühen Kindheitserinnerungen zusammenhingen. So werden inakzeptable Impulse und Gedanken, auch latenter Trauminhalt genannt, in ein bewusstes Erlebnis umgewandelt, das nicht mehr unmittelbar verständlich ist und manifester Traum genannt wird. Das Wissen dieser unbewussten Mechanismen erlaubt dem Analytiker, die so genannte Traumarbeit (dies ist der Prozess, in dem der latente in den manifesten Traum umgewandelt wird), umzukehren und durch eine Interpretation des Traumes die ihm zugrunde liegende Bedeutung herauszufinden.
Eine grundlegende Annahme der Freudschen Theorie besteht darin, dass die unbewussten Konflikte mit instinktiven Impulsen (Trieben) zusammenhängen, die ihren Ursprung in der Kindheit haben. Wenn diese unbewussten Konflikte vom Patienten durch die Analyse erkannt werden, kann er Lösungen finden, die für den unreifen Geist des Kindes nicht möglich waren. Diese Beschreibung der Rolle instinktiver Triebe im Leben eines Menschen ist ein typisches Merkmal der Freudschen Theorie.
Nach Freuds Lehrschrift über kindliche Sexualität ist die Sexualität des Erwachsenen das Endprodukt eines komplexen Entwicklungsprozesses. Seinen Anfang nimmt er in der Kindheit, bezieht eine Vielzahl von Körperfunktionen oder -bereichen (orale, anale und genitale Zonen) mit ein und verschiedene Stadien des kindlichen Verhältnisses zu Erwachsenen, vor allem zu seinen Eltern. Von entscheidender Bedeutung ist dabei die so genannte ödipale Phase, die etwa im Alter von vier bis sechs Jahren auftritt, weil das Kind auf dieser Entwicklungsstufe zum ersten Mal einer emotionalen Bindung zum Elternteil des anderen Geschlechts fähig ist, die der Beziehung eines Erwachsenen zu seinem Partner ähnelt. Das Kind reagiert zugleich als Rivale des Elternteiles mit demselben Geschlecht. Die körperliche Unreife verurteilt das Verlangen des Kindes zur Frustration und seinen ersten Schritt zum Erwachsensein zum Scheitern. Geistige Unreife macht die Situation noch komplizierter, da sie die Kinder Angst vor ihren eigenen Phantasien haben lässt. Das Ausmaß, in dem das Kind dieser emotionalen Wallungen Herr wird und in dem diese frühkindlichen Bindungen, Ängste und Phantasien im Unbewussten weiterleben, hat einen starken Einfluss auf das spätere Leben als Erwachsener, vor allem auf seine Liebesbeziehungen.
Die Konflikte, die in den früheren Entwicklungsphasen auftreten, haben auch die wichtige Bedeutung eines formenden Einflusses, weil diese Probleme die frühesten Urformen so grundlegender menschlicher Situationen wie Abhängigkeit von anderen und Erfahrung von Autorität darstellen. Das Verhalten der Eltern, das diese gegenüber dem Kind während dieser Entwicklungsphasen zeigen, spielt ebenfalls eine grundlegende Rolle bei der Prägung des Individuums. Allerdings verkompliziert die Tatsache, dass das Kind nicht nur auf die objektive Realität reagiert, sondern auch auf phantastische Verzerrungen der Realität, die best gemeinten erzieherischen Bemühungen.
Der Versuch, die verwirrende Zahl von miteinander in Zusammenhang stehenden, im Zuge der psychoanalytischen Forschung gemachten Beobachtungen zu systematisieren, führte zur Entwicklung eines Modells des strukturellen Aufbaus der Psyche. Diese besteht aus drei funktionellen Systemen, die zweckmäßig als Es, Ich und Überich bezeichnet werden.
Das erste System bezieht sich auf die sexuellen und aggressiven Neigungen, die ihren Ursprung im Körper haben, der vom Geist unterschieden wird. Freud nannte diese Neigungen Triebe. Sie werden oft ungenau als Instinkte bezeichnet, um auf ihren inneren Ursprung hinzuweisen. Diese dem Körper innewohnenden Triebe verlangen nach sofortiger Befriedigung, die als angenehm empfunden wird. Das Es wird daher vom Lustprinzip beherrscht. In seinen späteren Schriften tendierte Freud eher zu einer psychologischen als zu einer biologischen Einordnung der Triebe.
Die Aufgabe des zweiten Systems, des Ichs, ist die Gewährleistung der Befriedigung. Das Ich ist das Zentrum von Funktionen wie Wahrnehmung, Denken und motorische Kontrolle, durch die das Ich Umweltbedingungen genau einschätzen kann. Um seine Funktion der Anpassung, oder des Realitätstestes, zu erfüllen, muss das Ich in der Lage sein, die Befriedigung der instinktiven Impulse aus dem Es zurückzustellen. Um sich gegen inakzeptable Impulse zu verteidigen, entwickelt das Ich spezielle psychische Hilfsmittel, die als Abwehrmechanismen bezeichnet werden. Diese umfassen z. B. Verdrängung (das Aussperren von Impulsen aus der bewussten Wahrnehmung), Projektion (der Prozess, seine eigenen unbewussten Wünsche anderen zuzuschreiben) und Reaktionsbildung (der Aufbau eines Verhaltensmusters, das in einem direkten Widerspruch zu einem starken unbewussten Bedürfnis steht). Solche Abwehrmechanismen werden immer dann aktiviert, wenn Angst die Gefahr signalisiert, dass die ursprünglichen inakzeptablen Impulse wieder an die Oberfläche kommen könnten.
Inakzeptabel wird ein Impuls des Es nicht nur durch die zeitweilige Notwendigkeit, seine Befriedigung zurückzustellen, bis das Individuum die geeigneten Umweltbedingungen gefunden hat. Viel häufiger erfolgt die Einstufung als inakzeptabel infolge eines Verbots, das dem Individuum von anderen auferlegt worden ist, meist von seinen Eltern. Die Gesamtheit dieser Anforderungen und Verbote stellt den wesentlichen Gehalt des dritten Systems, des Überichs, dar. Seine Funktion ist es, das Ich in Übereinstimmung mit den von den Eltern vorgegebenen verinnerlichten (internalisierten) Normen zu kontrollieren. Wenn die Anforderungen des Überichs nicht erfüllt werden können, kann es bei der betreffenden Person zu einem Gefühl der Scham und Schuld kommen.
Da das Überich in der Freudschen Theorie aus dem Kampf, den ödipalen Konflikt zu überwinden, hervorgeht, ist seine Macht der eines Triebes vergleichbar. Es ist teilweise unbewusst und kann Schuldgefühle aufkommen lassen, die nicht durch irgendeine bewusste Überschreitung gerechtfertigt werden. Das Ich, das zwischen den Anforderungen des Es, denen des Überichs und denen der Außenwelt vermitteln muss, ist unter Umständen nicht stark genug, diese miteinander in Konflikt stehenden Kräfte zu versöhnen. Je mehr das Ich in seiner Entwicklung behindert wird, weil es in frühere Konflikte verstrickt ist (Fixierungen oder Komplexe), oder je mehr es auf frühere Befriedigungen und archaische Funktionsweisen zurückgreift (Regression), desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, diesem Druck zu unterliegen. Das Individuum ist unfähig, normal zu funktionieren, und kann seine begrenzte Kontrolle und seine Integrität nur aufrechterhalten, indem es neurotische Symptome entwickelt, in denen sich die Spannungen offenbaren.
Eine der Säulen der modernen psychoanalytischen Theorie und Praxis ist das Konzept der Angst, die in bestimmten Gefahrensituationen geeignete Abwehrmechanismen auslösen soll. Diese Gefahrensituationen sind nach der Beschreibung Freuds die Furcht vor dem Verlassenwerden oder der Verlust eines geliebten Menschen (des Objekts); das Risiko, die Liebe des Objekts zu verlieren; die Gefahr der Vergeltung und Bestrafung; und ein dem Zufall unterliegender (auch unbegründeter) Schuldvorwurf durch das Überich. Daher stellen alle Symptome, dazu gehören charakterliche und impulsive Störungen, die Freud Perversionen nannte, und Sublimierungen ausnahmslos Kompromisse dar. Diese Kompromisse sind nichts anderes als verschiedene Formen der Anpassung; das Ich versucht diesen Zustand der Anpassung zu erreichen, indem es die sich im Konflikt befindlichen Kräfte in seinem Geist mehr oder weniger erfolgreich zu vereinen sucht.
Verschiedene Schulen der Psychoanalyse haben ihre Lehrmeinungen anders benannt, um auf Abweichungen von der Freudschen Theorie aufmerksam zu machen.
Carl Gustav Jung, einer der ersten Schüler Freuds, gründete schließlich eine eigene Schule, die er Analytische Psychologie nannte. Wie Freud verwendete auch Jung das Konzept der Libido; allerdings bedeutete letztere für ihn nicht nur sexuelle Triebe, sondern die Gesamtheit aller kreativen Instinkte und Impulse sowie die gesamte Motivationskraft eines Menschen.
Nach Jungs Ansicht besteht das Unbewusste aus zwei Teilen: dem privaten Unbewussten, das die gesamten persönlichen Erfahrungen des Individuums enthält, und dem kollektiven Unbewussten, dem Sammelbecken sämtlicher Erfahrungen der Menschheit. Im kollektiven Unbewussten gibt es eine Reihe von Urbildern, oder Archetypen, die allen Individuen eines bestimmten Landes oder einer geschichtlichen Epoche gemeinsam sind. Archetypen haben die Form von kleinen Stücken intuitiven Wissens oder einer Ahnung und existieren normalerweise nur im kollektiven Unbewussten des Individuums.
Wenn das Bewusstsein keine Bilder enthält, wie während des Schlafes, oder wenn es unkonzentriert ist, dominieren die Archetypen. Diese tendieren dazu, natürliche Prozesse in Form von guten und bösen Geistern, Feen und Drachen zu personifizieren. Mutter und Vater sind ebenfalls wichtige Archetypen.
Ein wichtiges Konzept in Jungs Theorie ist die Existenz zweier grundlegend verschiedener Typen von Persönlichkeit, geistiger Einstellung und Funktionsweise. Wenn die Libido und das allgemeine Interesse des Individuums nach außen auf Menschen und Objekte der Außenwelt gerichtet werden, spricht man von einer extrovertierten Person. Wenn das Gegenteil der Fall ist und Libido und Interessen auf die eigene Person bezogen sind, spricht man von einem introvertierten Typ. Bei einem völlig normalen Individuum halten sich diese beiden Tendenzen die Waage und keine dominiert, aber meist tendiert die Libido hauptsächlich in die eine oder andere Richtung. Als Folge können zwei Persönlichkeitstypen unterschieden werden.
Jung lehnte Freuds Unterscheidung zwischen dem Ich und dem Überich ab; er erkannte einen Teil der Persönlichkeit, der etwas dem Überich ähnelt und den er die Persona nannte. Diese Persona stellt das dar, was der Mensch anderen gegenüber sein möchte, im Gegensatz zu dem, was der Mensch tatsächlich tut. Die Persona ist die Rolle, die Individuen für ihr Leben wählen, der Eindruck, den sie auf ihre Umwelt machen wollen.
Alfred Adler, ein anderer von Freuds Schülern, unterschied sich insoweit von Freud und Jung, als er den Schwerpunkt auf ein Gefühl der Unterlegenheit legte, das seiner Meinung nach die treibende Kraft des Menschen darstellt. Dieses Gefühl entsteht, sobald ein Kleinkind die Existenz von anderen Menschen in seiner Umgebung begreift, die besser in der Lage sind, für sich zu sorgen und mit ihrer Umwelt zurechtzukommen. Ab dem Moment, in dem sich das Gefühl der Unterlegenheit eingestellt hat, versucht das Kind, dieses Gefühl zu überwinden. Weil Unterlegenheit unerträglich ist, kann es passieren, dass das Individuum die Kontrolle über die von seinem Geist errichteten Kompensationsmechanismen verliert. Die Folge ist eine egozentrische, neurotische Haltung, Überkompensation und ein Rückzug aus der realen Welt und ihren Problemen.
Adler hob vor allem jene Unterlegenheitsgefühle hervor, die aus den drei nach seiner Ansicht wichtigsten Beziehungen entstehen: die zwischen dem Individuum und Arbeit, Freunden und geliebten Menschen. Das Vermeiden von Unterlegenheitsgefühlen in diesen Beziehungen veranlasst das Individuum, sich im Leben Ziele zu setzen, die häufig unrealistisch sind und sich oft als übertriebener Wunsch nach Macht und Dominanz äußern. Dies führt zu jeder Art asozialen Verhaltens, vom Schikanieren anderer und Prahlen bis zur politischen Tyrannei. Adler glaubte, dass eine Analyse ein gesundes und vernünftiges Gemeinschaftsverhalten fördern kann, das nicht destruktiv, sondern konstruktiv ist.
Ein anderer Schüler Freuds, Otto Rank, formulierte eine neue Theorie der Neurose, indem er alle neurotischen Störungen auf das Urtrauma der Geburt zurückführte. In seinen späteren Werken beschrieb er die persönliche Entwicklung als eine Entwicklung von vollkommener Abhängigkeit von Mutter und Familie zu einer physischen Unabhängigkeit, die mit der geistigen Abhängigkeit von der Gesellschaft einhergeht, und schließlich zu einem Endstadium völliger geistiger und psychischer Befreiung führt. Rank maß auch dem Willen große Bedeutung bei, den er als positive, leitende Organisation und Integration des Selbst definierte, das die instinktiven Triebe sowohl kreativ nutzt als auch zurückdrängt und kontrolliert.
Spätere erwähnenswerte Modifizierungen der psychoanalytischen Theorie umfassen u. a. die der Psychoanalytiker Erich Fromm, Karen Horney und Harry Stack Sullivan. Diese Modifizierungen werden auch unter dem Begriff Neoanalyse zusammengefasst. Fromm betonte in seinen Theorien vor allem die Vorstellungen, dass die Gesellschaft und das Individuum keine zwei getrennten und gegensätzlichen Kräfte darstellen, sondern dass das Wesen der Gesellschaft von deren historischem Hintergrund bestimmt und dass die Bedürfnisse und Wünsche von Individuen im Großen und Ganzen von der Gesellschaft, in der sie leben, geformt werden. Fromm zufolge besteht das fundamentale Problem der Psychoanalyse und der Psychologie konsequenterweise nicht in der Lösung von Konflikten zwischen festen und unveränderlichen instinktiven Trieben des Individuums und den festen Ansprüchen und Gesetzen der Gesellschaft, sondern im Erreichen von Harmonie und eines Verständnisses der Beziehung zwischen Individuum und Gesellschaft. Fromm hob auch die Bedeutung der Notwendigkeit für Individuen hervor, ihre geistigen, emotionalen und sinnlichen Kräfte vollkommen beherrschen zu lernen.
Horney arbeitete vor allem therapeutisch und erforschte hierbei das Wesen von Neurosen, die sie in zwei Arten untergliederte: in Situationsneurosen und Charakterneurosen. Situationsneurosen entstehen aus der Angst, die bei einem einzelnen Konflikt auftritt, wie der Konfrontation mit einer schwierigen Entscheidung. Obwohl solche Neurosen eine Person zeitweilig paralysieren (lähmen) und sie dadurch denk- und handlungsunfähig machen können, sind sie nicht sehr tief in der Psyche verwurzelt. Charakterneurosen werden durch eine grundlegende Angst und eine grundlegende Feindseligkeit charakterisiert, die auf einem Mangel an Liebe und Zuneigung in der Kindheit beruhen.
Sullivan glaubte, dass jede Entwicklung nur durch die Beziehungen zu anderen beschrieben werden kann. Sowohl Charaktertypen als auch neurotische Symptome erklären sich als Ergebnis des Kampfes mit der Angst, die sich aus diesen Beziehungen mit anderen ergibt, und als Sicherheitssystem, das zur Verringerung der Angst aufrechterhalten wird.
Eine wichtige Denkrichtung, die als englische Schule der Psychoanalyse bekannt ist, beruht auf den Lehren der Psychoanalytikerin Melanie Klein. Ihr Einfluss ist in ganz Europa und Südamerika sehr stark, und ihre wichtigsten Theorien wurden von Beobachtungen abgeleitet, die bei der Psychoanalyse von Kindern gemacht wurden.
Klein postulierte die Existenz komplexer unbewusster Phantasien bei Kindern unter sechs Monaten. Die Hauptquelle der Angst ist die Bedrohung der Existenz, der Todesinstinkt. Abhängig davon, wie konkret das Kind mit den Sinnbildern destruktiver Kräfte in seinen unbewussten Phantasien als Kleinkind umgeht, entstehen zwei grundlegende geistige Haltungen, die Klein die depressive und die paranoide Haltung nannte. Bei der ersteren besteht der Abwehrmechanismus des Ichs in der Projektion des gefährlichen inneren Objekts auf einen Repräsentanten in der Außenwelt, der als wirkliche, aus der Außenwelt kommende Bedrohung behandelt wird. In der depressiven Haltung wird das bedrohliche Objekt verinnerlicht und in der Phantasie(BM-1) als tatsächlich in der Person enthalten empfunden. Symptome der Depression und Hypochondrie sind die Folge. Obwohl erhebliche Zweifel darüber bestehen, dass solche komplexen unbewussten Phantasien bei Kleinkindern auftreten, sind diese Beobachtungen für die Behandlung unbewusster Phantasien und paranoider Wahnvorstellungen in Psychologie und Psychiatrie sowie für Theorien über frühe Objektbeziehungen von größter Bedeutung.
Das Kernstück der Psychoanalyse, die Krankheitslehre (da von Freud aus der Behandlung psychisch Kranker entwickelt), hat sich in Abhängigkeit von den psychoanalytisch behandelbaren Störungsbildern und den ihnen angemessenen Behandlungstechniken sowie den Veränderungen der Nachbarwissenschaften Biologie, Psychologie, Soziologie und Ethnologie schon in Freuds Werk und besonders seit seinem Tod stark verändert. Sie wurde von der ursprünglichen Beschränkung auf die so genannten Neurosen mit den Störungsbildern der Hysterie, Zwangsneurosen, Angst- und Konversionsneurosen sowie den Perversionen erweitert auf psychosomatische Krankheiten sowie narzisstische und psychotische Störungen. Der wissenschaftliche Status der Krankheitslehre ist umstritten. Das Behandlungsverfahren hat sich von der klassischen Behandlungstechnik wohlwollender Neutralität des Therapeuten bei Deuten, Stützen und Konfrontieren in Abhängigkeit vom Störungsbild und der Belastbarkeit des Patienten erheblich weiterentwickelt. Es hat sich gezeigt, dass unabhängig von der Richtigkeit der Deutung ein großer Teil der Erfolge auf die Qualität der Beziehung zwischen Patient und Therapeut zurückzuführen ist. Somit besteht ein wesentliches Problem der analytischen Behandlungstechnik in der Handhabung der Gefühle, die die Patienten im Analytiker hervorrufen.
Bezüglich der Metatheorie gibt es nur noch beschränkten Konsens zwischen den unterschiedlichen Psychologen und Theoretikern. Gemeinsam geblieben ist die Vorstellung vom psychischen Determinismus, demzufolge Psychisches niemals zufällig ist, sondern unter Rückgriff auf die Lebensgeschichte teilweise aufgedeckt und erklärt werden kann. Diese Aufdeckung ist nur gegen den Widerstand und die Abwehr des Betroffenen möglich und schlägt sich in unbewussten Determinanten des emotionalen Erlebens und Gestaltens von zwischenmenschlichen Beziehungen, Übertragungen, Fehlleistungen, Träumen u. a. nieder.
In jüngster Zeit hat sich die Psychoanalyse für das Verständnis der Irrationalität gesellschaftlicher Entwicklungsphänomene als sehr nutzbringend erwiesen, obgleich die psychoanalytischen Gesellschaftsdiagnosen nicht zu einheitlichen Ergebnissen geführt haben.
Nervensystem, hierarchisch gegliedertes System miteinander verbundener Nervenzellen (Neuronen). Das Nervensystem ist für die Aufnahme und Weiterleitung von Reizen, für die Erregungsverarbeitung, für die Aktivierung der Muskeln sowie für die Koordination und Aufrechterhaltung von Organfunktionen des vielzelligen Organismus zuständig.
Die Reizwahrnehmung erfolgt durch spezialisierte Sinneszellen oder Rezeptoren, die Weiterleitung der Information durch spezialisierte Zellen, so genannte Neuronen (Nervenzellen, Ganglienzellen). Man unterscheidet Neuronen mit relativ langsamer und unspezifischer Aktivität von solchen mit rascher Erregungsleitung.
Nervenzellen gliedern sich generell in einen plasmareichen Zellkörper (Perikaryon), der u. a. den Zellkern enthält, sowie einer wechselnden Zahl erregungsleitender Zellfortsätze Axon und Dendriten. Dendriten sind relativ kurze, verästelte Fortsätze, über welche die Nervenzelle Erregungsimpulse anderer Nervenzellen erhält. Das Axon ist dagegen in der Regel sehr lang und überträgt die Antwortsignale der Nervenzelle an andere Nervenzellen. Die Fähigkeit der Nervenzellen, auf bestimmte Reize mit einer bestimmten Aktivität zu reagieren, macht sie zu einem wichtigen Element bei der Übermittlung von Information zwischen den Teilen des Körpers. Siehe Neurophysiologie
Alle vielzelligen Organismen besitzen ein mehr oder weniger komplexes Nervensystem. Das Nervensystem der Nesseltiere, beispielsweise der Quallen, ist relativ einfach organisiert. Es besteht aus netzförmig miteinander verbundenen Neuronen, die keine hierarchische Organisation erkennen lassen. Bei den etwas höher entwickelten Tieren, wie z. B. Krebstieren, Insekten oder Spinnen, ist das Nervensystem entsprechend komplexer. In seiner Grundorganisation entspricht es dem Strickleiternervensystem der Ringelwürmer, das sich aus segmental angeordneten Ganglien zusammensetzt. Die einzelnen Ganglien bilden durch quer und längs verlaufende Verbindungen eine Art Kette. Bei vielen Insekten und Krebstieren sind die einzelnen Ganglien durch Verschmelzung zu großen Nervenknoten konzentriert. Bei den Schnecken kommt es durch die Drehung des Eingeweidesackes zu einer Überkreuzung von Nervenfasern.
Das Nervensystem der Wirbeltiere weicht in seinem Bau stark von dem der wirbellosen Tiere ab. Nach der Lage im Körper wird das Nervensystem der Wirbeltiere in das Zentralnervensystem und das periphere Nervensystem unterteilt. Zum Zentralnervensystem gehören das Gehirn und das entlang der Wirbelsäule gelegene Rückenmark. Es ist mit dem Gehirn über eine Öffnung an der Schädelbasis verbunden. Alle übrigen Teile des Nervensystems gehören zum peripheren Nervensystem. Beide Teile des Zentralnervensystems sind mit den übrigen Regionen des Körpers durch Nervenfasern verbunden. Kommt es zu einem Zirkelschluss von auslösendem Reiz und nervöser Reaktion am Auslöseort, so liegt ein Reflex vor.
Die Haut ist mit verschiedenen hoch spezialisierten Sinneszellen ausgestattet, von denen jede auf einen ganz bestimmten Außenreiz reagiert und diesen auf nervöse Leitungselemente überträgt. Man unterscheidet primäre und sekundäre Sinneszellen. Primäre Sinneszellen haben einen eigenen Fortsatz, der die Erregung zum Zentralnervensystem weiterleitet. Sekundäre Sinneszellen sind reine Rezeptorzellen und besitzen keinen Fortsatz. Die Weiterleitung erfolgt über nachgeschaltete Nervenzellen. Außerdem gibt es in der Haut noch weit verzweigte, freie Nervenendungen von so genannten Sinnesnervenzellen, die u. a. bei der Schmerzwahrnehmung eine Rolle spielen. Die Sinneszellen leiten den aufgenommenen Reiz entweder direkt an ein Motorneuron, das seinerseits einen Muskel innerviert, oder an Nervenbahnen, die weiter entfernt liegende Zentren im Nervensystem innervieren. Im ersten Fall besteht die Reizreaktionskette aus zwei hintereinander geschalteten Neuronen, wobei das erste Neuron ein sensibles (afferentes), das zweite ein motorisches Neuron ist. Diese Verbindung bezeichnet man auch als Reflexbogen. Viele Funktionen des Nervensystems, wie z. B. die Drüsentätigkeit oder der Schluck- und Niesreflex, werden über Reflexbögen, ohne Beteiligung des Gehirns, gesteuert.
Man unterscheidet zwischen Kopfnerven (Kranialnerven) und Rückenmarksnerven (Spinalnerven). Die Kopfnerven ziehen durch viele Öffnungen (Foramen) im Schädel von Kopf und Nacken zum Gehirn. Die Nerven des Rückenmarks (Spinalnerven) verlassen die Wirbelsäule durch entsprechende seitliche Öffnungen der Wirbelsäule. Beide Nervengruppen enthalten sowohl zum Gehirn bzw. Rückenmark führende (afferente) als vom Zentralnervensystem abgehende (efferente) Bahnen. Afferente Fasern sind daher sensorisch, efferente Fasern sensorisch oder motorisch, je nachdem welches Gebiet sie innervieren.
Kopf- und Rückenmarksnerven liegen paarig vor (12 bzw. 31 an der Zahl). Unter den Kopfnerven bildet der Vagusnerv (Nummer 10) eine Ausnahme: Er zieht nämlich nicht nur in die Gesichts- und Nackenregion, sondern breitet sich über die Brust- und Bauchregion aus. Der zweite, siebte und achte Kopfnerv bilden jeweils den Sehnerv, den Geschmacksnerv bzw. den Hörnerv. Der motorische Anteil der Kopfnerven innerviert den Kopf, die Augen, das Gesicht, die Zunge und den Rachen sowie die Kaumuskulatur. Die Nerven des Rückenmarks treten auf der Höhe eines jeden Wirbels jeweils links und rechts in zwei Bündeln aus der Wirbelsäule aus: Über die Hinterhornwurzel (dorsale Wurzel) verlassen sensorische und vegetative Fasern das Rückenmark, über die Vorderhornwurzel (ventrale Wurzel) motorische und vegetative Fasern. Danach vereinigen sie sich zu den Spinalnerven.
Das vegetative Nervensystem besteht aus großen Faserkomplexen, welche die inneren Organe, Herz, Blutgefäßsystem und Drüsen innervieren. Man unterscheidet hinsichtlich der Funktion zwei mehr oder weniger antagonistisch arbeitende Untersysteme: das sympathische (Sympathikus) und das parasympathische (Parasympathikus) Nervensystem. Die Wirkung des Sympathikus auf den Organismus ist im Allgemeinen anregend, die des Parasympathikus beruhigend. Der Sympathikus nimmt seinen Ursprung etwa in der Mitte des Rückenmarks und verzweigt sich über weite Teile des Körpers. Der Parasympathikus entspringt aus den übrigen Bereichen des Rückenmarks, also aus der Kopfregion und der Sakralregion. Auch er ist stark verzweigt und innerviert im Wesentlichen dieselben Organe wie der Sympathikus.
Ein eigenständiges zweites Nervensystem im Bauchraum des Menschen enthält etwa 100 Millionen Nervenzellen und damit mehr als das Rückenmark der Wirbelsäule. Dieses so genannte enterische Nervensystem oder ENS ist in seiner Funktion dem Gehirn nicht unähnlich. So nutzt es praktisch dieselben Neurotransmitter wie Serotonin und Dopamin, und es besteht eine Art von Blut-Hirn-Schranke, durch welche die Nervenzellen des ENS vor gefährlichen Stoffen geschützt werden. Das enterische Nervensystem verfügt u. a. über spezielle Versorgungszellen für Muskulatur, welche die Nahrung durch den Verdauungstrakt leitet. Es ist als hauchdünne Schicht zwischen Muskelschichten des Verdauungstrakts eingebettet. Eine Verbindung zwischen Gehirn und ENS besteht durch den Vagusnerv, doch kann das ENS ohne Mitwirkung des Gehirns eigenständig arbeiten.
Zwei Wissenschaftszweige befassen sich mit Störungen des Nervensystems: Gegenstand der Neurologie sind Funktionsstörungen des Gehirns, für die es eine anatomische oder physiologische Ursache gibt. Die Psychiatrie erforscht und behandelt Verhaltensstörungen, die aufgrund einer Störung im Nervensystem auftreten. Der Übergang von der Neurologie zur Psychiatrie ist naturgemäß fließend (psychische Störungen).
Zu den häufigsten Erkrankungen des Nervensystems gehören Missbildungen, Vergiftungen, Stoffwechseldefekte, Gefäßerkrankungen, Entzündungen, Degenerationen und Tumore. Dabei sind entweder die Nervenzellen selbst betroffen oder das Stütz- und Nährgewebe des Gehirns, die Neuroglia. Eine der häufigsten Ursachen für Lähmungen ist die Hirnblutung oder andere Formen des Schlaganfalls. Einige Krankheiten treten in Abhängigkeit von der geographischen Lage oder vom Alter gehäuft auf. So ist z. B. die multiple Sklerose in den gemäßigten Breiten verglichen mit tropischen Gegenden relativ häufig.
Das Nervensystem kann von Bakterien, Viren oder Parasiten befallen werden. Eine Meningitis kann beispielsweise durch verschiedene Infektionen hervorgerufen werden. Eine Form wird durch Tollwutviren übertragen. Einige Viren befallen nur ganz bestimmte Teile des Nervensystems. So ist bei Poliomyelitis nur das Rückenmark betroffen, bei Enzephalitis nur das Gehirn.
Entzündungen des Nervensystems werden nach dem Teil benannt, der befallen ist. Bei einer Myelitis ist das Rückenmark entzündet. Ist ein Nerv betroffen, spricht man von Neuritis. Eine Neuritis kann auch durch Vergiftung, durch Alkohol oder durch eine Verletzung hervorgerufen werden. Bei Gehirntumoren sind meist die Hirnhäute oder die Neuroglia betroffen (siehe Krebs). Bei bestimmten Nervenkrankheiten, wie Neuralgien, Migräne und Epilepsie, kann eine organische Ursache nur schwer nachgewiesen werden.
US-amerikanische Forscher berichteten 1997 in der Zeitschrift Nature, transplantierte Nervenzellen hätten neues Wachstum gezeigt. Die ins Gehirn von Ratten implantierten Zellen bildeten neue Ausläufer bis sieben Millimeter Länge. Diese Erkenntnis lässt sich jedoch derzeit nicht therapeutisch nutzen.
Teilgebiet der Medizin, das sich mit psychischen Störungen befasst. Psychiater diagnostizieren und behandeln nicht nur derartige Erkrankungen, sie führen auch Forschungen zum besseren Verständnis und zur Vorbeugung dieser Schäden durch.
Psychiater sind Fachärzte, die sich nach abgeschlossenem Medizinstudium im Fachbereich Psychiatrie weiterqualifiziert haben. Viele Psychiater bilden sich weiter fort in Psychoanalyse, Kinderpsychiatrie oder anderen Spezialbereichen ihres Fachgebiets. Sie behandeln Patienten in privater Praxis, in allgemeinen Krankenhäusern oder in speziellen Kliniken für seelisch Kranke. Einige Psychiater widmen einen Teil oder ihre gesamte Zeit der Forschung oder erstellen Behandlungsprogramme für Geisteskranke. Im Gegensatz dazu sind Psychologen, die häufig eng mit Psychiatern zusammenarbeiten und häufig die gleichen Patientengruppen behandeln, nicht als Mediziner ausgebildet. Folglich diagnostizieren sie weder körperliche Erkrankungen, noch verordnen sie Medikamente.
Der Bereich der Psychiatrie ist ein ungewöhnlich breites medizinisches Fachgebiet. Seelische Störungen und Geisteskrankheiten können sich auf fast alle Aspekte im Leben des Patienten auswirken, darunter auf Körperfunktionen, Verhalten, Gefühle, Gedanken, Wahrnehmung, zwischenmenschliche Beziehungen, Sexualität, Arbeit und Freizeit. Solche Störungen werden durch ein Zusammenspiel von biologischen, seelischen und gesellschaftlichen Faktoren verursacht, in das bisher kaum Einblick besteht. Aufgabe der Psychiatrie ist es, diese unterschiedlichen Faktoren und Manifestationen (Äußerungen) der Geisteskrankheit zu erklären.
In der westlichen Welt spezialisierten sich Ärzte im 19. Jahrhundert allmählich auf die Behandlung von Geisteskranken. Sie wurden als Nervenärzte bezeichnet und waren zu jener Zeit in großen Irrenanstalten tätig. Sie praktizierten dort eine so genannte moralische Behandlung. Damit verfolgten sie einen menschlichen Ansatz, der auf die Beruhigung geistig-seelischer Verwirrung und die Wiederherstellung der Vernunft abzielte. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts kam man von dieser Behandlungsweise ab und damit auch von der stillschweigenden Anerkenntnis, dass seelische Störungen und Geisteskrankheiten sowohl von psychischen als auch von sozialen Einflüssen hervorgerufen werden. Eine gewisse Zeit konzentrierte sich die Psychiatrie ausschließlich auf biologische Faktoren. Medikamente und andere somatische (körperliche) Behandlungen waren üblich. Der deutsche Psychiater Emil Kraepelin bestimmte seelische Störungen und Geisteskrankheiten und ordnete sie zu einem System, das zur Grundlage moderner Diagnostik wurde. Eine weitere wichtige Persönlichkeit auf diesem Gebiet war der Schweizer Psychiater Eugen Bleuler, der den Begriff Schizophrenie prägte und deren Eigenschaften beschrieb.
Die Entdeckung unbewusster Ursachen für ein bestimmtes Verhalten bereicherte die Theorien der Psychiatrie und war in der Folge richtungweisend für die psychiatrische Praxis. Diese Erkenntnisse wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts von den Schriften Sigmund Freuds zum Thema der Psychoanalyse geprägt. Damit wandte sich die Aufmerksamkeit Vorgängen innerhalb der Psyche (der Seele) des Einzelnen zu. Die Psychoanalyse wurde zur bevorzugten Behandlungsmethode für seelische Störungen und Geisteskrankheiten. In den vierziger und fünfziger Jahren kam es nochmals zu einer neuen Gewichtung: Diesmal wurde sozialen und körperlichen Einflüssen mehr Bedeutung beigemessen. Viele Psychiater hatten die biologischen Faktoren der Geisteskrankheiten fast völlig außer Acht gelassen, andere jedoch untersuchten diese und wandten körperliche Behandlungsmethoden wie die Elektroschocktherapie und Psychochirurgie an.
Dramatische Veränderungen in der Therapie seelisch und geistig kranker Patienten begannen Mitte der fünfziger Jahre mit Einführung der ersten wirksamen Arzneimittel zur Behandlung psychotischer Symptome. Neben der medikamentösen Behandlung wurden in Nervenheilanstalten auch neue, fortschrittlichere und menschlichere Verfahren und Behandlungsstrategien eingeführt. In den sechziger und siebziger Jahren behandelte man immer mehr Patienten auch außerhalb geschlossener Anstalten. Die Unterstützung der psychiatrischen Forschung führte zu bedeutenden neuen Erkenntnissen, insbesondere zu Einblicken in die genetischen (erblichen) und biochemischen Ursachen seelischer und geistiger Erkrankungen und in die Funktionsweise des Gehirns. Dadurch verlagerte sich in den achtziger Jahren das Interesse wiederum hin zu den biologischen und eher weg von den psychosozialen Einflüssen auf die geistig-seelische Gesundheit und deren Störungen.
Psychiater wenden eine Reihe verschiedener Verfahren zur Bestimmung seelischer oder geistiger Störungen an. An erster Stelle steht die psychiatrische Befragung. Dabei wird die psychiatrische Krankheitsgeschichte oder Anamnese des Patienten aufgenommen und sein gegenwärtiger Geisteszustand ermittelt. Die psychiatrische Anamnese liefert ein Bild der Persönlichkeit und der Eigenschaften des Patienten, seiner Beziehungen zu anderen sowie früherer und derzeitiger Erfahrungen mit psychiatrischen Problemen. All das schildert der Patient mit seinen eigenen Worten (manchmal ergänzt durch Aussagen anderer Familienmitglieder). Diese Bestandsaufnahme lässt sich mit der körperlichen Eingangsuntersuchung in der Allgemeinmedizin vergleichen. Es lassen sich daraus Aspekte der geistigen Funktionsfähigkeit des Patienten entnehmen und einordnen.
Einige diagnostische Methoden stützen sich auf Untersuchungen durch andere Fachärzte und Spezialisten. Psychologen führen Intelligenz- und Persönlichkeitstests durch, sowie Tests, mit deren Hilfe Schädigungen am Gehirn oder anderen Bereichen des Zentralnervensystems festgestellt werden. Auch Neurologen untersuchen psychiatrische Patienten auf Schädigungen und Erkrankungen des Nervensystems. Manchmal untersuchen andere Fachärzte Patienten, die über körperliche Symptome klagen. Der Psychiater stellt anhand all dieser Informationen und auf der Grundlage psychiatrischer Kriterien seine Diagnose.
Die psychiatrische Behandlung lässt sich in zwei Klassen einteilen: organische und nichtorganische Methoden. Organische Behandlungsformen, beispielsweise mit Medikamenten, wirken unmittelbar auf den Körper ein. Nichtorganische Behandlungsmethoden verbessern den Zustand des Patienten auf psychologischem Wege, z. B. durch Psychotherapie oder Veränderung des sozialen Umfelds.
Die Verabreichung psychotroper Medikamente ist bei weitem die am häufigsten angewandte organische Behandlungsform. Als erste wurden die antipsychotisch wirkenden Neuroleptika entwickelt. Man setzt sie hauptsächlich zur Behandlung von Schizophrenie ein. Die am häufigsten verwendete Gruppe der Neuroleptika sind Phenothiazine. Weitere Beispiele sind Thioxanthene, Butyrophenone und Indole. Alle antipsychotischen Arzneimittel vermindern Symptome wie Wahnvorstellungen, Halluzinationen und geistige Verwirrtheit. Da sie Erregungszustände dämpfen können, werden sie manchmal in der manischen Phase manisch-depressiver Erkrankungen eingesetzt. Auch zur Beruhigung bei Alterspsychosen finden sie Anwendung. Einige kindliche Verhaltensstörungen sprechen ebenfalls auf diese Medikamente an.
Neben ihrem therapeutischen Wert haben Neuroleptika jedoch auch vielfältige Nebenwirkungen. Am schwerwiegendsten ist die tardive Dyskinesie, eine neurologische Störung, die bei Patienten auftritt, die über einen längeren Zeitraum hinweg mit diesen Arzneimitteln behandelt wurden. Diese Störung ist durch anomale Bewegungen von Zunge, Mund und Körper gekennzeichnet und deshalb sehr ernst, weil die Symptome nach Absetzen des Medikaments nicht immer nachlassen und bisher keine Behandlungsmöglichkeit für diese Störung entwickelt wurde.
Die meisten psychotropen Medikamente werden chemisch synthetisiert (künstlich hergestellt). Ein Beispiel für den Einsatz natürlich vorkommender Substanzen ist jedoch Lithiumcarbonat. Es wird angewandt, um schwere Stimmungsschwankungen bei manischer Depression zu verhindern oder zumindest abzuschwächen. Es eignet sich besonders zur Behandlung von Manien. Die Dosierung von Lithiumcarbonat muss genauestens überwacht werden, da die Grenze zwischen wirksamer und toxischer (giftiger) Dosis nur sehr schmal ist.
Es gibt drei Hauptklassen von Antidepressiva. Am häufigsten werden trizyklische und tetrazyklische Antidepressiva verordnet. Sie werden bei den üblichen Formen schwerer Depressionen angewandt. Monoaminoxidase-(MAO-)Hemmer werden gegen so genannte atypische Depressionen eingesetzt. Serotonin-Wiederaufnahmehemmer wirken sowohl gegen typische als auch gegen atypische Depressionen. Alle drei Medikamentklassen sind bei geeigneter Anwendung in der Behandlung von Depressionen äußerst wirkungsvoll, sie sind jedoch auch mit Nachteilen verbunden. Bei trizyklischen und tetrazyklischen Antidepressiva zeigt sich möglicherweise erst zwei bis fünf Wochen nach Beginn der Einnahme eine Wirkung. Außerdem können sie Nebenwirkungen wie Lethargie oder Herzstörungen hervorrufen. MAO-Hemmer verursachen mitunter schwere Hypertonie (Bluthochdruck) bei Patienten, die bestimmte Nahrungs- und Genussmittel (wie Käse, Bier und Wein) oder Medikamente (etwa gegen Erkältung) zu sich nehmen. Serotonin-Wiederaufnahmehemmer wie Fluoxetin (Prozac, Fluctin) wirken erst zwei bis zwölf Wochen nach Einnahmebeginn und können Nebenwirkungen wie Kopfschmerzen, Übelkeit, Schlaflosigkeit und Nervosität hervorrufen.
Angstzustände, innere Anspannung (oder andere stressbedingte Störungen) und Schlaflosigkeit werden häufig mit leichteren Beruhigungsmitteln, so genannten Tranquilizern, behandelt. Am längsten im Einsatz sind darunter die Barbiturate. Sie verursachen jedoch schwerere Nebenwirkungen und werden häufiger missbraucht als die neueren Generationen von Beruhigungsmitteln. Unter diesen neueren Medikamenten werden die Benzodiazepine am häufigsten verordnet, sehr oft gegen nichtpsychiatrische Störungen.
Stimulanzien wie Amphetamin, ein Arzneimittel, das ebenfalls häufig missbraucht wird, finden in der Psychiatrie berechtigte Anwendung. Sie werden zur Behandlung von Überaktivität und Konzentrationsmangel bei hyperaktiven Kindern eingesetzt sowie bei Narkolepsie, einer Störung, die durch plötzliche, unkontrollierbare Schlafanfälle gekennzeichnet ist.
Eine weitere organische Form der Behandlung ist die heute nur noch selten durchgeführte Elektroschocktherapie. Dabei werden beim Patienten Krampfanfälle ähnlich denen der Epilepsie ausgelöst, indem elektrischer Strom durch den Schädel geleitet wird. Diese Art der Behandlung wird meist bei schweren Depressionen angewandt, die nicht auf eine medikamentöse Therapie ansprechen. Manchmal wird sie auch bei Schizophrenie eingesetzt. Eine andere Form der organischen Behandlung ist die umstrittene Methode der Psychochirurgie, bei der Gehirngewebe durchtrennt oder entfernt wird. Dieses Verfahren (siehe Lobotomie) wird heute ebenfalls nur äußerst selten angewandt.
Die am weitesten verbreitete Form einer nichtorganischen Behandlung ist die Psychotherapie. Die meisten Psychotherapien, die von Psychiatern durchgeführt werden, sind psychodynamisch orientiert, d. h., sie sind auf innere seelische Konflikte und deren Lösung als Mittel zur Wiederherstellung geistiger Gesundheit ausgerichtet. Inbegriff der psychodynamischen Therapie ist die Psychoanalyse. Sie zielt darauf ab, den Ursprung unbewusster Konflikte der Vergangenheit zutage zu fördern und die Persönlichkeit des Patienten neu zu strukturieren. In der Psychoanalyse liegt der Patient auf einer Couch, wobei der Psychoanalytiker nicht in seinem Blickfeld ist, und erzählt, was ihm gerade in den Sinn kommt. Der Patient berichtet von Träumen, Phantasien und Erinnerungen und von den Gedanken und Gefühlen, die er damit verbindet. Der Analytiker hilft bei der Deutung dieser Gedankenverbindungen und der Bedeutung der Beziehung, die der Patient zum Analytiker aufbaut. Da die klassische Psychoanalyse sehr zeit- und kostenaufwendig ist (meist erstreckt sie sich über mehrere Jahre), wird sie heute nur mehr selten angewandt.
Üblicher sind kürzere Psychotherapien, die psychoanalytische Grundlagen mit anderen Theorien und wissenschaftlichen Erkenntnissen verbinden. Bei diesen Behandlungsmethoden erteilt der Psychiater dem Patienten eher Ratschläge und versucht, dessen Verhalten zu beeinflussen. Einige Psychiater wenden Techniken an, die aus der Verhaltenstherapie abgeleitet sind. Diese ist in der Lerntheorie begründet (die entsprechenden Methoden werden allerdings meist von Psychologen angewandt).
Eine andere Hauptform der nichtorganischen psychiatrischen Behandlung ist die so genannte Milieutherapie. Sie wird meist in psychiatrischen Abteilungen durchgeführt und ist auf die sozialen Beziehungen zwischen Patienten und Personal gerichtet. Im Allgemeinen greift man auf die Psychotherapie eher zur Behandlung von Neurosen und anderen nichtpsychotischen Störungen zurück. Patienten, die an Psychosen leiden, erhalten in der Regel Psychopharmaka. Bei ihnen wird Psychotherapie zur Verbesserung der sozialen und beruflichen Funktionsfähigkeit eingesetzt. Milieutherapie beschränkt sich auf stationär behandelte Patienten. Immer häufiger werden Kombinationen aus organischen und nichtorganischen Behandlungsmethoden angewandt, je nach Art der Diagnose und Reaktion auf die Therapie.
Psychische Störungen, psychische Zustände und Verhaltenssyndrome, die in starkem Maß vom Erleben und Verhalten psychisch gesunder Menschen abweichen. Im Allgemeinen bringt eine psychische Störung eine Funktionsbeeinträchtigung in wichtigen Bereichen und Belastungen oder Leiden mit sich, wobei Denken, Fühlen oder Verhalten beeinträchtigt sein können. Allgemein wird ein Anstieg psychischer Störungen beobachtet, der (mehr oder minder spekulativ) als Folgeerscheinung moderner Lebensumstände oder auch bloß als das Ergebnis verbesserter Diagnostik betrachtet werden kann. Nach Statistiken der Weltgesundheitsorganisation (WHO) leidet weltweit jeder vierte Patient, der eine ärztliche Praxis aufsucht, an einer behandlungsbedürftigen psychischen Erkrankung. Mit einem Anteil von etwa zehn Prozent nehmen Depressionen dabei die Spitzenstellung ein.
Über Jahrtausende wurden psychischen Störungen übernatürliche Ursachen zugeschrieben; man hielt sie für das Werk böser Geister oder übelwollender Menschen. Erst im 16. und 17. Jahrhundert entwickelten sich zaghaft erste Anfänge der späteren Psychiatrie. Gegen Ende des 18. Jahrhunderts war sie schließlich wissenschaftlich anerkannt. Damals machte der Pariser Arzt Philippe Pinel Schluss mit der Praxis, psychisch Kranke körperlich zu strafen und gefangen zu halten, er führte die so genannte moralische Behandlung (psychologische Behandlung) ein und unternahm objektive klinische Studien. Später wurden in vielen Einrichtungen für Geisteskranke große Patientengruppen untersucht, so dass es mit der Zeit möglich wurde, die wichtigsten Formen psychischer Störungen zu identifizieren und Methoden des Umgangs mit ihnen und erste Behandlungskonzepte zu entwickeln.
Es gibt bis heute kein allgemein gültiges Ordnungssystem psychischer Störungen; in jedem Land sieht die Systematik etwas anders aus. Zur Führung offizieller Unterlagen wird in den meisten Ländern die International Classification of Diseases (ICD), der Diagnoseschlüssel der Weltgesundheitsorganisation (WHO), eingesetzt.
In den meisten Systematiken werden Störungen des Kindes- und Jugendalters (einschließlich der geistigen Behinderung) als eigenständige Kategorien von den Störungen des Erwachsenenalters unterschieden. Weiter machen die meisten Klassifizierungssysteme einen Unterschied zwischen organisch bedingten Zuständen (Körperdefekte oder Defekte der Physiologie des Gehirns) und funktionellen, nicht organisch bedingten Störungen.
In der Regel werden auch psychotische von neurotischen Störungen unterschieden. Grob gesprochen, bedeutet psychotisch hier, dass Patienten den Kontakt mit der Realität verloren haben, während sie bei einer neurotischen Störung im Vergleich dazu geringer beeinträchtigt sind. Die Schizophrenie, viele organisch bedingte psychische Syndrome und einige Formen der Depression (etwa die Zyklothymie oder manisch-depressive Erkrankung) zählen zu den Psychosen. Bei Neurosen ist überwiegend die Angst das Leitsymptom, u. a. auch bei der Hypochondrie (der übertriebenen Sorge um die eigene Gesundheit) und dem eher seltenen Phänomen der Multiplen Persönlichkeit (siehe Schizophrenie).
Viele psychische Störungen treten erstmals im Kleinkind-, Kindes- oder Jugendalter auf. Bei Kindern im Grenzbereich der intellektuellen Leistungsfähigkeit ist die Lernfähigkeit beeinträchtigt, die Betroffenen sind nicht in der Lage, ebenso unabhängig und sozial verantwortlich zu werden wie ihre Altersgenossen in derselben Kultur. Personen, deren Intelligenzquotient (IQ) unter 70 liegt, werden als geistig behindert bezeichnet.
Hyperaktivität mit Aufmerksamkeitsmängeln ist durch ein mit einer ruhelosen Impulsivität gepaartes Aufmerksamkeitsdefizit gekennzeichnet. Das Kind hat Schwierigkeiten, seine Aufgaben zu strukturieren und abzuschließen.
Zu den Angststörungen gehören die Angst davor, das Zuhause und die Eltern zu verlassen (Trennungsangst), das Vermeiden von Kontakten mit Fremden (Selbstunsicherheit) und ausufernde Befürchtungen und Sorgen ohne konkreten Anlass.
Für tief greifende Entwicklungsstörungen sind Verzerrungen mehrerer psychischer Funktionen typisch, etwa der Aufmerksamkeit, der Wahrnehmung, der Realitätsprüfung oder der Bewegungsmotorik. Ein Beispiel ist der Autismus, eine Erkrankung, bei der das Kind nicht auf andere Menschen reagiert, sich bizarr verhält und praktisch kommunikationsunfähig ist.
Wichtige weitere Störungen des Kindes- und Jugendalters sind Verhaltensstörungen, Esssucht, Anorexia nervosa (Magersucht), Stottern und andere Sprachstörungen sowie Bettnässen (Enurese).
Diese Störungsgruppe ist durch psychische oder Verhaltens-Anomalien gekennzeichnet, die mit einer vorübergehenden oder andauernden Beeinträchtigung von Hirnfunktionen zusammenhängen. Organisch bedingte psychische Störungen äußern sich in verschiedenen Symptomen, je nachdem, welches Areal (Bereich) des Gehirns betroffen ist, und abhängig von Ursache, Verlauf und Dauer des Syndroms. Die organische Schädigung des Hirnes kann die Folge von Krankheiten, Medikamenten oder Drogen sein, die das Hirn direkt schädigen, oder von Krankheiten, die zunächst andere Körpersysteme angreifen, deren Störung dann wiederum das Hirn schädigt.
Die Symptome organischer Psychosyndrome können eine direkte Folge der organischen Schädigung sein oder die Reaktion des Patienten auf verlorene psychische und geistige Fähigkeiten darstellen. Bei einigen Störungen ist ein Delirium oder eine Bewusstseinstrübung die sich in einer verringerten Aufmerksamkeitsspanne, Sinnestäuschungen und gestörtem Denken äußert das Hauptsymptom.
Die Demenz, wie sie beispielsweise bei der Alzheimer-Krankheit auftritt, ist ein weiteres häufiges Symptom organisch bedingter psychischer Störungen. Bei der Demenz sind Gedächtnis, Denken, Wahrnehmung, Urteilsvermögen und Aufmerksamkeit des Betroffenen so stark beeinträchtigt, dass Sozialverhalten und der Beruf darunter leiden. Altersdemenz tritt in höherem Alter auf. Organische Psychosyndrome können auch den Gefühlsausdruck verändern, so dass Erkrankte häufiger apathisch, euphorisch oder gereizt reagieren.
Unter dem Begriff Schizophrenie wird eine Gruppe schwerer Psychosen zusammengefasst, die häufig im Jugend- oder im frühen Erwachsenenalter einsetzen. Zu den Symptomen gehören schwere Störungen des Denkens, der Wahrnehmung, der Emotionen und der sozialen Beziehungen, eine gestörte Selbstwahrnehmung, der Verlust des Realitätssinnes und Beeinträchtigungen des Sozialverhaltens. Das Spaltungsirresein (wie man Schizophrenie wörtlich übersetzen könnte) bezieht sich auf eine Spaltung zwischen Fühlen und Denken (Kognition), es weist nicht auf eine gespaltene Persönlichkeit hin. Diese wird als Multiple Persönlichkeitsstörung bezeichnet.
Bei den affektiven Störungen ist eine veränderte Stimmungslage das vorherrschende Symptom. Die Depression ist durch Traurigkeit, Schuldgefühle und Gefühle der Hilfs- und Hoffnungslosigkeit gekennzeichnet; die Manie zeichnet sich durch eine überschwängliche Stimmung, Ideenflucht, Realitätsverlust und Größenwahn aus. Eine Manie hat nicht selten auch paranoide Anteile.
Hauptmerkmal der paranoiden Störungen ist der Wahn (die falsche, aber durch nichts zu erschütternde Überzeugung), in dem die Betroffenen annehmen, sie würden verfolgt oder man habe sich gegen sie verschworen. Bei einer anderen Störung dieses Formenkreises besteht der Wahn in nicht nachvollziehbarer oder stark übertriebener Eifersucht. Die Betroffenen sind gereizt, wütend, manchmal auch gewalttätig, sie sind sozial isoliert, isolieren sich auch selbst und verhalten sich exzentrisch. Die Störung setzt überwiegend in den mittleren oder späten Jahren ein. Soziale Beziehungen werden durch diese Störung massiv beeinträchtigt.
Angst ist bei zwei Zuständen das vorherrschende Symptom: der Panikstörung und der generalisierten Angststörung.
Bei den Phobien und den Zwangsstörungen, die auch als Angststörungen angesehen werden, erleben die Betroffenen dann Angst, wenn sie die Symptome ihrer Störung beherrschen wollen. Eine Phobie ist die irrationale Angst vor einem bestimmten Objekt, einer Aktivität oder einer Situation. Sie wird dann als Störung angesehen, wenn sie so ausgeprägt ist, dass das tägliche Leben der Betroffenen darunter leidet. Die Agoraphobie, die Angst vor offenen Plätzen, gehört sicher zu den am stärksten beeinträchtigenden Phobien, da die Betroffenen oft nicht mehr in der Lage sind, auch nur ihre Wohnung zu verlassen. Unter den Phobien, für die therapeutische Hilfe gesucht wird, ist die Agoraphobie am häufigsten vertreten. Im Gegensatz hierzu meint die volkstümlich als Platzangst bezeichnete Klaustrophobie das Gefühl bedrückender Enge in geschlossenen Räumen. Zwangsgedanken sind immer wieder auftretende Gedanken, Bilder und Vorstellungen, die für die Betroffenen selbst keinen Sinn ergeben. Sie befürchten dann beispielsweise, dass sie sich nicht von einer bestimmten Gewalttat abhalten können, oder grübeln darüber nach, ob sie bestimmte Dinge des täglichen Lebens wirklich erledigt haben. Zwangshandlungen sind bestimmte Verhaltensweisen, die immer wieder ausgeführt werden, um bestimmte drohende Ereignisse abzuwenden. Beispiele wären ein ständig wiederholtes Händewaschen oder das immer wieder erneute Zählen von Besitztümern oder anderen Dingen.
Neben der neurotischen Depression und den Angststörungen hat man u. a. auch die Hysterie, Konversionsreaktionen, psychogene Schmerzen, die Hypochondrie und die dissoziativen Störungen zu den neurotischen Störungen gerechnet.
Die so genannten somatoformen Störungen sind durch körperliche Symptome gekennzeichnet, für die sich keine körperlichen Ursachen finden lassen. Die Hysterie setzt in der Regel in den Jugendjahren ein und hält das Erwachsenenleben über an. Die Beschwerden werden dramatisch präsentiert, aber nur vage beschrieben. Diese Störung wird bei Frauen sehr viel häufiger als bei Männern diagnostiziert. Die Konversionsstörung (hysterische Neurose vom Konversionstyp) tritt selten auf. Es handelt sich meistens um die Nachahmung einer neurologischen Erkrankung, beispielsweise einer Lähmung. Beim psychogenen Schmerz ist keine körperliche Ursache für den Schmerz erkennbar. Bei der Hypochondrie sind die Betroffenen in übertriebener Weise in ihrer Furcht vor einer Krankheit befangen.
Zu den dissoziativen Störungen gehört eine Form der Amnesie, die offensichtlich psychische Ursachen hat, und die Multiple Persönlichkeit. Bei dieser selten auftretenden Störung zeigen sich in einer Person zwei oder mehrere verschiedene Persönlichkeiten.
Von einer pathologisch gestörten Persönlichkeit spricht man, wenn bestimmte Persönlichkeitszüge so starr und fehlangepasst sind, dass die sozialen Beziehungen und die Berufstätigkeit beeinträchtigt werden. Die Mitmenschen der Betroffenen, nicht immer aber auch diese selbst, leiden oft stark unter der Persönlichkeitsstörung.
Die paranoide Persönlichkeit ist übermäßig argwöhnisch und misstrauisch. Schizoiden Persönlichkeiten fehlt die Fähigkeit oder der Wunsch, Liebe und soziale Beziehungen zu erleben. Schizotypische Störungen sind durch Verzerrungen im Denken, Sprechen, Wahrnehmen und Verhalten gekennzeichnet. Für histrionische Persönlichkeiten sind übermäßig dramatische Verhaltensweisen und Gefühlsäußerungen typisch. Größenvorstellungen und das Bedürfnis nach ständiger Aufmerksamkeit und Bewunderung kennzeichnen die narzisstische Persönlichkeit.
Menschen mit einer antisozialen Persönlichkeitsstörung beginnen schon früh im Leben damit, die Rechte anderer zu missachten und gegen Normen des Zusammenlebens zu verstoßen. Borderline-Persönlichkeiten sind unstet in ihrem Verhalten gegenüber anderen und leiden unter rasch wechselnden Stimmungen und einem instabilen Selbstbild. Gestört selbstunsichere Menschen sind überempfindlich gegenüber einer möglichen Zurückweisung, Demütigung oder Beschämung. Die dependente (abhängige) Persönlichkeit ist passiv und schiebt anderen die Verantwortung zu. Zwanghafte Persönlichkeiten sind Perfektionisten; herzliche Gefühle können sie nicht ausdrücken. Die passiv-aggressive Persönlichkeit widersetzt sich Anforderungen durch Verzögern, Auf-die-lange-Bank-Schieben und ähnliche Taktiken.
Schizophrenie, Bezeichnung für eine Gruppe von psychischen Störungen, die durch eine Reihe unterschiedlicher Symptome gekennzeichnet ist. Wörtlich bedeutet der aus dem Griechischen abgeleitete Begriff gespaltene Seele. Entgegen verbreiteter Annahme bedeutet Schizophrenie jedoch nicht, dass der Patient als gespaltene Persönlichkeit wie zwei verschiedene Personen handelt. Erst im 20. Jahrhundert wurde Schizophrenie von anderen Psychosen unterschieden. Nach 1997 veröffentlichten Daten leiden in Deutschland rund 60 000 Menschen an Schizophrenie.
Die Symptome der Schizophrenie, von denen nicht unbedingt alle bei einem Patienten auftreten, äußern sich im Denken, in Wahrnehmung, Gefühlen, Motorik und zwischenmenschlichen Beziehungen. Denkstörungen werden möglicherweise als Unfähigkeit, logische Verbindungen zu knüpfen, oder durch die Entwicklung von Wahnvorstellungen beobachtet. Halluzinationen, besonders akustischer Art, sind die am häufigsten auftretenden Wahrnehmungsstörungen. Beispielsweise hört der Patient, wie seine Gedanken laut ausgesprochen werden, oder er hört Stimmen, die Befehle erteilen oder Kommentare abgeben. Die gefühlsmäßigen Reaktionen auf bestimmte Situationen erscheinen entweder abgestumpft oder unangemessen. Motorische Störungen können sich als Katatonie äußern (ein seltenes Krankheitsbild, bei dem der Patient in äußerer Bewegungslosigkeit verharrt) oder häufiger als offenbar unbeabsichtigte, erregte Bewegungen, die ein Wiederholungsmuster aufweisen. Die Beziehungen zu anderen Menschen sind in der Regel gestört, häufig weil der Patient dazu neigt, sich zurückzuziehen.
Schizophrenie entwickelt sich fast immer vor Erreichen des mittleren Lebensalters. Typischerweise tritt der erste Schub der Krankheit in der Jugend oder im jungen Erwachsenenalter auf, meist gefolgt von weiteren Krankheitsschüben. Diese äußern sich durch Beeinträchtigung der Arbeitsleistung und der sozialen Beziehungen, in der schwindenden Fähigkeit, für sich selbst sorgen zu können, sowie in einem oder mehreren der oben erwähnten Symptome.
Eine einfache Auflistung der Symptome kann jedoch nicht vermitteln, wie verheerend Schizophrenie wirkt. Sie ist eine der schwersten Geisteskrankheiten. Das eigentümliche Verhalten und die Sprechweise eines Schizophrenen mögen bei Mitmenschen verlegenes Lächeln auslösen, doch sind diese Symptome Ausdruck schwersten Leidens. Die Unfähigkeit, seine eigenen Gedanken zu ordnen und zu kontrollieren, der Zustand, durch eine andere Wahrnehmung der Wirklichkeit isoliert zu sein und von körperlosen Stimmen kommandiert zu werden, all dies macht Schizophrenie zu einer beängstigenden und vereinsamenden Störung.
Wissenschaftler sind sich darin einig, dass keine Einzelursache Schizophrenie erzeugt. Sie ergibt sich eher aus der Wechselwirkung biologischer, psychologischer und kultureller Faktoren wie dies bei der Entwicklung einer normalen Persönlichkeit der Fall ist. Bei Menschen über 15 Jahren tritt die Erkrankung mit einer Häufigkeit von 0,03 bis 0,12 Prozent pro Jahr auf. Weltweit liegt die Häufigkeit zwischen 0,01 und 3 Prozent. Die Störung kommt in manchen Familien gehäuft vor: Bei nahen Verwandten eines Schizophrenen ist die Wahrscheinlichkeit, an dieser Störung zu erkranken, größer als beim Rest der Bevölkerung. Nur etwa ein bis zwei Prozent aller Kinder werden zu irgendeinem Zeitpunkt ihres Lebens schizophren, bei Kindern schizophrener Eltern sind es zehn Prozent. In der Wissenschaft wurde lange Zeit erörtert, ob diese vermehrte Häufigkeit auf Vererbung oder auf die Erziehung durch persönlichkeitsgestörte Eltern zurückzuführen ist.
In den letzten Jahren gibt es deutliche Anzeichen dafür, dass Schizophrenie mit einer ererbten genetischen Störung in Zusammenhang stehen kann. Ist z. B. ein eineiiger Zwilling schizophren, so liegt die Wahrscheinlichkeit, dass auch der andere Zwilling (der genau die gleichen Gene besitzt) daran erkrankt, zwischen 35 und 58 Prozent. Ob jedoch dabei eine biochemische oder neurologische Störung oder ein Enzymdefekt vererbt wird, ist noch offen. Viele Wissenschaftler sind der Meinung, dass die Ausprägung des vererbten Faktors bei der Schizophrenie individuell verschieden ist.
Die psychologische Forschung konnte eine Reihe besonderer Bedingungen des Umfelds feststellen, die bei Schizophrenie auftreten: beispielsweise eine Störung der familiären Kommunikation. Allerdings sind sich die Experten noch nicht sicher, ob diese Verständigungsstörung Ursache oder Folge der Schizophrenie ist. Ein gestörtes Familienleben, das häufig mit Armut einhergeht, wurde ebenfalls mit Schizophrenie in Verbindung gebracht. Außerdem kann Armut bei werdenden Müttern zu einer Vernachlässigung ihrer Gesundheit führen, was sich wiederum negativ auf die Gesundheit des Ungeborenen auswirkt.
Die Hirnforschung entdeckte einige Hinweise auf organische Ursachen der Schizophrenie. So kann Dopamin, einer der chemischen Überträgerstoffe oder Neurotransmitter des Gehirns, bei Schizophrenen in ungewöhnlich hohen Mengen vorhanden sein. Außerdem konnten mit modernen Scanning-Methoden wie Computertomographie (siehe Radiologie) und Kernspintomographie strukturelle Anomalien in einigen Gehirnbereichen untersuchter Schizophrener festgestellt werden.
Nach einer 1997 veröffentlichten Untersuchung eines US-amerikanischen Forschers ist seit langem bekannt, dass auffallend viele Schizophrene im Winter geboren wurden. Die Ursache, so der Forscher, liege möglicherweise darin, dass eine unmittelbar nach der Geburt erlittene Virusinfektion eine Prädisposition für Schizophrenie erzeuge. Das Risiko, nach zwei bis drei Jahrzehnten an Schizophrenie zu erkranken, steige um das Siebenfache, wenn unmittelbar nach der Geburt eine Virusinfektion wie Mumps oder Schnupfen auftrete. Möglichlicherweise führe die Infektion zu geringfügigen Hirnschäden. Sicher sei allerdings, dass eine Virusinfektion allein keine Schizophrenie auslöse.
Die beste Wirkung bei der Behandlung schizophrener Symptome wird mit psychoaktiven Arzneimitteln erzielt. Diese Medikamente stehen seit Mitte der fünfziger Jahre zur Verfügung und ermöglichten es schizophrenen Patienten erstmals, frei von überwältigender Angst und beunruhigenden Symptomen zu leben. Diese Mittel werden nicht nur bei akuten Schizophrenieschüben eingesetzt, sondern auch zur Vorbeugung künftiger Anfälle. Diese medikamentöse Therapie bringt jedoch auch Nachteile mit sich. Es können Nebenwirkungen wie Benommensein oder trockener Mund sowie Langzeitfolgen auftreten. Einige Patienten entwickelten nach jahrelanger Behandlung mit antipsychotischen Arzneimitteln das so genannte dyskinetische Syndrom. Dabei handelt es sich um eine motorische Fehlfunktion (Bewegungsstörung), die hauptsächlich Mund, Zunge und Mimik betrifft. Diese Nebenwirkung ist besonders schwerwiegend, da es für das dyskinetische Syndrom bisher keine Behandlung gibt und die Störung möglicherweise auch nach Absetzen der psychoaktiven Medikamente anhält. Es spricht zudem nicht jeder schizophrene Patient auf antipsychotische Arzneimittel an, einige scheinen gar keine Medikation zu benötigen. Im Allgemeinen wird dann eine Art der Psychotherapie angewendet. Auch Patienten, die psychoaktive Arzneimittel erhalten, können psychotherapeutisch behandelt werden, um ihnen bei der Bewältigung von sozialen und beruflichen Schwierigkeiten zu helfen, die sich möglicherweise aus ihrer Krankheit ergeben.
Siehe auch Antipsychiatrie; Bleuler, Eugen; Kraepelin, Emil
Religion (lateinisch relegere: dicht; religio: Gottesfurcht), Oberbegriff für verschiedene Arten transzendentaler Systeme, die sich durch ein philosophisch-mythologisches Denkgebäude (meist in so genannten heiligen Schriften niedergelegt), dessen institutionalisierte Vermittler (Priester, Religionsgründer etc.) und eine Schar von Anhängern (Gläubige) auszeichnen.
Die Suche nach dem Ursprung und Sinn der menschlichen Existenz sowie der umgebenden Natur und des Kosmos scheint ein menschliches Grundbedürfnis zu sein. So erklärt sich, dass religiöse Systeme offensichtlich fast so alt sind wie die Menschheit selbst und sich faktisch historisch wie gegenwärtig keine Kultur findet, die gänzlich ohne Religion auskommt. Der von oben verordnete Atheismus in sozialistischen Gesellschaftssystemen fand meist keinen Rückhalt in der traditionell gläubigen Bevölkerung, außer vielleicht im konfuzianisch geprägten China.
Zumindest in den westlichen Industriegesellschaften befindet sich der Einfluss der christlichen Religion jedoch kontinuierlich auf dem Rückzug; der Trend zu individueller Freiheit und das allgemein gestiegene Bildungsniveau sowie nüchtern-rationalistische Welterklärungsmodelle aus dem Bereich der Naturwissenschaften treten spätestens seit der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts zunehmend in Konkurrenz zu dem strengen moralischen Absolutismus archaischer religiöser Normen.
Auf der anderen Seite ist eine große Anfälligkeit für so genannte neue Religionen, Sekten und verschiedenste Formen der Esoterik bis hin zum Satanismus zu beobachten, die auf psychologische Grundmuster verweist (Sehnsucht nach Unterwerfung, Angst vor persönlicher Freiheit, Weltflucht).
Das Wesen der Religion beinhaltet die Interpretation des Weltgeschehens und der menschlichen Existenz als von einem oder mehreren Göttern sinnvoll eingerichtetes und gelenktes System einhergehend mit einem meist festgefügten moralischen Wertesystem, das einerseits bis dahin allgemein anerkannte Normen bestätigt, andererseits auch neue Anforderungen aufstellt bzw. gesellschaftliche Praktiken angreift. Kennzeichnend für das Wesen aller Religionen ist das Definieren von Bräuchen und Ritualen, die sich in bestimmten periodisch wiederkehrenden Festen und Initiationsriten manifestieren.
Von Bedeutung sind auch religiöse Vorschriften für die Gestaltung des täglichen Lebens, insbesondere in Form von Tabus, beispielsweise dem Verbot bestimmter Lebensmittel bzw. Zubereitungsmethoden. Viele dieser religiösen Vorschriften haben ihre Wurzel in hygienischen oder gesundheitspolitischen Erfordernissen sowie in dem Anliegen, stabile Gesellschaftsstrukturen zu erhalten (dies gilt vor allem für die Vorschriften zu Ehe und Sexualität).
Religiöse Deutungssysteme sind anhand kultischer Gegenstände und Ähnlichem bereits aus der frühesten Menschheitsgeschichte überliefert und haben in Form so genannter Naturreligionen bis in die heutige Zeit überdauert. Daneben haben die großen aus einer gemeinsamen Wurzel erwachsenen monotheistischen Weltreligionen Judentum, Christentum und Islam sowie der mehr philosophisch strukturierte Buddhismus die Kulturgeschichte ihrer jeweiligen Verbreitungsländer entscheidend geprägt. So steht dem zum Teil sinnenfrohen polytheistischen Götterhimmel der griechischen Antike und der Römer die asketisch-moralisierende Atmosphäre des christlichen Mittelalters gegenüber, die ihren Höhepunkt schließlich in historischen Entgleisungen wie der Inquisition und der Massenhysterie der Hexenverfolgungen fand. In den letzten Jahren entwickelte sich das Wiedererstarken eines islamischen Fundamentalismus mit seinen fortschrittsfeindlichen und antiemanzipatorischen Tendenzen zu einem ernst zu nehmenden gesellschafts- wie auch weltpolitischen Problem.
Der im Allgemeinen absolute Wahrheitsanspruch und die hierarchischen Strukturen der meisten Religionsgemeinschaften bedingen häufig eine Tendenz zum konservativen Festhalten an vorgegebenen politischen Machtverhältnissen sowie zur Intoleranz gegenüber Ungläubigen. In diesen Zusammenhang gehört auch der immanente Missionierungs- und Bekehrungsanspruch vor allem des Christentums und des Islam, unter dem die als heidnisch abqualifizierten Naturreligionen anderer Kulturen über Jahrhunderte hinweg immer wieder verdrängt oder vereinnahmt wurden. Ein Großteil christlicher Feste integriert beispielsweise alte heidnische Rituale aus vorchristlicher Zeit.
Das Heil (Seelenheil) ist ein zentrales Anliegen. Es ist in allen Religionen gleichbedeutend mit Erlösung. Diese besteht z. B. für das Christentum in der Befreiung von Schuld und Sünde, während Buddhismus und Hinduismus das Heilsziel in der Überwindung des Kreislaufes der Wiedergeburten sehen (siehe Nirvana). Über die Jahrhunderte hinweg gab es in allen Religionen immer wieder Abspaltungen und Sekten, die zum Teil in völlig neuen religiösen Systemen mündeten (siehe neue Religionen).
Sekten und Religionsneugründungen wurden in der Regel unbarmherzig verfolgt (Hugenotten, Wiedertäufer). Ebenso standen sich die drei großen Weltreligionen im Verlauf der Geschichte häufig feindselig gegenüber (siehe Kreuzzüge). Seit den sechziger Jahren bis in in die Gegenwart ging zunächst durch die Hippiebewegung, später durch eine Art neue Sinnsuche ausgelöst speziell von fernöstlichen Religionen wie dem Zen-Buddhismus und zum Teil dubiosen Sekten wie der Transzendentalen Meditation, der Hare-Krishna-Bewegung und der Bhagwan-Shree-Rajneesh-Bewegung eine sprunghaft wachsende Anziehungskraft aus.
Siehe auch Religionswissenschaft; Theologie
Christentum, neben Judentum und Islam eine der großen monotheistischen Religionen.
Etwa 1,8 Milliarden Menschen bekennen sich zum Christentum, der am weitesten verbreiteten Weltreligion. Neben der römisch-katholischen Kirche und den nicht an Rom gebundenen katholischen Kirchen gibt es die Gruppe der reformatorischen (protestantischen/evangelischen) Kirchen sowie die auf protestantischem Boden entstandenen christlichen Glaubensgemeinschaften.
Zu den von Rom unabhängigen katholischen Kirchen zählen die orthodoxen Kirchen, die orientalischen Kirchen sowie die altkatholische Kirche. Die beiden Erstgenannten besitzen seit 1990 ein übereinstimmendes Bekenntnis und eine gemeinsame Christologie. Die orthodoxen Kirchen gingen aus der großen Kirchenspaltung von 1054 hervor. Seitdem sind die (lateinische) Westkirche und die (griechische) Ostkirche offiziell voneinander getrennt. Zu den altorientalischen Kirchen zählen folgende: koptische orthodoxe Kirche; syrisch-orthodoxe Kirche; armenische apostolische Kirche; orthodoxe Kirche von Indien; äthiopische orthodoxe Kirche. Die altorientalischen Kirchen weigerten sich auf mehreren Konzilen der Alten Kirche, die allgemein verbindliche Theologie vom Gott-Menschen Jesus Christus zu akzeptieren. So kam es zu einem Bruch mit der Reichskirche und zu Verfolgungen von Seiten des byzantinischen Staates. Einige Kirchen sind inzwischen wieder mit Rom uniert. Die altkatholische Kirche ist eine katholische Reformkirche mit altkirchlicher und ökumenischer Ausrichtung. Sie ging aus der Opposition gegen die Erklärung der päpstlichen Unfehlbarkeit durch das 1. Vatikanische Konzil 1870 hervor.
Über 300 Mitgliedskirchen aus etwa 100 Ländern haben sich im Ökumenischen Rat der Kirchen (auch Weltkirchenrat genannt) mit Sitz in Genf zusammengeschlossen. Sie repräsentieren rund 400 Millionen Gläubige. Hinzu kommen 29 angeschlossene Kirchen. Jede Mitgliedskirche muss mindestens 25 000 Mitglieder haben. Die römisch-katholische Kirche ist kein Mitglied des Ökumenischen Rates der Kirchen, besitzt jedoch Beobachterstatus. Die reformatorischen Kirchen setzen sich aus 14 Konfessionsfamilien zusammen: Lutheraner; Reformierte, Evangelisch-Unierte, Anglikaner, Mennoniten, Baptisten, Quäker, Herrnhuter Brudergemeine; Methodisten, Disciples of Christ (Jünger Christi), Freie Evangelische Gemeinden; Heilsarmee, Pfingstbewegung, Christliche Unitarier. Die Wurzeln dieser Kirchen liegen in der Reformation des 16. Jahrhunderts, deren Hauptvertreter Martin Luther (1483-1546), Johannes Calvin (1509-1564) und Ulrich Zwingli (1484-1531) waren. Die anglikanische Kirche, eine Verbindung von Katholizismus und Protestantismus, nahm eine andere Entwicklung.
Obwohl sich die Konfessionen in Gottesdienst, Lehre und Leben oft sehr unterscheiden, besteht eine unverkennbare Einheit der Welt-Christenheit: Alle christlichen Kirchen berufen sich auf Jesus Christus und die Bibel. Von allen großen Weltreligionen ist das Christentum wohl am stärksten auf eine Person konzentriert. Der jüdische Wanderprediger Jesus wollte keine neue Religion gründen. Vom Ergebnis seines Wirkens her ist er dennoch als Religionsstifter zu bezeichnen.
Wie Judentum und Islam ist das Christentum eine monotheistische Religion: Der heilige, ewige, mächtige Gott gilt als der personal Eine und Einzige, neben dem es keine weiteren Götter gibt. Er wird als Schöpfer der gesamten Wirklichkeit und als Herr der Geschichte gesehen. Mit Jesus ist das Reich Gottes und damit das Heil Gottes ganz nahe herbeigekommen. Im Vater Unser, dem Hauptgebet aller Christen, betet Jesus zu seinem himmlischen Vater, von dem er oft in Gleichnissen spricht: Gott ist wie jemand, der einem verlorenen Schaf nachläuft und die übrige Herde alleinlässt. Seinen Willen erfüllt man, indem man sich den Armen, Zu-Kurz-Gekommenen und Verachteten zuwendet. Weil Gott alle Menschen liebt, soll der Mensch seinen Nächsten lieben auch die Feinde.
Aus dem charismatischen Wanderprediger (Rudolf Otto) Jesus von Nazareth, dem Verkündiger des Reiches Gottes und Anführer einer jüdischen Sekte, wurde nach Kreuzigung, Begräbnis und Auferstehung der Verkündigte, der Christus des Glaubens. Christus ist ein Ehrentitel und bedeutet der Gesalbte. Im frühen Christentum entstanden mehrere Christologien (Lehren von Christus). Neben der Auffassung von Jesus als Herrn der Zukunft und Richter der Welt steht eine Christologie, die in ihm den göttlichen Menschen sieht. Jesus wird als göttlicher Mittler gesehen, der wunderbare Taten vollbringen konnte. Die Weisheits- und Logos-Christologien deuten Christus als Diener, Bringer und Lehrer der göttlichen Weisheit. Die Passah- oder Oster-Christologie stellt Kreuzigung und Auferstehung Jesu in den Mittelpunkt.
In der Auseinandersetzung der christlichen Kirchen mit den antiken Religionen und Philosophien entwickelte sich allmählich die christliche Theologie. Nach den Christenverfolgungen 311 brachen dogmatische Gegensätze auf. Einmal ging es um das Verhältnis Jesu Christi zu Gott, weiterhin um das Verhältnis der göttlichen und menschlichen Natur in Jesus Christus selbst. Auf der Synode von Konstantinopel (381) wurde das bereits 325 beschlossene Glaubensbekenntnis, das so genannte Nizänum (Christus, Sohn Gottes, gezeugt aus dem Vater als Einziggeborener, d. h. aus dem Wesen des Vaters, mit dem Vater wesenseins, um das in der orientalische Kirche Streit ausgebrochen war), bestätigt. Das so genannte Nizäno-Konstantinopolitanum lehrte die Wesensgleichheit des Sohnes mit dem Vater sowie die Trinität von Heiligem Geist, Vater und Sohn. Auf dem 4. Ökumenischen Konzil von Chalkedon 451 wurde die Christologie endgültig formuliert: Seither gilt Christus als wahrer Gott und wahrer Mensch. Seine beiden Naturen bestehen unvermischt, unverwandelt, ungetrennt, unverteilt. Der trinitarische Charakter des Christentums gilt vielen als das wesentliche Unterscheidungsmerkmal des Christentums gegenüber den anderen (monotheistischen) Religionen. Nicht vergessen werden sollte aber, dass es in der Geschichte des Christentums auch antitrinitarische Bewegungen gab, so genannte Unitarier. Auch im Bereich des freisinnigen Protestantismus werden Positionen vertreten, die der nicht auf Jesus zurückgehenden und im Neuen Testament nicht ausdrücklich genannten Trinitätslehre keine Verbindlichkeit beimessen. Der trinitarische Glaube wollte nie an der Einzigkeit Gottes rütteln, die ihn mit Judentum und Islam verbindet.
Der Mensch ist als Mann und Frau nach dem Bilde Gottes geschaffen. Er gilt als Krone der Schöpfung und hat einen Herrschaftsauftrag über die Schöpfung verliehen bekommen. Er soll mit seinen Nachkommen die Erde bevölkern, sie bebauen und bewahren, die Schöpfung aber nicht zerstören.
Große Bedeutung in der Bibel hat der Gedanke der Sünde. Damit soll erklärt werden, dass die alltägliche Erfahrung des Menschseins nicht nur durch Heil, Glück, Liebe gekennzeichnet ist, sondern vielfach durch Unheil und Leid. Universalreligionen gehen nach Ansicht des Religionswissenschaftlers Gustav Mensching im Unterschied zu den Volksreligionen von einer generellen und existentiellen Unheilssituation aus. Der biblische Ausdruck für diese unheilvolle Gesamtsituation ist Sünde. Gemeint ist ein vor aller Tat und vor aller Gesinnung liegendes Sein, eine allgemeine Situation gegenüber einem Transzendenten. Sünde bedeutet also nicht primär ein moralisches Versagen, sondern ist Ausdruck für etwas Allgemeines und Grundlegendes in der menschlichen Existenz. Die prophetischen Religionen (Judentum, Christentum, Islam, Zoroastrismus) deuten die Unheilssituation als ichsüchtige Existenz bzw. Ichsüchtigkeit, als Richtung aller Wesenskräfte auf das Ich und seine Bedürfnisse. Für die mystischen Religionen (Buddhismus, Hinduismus, Taoismus) ist Sünde dagegen Ichhaftigkeit. Bereits das Ichbewusstsein als solches gilt als der markanteste Ausdruck unerlöster menschlicher Existenz.
Im Alten Testament bedeutet Sünde Verfehlung: sich auflehnen, sich gegen jemanden empören, gegen Gott rebellieren. Das Alte Testament kennt zwar keine Erbsündenlehre, jedoch lassen Texte wie Genesis, 6, 5-8, 21 eine allgemein-menschliche Schuldhaftigkeit erkennbar werden. Sünde ist nicht Bestandteil der guten Schöpfung Gottes, sondern bricht dämonisch aus verborgenen Tiefen des Menschen hervor. Die Zehn Gebote zeigen, wie der Mensch ein Gott wohlgefälliges Leben führen kann, das auf Vergebung angewiesen ist. Das Neue Testament setzt diese Linie fort: Der Mensch wird ständig schuldig. In den synoptischen Evangelien (Matthäus, Markus, Lukas) und in der Apostelgeschichte kommt das Wort Sünde nur im Zusammenhang mit der durch Jesu Wirken geschehenen Sündenvergebung vor. Jesus ist gekommen, um die Sünder zur Buße zu rufen (Markus 2,17). Er hat die Vollmacht, Sünden zu vergeben und überträgt diese auch auf seine Nachfolger (Markus 11, 25; Matthäus 6, 14; Johannes 20, 23). Für Paulus dagegen ist Sünde eine personifizierte Macht, die seit Adams Fall bis zur Erlösung durch Christus die Menschheit beherrscht. Sünde ist Schicksal und Verhängnis (Römerbrief 7, 15-20; 5, 12). Durch die Sünde ist der Tod in die Welt gekommen.
Der Kirchenvater Tertullian prägte wohl als Erster den Begriff Ursünde. Vor allem der bedeutendste Theologe der alten Westkirche, Augustinus (354-430), entwickelte in seiner Auseinandersetzung mit dem Briten Pelagius (gest. nach 418) die in der Theologiegeschichte äußerst einflussreiche Lehre von der Erbsünde. Der Konzilstext von Trient (1545-1563), der sich zum Teil auch von Augustinus Auffassung entfernt, hebt die Übertragung (der Erbsünde) durch Fortpflanzung hervor. Die Erbschuld wird durch die Kindertaufe beseitigt. Die Reformatoren deuteten die Sünde radikal als ichsüchtigen Ungehorsam, Unglaube, hochmütige Emanzipation, kurz: als verkehrtes Verhältnis zu Gott. Das Christentum ist eine Erlösungsreligion, weil es Erlösung, beziehungsweise Befreiung aus der sündhaften Unheilssituation verspricht.
Die christliche Ethik hat ihre Grundlage in der Botschaft Jesu und seinem Doppelgebot der Liebe. Als Jesus von einem jüdischen Gesetzeslehrer nach dem vornehmsten Gebot im Gesetz gefragt wird, zitiert er zwei Stellen aus dem Alten Testament (Deuteronomium 6, 5; Levitikus 19, 18): Du sollst lieben Gott, deinen Herrn, von ganzem Herzen, von ganzer Seele und von ganzem Gemüte. Dies ist das vornehmste und größte Gebot. Das andere ist dem gleich: Du sollst deinen Nächsten lieben wie dich selbst. In diesen zwei Geboten hängt das ganze Gesetz und die Propheten.
Darüber hinaus orientiert sich christliches Handeln an biblischen Weisungen, in erster Linie am Dekalog (Zehn Gebote). Wenn Jesus erklärt, wie man Gottes Willen tut, verweist er auf alttestamentliche Weisungen. In der Bergpredigt (Matthäus 5-7) bzw. in der Feldrede (Lukas 6, 17) legt Jesus diese Weisungen neu aus. Zur Grundorientierung des christlichen Handelns gehört auch die von zahlreichen Religionen gelehrte Goldene Regel in ihrer positiven Fassung: Alles, was ihr also von anderen erwartet, das tut auch ihnen. Das ist das Gesetz und die Propheten (Matthäus 7, 12). Wesentlich für die christliche Ethik ist der Gedanke der Nachfolge Jesu.
Der katholische Reformtheologe Alfred Loisy (1857-1940) schrieb einmal: Jesus verkündete das Reich Gottes, gekommen aber ist die Kirche. Die christlichen Denominationen unterscheiden sich u. a. in der Frömmigkeit, in abweichenden Auffassungen vom Wesen der Kirche und ihren Sakramenten, im Verständnis der Heiligen Schrift, kirchlicher Tradition und kirchlichem Lehramt. Wenn Protestanten eine katholische Kirche betreten, öffnet sich ihren Sinnen eine weitgehend unvertraute Welt: Es riecht nach Weihrauch, Menschen bekreuzigen sich, knien nieder, nehmen Weihwasser. Ein wesentlicher Unterschied zwischen beiden Kirchen liegt sodann in der Ämterauffassung. Durch die Weihe bekommt der katholische Priester ein unauslöschbares Siegel Christi, den unzerstörbaren Charakter, eingeprägt. Dadurch wird er dem Priester Christus gleichförmig. Priester und Laie sind nicht bloß gradweise, sondern ihrem Wesen nach grundsätzlich unterschieden. Die Reformatoren dagegen traten für das Priestertum aller Glaubenden ein. Weitere Unterschiede bestehen in der Marienfrömmigkeit und Heiligenverehrung katholischer Christen. Im römischen Katholizismus gilt der Papst als Nachfolger des Apostels Petrus im römischen Bischofsamt. Er beansprucht die damit verbundene geistliche und rechtliche Vormachtsstellung (Primat). Protestanten, die den Papst zur Reformationszeit als Hure Babylons verhöhnten, halten heutzutage eine Gemeinschaft mit ihm, nicht jedoch unter ihm, immerhin für möglich.
Katholiken und Protestanten vertrauen auf Gottes Gnade. Wie aber der sündige Mensch gerechtfertigt wird, welche Rolle die Kirche dabei spielt, wird unterschiedlich gesehen. Abweichungen bestehen auch in der Lehre von den Sakramenten. Für Katholiken gibt es sieben von Jesus eingesetzte wirksame Gnadenzeichen: Buße, Taufe, Eucharistie, Firmung, Ehe, Priesterweihe, Krankensalbung. Protestanten erkennen nur Taufe und Abendmahl als Sakramente an.
Das Kirchenjahr beginnt im Unterschied zum bürgerlichen Jahr am 1. Advent. Dem Weihnachtskreis (vier Adventssonntage, Heiligabend, Weihnachten, Erscheinungsfest/Epiphanias; Fest der Heiligen drei Könige; Darstellung Jesu im Tempel) folgt der Osterfestkreis: Aschermittwoch bis Karsamstag; Passionszeit; Ostern; Christi Himmelfahrt und die Trinitätszeit, beziehungsweise der Pfingstkreis: Pfingsten; Trinitatis, Fronleichnam; Reformationsfest der evangelischen Kirchen; Fest für alle Heiligen der (katholischen) Kirche (Allerheiligen); Allerseelen, Buß- und Bettag, Totensonntag/Ewigkeitssonntag.
Urheber und zentrale Gestalt des Christentums war Jesus von Nazareth, der vermutlich um 4 v. Chr. geboren wurde. Paulus gründete christliche Gemeinden in der hellenistischen Welt. Auf dem Apostelkonzil (49 n. Chr.) überzeugte er die übrigen Apostel davon, dass es nicht erforderlich sei, jüdische Traditionen und Gesetze zu erfüllen, um Christ zu sein. So wurde aus der einstigen jüdischen Sekte eine Weltreligion. Das Christentum war im Römischen Reich zunächst eine unerlaubte Religion. Bis die Christen von Konstantin dem Großen im Edikt von Mailand 313 als erlaubte Religion geduldet und von Kaiser Theodosius I. 391 offiziell als Staatsreligion anerkannt wurden, waren sie zahlreichen Christenverfolgungen unter den Kaisern Nero (37-68), Decius (249-251), Valerian (253-260) und Diokletian (284-305) ausgesetzt. In den ersten Jahrhunderten lag das Schwergewicht des Christentums im Osten. Dort blühte die Theologie auf, und dort wurden die großen Dogmenkämpfe des 4. und 5. Jahrhunderts ausgetragen. Eine Ausnahme bildete das Werk des lateinischen Kirchenvaters Augustinus (354-430), der einer der bekanntesten Fürsprecher des Christentums wurde. 476 endete das Römische Reich und teilte sich in das Weströmische Reich mit Rom als Hauptstadt und das Oströmische Reich, dessen Zentrum Konstantinopel bildete. Damit wurde auch eine neue Phase in der Geschichte des Christentums eingeleitet.
Die zweite Phase der Geschichte des Christentums begann mit der Christianisierung der germanischen, romanischen und slawischen Völker. Dieser Umbruch war das Ergebnis der Spaltung des Imperium Romanum 476, der Staatenbildungen der Westgermanen sowie ihrer Integration in die katholische Kirche. Während die ostgermanisch-arianischen Kirchen nur vorübergehende Bedeutung hatten, setzte sich der römische Katholizismus durch. Vor allem in den Ländern Ost- und Nordwesteuropas war das Christentum erfolgreich (Alemannen, Bayern, Thüringen, Hessen, Angeln, Sachsen, Friesen, Skandinavier). Die Christianisierung der Germanen erstreckte sich über einen Zeitraum von rund 1000 Jahren (2.-12. Jahrhundert), die der Slawen erfolgte zwischen 600 und 1400. Nilaufwärts bis nach Äthiopien entfalteten die ägyptischen Monophysiten ihre Wirksamkeit. Die Nestorianer brachten das Christentum nach Indien, in das Innere Asiens und im 7. Jahrhundert nach China. Ein wichtiger Einschnitt ist das Auftreten des Islam als geschichtsbestimmende Macht. Die Religion Mohammeds stieß neben der griechischen Reichskirche auf eine Reihe nationaler Sonderkirchen (äthiopische Kirche; koptische Kirche, Jakobiten in Syrien, Nestorianer in Persien, armenische Kirche), die den Islam zunächst als Befreiung erfuhren. Der Unterschied zwischen den Kirchen des Abendlandes und denen des Ostens vergrößerte sich immer mehr, und 1054 kam es nach mehrfachen früheren Schismen und Rangstreitigkeiten zum endgültigen Bruch (siehe Morgenländisches Schisma).
Nach der Kirchenspaltung 1054 bildete sich eine griechischsprachige christliche Kultur in Osteuropa und eine lateinischsprachige christliche Kultur in Westeuropa. Letztere entwickelte die Scholastik, eine Wissenschaft, in deren Mittelpunkt die Theologie stand. Zu ihren Hauptvertretern zählen Johannes Scotus Erigena, Anselm von Canterbury, Pierre Abélard, Albertus Magnus, Thomas von Aquin, Johannes Duns Scotus sowie Wilhelm von Ockham. Es kam zu einer Vereinheitlichung des geistigen Lebens, so dass das Christentum zur alleinigen Weltanschauung des Mittelalters wurde. 1215 forderte das 4. Laterankonzil alle verurteilten Ketzer, die von der offiziellen kirchlichen Lehre abwichen, an die weltliche Macht auszuliefern. 1231/32 wurde die Inquisition zu einer päpstlichen Behörde. Die mittelalterliche Gesellschaft bildete ein Feudalsystem heraus, an deren Spitze das Kaiser- und Papsttum standen. Die grundsätzliche Frage von weltlicher und geistlicher Gewalt zeigte sich im Investiturstreit, der Auseinandersetzung um die Einsetzung der Bischöfe und Äbte in ihre Ämter, die durch das Wormser Konkordat beigelegt wurde. Als Reaktion auf die Macht der römisch-katholischen Kirche entstand die Armutsbewegung, deren Leitbild der arme Christus war. Zu ihnen gehören die Bettelorden wie z. B. die Franziskaner und Dominikaner, die im 13. Jahrhundert von der Kirche zugelassen wurden. Die mittelalterliche Kunst, die ausschließlich christlich geprägt war, entstand in Klöstern und entwickelte sich im Zusammenhang mit dem Bau von Kirchen. Im Mittelalter bildete sich ein Erziehungssystem heraus; seit dem 12. Jahrhundert kamen zu den Klosterschulen die Domschulen hinzu, deren Zusammenschluss mit den privaten Gelehrtenschulen zur Gründung der ersten Universitäten führte. Allmählich fiel der Kirche die Hoheit über den Staat zu. Der Papst wurde gewissermaßen zum Herrn der Welt, der die Fürsten und Bischöfe als seine Untergebenen betrachtete. Im Zusammenhang mit dieser Machtstellung traten in der Kirche Verfallserscheinungen auf, die den Ruf nach einer Reformation an Haupt und Gliedern laut werden ließen. Als Beginn der Reformation gilt allgemein die Veröffentlichung der 95 Thesen Martin Luthers am 31. Oktober 1517.
Neben Luther waren es Ulrich Zwingli und Johannes Calvin, die die Reformation begründeten, die zum Entstehen neuer, vom Papst unabhängiger Kirchen führte. Vorbereitet wurde die Reformation durch eine Reihe von Motiven: Die geistesgeschichtlichen Spannungen des Spätmittelalters; die in der Renaissance einsetzende historische Kritik auch an den Einrichtungen der Kirche; die durch die Erfindung der Buchdruckerkunst allgemein zugänglich gemachten Schriften der Bibel und der Kirchenväter; das Streben der Fürsten und weltlichen Machthaber, das landesherrliche Kirchenregiment weiter auszubauen; die sozialen Gegensätze in den Städten; die inneren Verfallserscheinungen der Kirche; die anwachsende Bedeutung der Laien und ihr Streben nach religiöser Erneuerung. Die Landeskirchen legten auf dem Reichstag zu Augsburg (1530) ein erstes grundlegendes Bekenntnis ab: das Augsburger Bekenntnis (Confessio Augustana). Reichsrechtlich wurden sie 1559 im Augsburger Religionsfrieden anerkannt. Von Zürich aus unternahm Zwingli und von Genf aus Calvin die Reformation in der deutschen bzw. französischen Schweiz. Zwischen beiden Reformatoren kam es wegen ihrer unterschiedlichen Abendmahlsauffassung zu keiner Einigung (Zwinglianismus im Bodenseegebiet; Calvinismus in Teilen des lutherischen Deutschland und in Frankreich). Im Gefolge der Reformation entstanden in den einzelnen deutschen Territorien voneinander unabhängige Landeskirchen, die dem landesherrlichen Kirchenregiment unterstanden. Das 1580 veröffentlichte Konkordienbuch ist die maßgebliche Sammlung der lutherischen Bekenntnisschriften. Der Heidelberger Katechismus von 1563 stellt die am weitesten verbreitete Bekenntnisschrift der reformierten Kirchen (Schweiz, Schottland, Teile Deutschlands, Frankreich, Ungarn, USA: Presbyterianer) dar. In England kam es aufgrund der Verweigerung der obersten Leitungsgewalt des Papstes zur Entstehung der anglikanischen Kirche. Die Ausbreitung des Protestantismus in Europa führte auf der Seite der römisch-katholischen Kirche zur Gegenreformation, die das Ziel hatte, protestantische Gebiete zu rekatholisieren.
Die Ausbreitung des Christentums in der Neuzeit hängt mit der politischen Expansion Europas zusammen. Vor allem die Jesuiten waren es, die seit den geographischen Entdeckungen des 15. und 16. Jahrhunderts (Amerika, Seeweg nach Indien, Afrika, China) ihre Missionare bis nach Indien und China aussandten. Ein bedeutender Pionier war Franz Xaver, der bis nach Japan gelangte. Die organisierte protestantische Mission setzte erst mit der Entsendung des Missionars Bartholomäus Ziegenbalg Anfang des 18. Jahrhunderts nach Indien ein. Der Pietismus (Herrnhuter Brüdergemeine, Württemberger Pietisten) war sehr stark missionarisch engagiert. Zahlreiche Missionsgesellschaften (Leipziger, Hermannsburger, Neuendettelsauer Missionen) waren in vielen Teilen der Welt tätig. Es entstanden große Stammeskirchen (Batak-Kirche in Sumatra; Gossner-Kirche in Nordindien; Kirchen im Inneren Ostafrikas), deren Mitglieder oftmals geschlossen zum Christentum übertraten. Einer der herausragenden Missionare in Afrika war der als liberaler Theologe und Arzt gleichermaßen bedeutende Albert Schweitzer.
geht vor allem auf die Einwanderung aus Europa zurück. Die Einwanderer behielten ihre Religion bei, woraus sich die heutige Vielfalt des amerikanischen Christentums erklärt, das etwa 250 verschiedene Denominationen umfasst. Im 19. Jahrhundert spielte die Auseinandersetzung um die Sklavenfrage eine große Rolle. Der später ermordete Baptistenpfarrer Martin Luther King (1929-1968) übernahm eine führende Rolle in der Bürgerrechtsbewegung. Im lateinamerikanischen Christentum ragen einige mutige Theologen hervor, welche die soziale Ungerechtigkeit in ihrem Land beseitigen wollten: Camillo Torres, Dom Hélder Câmara, Oscar Romero, Ernesto Cardenal.
Seit einigen Jahrzehnten wächst das ökumenische Bewusstsein um die Zusammengehörigkeit der Christen. 1948 wurde in Genf der Ökumenische Rat der Kirchen gegründet, dessen Entstehen Nathan Söderblom wesentlich mit vorbereitet hatte. Über die Ökumene aus Katholiken und Protestanten bzw. aus Katholiken, Protestanten und Orthodoxen hinaus ist der christlich-jüdische Dialog bzw. die abrahamitische Ökumene (Juden, Christen und Muslime) wichtiger geworden. Zu den weltweit führenden Dialog-Theologen können John Hick, Paul F. Knitter, Hans Küng, Raimundo Panikkar, Ulrich Schoen, Leonard Swidler, Wilfred Cantwell Smith gezählt werden.
Bezeichnung für die Erschaffung der Welt oder der Dinge durch eine eigenständige (zumeist göttliche) Macht. Kosmogonien über die Schöpfung des Menschen und der Welt gehören zum religionsgeschichtlichen Grundbestand aller Völker und Religionen. Als Mythen liegen sie allen menschlichen Gesellschaftsformen zugrunde und berichten davon, wie aus einem Zustand des Chaos oder des Nichtsetwas bewirkt wurde, wie etwas angefangen hat zu sein (Mircea Eliade). Da nach Eliade der Mythos den Einbruch des Sakralen in die Welt beschreibt, ist der Glaube an eine Schöpfung stets auch mit dem Glauben an ein göttliches Gesetz, eine kosmische Ordnung oder ein Auserwähltsein verbunden, den alle Mitglieder der jeweiligen Gesellschaft teilen. Häufig wird dieser im Kultus, in der Liturgie oder im magischen Ritual stetig erneuert und bestätigt, so bei den Welterschaffungsmythen der Aborigines oder denen der südamerikanischen Inka.
Auch das Judentum und das daraus hervorgegangene Christentum verfügen über einen Schöpfungsmythos. Innerhalb der christlichen Heils- und Welterfahrung hat dieser Mythos eine zentrale Bedeutung: Dieser geht davon aus, daß der Gott der Schöpfung identisch ist mit dem durch Jesus Christus in der Verheißung geoffenbarten Gott. An diesen Zusammenhang wird im apostolischen Glaubensbekenntnis immer wieder erinnert. Der Quellenscheidungstheorie zufolge kennt die Bibel zwei Schöpfungsberichte, die zwar eng beieinander liegen, zeitlich aber aus verschiedenen Epochen stammen. Der erste ist die so genannte Priesterschrift (Genesis 1, 1-31; 2, 1-4a), die nach der babylonischen Gefangenschaft im 6. Jahrhundert niedergeschrieben wurde. Der zweite (Genesis 2, 4b-24) stammt vom so genannten Jahwisten und wird zeitlich vor der babylonischen Gefangenschaft datiert. Darüber hinaus sind Psalm 104 und die Verse 1-11 des 38. Kapitels des Buches Hiob kosmogonischen Inhalts. Nach jüdischem wie christlichem Selbstverständnis ist dieser Gott nicht nur der Herr der Schöpfung, sondern auch Herr der Zeit, der Geschichte, des Gerichts und der Erlösung. Gerade die Anerkennung des christlichen Gottes als Herrn der Geschichte hat in der abendländischen Philosophie immer wieder die Frage nach der Vorherbestimmtheit geschichtlicher Ereignisse und der Rolle des Menschen darin aufgeworfen.
Sowohl bei den alttestamentlichen Propheten (z. B. Jesaja 66, 22) als auch in den Schriften des Neuen Testaments (z. B. 2. Petrus 3, 13; Offenbarung 21, 1) werden häufig die Erwartung und die Hoffnung auf eine zukünftige neue Schöpfung betont.
Der Begriff der Schöpfungsordnung, der im 19. Jahrhundert in der protestantischen Theologie entstand, bezieht sich auf das Eingebundensein jedes Christen in verschiedene Lebens- und Glaubenswirklichkeiten und seine gottgewollte Verantwortung und Verpflichtung ihnen gegenüber. So leitet sich beispielsweise die im heutigen Judentum und im Christentum vertretene monogame Ehe direkt von der Schöpfungsordnung ab.
außerparlamentarische Bewegung, organisiert etwa in Bürgerinitiativen, zur Ergreifung von Maßnahmen gegen Naturzerstörung und Umweltverschmutzung. Ökologiegruppen können regional und überregional sowie international aktiv werden. Es gibt Gruppen, die sich unmittelbar mit Umwelt- und Naturschutz beschäftigen und sich gegen das Waldsterben, das Abholzen des Regenwaldes, die Vergrößerung des Ozonloches oder die Nutzung von Atomenergie richten. Andere Initiativen machen sich etwa für Mülltrennung/Müllrecycling, die Nutzung alternativer Energien (als Folge von Tschernobyl, 1986) oder den Artenschutz stark.
Mitte der sechziger Jahre entwickelte sich zuerst in den USA die heutige Umweltbewegung, und zwar zunächst als Naturschutzbewegung, die sich gegen die Zerstörung der Natur (etwa durch Chemikalien) richtete. 1971 wurde in Kanada Greenpeace gegründet (die deutsche Sektion entstand 1981).
Auch in der Bundesrepublik gab es die ersten Ansätze zu außerparlamentarischen Umweltschutzinitiativen bereits Mitte der sechziger Jahre. Die Studentenproteste von 1968 waren ein weiterer grundlegender Anstoß für eine (grüne) Bürgerbewegung. Die Entwicklung der Ökologiebewegung mündete in der Gründung der Bundespartei Die Grünen (1980).
Ökologisch orientierte Bürgerinitiativen haben eine längere Bestandsdauer als andere Bürgerinitiativen. Ihr Ziel ist häufig nicht nur ein konkretes Einzelanliegen auf kommunaler Ebene, sondern von allgemeinem öffentlichen Interesse. Auf der Basis einer industrie- und konsumkritischen Lebensorientierung bahnte sich ein gesellschaftlicher Einstellungs- und Wertewandel an, der nach Alternativen zur Konsum- und Leistungsgesellschaft suchte. Ab Mitte der siebziger Jahre begann sich die Ökologiebewegung zu einer sozialen Bewegung mit Massencharakter zu entwickeln. Sie war außerdem auch eine politische Alternativbewegung: Ihre Mitglieder engagierten sich in der Friedensbewegung und waren vor allem in der Atomenergiediskussion gegen Atomkraftwerke aktiv.
Neu an dieser Massenbewegung war, dass sich Menschen aller Altersklassen und Schichten an der Ökologiebewegung beteiligten und auch an Großveranstaltungen und Demonstrationen teilnahmen (Wyhl, Brokdorf, Gorleben). Vor allem gehörten überdurchschnittlich viele Angehörige der oberen Mittelschicht (Studenten, Lehrer, Professoren) dazu. Die Aktivitäten der verschiedenen Umweltbürgerinitiativen führten 1972 zur Gründung eines Bundesverbands Bürgerinitiativen Umweltschutz (BBU).
In einer Koordinierungs- und Konsolidierungsphase (bis Ende der siebziger Jahre) war die Umweltbewegung über ihre lokalen und regionalen Grenzen hinausgewachsen und hatte bundesweite Bedeutung erhalten. Es bildeten sich grün-alternative Wahlgruppierungen. Außerdem fand eine Verknüpfung von ökologischen und friedenspolitischen Strategien statt. Um die Ideen und Forderungen der Ökologiebewegung auch auf politischer Ebene durchzusetzen und mehr Breitenwirkung zu erzielen, ergab sich die logische Konsequenz, eine Partei (Die Grünen) zu gründen.
Homer, griechisch Homeros, am Beginn der antiken griechischen Literatur stehender Dichter, als Verfasser der beiden wichtigsten altgriechischen Epen, der Ilias und der Odyssee, Begründer der ältesten literarischen Gattung. Homers historische Existenz ist nicht belegt, und über die Frage, ob die beiden Epen von ein und demselben Verfasser stammen, gehen die Meinungen auseinander. Linguistische und historische Untersuchungen legen jedoch die Vermutung nahe, dass die beiden Dichtungen im 8. Jahrhundert v. Chr. an der von Griechen besiedelten Westküste Kleinasiens entstanden. Die Stoffe, die in beiden Epen verarbeitet wurden, stammen aus einer mündlich tradierten Form der Kleinepik, die in die Zeit der frühgriechischen Stämme im 2. Jahrtausend v. Chr. zurückreicht und wahrscheinlich von umherreisenden Rhapsoden (Sängern) an den Adelshöfen vorgetragen wurden.
Die Ilias (abgeleitet von dem griechischen Namen für die Stadt Troja: Ilion), die als das ältere Werk gilt, spielt im letzten Jahr des Trojanischen Krieges, der auch den Hintergrund für die Haupthandlung bildet, und umfasst einen Handlungszeitraum von 49 Tagen. Sie schildert in 24 Büchern den Zorn des griechischen Helden Achilleus, wie es bereits im Proömium angekündigt wird. Vom Heeresführer Agamemnon gekränkt, der ihm seine Sklavin Briseis raubte, verlässt Achilleus die griechische Streitmacht, die daraufhin im Kampf gegen die Bewohner von Troja schwere Niederlagen erleidet. Achilleus zeigt sich unversöhnlich, lässt jedoch zu, dass sein Gefährte Patroklos an seiner Stelle die Truppen anführt. Als dieser im Kampf fällt, richtet sich der Zorn des Achilleus gegen die Trojaner, deren Heerführer Hektor, ein Sohn des Königs Priamos, er im Zweikampf tötet. Die Dichtung endet mit den Totenfeierlichkeiten für Hektor, nachdem Achilleus Priamos den Leichnam seines Sohnes zur Bestattung überlassen hat, weil er sich mit dem trojanischen König angesichts des Todes und des schmerzlichen Verlusts eines Nahestehenden verbunden fühlt. Die Haupthandlung wird von zahlreichen Nebenepisoden unterbrochen, die die verschiedensten von Göttern abstammenden Helden im Zweikampf zeigen, und auch die Götter selbst mischen sich in der unterschiedlichsten Form in die Kampfeshandlungen ein.
Inhalt der 24 Bücher der Odyssee, die einen Handlungszeitraum von zehn Jahren umfasst, sind die Irrfahrten des griechischen Helden Odysseus nach Ende des Trojanischen Krieges, bevor er schließlich zu seiner Gattin Penelope heimkehrt. Der erste Teil des Epos beginnt kurz vor der Heimkehr des Odysseus, der nach einem Schiffbruch seinen Rettern von seinen Irrfahrten erzählt, in deren Verlauf er zahllosen Gefahren ausgesetzt war. Parallel dazu schwenkt die Handlung in die Heimat des Helden, wo sich eine Horde Freier in seinem Hause niedergelassen hat, die um die Gunst seiner Gattin Penelope buhlen. Diese kann sich ihrer nur mit einer List erwehren und schickt ihren Sohn Telemachos aus, um nach seinem Vater zu suchen. In Form von Rückblenden erzählt Odysseus selbst seine Abenteuer, etwa bei dem menschenfressenden einäugigen Riesen Polyphem. Später muss er sich auch der Verlockungen der Nymphe Kalypso erwehren, die ihm Unsterblichkeit verspricht, wenn er als ihr Gemahl bei ihr bliebe. Der zweite Teil des Epos berichtet von Odysseus Heimkehr nach Ithaka, wo er sich zunächst heimlich der Loyalität seiner Dienerschaft versichert und schließlich blutige Rache an den Freiern nimmt.
Beide Epen sind in einem gehobenen epischen Stil in Hexametern verfasst (siehe Verslehre), der ionische und äolische Sprachelemente beinhaltet. Ihre Sprache ist eine auf eine lange Tradition zurückgehende formelhafte Kunstsprache, die auf mündlicher Überlieferung basiert. Dies ist besonders an den zahlreichen formelhaften Elementen, wie schmückenden Beiwörtern, stereotypen Wendungen und Phrasen, zu erkennen, die immer wiederkehren. Charakteristisch ist auch die Lebendigkeit, mit der die Figuren gezeichnet werden, die Natürlichkeit der Darstellung, die Wahl der Gleichnisse aus Natur und zeitgenössischer Umwelt, die von einer scharfen Beobachtungsgabe zeugt. Während es in der Ilias um die Darstellung von aus Leidenschaft resultierenden Handlungen und unlösbaren Konflikten geht und auch die Götter mit negativen menschlichen Eigenschaften ausgestattet sind, kommt in der Odyssee in stärkerem Maße ein moralischer Aspekt zum Tragen. Achilleus, Agamemnon, Priamos und die übrigen Figuren lassen sich nicht als gut oder schlecht kategorisieren und sind als Täter und Opfer zugleich in ein grausames und letztendlich tragisch endendes Geschehen verwickelt. In der Odyssee dagegen wird das Böse vernichtet; das Gute siegt schließlich, und die Familie des Helden ist am Ende wieder vereint. Auch Odysseus zeigt im Umgang mit Personen niedrigeren sozialen Ranges, wie Hirten, Dienern oder Bettlern, Tugenden wie väterliches Interesse, Verantwortungsbewusstsein und Güte, die auf eine exemplarische Königsherrschaft schließen lassen und wodurch er als Vorbild eines guten, gerechten Herrschers erscheint.
Neben der Ilias und der Odyssee wird Homer eine Sammlung von 33 den beiden Epen stilistisch nahe stehenden Gedichten zugeschrieben, eine Zuweisung, die jedoch nicht unumstritten ist. Es handelt sich um Hymnen (Preislieder) auf griechische Gottheiten (z. B. Apollon, Aphrodite, Demeter und Hermes), die die Rhapsoden als Einleitungen zu ihren Rezitationen vortrugen.
Die Texte der homerischen Epen wurden im Lauf der Jahrhunderte immer wieder von älteren Manuskripten (die zum Großteil nicht erhalten sind) abgeschrieben und auf diese Weise durch das Mittelalter und die Renaissance bis in unsere Tage überliefert. Obgleich Homers Identität nicht zweifelsfrei geklärt werden konnte (so wurde er z. B. in der Antike immer wieder als blinder Greis dargestellt) und auch Zweifel bestehen, ob alle Textteile beider Epen durchgehend von demselben Autor verfasst wurden, herrschte doch von der Antike bis in die Neuzeit weitgehend die Meinung vor, dass es sich bei Homer um einen (möglicherweise auch zwei) Dichter handelte. Die Ilias und die Odyssee galten, obwohl sie offensichtlich auf überliefertem Material beruhten, als eigenständige und weitgehend fiktive Originalwerke.
Teilweise bereits in der Antike, verstärkt jedoch in den letzten 200 Jahren hat sich diese Sichtweise gewandelt. Die viel diskutierte so genannte homerische Frage, also die Frage nach dem Dichter der homerischen Epen und ihrer Entstehungsart, geht auf die Beobachtung zurück, dass beide Werke äußerst disparate Elemente vereinigen, sich viele Unstimmigkeiten feststellen lassen. So treten beispielsweise Waffen- oder Kultbräuche nebeneinander auf, die aus verschiedenen Kulturschichten stammen, unerklärliche Widersprüche und Brüche lassen sich feststellen, aber auch selbständige Einheiten darstellende Lieder und Kleinepen herauslösen, die zu einem größeren Werk kompiliert worden sein könnten. Eine zufriedenstellende Antwort auf die homerische Frage wurde bis heute nicht gefunden. Untersuchungen und Analysen von Einzelaspekten, die im 19. und 20. Jahrhundert unternommen wurden, schienen auf eine Sammlung von Einzelgedichten bzw. -liedern hinzudeuten; nach der unitarischen Betrachtungsweise dagegen sind diese Unstimmigkeiten von untergeordneter Bedeutung und die Epen als einheitliche Werke eines einzelnen Verfassers zu sehen.
Archäologische Funde aus den letzten 125 Jahren, insbesondere die Ausgrabungen Heinrich Schliemanns in Troja und Mykene, haben gezeigt, dass die von Homer beschriebene Kultur tatsächlich existierte. Die Epen könnten daher gewissermaßen als historische Quelle hinzugezogen werden, ein Aspekt, der seitdem bei der Untersuchung ihrer Entstehung verstärkt mit einbezogen wurde.
Die Wirkung der Epen Homers auf die gesamte nachfolgende Literatur der Griechen kann gar nicht überschätzt werden. Als maßgeblicher Gestalter ihres Götter- und Menschenbildes beeinflusste er Trägodie, Geschichtsschreibung und Philosophie und wurde bereits in der Antike in den Kanon der klassischen Schulautoren aufgenommen. Beinahe jeder Epiker in der abendländischen Literatur berief sich direkt oder indirekt auf das homerische Vorbild oder setzte sich kritisch damit auseinander. In der römischen Literatur gab es bereits im 3. Jahrhundert v. Chr. eine Nachdichtung durch Livius Andronicus, und Vergils römisches Nationalepos Aeneis beinhaltete eine Widerlegung des individualistischen Wertesystems der homerischen Epik. Die am stärksten an Homer orientierten Szenen in dem Epos Paradise Lost (Das verlorene Paradies) des englischen Dichters John Milton beispielsweise die Schilderung des Kampfes im Himmel haben eher komischen Charakter. Im Bereich des Romans, beispielsweise im Don Quijote (1605) von Miguel de Cervantes oder im Ulysses (1922) von James Joyce, zeigen die auf Homer anspielenden Passagen eine deutliche Neigung zu Parodie und Spott.
Bahnbrechend unter den englischen Homer-Übersetzungen der Hochrenaissance wurden die Versionen von George Chapman (1616) und Alexander Pope (Ilias, 1715-1720; Odyssee, 1725-1726). In Deutschland wirkte der Einfluss Homers besonders auf Goethe, Lessing und Herder, durch die Übersetzungen von Johann Heinrich Voss (Odyssee, 1781, Ilias, 1793) wurden seine Werke breiten Bevölkerungsschichten zugänglich. Unter den Übertragungen der jüngeren Zeit ist besonders die des Altphilologen Wolfgang Schadewaldt zu nennen (Odyssee, 1958, Ilias, 1975).
Naturwissenschaft, Sammelbezeichnung all jener Wissenschaften, die sich mittels der Empirie (also über Erfahrung, Beobachtung und Experiment) oder mittels hypothetischer Modelle mit einer systematischen Erfassung der belebten wie unbelebten Natur (bzw. Materie) befassen und von der Einzelerscheinung abstrahierend ihre Gesetzmäßigkeiten aufzudecken suchen. Über ihren Erklärungsauftrag hinaus besteht ihre Bedeutung vor allem darin, Erkenntnisse für andere, praxisorientierte Bereiche wie Medizin, Landwirtschaft oder Technik bereitzustellen (angewandte Naturwissenschaft). Zu den Naturwissenschaften, die sich vorwiegend mit der unbelebten Welt befassen, gehören Physik, Chemie, Geologie und Astronomie (exakte Naturwissenschaften). Hingegen untersuchen die biologischen Naturwissenschaften (Biologie, Genetik, Anthropologie, Physiologie) Phänomene der belebten Welt.
Materie (Philosophie), (lateinisch materia: Stoff). Bei Aristoteles steht die Materie in Wechselbeziehung zur Form als prima materia der ewige, unbestimmte Urstoff, der aller Bewegung zugrunde liegt. Für Plotin stammt alle Materie direkt von Gott (Emanation des Einen). Die Scholastiker griffen den aristotelischen Begriff der Materie wieder auf und unterschieden zwischen der materia prima als dem gemeinsamen Urstoff aller Körper und der materia secunda, dem Stoff des konkreten Einzeldinges. Im Idealismus bestritten einige Philosophen wie z. B. George Berkeley, dass die Materie unabhängig vom Bewusstsein existiere. In der Neuzeit wurde der Begriff immer mehr zum Gegenstand der Naturwissenschaften (siehe griechische Philosophie, Materialismus).
Unsere Kenntnisse über die medizinische Praxis in vorgeschichtlicher Zeit stammen aus der Paläopathologie. Diese Forschungsrichtung beschäftigt sich mit alten Darstellungen medizinischer Verfahren, mit Schädeln und anderen Skelettteilen sowie mit den medizinischen Geräten der Vorzeit und der heutigen nichtindustrialisierten Kulturen. Zum größten Teil gehören solche Themen in das Gebiet der Anthropologie. Manche Verfahren haben sich allerdings bis heute erhalten, so dass es gerechtfertigt ist, sie auch aus der Sicht der Medizingeschichte zu betrachten.
Schon für die Menschen der Vorzeit waren schwere Krankheiten ein großes Problem. Es gelang ihnen jedoch nicht, sie wirksam zu behandeln. Nach den vermeintlichen Ursachen unterschied man zwei Arten solcher Krankheiten. Für jede dieser Gruppen gab es eine Reihe von Therapiemethoden, die sich aber gegenseitig ausschlossen. Die erste und größte Gruppe waren Leiden, für die man böse Geister verantwortlich machte. Diese Dämonen, so glaubte man, versetzten einen fremden Geist, einen Stein oder einen Wurm in den Körper des arglosen Patienten. Um solche Beschwerden zu vertreiben, benutzte man Zaubersprüche, Tänze, magische Handlungen, Beschwörungen, Talismane und die verschiedensten anderen Mittel. Wenn es dem Geist gelang, in den Körper seines Opfers zu gelangen, weil man solche Vorsichtsmaßnahmen nicht ergriffen hatte oder weil sie nicht ausreichten, versuchte man, den Körper des Patienten für den Dämon unbewohnbar zu machen: Man schlug den Kranken, folterte ihn oder ließ ihn hungern. Auch mit Arzneitränken, die heftiges Erbrechen auslösten, wollte man den Geist austreiben, oder man ließ ihn durch ein in den Schädel gebohrtes Loch entweichen. Diese zuletzt genannte Methode, Trepanation genannt, diente auch als Mittel gegen Geisteskrankheiten, Epilepsie und Kopfschmerzen.
Wenn sich die Therapiemethoden jedoch unmittelbar gegen die Beschwerden richteten, waren sie oft erfolgreich. Zu den medizinischen Verfahren, die schon in frühen Kulturen praktiziert wurden, gehörten die Reinigung und Behandlung von Wunden durch Ausbrennen, Verbinden und Nähen, das Einrichten von Verrenkungen und Knochenbrüchen sowie das Schienen von Gliedmaßen. Als Arzneien verwendete man Abführmittel, harntreibende Wirkstoffe, Brechmittel und Einläufe. Die vielleicht größten Erfolge erzielte man mit Pflanzenextrakten, deren betäubende und anregende Eigenschaften man nach und nach entdeckte. Sie eigneten sich so gut zur Behandlung, dass viele von ihnen auch heute noch in Gebrauch sind. Einer der bekanntesten dürfte Digitalis sein, ein Herzmittel, das aus der Fingerhutpflanze gewonnen wird.
Bevor sich etwa im 6. Jahrhundert v. Chr. die fortgeschrittenere griechische Medizin entwickelte, gab es in den einzelnen Kulturkreisen bereits verschiedene medizinische Systeme, die sich vorwiegend auf Magie, Hausmittel und einfache chirurgische Verfahren gründeten.
In der Medizin des alten Ägypten sind zwei verschiedene Richtungen zu erkennen: eine magisch-religiöse, die sehr alte Elemente umfasste, und eine empirisch-rationale, die sich auf Erfahrungen und Beobachtungen stützte, während ihr die mystischen Aspekte fehlten. Die häufigsten Augen- und Hauterkrankungen behandelten die Ärzte meist ausschließlich nach Vernunftprinzipien, weil die Krankheitsherde leicht zugänglich waren. Weniger gut erkennbare Leiden versuchte man weiterhin mit den Zaubersprüchen und Beschwörungsformeln der Priester und Magier zu heilen. In der 3. Dynastie entwickelte sich der Beruf des Arztes als eine frühe Form des Wissenschaftlers, der anders vorging als die Zauberer und Priester. Der erste Arzt, dessen Namen wir kennen, war Imhotep. Er lebte etwa um 2725 v. Chr. Imhotep diente dem Pharao gleichzeitig als Wesir (d. h. als hoher Beamter), Pyramidenbaumeister und Astrologe.
Die Lehrzeit der Ärzte war hart und langwierig: Jahrelang lernten sie in Tempelschulen die Kunst der Befragung, Untersuchung und Palpation (Abtasten des menschlichen Körpers). Schon damals wurden manche Medikamente verschrieben, die über Jahrhunderte hinweg in Gebrauch blieben. Beliebte Abführmittel waren Feigen, Datteln und Rizinusöl. Tannin, das vor allem aus Akazien gewonnen wurde, war ein wertvolles Hilfsmittel zur Behandlung von Brandwunden.
Obwohl die Ägypter die Kunst des Einbalsamierens beherrschten, verfügten sie nur über geringe anatomische Kenntnisse. Deshalb versuchten sie sich nur an kleinen chirurgischen Eingriffen. Eine Ausnahme war allerdings die Trepanation. Außerdem kannten die alten Ägypter nach den Berichten des griechischen Historikers Herodot auch zahnmedizinische Operationen, denen sie eine große Bedeutung beimaßen. Manchen Hinweisen zufolge beschäftigte man sich in Ägypten auf der Grundlage der Arbeiten von Imhotep auch mit Physiologie und Pathologie. Später sezierte der griechische Anatom und Chirurg Herophilus hingerichtete Verbrecher; damit beeinflusste er vermutlich den griechischen Philosophen Thales von Milet, der bekanntermaßen im 7. Jahrhundert v. Chr. durch Ägypten reiste.
Assur und Babylon wurden von Gottkönigen beherrscht; deshalb konnte sich die Medizin in diesen Ländern nicht von den Einflüssen der Geisterlehre und Magie lösen. Keilschrifttäfelchen aus dieser Zeit enthalten eine lange Reihe genau klassifizierter Fallbeschreibungen. Erstaunlich genaue Tonmodelle der Leber, die man für den Sitz der Seele hielt, weisen darauf hin, dass man der Untersuchung dieses Organs große Bedeutung beimaß, wenn es darum ging, die Absichten der Götter zu erforschen. Zu dem gleichen Zweck beschäftigte man sich auch mit Träumen.
In Mesopotamien waren zahlreiche Heilmittel in Gebrauch, darunter über 500 Arzneien, von denen manche mineralischen Ursprungs waren. Und die von den Priestern gemurmelten Beschwörungsformeln erwiesen sich oft als wirksame Form der Psychotherapie.
Die Medizin der Juden bezog viele Einflüsse aus dem Kontakt mit Mesopotamien, während Juden in assyrischer und babylonischer Gefangenschaft waren. Krankheiten galten als Zeichen der Strafe Gottes. Die Priester übernahmen die Zuständigkeit für Hygienevorschriften, und die Stellung der Hebammen als Geburtshelferinnen war eindeutig festgelegt. Im Alten Testament werden zwar an einigen Stellen Krankheiten erwähnt, die durch das Eindringen böser Geister entstanden sein sollen. Insgesamt aber wirken die medizinischen Beschreibungen in der Bibel durchaus modern, vor allem, weil sie das Schwergewicht auf die Vorbeugung legen. Im Dritten Buch Moses finden sich genaue Anweisungen zu unterschiedlichen Themen wie weibliche Hygiene, Isolierung von Kranken und Desinfektion von Gegenständen, die Krankheitskeime enthalten könnten. Das einzige eindeutig beschriebene chirurgische Verfahren ist die Beschneidung. Man behandelte Knochenbrüche mit Rollbinden, und auf Wunden strich man Öl, Wein und Balsam. Bei dem in der Bibel häufig erwähnten Aussatz (siehe Lepra) handelte es sich nach heutiger Kenntnis vermutlich um eine ganze Reihe von Krankheiten, u. a. auch um die Schuppenflechte (siehe Psoriasis).
Die Methoden der hinduistischen Veda-Medizin (1500- 1000 v. Chr.) wurden in späterer Zeit von den beiden Ärzten Charaka (2. Jahrhundert n. Chr.) und Susruta (4. Jahrhundert n. Chr.) beschrieben. Susruta lieferte eine eindeutige Schilderung der Behandlung von Malaria, Tuberkulose und Diabetes. Außerdem berichtete er, wie man mit Indischem Hanf (siehe Cannabis) und mit Bilsenkraut (Hyocyamus) eine Anästhesie herbeiführen kann, und er nannte Gegenmittel und geschickte Behandlungsmethoden für Giftschlangenbisse. Eine althinduistische Arznei aus den Wurzeln der indischen Pflanze Rauwolfia serpentina war der Vorläufer des ersten modernen Beruhigungsmittels. Auf dem Gebiet der Chirurgie besaßen die Hindus bekanntermaßen von allen antiken Kulturen die höchsten Fähigkeiten. Vermutlich waren sie die ersten, denen Hauttransplantationen und kosmetische Operationen an der Nase gelangen.
Als der Buddhismus aufkam, wurden anatomische Untersuchungen verboten. Mit dem Siegeszug des Islam begann der weitere Verfall der medizinischen Wissenschaft, und schließlich kam sie völlig zum Erliegen. Dennoch wurden zahlreiche wertvolle Erkenntnisse über Hygiene, Ernährung und Eugenik an das Abendland überliefert, vorwiegend durch die Schriften des arabischen Arztes Avicenna.
Im alten China war das Sezieren aus religiösen Gründen verboten, so dass man nur über unzureichende Kenntnisse über Aufbau und Funktion des menschlichen Körpers verfügte. Deshalb blieben die chirurgischen Methoden sehr einfach. Die äußerliche Behandlung umfasste Massagen und das Schröpfen: Bei letzterer Methode wird ein zuvor erwärmter Becher auf die Haut gesetzt. Während des Abkühlens entsteht ein Unterdruck, so dass Blut zur Hautoberfläche gezogen wird. Zwei weitere Verfahren, die man bei Rheuma und anderen Leiden einsetzte, waren die Akupunktur, wobei man zur Linderung von Schmerz und Blutandrang Nadeln in die Haut stach, und die Moxibustion, bei der man ölgetränkte Blätter des Beifußkrautes auf der Haut verbrannte. Zu den wichtigsten chinesischen Arzneien gehörten Rhabarber, Eisenhut, Schwefel, Arsen und vor allem das Opium. Außerdem stellte man Heiltränke nach alten Ritualen aus den Organen und Ausscheidungen von Tieren her.
Im alten Griechenland beruhte die Medizin anfangs auf Magie und Zauberei. Bei Homer ist Apollon der Gott der Heilkunst. Homers Ilias lässt aber bereits erkennen, dass man über beträchtliche Kenntnisse in der chirurgischen Behandlung von Wunden und anderen Verletzungen verfügte. Die Chirurgie galt als besonderes Fachgebiet, das man von der inneren Medizin unterschied.
Später trat Asklepios als Gott der Ärzte an die Stelle Apollons, und die Priester übten in seinen Tempeln die Heilkunst aus. Sie praktizierten eine frühe Form der Psychotherapie, die als Inkubation bezeichnet wurde.
Bis zum 6. Jahrhundert v. Chr. war die griechische Medizin im Wesentlichen zu einer weltlichen Disziplin geworden: Man legte das Schwergewicht auf klinische Beobachtung und Erfahrung. In der griechischen Kolonie Crotona erkannte der Biologe Alkmäon im 6. Jahrhundert v. Chr., dass das Gehirn der physiologische Ort der Sinne ist. Nach der Vorstellung des griechischen Philosophen Empedokles war Krankheit in erster Linie eine Störung des Gleichgewichts der vier Elemente (Feuer, Wasser, Erde und Luft). Außerdem stellte Empedokles eine einfache Evolutionstheorie auf.
Die beiden berühmtesten Medizinerschulen Griechenlands befanden sich in Kos und Knidos. Ihre Blütezeit erlebten sie im 5. Jahrhundert v. Chr. Die Studenten beider Schulen trugen vermutlich zum Corpus Hippocraticum (Sammlung des Hippokrates) bei, einer Sammlung von Schriften mehrerer Autoren. Sie wird im Allgemeinen dem Arzt Hippokrates aus Kos zugeschrieben, der als Begründer der modernen Medizin gilt. Übernatürliche Heilmethoden werden in diesem Werk nicht erwähnt. Den Ärzten wurden höchste ethische Maßstäbe auferlegt. So entstand der berühmte Eid, der ebenfalls auf Hippokrates zurückgehen soll und heute noch gebräuchlich ist (siehe Hippokratischer Eid). Kenntnisse über die Anatomie des Menschen stammten vor allem aus dem Sezieren von Tieren. Grundlage der Physiologie war die Lehre von den vier Körpersäften eine Vorstellung, die sich aus der Theorie des Empedokles von den vier Elementen ableitete. Schmerzen und Krankheiten führte man auf ein Ungleichgewicht dieser Säfte zurück. Wie genial Hippokrates wirklich war, zeigt sich in seinen Aphorismen und Prognosen. Darin fasst er prägnant eine gewaltige Menge klinischer Beobachtungen zusammen, die bis ins 18. Jahrhundert zum Anlass für zahllose Kommentare wurden. Ungewöhnlich kenntnisreich ist auch sein Werk Brüche, Verrenkungen und Wunden.
Der griechische Philosoph Aristoteles war selbst nicht als Arzt tätig, aber da er zahlreiche Tiere sezierte, trug er ebenfalls erheblich zur Weiterentwicklung der Medizin bei. Er gilt als Begründer der vergleichenden Anatomie.
Im 3. Jahrhundert v. Chr. war die ägyptische Stadt Alexandria, wo es eine berühmte Medizinschule und Bibliothek gab, das anerkannte Zentrum der griechischen medizinischen Wissenschaft. Hier nahm der Anatom Herophilus die erste historisch belegte öffentliche Sektion eines Menschen vor, und der Physiologe Erasistratos stellte wichtige Untersuchungen zur Anatomie von Gehirn, Nerven, Venen und Arterien an. Die Nachfolger dieser Gelehrten bildeten viele untereinander zerstrittene Schulen. Am bedeutendsten waren die Empiriker: Sie gründeten ihre Lehre auf die durch Ausprobieren gewonnene Erfahrung. Die Empiriker leisteten in Chirurgie und Pharmakologie Hervorragendes. Ein Vertreter dieser Schule, Mithridates VI. Eupator, König von Pontus, entwickelte die Vorstellung, dass man gegen Gifte immun werden kann, wenn man sie nach und nach in immer höherer Dosis zu sich nimmt.
Die griechische Medizin beeinflusste von Alexandria aus auch die römischen Eroberer, obwohl sich diese anfangs dagegen sträubten. Asklepiades von Bithynea trug entscheidend dazu bei, dass sich die griechische Medizin im 1. Jahrhundert v. Chr. in Rom durchsetzte. Er hielt nichts von der Theorie der Körpersäfte und lehrte stattdessen, der Körper sei aus einzelnen Teilchen aufgebaut, den Atomen, die durch Zwischenräume getrennt seien. Krankheit, so meinte er, entstehe durch Einschränkungen der geordneten Bewegung der Atome oder durch Verstopfen der Zwischenräume. Als Gegenmittel setzte er keine Arzneien ein, sondern körperliche Bewegung, Bäder und Ernährungsumstellungen. Seine Vorstellungen lebten bis ins 18. Jahrhundert immer wieder in veränderter Form auf.
Neben Galen von Pergamon waren im 1. und 2. Jahrhundert v. Chr. folgende medizinische Autoren besonders wichtig: der Römer Aulus Cornelius Celsus, der eine Enzyklopädie der Medizin verfasste; der griechische Arzt Pedanius Dioscorides, der sich als erster wissenschaftlich mit Pflanzen beschäftigte; Artaeus von Kappadokien (2. Jahrhundert v. Chr.), ein weiterer griechischer Arzt und Schüler des Hippokrates; Rufus von Ephesus (Anfang des 2. Jahrhunderts v. Chr.), der mit seinen Untersuchungen an Herz und Augen bekannt wurde; und schließlich Soranus von Ephesus, ebenfalls ein griechischer Arzt, der (offenbar nach dem Sezieren von Leichen) Erkenntnisse über Geburtshilfe und Gynäkologie zusammentrug. Letzterer war zwar ein Anhänger der Schule von Asklepiades, aber er unterschied die Krankheiten anhand ihrer Symptome und des Krankheitsverlaufs.
Der wichtigste Mediziner dieser Zeit war Galen von Pergamon, ebenfalls ein Grieche. Hinsichtlich seiner Bedeutung in der Medizingeschichte der Antike kommt ihm der zweite Platz nach Hippokrates zu. Da er im Verlauf des gesamten Mittelalters die unangefochtene medizinische Autorität war, verdienen seine wichtigsten Lehren eine genauere Betrachtung. Galen beschrieb die vier klassischen Symptome von Entzündungen (Rötung, Erwärmung, Schwellung und Schmerz) und leistete wichtige Beiträge zu den Kenntnissen über Infektionskrankheiten und Pharmakologie. Sein anatomisches Wissen über den Menschen war jedoch lückenhaft, denn es stützte sich auf das Sezieren von Affen. Manche Lehren Galens waren sogar dazu angetan, den Fortschritt der Medizin aufzuhalten: So vertrat er beispielsweise die Ansicht, das Blut enthalte den Lebensgeist (Pneuma), der ihm seine rote Farbe gebe. Außerdem war er der Meinung, das Blut dringe durch eine poröse Wand zwischen den Herzkammern. Auf diese Weise verzögerte er die Aufklärung der Funktion des Blutkreislaufes und andere physiologische Forschungen. Seine wichtigsten Arbeiten beschäftigten sich aber mit der Form und Funktion der Muskeln sowie mit den Funktionen der einzelnen Abschnitte des Rückenmarkes. Hervorragendes leistete er auch auf dem Gebiet der Diagnose und Prognose. Die Bedeutung von Galens Werk kann man gar nicht hoch genug einschätzen, denn durch seine Schriften wurden die Erkenntnisse der griechischen Medizin letztlich auf dem Umweg über die Araber an das Abendland überliefert.
Die eigenständigen römischen Beiträge zur Medizin betreffen die Gebiete Volksgesundheit und Hygiene. Die Leistungen der Römer hinsichtlich des Aufbaus von Kanalisationssystemen, Trinkwasserversorgung und öffentlichen Krankenhäusern wurden erst in moderner Zeit übertroffen.
Nachdem im Lauf der Zeit andere Völker die römische Kultur beeinflusst hatten, folgte in der Wissenschaft eine Zeit des Stillstands. Im frühen Mittelalter bestand die Medizin des Abendlandes aus Volksweisheiten, die mit kaum verstandenen Überresten der klassischen Lehren vermischt waren. Selbst in Konstantinopel, dem Zentrum der Gelehrsamkeit, führte eine Reihe von Krankheitsepidemien nur zum Wiederaufleben magischer Praktiken. Nur wenige hervorragende griechische Ärzte wie Oribasius, Alexander von Tralles und Paul von Ägina hielten die alten Traditionen trotz wachsenden moralischen Verfalls, Aberglaubens und geistiger Stagnation aufrecht.
Im 7. Jahrhundert brachten arabische Eroberer große Teile des Orients unter ihre Herrschaft. Kenntnisse der griechischen Medizin erhielten die Araber und die Perser von den Nestorianern, einer christlichen Sekte, die aus dem Byzantinischen Reich ins Exil gegangen war. In deren Medizinschulen bewahrte man viele Schriften auf, die bei der Zerstörung der Bibliothek von Alexandria verloren gegangen waren. Übersetzungen aus dem Griechischen bildeten die Grundlage für eine Wiederbelebung der Wissenschaft und für ein arabisches medizinisches System. Dieses stützte sich auf griechisches und römisches Gedankengut und wurde in der gesamten arabischen Welt verbreitet. Einige arabische Ärzte wurden berühmt: al-Razi, praktischer Arzt und Schriftsteller, beschrieb als erster die Pocken (im Jahr 910) sowie die Masern und äußerte erstmals die Vermutung, die Ursache der Infektionskrankheiten liege im Blut. Isaak Judäus schrieb das erste Buch, das sich ausschließlich mit Ernährung beschäftigte. Und Avicenna verfasste den berühmten Canon, eine allgemein anerkannte Zusammenfassung der Lehren von Hippokrates, Aristoteles und Galen. Im 12. Jahrhundert wurden weitere arabische Mediziner weithin bekannt: Avenzoar beschrieb als erster den Parasiten (eine Milbe), der Krätze erzeugt, und stellte als einer der ersten die Autorität Galens in Frage. Averroes war anerkanntermaßen der bedeutendste Kommentator des Aristoteles; sein Schüler Maimonides schrieb viel gelesene Werke über Ernährung, Hygiene und Toxikologie. Al-Quarashi, auch Ibn al-Nafis genannt, verfasste Kommentare über die Schriften von Hippokrates sowie über Ernährung und Augenerkrankungen. Vor allem aber erkannte er als erster, dass das Blut über die Lunge von der rechten in die linke Herzkammer fließt.
Die arabischen Ärzte trugen viel dazu bei, den Ausbildungsstand der Mediziner zu verbessern, denn sie bestanden darauf, dass ein angehender Arzt seinen Beruf nur nach einer Prüfung ausüben durfte. Sie führten außerdem zahlreiche neue Arzneistoffe ein, machten große Fortschritte in der Augenheilkunde und im öffentlichen Gesundheitswesen und waren ganz allgemein viel qualifizierter als die Ärzte im Europa des Mittelalters.
Europa litt im frühen Mittelalter darunter, dass Medizin nur von Laien ausgeübt wurde. Zur Befriedigung des dringenden Bedarfs nach medizinischer Versorgung entstand eine Art kirchliche Medizin. Sie hatte ihren Ausgangspunkt in den Hospitälern der Klöster und führte sehr rasch zur Gründung eigener mildtätiger Einrichtungen, die der Pflege der vielen Leprakranken und anderer Patienten dienten. Vor allem die Benediktiner waren auf diesem Gebiet sehr aktiv: In ihrer Bibliothek im italienischen Monte Cassino sammelten und studierten sie die medizinischen Schriften der Antike. Der heilige Benedikt von Nursia, der diesen Orden gegründet hatte, verpflichtete seine Anhänger zu wissenschaftlichen Studien, insbesondere auf dem Gebiet der Medizin. Bertharius, der Abt von Monte Cassino, war selbst ein berühmter Arzt.
In Deutschland wurde Fulda unter dem fränkischen Theologen Rabanus Maurus zu einem berühmten Zentrum medizinischer Gelehrsamkeit. Im 9. Jahrhundert veranlasste Karl der Große, der Kaiser des Heiligen Römischen Reiches Deutscher Nation, dass Medizin in den Lehrplan der Klosterschulen aufgenommen wurde. Der französische Kirchenführer Saint Bernard von Clairvaux dagegen verbot den Zisterziensermönchen, sich mit medizinischen Büchern zu beschäftigen, und verbannte alle Heilmittel außer dem Gebet.
Im 9. und 10. Jahrhundert wurde der alte Kurort Salerno, der in der Nähe von Monte Cassino liegt, allmählich zum anerkannten Zentrum der medizinischen Tätigkeit. Anfang des 11. Jahrhunderts wurde dort die erste Medizinschule des Abendlandes gegründet. Die Ausbildung war praxisorientiert und weltlich geprägt; besonderen Wert legte man auf richtige Ernährung und körperliche Hygiene. Der italienische Arzt und Übersetzer Constantinus Africanus, der Benediktinermönch wurde und sich in das Kloster von Monte Cassino zurückzog, übertrug dort und in Salerno viele klassische medizinische Werke der Griechen für die Studenten aus dem Arabischen ins Lateinische. Im 12. Jahrhundert wurde das Medizinstudium immer theoretischer; man unterrichtete dieses Fach an der Medizinschule in Montpellier.
Gegen Ende des 12. Jahrhunderts lebte die Laienmedizin wieder auf, und die medizinische Tätigkeit außerhalb der Klöster wurde eingeschränkt. Das führte zu einem Niedergang der Klostermedizin, die sich aber bereits hohe Verdienste erworben und die Traditionen der klassischen Gelehrsamkeit bewahrt hatte. Im 13. Jahrhundert führte man die ärztliche Approbation nach einer Prüfung ein, und es wurden strenge Maßnahmen zur Verbesserung der allgemeinen Hygiene ergriffen. Die medizinische Lehre beschränkte sich aber weitgehend auf die Darlegung alter Dogmen. Zu den bedeutendsten Wissenschaftlern dieser Zeit gehören der deutsche Gelehrte Albertus Magnus, der sich mit biologischer Forschung beschäftigte, und der englische Philosoph Roger Bacon. Dieser erforschte die Optik und Lichtbrechung und äußerte als erster Gelehrter die Ansicht, man solle sich in der Medizin auf Heilmittel aus der Chemie verlassen. Aber auch Bacon, der oft als origineller Denker und Pionier der experimentellen Wissenschaft gilt, wurde von den Einflüssen der griechischen und arabischen Autoritäten beherrscht.
In Italien wurden die Universitäten von Bologna und Padua im 13. Jahrhundert zu führenden Zentren der Medizin. In Bologna versuchte man, die hergebrachten Vorstellungen über Anatomie durch das Sezieren von Menschen zu bestätigen. In Padua ging Pietro dAbano daran, die Gegensätze zwischen den Anhängern des griechischen und arabischen Medizinsystems zu überwinden.
Trotz verbreiteter Vorurteile kamen die anatomischen Untersuchungen voran. Chirurgen hatten damals einen niedrigeren gesellschaftlichen Rang als andere Ärzte. Dennoch erzielte der Chirurg Hugo von Lucca eindrucksvolle Fortschritte; er widerlegte einige Lehren Galens und praktizierte eine vereinfachte Behandlungsmethode für Verrenkungen, Knochenbrüche und Wunden. Er untersuchte die Sublimierung von Arsik und gilt als Gründer der Chirurgenschule von Bologna, die 1204 entstand. Wilhelm von Saliceto und sein Schüler Lanfranchi waren Wegbereiter der chirurgischen Anatomie. Lanfranchi soll der erste gewesen sein, der zwischen Brusthypertrophie und Brustkrebs unterschied. Zwei beherrschende Gestalten der französischen Chirurgie waren zu jener Zeit Henri de Mondeville, der Leibarzt des französischen Königs, der dafür plädierte, Wunden und chirurgische Nähte keimfrei zu machen, sowie Guy de Chauliac. Dieser wurde als Vater der französischen Chirurgie bekannt. Er wies in seinen Schriften darauf hin, wie wichtig das Sezieren für die Chirurgenausbildung ist, und soll als erster die Pest erkannt haben, die Europa 1348 zum ersten Mal heimsuchte. Außerdem beschrieb er wahrscheinlich als erster den Leistenbruch (1361) und erfand mehrere chirurgische Instrumente. Die medizinische Wissenschaft profitierte stark von den Arbeiten des Erzbischofs Raimundo. Er gründete um 1140 im spanischen Toledo ein Institut für die Übersetzung medizinischer Schriften aus dem Arabischen, wo u. a. die Werke von al-Razi und Avicenna ins Lateinische übertragen wurden.
In der Renaissance gab es keine plötzliche Veränderung im medizinischen Denken, aber die Kritik an Galen und der arabischen Schule nahm zu. Auch wurde die Lehre des Hippokrates wieder entdeckt. Die Künstler dieser Zeit beschäftigten sich mit der Anatomie des Menschen, insbesondere mit den Muskeln, um den menschlichen Körper naturgetreuer darstellen zu können. Leonardo da Vinci fertigte bemerkenswert genaue anatomische Zeichnungen an, die sich auf das Sezieren menschlicher Leichname gründeten. Der größte Teil seiner Arbeiten ging im Lauf der Jahrhunderte verloren, und zu seiner Zeit fanden sie leider kaum Beachtung.
Der belgische Anatom Andreas Vesalius veröffentlichte 1543 sein Werk De Humani Corporis Fabrica (Über den Aufbau des menschlichen Körpers), das zu einem Meilenstein der Medizingeschichte werden sollte. Der außergewöhnlich aufmerksame Beobachter wies darin auf Hunderte von anatomischen Fehlern Galens hin. Sein Zeitgenosse Gabriel Fallopius, der die Eileiter und das Trommelfell entdeckte, diagnostizierte Ohrerkrankungen mit dem Ohrenspiegel und beschrieb sehr genau die Augenmuskeln, die Tränengänge und die Eileiter. Galen wurde auch von dem spanischen Arzt Michael Servetus widerlegt, der als erster den Lungenkreislauf richtig beschrieb und erklärte, die Körperwärme werde durch die Verdauung aufrechterhalten.
Der Schweizer Arzt und Alchemist Philippus Aureolus Paracelsus, der die Lehre von den Arzneistoffen begründete, brach während seines stürmischen Berufslebens mit der Tradition: Er verbrannte die klassischen medizinischen Schriften, hielt Vorlesungen auf deutsch und entdeckte neue chemische Heilmittel. Der französische Chirurg Ambroise Paré erleichterte die Amputation von Gliedmaßen, weil er die Blutung nicht mehr durch Ausbrennen stillte, sondern mit Hilfe von Klemmen und Nähten. Girolamo Fracastoro, italienischer Arzt und Dichter, der manchmal auch als Vater der wissenschaftlichen Epidemiologie bezeichnet wird, erkannte Unterschiede bei fiebrigen Erkrankungen und entdeckte den Typhus. Der Name Syphilis für eine ansteckende Geschlechtskrankheit, die damals in Europa um sich griff, entstammt seinem berühmten Gedicht Syphilis sive Morbus Gallicus (Syphilis oder die Krankheit der Gallier, 1530). Seine Theorie, wonach ansteckende Krankheiten durch unsichtbare, vermehrungsfähige Keime übertragen werden, war ein Vorläufer der heutigen bakteriologischen Vorstellungen.
Die Medizin des 17. Jahrhunderts war von einem Ereignis geprägt, das den Anfang einer neuen Epoche kennzeichnete: der englische Arzt und Anatom William Harvey entdeckte den Blutkreislauf. Schon 1553 hatte Michael Servetus beschrieben, wie das Blut durch die Lunge fließt. Harvey erläuterte in seinem Essay on the Motion of the Heart and the Blood (Aufsatz über die Bewegung des Herzens und des Blutes, 1628), dass das Herz als Pumpe für einen ununterbrochenen Blutkreislauf sorgt. Der italienische Anatom Marcello Malpighi erweiterte Harveys Erkenntnisse, indem er die Kapillaren entdeckte, und Gasparo Aselli, ein weiterer italienischer Anatom, gab die erste zutreffende Beschreibung des Lymphsystems. In England erforschte der Arzt Thomas Willis die anatomischen Verhältnisse von Gehirn und Nervensystem; er erkannte auch als erster die Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus) und eine Reihe von Nervenleiden. Der englische Arzt Francis Glisson legte die Grundlagen für die heutigen anatomischen Kenntnisse über die Leber, beschrieb die Rachitis und bewies als erster, dass sich Muskeln bei jeder Bewegung zusammenziehen.
Richard Lower, ein weiterer englischer Arzt, sammelte grundlegende Erkenntnisse über die Anatomie des Herzens, wies die Wechselwirkungen zwischen Luft und Blut nach und nahm als einer der ersten erfolgreich Bluttransfusionen vor. Ergänzt wurden seine Arbeiten durch die anderer Mitglieder der so genannten Oxforder Gruppe, insbesondere durch die Physiologen Robert Boyle und Robert Hooke, die bahnbrechende Arbeiten über die Physiologie der Atmung leisteten.
Von dem französischen Mathematiker und Philosophen René Descartes, der auch anatomische Sektionen vornahm und die Anatomie des Auges sowie den Sehvorgang erforschte, stammt die Behauptung, der Körper funktioniere wie eine Maschine. Diese Ansicht wurde von den Iatrophysikern übernommen; die Iatrochemiker dagegen betrachteten das Leben als Abfolge chemischer Vorgänge. Die wichtigsten Vertreter der erstgenannten Schule waren der italienische Arzt Sanctorius, der den Stoffwechsel untersuchte, und der italienische Mathematiker und Physiker Giovanni Alfonso Borelli, der auf dem Gebiet der Physiologie arbeitete. Die iatrochemische Schule wurde von Jan Baptista van Helmont gegründet, einem flämischen Arzt und Chemiker. Fortgesetzt wurden seine Arbeiten von dem preußischen Anatomen Franciscus Sylvius, der die chemischen Vorgänge bei der Verdauung untersuchte und das Schwergewicht auf die medikamentöse Behandlung von Krankheiten legte.
Der Engländer Thomas Sydenham, der auch als englischer Hippokrates bezeichnet wurde, und später der niederländische Arzt Hermann Boerhaave kümmerten sich vor allem um die medizinische Praxis und legten wieder mehr Gewicht auf die ärztliche Ausbildung am Krankenbett. Sydenham stellte umfangreiche Untersuchungen über Malaria und das Auftreten von Epidemien an; außerdem erkannte er den Unterschied zwischen Scharlach und Masern. 1632 wurde ein Medikament eingeführt, das später unter dem Namen Chinin bekannt wurde und aus der Rinde des Chinabaumes gewonnen wird ein weiterer therapeutischer Fortschritt.
Nach den Entdeckungen des Astronomen Nikolaus Kopernikus, des Italieners Galilei und des englischen Mathematikers Isaac Newton bemühte man sich im 18. Jahrhundert auch in der Medizin um mehr wissenschaftliche Forschung. Dennoch erregten seltsame, unbewiesene Theorien nach wie vor Aufmerksamkeit. Nach Ansicht des deutschen Arztes und Chemikers Georg Ernst Stahl war die Seele das Lebensprinzip, das die organische Entwicklung lenkt. Friedrich Hoffmann, ebenfalls ein deutscher Arzt, hielt den Körper dagegen für eine Maschine und das Leben für einen mechanischen Vorgang. Diese gegensätzlichen Theorien des Vitalismus und der Mechanistik beeinflussten die Medizin des 18. Jahrhunderts stark. Der britische Arzt William Cullen führte Krankheit auf zu viel oder zu wenig Nervenenergie zurück. Und der Arzt John Brown aus Edinburgh lehrte, Krankheit entstehe durch Schwäche oder ungenügende Anregung des Organismus. Nach seiner Theorie ließ sich die Anregung durch Behandlung mit Reizstoffen und großen Medikamentendosen verstärken. Ende des 18. Jahrhunderts entwickelte der deutsche Arzt Samuel Hahnemann die Homöopathie, die im Gegensatz zu Browns System sehr geringe Dosierungen vorsieht. Noch andere unorthodoxe Theorien wurden Ende des 18. und Anfang des 19. Jahrhunderts formuliert: Die deutschen Ärzte Johann Kaspar Spurzheim und Franz Joseph Gall begründeten z. B. die Phrenologie: Danach brauchte man nur den Schädel eines Menschen zu vermessen, um Aufschlüsse über seine geistigen Eigenschaften zu gewinnen. Und der Österreicher Franz Mesmer entwickelte eine Theorie des animalischen Magnetismus; er glaubte an eine magnetische Kraft, die sich angeblich stark auf den menschlichen Organismus auswirkte.
Zu den wichtigen Medizinern des 18. Jahrhunderts gehörte auch der Brite William Smellie, der Neuerungen in die Geburtshilfe einführte. Ebenso bedeutsam war der britische Anatom und Geburtshelfer William Hunter, ein Bruder des britischen Anatomen und Chirurgen John Hunter. William Hunter, der gemeinsam mit Smellie studiert hatte, gab der anatomischen Forschung in England neue Impulse und setzte Smellies Bemühungen fort, die Geburtshilfe zu einem eigenständigen Fachgebiet der Medizin zu machen.
Darüber hinaus gab es zu jener Zeit weitere wichtige Fortschritte: Die Disziplin der Pathologie etablierte sich durch die Arbeiten des italienischen Anatomen und Pathologen Giovanni Battista Morgagni. Der italienische Naturforscher und Biologe Spallanzani beschäftigte sich mit Physiologie und widerlegte die Theorie von der Spontanzeugung. Die Physiologie der Nerven und Muskeln erforschte der Schweizer Wissenschaftler Albrecht von Haller. Mit dem Blutdruck befasste sich der britische Botaniker, Chemiker und Physiologe Stephen Heles. In der Botanik leistete der schwedische Botaniker und Systematiker Carolus Linnaeus (Linné) Hervorragendes: Er entwickelte die moderne binominale Nomenklatur der Biologie (siehe Klassifikation); der britische Arzt, Botaniker und Mineraloge William Withering schließlich verwendete erstmals Digitalis als Medikament.
John Hunter machte in der Chirurgie große Fortschritte; der britische Arzt James Lind beschäftigte sich mit der Vitamin-C-Mangelkrankheit Skorbut und verschrieb den Patienten Zitronensaft. Der britische Sozialreformer John Howard sorgte in ganz Europa für eine humanere Behandlung von Krankenhauspatienten und Gefängnisinsassen. 1796 entdeckte der britische Arzt Edward Jenner das Prinzip der Impfung als Vorbeugungsmaßnahme gegen Pocken. Seine Erkenntnisse ermöglichten die Eindämmung dieser gefürchteten Krankheit und bildeten die Grundlage für die Wissenschaft von der Immunisierung.
Im 19. Jahrhundert führten zahlreiche Entdeckungen zu großen Fortschritten in der Diagnose und Therapie von Krankheiten sowie in den chirurgischen Methoden. Die Diagnose von Lungenkrankheiten hatte sich schon im 18. Jahrhundert durch die Methode des Abklopfens verbessert, die der österreichische Arzt Leopold Auenbrugger von Auenbrugg 1761 erstmals beschrieb. Seine Arbeiten blieben aber bis 1808 unbeachtet. Dann erschienen sie in einer französischen Übersetzung, die Napoleons Leibarzt verfasst hatte. Ungefähr um 1819 erfand der französische Arzt René Théophile Hyacinthe Laënnec das Stethoskop, das bis heute meistbenutzte Einzelinstrument der Ärzte. Mehrere hervorragende britische Mediziner entwickelten die neuen Methoden zur Diagnose von Krankheiten weiter: Mit ihren Namen werden bis heute häufig diagnostizierte Krankheiten bezeichnet. So entdeckte Thomas Addison eine Störung der Nebennieren, die heute als Addison-Krankheit bekannt ist. Richard Bright diagnostizierte die Nephritis, die manchmal auch Bright-Krankheit genannt wird. Thomas Hodgkin beschrieb eine bösartige Erkrankung des lymphatischen Gewebes, die Hodgkin-Krankheit. Der Chirurg und Paläontologe James Parkinson erkannte die chronische Nervenkrankheit, die man heute Parkinson-Krankheit nennt. Und der irische Arzt Robert James Graves sowie der deutsche Mediziner Karl von Basedow diagnostizierten eine Schilddrüsenkrankheit mit hervortretenden Augen und Kropf, die Basedow- oder Graves-Krankheit heißt.
Die Medizin hat den deutschen Universitäten viel zu verdanken, denn dort räumte man durch neue wissenschaftliche Entdeckungen endgültig mit der alten Vorstellung von den Körpersäften auf. Von grundlegender Bedeutung war z. B. die Zelltheorie des deutschen Botanikers Matthias Jakob Schleiden, welche die individuelle Entwicklung der Lebewesen (siehe Embryologie) erklärte und den Weg für die mikroskopische Untersuchung erkrankten Gewebes ebnete. Der deutsche Anatom und Physiologe Theodor Schwann wandte Schleidens Theorie später auf die Evolution der Tiere an. Die Arbeiten des französischen Anatomen und Physiologen Marie François Xavier Bichat zur systematischen Untersuchung menschlichen Gewebes waren ein Grundstein für die Wissenschaft der Histologie. Der österreichische Pathologe und Arzt Baron Karl von Rokitansky nahm über 30 000 Obduktionen vor und entdeckte als erster, dass Endokarditis von Bakterien hervorgerufen wird. Weitere wichtige Pioniere der mikroskopischen Pathologie waren u. a. Schwann, der deutsche Physiologe und Neurologe Robert Remak, der tschechische Physiologe Johannes Evangelista Purkinje, der Schweizer Anatom und Physiologe Rudolf Albert von Kolliker sowie der deutsche Pathologe und Anatom Friedrich Gustav Jacob Henle. Ebenfalls in Deutschland machte der estnische Biologe Karl Ernst von Baer seine bahnbrechenden embryologischen Experimente, bei denen er die menschliche Eizelle entdeckte. Und der deutsche Physiologe Peter Müller entwickelte die Vorstellung von der spezifischen Energie der Nerven. Den Höhepunkt in dieser außergewöhnlichen Reihe von Entdeckungen bildeten die Arbeiten des deutschen Pathologen Rudolf Virchow. Seine Lehre, wonach die Zelle der Ort der Erkrankung ist, bildet bis heute einen Kernpunkt der medizinischen Wissenschaft.
Die von Darwin formulierte Evolutionstheorie belebte das Interesse an vergleichender Anatomie und Physiologie. Ähnlich wirkten sich die Pflanzenkreuzungsexperimente des österreichischen Mönches Gregor Johann Mendel auf die Wissenschaftsgebiete der Humangenetik und Vererbungslehre aus.
Die ersten Untersuchungen des französischen Chemikers und Mikrobiologen Louis Pasteur zur Gärung führten dazu, dass man die Vorstellung von der Spontanzeugung endgültig fallen lassen musste. Außerdem erwachte nun wieder das Interesse an der Theorie, dass Krankheiten von bestimmten übertragbaren Erregern hervorgerufen werden könnten. Von besonderer Bedeutung für die Entwicklung dieser Keimtheorie waren die bahnbrechenden Arbeiten des amerikanischen Arztes und Autors Oliver Wendell Holmes, der sich mit dem Kindbettfieber beschäftigte. Mit derselben Krankheit befasste sich auch der ungarische Geburtshelfer Ignaz Philipp Semmelweis. Er konnte zeigen, dass die hohe Sterblichkeit von Frauen nach der Entbindung auf infektiöse Erreger zurückzuführen war, die durch die ungewaschenen Hände der Ärzte übertragen wurden.
Pasteur und der deutsche Arzt und Bakteriologe Robert Koch gelten als gleichermaßen bedeutsame Begründer der Bakteriologie. Die Entwicklung dieses Gebiets war nach allgemeiner Ansicht der größte Einzelfortschritt in der Geschichte der Medizin. Innerhalb weniger Jahrzehnte isolierte man die Erreger vieler uralter Geißeln der Menschheit, so von Milzbrand, Diphtherie, Tuberkulose, Lepra und Pest. Weitere Erkenntnisse lieferte der deutsche Physiologe Emil Heinrich du Bois-Reymond durch seine Untersuchungen des Stoffwechsels und der Physiologie von Muskeln und Nerven.
Zu den ersten Bakteriologen gehörten auch der deutsche Physiologe Edwin Theodor Albrecht Klebs, der deutsche Bakteriologe August Johannes Löffler und der norwegische Arzt Gerhard Henrik Hansen. Klebs entdeckte das Diphtheriebakterium und erforschte die Bakteriologie von Milzbrand und Malaria; außerdem erzeugte er bei Rindern Tuberkulose sowie bei Affen Syphilis. Löffler isolierte den Erreger der Gonorrhö, und Hansen entdeckte die Leprabakterien. Der deutsche Frauenarzt Karl Sigismund Franz Credé entwickelte eine Methode, bei der man in die Augen des Neugeborenen einige Tropfen einer Silbernitratlösung träufelte, um die durch Gonorrhö hervorgerufene Augenentzündung zu verhüten. Mit Pasteurs Methode der Immunisierung durch Injizieren abgeschwächter Viren gelang die Behandlung der Tollwut, und der deutsche Bakteriologe Emil Adolph von Behring entwickelte Immunseren gegen Diphtherie und Tetanus. Der russische Bakteriologe Élie Metchnikoff konnte als Erster zeigen, dass es phagocytierende weiße Blutzellen gibt, die mit einem Vorgang namens Phagocytose Bakterien zerstören.
Die Keimtheorie war von großem Nutzen für die Chirurgie. Der britische Chirurg und Biologe Joseph Lister führte das Phenol (damals Karbolsäure genannt) als Antiseptikum ein und konnte damit die Sterblichkeit durch Wundinfektionen stark vermindern. Listers Nachweis, dass Bakterien durch die Luft übertragen werden können, führte später zu der Erkenntnis, dass sie auch an Händen und Instrumenten haften. Diese desinfizierte man nun, und damit begann das Zeitalter der keimfreien Chirurgie. Ein weiterer großer Fortschritt der Chirurgie war die Einführung der Narkose.
Mit den Fortschritten der Physik und Chemie kam auch die Wissenschaft der Physiologie im 19. Jahrhundert stark voran. Zu den herausragenden Physiologen dieser Zeit gehören der deutsche Chemiker Justus von Liebig, der in der organischen Chemie neue Analysemethoden entwickelte und sich mit Lebensmittelchemie und Stoffwechsel beschäftigte, sowie der deutsche Physiker und Physiologe Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz. Letzterer erfand den Augenspiegel und das Ophthalmometer, untersuchte die Geschwindigkeit der Nervenimpulse und Reflexe und führte entscheidende Forschungen in Optik und Akustik durch. Der französische Physiologe Claude Bernard, der als Begründer der experimentellen Medizin gilt, machte wichtige Entdeckungen zur Funktion von Bauchspeicheldrüse, Leber und sympathischem Nervensystem. Bernards Arbeiten über die Zusammenhänge zwischen Verdauung und vasomotorischem System, das die Erweiterung und Verengung der Blutgefäße steuert, wurden von dem russischen Physiologen Ivan Petrovich Pavlov weiterentwickelt. Von Pavlov stammt auch die Theorie vom bedingten Reflex, die zur Grundlage des Behaviorismus wurde.
Weitere Physiologen des 19. Jahrhunderts waren u. a. der französisch-amerikanische Arzt und Physiologe Charles Édouard Brown-Séquard, der die Tätigkeit der verschiedenen Drüsen im endokrinen System untersuchte, und Carl Friedrich Wilhelm Ludwig, ein deutscher Physiologe, der mit neuartigen Funktionsuntersuchungen die Herz- und Nierentätigkeit erforschte. Der spanische Histologe Santiago Ramón y Cajal lieferte neue Erkenntnisse über Struktur und Funktion des Nervensystems.
Ein anderes wertvolles Diagnosemittel waren die Röntgenstrahlen, die der deutsche Physiker Wilhelm Conrad Röntgen durch Zufall entdeckte. Der dänische Arzt Niels Ryberg Finsen entwickelte eine Ultraviolettlampe (siehe Ultraviolettstrahlung), mit der sich bessere Prognosen für Hauttuberkulose und andere Hautkrankheiten stellen ließen. Nachdem das französische Physikerehepaar Pierre und Marie Curie das Radium entdeckt hatte, boten sich neue Möglichkeiten für die Behandlung mancher Formen von Krebs.
1803 beschrieb der amerikanische Biologe John Richardson Young die Säureproduktion bei der Verdauung im Magen. Dreißig Jahre später veröffentlichte der amerikanische Chirurg William Beaumont seine außergewöhnlichen Untersuchungen über die Magensäfte und die Physiologie der Verdauung; dazu hatte er einen Patienten beobachtet, der an einer Magenfistel litt. Auf dem Gebiet der Gynäkologie leisteten der amerikanische Chirurg Ephraim McDowell und der Gynäkologe James Marion Sims Bedeutendes: McDowell entfernte erstmals operativ einen Eierstocktumor, und Sims rettete unzähligen Frauen das Leben, weil er die Vesikovaginalfistel (eine Öffnung zwischen Harnblase und Scheide) chirurgisch korrigierte; diesen Eingriff nahm er 1845 zum ersten Mal vor.
Im Jahr 1900 griff Walter Reed, ein Chirurg und Bakteriologe der US-Armee, zusammen mit seinen Kollegen einen Vorschlag des kubanischen Biologen Carlos Juan Finlay auf: Sie zeigten, dass Mücken Gelbfieber übertragen. Nur wenige Jahre zuvor hatte der britische Arzt Ronald Ross die Bedeutung der Mücken als Überträger des Malariaparasiten nachgewiesen.
Im 20. Jahrhundert konnte man viele Infektionskrankheiten mit Impfstoffen, Antibiotika und verbesserten Lebensbedingungen eindämmen. Krebs wurde häufiger, aber man hat auch Behandlungsmethoden entwickelt, mit denen sich einige Krebsformen wirksam bekämpfen lassen. Auch die Grundlagenforschung, die sich mit lebenden Systemen beschäftigt, weitete sich im 20. Jahrhundert erheblich aus. In vielen Bereichen gab es wichtige Entdeckungen, insbesondere im Hinblick auf die Vererbung von Eigenschaften sowie die chemischen und physikalischen Mechanismen der Gehirnfunktion.
Eine grundlegende Entdeckung des 20. Jahrhunderts betraf den Weg, auf dem erbliche Merkmale weitergegeben werden. Ein entscheidender Schritt dazu gelang Oswald Theodore Avery und seinen Kollegen in den vierziger Jahren am Rockefeller Institute: Wie sie damals zeigen konnten, lassen sich erbliche Eigenschaften in Form einer Verbindung namens Desoxyribonucleinsäure (DNA) von einer Bakterienzelle zur anderen übertragen. 1953 beschrieben der englische Physiker Francis Harry Compton Crick und der amerikanische Biologe James Dewey Watson ein Strukturmodell der DNA, mit dem sich auf elegante Weise erklären ließ, wie diese Substanz die genetische Information speichert. In den sechziger Jahren klärte der amerikanische Biochemiker Marshall Warren Nirenberg wichtige Einzelheiten dieses Mechanismus auf, und 1970 synthetisierte der in Indien geborene amerikanische Biochemiker Har Gobind Khorana auf der Grundlage dieser Erkenntnisse zum ersten Mal ein Gen. In der zweiten Hälfte der siebziger Jahre entwickelte man Methoden zur gezielten Veränderung von Genen, und seit Mitte der achtziger Jahre finden einige dieser Methoden auch medizinische Anwendung. Mit den gleichen Verfahren, die man zusammenfassend als Gentechnik oder Genklonierung bezeichnet, kann man auch Produkte des menschlichen Organismus wie Hormone oder Interferon in großen Mengen und in reiner Form herstellen.
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts konnte man Operationen vornehmen, die früher als unmöglich galten. 1962 wurde erstmals ein an der Schulter abgetrennter Arm wieder angenäht. Weniger Aufsehen erregend waren häufigere Eingriffe wie das Annähen von Fingern oder Zehen, die durch Unfälle abgerissen waren. Solche Eingriffe wurden möglich, weil man nun das Mikroskop bei Operationen zu Hilfe nahm. Damit kann der Chirurg die winzigen Nerven und Blutgefäße erkennen, die er zusammenfügen muss, um das angesetzte Körperteil wieder funktionsfähig zu machen. Ein weiterer Fortschritt waren Entwicklungen wie das künstliche Hüftgelenk, das Patienten mit Arthritis Bewegungen erleichterte, und die batteriebetriebene Armprothese. Nierenversagen, das früher zum Tod führte, behandelt man heute routinemäßig mit einer Transplantation oder mit der Langzeittherapie an einer künstlichen Niere. Wie sich 1975 in einer groß angelegten Studie herausstellte, kann man Diabetikern, bei denen Blutgefäße in den Augen geschädigt sind, die Sehfähigkeit häufig mit einer Laserbehandlung erhalten. Manche Formen der schweren Epilepsie heilt man, indem man die fehlerhafte Stelle im Gehirn aufspürt und mit einer Sonde zerstört, die mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird.
Viele Infektionskrankheiten konnte man im 20. Jahrhundert durch bessere hygienische Verhältnisse, Antibiotika und Impfstoffe eindämmen. Die gezielte medikamentöse Therapie von Infektionskrankheiten begann, als der deutsche Arzt Paul Ehrlich das Arsphenamin entdeckte, eine arsenhaltige Verbindung, mit der man Syphilis behandeln konnte. 1932 veröffentlichte der deutsche Wissenschaftler Gerhard Domagk die Beobachtung, dass die Verbindung Prontosil gegen Streptokokkeninfektionen wirkt. Nachdem man das Sulfanilamid entdeckt hatte, den aktiven Bestandteil des Prontosils, konnte man die ersten Sulfonamid-Antibiotika entwickeln. Die britischen Biochemiker Howard Florey und Ernst Chain legten 1938 eine Reinform des Penicillins vor. Es war zehn Jahre zuvor von Alexander Fleming entdeckt worden, der die Bakterien tötende Wirkung des Pilzes Penicillium bemerkt hatte. Der Ausbruch des 2. Weltkrieges führte dazu, dass Penicillin sofort in großem Maßstab hergestellt wurde: Die Folge war ein erheblicher Rückgang der Todesfälle.
Auch gegen die Tuberkulose fand man ein wirksames Medikament: das Streptomycin. Als Bakterien dagegen resistent wurden, entwickelte man ein Kombinationspräparat aus Rifampicin und Isoniazid das bis heute wichtigste Mittel gegen diese Krankheit. Lepra lässt sich mit den Medikamenten einer anderen Gruppe, den Sulfonen, wirksam behandeln. Und gegen Malaria verabreicht man Derivate des Wirkstoffes Chinin, der ursprünglich aus der Rinde des Chinabaumes gewonnen wurde (heute stellt man ihn synthetisch her). Gegen Viren helfen Antibiotika jedoch nicht, und deshalb wurde bei Viruskrankheiten die vorbeugende Impfung zur wichtigsten Form der Bekämpfung. Die ersten Impfungen wurden gegen folgende Krankheiten entwickelt: Pocken (Impfstoff entdeckt von Edward Jenner 1796); Typhus (Impfstoff entwickelt von dem englischen Bakteriologen Almroth Wright 1897); Diphtherie (1923); und Tetanus seit den dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts.
Einen wichtigen Fortschritt in der Herstellung von Impfstoffen gegen Viren brachten die dreißiger Jahre. Damals entwickelten die amerikanischen Mikrobiologen John Franklin Enders und Frederick Chapman Robbins Methoden, mit denen man Viren in Gewebekulturen züchten konnte. Das führte bald darauf zu Impfstoffen gegen Gelbfieber, Kinderlähmung, Masern, Mumps und Röteln. Mit gentechnischen Methoden stellte man Anfang der achtziger Jahre Impfstoffe gegen Hepatitis B, echte Grippe (Influenza), Herpes simplex und Windpocken her; auch ein Impfstoff gegen Malaria wurde erprobt.
Gegen Ende des 20. Jahrhunderts wurde der Kampf gegen die Infektionskrankheiten schwieriger: Einerseits wurden die Erreger gegen Antibiotika resistent, und andererseits entdeckte man auch neue Krankheiten, so z. B. die Legionärskrankheit und AIDS.
Das Gehirn gehört zu den Körperteilen, die erst sehr spät wissenschaftlich untersucht wurden. Im 19. Jahrhundert unterschied der spanische Neuroanatom Santiago Ramón y Cajal mit Hilfe chemischer Farbstoffe zwischen verschiedenen Gehirnbereichen, aber um diesen Feldern bestimmte Funktionen zuzuordnen, bedurfte es der raffinierteren Hilfsmittel des 20. Jahrhunderts. Zunächst regte der amerikanische Neurochirurg Wilder Graves Penfield bei Operationen verschiedene Punkte im Gehirn der Patienten an und konnte auf diese Weise zeigen, dass die einzelnen Muskel- und Gefühlsfunktionen durch unterschiedliche Stellen gesteuert werden. Bei der Untersuchung von Personen, deren rechte und linke Gehirnhälfte durch einen chirurgischen Eingriff getrennt worden waren, stellte sich heraus, dass jede der beiden Hemisphären andere Aufgabenschwerpunkte hat. Nachdem man an den National Institutes of Health in den USA in den siebziger Jahren neue, verbesserte Bildgebungsverfahren entwickelt hatte, konnte man zeigen, welche Gehirnbereiche für die Steuerung von Hören, Sprechen und Bewegung zuständig sind.
Ebenso wichtig war die Aufklärung der Nervenfunktion. Nach der im 20. Jahrhundert entwickelten Neurotransmittertheorie werden die Impulse durch das Zusammenwirken elektrischer und chemischer Signale von einem Nerv zum anderen übertragen. Eine weitere bedeutende physiologische Entdeckung machte man in den siebziger Jahren: Das Gehirn steuert manche Körperfunktionen durch die Ausschüttung von Hormonen. Diese werden im Hypothalamus (einem Teil des Gehirns) gebildet und beeinflussen die Hypophyse, die gewissermaßen als Kontrolldrüse die anderen Hormondrüsen reguliert. Diese Arbeiten der amerikanischen Endokrinologen Roger Guillemin und Andrew Victor Schally stellten eine Verbindung zwischen Gefühlen und Biochemie her. Für die Medizin ergaben sich daraus zum ersten Mal Behandlungsmöglichkeiten für Nervenleiden wie Epilepsie und Parkinson-Krankheit.
Bis ins 20. Jahrhundert hinein wusste man über das Immunsystem nur wenig. Bekannt war vor allem, dass es nach Infektionen oder Impfungen Antikörper produziert. In den dreißiger Jahren wies der deutsche Immunologe Karl Landsteiner nach, wie verblüffend spezifisch die Antikörperreaktionen sind. Außerdem entdeckten andere Wissenschaftler, dass es mehrere Typen von Antikörpern gibt; Antikörper sind Eiweiße, die mit einem in den Organismus eindringenden Antigen reagieren. Insbesondere stellte sich heraus, dass einer dieser Typen, das Immunglobulin E, mit Allergien zu tun hat, und in den fünfziger Jahren wurde die genaue Struktur eines Immunglobulintyps aufgeklärt.
Wie man nun feststellte, ist das Immunsystem die Ursache einer durch den Rhesusfaktor bedingten Erkrankung sowie der Abstoßungsreaktionen nach Organverpflanzungen. Nach Transplantationen der Nieren und anderer Organe verabreicht man heute Medikamente, die das Immunsystem vorübergehend schwächen. Wie man ebenfalls bemerkte, sind Antikörper auch die Ursache mehrerer tödlicher Erkrankungen, die nach Bluttransfusionen auftreten können. Durch die Blutgruppenbestimmung nach immunologischen Gesichtspunkten wurde die Übertragung von Spenderblut zu einer ungefährlichen medizinischen Standardmethode.
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts entdeckte man einen weiteren Teil des Immunsystems; die Träger dieser so genannten zellulären Immunität sind die Lymphocyten (bestimmte weiße Blutkörperchen). Nachdem man die zelluläre Immunität kannte, konnte man sich die Entstehung vieler Krankheiten erklären, die auf Defekte in bestimmten Untergruppen der Lymphocyten zurückgehen. Die Versuche, solche Fehler zu beheben, konzentrieren sich derzeit darauf, dem Patienten Zellen aus dem Knochenmark eines gesunden nahen Verwandten zu injizieren. Andere Forschungsarbeiten beschäftigen sich mit den Hormonen, welche die unreifen Lymphocyten des Embryos zur funktionsfähigen Form heranwachsen lassen.
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts entwickelte man verbesserte Methoden, um in das Innere des menschlichen Körpers zu blicken. Seit den siebziger Jahren gibt es eine Spezialkamera für Gammastrahlung, mit der man die Lage von Krebsherden feststellen kann. Von großem Nutzen für die Diagnose von Kopfverletzungen war die Computertomographie (CT), ein computergestütztes Röntgenverfahren, das 1975 erfunden wurde. Weitere neue Bildgebungsverfahren waren die Positronen-Emissionstomographie (PET) und die Kernresonanz-Bildgebung (NMR). Auch Ultraschall wird seit einiger Zeit in ähnlicher Weise eingesetzt.
Geisteskrankheiten waren noch zu Beginn des 20. Jahrhunderts fast ein Tabuthema, und Personen mit geistigen Störungen sperrte man auf grausame Weise ein, ohne ihnen zu helfen. Heute gibt es für manche dieser Leiden wirksame Behandlungsmethoden. Das hat zu besseren Heilungsaussichten für die Betroffenen sowie teilweise zur Aufhebung ihrer gesellschaftlichen Ächtung geführt.
Zu den ersten Versuchen, Fehlfunktionen des Geistes und der Seele zu verstehen, gehörten die Theorien, die Sigmund Freud formulierte. Aber die von ihm entwickelten und von seinen Nachfolgern abgewandelten Methoden der Psychoanalyse erwiesen sich bei manchen schweren geistigen Störungen als unwirksam. Zwei frühe Versuche zur Behandlung von Psychosen waren die Leukotomie, auch Lobotomie genannt, die man 1935 einführte, und die Elektroschocktherapie, die 1938 entwickelt wurde. Die Leukotomie und andere, weniger schwerwiegende gehirnchirurgische Eingriffe, werden heute kaum noch vorgenommen. Die Elektroschocktherapie dient derzeit vor allem zur Behandlung von Depressionen, die auf eine medikamentöse Therapie nicht ansprechen.
Ein wichtiger Fortschritt in der Behandlung dieser Krankheiten waren die Psychopharmaka. Die ersten derartigen Wirkstoffe, die Phenothiazine, dienten Anfang der fünfziger Jahre zur Behandlung der Schizophrenie; sie linderten die Symptome vor allem bei Patienten, die an der akuten Form dieser Krankheit litten. Der anfängliche Optimismus, man könne nun die psychiatrischen Kliniken schließen, erwies sich jedoch als Illusion. Heute wissen die Ärzte, dass Medikamente nicht bei allen Patienten helfen und dass stets eine unterstützende psychologische Therapie erforderlich ist. Wie sich außerdem herausstellte, bekommen manche Menschen nach mehrjähriger Einnahme von Phenothiazinen das dystone Syndrom, eine bizarre Erkrankung von Nerven und Muskeln. Einen weiteren wichtigen Fortschritt in der medikamentösen Behandlung geistiger Störungen brachte das Lithium, das man heute bei manisch-depressiven Erkrankungen einsetzt. Andere Wirkstoffe, so die trizyklischen Antidepressiva, werden heute häufig mit Erfolg ebenfalls zur Behandlung von Depressionen eingesetzt.
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind in den Industrieländern nach wie vor die häufigste Todesursache. In Diagnose und Therapie gibt es aber große Fortschritte. Die Diagnosemöglichkeiten wurden durch die Methode der Herzkatheterisierung verbessert, die der deutsche Mediziner Werner Forßmann 1929 im Selbstversuch entwickelte. Sie ermöglicht Druckmessungen in den einzelnen Herzkammern und in den wichtigsten Blutgefäßen. Ein Röntgenverfahren zur Betrachtung dieser Bereiche ist die Angiographie. Mit neueren Bildgebungsverfahren kann man das Ausmaß der Herzschäden bei Patienten feststellen, bei denen die Pumpleistung des Herzens nach einem Herzinfarkt abgenommen hat. Unter den vielen neuen Medikamenten ist besonders die Gruppe der Betablocker zu erwähnen, die bestimmte Funktionen des sympathischen Nervensystems unterbinden. Solche Präparate benutzt man bei Angina pectoris (Brustschmerzen durch Arterienverengung), Herzrhythmusstörungen und Bluthochdruck.
Die Fortschritte der Chirurgie führten zur Bypass-Operation, bei der man verengte Blutgefäße mit Transplantaten überbrückt, zum Ersatz infektionsgeschädigter Herzklappen und zur Korrektur vieler angeborener Herzfehler. Seit fast 30 Jahren nimmt man Herztransplantationen vor, gelegentlich wird vorübergehend ein künstliches Herz eingesetzt, und Mitte der achtziger Jahre pflanzte man mehreren Patienten auf Dauer künstliche Herzen ein. Zu den Fortschritten bei der Vorbeugung gegen Herz-Kreislauf-Erkrankungen gehören die bessere Kenntnis von Risikofaktoren wie Rauchen, Stress, Übergewicht, Bluthochdruck und ein erhöhter Cholesterinspiegel. Die Sterblichkeit durch die koronare Herzkrankheit ist in den Industrieländern seit den zwanziger Jahren stetig und drastisch zurückgegangen. Diese Abnahme führt man auf veränderte Ernährungsgewohnheiten, die medizinische Behandlung des Bluthochdrucks, die abnehmende Zahl von Rauchern und vermehrte sportliche Betätigung zurück.
Der Begriff Vitamin wurde 1912 von dem polnischen Biochemiker Casimir Funk geprägt. Seither hat man zahlreiche Vitamine isoliert und ihre Funktion für die Ernährung aufgeklärt, so dass man nun Pellagra, Beriberi, Rachitis und andere Mangelkrankheiten heilen konnte. 1926 entdeckten die amerikanischen Ärzte George Minot und William Murphy in der Leber ein wirksames Mittel gegen die perniziöse Anämie, das sie 1948 in reiner Form herstellten und als Vitamin B12 bezeichneten.
Die wachsenden Kenntnisse über die Tätigkeit der endokrinen Drüsen führten zu zahlreichen Versuchen, ihre Produkte, die Hormone, zu isolieren. Eines der ersten therapeutisch eingesetzten Hormonpräparate war ein Schilddrüsenextrakt, der sich sehr gut zur Behandlung der angeborenen Schilddrüsenunterfunktion Kretinismus und des Myxödems eignete. Von großer Bedeutung für die Behandlung der Zuckerkrankheit war die Isolierung des endokrinen Wirkstoffes Insulin aus der Bauchspeicheldrüse; dies gelang den kanadischen Ärzten Frederick Banting und Charles Best 1923. Die Synthese der Produkte männlicher (siehe Testosteron) und weiblicher (siehe Östrogen) Geschlechtsdrüsen lieferte wertvolle neue Wirkstoffe gegen Erkrankungen der Fortpflanzungsorgane. Aus den Nebennieren stammt der wichtige gefäßverengende Wirkstoff Adrenalin, den der japanisch-amerikanische Chemiker Takamine 1901 erstmals isolierte. In den vierziger Jahren konnte der Kanadier Hans Selye zeigen, dass diese Substanz Stressreaktionen auslöst. 1943 isolierte man aus dem Hypophysenvorderlappen in reiner Form das Hormon ACTH, das die Tätigkeit anderer endokriner Drüsen steuert. Die künstliche Synthese des Cortisons, das von den Nebennieren produziert wird, gelang erstmals 1946.
Vorwiegend aufgrund des wachsenden Anteils älterer Menschen an der Gesamtbevölkerung ist der Anteil derjenigen Todesfälle, die auf Krebs zurückzuführen sind, beispielsweise in den USA von vier Prozent im Jahre 1900 auf etwa 20 Prozent Anfang der achtziger Jahre angestiegen. Die Krankheitsentstehung ist immer noch nicht vollständig aufgeklärt, aber zu den Ursachen zählen berufliche und umweltbedingte Kontakte mit bestimmten Chemikalien. Insbesondere Zigarettenrauch erzeugt bekanntermaßen Lungenkrebs sowie manche Krebserkrankungen von Blase, Mund, Rachen und Bauchspeicheldrüse. Für die Verringerung der Sterblichkeit ist eine frühe Diagnose entscheidend, so z. B. beim Gebärmutterhalskrebs. Anfangs behandelte man diese Krebsform mit Bestrahlungen, aber seit den sechziger Jahren setzt man Medikamente ein. Die Chemotherapie führte in vielen Fällen von Brust- und Hodenkrebs sowie bei manchen Formen von Blutkrebs zur Heilung, im letzteren Fall vor allem bei kleinen Kindern. Außerdem untersuchte man, ob sich Cytokine (z. B. Interferon), eine Gruppe natürlich vorkommender Substanzen, als Krebsmittel eignen.
Mit dem wachsenden Umfang der medizinischen Versorgung stellten sich neue Fragen nach der Anwendung bestimmter Therapieformen. Soll man z. B. todkranke Patienten durch Beatmung und ähnliche Maßnahmen künstlich am Leben erhalten? Der Oberste Gerichtshof des US-Bundesstaates New Jersey urteilte 1975 in einem berühmten Verfahren, die Eltern und Ärzte einer im Koma liegenden jungen Frau hätten das Recht, die lebenserhaltenden Apparate abzuschalten. In anderen Fällen entschieden die Gerichte, man dürfe die lebenserhaltenden Maßnahmen beenden, wenn der Patient zuvor den Wunsch geäußert habe, sein Leben nicht durch derartige Mittel zu verlängern. Eine ähnliche Frage stellt sich bei der Abtreibung eines Fetus, der mit einem Geburtsfehler zur Welt kommen würde. Die erweiterten Möglichkeiten zur Diagnose solcher Fehlbildungen verschaffen den Eltern die Möglichkeit, ausschließlich Kinder mit normalem Körperbau zu bekommen. Manche Ethiker lehnen den Schwangerschaftsabbruch als Tötung menschlichen Lebens grundsätzlich ab, auch wenn eine schwere Missbildung des Fetus diagnostiziert wurde.
Zu großen Fortschritten in der Empfängnisverhütung kam es in den fünfziger Jahren durch verbesserte Intrauterinpessare und 1960 durch die Einführung des ersten oralen Empfängnisverhütungsmittels (die Pille), das der amerikanische Biologe Gregory Pincus entwickelt hatte. Nachdem diese Methoden in sehr großem Maßstab angewandt wurden, erkannten Mediziner jedoch, dass sie nicht völlig ungefährlich sind. Deshalb geht die Suche nach besser geeigneten Methoden der Schwangerschaftsverhütung weiter.
Seit 1975 kann man angeborene bzw. ererbte Krankheiten schon vor der Geburt diagnostizieren. Dazu entnimmt man eine Probe des Fruchtwassers, das den Fetus umgibt, oder auch eine Probe des kindlichen Blutes und stellt daran fest, ob eine erbliche Blutkrankheit, das Down-Syndrom, ein offener Rücken (Spina bifida) oder eine andere angeborene Fehlbildung vorliegt (siehe Amniocentese). Auch das Geschlecht des Kindes lässt sich auf diese Weise feststellen.
Große Fortschritte gab es auch bei den Methoden zur künstlichen Befruchtung. Seit Anfang der achtziger Jahre bedienen sich viele Paare verschiedener Methoden zur in-vitro-Fertilization (Reagenzglasbabys), oder sie lassen eine befruchtete Eizelle von einer Gebärmutter in die einer anderen Frau verpflanzen.
Landwirtschaft, Pflanzenanbau und Tierhaltung insbesondere für Zwecke der menschlichen Ernährung. Im weitesten Sinn umfasst Landwirtschaft Bearbeitung des Bodens, Aufzucht und Ernte von Pflanzen, Aufzucht und Pflege von Vieh sowie Milch- und Forstwirtschaft (siehe Viehwirtschaft; Pflanzenanbau; Milchviehhaltung; Forstwirtschaft; Geflügelhaltung).
Regionale und nationale Formen der Landwirtschaft werden in den jeweiligen Artikeln über Länder näher beschrieben.
Die moderne Landwirtschaft kommt ohne Technik, Technologien und Naturwissenschaften nicht aus. Bewässerung, Entwässerung und Schutz natürlicher Ressourcen sind nur einige der Gebiete, auf denen sich ein Agrartechniker heute auskennen muss.
Agrarchemie ist ein weiteres wichtiges Feld der Landwirtschaft; hierher gehören Kenntnisse über Dünger, Insektizide, Herbizide und Fungizide, die Pflege des Bodens, die Analyse der landwirtschaftlichen Produkte und die Ernährung des Viehbestands.
Pflanzenzüchtung und Genetik sind von großer Bedeutung für die Produktivität eines Betriebs. Auch in der Viehzucht hat die Genetik wissenschaftliche Grundlagen geschaffen. Hydrokulturen, also die Kultivierung von Pflanzen ohne Erde in Nährlösungen, mögen künftig landwirtschaftliche Probleme lösen helfen.
Verarbeitung, Verpackung und Verkauf landwirtschaftlicher Produkte werden heute ebenfalls durch wissenschaftliche Erkenntnisse beeinflusst. Beispielsweise haben Verfahren zum Schnellgefrieren den Lebensmittelmarkt erobert (siehe Lebensmittelkonservierung).
Die Mechanisierung war das beherrschende Element der Landwirtschaft des ausgehenden 19. und beginnenden 20. Jahrhunderts. Damit wurden den Bauern viele mühselige Arbeiten erleichtert. Darüber hinaus hat Mechanisierung die Produktivität der Betriebe enorm gesteigert. Siehe Landwirtschaftsmaschinen.
Flugzeuge und Hubschrauber kommen in manchen Ländern zum Einsatz, wenn es darum geht, großflächig zu säen, schnell verderbliche Ware zu transportieren, Waldbrände zu löschen oder Chemikalien zu versprühen. Funk und Fernsehen liefern aktuelle Wetterberichte und andere für den Landwirt wichtige Informationen.
Im Lauf der 10 000 Jahre, seitdem es Landwirtschaft gibt, haben Menschen überall auf der Welt den Nutzen von Wildpflanzen und Wildtieren entdeckt und sie gezüchtet. An erster Stelle sind hier zu nennen: Getreide, z. B. Weizen, Reis, Gerste, Mais und Roggen; Zuckerrohr und Zuckerrübe; Säugetiere, deren Fleisch als Nahrung dient, wie Schafe, Rinder, Ziegen und Schweine; Geflügel, wie Hühner, Enten und Truthühner; sowie Milch, Eier, Nüsse und Öle. Früchte und Gemüse sind ebenfalls wichtige Nahrungsquellen für den Menschen. Als Tierfutter dienen Sojabohnen, Mais und Mohrenhirse. Einzelne Pflanzen und Tiere sind in gesonderten Artikeln beschrieben. Siehe auch Gräser; Silage.
Landwirtschaftliche Produkte sind nicht immer Nahrungsmittel, auch Kautschuk, Fasern, Tabak und Ölsamen für synthetische chemische Komponenten zählen dazu.
Die wichtigsten Kriterien dafür, was landwirtschaftlich angebaut werden kann, sind Klima, Wasserversorgung und Bodenbeschaffenheit. Siehe auch Ökologie.
Fast die Hälfte der weltweiten Arbeitskraft fließt in die Landwirtschaft. Dabei schwankt der Anteil der Bevölkerung, der in der Landwirtschaft arbeitet, stark zwischen den Regionen der Erde: In Afrika betrug er Ende der achtziger Jahre 64 Prozent der in der Wirtschaft tätigen Bevölkerung, während er in den USA und in Kanada nur vier Prozent ausmachte. In Asien lag dieser Wert bei 61 Prozent, in Südamerika bei 24 Prozent, in Osteuropa und der ehemaligen UdSSR (jetzt: Gemeinschaft unabhängiger Staaten, GUS) bei 15 Prozent, während er in Westeuropa nur sieben Prozent ausmachte.
Die Größe der landwirtschaftlichen Betriebe schwankt stark von Region zu Region. Der Mittelwert betrug Ende der achtziger Jahre beipielsweise bei kanadischen Farmen 230 Hektar pro Farm. Die mittlere Größe eines Landbesitzes auf den Philippinen war damals knapp 3,6 Hektar; diejenige in Indonesien etwas weniger als 1,2 Hektar.
Die Größe eines Betriebs hängt auch von seiner Struktur ab. Die Latifundien Lateinamerikas sind große Privatgüter, die mit Tagelöhnern arbeiten. Monokultur-Plantagen produzieren Tee, Gummi und Kakao. Weizenfarmen arbeiten am ökonomischsten, wenn sie einige tausend Hektar groß sind. Australische Schaffarmen benötigen riesige Weideflächen. Landwirtschaftliche Kolchosen in China und auch die Kooperativen in Peru sowie die ehemaligen Kolchosen der UdSSR sind weitere Beispiele für Formen der Landwirtschaft, die große Flächen benötigen.
Die Zahl der Kleinbetriebe ist in den entwickelten Ländern stark zurückgegangen, in den Entwicklungsländern Afrikas und Asiens jedoch noch sehr groß. Große Flächen südlich der Sahara sowie in Afghanistan und Lappland werden heute noch von Nomadenstämmen mit ihren Herden durchstreift. In der Mongolei bildet das Nomadentum einen wichtigen Teil der Landwirtschaft.
Ein großer Anteil der Devisen eines Landes kann durch ein einziges Exportgut beschafft werden. Sri Lanka z. B ist auf den Export von Tee spezialisiert, Dänemark auf Milchprodukte, Australien auf Wolle sowie Neuseeland und Argentinien auf Fleischprodukte.
Ob ein Land landwirtschaftliche Produkte exportiert, hängt von vielen Faktoren ab. Einer der Faktoren kann eine unzureichende technische Ausstattung sein, um das Produkt in der erforderlichen Menge und Qualität bearbeiten zu können. Dies trifft z. B auf Ghana hinsichtlich Kakao und Birma (Myanmar) hinsichtlich Reis zu. Auf der anderen Seite stehen außerordentlich gut entwickelte Länder, wie die USA, Kanada und einige westeuropäische Länder, die aus ihren Überproduktionen alles das exportieren, was von der eigenen Bevölkerung nicht benötigt wird.
Landwirtschaft ist für einen Staat nicht nur hinsichtlich der Nahrungsbeschaffung von Bedeutung, sondern auch für das Bruttosozialprodukt und über Devisen für den Einkauf von Rohstoffen für die Industrie. Daher ist Landwirtschaft ein wichtiger Faktor der internationalen Politik eines Landes. Im- und Export von landwirtschaftlichen Produkten ist Gegenstand internationaler Vereinbarungen, wie des Allgemeinen Zoll- und Handelsabkommens (General Agreement on Tariffs and Trade, GATT), und betrifft Aufgaben der Europäischen Union (EU).
Die Geschichte der Landwirtschaft lässt sich grob in vier Zeitabschnitte unterschiedlicher Länge einteilen, von denen jeder unterschiedlichen Zeiträumen zuzuordnen ist, je nachdem, welche Region man betrachtet. Die vier Abschnitte sind: prähistorisches Zeitalter, historisches Zeitalter bis einschließlich der Römerzeit, feudales Zeitalter und wissenschaftliches Zeitalter.
Frühe Formen der Landwirtschaft finden sich in der neolithischen Kultur (Jungsteinzeit). Spuren dieser Kultur finden wir in Südwestasien, in den Gebieten des heutigen Iran, Irak, Israel, Jordanien und der Türkei, in Südostasien z. B. in Thailand, in Afrika längs des Nil in Ägypten, in Europa längs der Donau sowie in Makedonien und Thessalien. Spuren früher Landwirtschaft wurden auch gefunden in der Gegend am Huang He (Gelber Fluss) in China, längs des Indus in Indien und Pakistan sowie im Tehuacan-Tal in Mexiko.
Anfänge von Ackerbau und Viehhaltung sind von Region zu Region unterschiedlich. Die meisten lassen sich jedoch um das 6. Jahrtausend v. Chr. datieren, wobei die ältesten bis 10 000 Jahre v. Chr. zurückliegen. Wissenschaftler konnten mit der C-14-Methode (siehe Altersbestimmung) das ungefähre Alter von Pflanzen und Tieren bestimmen. Danach wurden folgende Tierfunde auf ihr Alter bestimmt: Schafe im Nordirak 9000 v. Chr., Rinder aus dem 6. Jahrtausend v. Chr. im Nordosten des Iran, Ziegen um 8000 v. Chr. im zentralen Iran, Schweine um 8000 v. Chr. in Thailand und 7000 v. Chr. in Thessalien, Esel 7000 v. Chr. in Jarmo (Irak) und Pferde 4350 v. Chr. in der Ukraine. Lamas und Alpakas wurden in den Anden Südamerikas bereits im 3. Jahrtausend v. Chr. gehalten.
Mit der gleichen Methode konnte nachgewiesen werden, dass Weizen und Gerste im Mittleren Osten bereits im 8. Jahrtausend v. Chr. angebaut wurden. In China und Südostasien wurden Hirse- und Reiskörner auf 5500 v. Chr. datiert, Kürbiskerne aus Mexiko sogar auf 8000 v. Chr. Hülsenfrüchtler aus Thessalien und Makedonien stammen aus dem Jahr 6000 v. Chr. Lein schließlich wurde offenbar bereits im Neolithikum angebaut und zu Textilien verarbeitet.
Höchstwahrscheinlich bestanden die Anfänge der Landwirtschaft darin, dass Menschen lernten, wie man Samen wild vorkommender Pflanzen gewann und in gerodetes Erdreich pflanzte. Schaf- und Ziegenherden wurden aus jungen Tieren gebildet, die man Wildherden entnahm. Diejenigen Wildtiere mit den besten Eigenschaften, wie z. B. hoher Milchertrag, wurden weitergezüchtet. Der Auerochse war wahrscheinlich der Vorfahre europäischer Hausrinder. Das als Haustier gehaltene Zebu stammt von einem asiatischen Wildrind ab. Katze, Hund und Huhn wurden schon sehr früh zu Haustieren. Der Übergang vom Sammeln und Jagen zum Ackerbau war fließend und ist in einigen entlegenen Gebieten der Erde bis heute nicht vollzogen. Die Versorgung mit selbst produziertem Gemüse und Fleisch wurde ergänzt durch Fisch und Wild aus der Natur.
Die neusteinzeitlichen Bauern lebten in einfachen Behausungen, entweder in Höhlen oder in kleinen Hütten aus sonnengebrannten Lehmziegeln oder Schilf und Holz. Diese Hütten standen in Gruppen als kleine Dörfer oder solitär, umgeben von Feldern. Mensch und Tier waren entweder im selben Haus oder in Unterkünften, die in Stall und Haus getrennt waren, untergebracht. Das Wachstum neusteinzeitlicher Städte wie Jericho (Gründung circa 9000 v. Chr.) wurde durch Überproduktion an Nahrung gefördert.
Herdenhaltung war möglicherweise eine spätere Entwicklung. Funde weisen jedenfalls darauf hin, dass die übliche jungsteinzeitliche Lebensform der Bauernhof mit Mischkulturen und Viehhaltung war. Nomaden mit ihren Herden waren in den Steppen Asiens und Europas verbreitet. Kamel und Pferd waren hier ständige Begleiter des Menschen.
Die ersten Geräte für den Ackerbau wurden aus Holz und Stein gefertigt. Hierzu gehören: die Hacke aus Stein, die Steinsichel zum Schneiden von Getreide, der Grabstock zum Einsäen und Pflanzen und in späterer Entwicklung als Spaten oder Harke sowie ein primitiver Pflug, der aus einer bearbeiteten Astgabel bestand und dazu benutzt wurde, Furchen in die Erde zu ziehen. Später wurde der Pflug so abgewandelt, dass er von Ochsen gezogen werden konnte.
Die Hügelregionen Südwestasiens und die europäischen Wälder erhielten genügend Regenwasser für die Landwirtschaft. In Ägypten stellten die regelmäßigen Hochwasser des Nil mit Anschwemmungen fruchtbaren Schlammes die einzige Grundlage für die Landwirtschaft dar. Dasselbe galt für die Regionen entlang der Flüsse Euphrat und Tigris. Entwässerungssysteme waren nötig, um die Erosion größerer Landmengen durch die Überflutungen zu vermeiden. So entwickelten beispielsweise die Bauern am Huang He ein ausgeklügeltes System zur Be- und Entwässerung ihrer Felder entlang des Flusses.
Obwohl die jungsteinzeitlichen Siedlungen verglichen mit den Lagern der Jägerstämme ortsfest waren, mussten die Siedlungen von Zeit zu Zeit aufgegeben und verlegt werden, da die Böden allmählich durch den Ackerbau auslaugten. Dies galt besonders für die Siedlungen in Nordeuropa, wo neues Ackerland nur durch Brandrodung gewonnen werden konnte. Am Nil hingegen konnten sich stabile Siedlungen halten, da der Fluss alljährlich neues, fruchtbares Land anschwemmte. Siehe auch Archäologie.
Mit dem Ende der Steinzeit und der Verwendung von Metallen stagnierte in der Landwirtschaft zunächst die Zeit der Neuerungen. In der Antike wurden die vorhandenen Techniken und Geräte ausgebaut und verbessert. Über diese Zeit berichten uns zahlreiche schriftliche und bebilderte Quellen, wie z. B. die Bibel, Aufzeichnungen und Monumente aus dem Nahen Osten sowie die chinesische, griechische und römische Literatur. Hier können nur einige Höhepunkte der landwirtschaftlichen Entwicklung aus dieser Zeit erwähnt werden, die etwa die Jahre 2500 v. Chr. bis 500 n. Chr. umfasst. Einige Pflanzen gewannen wieder an Bedeutung. So werden Weinreben und Wein in alten ägyptischen Schriften aus der Zeit um 2900 v. Chr. erwähnt. Der Handel mit Wein und Olivenöl war bereits im ersten Jahrtausend v. Chr. im Mittelmeerraum verbreitet. Roggen und Hafer wurden in Nordeuropa bereits in der Zeit um 1000 v. Chr. angebaut.
Viele Früchte, wie z. B. Lauch, Melonen und Gurken, wurden schon im 3. Jahrtausend v. Chr. angebaut. Im Nahen Osten waren Datteln und Feigen wichtige Zuckerlieferanten. Im Mittelmeerraum wurden Äpfel, Granatäpfel, Pfirsiche und Maulbeerbäume kultiviert. Anbau und Verarbeitung von Baumwolle ist uns aus Indien in der Zeit um 2000 v. Chr. bekannt. Im gleichen Zeitraum waren die Herstellung von Leinen und Seide in China verbreitet. Filz wurde in Zentralasien und den russischen Steppengebieten aus Schafwolle gefertigt.
Das Pferd war bereits lange vor seiner Einführung in Ägypten um 1600 v. Chr. in Mesopotamien und Kleinasien bekannt. Bereits im 2. Jahrtausend v. Chr. waren der vierräderige Ochsenkarren sowie einachsige Karren, die von Pferden gezogen wurden, in Nordindien bekannt.
Wichtig waren besonders die Verbesserungen der Gerätschaften. Geräte aus Metall waren nicht nur effizienter, sie hielten auch länger. Eine enorme Verbesserung brachte auch der von Ochsen gezogene Pflug mit metallverstärkter Spitze, so wie er uns aus dem 10. Jahrhundert v. Chr. aus Palästina bekannt ist. Eine trichterähnliche Vorrichtung am Pflug, die beim Einsäen behilflich war, ist aus Mesopotamien aus dem 3. Jahrtausend v. Chr. bekannt. Aus China sind weitere Sävorrichtungen bekannt. In Palästina und Mesopotamien wurden Tiere zum Dreschen eingesetzt; Mähen, Aufbinden und Sieben wurden aber noch von Hand gemacht. In Ägypten hingegen blieb es beim Einsäen von Hand.
Die Lagerungstechniken für Öl und Körner wurden verbessert. Getreidespeicher, Trockensilos und verschiedene Arten von Behältern dienten dazu, ganze Städte zu versorgen. Ohne hoch entwickelte Techniken der Lagerung und des Handels mit Nahrungsmitteln wären die Kulturen Mesopotamiens, Nordindiens, Ägyptens und Roms nicht möglich gewesen.
Bewässerungssysteme, die zusätzlich Ackerland erschlossen, sind uns aus China, Ägypten und dem Nahen Osten bekannt. Zwangsarbeit der Bauern und eine zentrale Planung und Kontrolle der Bewässerung ermöglichten wahrscheinlich die Errichtung von Stadtstaaten wie dem der Sumerer. Windmühlen und Wassermühlen kamen gegen Ende der Römerzeit auf und machten die Landwirtschaft etwas unabhängiger vom Wetter. Der Einsatz von Dünger, insbesondere organischem Dünger, und die Einführung von Brachzeiten für die Felder steigerten die Produktivität.
Zu Beginn des historischen Zeitalters wurde in Nordeuropa bis hinauf nach Skandinavien bereits eine Form der Landwirtschaft sichtbar, die durch die Kombination von Mischkultur und Viehhaltung gekennzeichnet war und sich während der nächsten 3 000 Jahre nicht ändern sollte. In Abhängigkeit von der Region wurde diese Landwirtschaft durch Fischerei und Jagd ergänzt.
Kurze Zeit nach dem Tod Julius Caesars beschreibt der römische Geschichtsschreiber Cornelius Tacitus die Germanen als einen Stamm freier Bauernkrieger, die ihr eigenes Land bewirtschafteten, wenn sie nicht gerade in Kämpfe verwickelt waren. Etwa 500 Jahre später bestand ein typisches europäisches Dorf aus mehreren eng beieinander stehenden Häusern, die von einfach bestellten Feldern umgeben waren. Die darum liegenden Wiesen, Wälder und das Brachland wurden von allen gemeinsam genutzt. Ochsen und Pflüge wurden ebenfalls gemeinsam genutzt, und auch die Ernte war eine Tätigkeit, die alle Bauern vereinte.
Rom scheint aus einer bäuerlichen Gesellschaft entstanden zu sein, in der jeder sein eigenes Land besaß. Nachdem Rom Ende des 1. Jahrtausends v. Chr. den Status einer Stadt erhielt, entwickelte sich die Landwirtschaft zu einer wichtigen Geldquelle. Die großen Kornspeicher, die die Stadt mit Getreide versorgten, gehörten Landbesitzern, die selbst nicht anwesend waren, sondern den Betrieb Aufsehern überließen, die ihrerseits die Arbeit durch Sklaven verrichten ließen. Als die Zahl dieser Sklaven, gewöhnlich Kriegsgefangene, abnahm, setzte man Pächter ein. Im 4. Jahrhundert n. Chr. war das System des Leibeigentums vorherrschend, und die Pächter durften das Land nicht verlassen.
In Europa etablierte sich das Feudalsystem schon bald nach dem Fall Roms und erreichte seine Blütezeit um 1100. Dies war gleichzeitig die Zeit des Byzantinischen Reiches sowie die der Sarazenen im Mittleren Osten und in Südeuropa. Vor allem Spanien, Italien und Südfrankreich waren von Ereignissen außerhalb Europas betroffen.
Während dieser Zeit, die von den Arabern geprägt war, wurde die künstliche Bewässerung sowohl in Spanien als auch in Ägypten eingeführt. Unfruchtbares Land wurde somit nutzbar gemacht. Die Getreideproduktion Ägyptens war so reichlich, dass Getreide auf den internationalen Märkten angeboten werden konnte. In Spanien wurden Weingärten angelegt und mit Wasser aus den umliegenden Bergen bewässert. In einigen islamisch geprägten Gegenden wurden Pfirsiche, Orangen, Zitronen und Aprikosen angebaut.
Außerdem wurden Reis, Zuckerrohr, Baumwolle und Gemüse, wie z. B. Artischocken und Spinat, angebaut. Auch das spanische Safran wurde gewonnen. Der Maulbeerbaum wurde angepflanzt, da er der Seidenraupe, die ebenfalls damals bereits gezüchtet wurde, als Nahrung diente.
Im 12. Jahrhundert stagnierte die Landwirtschaft in Kleinasien. Vor allem Mesopotamien verlor seine Stellung in der Landwirtschaft, da die Mongolen das Bewässerungssystem zerstört hatten. Die Kreuzzüge intensivierten den Austausch mit den islamisch beeinflussten Gebieten Europas. Auf diesem Weg kamen z. B. Zitrusfrüchte, Seide und Baumwollkleidung nach Westeuropa.
Die Struktur der Landwirtschaft war nicht einheitlich. In Skandinavien und Ostdeutschland blieben die kleinen Bauernhöfe und Dörfer bestehen. In den Bergregionen sowie in den Sumpfgebieten des slawischen Europa konnte sich das Feudalsystem nicht durchsetzen. Viehhaltung und Wein-, bzw. Olivenanbau passten normalerweise nicht in das System.
Ein Feudalgut im christlichen Mittel- oder Nordeuropa benötigte zwischen 350 und 800 Hektar Ackerland und etwa dieselbe Fläche an Teichen, Gehölzen und Weideland. Es bestand in der Regel eine Selbstversorgergemeinschaft. Oftmals umfasste das Feudalgut eine ganze Kirchengemeinde, nicht selten ein oder mehrere Dörfer, und die Bauern dieser Dörfer arbeiteten für den Feudalherren. Unter Aufsicht mussten sie das Land bestellen, Vieh züchten und Abgaben zahlen. Sie arbeiteten entweder für den Feudalherrn oder für andere Güter oder wurden zum Militärdienst herangezogen.
Ein großer Feudalsitz verfügte über eine Getreidemühle, ein Backhaus, Fischteiche, Obsthaine, vielleicht eine Ölpresse sowie einen Kräuter- und Gemüsegarten. Bienen wurden zur Produktion von Honig gehalten.
Schafe lieferten Wolle, die gesponnen und zu Kleidung verarbeitet wurde. Aus Flachs wurde Leinen hergestellt und Öl gewonnen.
Leder wurde aus der Haut der Rinder hergestellt, Ochsen und Pferde wurden als Zugtiere genutzt. Mit der Weiterentwicklung des Pferdegeschirrs wurden Pferde vermehrt für Lastenarbeiten eingesetzt. Schmied, Wagner und Zimmermann fertigten die Gerätschaften für die Landwirtschaft.
Die Bestellung der Äcker war genau geregelt: Das Ackerland wurde in drei Bereiche unterteilt (Dreifelderwirtschaft): Ein Teil wurde im Herbst mit Winterweizen oder -roggen eingesät; der zweite Teil wurde im Frühjahr mit Gerste, Roggen, Hafer, Bohnen oder Erbsen bestellt, und der dritte Teil blieb brachliegend. Alle drei Felder wurden in Streifen unterteilt, von denen jeder Bauer etwa 30 zur Bearbeitung bekam. Die Streifen waren nicht durch Hecken oder Zäune voneinander getrennt.
Um das 8. Jahrhundert herum wurde der Vierjahreszyklus eingeführt: Zum Beispiel wurden von 400 Hektar Land im Herbst 100 Hektar gepflügt, weitere 100 Hektar im Frühjahr und der Rest als Brachland im Juni. Dies erlaubte je nach Wetter zwei Ernten pro Jahr. In der Regel wurden zehn oder mehr Ochsen vor den Pflug gespannt. Dieser unterschied sich oftmals kaum von einer Astgabel. Nach der Ernte wurden die Felder den Tieren zur Futtersuche überlassen.
Einige Feudalherren hatten ein System von Feldabschnitten, die etwa 200 Meter lang und zwischen 1,20 und fünf Meter breit waren. Dabei verliefen die Abschnitte des Herren wie die der Bauern über gleiches Ackerland, gutes wie schlechtes. Der Pfarrer hatte möglicherweise eigenes Land, das er entweder selbst bestellte, oder Bauern übernahmen die Arbeit.
Als Brennmaterial wurden Holz und Torf aus den gemeinsamen Wäldern verwendet, und die Tiere weideten auf gemeinsamen Weiden des Dorfes (Allmende). Überschüsse an Getreide, Fellen und Wolle wurden auf dem Markt verkauft.
Um 1300 ging man dazu über, Weiden einzuzäunen und die Schafhaltung zu intensivieren. Textilien aus Wolle wurden besonders in England, Flandern, der Champagne, der Toskana, der Lombardei und in der Region um Augsburg hergestellt. Gleichzeitig spezialisierten sich die Dörfer in der Nähe größerer Städte auf die Produktion von Nahrungsmitteln. Die europäischen Kriege des 14. und 15. Jahrhunderts sowie die Pest setzten dem Feudalsystem beträchtlich zu. Ganze Dörfer wurden ausgelöscht und etliches Ackerland verwüstet. Die verbleibenden Bauern versuchten, ihre Situation zu verbessern.
Mit dem Ausbleiben der Arbeitskräfte verlegte man sich auf die Bewirtschaftung der besseren Ackerzonen. In Süditalien führte z. B. die Bewässerung des fruchtbaren Bodens zu einer Ertragssteigerung. Der Produktionsschwerpunkt verlagerte sich vom Getreide zu Produkten wie Wein, Olivenöl, Käse, Butter und Gemüse.
Im 16. Jahrhundert nahm die Bevölkerungszahl in Europa wieder zu, und damit stieg auch die landwirtschaftliche Produktion an.
Das Wesen der Landwirtschaft veränderte sich in diesen und anderen Regionen in den kommenden Jahrhunderten erheblich. Diese Entwicklung hatte mehrere Gründe: Durch die Erweiterung der Türkenherrschaft war Europa von Asien und Kleinasien abgeschnitten. Neue ökonomische Theorien kamen auf und beeinflussten die Landwirtschaft direkt. Sowohl die Kriege zwischen England und Frankreich als auch die Bürgerkriege in diesen Ländern und in Deutschland zehrten an Kapital und menschlichen Arbeitskräften.
Die Landwirtschaft in den Kolonien versorgte nicht nur die Kolonialherren, sondern produzierte auch Nahrungsmittel, die für den Verkauf in der Heimat bestimmt waren. Dazu gehörten Tee, Tabak, Baumwolle und Zucker ebenso wie Wolle und Felle. Vom 15. bis ins 19. Jahrhundert hinein kamen die Arbeitskräfte aus dem Sklavenhandel. Afrikanische Sklaven arbeiteten z. B. in der Karibik auf Zuckerplantagen und in Nordamerika auf Indigo- und Baumwollfeldern. Auch europäische Sträflinge, vor allem aus England, wurden zu Zwangsarbeiten in den amerikanischen Kolonien verpflichtet. Im 19. Jahrhundert wurden Sklavenarbeit und Zwangsarbeit weitgehend unterbunden. Siehe auch Peonage; Plantage.
Die spanischen Eroberer fanden in der Neuen Welt bei manchen Ureinwohnern hoch entwickelte landwirtschaftliche Systeme vor, allerdings keine Zug- oder Reittiere und auch keine Radfahrzeuge. Kürbisse, Bohnen, Erbsen und Mais wurden dort bereits seit langem angebaut. Das Land war im Besitz von Clans oder anderen Gruppen oder von Herrscherdynastien. Im 16. Jahrhundert kamen und gingen in Zentral- und Südamerika mehrere Dynastien. Die Spanier trafen bei der Entdeckung des Kontinents auf Azteken, Inka und Maya.
Die aus der Renaissance und der Aufklärung in Europa herrührende wissenschaftliche Revolution förderte die Innovationsbereitschaft sowohl in der Landwirtschaft als auch in den übrigen Gebieten. Experimente mit der Züchtung von Pflanzen brachten durch Versuch und Irrtum erste Ergebnisse, darunter verbesserte Pflanzen sowie neue Rinder- und Schafrassen. Hervorzuheben ist die Guernsey-Kuh, die auch heute noch ein guter Milchproduzent ist. Im 18. Jahrhundert entwickelte sich die Tendenz zur Einfriedung der Felder immer stärker. Dadurch konnte der Bauer nach seinem eigenen System arbeiten, was früher wegen der gemeinsamen Nutzung der Felder nicht möglich war. Die Eingrenzung der Felder brachte gerade in England, wo die wissenschaftlich betriebene Landwirtschaft am intensivsten war, eine grundlegende Umstrukturierung des Landbesitzes mit sich. Etwa ab 1660 schlossen sich mehr und mehr Großgrundbesitzer zusammen. Die Landwirtschaft der Viktorianischen Zeit war geprägt durch Landeigentümer, welche die Pacht eintrieben, Bauern, welche die Ernte einbrachten, und Landlose, die sich als Arbeiter auf den Höfen verdingten. Durch Entwässerung wurde mehr Ackerland erschlossen, und die Einführung von Maschinen in der Landwirtschaft war eine unmittelbare Folge der industriellen Revolution.
Der Beginn der landwirtschaftlichen Revolution durch die Einführung neuer Technologien lässt sich nicht klar an bestimmten Ereignissen festmachen. Zu den wichtigen Neuerungen gehörten die planvolle Züchtung und Selektion bei der Viehzucht Anfang des 17. Jahrhunderts und die Einführung der Kalkdüngung gegen Ende des 17. Jahrhunderts. Um die Mitte des 17. Jahrhunderts wurden die primitiven Enden der Holzpflüge durch kleine Kappen aus Eisen verstärkt, welche mit Lederriemen befestigt wurden. Charles Newbold, ein Schmied aus Burlington, erfand 1797 den Pflug mit der eisernen Pflugschar, welche die Erde beim Pflügen zur Seite wendete. Diese Art Pflug ist bis heute in Gebrauch geblieben. John Deere, ein amerikanischer Schmied, verbesserte um 1830 den Pflug, indem er ihn aus Stahl fertigte. Andere bedeutende Fortschritte waren z. B. die Erfindung der Sämaschine durch den englischen Landwirt Jethro Tull zu Beginn des 18. Jahrhunderts, die in den folgenden hundert Jahren immer weiter entwickelt wurde, und die Erfindung der Mähmaschine durch den amerikanischen Erfinder Cyrus McCormick 1831. Hinzu kamen zahlreiche von Pferden getriebene Maschinen, wie Dreschmaschine, Kultivator, Mähmaschinen für Gras und Getreide, Eggen und Maiserntemaschinen. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden die Pferde vermehrt durch dampfgetriebene Maschinen ersetzt, z. B. beim Pflügen oder Dreschen.
Der ständig steigende Bedarf an Nahrung für die Arbeiter in den Städten, wie auch an Rohstoffen für die industrielle Fertigung brachte eine Umstrukturierung des Welthandels mit sich. Errungenschaften der Wissenschaft und Technik fanden auch ihre Anwendungen in der Landwirtschaft und führten zur modernen Agrarwirtschaft des 20. Jahrhunderts.
Die ersten systematischen Versuche, Pflanzenkrankheiten zu bekämpfen, stammen aus dem 17. und 18. Jahrhundert. Bis dahin waren Handverlesen und Sprühen die gängigen Methoden der Schädlingsbekämpfung. Im 19. Jahrhundert entwickelte man Gifte, die der Sprühflüssigkeit zugesetzt wurden. Neben dem Einsatz biologischer Schädlingsvernichter (Insekten oder andere Tiere, die Schädlinge fressen) wurden auch resistente Pflanzen gezüchtet. Ein eindrucksvolles Beispiel hierfür lieferte die Bekämpfung der Reblaus (Zwergläuse) beim Wein: Diese wurde versehentlich in Frankreich aus Amerika kommend eingeführt und bedrohte den gesamten europäischen Weinbau. Durch Pfropfung der europäischen Weinsorten auf resistente amerikanische Sorten konnte die Laus weitgehend zurückgedrängt werden.
Auch die Entwicklung öffentlicher Transportmittel, wie Eisenbahn, Wasser- und Straßenverkehr, verbesserte die Lage der Landwirte, indem einerseits der Zugang zu Saatgut und Material erleichtert und andererseits der Absatz durch die Vergrößerung der Märkte gefördert wurde. Ende des 19. bzw. Anfang des 20. Jahrhunderts konnten Lebensmittel besser aufbereitet und haltbar gemacht und auf diese Weise über weitere Entfernungen per Bahn, Schiff oder Straße transportiert werden. Diese Entwicklung führte zu einer Spezialisierung vieler Betriebe und zog Verschiebungen der Produktionsorte nach sich. So verdrängten beispielsweise die Getreideproduzenten Nordamerikas und Australiens gegen Ende des 19. Jahrhunderts die europäischen Produzenten vom europäischen Getreidemarkt. Für viele europäische Landwirte bedeutete dies eine Umstellung auf die Produktion anderer Nahrungsmittel, wie Milch oder Käse.
Die steigenden Anforderungen an die Produktion der Landwirtschaft nach dem 2. Weltkrieg waren durch eine neuerliche Bevölkerungsexplosion bedingt. Die so genannte grüne Revolution beinhaltete selektive Zuchtwahl traditioneller Sorten auf höheren Ertrag, neue Hybride sowie intensive, an das jeweilige Klima und die kulturellen Gegebenheiten der bevölkerungsreichen Länder, wie Indien, angepasste Anbaumethoden. Dem gesteigerten Bedarf an Nahrung konnte damit zeitweise entsprochen werden. Die weltweite Verknappung von Erdöl in der Mitte der siebziger Jahre führte jedoch zu einem Mangel an Stickstoffdünger, der für die neuen Sorten besonders wichtig ist. Gleichzeitig verminderten ungünstiges Wetter und Naturkatastrophen, wie Dürren und Überschwemmungen, weltweit die Ernteerträge. Hunger ist in weiten Teilen der Erde, z. B. auf dem Indischen Subkontinent oder in der Sahelzone Afrikas immer noch ein großes Problem. Wirtschaftliche Faktoren, darunter vor allem Inflation, trafen sowohl die Produzenten als auch die Abnehmer hart. Dies sind die Komponenten, die Entwicklung und Veränderungen in der Landwirtschaft heute bestimmen. Siehe Umwelt; Lebensmittelversorgung der Welt
Technik, Bezeichnung für die Menge aller Artefakte, Verfahren, Fertigkeiten, Hilfsmittel sowie theoretischer Kenntnisse, die in vielfacher und unterschiedlicher Kombination und Variation von Menschen angewandt werden, um die übrige Natur für ihre Zwecke zu verändern und umzugestalten und neuerdings auch den Menschen selbst zu verändern. In einer eingeschränkten Bedeutungsvariante versteht man unter dem Begriff Technik spezielle Anwendungen (Maschinentechnik, Bautechnik), oder es sind handwerkliche bzw. professionelle Fertigkeiten (z. B. Maltechnik, Dribbeltechnik, Spieltechnik, Vortragstechnik) gemeint.
Der Begriff stammt aus dem Französischen (technique) und leitet sich von dem griechischen Wort téchne ab, was so viel wie Kunstfertigkeit bedeutet. 1751 erschien der erste Band der Encyclopédie ou Dictionaire raisonné des sciences, des arts et des métiers. Im Titel wurde also noch der bis dahin in allen europäischen Sprachen übliche Ausdruck Kunst benutzt (im Deutschen etwa Kunstrad für Wasserrad, Künstler für Techniker, wobei oft eine Überlagerung mit dem Maschinenbegriff festzustellen ist). In den Auseinandersetzungen um die Herausgabe der schließlich weiteren 34 Bände bis 1781 tauchte der Begriff arts techniques auf, um verallgemeinernd die in großer Zahl in diesem Werk dokumentierten Erzeugungsmethoden der Gewerbe (arts) und Handwerke (métiers) zu bezeichnen, die potentiell als angewandte Naturwissenschaften gesehen wurden (science).
Neuerdings wird, vor allem von Politikern und Journalisten, auch der neben Technik unscharfe Begriff Technologie verwendet (Technologietransfer, Technologiepark, neue Technologien), um Modernität im Sinne systematischer Anwendung und Neuentwicklung von Technik zu signalisieren. Seitdem der Ökonom und Technologe Johann Beckmann seine Anleitung zur Technologie veröffentlichte (1777), war der Begriff schon einmal im Deutschen (bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts) präsent und bedeutete Gewerbekunde. Im Angloamerikanischen bezeichnet technology die systematische Wissenschaft von den Techniken, Dinge herzustellen oder in Gang zu setzen (Encyclopaedia Britannica, 1993). Hinter dieser Definition steckt ein von Technik verschiedenes gedankliches und kulturelles Konzept, das mit dem deutschen Begriff Ingenieurwissenschaft Überschneidungen aufweist. Technology bezeichnet, ähnlich wie das französische technologie, nicht nur die Summe der techniques, sondern gleichzeitig deren Verknüpfung, wissenschaftliche Überprüfung, Systematisierung, theoretische Durchdringung und Weiterentwicklung, die Wechselwirkung der techniques, von Theorie und Praxis. Im Deutschen interessieren im Begriffszusammenhang Technik dagegen stärker die Beziehungen zwischen dem technisch Handelnden, seinen Zwecken und der Veränderung des Objekts (außermenschliche Natur), wobei der Mensch als der Natur gegenüberstehend gedacht und nicht als Bestandteil der Natur betrachtet wird, aus der er letztendlich hervorging.
Technisches Handeln war seit den Anfängen der Menschheitsgeschichte ein wesentliches Element des Seins und Werdens vernunftbegabter Wesen. Zwei einschneidende Vorgänge, die neolithische und die industrielle Revolution, haben diese Geschichte entscheidend gegliedert. Die Industrialisierung, die im 18. Jahrhundert in England begann, hat einen fundamentalen Wandel von Technik, ihrer Komplexität und des Verhältnisses von Mensch und Technik ausgelöst, die Welt agrarischer Gesellschaft von der Welt industrieller Gesellschaft geschieden. Diese Umwälzung, ihre qualitative Veränderung des Lebens und der menschlichen Gesellschaften, ist in ihrer Intensität und Wirksamkeit nur mit dem Prozess des Sesshaftwerdens der Menschen in der neolithischen Revolution (5000 bis 3500 v. Chr.) vergleichbar.
Die Haupttätigkeit agrarischer Gesellschaften, Grundlage ihrer Herrschaftsbeziehungen, ihrer Kulturen wie ihres Wirtschaftens war die Bearbeitung und Pflege des Bodens und die Zucht domestizierter Tiere. Die erste wichtige Technikentwicklung sesshafter Gesellschaften seit etwa 3000 v. Chr. war der Pflug, der erhöhte Erträge der Feldarbeit möglich machte. Es folgten die Verbesserung von Faserpflanzen (siehe Fasern: Pflanzenfasern) und der Wollqualität (siehe Schafe: Wollschafe, Produktion) und schließlich in der zweiten Hälfte 2000 v. Chr. die Einführung des Webstuhls. Wachsende Kenntnis des Lebensraumes erlaubte das Auffinden und Gewinnen von Tonerden (3000 v. Chr.) und Erzen sowie die Verhüttung Letzterer, zuerst auf Kupfer (siehe Bronzezeit), ab etwa 1000 v. Chr. auf Eisen (siehe Eisenzeit). Die Herstellung von Keramik auf der Töpferscheibe verbesserte die Vorratshaltung, die Verarbeitung von Metallen führte zur Verbreitung elementarer Werkzeuge Schere, Axt, Säge, Schaufel, Sense, Hacke. Die Handmühle erhöhte den Ausnutzungsgrad pflanzlicher Grundnahrungsmittel (Getreide, Ölfrüchte).
Der Rahmen dieser Technikentwicklung waren die Hochkulturen mit großen befestigten Städten an den großen Strömen zwischen Euphrat und Tigris, entlang Nil, Indus und Huang He (Gelber Fluss) seit dem Ende des 4. Jahrtausends v. Chr. Die großen Flüsse ermöglichten die Bewässerung der landwirtschaftlichen Nutzflächen und damit eine Verstetigung der Produktion. Die Bewässerungssysteme Kanalbauten und Wasserhebeanlagen setzten rechtliche Regelungen voraus, also Schrift und Verwaltung. Als Verkehrswege und über die Bewässerungsanlagen wirkten die großen Ströme herrschafts- und strukturbildend.
Die antiken Gesellschaften stellen eine Umorientierung der Raumbeherrschung von solchen Fluss-Systemen auf die ausgreifend durch Küstenschifffahrt beherrschbare Umgebung eines großen Binnenmeeres dar, ausgehend von weit fingerartig in die See hineinragenden Landmassen. Die notwendige Entwicklung von Schifffahrt und Militärtechnik führten zum Verständnis wesentlicher Maschinenelemente Hebel, Schraube, Keil. Doch die Umsetzung derartiger Kenntnisse auf die landwirtschaftliche oder gewerbliche Technik blieb erstaunlich eingeschränkt. Römische Eroberer, die nach Ausbildung einer gesicherten Herrschaftsbasis in Italien tiefer und dauerhafter in das hinter den zunächst eroberten Küstenstrichen des Mittelmeeres liegende Land eindringen konnten als verschiedene noch auf Vorstöße beschränkte griechische Herrscher, ergänzten die Herrschaftstechnik durch ein Netz guter Straßen einschließlich Brücken. Die urbanen Eckpfeiler römischer Macht wurden durch aufwendige Wasserzuführungen und Fortifikationen (Befestigungen) versorgt und geschützt. Ähnlich umfangreich waren Wasserhaltungsmaßnahmen im Bergbau und beim Übergang zum Tiefbau (Edelmetalle und andere Metalle) erforderlich. Hier wurden mit tierischer und menschlicher Kraft Schöpfräder und (selten) bronzene Schwengelpumpen (Spanien) angetrieben.
Besonders auffällig ist die relative Sterilität der Entwicklung antiker Technik, ihre Beschränkung auf Anwendungen, die mit der Beherrschung weitläufiger Räume in Zusammenhang stehen (Bewässerungs- und Kommunikationssysteme, Transport, Verwaltung, Befestigung und Belagerung), wenn sie mit dem produktionstechnischen Formenreichtum des europäischen Mittelalters verglichen wird. Ab dem 11. Jahrhundert mehrt sich das Zeugnis von neuen Werkzeugen und Verfahren zur verbesserten Erzeugung landwirtschaftlicher Produkte, insbesondere aber nun auch zu deren gewerblicher Weiterverarbeitung. Solche produktivitätssteigernden Neuerungen waren das verbesserte Zuggeschirr, die Kombination von Rad und Trage zur Schubkarre, der Räderpflug, der schwere Pflugformen erlaubte und damit tiefer gehende Durchmischung des Bodens und höhere Erträge ermöglichte. Erst jetzt traten Wassermühlen in großer Zahl auf, die aus römischer Zeit nur vereinzelt aus militärischem Kontext bekannt waren (Barbegal-Mühlen für die Versorgung einer Legion bei Arles). Das Domesday Book verzeichnete 1086 für England südlich des Severn eine Mühle auf 50 Haushalte. Kurbel, Nockenwelle und Kammradgetriebe erlaubten eine breit gefächerte Anwendung der Mühlen (siehe Windmühlen; Wasserkraft), die Verarbeitung unterschiedlichster landwirtschaftlicher Produkte wie auch den Einsatz für gewerbliche Zwecke (Erzaufbereitung und -verhüttung, Metallbereitung und -bearbeitung, Holzzuschnitt, Tuchherstellung und -veredelung). Neben der bemerkenswerten Praxisorientierung und ihrer starken Verallgemeinerung beeindruckt an der mittelalterlichen Technik Europas ihre Fähigkeit, technische Impulse aus anderen Teilen der Welt aufzunehmen und zu adaptieren. Für das ausgehende Mittelalter können keine zwingenden Ursachen dafür ausgemacht werden, dass unbedingt Westeuropa zum Ausgangspunkt entscheidender produktionstechnischer Umwälzungen werden sollte. China (Metallproduktion, Textilgewerbe, Schiffbau) und die islamischen Länder (Wasserbaukunst, Wasserkraftmaschinen, Damaszenerstahl, Papier, Magnetkompass, Mathematik, Medizintechnik) standen in ihrem technischen Potential mitnichten zurück, sie waren in manchen wichtigen Belangen sogar überlegen (Eric L. Jones).
Was die agrarischen Gesellschaften, von den alten Hochkulturen an den großen Strömen, über die klassische Antike bis in das Mittelalter, bei aller kulturellen Vielfalt und Unterschiedlichkeit verband, war die unlösbare Abhängigkeit vom Ertrag ihrer landwirtschaftlichen Tätigkeit. Dadurch wurden fast alle Erwerbsfähigen in die Produktion eingebunden, so dass nur sehr wenige Menschen dauerhaft für die Ausübung anderer Tätigkeiten abkömmlich waren Herrschen, Verwalten, Analysieren (Ernst Pitz). Landwirtschaftlicher Ertrag und Bevölkerungszahl standen in solchen statischen Gesellschaften in einem engen Zusammenhang. Diese starre Kopplung wird nach dem englischen Ökonom des 18. Jahrhunderts, Thomas Malthus (1766-1834), als malthusianische Konstellation bezeichnet. Deren schrecklichstes äußeres Anzeichen war die häufige Wiederkehr von Hungerkrisen, wenn klimatische oder soziale Katastrophen (z. B. Kriege) den normalen Rhythmus der Nahrungsmittelproduktion unterbrachen.
Die Überwindung der malthusianischen Konstellation und der Übergang zu einem sich selbst tragenden Wirtschaftswachstum in Europa bedurften einer Neuordnung der Grundwerte und der Sozialbeziehungen insgesamt, deren Kern die Wirtschaftsform des Kapitalismus war. Erst dieser Neuordnung konnten neue technische Lösungen folgen, die eine Reaktion auf diverse Nachfragestimulationen darstellten. Im Unterschied zu früheren auf den Boden oder auf Personen bezogenen Wirtschaftsformen wurden im Kapitalismus alle verhandelbaren Leistungen und Produkte über den gemeinsamen Nenner des Geldes vergleichbar gemacht (siehe Max Weber). Allgemein waren nun die Effizienz von Herstellungsprozessen, die Qualität angebotener Waren oder Dienstleistungen messbar, wurden Vorausplanung und Erfolgskontrolle wirtschaftlichen und technischen Handelns sowie die Reaktion auf Angebot und Nachfrage möglich. Damit wurde Akkumulation (siehe Karl Marx) zur Triebkraft der wirtschaftlichen Entwicklung, bestimmte den Einsatz und die Entwicklung von Technik. Ort der Akkumulation wurde die Stadt, Nährboden der Gewerbe und des Handels. Handel wurde zum Hauptmittel des Akkumulierens, verbreitete die Mentalität kapitalistischen Wirtschaftens und wies als weiträumiger Agrarhandel erstmals auf Möglichkeiten der Überwindung der malthusianischen Konstellation.
Agrarhandel wurde im ausgehenden Mittelalter vor allem eine Sache der Anrainer der befriedeten nordeuropäischen Hausmeere, der Nord- und Ostsee, wo er mit kontinuierlich verbesserten Lastschiffen abgewickelt werden konnte (günstiges Verhältnis von Nutzlast, Besatzung und Baukosten). In den nordwesteuropäischen Küstengebieten erlaubte die Ernährung eines großen Teiles der Bevölkerung aus den baltischen Kornkammern (mehr als ein Viertel des in Holland verbrauchten Getreides stammte gegen Ende des 16. Jahrhunderts aus Polen) eine stärkere Konzentration auf intensivere Formen der Agrarwirtschaft und außerlandwirtschaftliche Tätigkeiten. Hierzu zählten vor allem das Textilgewerbe (Spinnrad, Trittwebstuhl) und im Anschluss daran die Seifenproduktion (Kochen von Tierfett in einer stark alkalischen Lösung) für die Gewebereinigung (erster in England ausschließlich mit Steinkohle betriebener Produktionszweig), die Drahtzieherei, die mit dem Seehandel zusammenhängende Gewerbe des Schiffbaues, die Seilerei und die Herstellung von Fässern sowie anderer Transportbehälter aus Holz. Dadurch entstanden in Holland, Flandern und Südengland Spielräume für eine dynamische Entwicklung von Handel und Gewerbe, den Grundlagen frühkapitalistischen Wirtschaftens. Ähnliche Ansätze zeigten sich in den norditalienischen und oberdeutschen Städten. Letztere investierten die im Textilverlag und -handel erwirtschafteten Erträge seit Mitte des 15. Jahrhunderts mit außerordentlichem Erfolg in die Produktion von Metallen (Übergang zum Tiefbau mittels Wasserkraftmaschinen, Gebläse-Hochofen). Im 17. Jahrhundert gingen die oberdeutschen Städte, spektakuläre Beispiele frühkapitalistischer Akkumulation immensen Reichtums (Fugger, Welser), in der Katastrophe des Dreißigjährigen Krieges (1618-1648) unter. Dies isolierte auch Norditalien von der Entwicklung in Nordwesteuropa.
Seit der zweiten Hälfte des 15. Jahrhunderts wurde Europa also mit einem Netzwerk frühkapitalistischer Inseln Städte, montane und textilgewerbliche Regionen (siehe Textilindustrie) und Beziehungen überzogen, in dessen Gewebe die kommerziellen Instrumente kapitalistischen Wirtschaftens entstanden: Versicherungen (im holländischen Seehandel), Aktiengesellschaften (Bergbau, Fernhandel), Banken zur Sammlung und Zwischenlagerung von Geldkapital. Die Verbreitung der Techniken der Papierherstellung und des Buchdruckes (siehe Drucktechnik: Buchdruck) waren die Reaktion auf den Zwang zur Schriftlichkeit. Wichtigste Voraussetzung wurde ein verlässliches, durch eine starke Staatsgewalt geschütztes Rechtssystem.
Auf der Basis hoch entwickelter Schiffskonstruktion (hochseetüchtiger Rumpf und Takelage, die ein Kreuzen gegen den Wind erlaubte siehe Segeln), Schiffsausrüstung (Kompass, Quadrant) und Geschütztechnik (überlegen vor allem im Küstengefecht) wandten sich quasistaatliche Unternehmen aus den frühkapitalistischen Regionen im 15. Jahrhundert dem Fernhandel zu. Die Ladekapazität der schwer bewaffneten, größtenteils mit Proviant und Wasser für lange Seereisen voll gestopften Karavellen (siehe Schiff und Schiffsbau) war gering. Wirtschaftlich sinnvoll ließen sich mit ihnen nur hochwertige Güter transportieren (Edelmetalle, Gewürze), die aber meist nur mit Waffengewalt zu beschaffen waren. Der Überseehandel mit Amerika und Asien erhielt daher ein für die betroffenen Regionen verheerendes Gepräge, nahm die Form von Raubzügen an. Aufwand und Ertrag dieser Expeditionen wurde von vornherein in Geld gemessen. Zeitgenossen schätzen den Profit der ersten Indienfahrt Vasco da Gamas auf 600 Prozent. Amerikanische Edelmetalle wurden gegen südostasiatische Luxusgüter getauscht (Seide, Porzellan, Gewürze): Der von den Spaniern geprägte mexikanische Silber-Real war an den chinesischen Küsten um 1600 ein anerkanntes Zahlungsmittel.
Die Wegbereiter der Kolonisation (siehe Kolonien und Kolonialismus) schufen, ausgehend von den ersten Handelsstationen, Exklaven kapitalistischer Wirtschaft, in die Menschen strömten, die den Besitz- und Personenverhältnissen des europäischen Feudalismus den Rücken kehren wollten. Effiziente Ausbeutung der vorgefundenen Reichtümer war ihr Ziel. Konnte man sich nicht direkt in den bereits fließenden Edelmetallstrom einschalten, so nahm man sich Land, um es so intensiv wie möglich landwirtschaftlich zu nutzen. Fehlten dafür die Arbeitskräfte, wurden sie als Sklaven herbeigeschafft (siehe Sklaverei). Damit entwickelte sich ein neues Feld frühkapitalistischen Handels. Die intensive, zuerst karibische, dann amerikanische Plantagenwirtschaft mit neuen Pflanzenarten (Zuckerrohr aus Asien, Tabak, Baumwolle), die so entstand, wurde Erprobungsfeld und Vorbild des Agrarkapitalismus, der wenig später in Europa den endgültigen Übergang in das Industriezeitalter ermöglichte. Es ist umstritten, warum dieser Übergang gerade in England begann. Einer der wesentlichen Gründe dafür dürfte gewesen sein, dass hier die Kontinuität zwischen den im 16. und 17. Jahrhundert herausgebildeten Formen kapitalistischen Wirtschaftsformen in Handel, Gewerbe und Landwirtschaft nicht aufgelöst wurde, anders als in Kontinentaleuropa, das sich im Dreißigjährigen Krieg selbst zerfleischte.
Die Entwicklung des Agrarkapitalismus im 17. Jahrhundert in Nordwesteuropa setzte eine wachsende Zahl von Arbeitskräften frei, was diese meist in große persönliche Not stürzte. Der Agrarkapitalismus löste alte Besitzverhältnisse auf, führte zu einer Spezialisierung der Produktion (Einhegungen, Schafszucht, Weizen, Gerste, Hafer) auf der Basis von Lohnarbeit und erlaubte England die Entwicklung zum Getreideexporteur. Anknüpfend an lange Traditionen im Textilsektor (siehe Textilindustrie), entwickelte sich in Gegenden starker ländlicher Arbeitslosigkeit ein Verlagswesen, das jenen Beschäftigung gab, die in der Landwirtschaft keine Lebensgrundlage mehr fanden. Ländliches Verlagshandwerk und kommerzialisierte Landwirtschaft stützten sich gegenseitig. Fruchtwechselwirtschaft und intensivere Bodennutzung durch Einführung außereuropäischer Pflanzen (Mais, Kartoffel) gaben der Rationalisierung des Landbaues zusätzliche Impulse. Der starre Zusammenhang zwischen Agrarfläche und Bevölkerungszahl schien erstmals gebrochen. Die Landwirtschaft war zum ersten Mal in der Lage, mehr Menschen zu ernähren, als sie Arbeitskräfte benötigte in England um 1650 etwa doppelt so viele.
Mit wachsender Nachfrage geriet das Verlagswesen mit sich selbst in ökonomischen Konflikt. Mit zunehmender räumlicher Ausdehnung der in die Verlagsproduktion einbezogenen Landstriche kehrten immer weniger vom Unternehmer gelieferte Vorprodukte in die Manufaktur zurück, ließen sich Subunternehmer und die Qualität des Endprodukts immer schwieriger kontrollieren. Der Unternehmer verlor die Kontrolle über den Produktionsprozess. Als einzige Lösung bot sich die Konzentration der Herstellung an. Muster hierfür waren die seit dem 15. Jahrhundert entstandenen Manufakturen zur Herstellung von Luxusartikeln und Waffen. Ergab sich deren Wirtschaftlichkeit aus dem hohen Wert des Endprodukts, musste die Textilmanufaktur ihre Wirtschaftlichkeit über die Massenproduktion ihres Erzeugnisses suchen, zum Maschinenbetrieb übergehen und so die zuvor von vielen Arbeitskräften erbrachte Arbeitsleistung auf kleinsten Raum konzentrieren (siehe Automatisierung). Eine Maschine, die so filigrane Tätigkeiten wie das Drehen und Nachfüllen der Spindel, das Einstellen der richtigen Fadenspannung, die Bewegung des Webstuhls und das Durchschießen des Weberschiffchens übernahm, erledigte diese Aufgaben nicht nur immer schneller, sondern erbrachte auch noch bessere Resultate als die Handarbeit (siehe Webmaschine). Die Spirale der Industrialisierung begann sich mit wachsender Geschwindigkeit zu drehen.
Wirtschaftliches Handeln wurde im Verlauf der industriellen Revolution mit technischen Mitteln so grundlegend umgestaltet, dass nun ein Durchbrechen der malthusianischen Konstellation möglich wurde. Es kam zu einer welthistorisch einmaligen Dynamisierung des Wirtschaftswachstums. Ein zwar nicht quantitativ, aber strategisch entscheidender Schritt war die Entwicklung von (Werkzeug-)Maschinen zur Herstellung von Maschinen (Akos Paulinyi). Mit diesen Vorrichtungen konnten nicht nur die Dinge des alltäglichen Bedarfs schneller und billiger hergestellt werden. Insbesondere die maschinelle Produktion von Werkzeugmaschinen verhinderte Fehler, die bei manueller Fertigung entstanden. Da in Maschinen rotierende Bewegungen eine Schlüsselrolle spielen, wurde die Drehmaschine zum entscheidenden Instrument für die Maschinisierung der industriellen Revolution.
Thermische Kraftmaschinen lösten die geographischen Fesseln der gewerblichen Produktion an den Ort der Wasserkraft; Verhüttung von Eisenerzen mit Koks erlaubte eine rasche Steigerung der Eisenproduktion (siehe Eisen und Stahl). Wiederum brachte England hier besonders anregende geographische Voraussetzungen mit. Seine Waldarmut hatte schon früh staatliche Verordnungen bewirkt, die zum Brennen, Backen, Brauen, Schmieden und zur Glasherstellung auf Steinkohle als Brennmaterial verwiesen. Da die englischen Steinkohlelagerstätten relativ oberflächennah sind und an zahlreichen Stellen Flöze zutage traten, war auch die Förderung relativ einfach zu bewerkstelligen. Als bei wachsender Nachfrage der Steinkohlebergbau zum Tiefbau überging, benötigte er zur Wasserhaltung Kraftmaschinen. Der Bergbau entwickelte sich so zum ersten Nachfrager nach Dampfmaschinen und konnte wegen der fast kostenfreien Brennstoffversorgung (Abfallkohle) auch mit zunächst sehr wirkungsarmen atmosphärischen Maschinen etwas anfangen. Er wurde so zum Exerzierfeld für die Entwicklung der industriellen Dampfmaschine und zum größten Ansatzfeld für eiserne maschinelle Ausrüstungen. Kunstwasserstraßen sowie (zu zwei Drittel hölzerne) Schienenwege (2 000 Kilometer in England um 1800, siehe Eisenbahn) als lokale Zubringer vermittelten in Großbritannien seit dem 17. Jahrhundert den Austausch und Absatz landwirtschaftlicher Erzeugnisse, gewerblicher Waren und schließlich industrieller Produkte. 700 Kilometer öffentliche iron railways waren Voraussetzung für die Einführung der Dampfmaschine auf Rädern. Seit etwa 1800 verbreitete sich der Begriff Eisenbahn in allen europäischen Sprachen für das Rad-Schiene-System.
England wurde im 19. Jahrhundert zur Werkstatt der Welt, Ziel der staatlich organisierten Industriespionage Kontinentaleuropas (Frankreich, Preußen, Österreich-Ungarn). Mit der industriellen Revolution begann eine grundsätzlich neue Epoche der Kulturgeschichte der Menschheit. Der Ausbruch aus der malthusianischen Konstellation (siehe oben) zeigte sich tatsächlich in einer noch nie dagewesenen drastischen Bevölkerungszunahme, die mit massenhafter Landflucht einherging. Beides zusammen verursachte eine revolutionäre Umgestaltung der Gesellschaft und ihrer Reproduktionsformen. Eisenbahnen, Seeschifffahrt und neue Kommunikationssysteme (Telegraphie, Telefon, Funk) ließen die geographischen Räume in der Wahrnehmung der Menschen schrumpfen (Wolfgang Schivelbusch). Die nationale Orientierung der Kommunikations- und Transportnetze unterstützte die Herausbildung von Nationalstaaten, die gleichsam als Holdinggesellschaften die Randbedingungen der eigenen Industrialisierung steuerten. Wirtschaftliches Wachstum und industrielle Stärke wurden zur Bedingung und Gewähr politisch souveräner Staatlichkeit.
Mit der zunehmenden Bedeutung der Chemie und der Elektrotechnik traten gegen Ende des 19. Jahrhunderts großtechnische Prozesse in den Vordergrund der Entwicklung der Produktionstechnik. Mit dem 1. Weltkrieg erlahmte die Schubkraft der Schwerindustrie für die Dynamik des Wirtschaftswachstums. Mechanisierung und Automatisierung, Massenproduktion mit austauschbaren Teilen, Normierung und Typisierung erlaubten in der Zwischenkriegszeit einen außergewöhnlichen Rationalisierungsschub. Dieser Schub machte sich zuerst in den USA bemerkbar, wo die Produktion im 1. Weltkrieg einer schonungslosen Analyse unterworfen wurde (Waste in Industry). In der zweiten Hälfte der zwanziger Jahre war der Schub auch in Europa zu verzeichnen. Damit verbilligten sich viele Güter und Dienstleistungen und wurden immer größeren Bevölkerungsgruppen zugänglich. Diese Entwicklung offenbarte sich vielleicht am deutlichsten in der Automobilisierungswelle in Europa nach dem 2. Weltkrieg.
Mit der Errichtung großflächiger Stromversorgungsnetze wurde anderen Energieträgern als der Steinkohle der Absatzmarkt eröffnet. Der Bau leistungsfähiger Straßenverkehrsnetze beendet die monopolistische Stellung der Eisenbahnen auf dem Transportsektor (siehe Verkehr). Solche infrastrukturellen Netzwerke wurden im 20. Jahrhundert entscheidend und gestaltend für die weitere Technikentwicklung (Internationalisierung, Teamwork) sowie zur Voraussetzung der Industrialisierung des Dienstleistungssektors. Die absehbare Integration von Telekommunikation, Informationsverarbeitung und Unterhaltungselektronik wird diese Tendenzen weiter verstärken.
In der Landwirtschaft wurden die Voraussetzungen für die Entkopplung von Bevölkerungswachstum und Arbeitsaufwand geschaffen, ohne die ein wachsender und schließlich dominierender Einsatz der frei werdenden Arbeitskräfte in industrieller Tätigkeit nicht möglich gewesen wäre. Mussten in der vorindustriellen Gesellschaft über 80 Prozent der Erwerbstätigen die Ernährung der Gesellschaft sichern, vollbrachten dies 1995 in den westeuropäischen Industriestaaten Deutschland, Frankreich, Großbritannien und die Beneluxländer etwa 2,5 Prozent der arbeitenden Bevölkerung. Die verbleibende Anzahl der Bevölkerung ist jedoch nicht in der Güterproduktion tätig und war dies auch während der gesamten Phase der Industrialisierung nicht. Je produktiver die industrielle Güterherstellung wurde und dazu ist sie unter den Bedingungen des Weltmarktes bei Strafe des Untergangs am jeweiligen Standort verurteilt , desto mehr Menschen konnten sich dem Dienstleistungssektor zuwenden. Hinsichtlich der Strukturprobleme der alten schwerindustriellen Reviere ist daher von De-Industrialisierung die Rede. Es darf aber bezweifelt werden, ob mit der unbestrittenen Verschiebung der gesellschaftlichen Arbeit aus der Güterproduktion in die Dienstleistungen tatsächlich eine De-Industrialisierung verbunden ist. Denn inzwischen haben doch fast alle Dienstleistungen selbst industriellen Charakter angenommen, insofern sie industrielle Güter, Vorleistungen und Infrastrukturen einsetzen (Ulrich Wegenroth).
Die Komplexität (etwa von Kernkraftwerken, siehe Kernenergie), die Internationalität (z. B. beim Bau einer Ariane-Rakete oder des Airbusses; siehe Europäische Weltraumorganisation; Luftfahrt) und die Vernetzung technischer Systeme (Telekommunikation, Transportwesen, Verkehr) greifen seit der industriellen Revolution und heute stärker den je in die Privatsphäre des Einzelnen und in die wirtschaftlichen Interessenlagen verschiedener Industriezweige ein, so dass Technik, ihre Anwendung und Entwicklung immer stärker unter Rechtfertigungs- und Erklärungsdruck geraten sind.
Die wichtigsten Philosophen der industriellen Revolution, Karl Marx, Max Weber und Émile Durkheim (von denen sich keiner als Technikphilosoph bezeichnet hätte), hatten sich vor allem für die Aspekte der Aneignung der außermenschlichen Natur mittels Technik, der Vergegenständlichung des handelnden Menschen in den Produkten seiner Arbeit, das Eigentum an den technischen Produktionsmitteln und die gesellschaftliche Teilung der Arbeit mit technischen Maßnahmen interessiert. Aus der Totale des Positivismus (an den exakten Naturwissenschaften orientiertes Methodenideal, das die Gültigkeit menschlicher Erfahrungen auf ihre Messbarkeit an überprüfbaren Tatsachen beschränkt), dessen wichtigster Theoretiker, Auguste Comte, glaubte, dass mit ihm endlich ein sicheres, naturwissenschaftlich-technisches Fundament menschlicher und gesellschaftlicher Entwicklung gefunden sei, war es nur ein kurzer Schritt, Technik als Vehikel des Willens zur Macht auszumachen (siehe Friedrich Nietzsche). Der 1. Weltkrieg, von den Zeitgenossen als erster technischer Krieg der Menschheitsgeschichte bezeichnet, setzte der ungebrochenen Technikeuphorie der Industrialisierung ein Ende. Kritische Fragen nach dem Sinn und den Grenzen von Technik, wie sie etwa Walter Benjamin stellte, wurden sowohl von kommunistischer Seite (wo solche Überlegungen der forcierten Industrialisierung der Sowjetunion und der Zwangskollektivierung der Landwirtschaft im Weg standen) als auch vor allem aus den Reihen der sich formierenden konservativ-nationalistischen Bewegungen der Zwischenkriegszeit verdrängt.
Letzteren galt Technik als identitätsstiftende nationale Kulturleistung und Medium irrationaler völkischer Selbsterlösung (Oswald Spengler), als übermächtiges Seinsgeschick (Martin Heidegger, Gabriele DAnnuzio), als biologisch notwendige Überlebensstrategie des menschlichen Mängelwesens (Arnold Gehlen) oder als überflüssiger Luxus des menschlichen Kulturwesens (José Ortega y Gasset). Wesentliche Kritik an solchen Positionen kam von der Frankfurter Schule, die zum einen die ideologischen Zielsetzungen industriekonservativer und faschistischer Technikphilosophie herausarbeitete (Jürgen Habermas) und verdeutlichte, dass die konkrete Phantasie(BM-2) des Menschen die in der Natur und seiner jeweiligen technischen Tradition angelegten Potentiale je nach den umgebenden gesellschaftlichen Zielsetzungen sehr verschiedenartig ausschöpfen kann (Ernst Bloch).
Mit dem Ende des schwerindustriellen Zeitalters begannen englischsprachige Autoren in den sechziger Jahren erneut die Ziele und Grenzen von Technik aus historischer Perspektive zu hinterfragen (Bertrand Russell, Lewis Mumford, David S. Landes). Das Entstehen der Anti-Atomkraftwerk-Bewegungen in Westeuropa, in denen sich ein neuer Technik-Skeptiszismus offenbarte, löste Mitte der siebziger Jahre eine starke Reaktion der akademischen Philosophie aus (Friedrich Rapp, Walter Zimmerli, Günter Ropohl). Gleichzeitig entstand um die Nichtgleichgewichts-Thermodynamik und die naturwissenschaftliche Chaostheorie (Ilya Prigogine, Manfred Eigen) herum erstmals eine populärwissenschaftliche Technikphilosophie-Bewegung, die sich über Volkshochschulkurse, alternative Arbeitsgruppen und das Internet ausbreitete.
Physik (griechisch physike episteme), die Wissenschaft von der Natur.
Grundfragen und Ziel
Die Grundfragen der Physik haben sich seit ihrer Entstehung nur wenig gewandelt: Aus welchem Stoff besteht die Welt, und nach welchen Gesetzen bewegt sie sich?
Die Physik beschäftigt sich mit dem Versuch, die Vorgänge in der Natur zu erfassen, zu beschreiben, zu ordnen und letztlich zu verstehen. Von Verständnis kann gesprochen werden, wenn es gelingt, eine Vielzahl von Phänomenen mit einer vergleichsweise einfachen Theorie (griechisch theorein: schauen) zu erfassen. In der modernen Physik bemüht man sich, für die Grundbausteine der Materie und deren Wechselwirkungen eine angemessene mathematische Beschreibung zu finden, in der sich das reale Verhalten widerspiegelt. Von vielen angestrebt aber bisher unerreicht ist eine einzige, umfassende und einheitliche Theorie.
Bei allen modernen Naturwissenschaften geht man von der Grundannahme der Existenz einer realen Außenwelt aus. Damit ist gemeint, dass es einem Beobachter möglich ist, seinen Körper und die ihn umgebende Welt als eine (komplizierte) Maschine zu betrachten, die sich nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten bewegt. Von einer mechanistischen Beschreibung der Welt sind keine Aussagen über Gefühle, ästhetisches Empfinden, freien Willen, Bewusstsein, Moral und Ethik etc. zu verlangen, obwohl auch darüber diskutiert wird.
Die Physik kann nach verschiedenen Gesichtspunkten gegliedert werden: einerseits methodisch in Experimentalphysik und theoretische Physik, andererseits historisch in griechische Physik (besser Naturphilosophie), klassische Physik und moderne Physik.
Die klassische Physik gliedert sich inhaltlich in Mechanik (Lehre von der Bewegung von Punktteilchen, Statik und Dynamik starrer Körper und Flüssigkeiten), Akustik (Lehre vom Schall), Thermodynamik (Wärmelehre), Elektrodynamik (Wechselwirkung von Ladungen mit elektrischen und magnetischen Feldern) und Optik (Lehre der Lichtausbreitung).
Wichtige Gebiete der modernen Physik sind spezielle Relativitätstheorie (Umformulierung der Mechanik und Elektrodynamik unter Berücksichtigung der Gleichheit der Lichtgeschwindigkeit in allen Bezugssystemen in einer flachen Raum-Zeit), die allgemeine Relativitätstheorie (Gravitation als Folge der geometrischen Struktur der gekrümmten Raum-Zeit und ihre Dynamik, festgelegt durch die Materieverteilung), Quantentheorie (Verhalten von Materie bei kleinen Abständen) mit den Unterdisziplinen Quantenmechanik (Kernphysik, Atomphysik, Molekülphysik, Physik der kondensierten Materie) und Quantenfeldtheorie (Elementarteilchenphysik, Quantenelektrodynamik mit Anwendungen in der Quantenoptik und Laserphysik) sowie Kosmologie und Astrophysik.
Eine andere Gliederung ist durch die Unterscheidung in mikroskopische und makroskopische Physik gegeben. Die Disziplin, die aus den mikroskopischen Gesetzen das Verhalten makroskopischer Systeme erklärt, z. B. aus der klassischen Mechanik die Thermodynamik, Flüssigkeits- und Gasmechanik, ist die statistische Physik.
Die Physik versteht sich als grundlegende Naturwissenschaft, auf der alle anderen Naturwissenschaften aufbauen.
Es besteht eine sehr enge Verbindung mit der Mathematik, die sich in steter Wechselwirkung mit der (theoretischen) Physik entfaltet hat (man denke etwa an die Entwicklung der Geometrie von Euklid, Gauß und Riemann, die Differential- und Integralrechnung von Newton und Leibniz und die Wahrscheinlichkeitstheorie).
Die wichtigsten Nachbardisziplinen der Physik sind Chemie (eng verwandt mit der Atom- und Molekülphysik), Biologie, Geophysik, Mineralogie, Kristallphysik, Meteorologie und technische Physik.
Es gibt keine einfachen Methoden, die einen Erkenntniszuwachs garantieren, auch nicht für die exakte Naturwissenschaft Physik. Es hat sich gezeigt, dass Wissen nicht immer Steinchen für Steinchen stetig wächst, sondern durchaus sprunghaft. Solche Sprünge sind oft von Paradigmenwechseln begleitet, radikalen Änderungen der Perspektive, nach denen auch bereits bekannte Phänomene gänzlich anders erklärt werden, wie z. B. beim Wechsel zwischen der Teilchen- und der Wellentheorie des Lichtes. Die Gründe für das Auftreten eines solchen Paradigmenwechsels sind vielfältig. Experimentelle Befunde sind dabei zwar ein wichtiger, aber bei weitem nicht der einzige Motor. Streng genommen kann man eine Theorie experimentell nie verifizieren oder falsifizieren, d. h. mit Sicherheit über ihre Gültigkeit entscheiden. Teilweise müssen verschiedene Theorien die Vorherrschaft sogar zunächst mit denselben experimentellen Daten ausfechten (Wärmestofftheorie, Wellen- und Teilchentheorie des Lichtes, Äthertheorie, Atomhypothese).
In der Regel werden bestehende Theorien über ihren gesicherten Anwendungsbereich hinaus extrapoliert und Hypothesen formuliert, die dann (meist indirekt) experimentell und theoretisch überprüft werden. Auch die Untersuchung von Anomalien und nicht zuletzt der Zufall (z. B. Becquerels Entdeckung der Radioaktivität) spielen eine große Rolle. Beeindruckende Voraussagen ergeben sich häufig aus einem festen Glauben an die Richtigkeit einer Theorie, selbst wenn sie den bisherigen Beobachtungsdaten widerspricht (z. B. Vorhersage und Entdeckung neuer Planeten, Vorhersage des Positrons und des Neutrinos).
Die Kriterien für die Güte einer physikalischen Theorie sind z. B. die innere Konsistenz (Widerspruchsfreiheit), die Einfachheit, Eleganz und ästhetische Schönheit der mathematischen Formulierung, die Natürlichkeit der Erklärung möglichst vieler Phänomene und Experimente und die Vorhersagekraft. Ein weniger hoch stehendes, aber zu allen Zeiten oft verwendetes Kriterium ist die Berufung auf die Meinung anerkannter Autoritäten.
Die Bedeutung der griechischen Antike für die moderne Naturwissenschaft kann kaum genug betont werden, denn sie stellte einen Rahmen auf, der in vielen Bereichen auch noch heute gültig ist. Dabei sind meist nicht die einzelnen Aussagen wichtig, die gegeben wurden und die man allzu leicht als unwissenschaftlich oder mystisch verurteilt, sondern die Grundfragestellungen, die damals entwickelt wurden und hauptsächlich den Urstoff und seine Wandlung betrafen: Woraus besteht die Welt, woher kommt die Vielfalt in der Natur, und was bedingt ihre Veränderung?
Die große Leistung dieser ersten griechischen Naturphilosophen im 6. Jahrhundert v. Chr. in Milet (die Milesier) war die Loslösung von der Vorstellung, dass Götter und Göttinnen, wie sie etwa bei Homer und Hesiod beschrieben werden, die Welt beherrschen. Daraus entwickelte sich das Bestreben nach einem rationalen Verständnis der Vorgänge in der den Menschen umgebenden Natur. Zwar hatten schon die Chinesen, Babylonier, Assyrer und auch die alten Kulturen Mittelamerikas umfangreiche mathematische Methoden zur Berechnung von Mond- und Sonnenfinsternissen entwickelt; diese Methoden wurden aber eher als religiöse Geheimnisse verstanden. Dieser Glaube an die prinzipielle Verstehbarkeit der Natur ist bis heute die Grundlage aller Naturwissenschaften.
Noch bestand eine untrennbare Einheit von belebter und unbelebter Natur. Leben, so Thales (ca. 585 v. Chr.), sei allmählich aus unbelebter Materie im Wasser entstanden. Dies ist durchaus als Vorläufer der Darwinschen Evolutionstheorie zu sehen. Aus der Erkenntnis, dass alle Materie, aus der die Welt besteht, bei all ihrer unendlichen Mannigfaltigkeit doch so viel Gemeinsames hat, wurde gefolgert, dass ihr eigentlicher Grundstoff ein und derselbe sein müsse. Thales vermutete als Urstoff das Wasser. Später schlug Anaximander (ca. 565 v. Chr.) als Urstoff einen uns unbekannten Stoff (apeiron: das Unbegrenzte) vor. Anaximenes (ca. 545 v. Chr.) stellte sich die Hauptformen der Veränderung und Umwandlung durch Verdünnung und Verdichtung von Luft vor; aus Luft entstünden durch Verdichtung Nebel, Wolken, Wasser und feste Erde. An diese Theorie knüpfte später die Atomtheorie von Leukipp und Demokrit an.
Anaxagoras (ca. 500 v. Chr.), der die Tradition der milesischen Denker nach Athen brachte, lehrte, dass der Mond beschienen wird und der Erde näher steht als die Sonne, erstellte eine korrekte Theorie der Sonnen- und Mondfinsternisse und erklärte Sonne und Sterne als feurige Steine von enormer Größe. Die Hitze der Sterne spüre man nicht, da sie so weit von der Erde entfernt seien.
Pythagoras (um 570 bis 480 v. Chr.), eine sehr einflussreiche Persönlichkeit, war der Gründer einer sektenähnlichen Schule. Trotz der teils mystischen Verquickung von merkwürdigen Regeln (z. B. durfte man keine weißen Hähne berühren) und der Lehre von der Seelenwanderung kann man diese Schule als Geburtsstätte der Mathematik ansehen. Die Grunddoktrin seiner Lehre war: Dinge sind Zahlen oder Dinge sind wie Zahlen. Die Beobachtung, dass sich Harmonie in der Musik, die die Menschen traurig oder fröhlich stimmen kann, durch das Verhältnis ganzer Zahlen ausdrücken lässt, führte zu einem tiefen Glauben an die grundlegende Bedeutung der Zahlen, der auch später Platon (427-347 v. Chr.) stark beeinflusste.
Die Pythagoräer wussten, vermutlich durch die richtige Deutung des Schattens auf dem Mond, dass die Erde eine Kugel ist und der Mond nicht selbst leuchtet. Sie nahmen an, dass der Mond, die Erde, die anderen Planeten und die Sonne um ein Zentralfeuer kreisten. Um zu erklären, warum dieses Zentralfeuer nie direkt zu sehen ist, nahmen sie an, dass die Erde auf ihrem Umlauf immer ihre bewohnbare Seite vom Zentralfeuer abwendet (Philolaos, ca. 450 v. Chr.). Damit war also die Bewegung der Gestirne als eine scheinbare erklärt, und zusätzlich hatte man erkannt, dass die Erde um ihre eigene Achse rotiert.
Aristarch von Samos (310-230 v. Chr.) verbesserte diese Theorie zu einem heliozentrischen Weltbild, nachdem auch auf ausgedehnten Entdeckungsfahrten das Zentralfeuer nie beobachtet worden war und man die Sonne an die Stelle des Zentralfeuers rückte. Diese Theorie wurde allerdings von Hipparch aus Alexandria (um 190 bis 125 v. Chr.) verworfen und wurde erst fast 2 000 Jahre später von Kopernikus wieder belebt.
Die beiden herausragenden Denker der Zeit von etwa 540 bis 480 v. Chr. waren Parmenides (um 515 bis ca. 445 v. Chr.) aus der griechischen Kolonie Elea (später die Eleaten) und Heraklit von Ephesus (um 550 bis ca. 480 v. Chr.).
Parmenides vertrat die Ansicht, dass Veränderung, Werden und Vergehen nur Täuschungen unserer Sinne seien. Seine Hauptthese IST IST kann dahingehend verstanden werden, dass das Seiende einfach da ist, d. h. sich weder aus einem NICHT IST entwickeln noch in ein NICHT IST verschwinden kann. Dieses NICHT IST existiere daher nicht, und das alles umfassende Seiende durchdringe alles. Also könne es auch keine Veränderung und Bewegung geben. Es war ihm wohl bewusst, dass diese Sichtweise in krassem Widerspruch zur sinnlichen Erfahrung steht, aber er sah sich durch den Verstand zu diesem Schluss gezwungen.
Die dazu konträre Auffassung vertrat Heraklit (beeinflusst von Anaxagoras und den Milesiern), der als einzige Gemeinsamkeit die Annahme eines einzigen Urstoffs mit Parmenides teilte. Der Urstoff sei in beständigem Wandel (Panta rhei = Alles fließt), Gegensätze seien allgegenwärtig und wandeln sich in bestimmten gesetzmäßig festgelegten Proportionen ineinander um.
Empedokles (494-434 v. Chr.) versuchte eine Art Synthese aus diesen beiden so verschiedenen Ansätzen, indem er mehrere Urstoffe (Feuer, Wasser, Erde, Luft), ein jeder für sich ewig und beständig, annahm, die sich durch Anziehung und Abstoßung (heute würde man von Kräften sprechen), durch Liebe und Hass verschiedentlich aufteilen. Er versuchte so, die Vielfachheit und Wandlung der Formen mit der ewigen Beständigkeit in Einklang zu bringen. Diese Aufteilung der Welt in Stoff und Kraft ist bis heute von zentraler Bedeutung.
Die tatsächliche Synthese aus den beiden großen Strömungen gelang den Atomisten Leukipp (um 460 v. Chr.) sowie Demokrit (460-371 v. Chr.), einem Zeitgenossen von Sokrates. Man geht davon aus, dass Leukipp, von dessen Werken fast nichts überliefert ist, eine sehr ähnliche Atomlehre vertrat wie Demokrit.
Die Grundthese der Atomisten war die folgende: Es gibt verschiedene unteilbare und unsichtbar kleine Körper, genannt Atome (von atomos: unteilbar), und dazwischen leeren Raum. Die Atome waren schon immer da und sind unveränderbar (ganz im Sinne von Parmenides) und unterscheiden sich nur in ihrer Form. Sie besitzen keine weiteren Qualitäten wie etwa Gewicht oder Schwere. Die Atome sind undurchdringlich und in ständiger Bewegung, welche von selbst bestehen bleibt (eine Vorform des Trägheitssatzes, der erst etwa 2 000 Jahre später von Galilei und Newton streng gefasst wurde). Diese Bewegung besteht in alle Richtungen gleichermaßen und ändert sich nur durch Stöße mit anderen Atomen. Durch ihre unterschiedlichen Formen können sich die Atome zu verschiedenen Körpern zusammensetzen und so die Mannigfaltigkeit der Phänomene, das Werden und Vergehen, erklären (ganz im Sinne von Heraklit). Das Verdünnen und Verdichten, die Grundlage der Lehre von Anaximenes, wird nun durch die wachsenden oder kleiner werdenden Abstände zwischen den Atomen erklärt.
Demokrit bestand darauf, dass die Bewegung aller Atome, auch die eines belebten Körpers, durch Gesetze bestimmt sei. Ein Teil der Atome eines belebten Körpers sollte die Seele oder den Geist bestimmen.
Man muss hier betonen, dass diese Theorie bis auf die Idee der Seelenatome in wesentlichen Teilen der modernen Physik entspricht und nahezu ohne experimentelle Daten erdacht wurde. Weiterhin ist die äußerst fortschrittliche erkenntnistheoretische Einsicht von Demokrit hervorzuheben: Er schließt seine Abhandlung über die Atomlehre mit dem berühmten Wettstreit zwischen dem Verstand (Scheinbar ist Farbe, scheinbar Süßlichkeit, scheinbar Bitterkeit: wirklich nur Atome und Leeres!) und den Sinnen (Du armer Verstand, von uns nimmst du die Beweisstücke und willst uns besiegen? Dein Sieg ist dein Fall!). Demokrit verspürte offenbar großes Unbehagen darüber, dass seinem atomistischen Weltbild alle Sinnesgegebenheiten fehlen, auf denen es aufgebaut ist. Selten ist diese Antinomie des Leib-Seele-Problems prägnanter ausgedrückt worden.
Demokrit muss ohne Zweifel als Vorläufer der heutigen Atomtheorie gelten. Gemeint sind natürlich nicht die Atome der Chemie oder die Atomkerne, sondern diejenigen Teilchen, die in der heutigen Physik als punktförmig und unteilbar angenommen werden (z. B. Elektronen und Quarks).
Die Atomlehre wurde von Petrus Gassendi (1592-1655), der die Ausarbeitungen Epikurs (341-271 v. Chr.) zur Atomlehre von Demokrit studiert hatte, und später von John Dalton (1766-1844) im Bereich der Chemie wieder entdeckt.
Einen enormen Einfluss auf die Physik für fast 2 000 Jahre hatten die Arbeiten von Aristoteles (384-322 v. Chr.), einem Schüler Platons. Insbesondere durch die Schriften des Aristoteles ist überhaupt das frühere Denken, wenngleich teilweise zum Zweck der Kritik gefärbt, zusammengestellt worden. Seine Lehren verfestigten sich im Lauf der Zeit zu festen Dogmen, und es dauerte lange, bis sich die Physik aus diesen Fesseln befreien konnte.
Aristoteles verwarf die Vorstellung der Atomisten, denen er vorwarf, keine Gründe für die beständige Bewegung der Atome anzugeben, und übernahm die Aufteilung in die vier Grundstoffe Feuer, Erde, Wasser und Luft und eines fünften, des Weltäthers, der Quintessenz (lateinisch quinta essentia: fünfter Stoff).
Von großem Einfluss erwies sich die aristotelische Dynamik. Die Himmelsdynamik sollte anderen Gesetzen folgen als die Bewegung der Körper auf der Erde: Die Bewegung der Planeten und Sterne sollte naturgemäß auf konzentrischen Sphären kreisförmig sein (was auf Platon zurückgeht), mit der Erde im Zentrum. Dadurch konnten diese Himmelskörper die in einer Kugel eingeschlossen gedachte Welt nicht verlassen. Die Bewegung von Körpern auf der Erde sollte naturgemäß entweder nach oben (die leichten Körper) oder zum Erdmittelpunkt (die schweren Körper) gerichtet sein. Aristoteles verwarf die Eigenrotation der Erde, denn ansonsten dürfte ein senkrecht nach oben geworfener Stein nicht an derselben Stelle auftreffen. Die Ursache von Bewegung (Geschwindigkeit) waren Kräfte. Für die (unnatürliche) Bewegung eines Wurfgeschosses war daher die Hand des Werfers notwendig, um eine andere als die natürliche Bewegung aufrechtzuerhalten. Danach sollte das Geschoss senkrecht zu Boden fallen. Auf der Erde sollten schwere Gegenstände schneller fallen als leichte, und im luftleeren Raum sollten alle Körper unendlich schnell fallen.
Nach Aristoteles erlosch allmählich das Interesse an naturwissenschaftlichen Fragen, und man wandte sich mehr ethischen, metaphysischen und theologischen Problemen zu. Wichtige Ausnahmen sind Archimedes (285-212 v. Chr.) mit bedeutenden Beiträgen zu den Hebelgesetzen, der Entwicklung des Flaschenzuges sowie den Gesetzen vom Auftrieb, Claudius Ptolemäus (um 100 bis 160) mit Beiträgen zur Optik und der Ausarbeitung der Epizyklentheorie des geozentrischen Weltbildes sowie experimentelle Arbeiten von Pierre de Maricourt (um 1269) zu dem schon den Griechen bekannten Magnetismus. Der Neuplatoniker Augustinus (354-430) und Thomas von Aquin (1225-1274) versuchten hingegen beide eine Auslegung der aristotelischen und platonischen Naturwissenschaft im Sinne der Bibel.
Die Ideen der Griechen überlebten hauptsächlich in geschriebener Form in Arabien, wurden dort auch weiter ausgearbeitet, aber es kam, verglichen mit den Fortschritten in der Mathematik (z. B. die Entwicklung der Algebra), wenig Neues hinzu.
Prägend für die lange Epoche des Mittelalters bis zum Beginn der Renaissance war der starke Einfluss der Kirche und der Scholastik, die viele Lehren zu Dogmen erhob, welche damit viel schwieriger und erst nach langer Zeit zu stürzen waren.
Ein neuer Aufschwung begann etwa ab dem 16. Jahrhundert, als man sich von Feudalherrschaft und Kirchenmacht zu befreien begann und die antike Kultur in Europa wieder entdeckte (Renaissance). Insbesondere wurde die neue, wissenschaftliche Methode des Empirismus entwickelt (Francis Bacon, 1561-1626): Man beschränkte sich nicht so sehr auf eine Beobachtung der natürlichen Vorgänge, um diese dann verstandesmäßig zu analysieren, sondern versuchte, durch konsequente Anwendung der Mathematik und systematische Experimente jede Aussage zu präzisieren und zu überprüfen.
Das von Ptolemäus im 2. Jahrhundert n. Chr. aufgestellte geozentrische Weltbild wurde von Nikolaus Kopernikus (1473-1543), der wohl die Arbeiten von Aristarch von Samos studiert hatte, in einer in seinem Todesjahr erschienenen Arbeit angezweifelt. Er schlug wieder ein heliozentrisches Weltbild vor, bei dem die Planeten die Sonne auf kreisförmigen Bahnen umkreisten, das aber in seiner Genauigkeit ohne zusätzliche Korrekturen der sehr ausgefeilten Epizyklentheorie noch unterlegen war. Johannes Kepler (1571-1630), ein Assistent des großen Astronomen Tycho Brahe (1546-1601), verbesserte das heliozentrische Bild: Die Bahnen der Planeten sind Ellipsen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht. Rein empirisch leitete er aus den schon von Tycho Brahe gewonnenen Daten (die eigentlich zur Stützung einer anderen Theorie gedacht waren) eine Beziehung zwischen Sonnenabstand und Umlaufzeiten der Planeten und deren Geschwindigkeiten ab. 1609 erschien das Buch 'Neue Astronomie' und 'Himmelsphysik' mit den drei Kepler'schen Gesetzen.
Der nächste große Physiker war Galileo Galilei (1564-1642), der als der eigentliche Begründer der Physik als empirischer Wissenschaft angesehen wird. Mit Hilfe des damals neu entwickelten Fernrohrs beobachtete er Gebirge auf dem Mond (der somit kein glatter Ball war wie bei Aristoteles) und erbrachte durch Beobachtung und Deutung der Venusphasen einen neuen Hinweis auf die Richtigkeit des heliozentrischen Bildes. Galilei musste auf Druck der Kirche von seiner Lehre abschwören. Er wurde erst 1992 von der Kirche rehabilitiert. Er lehrte, dass die Erddrehung naturgemäß sei und dass alle Körper auf der Erde an dieser Drehung teilnehmen, auch wenn sie nicht in direktem Kontakt mit dem Boden stehen. Damit konnte er die Beobachtung erklären, dass ein Stein senkrecht zu Boden fällt, obwohl die Erde rotiert. Der ungebremste Fall eines Körpers auf der Erde im Vakuum ist durch eine konstante Beschleunigung charakterisiert (und nicht unendlich schnell wie bei Aristoteles). Verschieden schwere Körper fallen daher im luftleeren Raum gleich schnell. Aus einer Vorform des Trägheitssatzes, der nur für Bewegungen auf der Erde gelten sollte, und dem Fallgesetz konnte er zeigen, dass die Bahn eines auf der Erde schräg geworfenen Körpers eine Parabel ist.
Galilei dachte allerdings nicht an eine universelle Gravitation, die auch den Gang der Planeten bestimmt, und nahm 'in aristotelischer Tradition' weiterhin Kreisbahnen für die Himmelskörper an, damit die das Weltall umschließende Kugel nicht durchstoßen würde; so gelangte er nicht zu einer endgültigen Formulierung des Trägheitssatzes, die Isaac Newton vorbehalten bleiben sollte.
René Descartes (1596-1650) erkannte, dass für die Bewegung auf einer Kreisbahn eine Kraft nötig ist, und betonte, dass jede Kraft eine mechanische Ursache habe. Neben Beiträgen für die Mathematik (Begründung der analytischen Geometrie durch Einführung des kartesischen Koordinatensystems) arbeitete er auch an einer mechanischen Theorie der Lichtausbreitung. Descartes wird als Begründer des streng materialistischen Weltbildes angesehen. Er nahm eine Trennung der Welt in eine materialistische, Gesetzen unterworfene Welt und eine beseelte Welt an. Die Natur wurde als komplizierte Maschine aufgefasst, die vom Menschen benutzt werden könne. Diese Sichtweise erwies sich als ungeheuer einflussreich, erfolgreich und auch problematisch.
Descartes und insbesondere auch Christian Huygens (1629-1695) Arbeiten zu den Pendelgesetzen, den Stoßgesetzen, dem Begriff der Masse und der Kreisbewegung waren wegbereitend für die Newtonsche Mechanik.
Sir Isaac Newton (1642-1727) hat auf vielen Gebieten bahnbrechende Ergebnisse erzielt und war insbesondere der Begründer einer umfassenden Dynamik. Er nahm einen absoluten, unendlich ausgedehnten Raum und eine absolute und unendliche Zeit an, die unbeeinflusst und ohne Beziehung zu Körpern verfließt. Sie stellten die Arena dar, innerhalb derer sich die Dinge bewegen. Die drei Newton'schen Gesetze lauten: 1. Kräftefreie Körper bewegen sich gleichförmig mit konstanter Geschwindigkeit (endgültige Formulierung des Trägheitssatzes). 2. Kraft ist die Ursache von Beschleunigung, d. h., der Impuls (das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit) ändert sich durch Kräfte (F = ma). 3. Zu jeder Kraft gibt es eine gleich große Gegenkraft (actio = reactio).
Seine nächste großartige Entdeckung war die der universellen Gravitation: Massive Körper, gleich ob am Himmel oder auf der Erde, ziehen sich mit einer ihren Massen proportionalen Kraft an, die mit dem Quadrat ihres Abstands abfällt. Damit konnte er nicht nur die Wurfparabel eines Geschosses auf der Erde reproduzieren, sondern nach denselben Gesetzen die Bewegungen der Planeten und Kometen auf Kegelschnitten (Kreisen, Ellipsen und Hyperbeln) und die von Kepler empirisch gefundenen Gesetze ableiten sowie die Entstehung der Gezeiten durch den Mond und die Abflachung der Erde an den Polen erklären. Newton entwickelte in seinen Arbeiten parallel zu Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) die Differential- und Integralrechnung, welche für die Mathematik einen gewaltigen Sprung bedeutete.
Newton selbst misstraute der Anwendungsbreite seiner eigenen Theorie und zog in Betracht, dass Gott von Zeit zu Zeit die Positionen der Planeten wieder geringfügig neu ordne. Pierre Laplace (1749-1827) begründete, dass ein Dämon aus Anfangsorten und -geschwindigkeiten aller Teilchen der Welt sowie den Grundgleichungen der Newtonschen Mechanik Zukunft und Vergangenheit bestimmen könne, dass also der Lauf der Welt wie ein Uhrwerk determiniert sei.
Mit zu den beeindruckendsten Bestätigungen der Newtoschen Mechanik gehören die Vorhersage der Wiederkehr des Halleyschen Kometen für das Jahr 1758 und die Vorhersage des Planeten Neptun samt Masse und Position (erst 1846 unabhängig von U. J. J. Leverrier und C. J. Adams aufgefunden). Neptun wurde zunächst postuliert, um die sonst ohne Änderung des Gravitationsgesetzes unerklärlichen Abweichungen der Bahn des Uranus von der errechneten zu begründen. Erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts, beim Vergleich der genauesten Messungen der Periheldrehung des Merkurs mit der theoretischen Vorhersage, scheiterte diese Methode: Der postulierte Korrekturplanet konnte nicht gefunden werden. Die letztendliche Erklärung wurde erst durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie erbracht.
Als Unterdisziplinen der Mechanik entwickelten sich die Akustik u. a. durch Josef Saveur (1653-1716), Georg Simon Ohm (1789-1854) und Hermann Helmholtz (1821-1894), sowie die Kontinuumsmechanik und die Strömungslehre, die insbesondere von Daniel Bernoulli (1707-1783) vorangetrieben wurde. Seine Vorstellung, dass der Druck in einer Flüssigkeit von den Einzelstößen kleiner Teilchen herrührt, war bereits ein Vorläufer der viel später entwickelten kinetischen Gastheorie.
Weitere Ausarbeitungen der Mechanik wurden von Leonhard Euler (1707-1783), Joseph Louis Lagrange (1736-1813) und Sir William Hamilton (1805-1865) geschaffen, die damit auf immer kompliziertere Probleme (Bewegung mit Zwangskräften, Vielteilchensysteme) anwendbar wurde.
Im 17. Jahrhundert entfaltete sich die Wärmelehre als quantitative Disziplin, was mit der Entwicklung des Thermometers als objektives Messverfahren zur Temperaturbestimmung möglich wurde. Temperaturskalen wurden von Gabriel Fahrenheit (1686-1736), René Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757), Anders Celsius (1701-1777) und die absolute Temperaturskala (mit der tiefstmöglichen Temperatur 0 Kelvin = 273,15 °C) von Lord Kelvin (1824-1907) eingeführt.
Robert Boyle (1627-1691), Edmé Mariotte (um 1620 bis 1684) sowie Louis Gay-Lussac (1778-1850) formulierten empirisch Gasgesetze, die das Verhalten von Druck, Temperatur und Volumen eines (idealen) Gases bestimmten und später von Amadeo Avogadro (1776-1856) mit Daltons Gesetz der einfachen und multiplen Proportionen zusammengefasst wurden. Avogadro betonte bereits den Unterschied zwischen Atomen und Molekülen. Dies ermöglichte 1884 Lord Kelvin die Einführung der absoluten Temperaturskala.
Obwohl gegen Ende des 17. Jahrhunderts ein Zusammenhang zwischen Wärme und Arbeit bereits diskutiert wurde, setzte sich lange Zeit die Wärmestofftheorie von Joseph Black (1728-1799) durch, dem Ersten, der streng zwischen Wärmemenge und Temperatur unterschied und auf den auch die Begriffe Wärmekapazität und latente Wärme zurückgehen. Mit dem hypothetischen Wärmestoff calorique, einer elastischen Flüssigkeit, deren Teilchen sich gegenseitig abstoßen und jedem Körper mit verschiedener Affinität anhaften sollten, konnte eine Vielzahl von Phänomenen erklärt werden, insbesondere der Temperaturausgleich sich berührender Körper und die Wärmestrahlung. Die mathematischen Gesetzmäßigkeiten der Ausbreitung des Wärmestoffes, die auch heute noch gültig sind, wurden insbesondere von Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) aufgestellt und untersucht. Die dabei verwendeten Techniken waren enorm befruchtend für die Mathematik. Pièrre Simon Laplace (1749-1827) leitete aus der Wärmestofftheorie Zustandsgleichungen für Gase ab, die ebenfalls noch heute gültig sind. James Watt (1736-1819) und Sadi Carnot (1796-1832) beschäftigten sich mit dem Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen. Carnot fand dabei die korrekte Formel, die nur von den Temperaturen der beiden Wärmereservoirs abhängt, obwohl auch er von einer Erhaltung der Wärmestoffmenge ausging.
Ein großer Schwachpunkt der Wärmestofftheorie war die ungenügende Erklärung der Reibungswärme, die bei starkem Reiben durch Ausfluss des Wärmestoffes aus dem Körper entstehen sollte. Benjamin Thompson (1753-1814), der spätere Lord Rumford, fand beim Bohren von Kanonenrohren, dass die von den Bohrern erzeugte Wärme ungefähr proportional zur aufgewendeten mechanischen Arbeit ist und daher unmöglich der Ausfluss eines in dem Körper vorher vorhandenen Wärmestoffes sein kann. Obwohl diese Argumentation heute als zwingendes Argument gegen die Existenz eines Wärmestoffes und für die Gleichheit von Wärme und ungeordneter mechanischer Energie angesehen wird, dauerte es noch längere Zeit, bis die Anhänger der Wärmestofftheorie sich überzeugen ließen oder starben.
Damit war der Weg geebnet für eine präzise Formulierung des Energieerhaltungssatzes: Bei einem thermodynamischen Prozess geht keine Energie verloren, sondern mechanische Arbeit und Wärme werden ineinander umgewandelt. Der Energieerhaltungssatz wird gewöhnlich mit den Namen Julius Mayer (1814-1878), James Prescott Joule (1818-1889) und Hermann von Helmholtz (1821-1894) in Verbindung gebracht. Das thermische Äquivalent zur mechanischen Energie wurde experimentell von James Joule bestimmt.
Es wurde aber auch bald erkannt, dass zwar mechanische Arbeit jederzeit vollständig in Wärme umwandelbar ist, aber nicht umgekehrt. Rudolf Clausius (1822-1888) fand, dass zur Erklärung der thermodynamischen Phänomene der Energieerhaltungssatz nicht ausreicht. Wärme fließt immer vom heißeren zum kühleren Körper, obwohl auch der umgekehrte Prozess die Energieerhaltung nicht verletzen würde. Diese Einsicht wird in Form des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik als neues Gesetz der Physik erkannt: Wenn keine Arbeit aufgewendet wird, kann Wärme nur von Warm nach Kalt fließen. Daraus folgt, dass in geschlossenen Systemen Temperaturdifferenzen ausgeglichen werden. Eine allgemeinere Formulierung besagt, dass in einem abgeschlossenen System die Entropie immer zunimmt und nur bei reversiblen Prozessen gleich bleibt. Entropie war dabei eine Größe, die wie Druck, Energie und Temperatur den makroskopischen Zustand eines Gases festlegte. Die Entropie konnte von Clausius mathematisch gefasst werden, aber ihre physikalische Bedeutung war zunächst unklar.
Rudolf Clausius, James Clerk Maxwell (1831-1879), Lord Kelvin und Ludwig Boltzmann (1844-1906) entwickelten die kinetische Gastheorie. Mit der einfachen Annahme, dass sich Gase aus einzelnen frei fliegenden Atomen zusammensetzen, die aneinander stoßen, sowie plausiblen statistischen Annahmen gelang es, die bereits empirisch abgeleiteten Gasgesetze und den Energieerhaltungssatz aus einem mikroskopischen Modell abzuleiten.
Boltzmann konnte schließlich in einer wegweisenden Arbeit auch eine mikroskopische Erklärung der Entropie angeben. Er teilte die Menge der möglichen Orte der Gasteilchen in einzelne Zellen auf und zeigte, dass der Logarithmus der Anzahl der Mikrozustände (die Verteilung der Teilchenorte auf die einzelnen Zellen), die einem bestimmten makroskopischen Zustand entsprechen, zu dessen makroskopisch definierter Entropie proportional ist. Der Proportionalitätsfaktor heißt zu seinen Ehren Boltzmannfaktor.
Durch eine spezielle Wahl der Anfangsbedingungen, letztendlich des Universums, konnte er begründen, dass für abgeschlossene makroskopische Systeme die Entropie fast mit Sicherheit immer wächst (Wärmetod des Universums) oder bestenfalls gleich bleibt. Boltzmann zeigte auch quantitativ, dass die Wahrscheinlichkeit für die Abnahme der Entropie eines abgeschlossenen makroskopischen Systems astronomisch klein ist. Damit war zum ersten Mal ein physikalisches Gesetz angegeben, das in aller Deutlichkeit einen statistischen Charakter hatte, was unter Boltzmanns Zeitgenossen eine enorme Diskussion entfachte.
Boltzmann wurde insbesondere von zwei Seiten her attackiert. Der eine Bereich betraf die Atomhypothese. Es ist bemerkenswert, dass sich, obwohl schon der Atomismus in der Chemie durch Dalton wieder eingeführt war, in der Physik nun starke Widerstände, angeführt von Ernst Mach (1838-1916) und Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), gegen die Existenz von Atomen regten. In der Chemie wie in der Physik brauche man keine Atome und solle sie als unbewiesene und unbeweisbare Hypothese fallen lassen.
Der andere Bereich betraf die Irreversibilität. Henri Poincaré (1854-1912) und Ernst Zermelo (1871-1953) versuchten zu begründen, dass Boltzmanns Ableitung des 2. Hauptsatzes aus einer mikroskopischen Theorie ohne ausgezeichnete Zeitrichtung fehlerhaft sein müsse.
Heute besteht die Meinung, dass Boltzmann in beiden Bereichen recht hatte. Seine Arbeiten waren wegweisend für die heutige statistische Physik.
Die beständige Frage nach dem Wesen und dem Träger des Lichtes durchzieht die Physik bis heute: Ist Licht ein Teilchenstrahl oder ein Wellenphänomen?
Die Griechen hatten die Vorstellung, dass Licht ein (unendlich schneller) geradliniger Teilchenstrom ist, der vom Auge des Betrachters ausgeht. Das Wissen über das Licht ist zu Beginn des 17. Jahrhunderts im Wesentlichen noch das Gleiche gewesen, wie es bereits von Ptolemäus zusammengefasst worden war (z. B. Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel).
Nach Vorarbeiten von Johannes Kepler (Totalreflexion) und vielen anderen wurde das Gesetz der Brechung von Lichtstrahlen von René Descartes (1596-1650) und Willebrordus Snellius (1580-1626) formuliert, das den Sinus von Einfalls- und Ausfallswinkel mit dem Brechungsindex in Beziehung setzt. In dichteren Stoffen, etwa Wasser, sollte allerdings nach Meinung von Descartes die Lichtgeschwindigkeit größer sein als in Luft. Pierre de Fermat (1601-1665) gelangte mit einem nach ihm benannten Variationsprinzip zu denselben Formeln, jedoch sollte sich das Licht in Wasser langsamer ausbreiten als in Luft, was aus heutiger Sicht korrekt ist. Olaf Roemer (1644-1710) konnte durch Beobachtung der Jupitermonde feststellen, dass die Lichtgeschwindigkeit endlich ist und bei etwa 300 000 Kilometern pro Sekunde liegt. Spätere Messungen der Lichtgeschwindigkeit wurden von Armand Fizeau (1819-1896) und Jean Foucault (1819-1868) um 1850 durchgeführt. Sie bestätigten, dass die Lichtgeschwindigkeit in Wasser kleiner ist als in Luft.
Die beiden großen Kontrahenten waren Newton und Huygens. Newton war ein glühender Verfechter einer Korpuskeltheorie des Lichtes und stimmte in vielen Details mit Descartes überein. Ein wichtiger Beitrag zur Optik bestand darin, mittels der Aufspaltung eines Sonnenstrahles in seine nicht mehr weiter zerlegbaren Spektralfarben nachzuweisen, dass in weißem Licht alle Farben enthalten sind (was Johann Wolfgang von Goethe [1749-1832] zeit seines Lebens bestritt; er betrachtete seine eigene Farbenlehre als sein eigentliches Hauptwerk). Damit erklärte Newton das Phänomen des Regenbogens, gelangte aber nicht zu einer einfachen Erklärung des neu entdeckten Phänomens der Doppelbrechung mancher Kristalle.
Parallel dazu wurde in Anlehnung an die Akustik von Robert Hooke (1635-1703) und vor allem Christian Huygens die Wellentheorie des Lichtes entwickelt. Ein strahlender Körper sollte nach dieser Theorie die Teilchen des Äthers anstoßen, einer hypothetischen unwägbaren Art von Flüssigkeit oder Gas, in dem sich diese Erregung wellenförmig ausbreitet. Das Huygenssche Prinzip besagt, dass jedes der angestoßenen Ätherteilchen der Ursprung einer kugelförmigen Elementarwelle ist. Die Überlagerung dieser Elementarwellen bildet dann die Wellenfront, die sich geradlinig ausbreitet. Huygens gelang damit eine gültige Erklärung der Doppelbrechung, aber er gelangte nicht zu einer befriedigenden Theorie der Farben.
Für lange Zeit setzte sich die Auffassung Newtons durch. Die Formulierung des Interferenzprinzips für Licht von Thomas Young (1773-1829) und Arbeiten von Augustin Fresnel (1788-1827) bewirkten schließlich eine Ablösung der Newtonschen Teilchenoptik durch eine Verbesserung der Huygensschen Wellentheorie. Das Interferenzprinzip besagt, dass sich die Wellentäler und Wellenberge in Abhängigkeit von ihrer Phasenbeziehung gegenseitig auslöschen oder verstärken. Augustin Fresnel gelang es, die von Newton beschriebenen Newtonschen Ringe und die hellen Stellen im Kernschatten einer Kugel als Interferenzerscheinung zu deuten. Die von Étienne Lois Malus (1775-1812) 1808 entdeckte Polarisation des reflektierten Lichtes wurde von Fresnel 1820 theoretisch beschrieben, wobei er Licht als transversale Schwingung erkannte, die also anders als der Schall senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingt.
Ein großes Problem war der hypothetische Äther, der Träger der Lichtwellen, denn die einzigen bekannten Körper, die transversale Schwingungen übertragen konnten, waren feste Körper, z. B. Kristalle. Damit bestand das Problem, warum der Äther keinerlei Auswirkungen auf die mechanische Bewegung von Körpern, etwa der Planeten, hatte.
Die Lösung dieses Problems wurde erst von Einstein gegeben, der den Äther als unbegründete Hypothese vollends aus der Physik verbannte.
Elektrizität und Magnetismus waren im antiken Griechenland bekannt, wohl durch die Entdeckung der Ausrichtung von manchen Eisenerzen in Nord-Süd-Richtung und die Anziehungskraft, die von an Fellen geriebenem Bernstein (griechisch elektron) ausgeht.
Zunächst wurden die quantitativen Gesetze der Elektrostatik aufgestellt. Henry Cavendish (1731-1810) und Charles Auguste de Coulomb (1736-1806), nach dem das Gesetz benannt ist, entdeckten unabhängig voneinander das Gesetz der Anziehung und Abstoßung von elektrischen (und magnetischen) Ladungen: Die Kraft nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab und ist proportional zu beiden Ladungen, ganz analog dem Newtonschen Gravitationsgesetz. Die Untersuchung der Bewegung der Elektrizität wurde durch die Unterscheidung von Leiter und Nichtleiter von Stephen Gray (um 1666 bis 1736) und die Arbeiten von Benjamin Franklin (1706-1790), insbesondere zur elektrischen Natur des Gewitters, weiter vorangetrieben.
Nach Vorarbeiten von Luigi Galvani (1737-1798) wurde mit dem Säulenapparat von Alessandro Volta (1745-1827) eine kontrollierbare Quelle für konstante Gleichströme geschaffen, die Batterie.
Der erste Zusammenhang von Elektrizität und Magnetismus wurde 1819 von Hans Christian Oerstedt (1777-1851) entdeckt, der die Kraftwirkung eines stromdurchflossenen Leiters auf einen Magneten beobachtete. Jean Baptiste Biot (1774-1862) und Félix Savart (1791-1841), unter Mithilfe von Laplace, stellten dafür bereits 1820 ein quantitatives Gesetz auf. Ebenfalls 1820 entdeckte André Marie Ampère (1775-1836) das Gesetz für die wechselseitigen Kräfte zweier stromdurchflossener Leiter. Georg Simon Ohm (1787-1854) fand schließlich die allgemeinen Gesetze der Stromleitung.
In den nächsten 25 Jahren war Michael Faraday (1791-1867) äußerst produktiv: 1831 entdeckte er die Induktionswirkung elektrischer Ströme und Magnete (die Grundlage des Elektromotors und des Dynamos) und 1834 quantitative Gesetze für chemische Wirkungen des elektrischen Stromes. Entscheidend war auch die Entdeckung der Drehung der Schwingungsebene des Lichtes durch Magnetfelder.
Faradays damals sehr unkonventionelle Vorstellungen von elektrischen und magnetischen Feldlinien wurden von James Clerk Maxwell (1831-1879), der zu den bedeutendsten theoretischen Physikern des 19. Jahrhunderts zählt, mathematisch präzise gefasst. Aus den Maxwellschen Gleichungen, die 1862 aufgestellt wurden, folgte die Vorhersage von freien elektromagnetischen Wellen. Die Geschwindigkeit, mit der sich diese Wellen durch den Äther ausbreiten sollten, lag sehr nahe an dem damals bekannten Wert für die Lichtgeschwindigkeit. Damit war es naheliegend, dass Licht und auch Wärmestrahlung nichts anderes sind als solch eine freie elektromagnetische Welle. 1886 konnte Heinrich Hertz (1857-1894) mit der ersten drahtlosen Funkverbindung eindrucksvoll die Maxwellsche Theorie bestätigen.
Die Entdeckung der negativen Kathodenstrahlen bei Versuchen an stromdurchflossenen Gasen von Eugen Goldstein (1850-1930) 1876 und der positiven Kanalstrahlen 1886 führte Jean-Baptiste Perrin (1870-1942), Sir Joseph John Thomson (1856-1940), Wilhelm Wien (1864-1928) und Philipp Lenard (1862-1947) zur Entdeckung, dass die Kathodenstrahlen negative Teilchen mit etwa 1/2000 der Masse des Wasserstoffatoms sind. 1894 begründete George Johnstone Stoney (1826-1911) für diese Teilchen den Begriff Elektronen. Die Ladung eines einzelnen Elektrons wurde von Robert Millikan (1868-1953) in einer Reihe von Messungen zwischen 1910 und 1916 bestimmt.
Die klassische Elektrodynamik erreichte mit der Elektronentheorie von Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) ihren Kulminationspunkt, in der die Wechselwirkung der vom Äther getragenen elektromagnetischen Wellen mit punktförmigen Ladungen beschrieben wurde. Daraus konnten die in der Maxwellschen Theorie vorkommenden Materialkonstanten und auch die Fresnelschen Formeln aus einer mikroskopischen Theorie berechnet werden.
Damit war nun eine Vereinheitlichung von Optik, Elektrizität, Magnetismus und Mechanik geschaffen. (Dem jungen Max Planck wurde mit dem Hinweis vom Physikstudium abgeraten, dass die Vollendung einer vollständigen physikalischen Weltbeschreibung schon in greifbarer Nähe sei.) Ehe diese Theorie aber zur Vollendung gebracht werden konnte, haben die auf ihrer Grundlage geplanten Experimente Hinweise auf die Widersprüchlichkeit des gesamten Konzepts erbracht, die letztendlich zur Entdeckung der Relativitätstheorie und der Quantentheorie führten.
Die Gründe für den Zusammenbruch der klassischen Physik sind vielfältig. Ein Bereich betraf die Strahlung stromdurchflossener Gase, die Licht nur in bestimmten Wellenlängen emittierten. Auch die bereits 1816 von Josef von Fraunhofer (1787-1826) entdeckten Lücken im Sonnenspektrum waren unerklärt, obwohl man erkannt hatte, dass chemische Substanzen anhand ihres Spektrums bestimmt werden können. Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) und Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) hatten um 1859 die Spektralanalyse und Spektroskopie entwickelt.
Kirchhoff begründete unter Anwendung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik, dass das Verhältnis von Absorptions- und Emissionsvermögen für Licht unabhängig vom Material des Körpers ist und damit die Strahlung eines vollständig absorbierenden schwarzen Körpers eine universelle Größe sein muss. Josef Stefan (1835-1893), Ludwig Boltzmann (1844-1906), James Jeans (1877-1946), Wilhelm Wien (1864-1928), Lord Rayleigh (1842-1919) und Max Planck (1858-1947) versuchten, die Frequenz- und Temperaturabhängigkeit der Strahlungsintensität eines schwarzen Körpers zu berechnen. Die Gesetze von Rayleigh-Jeans konnten allerdings nur den Bereich niedriger Frequenzen, die von Wien nur den Bereich hoher Frequenzen mit dem beobachteten Spektrum in Einklang bringen. Max Planck stellte eine Interpolationsformel auf, die zwar hervorragend das gesamte Spektrum beschrieb, fand aber dafür zunächst keine Begründung im Rahmen der klassischen Physik.
1899 entdeckte Philipp Lenard (1862-1947) den photoelektrischen Effekt: Ultraviolette Strahlung kann aus Leitern Elektronen herausschlagen. Die Anzahl der emittierten Elektronen hängt dabei nicht von der Frequenz des eingestrahlten Lichtes ab, sondern ist proportional zur Intensität. Die Energie der herausgeschlagenen Elektronen erwies sich als proportional zur Lichtfrequenz und unabhängig von der Intensität. Die klassische Theorie konnte jedoch diese quantitativen Ergebnisse nicht reproduzieren.
Conrad Wilhelm Röntgen (1845-1923) entdeckte beim Beschuss einer Metallplatte mit schnellen Elektronen die Röntgenstrahlen (1895). 1912 zeigte Max von Laue durch Interferenzversuche von Röntgenstrahlen an Kristallen, dass diese elektromagnetische Wellen mit sehr kurzer Wellenlänge sind, doch zunächst war die Natur dieser Strahlen unklar.
1896 entdeckte Henri Becquerel (1852-1908) radioaktive Strahlung. Bei Versuchen zur Fluoreszenz von Uransalzen im Sonnenlicht entdeckte er die schwärzende Wirkung von Uransalzen auf eine in schwarzes Papier gewickelte Photoplatte und führte dies auf die durchdringende Kraft von neuartigen Uranstrahlen zurück. Das Ehepaar Marie Curie (1867-1934) und Pierre Curie (1859-1906) isolierte daraufhin die radioaktiven Stoffe Polonium und Radium. Ernest Rutherford (1871-1937) unterschied die radioaktiven Strahlen, die eine sehr unterschiedliche Durchdringungskraft zeigen, nach ihrer Ablenkbarkeit in Magnetfeldern in a-Strahlen (später als Strahl ionisierter Heliumkerne erkannt), b-Strahlen (später als Elektronenstrahlen erkannt) und g-Strahlen (später als elektromagnetische Strahlung extrem kurzer Wellenlänge erkannt). Die Entstehung und Natur dieser verschiedenen Strahlungsarten lag zunächst jedoch völlig im Dunkeln.
Zur Erklärung der unerwartet hohen Rückstreuung beim Beschuss von Metallfolien mit a-Strahlen führte Ernest Rutherford (1871-1937) 1911 ein neues Atommodell ein, das das Modell von Joseph John Thomson (1856-1940), dem zufolge positive und negative Ladungen im Atom gleichmäßig durchmischt sind, ablöste: Ein winziger positiver Kern sitzt im Zentrum eines Atoms, der von Elektronen in großer Entfernung umkreist wird. Diese Elektronen müssten allerdings nach der klassischen Theorie von Maxwell und Lorentz Energie in Form von elektromagnetischen Wellen abstrahlen und innerhalb kürzester Zeit in den Kern stürzen.
Jeder Versuch, Bewegungen relativ zu dem Äther, dem Träger der elektromagnetischen Wellen, zu messen, scheiterte. Das berühmteste Experiment in diesem Zusammenhang ist der Versuch zur Messung des Ätherwindes, der durch die Bewegung der Erde relativ zu dem ruhenden Äther zustande kommen sollte. Albert Michelson (1852-1931) fand 1881 und 1887 zusammen mit Edward Morley (1838-1923) in Interferenzversuchen nicht die erwartete Verschiebung der Interferenzstreifen. Um diesen Effekt zu erklären, wurde zunächst vermutet, dass der Ätherwind erst in großen Höhen über der Erdoberfläche stark genug ist, doch auch Versuche in einem Ballon gaben ein negatives Resultat.
J. J. Thompson entdeckte 1881, dass sich geladene Teilchen umso mehr einer Beschleunigung widersetzten, je schneller sie sich bewegen, und man vermutete eine Geschwindigkeitsabhängigkeit der Masse und stellte damit die Gültigkeit der klassischen Mechanik in Frage.
Der Beginn der modernen Physik kann auf zwei Problemkreise der klassischen Physik gegründet werden: große Geschwindigkeiten und kleine Abstände, die der Startpunkt für die Relativitätstheorie bzw. die Quantentheorie waren.
Die Auflösung der Krise, in der die klassische Elektrodynamik am Beginn des 20. Jahrhunderts steckte, wurde von einer Reihe von Physikern eingeleitet. Der Äther wurde zunächst als Träger der elektromagnetischen Wellen und auch als Manifestation des Newtonschen absoluten Raumes angesehen. Lorentz und George Fitzgerald (1851-1901) schlugen zur Erklärung des negativen Ausgangs des Michelson-Morley-Experiments vor, dass sich Körper, die sich gegenüber dem Äther bewegen, in Bewegungsrichtung verkürzen, und stellten dafür eine Transformationsformel auf. Man erkannte, dass durch eine ähnliche Transformation der Zeitkoordinate die Maxwellschen Gleichungen in ihrer Form invariant, d. h. unverändert blieben. Diese Transformation auf neue Koordinaten, später Lorentz-Transformation genannt, wurde allerdings zunächst als rein mathematisches Hilfsmittel betrachtet. Henri Poincaré (1854-1912) baute auf die Arbeiten von Lorentz auf und erkannte, dass die Lorentz-Transformation als Drehung in einem vierdimensionalen Raum, bestehend aus Raum und Zeit, aufgefasst werden kann. Er hielt aber trotzdem an der absoluten Raum-Zeit fest.
Es blieb Albert Einstein (1879-1955) vorbehalten, die bereits in wesentlichen Zügen bestehende mathematische Ausarbeitung physikalisch zu deuten. Beeinflusst durch die positivistische Erkenntnistheorie Ernst Machs, die er allerdings später heftig kritisierte, gelangte er 1905 durch eine tief greifende Kritik der Begriffe von Raum und Zeit zu der Auffassung, dass Raum und Zeit nicht, wie von Newton begründet, absolut sind, sondern vom Bewegungszustand des Beobachters abhängen.
Aus dem von ihm zum Grundprinzip erhobenen Satz, dass alle gleichförmig zueinander bewegten Systeme physikalisch gleichwertig sein sollten, und dem Postulat, dass jeder Beobachter unabhängig von seinem Bewegungszustand immer denselben Wert für die Lichtgeschwindigkeit misst, gelangte er zu einer neuen und einfachen Ableitung der Transformationsgesetze von Lorentz. Verschiedene relativ zueinander bewegte Beobachter können daher nach Einstein völlig gleichberechtigt für ein Ereignis verschiedene Zeiten (Zeitdilatation) und auch verschiedene Längen für denselben Körper (Längenkontraktion) angeben, ohne dass dabei Widersprüche auftreten. Die als unumstößlich angesehene Newtonsche absolute Gleichzeitigkeit und die Vorstellung eines ruhenden Äthers wurden damit aufgegeben. Einstein begründete, dass jede Energie auch eine träge Masse besitzt, was in der berühmten Gleichung E = mc2 zum Ausdruck kommt. Poincaré betonte die Notwendigkeit einer neuen, unter der neuen Raum-Zeit-Transformation invarianten Mechanik, welche dann von Planck 1906 aufgestellt wurde. Es zeigte sich, dass die Newtonschen Bewegungsgleichungen Näherungen für die relativistischen Gleichungen darstellen, die umso besser sind, je kleiner die Geschwindigkeiten verglichen mit der Lichtgeschwindigkeit sind. Max von Laue (1879-1960) führte die Überlegungen Einsteins weiter und zeigte, dass bei der vierdimensionalen Formulierung der Elektrodynamik elektrische und magnetische Felder zu einer Einheit verschmelzen, dem elektromagnetischen Feldtensor, dessen Aufteilung in Magnetfeld und elektrisches Feld von der Bewegung des Beobachters abhängt. Dieses Objekt existiert im vierdimensionalen Raum-Zeit-Kontinuum und braucht keinen Äther, um sich auszubreiten.
Eine beeindruckende Bestätigung der Relativitätstheorie bestand in der Beobachtung der Zeitdilatation, die 1915/16 durch die Untersuchung der Lebensdauer von Mesonen in der Höhenstrahlung erbracht wurden. Diese Mesonen zerfallen aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit für Beobachter auf der Erde langsamer als ruhende Mesonen.
Einstein selbst empfand es als unbefriedigend, dass in der speziellen Relativitätstheorie zu den Fixsternen gleichförmig bewegte Bezugssysteme eine ausgezeichnete Rolle spielen. Er erhob es zum Prinzip, dass beliebig zueinander bewegte Bezugssysteme physikalisch gleichwertig sein sollten. Die Einsicht, dass die Effekte in einem beschleunigten Bezugssystem physikalisch nicht von dem Einwirken einer Gravitationskraft zu unterscheiden sind, führte ihn zu der Aufstellung der empirisch mit großer Genauigkeit bestätigten (Loránd Eötvös, 1848-1919) Gleichheit von träger und schwerer Masse als Axiom. Weiter verfolgte er die eher metaphysische Erwägung, dass die Raum-Zeit nicht einfach die Arena für die Bewegungen der Materie sein sollte, sondern die Materie ihrerseits auf die Raum-Zeit zurückwirken sollte. Es gelang ihm, diese Ideen mathematisch auszudrücken, wobei ihm frühere Arbeiten von Georg Friedrich Bernhard Riemann (1826-1866) zur nichteuklidischen Geometrie (1854) und die Mitarbeit von Marcel Grossmann (1878-1936) von großer Hilfe waren. 1915 formulierte er die Grundgleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie, in der die Materie die Krümmung der Raum-Zeit bestimmt, die wiederum die Bewegung der Materie festlegt. Damit lag eine allgemeine Kovarianz der Naturgesetze auch in beschleunigten Bezugssystemen vor. Die Newtonsche Mechanik erschien wieder als gute Näherung für kleine Geschwindigkeiten und kleine Gravitationsfelder.
Als Folge der Gleichbehandlung von Materie und Energie sollten auch die eigentlich masselosen Lichtstrahlen von Gravitationsfeldern abgelenkt werden. Diese Ablenkung wurde wenig später auf einer von Sir Arthur Stanley Eddington (1882-1944) geleiteten Expedition zum Äquator bei einer Sonnenfinsternis, in sehr guter Übereinstimmung mit dem vorhergesagten Wert, bestätigt. Eine weitere Bestätigung war die Erklärung der mit der klassischen Theorie unverträglichen Größe der Periheldrehung des Merkurs, für dessen Bewegung die Abweichungen zur Newtonschen Mechanik aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit besonders groß sind. Heute erlauben es die enormen Ganggenauigkeiten von Atomuhren, die unterschiedlich schnell verlaufende Zeit in Abhängigkeit von der Höhe über dem Meeresboden direkt zu messen.
Einstein wandte seine Theorie auch auf das Weltall als Ganzes an. Unter der vereinfachenden Annahme einer kontinuierlichen und isotropen Materieverteilung gelang es ihm, die komplizierten Gleichungen zu lösen. Allerdings fand er keine statischen Lösungen, die ein zeitlich ewiges Weltall beschreiben würden. Dies gelang ihm erst nach Einführung einer kosmologischen Konstanten in seine Gleichungen. Diese Korrektur ist von ihm selbst als größter Fehler meines Lebens bezeichnet worden: Die Entdeckung der Rotverschiebung der entfernten Galaxien und (später) der Hintergrundstrahlung zeigten, dass sich das Weltall mit großer Geschwindigkeit ausdehnt, genau wie es die Gleichungen ohne kosmologische Konstante vorhersagen (siehe den Abschnitt Astrophysik).
Die Geburtsstunde der Quantentheorie wird meist mit einer Entdeckung Max Plancks im Jahr 1900 angesetzt. Er konnte die Formel für die Strahlungsverteilung eines schwarzen Körpers unter der Annahme ableiten, dass die Schwingungsenergie der Atome des Körpers nur diskrete Werte annehmen kann.
Einstein griff diese Idee auf und wandte sie auch auf das Licht selbst an, das aus diskreten Quanten bestehen sollte, die von den Atomen emittiert und absorbiert werden können. Die Energie der Quanten (oder auch Photonen) eines Lichtstrahles der Frequenz u ist dabei h/u; wobei die Proportionalitätskonstante h das Plancksche Wirkungsquantum ist. Mit dieser Lichtquantenhypothese gelang ihm eine sehr einfache Ableitung des Planckschen Strahlungsgesetzes (was später für die Entwicklung des Lasers von großer Bedeutung war) wie auch eine Erklärung des Photoeffekts. Er vermutete, dass die elektromagnetischen Felder Führungsfelder für die punktförmigen Lichtteilchen, die Photonen, sind. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Photonen sollte dabei durch die Energiedichte des Feldes bestimmt sein. Es gab zwar keine präzise Theorie für diese Vorstellung, aber sie stellte sich als enorm fruchtbar für die weitere Entwicklung heraus.
Ein weiterer bedeutender Beitrag Einsteins war die Erklärung der Brownschen Bewegung durch die von Ludwig Boltzmann vertretene Atomhypothese, indem er die irreguläre Bewegung kleiner Teilchen in einer Flüssigkeit durch die unregelmäßigen Stöße der umgebenden Atome und Moleküle erklärte und auch quantitativ beschreiben konnte. Die in dieser Arbeit verwendeten Methoden waren richtungweisend für die heutige Disziplin der statistischen Physik. Es gibt mittlerweile noch viel deutlichere Beweise für die Existenz von Atomen (z. B. Geigerzähler, die einzelnen Spuren von Elementarteilchen in einer Nebelkammer, die mit Rastertunnelmikroskopen erstellten Bilder einzelner Atome auf einer Kristalloberfläche), und es ist heute sogar möglich, einzelne Atome in einer Falle zu fangen und über lange Zeit zu beobachten. Dennoch ließ die weitere Entwicklung der Quantentheorie, insbesondere die Kopenhagener Deutung, wieder Zweifel an der realen Existenz von Atomen aufkommen.
Niels Bohr (1885-1962) schlug 1913 eine Verbesserung des Rutherfordschen Atommodells vor, in der die Elektronen den Kern nur auf ausgewählten Kreisbahnen umlaufen sollen und beim Sprung zwischen diesen Bahnen Photonen aufnehmen oder abgeben. Damit gelang ihm die Ableitung der bereits empirisch bekannten Formeln für die Spektrallinien des Wasserstoffatoms. Dieses Modell wurde von Arnold Sommerfeld (1868-1951) durch ellipsenförmige Elektronenbahnen weiter verfeinert. Die Erweiterung dieses Konzepts auf kompliziertere Atome gestaltete sich jedoch sehr problematisch.
Einen wesentlichen Schritt leistete Louis de Broglie (1892-1981): In Anlehnung an Einsteins Vorschlag der Teilcheneigenschaft von Lichtwellen vermutete er eine Welleneigenschaft der Materie. Er schlug eine Materiewelle vor, die die Bewegung der punktförmigen Elektronen bestimmen soll. Interferenzerscheinungen von Teilchenstrahlung wurden 1927 experimentell eindrucksvoll von Clinton Davisson (1881-1958) und Lester Germer (1896-1971) durch Beugungsversuche mit Elektronen und Atomen an Kristallen bestätigt.
Einen völlig anderen Ansatz zur Klärung der Quantenphänomene verfolgte Werner Heisenberg (1901-1975), der abstrakte Rechenregeln zur Bestimmung des Spektrums angab. Dieser Ansatz wurde von Heisenberg, Max Born (1882-1970) und Pascual Jordan (1902-1980) zur so genannten Matrizenmechanik ausgebaut.
Erwin Schrödinger (1887-1961) knüpfte hingegen an die Ideen de Broglies an und entwickelte die Wellenmechanik als eine mathematisch präzise Theorie für das Raum-Zeit-Verhalten der de Broglieschen Materiewellen, das durch die so genannte Schrödinger-Gleichung beschrieben wird. Er konnte wenig später zeigen, dass auf der Ebene der Beobachtungen die Wellenmechanik und die Matrizenmechanik äquivalent sind. Die physikalische Bedeutung der Schrödingerschen Wellen wurde, inspiriert durch die Führungsfeldidee Einsteins, von Max Born 1927 bei der theoretischen Untersuchung von Streuprozessen vorgeschlagen: Das Betragsquadrat der Wellenfunktion gibt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Punktteilchen an, während die Wellenfunktion selbst irgendwie die Bewegung der Teilchen bestimmt.
Heisenberg zeigte mit seiner berühmten Unschärferelation, dass man Ort und Impuls eines Elektrons nie gleichzeitig genau messen kann, und folgerte daraus, dass sich Teilchen nicht auf Bahnen bewegen können. Bohr entwickelte das so genannte Komplementaritätsprinzip und begründete, dass je nach Experiment einmal der Wellenaspekt und einmal der Teilchenaspekt zum Tragen kommt. Ein einheitliches und widerspruchsfreies Verständnis der Natur sei unmöglich. Diese Argumentation wurde gestützt durch Arbeiten von John von Neumann (1903-1957), der begründete, dass es mathematisch unmöglich sei, verborgene Parameter zu finden, die ein deterministisches und widerspruchsfreies Verständnis der Quantenphänomene erlauben würden.
Unbeeindruckt von den Bemühungen um die Klärung der Grundlagen der neuen Quantentheorie, machten die Experimentalphysik und die Anwendungsbreite der Quantentheorie enorme Fortschritte. So gelang eine lückenlose Einordnung der chemischen Elemente nach Spektrallinien. Samuel Goudsmith (1902-1978) und George Uhlenbeck (1900-1988) führten dazu den Elektronenspin ein, der wenig später von Wolfgang Pauli (1900-1958) als eine Art Rotation des Elektrons um seine Achse theoretisch erklärt und von Otto Stern (1888-1969) und Walter Gerlach (1889-1979) im Experiment direkt nachgewiesen wurde. Das Paulische Ausschließungsprinzip besagt, dass nie zwei Elektronen im selben Quantenzustand sein können. Dies wurde später auf alle Teilchen mit halbzahligem Spin (Fermionen) ausgedehnt und gilt nicht für Teilchen mit ganzzahligem Spin (Bosonen), die in beliebiger Anzahl denselben Quantenzustand besetzen können.
Große Fortschritte wurden auch im Verständnis der komplizierten Spektren von größeren Molekülen erzielt.
Vor allem Einstein und Schrödinger wollten sich mit der aufblühenden Quantenmechanik und ihren radikalen erkenntnistheoretischen Konsequenzen, welche die von Bohr und Heisenberg entwickelte Kopenhagener Deutung mit sich brachte, nicht anfreunden.
Nachdem Einstein von seiner Kritik an der Gültigkeit der Quantentheorie abgelassen hatte, schufen er, Boris Podolski und Nathan Rosen mit dem Gedankenexperiment des EPR-Paradoxons ein bis heute viel diskutiertes Argument gegen die Vollständigkeit der quantentheoretischen Beschreibung. In eine ähnliche Richtung ging das Gedankenexperiment der Schrödingerschen Katze. Die Diskussion um das damit exemplifizierte Problem des Kollapses der Wellenfunktion bzw. des Messprozesses wird in jüngster Zeit wieder in wachsendem Umfang geführt.
David Bohm (1917-1992) gelang es 1952, eine Vervollständigung der (nichtrelativistischen) Quantenmechanik anzugeben und auszuarbeiten, die eng verwandt mit der de Broglieschen Führungsfeldtheorie und den ursprünglichen Vorstellungen Borns ist. In der Bohmschen Mechanik bewegen sich alle Teilchen entlang Bahnen, die durch ein einfaches Gesetz von der Wellenfunktion bestimmt werden. Bohm gelang es, die Quantenmechanik als Theorie abzuleiten, und er erkannte die bemerkenswerte Eigenschaft der Nichtlokalität: Wirkungen können sich über beliebige Entfernungen ohne Zeitverzögerung bemerkbar machen.
Die Beweise für die Unmöglichkeit einer deterministischen Formulierung der Quantenmechanik und die Nichtlokalität wurden erst zehn Jahre später von John Stewart Bell (1928-1990) näher untersucht. Er konnte einerseits zeigen, dass die verschiedenen Beweise, die eine Theorie wie jene von Bohm ausschlossen, nicht richtig waren. Andererseits fand er, dass schon in den quantenmechanischen Regeln selbst die Nichtlokalität verborgen ist. Er schlug Experimente vor, um diese Nichtlokalität experimentell nachzuweisen. Dies gelang 1982 Alain Aspect, der die Korrelationen der Polarisation von Photonenpaaren untersuchte. Diese Experimente wurden in verschiedener Form wiederholt, und das Phänomen der Nichtlokalität wird zunehmend als der entscheidend neue Zug der Quantentheorie angesehen. Fernwirkungen befriedigend mit der Relativitätstheorie zu verknüpfen ist allerdings bisher noch nicht gelungen.
Neben der Atomphysik wandte man sich in den dreißiger Jahren verstärkt der Quantentheorie der Atomkerne zu: der Kernphysik.
Der Begriff Proton für den Atomkern des Wasserstoffes wurde 1920 von Rutherford geprägt, der auch bald die Anwesenheit von neutralen Partnern, den Neutronen, in den Atomkernen vermutete. Das Neutron konnte 1932 von Sir James Chadwick (1891-1974) experimentell nachgewiesen werden.
Allmählich begann man die Möglichkeit einer Umwandlung der chemischen Elemente durch Zerfall der Atomkerne ins Auge zu fassen. Lange Zeit unverstanden war die kontinuierliche Verteilung der Energien der in der b-Strahlung auftretenden Elektronen, weil Kerne mit wohl definierter Energie ähnlich wie Atome ein diskretes Spektrum besitzen sollten. Dies schien dem Energieerhaltungssatz zu widersprechen, dessen Gültigkeit Bohr auch in Frage stellte. Enrico Fermi (1901-1954) postulierte Anfang der dreißiger Jahre (ähnlich auch schon Pauli 1927) die Existenz eines neuen Teilchens, das beim Zerfall des Neutrons entstehen sollte, um die Erhaltungssätze zu retten, und man nannte dieses hypothetische Teilchen Neutrino (italienisch: kleines Neutron). Das Neutrino wurde erst 1955 unter großem experimentellem Aufwand von Frederic Reines (*1918) und George Cowan (*1920) nachgewiesen. Fermis Theorie des b-Zerfalls verwendet den Begriff schwache Wechselwirkung, um die relative Schwäche dieser neuen Kraft im Vergleich zum Elektromagnetismus anzudeuten.
Ein zentrales Problem der Kernphysik bestand darin, den Zusammenhalt der sich wechselseitig elektrostatisch abstoßenden positiv geladenen Protonen auf engstem Raum zu erklären. Von Edward Condon (1902-1974) und George Gamow (1909-1968) wurde dazu die Existenz einer Kernkraft mit kurzer Reichweite postuliert. Mit der Entdeckung des Tunneleffekts (1928) konnten sie dann auch die Energieverteilung der a-Strahlung besser begründen. Die allgemeine Theorie der Kernkräfte wurde von Hideki Yukawa (1907-1981) gegeben, nach welcher der Austausch von massiven Teilchen, heute Mesonen genannt, die Kernkraft vermittelt, ähnlich wie die masselosen Photonen für die langreichweitigen elektromagnetischen Kräfte verantwortlich gemacht werden.
Auf der Suche nach diesen Mesonen entdeckten Carl David Anderson (1905-1991) und Seth Henry Neddermeyer (*1907) 1937 ein neues Teilchen in der kosmischen Strahlung, das sich allerdings als schwerer Partner des Elektrons herausstellte und heute Myon genannt wird. Der dritte, viel später entdeckte und noch schwerere Bruder des Elektrons heißt Tauon. Die richtigen Mesonen, genannt p ±-Mesonen, wurden erst 1947 von Césare Lattes (*1924), Giuseppe Occhiallini (*1907) und Cecil Powell (1903-1969) gefunden.
Dem Ehepaar Curie gelang es 1933/34, den ersten künstlichen radioaktiven Atomkern zu erzeugen. Enrico Fermi gelang es, durch Neutronenbeschuss schwerere Elemente als Uran, so genannte Transurane, herzustellen. Otto Hahn (1879-1968), Fritz Strassmann (1902-1980), Lise Meitner (1902-1980) und Otto Frisch (1904-1979) stellten bei ähnlichen Versuchen unerwarteterweise fest, dass es ihnen offenbar gelungen war, durch Neutronenbeschuss Urankerne zu spalten.
Es wurde bald klar, dass bei der Uranspaltung weitere Neutronen im Mittel 2,5 pro Spaltung entstehen. Die Möglichkeit einer Kettenreaktion mit enormer Energiefreisetzung lag zu Beginn des 2. Weltkrieges damit bereits auf der Hand. Mit einem ungeheuren Aufwand gelang es einer Gruppe der besten Physiker, die während des 2. Weltkrieges in den USA arbeiteten, unter Leitung von Robert Oppenheimer (1904-1967) in Los Alamos die Atombombe zu entwickeln, die dann auch in Hiroshima und Nagaski 1945 eingesetzt wurde. Das deutsche Atombombenprojekt unter der Leitung von Heisenberg kam aus verschiedenen Gründen über die Anfänge nicht hinaus.
Hans Albrecht Bethe (*1906) beschäftigte sich insbesondere mit der Energieerzeugung in Sternen und zeigte, dass die Strahlungsenergie der Sonnen hauptsächlich aus einer Kernverschmelzung (Kernfusion) von Wasserstoff zu Helium stammt. Dieses Prinzip ist die Grundlage der Wasserstoffbombe, deren Entwicklung insbesondere von Edward Teller (*1908) vorangetrieben wurde. Die zur Zündung notwendige Energie stammt dabei von einer Atombombe. Die friedliche Nutzung in Form eines Fusionsreaktors wird bisher durch die technischen Probleme verhindert, den Brennstoff lange genug bei genügend großer Temperatur (ca. 100 Millionen °C) und hinreichender Dichte zu zünden und von den Wänden des Behälters fernzuhalten. Allerdings entstünden auch in Fusionsreaktoren radioaktive Abfälle.
Paul Adrian Dirac (1902-1984), Werner Heisenberg, Pascual Jordan (1902-1980), Wolfgang Pauli, Wladimir Aleksandrowitsch Fock (1898-1975) und Victor Weisskopf (*1908) entwickelten Ende der zwanziger Jahre durch Anwendung der quantenmechanischen Prinzipien auch auf das elektromagnetische Feld die Quantenfeldtheorie. Dirac gelang es, eine relativistische Gleichung für das Elektron aufzustellen. Er fand Lösungen dieser Dirac-Gleichung auch mit negativer Energie und deutete diese als Antiteilchen der Elektronen, mit gleicher Masse, aber positiver Ladung. Dieses Positron wurde tatsächlich 1932 von Carl David Anderson (*1905) experimentell nachgewiesen. Heute geht man davon aus, dass es zu allen Elementarteilchen zugehörige Antiteilchen gibt. (Es konnte mittlerweile sogar ein Anti-Wasserstoffatom hergestellt werden.)
Die Quantenfeldtheorie wurde von Richard Phillips Feynman (1918-1988), S.-I. Tomonaga (1906-1979) und Julian Schwinger (*1918) weiterentwickelt. Insbesondere wurde der Umgang mit den häufig in Rechnungen auftretenden unendlich großen Ausdrücken mit der Renormierungstheorie geregelt. Die Quantenelektrodynamik, welche die Wechselwirkung von Elektronen mit Licht beschreibt, kam zu einer glänzenden Bestätigung: Der aus der Theorie berechnete Wert des magnetischen Moments des Elektrons stimmt auf mehr als zehn Dezimalstellen genau mit dem Experiment überein. Aus der Quantenelektrodynamik entwickelte sich die Quantenoptik und insbesondere die Laserphysik, die in den fünfziger und sechziger Jahren u. a. von Charles Townes (*1915) begründet wurde.
Die in immer größerer Zahl gefundenen Elementarteilchen (Hyperonen, Kaonen etc.) bestärkten bei manchen die Vermutung, dass auch Protonen und Neutronen aus kleineren Bestandteilen zusammengesetzt sein müssten. Diese Teilchen wurden von Murray Gell-Mann (*1929) 1964 Quarks getauft. Es gibt davon drei Familien (up und down, charm und strange, top und bottom), deren Mitglieder jeweils (minus) ein Drittel bzw. (plus) zwei Drittel der Ladung eines Elektrons besitzen. Sie wirken gegenseitig über den Austausch von bestimmten Klebeteilchen, den Gluonen. Man bezeichnet diese Art von Kraft als starke Wechselwirkung. Neutronen und Protonen bestehen aus drei, Mesonen aus je einem Quark und einem Anti-Quark. Die Kernkräfte Yukawas erscheinen damit als Resteffekte der starken Wechselwirkung und werden mit Mesonenwolken in Zusammenhang gebracht, die die Neutronen und Protonen umgeben.
1956 wurde von Tsung-Dao Lee (*1926) und Cheng Ning Yang (*1922) vorgeschlagen, dass beim b-Zerfall das zuvor für unantastbar gehaltene meta-physikalische Prinzip der Paritätserhaltung verletzt ist, nach dem zu jedem physikalischen Prozess auch sein Spiegelbild möglich sein sollte. Diese Paritätsverletzung wurde ein Jahr später von Chieng-Shiung Wu (*1912) experimentell bestätigt, die eine deutliche Vorzugsrichtung bei der Emission von Elektronen eines b-Strahlers in einem starken Magnetfeld beobachten konnte. Die Theorie des b-Zerfalls der Kerne wurde von Abdus Salam (*1926), Lee Sheldon Glashow (*1926) und Steven Weinberg (*1933) mit der elektromagnetischen Wechselwirkung zur elektroschwachen Wechselwirkung vereinheitlicht. Die von der Theorie vorhergesagten neuen Kraftteilchen (Eichbosonen), die massiven W pm-Bosonen und das elektrisch neutrale Z 0-Boson, konnten an einem der Teilchenbeschleuniger am europäischen Kernforschungszentrum CERN 1984 gefunden werden (Carlo Rubbia, *1934). Viele der heutigen Teilchenbeschleuniger (z. B. LEP und HERA) sind gigantisch vergrößerte Weiterentwicklungen des von Ernest Orlando Lawrence (1901-1958) 1930 entwickelten Zyklotrons, in dem geladene Teilchen auf vielen kreisförmigen Umläufen auf große Energien beschleunigt werden. Das so genannte Higgs-Boson, das gemäß dem Prinzip der Eichinvarianz für die Masse der Elementarteilchen verantwortlich gemacht wird, entzieht sich jedoch bisher hartnäckig dem experimentellen Nachweis.
Die Kombination der oben beschriebenen Theorien der elektroschwachen Wechselwirkung und der starken Wechselwirkung bezeichnet man auch als Standardmodell der Elementarteilchenphysik.
Dieses Standardmodell wird allgemein als ästhetisch unbefriedigend empfunden, da die starke und die elektroschwache Wechselwirkung nicht in einheitlicher Form erscheinen und die Gravitationswechselwirkung nur in klassischer Form auftaucht. So sucht man intensiv nach Abweichungen vom Standardmodell, die in eine neue Richtung weisen könnten.
Ein viel diskutierter, aber experimentell noch nicht bestätigter Ansatz ist die Supersymmetrie, die zu jedem Teilchen ein supersymmetrisches Partnerteilchen fordert. Theorien, die die starke und die schwache Wechselwirkung zu vereinen versuchen, bezeichnet man als GUTs (Grand Unified Theories). Die von solchen Theorien vorhergesagten Effekte (z. B. der Zerfall des sonst stabilen Protons) konnten noch nicht beobachtet werden. Ein anderer Ansatz sind die Stringtheorien, in denen alle Punktteilchen durch Schwingungszustände sehr kurzer Fäden ersetzt werden. Aus dieser Theorie, die auch als Kandidat einer Vereinheitlichung mit der allgemeinen Relativitätstheorie gehandelt wird, ergaben sich jedoch bisher keine experimentell zugänglichen Voraussagen.
Angefangen von quantentheoretischen Berechnungen der Wärmekapazität von Kristallen von Einstein und Peter Joseph Debye (1884-1966), wurden die Gesetze der Quantenmechanik konsequent auch auf feste Körper und Flüssigkeiten angewendet. Dabei gelangte man zu einem tieferen Verständnis des Phänomens der Phasenübergänge (z. B. Gefrieren von Wasser zu Eis) und allgemein der Selbstorganisation von Systemen vieler Teilchen. Bedeutende Entdeckungen waren die der Superfluidität, d. h. der reibungslosen Strömung extrem gekühlter (ca. 4 K) Flüssigkeiten, sowie der Supraleitung, d. h. der verlustfreien elektrischen Leitung von Elektronen besonders kalter Festkörper. Die Supraleitung wurde von Heike Kammerlingh Onnes entdeckt, dem zuvor auch die Verflüssigung von Helium gelungen war. John Bardeen (*1908), Leon Cooper (*1930) und John Robert Shrieffer (*1931) stellten dann eine Theorie der Supraleitung auf. Als Höhepunkt dieser Entwicklung kann die Entdeckung der Hochtemperatursupraleitung gelten, die teilweise sogar bereits bei der Temperatur flüssigen Stickstoffes (bei manchen Substanzen bei über 100 K) einsetzt, was lange Zeit als theoretisch ausgeschlossen betrachtet wurde. Für die Entdeckung der Hochtemperatur-Supraleitung erhielten J. G. Bednorz (*1950) und K. A. Müller (*1927) 1987 gemeinsam den Nobelpreis für Physik. Von enormer Tragweite erwies sich die Entwicklung des Bändermodells für die elektrische Leitung, u. a. als Startpunkt für das riesige Gebiet der Halbleiterphysik Entwicklung des Transistors von Bardeen, Walter Brattain (1902-1987), William Bradford Shockley (*1910).
Die Kosmologie beschäftigt sich mit dem ältesten aller physikalischen Probleme, das schon das Denken der griechischen Antike bewegte: der Entstehung und Entwicklung unseres Universums. In keine andere Disziplin gehen so viele verschiede Zweige der Physik ein, insbesondere eine Kombination von Quantentheorie, allgemeiner Relativitätstheorie und Thermodynamik.
Der theoretische Rahmen der modernen Vorstellung von der Entstehung unseres Weltalls fußt auf der Einsteinschen allgemeinen Relativitätstheorie. Man nimmt an, dass das Universum vor etwa zehn bis 17 Milliarden Jahren in einem Urknall, dem Big Bang, entstanden ist. 1929 wurde die Rotverschiebung der Spektrallinien im Licht weit entfernter Sterne von Edwin Powell Hubble (1898-1953) gemessen. Dies wird dadurch erklärt, dass sich Galaxien umso schneller von uns wegbewegen, je weiter sie entfernt sind. Interpoliert man diese Bewegungen in der Zeit zurück, kann man den Zeitpunkt der anfänglichen gigantischen Explosion abschätzen. 1965 entdeckten die Radioastronomen Arno Allen Penzias (*1933) und Robert Woodrow Wilson (*1936) eine sehr homogene Temperaturstrahlung von etwa 2,7 Kelvin im Hintergrund des Sternenhimmels, die man als Echo dieses Urknalls deutete.
Die Theorien der Stern- und Galaxienentstehung (Subrahmanyan Chandrasekhar [1910-1995], Hans Bethe und viele andere) sowie der Quasare und Pulsare entwickelten sich zusammen mit den enorm gesteigerten Beobachtungsmöglichkeiten durch Teleskope, die teilweise im Weltraum stationiert sind (Hubble-Teleskop, Röntgensatellit ROSAT). Man hat einige Objekte studiert, die als sichere Kandidaten für die theoretisch vorhergesagten Schwarzen Löcher gelten. Schwarze Löcher entstehen gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie aus dem Gravitationskollaps von Sternen, die eine bestimmte Masse in der Größenordnung von mehreren Sonnenmassen überschreiten. Ihre Gravitation ist so stark, dass selbst Lichtstrahlen nicht von ihrer Oberfläche entweichen können.
Die Frage, ob unser Weltall offen oder geschlossen ist, d. h. ob es auf Ewigkeit expandieren wird oder ob es in einem Big Crunch sein Ende findet, wird mit Spannung untersucht. Noch deuten die Beobachtungen darauf hin, dass die Materiedichte nicht ausreicht, um das Weltall zu schließen. Eine experimentelle Stützung der Hypothese der dunklen Materie (dark matter), welche die Diskrepanz zwischen beobachteter Expansionsgeschwindigkeit und sichtbarer Materieverteilung erklären würde, könnte dies ändern. Große Hoffnungen werden zur Zeit in das Modell des inflationären Universums gesteckt, in dem man von einer enorm schnellen Ausdehnung des Universums in den ersten 1035 Sekunden nach dem Urknall ausgeht.
Es ist nicht verwunderlich, dass bei einer solchen Extrapolation der Theoriengebäude wie bei der Kosmologie auch deren Grundlagen auf eine harte Probe gestellt werden. Insbesondere erscheint es notwendig, die Quantentheorie auf das Universum als Ganzes anzuwenden. Dies erweist sich als sehr problematisch, denn die Quantentheorie erlaubt in ihrer Standardform nur Wahrscheinlichkeitsaussagen über das Ergebnis von Messungen. In diesem Zusammenhang ist es zu verstehen, dass nun auch die Vollständigkeit der Quantenmechanik wieder verstärkt in Zweifel gezogen wird.
Die Anwendungen und Auswirkungen der physikalischen Forschung sind so vielfältig, dass nahezu jeder Aspekt der technischen Welt dazugerechnet werden kann.
Die Anwendungen der Hebeltechnik (Flaschenzug, Schleudermaschinen, hydraulische Pressen und Hebewerke) waren schon den Griechen bekannt. Dampfmaschine, Kühlverfahren und Elektromotoren trugen wesentlich zu einer Umwandlung der vorindustriellen Gesellschaft bei. Unter neueren Entwicklungen von herausragender Bedeutung sind zu nennen: der Telegraph von Guglielmo Marconi (1874-1937), die Kathodenstrahlröhre von Karl Ferdinand Braun (1850-1918), die Verstärkerröhre als Grundlage von Telekommunikation, Radio und Fernsehen. Eine Revolution in vielen Bereichen bedeutete die Entwicklung der auf der Halbleitertechnologie basierenden Computer und des Lasers. Besonders hervorzuheben ist die Entwicklung der Holographie von Sir Denis Gabor (1900-1979).
Die Energieversorgung mancher Länder beruht zum überwiegenden Teil auf Kernreaktoren. Die Nutzung der Energie aus Fusionsreaktoren (Tokamak-Reaktor, Stellarator, Trägheitseinschluss) wird zwar mit großem Aufwand angestrebt, scheint aber noch weit von einer Anwendung entfernt zu sein. Im Bereich der regenerativen Energie wird in den Ausbau der Solartechnik (Aufwindkraftwerke, Solarzellen, Parabolrinnenanlagen) große Hoffnung gelegt.
In der Medizin spielen physikalische Verfahren für Diagnostik und Therapie eine wachsende Rolle (Röntgendiagnostik, Computer- und Kernspintomographie, Laseroperationen, Bestrahlung).
Die Bionik ist eine relativ neue Disziplin, die sich mit der physikalischen Realisierung von biologischen Konstruktions- und Funktionsprinzipien beschäftigt. Hervorzuheben sind die Entwicklung von neuronalen Netzwerken, mit der die Funktionsweise des Gehirns auf Computern nachgeahmt werden soll, der Versuch der Anwendung des Prinzips der Photosynthese zur Wasserspaltung (Wasserstofftechnologie) sowie die Entwicklung von Biosensoren, die für die Umwelttechnik eine bedeutende Rolle spielen.
Die Waffentechnik profitiert oft als erste von neuen Entwicklungen (Radaraufklärung, Atombombe, Wasserstoffbombe, SDI, Global Positioning System GPS), nicht zuletzt, da der Forschung aus diesem Bereich die größten Geldmittel zur Verfügung stehen.
Die große Frage der theoretischen Physik lässt sich leicht formulieren und schwer lösen: Wie kann man die Quantentheorie mit der Relativitätstheorie vereinen? Dabei werden die Rahmenbedingungen für solch eine Theorie der Quantengravitation die quantenmechanische Nichtlokalität (instantane Fernwirkungen) und das Fehlen einer absoluten Gleichzeitigkeit sein. Es werden dazu verstärkt Anstrengungen unternommen, zunächst die Grundlagenprobleme der Quantentheorie zu lösen.
Das große Problem der experimentellen Physik wird in vielen Bereichen immer mehr die Finanzierung: für große Beschleuniger, die nötig sind, um Bestätigungen oder Abweichungen vom Standardmodell der Elementarteilchenphysik zu finden (z. B. supersymmetrische Teilchen, Higgs-Boson) sowie für bessere Teleskope zur Überprüfung des Standardmodells der Kosmologie.
Der Forschungsdrang des Menschen hat nicht nur unser Wissen über die Welt in phantastischer Weise vertieft, sondern hat auch große Auswirkungen auf das tägliche Leben. Neben den unumstritten positiven Auswirkungen physikalischer Forschung stehen vor allem die Entwicklung menschenverachtender Waffen mit unerhörter Zerstörungskraft, ein wachsender Berg aus radioaktivem Müll und die Gefahren und Auswirkungen von Reaktorunfällen. Zum Betrieb der Forschungsmaschinerie ist außerdem ein Aufwand nötig, der in Anbetracht der Probleme der Überbevölkerung, der Welternährung und der globalen Klimaveränderung teilweise schwer zu rechtfertigen ist. Es bleibt das Problem bestehen, wie das Drängen auf eine strengere Kontrolle und Auswahl von Forschungsprojekten mit dem hohen Gut der Forschungsfreiheit in Einklang gebracht werden kann.
Atom, kleine, elektrisch neutrale Einheit eines chemischen Elements, die für sich existieren kann. Stabile Atome lassen sich mit rein chemischen Mitteln nicht teilen. Dies gelingt nur mit Hilfe besonderer physikalischer Methoden, z. B. in einem Teilchenbeschleuniger. Dort lassen sich Atome in ihre Elementarteilchen aufspalten. Nichtstabile Atome, z. B. die von radioaktiven Elementen, zerfallen spontan nach ganz bestimmten Gesetzmäßigkeiten (siehe Radioaktivität). Die Atome setzen sich grob betrachtet aus einem Atomkern und der Atomhülle zusammen. Der Kern ist positiv geladen und besteht im Wesentlichen aus Protonen und Neutronen. Die Atomhülle enthält die negativ geladenen Elektronen und bestimmt im Wesentlichen die chemischen Eigenschaften des Atoms (z. B. das Verhalten bei chemischen Reaktionen). Die verschiedenen Atomarten werden durch die Anzahl der Protonen im Atomkern gekennzeichnet. Diese Anzahl bezeichnet man als Ordnungs- oder Kernladungszahl (siehe Periodensystem). In der Elementsymbolschreibweise steht diese Zahl links unten vom Symbol links oben steht das Atomgewicht (z. B. normaler Wasserstoff: eH; siehe chemische Zeichen). Atomarten, die zwar die gleiche Anzahl an Protonen haben, aber eine unterschiedliche Zahl an Neutronen enthalten, nennt man Isotope (z. B. Deuterium fH).
In der antiken griechischen Philosophie benutzte man den Begriff Atom für das kleinste Stück, in das man einen Körper zerlegen könnte. Nach der Vorstellung von Leukipp und insbesondere seinem Schüler Demokrit sollten diese Atome unteilbar sein. Erst gute 2 000 Jahre später griff John Dalton diese Theorie wieder auf und entwickelte sie weiter. Nach seiner Hypothese setzt sich Materie aus unteilbaren Atomen zusammen. Dabei sind alle Atome des entsprechenden Elements hinsichtlich ihrer Masse und ihrem chemischen Verhalten gleich. Atome können sich im Verhältnis einfacher, ganzer Zahlen zu Verbindungen zusammensetzen. Zersetzt man diese Verbindungen, so gehen die Atome unverändert aus dieser Reaktion hervor. Kurze Zeit darauf fand Daltons Theorie durch die Entwicklung der kinetischen Gastheorie (im Wesentlichen durch siehe Rudolf Clausius, James Clerk Maxwell und Ludwig Boltzmann) sowie durch die Arbeiten von Svante Arrhenius zur elektrolytischen Dissoziation Unterstützung. Auch Michael Faraday befasste sich mit Elektrolyseprozessen und schloss auf eine Beziehung zwischen Elektrizität und Atomen. Die allgemeine Anerkennung fand die Atomtheorie jedoch erst zu Beginn dieses Jahrhunderts, z. B. durch die Spektroskopie, Röntgen beugung an Kristallen und die in der Zeit entwickelten Atommodelle.
Erst gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden mehrere Entdeckungen gemacht, die nahe legten, dass das Atom kein festes Stück Materie ist, das nicht weiter zerteilt werden kann. 1895 entdeckte der deutsche Wissenschaftler Wilhelm Conrad Röntgen die von ihm so genannten X-Strahlen (die später ihm zu Ehren Röntgenstrahlen genannt wurden), die verschiedene Stoffe durchdringen und nur durch Blei abgeschirmt werden; dafür erhielt er 1901 den ersten Nobelpreis für Physik. 1897 entdeckte der Physiker Joseph John Thomson das Elektron, ein Teilchen mit einer wesentlich geringeren Masse als die Atome (Nobelpreis für Physik 1906). Und 1896 fand der französische Physiker Antoine Henri Becquerel heraus, dass bestimmte Substanzen, z. B. Uransalze, eine durchdringende Strahlung emittieren, deren Ursprung man sich nicht erklären konnte. Die französischen Wissenschaftler Marie Curie und ihr Mann Pierre Curie trugen wesentlich zum Verständnis dieser radioaktiven Substanzen bei (siehe Radium). Alle drei wurden 1903 gemeinsam mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Nach den Forschungsergebnissen des britischen Physikers Ernest Rutherford (Nobelpreis für Chemie 1908) und seiner Zeitgenossen wusste man, dass Uran und andere schwere Elemente wie Thorium und Radium drei verschiedene Arten von Strahlung aussenden; sie wurden anfänglich Alpha- (a), Beta- (b) und Gamma- (g) Strahlen genannt. Die beiden ersten bestehen aus elektrisch geladenen Teilchen, die man Alpha- bzw. Betateilchen nennt. Später fand man heraus, dass Alphateilchen mit Heliumkernen und Betateilchen mit Elektronen identisch sind. Das Atom war also offensichtlich aus kleineren Teilchen zusammengesetzt. Die Gammastrahlen wurden schließlich als elektromagnetische Wellen identifiziert, vergleichbar mit den Röntgenstrahlen, allerdings mit geringerer Wellenlänge (siehe elektromagnetische Strahlung).
Nach Daltons Vorstellung bestanden Atome aus kugelförmigen, elastischen und gleichmäßig mit Materie gefüllten Gebilden, die den Gesetzen der klassischen Mechanik gehorchen. Streuversuche mit Elektronenstrahlen zeigten jedoch, dass der Raum, den ein Atom für sich einnimmt, größtenteils leer ist. Der Physiker Joseph John Thomson schlug deshalb 1904 vor, dass Atome aus einer kugelförmigen Ladungsverteilung und darin beweglichen Elektronen bestehen. Etwa zur gleichen Zeit vermutete der Physiker Wilhelm Wien, dass zwischen dem von Max Planck postulierten Energiequantum und der Eigenschaft von Atomen ein enger Zusammenhang bestehe.
Um die Jahrhundertwende diskutierte man in der Fachwelt verschiedene Atommodelle. 1911 gelang es Sir Rutherford und seinen Mitarbeitern durch Streuexperimente mit Alphateilchen die noch vorhandenen Unsicherheiten zu beseitigen. Rutherford bestrahlte eine dünne Goldfolie mit Alphastrahlung. Wenn Atome, wie nach der Daltonschen Theorie gefordert, kompakt aufgebaut seien, dann müsste jeder Alphastrahl auf Atome treffen und stark abgelenkt werden. Es würden bei diesem Experiment nur äußerst wenige Strahlen die Folie durchdringen. In Wirklichkeit durchdrang ein Großteil der Strahlung das Material unter schwacher Ablenkung; nur wenige Alphastrahlen wurden stark abgelenkt. Rutherford deutete dieses Versuchsergebnis folgendermaßen: Die Atome sind im Prinzip leer und die starke Ablenkung einzelner Strahlen wird durch positiv geladene Zentren innerhalb der Atome verursacht. Mit Hilfe der recht komplizierten mathematischen Auswertung seiner Ergebnisse war Rutherford in der Lage, das nach ihm benannte Modell zu formulieren. Demzufolge besteht ein Atom aus positiv geladenen Atomkernen und einer negativ geladenen Atomhülle. Im Kern ist die Masse des Atoms konzentriert, während die Elektronen auf planetenartigen Bahnen in einer ständigen Bewegung um den Kern kreisen.
Etwa gegen Ende des 19. Jahrhunderts wusste man, dass Metalldämpfe oder Edelgase aus einzelnen freien Atomen bestehen. Wenn man diesen Dämpfen bzw. Gasen z. B. durch Erhitzen genügend Energie zuführte, sendeten die Substanzen Licht ganz bestimmter Wellenlänge aus. Mit Hilfe der von Robert Wilhelm Bunsen und Gustav Robert Kirchhoff erfundenen Spektroskope war man in der Lage, die dabei entstehenden Spektrallinien zu beobachten Kirchhoff und Bunsen entwickelten gemeinsam die Spektralanalyse (siehe Spektroskopie: Spektrallinien). Gerade das Phänomen der Linienspektren bereitete den Physikern Kopfzerbrechen. Nach Rutherford kreisen die Elektronen in ständiger Bewegung um den Kern das Elektron wäre demnach eine beschleunigt bewegte Ladung. Nach der damals bereits bekannten, von James Clerk Maxwell begründeten klassischen Elektrodynamik, muss eine beschleunigt bewegte Ladung Energie in Form von Licht abgeben. Die Frequenz des Lichtes sollte dabei der Frequenz der Umläufe um den Kern entsprechen. Dieser Umstand trotzte dem Rutherfordschen Modell, denn ständig um den Atomkern kreisende Elektronen würden fortwährend an Bewegungsenergie verlieren (die sie als Licht abgeben) und schließlich in den Kern stürzen.
Der dänische Physiker Niels Bohr formulierte 1913 das nach ihm benannte Bohrsche Atommodell. Im Gegensatz zu Rutherford stellte Bohr Postulate auf, mit denen er versuchte, das scheinbar widersprüchliche Verhalten der Atome zur klassischen Elektrodynamik zu erklären. Die Linienspektren aus spektroskopischen Experimenten zeigten, dass die Lichtenergie gequantelt ausgestrahlt wird. Bohr folgerte daraus, die Elektronen könnten nur ganz bestimmte ausgewählte Energiezustände einnehmen. Nach seinem ersten Postulat bewegen sich die Elektronen auf diskreten Kreisbahnen um den Kern und strahlen dabei im Gegensatz zur klassischen Elektrodynamik keine Lichtenergie aus. Nur beim Übergang von einer energiereicheren Bahn auf eine energieärmere Kreisbahn ist das Elektron in der Lage, Licht zu emittieren. Die Frequenz des ausgesandten Lichtes sollte der Energiedifferenz DE zwischen den beiden Bahnen entsprechen: DE = hu.
Linienspektren deutete Bohr folgendermaßen: Das Elektron befindet sich im energieärmsten Zustand, dem Grundzustand. Wenn man dem System Energie zuführt (z. B. durch Erhitzen), können die Elektronen in einen Zustand höherer Energie übergehen (angeregter Zustand). In diesem nichtstabilen Energiezustand verweilen die Elektronen jedoch nicht oder nur kurz und fallen quasi sofort in einen niedrigeren Energiezustand zurück. Bei diesem Vorgang wird Lichtenergie ausgesandt, wobei die Menge dieser Energie der Energiedifferenz zwischen angeregtem und dem jeweiligen energieärmeren Zustand entspricht.
Nach seinem ersten Postulat befanden sich die Elektronen in einem stationären Zustand. Bohr nahm mit seinem zweiten Postulat an, dass unterschiedliche stationäre Zustände nur ganzzahlige Vielfache des Energiequantums h sind. Die Zustände ließen sich mathematisch als Produkt aus Impuls des Elektrons (mv) und dem Bahnumfang (2pr) darstellen. Nach Bohrs Auffassung sollten bei den Atomen entsprechender Elemente auch mehrere Elektronen den Kern im selben Abstand umlaufen können und eine Elektronenschale bilden.
Für die Deutung des Wasserstoffatoms stimmte Bohrs Modell sehr gut überein, jedoch versagte es bereits bei der Erklärung des Heliumspektrums.
Obwohl die Anwendung des Modells auf höhere Atome keine genauen Ergebnisse brachte, waren dennoch einige Grundgedanken richtungweisend. So ist die emittierte Lichtenergie bei höheren Atomen tatsächlich nur so zu erklären, dass die Elektronen, von denen die Emission ausgeht, sich auf ganz bestimmten Energiezuständen (Energieniveaus) befinden.
Die Entwicklung eines Atommodells, das in der Lage sein sollte, die Linienspektren höherer Atome zu erklären und damit die Quantenphänomene zu beschreiben, ging im Wesentlichen von zwei Seiten aus. Werner Heisenberg versuchte mit abstrakten Rechenregeln der Lösung näher zu kommen. Seine grundlegende Erkenntnis ist als so genannte Unschärferelation (manchmal auch Unschärfebeziehung genannt) in die Geschichte eingegangen (siehe Quantentheorie). Danach ist es unmöglich den Ort eines Teilchens genau festzulegen, ohne gleichzeitig seinen Impuls in unkontrollierbarer Weise zu verändern. Wenn man z. B. ein Elektron mit Hilfe eines (nicht existierenden) Mikroskops beobachten wollte, würden die Lichtquanten des benötigten Lichtes dem Elektron einen Impuls verleihen. Mit anderen Worten ist es unmöglich, Ort und Impuls eines Teilchens gleichzeitig genau zu kennen. Dies widersprach der Bohrschen Theorie mit den Elektronen auf Kreisbahnen. Die Ansätze aus der Unschärferelation baute Heisenberg zusammen mit Max Born und Pascual Jordan zur so genannten Matrizenmechanik aus dabei nutzten sie eine besondere Form der Matrizenrechnung.
Einen völlig anderen Weg verfolgte Louis de Broglie. Er schloss sich Einsteins Auffassung an, dass Lichtwellen auch Teilcheneigenschaften besitzen. De Broglie vermutete, dass auf umgekehrter Weise auch eine Welleneigenschaft für die Materie existiere. Er schlug deshalb 1924 eine Materiewelle vor, welche die Bewegung der punktförmigen Elektronen bestimmt. Beugungsversuche von Clinton Davisson und Lester Germer mit Elektronen und Atomen an Kristallen bestätigten 1927 de Broglies Vermutungen. Wenn Materie demzufolge Welleneigenschaften haben kann, dann müsste man diese Eigenschaften auch mathematisch beschreiben können. Erwin Schrödinger entwickelte die Überlegungen von de Broglie weiter und kam 1927 zu der nach ihm benannten Schrödinger-Gleichung Schrödinger gilt als Begründer der Wellenmechanik und konnte später zeigen, dass die Wellenmechanik und die Matrizenmechanik auf der Ebene der Beobachtungen äquivalent sind. Die Welleneigenschaften des Elektrons lassen sich mit einer Wellenfunktion Y mathematisch umschreiben.
Die Schrödinger-Gleichung stellt im Prinzip eine Verbindung zwischen den Welleneigenschaften, der Energie und den Raumkoordinaten des Elektrons her. Dabei ist wichtig, dass die Koordinaten nur den Raum (Volumenelement) beschreiben, in dem die Wahrscheinlichkeit am größten ist, das Elektron dort anzutreffen. Man beschreibt also nur Aufenthaltswahrscheinlichkeiten.
Es gibt unendlich viele Wellenfunktionen Y, die der Schrödinger-Gleichung gehorchen. Dabei sind nur die Wellenfunktionen sinnvoll, die gewisse Bedingungen erfüllen: So kann die Gesamtenergie des Elektrons nur ganz bestimmte Werte annehmen (gequantelte Energiezustände). Daher kommen nur die Wellenfunktionen in Betracht, die diesem Sachverhalt gerecht werden. Man nennt diese Funktionen auch Eigenfunktionen, die sich mit Hilfe komplizierter Formeln und besonderen Randbedingungen formulieren lassen. Diese Eigenfunktionen von Elektronen in einem Atom sind im Prinzip die so genannten Atomorbitale.
Exakt lösbar ist die Schrödinger-Gleichung allerdings nur für Einelektronensysteme, wie z. B. beim Wasserstoffatom. Jedoch lassen sich die für das Wasserstoffatom formulierten Entwürfe näherungsweise auch auf Mehrelektronensysteme übertragen. Mit diesen mathematischen Entwürfen, die sich heute mit Hilfe leistungsfähiger Computer recht gut entwickeln lassen, kombiniert man außerdem mit so genannten halbempirischen Ansätzen, die auf Beobachtungen, Messungen und Erfahrungen beruhen. Sie berücksichtigen beispielsweise Wechselwirkungen zwischen den Elektronen oder Phänomenen, die bei Atomen mit großer Elektronenanzahl auftreten (siehe Physik).
Experimente der französischen Physiker Frédéric und Irène Joliot-Curie in den frühen dreißiger Jahren ergaben, dass man die Atome eines stabilen Elements künstlich radioaktiv machen konnte, indem man sie mit passenden Teilchen oder Strahlen beschießt. Solche radioaktiven Isotope (Radioisotope) entstehen infolge einer Reaktion oder Umwandlung im Atomkern. Bei solchen Reaktionen nimmt man die 270 ungeraden Isotope, die in der Natur vorkommen, als Ziel für den Beschuss mit den Kernteilchen, den so genannten Projektilen. Seit der Entwicklung von Teilchenbeschleunigern, in denen man den Projektilen sehr hohe Energien verleihen kann, lassen sich Tausende von Kernreaktionen beobachten.
Zwei britischen Wissenschaftlern, Sir John D. Cockcroft und Ernest T. S. Walton, gelang es 1932 erstmals Atomkerne mit künstlich beschleunigten Teilchen zu beschießen. In ihren Experimenten ließen sie Protonen auf Lithiumkerne treffen. Bei dieser Kernreaktion wird das Lithium 7Li in zwei Heliumkerne aufgespalten. Man beschreibt diese Reaktion mit der Gleichung
7Li + 1H = 4He + 4He
Die Physiker bestimmten die relativen Atomgewichte der beteiligten Atome sehr genau und fanden folgende Werte: 7Li hat ein relatives Atomgewicht von 7,018242, 1H von 1,008137 und 4He von 4,003910. Die relativen Gewichte auf der linken Seite der Gleichung ergeben zusammen 8,026379, auf der rechten Seite dagegen ergibt sich nur eine Summe von 8,007820; es ist also zu einem Verlust von 0,018559 gekommen. Mit Einsteins Gleichung E = mc2 kann man berechnen, dass 1 u (1 atomare Gewichtseinheit) äquivalent zu 931,3 Millionen Elektronenvolt (MeV) an Energie ist. Demnach wird bei der obigen Kernreaktion eine Energie von 17,28 Megaelektronenvolt frei. Der Massenverlust (Massendefekt) äußert sich als Energie in der gewaltigen Geschwindigkeit der Heliumkerne. Siehe Kernchemie.
Die moderne Nukleartheorie basiert auf der Annahme, dass Atomkerne aus Neutronen und Protonen bestehen, die durch die extrem starken Kernkräfte zusammengehalten werden. Um diese Kräfte erklären zu können, müssen die Neutronen und Protonen voneinander getrennt werden; dazu beschießt man sie mit sehr hochenergetischen Teilchen. Bei solchen Experimenten hat man über 200 so genannte Elementarteilchen gefunden, winzige Bausteine der Materie, die meist eine Lebensdauer von unter einer hundertmillionstel Sekunde haben.
Die subnukleare Welt ließ sich erstmals in den kosmischen Strahlen erkennen. Diese Strahlen bestehen aus hochenergetischen Teilchen, die aus den Tiefen des Alls kommen und die Erde treffen; viele von ihnen gelangen durch die Atmosphäre, manche erreichen sogar den Erdboden. Zu den kosmischen Strahlen gehört eine Vielzahl von verschiedenen Teilchen, von denen manche eine Energie haben, die sich mit keinem Teilchenbeschleuniger erreichen lässt. Wenn solche Teilchen auf einen Atomkern treffen, können neue Teilchen entstehen. Zu den ersten Teilchen, die man dabei beobachtet hat, gehören die Myonen (erstmals 1937 nachgewiesen). Das Myon ist im Wesentlichen ein schweres Elektron und kann entweder positiv oder negativ geladen sein. Es ist ungefähr 200mal schwerer als das Elektron. Im Jahr 1935 sagte der japanische Physiker Hideki Yukawa die Existenz des Pions voraus, das dann 1947 auch nachgewiesen werden konnte. Yukawa erhielt 1949 den Nobelpreis für Physik. Nach der verbreitetsten Theorie werden die Kernbestandteile durch Austauschkräfte zusammengehalten. Beim Wirken einer solchen Kraft tauschen Protonen oder Neutronen kontinuierlich die gemeinsamen Pionen aus. Die Bindung von Protonen und Neutronen lässt sich also mit der Bindung von zwei Atomen zu einem Molekül vergleichen, die ihr gemeinsames Elektronenpaar austauschen. Das Pion ist 270mal schwerer als das Elektron. Es kann positive, negative oder gar keine Ladung tragen.
Die Physiker haben lange nach einer Theorie gesucht, um Ordnung in die verwirrende Vielfalt der verschiedenen Teilchensorten zu bringen. Heute werden Teilchen nach der wichtigsten Kraft sortiert, die bei ihren Wechselwirkungen auftritt. Alle Teilchen unterliegen der Gravitation; sie ist jedoch in subatomarem Maßstab extrem schwach. Auf Hadronen wirkt sowohl die starke Kernkraft als auch die elektromagnetische Kraft. Zu den Hadronen gehören Hyperonen, Mesonen sowie das Neutron und das Proton. Leptonen fühlen die elektromagnetische und die schwache Kraft; hierzu gehören das Tau, das Myon, das Elektron und die Neutrinos. Teilchenähnliche Objekte, die mit Wechselwirkungen verbunden sind, heißen Bosonen. Zu ihnen gehört das Photon, das die elektromagnetische Kraft vermittelt, die W- und Z-Teilchen als Träger der schwachen Kraft und das hypothetische Teilchen, das die Gravitation trägt. Die schwache Kernkraft tritt bei solchen radioaktiven oder Zerfallsreaktionen wie dem Alphazerfall auf (die Aussendung eines Heliumkernes aus einem unstabilen Atomkern). Untersuchungen mit Beschleunigern haben außerdem ergeben, dass jede einzelne Teilchensorte ein Antiteilchen hat, das dieselbe Masse aufweist, aber in Ladung oder einer anderen elektromagnetischen Eigenschaft genau entgegengesetzt ist (siehe Antimaterie).
1963 behaupteten die US-amerikanischen Physiker Murray Gell-Mann und George Zweig, dass die Hadronen aus noch elementareren Elementarteilchen zusammengesetzt seien, den so genannten Quarks; die Wechselwirkung zwischen den Quarks sollte durch teilchenähnliche Gluonen vermittelt werden. Mit Hilfe dieser Theorie konnte man die Existenz weiterer Teilchen nachweisen. Die Quark-Theorie gilt nach längeren Untersuchungen und Auswertungen von Messdaten als bewiesen. Zur Zeit werden die Quarks als kleinste Einheit von Atomkernen angesehen.
1905 formulierte Albert Einstein seine Formel E = mc2, aus der die Gleichwertigkeit von Masse und Energie folgt. Nach dieser Gleichung, einem Teil seiner speziellen Relativitätstheorie, gehört zu jeder Masse (m) eine bestimmte Energiemenge (E), die man aus der Masse, multipliziert mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit (c), berechnen kann. Damit entspricht einer sehr kleinen Masse ein riesiger Energiebetrag. Da der Atomkern mehr als 99 Prozent der Atommasse enthält, muss jede nennenswerte Energiemenge, die man aus dem Atom freisetzen will, aus dem Kern stammen.
Hierzu gibt es zwei Kernprozesse von großer praktischer Bedeutung: Die Kernspaltung, d. h. das Zerspalten eines schweren Atomkernes in leichtere, und die Kernfusion, wo aus zwei leichten Atomkernen bei extrem hoher Temperatur ein schwererer Kern gebildet wird. Dem Physiker Enrico Fermi gelang 1934 die erste Kernspaltung; die Reaktion wurde aber nicht richtig gedeutet, bis 1939 die deutschen Wissenschaftler Otto Hahn, Lise Meitner und Fritz Strassmann bekannt gaben, dass sie Urankerne gespalten hatten, indem sie die Kerne mit Neutronen beschossen. Da bei dieser Reaktion weitere Neutronen freigesetzt werden, kann es zu einer Kettenreaktion mit weiteren Kernen kommen. Ein Beispiel für eine unkontrollierte Kettenreaktion ist die Explosion einer Atombombe. Mit Hilfe kontrollierter Kernreaktionen wird in Kernkraftwerken Wärme und daraus wiederum elektrischer Strom hergestellt.
Kernfusion findet in Sternen auch in unserer Sonne statt und ist die Quelle für ihre Wärme und ihr Licht. Ein Beispiel für die unkontrollierte Fusion ist die Explosion einer Wasserstoffbombe. Der Bau einer Anlage zur kontrollierten Fusion ist noch immer im Prototypstadium.
Astrophysik, ein Teilgebiet der Astronomie, das die Entstehung, Entwicklung und Endzustände von Himmelskörpern und -systemen behandelt. Bei jedem zu untersuchenden Objekt oder System beobachten die Astrophysiker z. B. im gesamten elektromagnetischen Spektrum ausgesandte Strahlungen und verfolgen die im Lauf der Zeit auftretenden Veränderungen (siehe Spektroskopie). Mit Hilfe von theoretischen Modellen wird dann versucht, die Ergebnisse zu interpretieren. Die Aufgabe eines solchen Modells besteht darin, die Mechanismen zu beschreiben, mit denen Strahlung innerhalb oder in der Nähe des Objekts erzeugt wird. Strahlungsmessungen können dazu benutzt werden, sich über die Verteilung und die Energiezustände der Atome und auch die Arten der Atome ein Urteil zu bilden. Mit Hilfe der Gesetze der Thermodynamik können die Temperaturen und Druckzustände geschätzt werden, die auf dem Beobachtungsobjekt vorherrschen.
Gleichgewichtsmodelle von Himmelskörpern beruhen auf der Ausgewogenheit zwischen den Kräften, die an der Oberfläche und im Inneren des Objekts wirken. In Form von Modellen, bei denen diese Kräfte aus dem Gleichgewicht geraten, lassen sich beispielsweise erdgeschichtliche Katastrophen erklären.
Wird das Licht eines Sternes in sein Spektrum zerlegt, erhält man bemerkenswerte Informationen über den Stern. Die Oberflächentemperatur kann mit Hilfe der Gesetze der Wärmestrahlung geschätzt werden.
Ist die Entfernung des Sternes bekannt, kann die Helligkeit ermittelt werden, indem die beobachteten Lichtstärken aller Wellenlängen zusammengerechnet werden. Unter Ausnutzung der Tatsache, dass die Helligkeit das Produkt aus der Energie, die pro Flächeneinheit ausgestrahlt wird (was ausschließlich von der Oberflächentemperatur abhängt) und der Gesamtoberfläche ist, lassen sich Rückschlüsse auf den Radius des Sternes ziehen.
Wird ein Spektrum mit hoher Auflösung untersucht, sind auf bestimmten Wellenlängen viele dunkle Linien zu sehen. Diese Linien sind darauf zurückzuführen, dass das Licht aus tieferen Schichten von Atomen absorbiert wird, die sich in den darüber liegenden kühleren Schichten befinden. Die in dem Stern vorhandenen Atome können dann identifiziert werden. Dazu vergleicht man die stellaren Absorptionslinien mit denen von bekannten Gasen. Somit werden auch Temperatur, der Atmosphärendruck und auch die relative Dichte der chemischen Elemente berechenbare Größen. Siehe Fraunhofer-Linien.
Die meisten Sterne gehören zu einer Hauptsequenz, in der sowohl die Temperatur als auch die Helligkeit mit zunehmender Masse größer werden. Einige Sterne sind viel heller und demzufolge auch größer als Hauptsequenzsterne mit der gleichen Temperatur und werden Rote Riesen genannt. Viele andere Sterne wiederum sind viel blasser und demzufolge viel kleiner als Hauptsequenzsterne mit der gleichen Temperatur. Zu diesen zählt man auch Weiße Zwerge (ein Prozent der Größe der Sonne) und Neutronensterne (0,001 Prozent der Größe der Sonne).
Zwischen der Gravitationskraft, die den Stern in sich zusammenfallen lässt, und dem Druck von Gasen mit extrem hoher Temperatur, die dazu neigen, sich auszudehnen, existiert ein Gleichgewicht. Auf dieser Grundlage berechnete man theoretische Modelle über das Innere der Sterne. Hohe Sternentemperaturen treiben eine Hitzewelle aus dem Inneren des Sternes nach außen. Soll der Stern sein Gleichgewicht behalten, muss der Hitzeverlust durch Energie ausgeglichen werden, die z. B. von im Kern stattfindenden nuklearen Reaktionen freigesetzt wird. Gehen die nuklearen Brennstoffe zur Neige, entfaltet sich der Stern langsam. Mit immer größer werdender Dichte zieht sich der Kern zusammen.
Bei Sternen mit geringer Masse endet dieser Prozess, wenn die äußeren Schichten langsam abgestoßen werden. In diesem Fall bilden sich dann Planetennebel. Der Kern kühlt aus, und es entsteht ein Weißer Zwerg. Sterne mit größerer Masse werden instabil. Wenn sie sich entfalten, fällt der Kern plötzlich in sich zusammen und bildet einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch. Die dabei freigesetzte Energie stößt die äußeren Schichten in einer Supernova genannten, gewaltigen Explosion ab.
Galaxien sind riesige Sternensysteme, die meist einen großen Abstand voneinander haben. In Galaxien befindet sich u. a. auch interstellare Materie, in Form von diffusen Gasen und Staubpartikeln.
Elliptische Galaxien enthalten weniger interstellare Materie. Spiralgalaxien sind sehr stark abgeplattete, sich drehende Scheiben, die aus interstellarer Materie und großen Mengen von Sternen mit großer Masse bestehen. Sie enthalten aber auch Sterne mit geringer Masse, wie sie in den elliptischen Galaxien üblich sind. Die Materie in der Scheibe nimmt eine Spiralform an, häufig mit zwei Spiralarmen.
Im Kern einiger Galaxien gibt es aktive Quellen relativistischer Partikel (Partikel mit annähernder Lichtgeschwindigkeit). Diese Quellen senden eine starke Strahlung im Radiofrequenzbereich, Röntgenstrahlen und auch sichtbares Licht aus. Eine extreme Form solcher Aktivität scheinen die so genannten Quasare zu sein, deren Helligkeit das bis zu 100fache aller Sterne in der Galaxie erreicht. Bis heute ist die Energiequelle in aktiven Galaxien noch nicht erklärbar (siehe Radioastronomie).
Einige theoretische Modelle von Galaxien behandeln den Austausch von Materie und Energie zwischen den Sternen und der interstellaren Materie. Wenn sich eine Galaxie bildet, besteht sie zunächst ausschließlich aus Gas. Erst später bilden sich daraus Sterne. Aus den Supernovas wird mit schweren Elementen angereicherte Materie in den Raum ausgestoßen. Auf diese Weise kommen zunehmend die schweren Elemente in die interstellare Materie. In elliptischen Galaxien ist der Prozess weitestgehend abgeschlossen, nur wenig interstellare Materie ist verblieben. In Spiralgalaxien ist jedoch noch reichlich interstellare Materie übrig. In diesen Galaxien scheint die Rate der Sternbildung in den Spiralarmen wesentlich höher zu sein als im Kern. Offenbar pressen spiralförmige Dichtewellen die interstellare Materie zusammen, so dass dunkle Wolken gebildet werden, die dann in sich zusammenfallen, um neue Sterne zu bilden.
Die Kosmologie versucht den Aufbau des Universums zu verstehen. Die moderne Kosmologie beruht auf der von Edwin Hubble im Jahr 1929 gemachten Entdeckung, dass alle Galaxien sich mit Geschwindigkeiten voneinander entfernen, die proportional zu ihren Entfernungen sind. 1922 unterbreitete Alexander Friedmann die Theorie, dass das Universum im Durchschnitt überall über die gleiche Materiedichte verfügt. Unter Verwendung der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein zur Berechnung der Gravitationswirkungen bewies er, dass ein solches System seinen Ursprung in dem einzigartigen überdichten Zustand (heutzutage Urknall genannt) haben muss und sich dann in der von Hubble beobachteten Weise ausgedehnt hat. Die meisten Astronomen der Gegenwart interpretieren ihre Werte anhand des Urknallmodells, das Anfang der achtziger Jahre durch die so genannte Expansionstheorie präzisiert wurde. Sie war ein Versuch, eine Erklärung für die Bedingungen zu finden, die zum Urknall führten. Der Theorie zufolge soll dieses Ereignis vor zehn bis 20 Milliarden Jahren stattgefunden haben. 1965 bewies die Entdeckung von kosmischer Hintergrundstrahlung, einer schwachen Glut von Funkwellen, die in fast allen Richtungen gleich war, die Vorhersage des Urknallmodells, dass die beim Urknall selbst erzeugte Strahlung noch im Universum vorhanden sein müsste.
Bis heute waren die Theoretiker nicht in der Lage, festzustellen, ob sich das Universum immer weiter ausdehnen wird. Hauptproblem ist dabei die Masse, die vermutlich notwendig ist, um im Universum zu bestehen, da aktuelle Schätzungen nicht mit anderen Voraussagen der Urknalltheorie übereinstimmmen. Nach diesen Schätzungen ist die Gravitation nicht ausreichend, um die Ausdehnung aufzuhalten. Einige Wissenschaftler vertreten jedoch die Vorstellung von einem oszillierenden Universum, das mehr Masse benötigt, als nach aktuellen Schätzungen vorhanden. Sie gehen davon aus, dass die fehlende Masse im intergalaktischen Raum oder in Schwarzen Löchern existiert. Eine andere sehr spekulative Theorie vertritt die Auffassung, dass der angeblich masselose Elementarpartikel, Neutrino genannt, doch über eine Masse verfügt. Neutrinos gibt es im Universum im Überfluss, so dass deren Gesamtmasse ausreichen könnte, damit das Universum sich für immer ausdehnen und zusammmenziehen könnte. Siehe auch Physik.
Chemie, im allgemeinen Sinn die Wissenschaft, die sich u. a. mit der Zusammensetzung, den Eigenschaften, dem Aufbau sowie der Herstellung von Stoffen beschäftigt. Ausgewählte Schwerpunkte der Chemie sind z. B. die Reaktionen und Umwandlungen von chemischen Elementen sowie ihrer Verbindungen. In diesem Zusammenhang untersucht man beispielsweise die Wechselwirkungen zwischen den Stoffen sowie die Einflüsse von Energie auf Stoffsysteme. Grundlage chemischer Reaktionen sind die Aufnahme, Abgabe und Verteilung von Elektronen zwischen Atomen und Atomverbänden bzw. Molekülen.
Klassisch teilte man die Chemie in anorganische und organische Chemie auf. Insbesondere die Erkenntnisse im 19. Jahrhundert führten dazu, diese (veraltete) Teilung aufzugeben und weiter zu spezifizieren. Nach heutiger Sicht lässt sich die Chemie in eine große Vielzahl von Teildisziplinen einteilen, wobei zahlreiche Überschneidungen zwischen den Bereichen existieren. Neben anorganischer und organischer Chemie sind ausgewählte Beispiele: Analytische Chemie, Biochemie, Elektrochemie, Kolloidchemie, Lebensmittelchemie, makromolekulare Chemie (siehe Polymere; Kunststoffe), pharmazeutische Chemie (siehe Pharmazie), physikalische Chemie, technische Chemie und theoretische Chemie.
Zu den ältesten Fertigkeiten der Menschheit, die in gewisser Weise chemische Grundkenntnisse erfordern, zählt wahrscheinlich die Herstellung von Farbstoffen und Pigmenten (meist eisen- und manganhaltige Oxide; paläolithische Kunst). Die ältesten bisher bekannten Höhlenmalereien werden auf rund 32000 v. Chr. datiert (Altsteinzeit). Verschiedenen Untersuchungen zufolge (Verfahren zur Altersbestimmung) nutzte man zur Herstellung dieser Farbstoffe und Farbpigmente Holzkohle.
Eine ebenfalls alte Technik ist die Töpferkunst, also die Erzeugung und Verarbeitung von Tonmineralien (siehe Keramik). Die ältesten bisher gefundenen Tonscherben entstanden während der Jungsteinzeit (etwa 6000 v. Chr.).
Die ersten Metalle, die der Mensch zu bearbeiten wusste, waren Kupfer, Gold und Silber. Der Grund hierfür erscheint offensichtlich, weil diese Metalle in der Natur zum Teil in gediegenem Zustand, also in elementarer Form vorkommen. (In Fachkreisen wird die Verarbeitung von Kupfer als ältestes Metallhandwerk angesehen.) Die ältesten bisher bekannten Metallarbeiten stammen u. a. aus Mesopotamien, dem alten Ägypten und China (siehe Ägypten: Geschichte; China: Geschichte). Zwar erforderte die eigentliche Metallverarbeitung nicht unbedingt chemisches Verständnis, aber es sollte nicht lange dauern bis die Menschen herausgefunden hatten, wie man metallische Erze (hauptsächlich Metalloxide und -sulfide) mit Holz oder Holzkohle schmilzt, um daraus die jeweiligen Metalle zu gewinnen. Auf diesem Wege war (wenn auch viel später) ein weiterer Werkstoff zugänglich geworden: das Eisen. Wann die Entdeckung der Eisenherstellung tatsächlich stattfand lässt sich historisch nicht mehr genau nachvollziehen (siehe Eisen und Stahl). Die ältesten Gegenstände aus Eisen stammen u. a. aus Ägypten (etwa 4000 v. Chr.) und Anatolien (etwa 3500 v. Chr.).
Auf Grund verschiedener archäologischer Funde gehen Experten davon aus, dass die Gewinnung von Glas um 3000 v. Chr. in Ägypten bekannt war. Auch die Sumerer sollen nach Expertenvermutung bereits 3000 v. Chr. die Herstellung von Glas gekannt haben. Diese Annahme wird jedoch sehr kontrovers diskutiert; gesichert sind lediglich verschiedene Funde, die auf 1700 bis 1600 v. Chr. datiert wurden.
Die Verwendung von Indigo zum Färben und Verzieren von Gewändern beherrschte man beispielsweise im alten Ägypten, in Indien und auch in Mexiko. Um den blauen Farbstoff für den eigentlichen Färbeprozess vorzubereiten, musste das aus dem Indigostrauch gewonnene Extrakt chemisch behandelt werden. Diese Reaktion bezeichnet man als Verküpung. Dabei handelt es sich um eine Reduktion des Indigos, der sich dadurch praktisch in eine wasserlösliche Form überführen lässt. Erst mit der so genannten Indigoküpe gelingt letztendlich die Färbung.
Auf diesen in erster Linie durch Erfahrung gesammelten Kenntnisse konnten viel später die Griechen und Römer aufbauen. Natürlich erweiterten auch sie den Erfahrungsschatz über die Stoffe. Die ersten theoretischen Überlegungen, insbesondere über die Bestandteile der Stoffe, stammen von den Griechen.
In der Zeit von Thales, etwa 600 v. Chr., entwickelten griechische Philosophen Gedanken über die physikalische Welt. Sie basierten eher auf logischen Erklärungen als auf Mythen. Thales selbst nahm an, sämtliche Materie sei vom Wasser abgeleitet. Seine Nachfolger entwickelten diese Theorie bis zu der Vorstellung weiter, dass die Welt aus vier Elementen zusammengesetzt ist: Erde, Wasser, Luft und Feuer. Nach Demokrit bestehen diese Elemente aus Atomen, also aus winzigen Teilchen, die sich im Vakuum bewegen. Andere, von denen besonders Aristoteles zu erwähnen ist, vertraten die Ansicht, die Elemente bildeten ein Massenkontinuum, und es könne somit kein Vakuum existieren (Kontinuum = lückenloser Zusammenhang). Die Atomtheorie verlor damit bei den Griechen an Bedeutung. Erst sehr viel später während der Renaissance kam diese Vorstellung wieder auf und bildete die Grundlage für die moderne Atomtheorie.
Aristoteles zählt zu den einflussreichsten griechischen Philosophen. Seine Ansichten bestimmten die Naturphilosophie fast zwei Jahrtausende über seinen Tod im Jahr 323 v. Chr. hinaus. Er glaubte, die Natur bestehe aus vier Grundeigenschaften: Wärme, Kälte, Feuchtigkeit, Trockenheit. Die vier oben angeführten Elemente wären dann jeweils aus Paaren dieser Eigenschaften zusammengesetzt. Feuer z. B. sei heiß und trocken, Wasser kalt und feucht, Luft sei heiß und feucht und Erde kalt und trocken. Die mannigfaltigen Strukturen auf der Erde würden aus verschiedenen Anteilen der Elemente mit ihren Eigenschaften gebildet. Da es möglich sei, die Anteile der einzelnen Eigenschaften in einem Element zu verändern, könnten die Elemente ineinander umgewandelt werden. So kam die Vorstellung auf, dass materielle Substanzen, die ja aus den Elementen bestehen, umgewandelt werden könnten aus Blei könnte beispielsweise Gold hergestellt werden.
Die Theorien des Aristoteles verbreiteten sich relativ schnell. Besonders in Alexandria, dem geistigen Zentrum der Alten Welt, fanden seine Überlegungen großen Anklang unter den Gelehrten (etwa 300 v. Chr.). Die in der Erde vorkommenden Metalle, so die Vorstellung, strebten nach Vollkommenheit und würden auf diese Weise allmählich in Gold umgewandelt. Man glaubte an die Möglichkeit, in den Werkstätten diesen Prozess wesentlich schneller nachvollziehen und somit mindere Metalle in Gold verwandeln zu können. Diese Vorstellung herrschte ungefähr seit 100 n. Chr. vor. In unzähligen Abhandlungen wurde die Kunst der Transmutation beschrieben, die man später als Alchimie bezeichnete; abgeleitet von dem arabischen Begriff chmi: schwarz. Obwohl es niemandem gelang, Gold herzustellen, so wurden doch bei der Suche nach der Vervollkommnung der Metalle neue chemische Verfahren entwickelt.
Etwa zur gleichen Zeit und wahrscheinlich unabhängig davon entwickelte sich in China die Alchimie auf ähnliche Weise. Man versuchte hier, ebenfalls Gold herzustellen, wenn auch nicht wegen seines Geldwertes. Die Chinesen glaubten an eine medizinische Wirkung von Gold. Jedem, der es einnimmt, würde ein langes Leben oder sogar die Unsterblichkeit zuteil.
Nach dem Untergang des Römischen Reiches fanden die griechischen Abhandlungen in Westeuropa nicht mehr so großen Anklang und gerieten für längere Zeit in Vergessenheit. Etwa im 6. Jahrhundert verbreitete sich in Kleinasien eine Sekte des Christentums, die Nestorianerkirche. Ihre Anhänger sprachen Syrisch (siehe Aramäisch) und gründeten in Edessa eine Universität. Die Nestorianer übersetzten viele der philosophischen und medizinischen Schriften der Griechen ins Syrische. Diese sollten unter den Gelehrten Verbreitung finden.
Im 7. und 8. Jahrhundert hielt mit den maurischen Eroberern die arabische Kultur in weiten Gebieten Kleinasiens, Nordafrikas und Spaniens Einzug. Die Kalifen von Bagdad (siehe Kalifat) wurden großzügige Förderer von Wissenschaft und Lehre. Die syrischen Übersetzungen der griechischen Texte wurden abermals übertragen, diesmal ins Arabische. Zusammen mit der verbliebenen griechischen Lehre wurden die Ideen und die praktische Umsetzung der Alchimie zu neuer Blüte gebracht.
Durch Kontakte der arabischen Alchimisten zu China kam es zu einem Austausch der Ideen: über die vermeintlich heilende Wirkung des Goldes einerseits und die griechische Auffassung von Gold als vollendetem Metall andererseits. Man glaubte an die Kraft eines besonderen Mittels, des Steines der Weisen. Mit ihm erhoffte man, die Umwandlung zu erreichen. Die Suche nach dem Stein der Weisen rückte in den Mittelpunkt der Alchimie. Neben dem Wohlstand verhieß der Stein auch noch Gesundheit. Für die Alchimisten war das ein zusätzlicher Anreiz, chemische Prozesse zu untersuchen. Das Studium von Chemikalien und Geräten brachte beständigen Fortschritt. Reagenzien wie die Ätzalkalien (siehe Alkalimetalle) und Ammoniumsalze (siehe Ammoniak) wurden entdeckt, und die Destillationsapparatur wurde ständig weiterentwickelt. Bei einigen arabischen Rezepturen fand man Vorschriften, welche Mengen an Reagenzien eingesetzt werden sollten eine frühe Erkenntnis, dass mehr quantitative Methoden notwendig waren. Berühmte Werke aus dieser Zeit schrieben z. B. Abu Musar Dschabir Ibn Hajjan (latinisiert: Geber), Al-Razi und Abu Ali Ibn Sina (latinisiert: Avicenna).
Im 11. Jahrhundert begann in Westeuropa ein großer geistiger Aufschwung, der teilweise durch den kulturellen Austausch zwischen arabischen und westlichen Gelehrten in Sizilien und Spanien angeregt wurde. Übersetzerschulen entstanden. So verbreitete sich das griechische Wissen, vermittelt über die syrische und arabische Sprache. Am begehrtesten waren verständlicherweise die Abhandlungen über Alchimie.
Es gab zwei Arten von Schriften: Die einen waren rein praktischer Natur, die anderen versuchten, Theorien über Naturgesetze auf alchimistische Probleme zu beziehen. Zu den praktischen Themen gehörte die Destillation. Da die Glasherstellung (besonders in Venedig) inzwischen weiter fortgeschritten war, konnte man weitaus bessere Destillationsapparaturen als die Araber bauen und damit auch flüchtigere Destillationsprodukte erfassen. Auf diesem Wege wurden u. a. Alkohol und die Mineralsäuren Salpetersäure, Schwefelsäure und Salzsäure (siehe Chlorwasserstoff) isoliert. Königswasser zählte ebenfalls zu den neuen Entdeckungen. Diese Mischung aus einem Teil Salpetersäure und drei Teilen Salzsäure vermochte sogar Gold, den König der Metalle, aufzulösen. Auch die Kunde von den Entwicklungen der Chinesen (Nitrate, Schießpulverherstellung) drang über arabische Gelehrte nach Europa. In China wurde Schießpulver u. a. für Feuerwerkskörper verwendet. Nach dem Bekanntwerden in Europa u. a. durch einen gewissen Bertholdus Niger (Berthold der Schwarze) dauerte es nicht lange, bis man dieses Schwarzpulver für Waffen einsetzte. Gegen Ende des 13. Jahrhunderts gab es in Europa beachtliche chemische Technologien.
Unter den alchimistischen Schriften, die aus Arabien kamen, befanden sich auch rein theoretische Manuskripte. Viele davon waren mystisch verklärt und trugen wenig zur Entwicklung der Chemie bei. Andere wiederum versuchten, die Transmutation vom physikalischen Standpunkt her zu erklären. Die Materietheorien der arabischen Gelehrten beruhten auf den Theorien des Aristoteles. Ihre Gedankengänge waren aber präziser, besonders ihre Vorstellungen bezüglich der Zusammensetzungen der Metalle. Sie glaubten, Metalle bestünden aus Schwefel und Quecksilber. Nicht die bekannten Stoffe, sondern das Prinzip des Quecksilbers war es, das den Metallen Fließvermögen verleiht. Das Prinzip des Schwefels verursacht die Brennbarkeit der Stoffe und die Korrosion der Metalle. Chemische Reaktionen erklärte man dahingehend, dass sich die Anteile der Prinzipien bei Stoffumwandlungen verändern.
Im 14. und 15. Jahrhundert nahm der Einfluss von Aristoteles auf alle Sphären der Wissenschaft ab. Beim genauen Beobachten des Verhaltens der Materie entstanden Zweifel an den relativ einfachen Erklärungen von Aristoteles. Die Erfindung des Buchdruckes mit beweglichen Lettern um 1450 trug dann zur schnellen Verbreitung dieser Zweifel bei (siehe Drucktechniken). Nach 1500 erschienen weitere zahlreiche alchimistische Arbeiten und Abhandlungen über Technologie. Das Ergebnis dieses verbesserten Wissensstandes trat dann im 16. Jahrhundert zutage.
Zu den einflussreichsten Büchern der damaligen Zeit gehörten praktische Werke über Bergbau und Metallurgie. In diesen Abhandlungen wurde den Prüfungen der Erze auf ihren verwertbaren Metallgehalt viel Platz eingeräumt. Für derartige Arbeiten brauchte man eine Laborwaage und quantitative Methoden (siehe chemische Analyse). In diesem Zusammenhang sei die Abhandlung De Re Metallica von Georgius Agricola genannt, das erst nach seinem Tod veröffentlicht wurde (1556) und fast 200 Jahre als Standardwerk galt.
Auch auf anderen Gebieten, besonders in der Medizin, wurde man sich der Notwendigkeit einer höheren Genauigkeit bewusst. Die Ärzte, von denen auch einige zu den Alchimisten gehörten, mussten die exakte Masse oder das Volumen der verordneten Medikamente kennen. Zur Bereitung von Arzneien griffen sie deshalb auf chemische Methoden zurück.
Die bekannten Methoden wurden von dem Schweizer Arzt Paracelsus zusammengefasst und wirksam weiterentwickelt. Paracelcus war in einer Bergbauregion aufgewachsen und mit den Eigenschaften der Metalle und ihrer Verbindungen vertraut. Er glaubte nicht an die Wirkung von Kräutermischungen, die von herkömmlichen Ärzten verschrieben wurden, sondern maß den chemischen Verbindungen eine höhere Bedeutung bei. Den größten Teil seines Lebens lag er in heftigem Streit mit den Medizinern seiner Zeit. Im Lauf der Zeit baute er die Iatrochemie auf (Verwendung chemisch hergestellter Arzneimittel). Diese Wissenschaft gilt als Vorläufer der Pharmakologie.
Paracelsus und seine Nachfolger entwickelten viele neue Verbindungen und chemische Reaktionen. Er modifizierte die alte Schwefel-Quecksilber-Theorie von der Zusammensetzung der Metalle, indem er noch eine dritte Komponente hinzufügte: Salz sollte der dritte Erdbestandteil aller Stoffe sein. Die Erklärung lautete: Verbrennt man Holz, so ist das, was brennt, Schwefel; das, was verdampft, ist Quecksilber; und das, was zu Asche wird, ist Salz. Nach der Schwefel-Quecksilber-Theorie waren beide nur Prinzipien und keine materiellen Substanzen. Seine Betonung auf brennbarem Schwefel beeinflusste die spätere Entwicklung der Chemie im positiven Sinne. Die nach Paracelsus lebenden Iatrochemiker modifizierten einige seiner radikalen Ideen und stellten seine und ihre eigenen Rezepturen für die Herstellung chemischer Medikamente zusammen. Am Ende des 16. Jahrhunderts veröffentlichte Andreas Libavius dann seine Alchemia, die das iatrochemische Wissen seiner Zeit zusammenfasste und als erstes Handbuch der Chemie bezeichnet wird.
In der ersten Hälfte des 17. Jahrhunderts untersuchten einige Männer chemische Reaktionen experimentell. Dies taten sie aber nicht, um sie nutzbringend für andere Gebiete einzusetzen, sondern nur zu ihrem eigenen Vorteil. Der Arzt Jan Baptista van Helmont er verließ seine Praxis, um sich dem Studium der Chemie zu widmen verwendete die Waage für ein überzeugendes Experiment: Er zeigte, dass eine bestimmte Menge Sand mit einem Überschuss an Alkali zu Wasserglas reagiert. Wenn man dieses Wasserglas dann mit Säure behandelte, bildete sich wiederum die Ausgangsmenge Sand (Siliciumdioxid). Er erkannte, dass bei chemischen Vorgängen die Stoffe scheinbar zerstört werden und doch jeder an Substanz nichts verleuret. Mit diesem Experiment legte er den Grundstein für das Gesetz der Massenerhaltung (siehe Erhaltungssätze). Bei Untersuchungen luftförmiger Stoffe prägte van Helmont die Bezeichnung Gas. Damit war die Existenz einer neuen Stoffklasse mit eigenständigen physikalischen Eigenschaften nachgewiesen.
Im 17. Jahrhundert hatten die Experimentatoren herausgefunden, wie man ein Vakuum erzeugt nach der aristotelischen Theorie sollte es gar kein Vakuum geben. Die noch ältere Theorie von Demokrit stand wieder im Mittelpunkt des Interesses. Demokrit nahm an, dass sich Atome in einem leeren Raum bewegten. Der französische Philosoph und Mathematiker René Descartes und seine Anhänger entwickelten eine mechanistische Sicht der Materie: Allein aus Größe, Gestalt und Bewegung winziger Teilchen könnte man alle beobachtbaren Erscheinungen erklären. Die Mehrheit der Naturphilosophen und Iatrochemiker dieser Epoche vertrat die Ansicht, dass Gase keine chemischen Eigenschaften besäßen und lenkten ihre Aufmerksamkeit folglich auf das physikalische Verhalten von Gasen. Es entstand eine kinetische Molekültheorie der Gase. Die Experimente des englischen Physikers und Chemikers Robert Boyle waren in dieser Hinsicht besonders bemerkenswert. Seine Studien des spring of the air (Elastizität) wurden Teil des Boyle-Mariotteschen Gesetzes. Es verallgemeinert die umgekehrte Beziehung zwischen Druck und Volumen in Gasen das Produkt aus Druck und Volumen ist bei gleich bleibender Temperatur konstant.
Während sich die Naturphilosophen über mathematische Gesetze den Kopf zerbrachen, experimentierten die frühen Chemiker lieber in ihren Laboratorien, um mit chemischen Theorien die beobachteten Reaktionen zu erklären. Die Iatrochemiker maßen dabei dem Schwefel und den Theorien von Paracelsus besondere Aufmerksamkeit zu. In der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts entwickelte der deutsche Arzt, Ökonom und Chemiker Johann Joachim Becher ein ganzes System um dieses Prinzip. Er vermutete, dass beim Verbrennen organischer Substanz ein flüchtiger Stoff aus dem brennenden Material austrat. Sein Schüler Georg Ernst Stahl baute darauf eine Theorie auf, die sich unter den Chemikern fast ein Jahrhundert lang behaupten konnte.
Stahl nahm an, in jedem Stoff sei ein brennbarer Teil enthalten, der bei der Verbrennung in die Luft entweicht. Er nannte diesen Teil Phlogiston, abgeleitet von dem griechischen Wort für entzündlich. Das Rosten von Metall geschah seiner Ansicht nach auf ähnliche Weise wie die Verbrennung, und Phlogiston entwich dabei. Die Pflanzen absorbierten dann das Phlogiston aus der Luft und waren entsprechend damit angereichert. Wenn man Calcium- oder andere Metalloxide mit Holzkohle erhitzte, so sollte das Phlogiston wieder in die Oxide zurückgelangen. Aus dieser Hypothese folgte, dass Calciumoxid ein Element war und das bei der Reaktion mit Holzkohle entstandene Metall eine Verbindung. Diese Theorie ist eine ziemlich genaue Umkehrung des modernen Konzepts von Oxidation und Reduktion. Sie beinhaltet die wieder rückgängig zu machende Umwandlung eines Stoffes und konnte einige Beobachtungen erklären. Allerdings haben jüngste Studien der chemischen Literatur dieser Zeit enthüllt, dass die Phlogistontheorie unter den Chemikern nur in geringem Maße verbreitet war. Gegen Ende des 18. Jahrhunderts zweifelte besonders der französische Chemiker Antoine Laurent Lavoisier die Phlogistontheorie vehement an.
Etwa zur gleichen Zeit trug eine weitere Beobachtung zum besseren Verständnis der Chemie bei. Inzwischen waren schon eine Menge Chemikalien untersucht worden. Bestimmte Substanzen schienen leichter als andere mit einer gegebenen Chemikalie zu reagieren. Man sprach in diesen Fällen von einer größeren Affinität. Es wurden Arbeitstabellen aufgestellt, die die relativen Affinitäten bei der Reaktion verschiedener Chemikalien enthielten. Mit Hilfe dieser Tabelle konnte man sogar chemische Reaktionen annähernd voraussagen, bevor man sie im Labor durchführte.
Diese Fortschritte führten im 18. Jahrhundert zur Entdeckung neuer Metalle, ihrer Verbindungen und Reaktionen. Qualitative und quantitative analytische Methoden wurden entwickelt. Die Wissenschaft der analytischen Chemie war geboren. Trotzdem konnte der volle Umfang der Chemie noch nicht erfasst werden. Noch immer glaubte man, Gase seien nur zu physikalischen Umwandlungen, nicht aber zu chemischen Reaktionen fähig.
Die chemische Untersuchung von Gasen, die man allgemein als Äther bezeichnete, gewann erst mit der Erfindung der pneumatischen Wanne durch den britischen Physiologen Stephen Hales an Bedeutung. Damit ließen sich Gase über Wasser auffangen und ihr Volumen messen. Beim Verbrennen von festen Stoffen in einem Reagenzglas mit Stopfen leitete man die Gase über ein Glasrohr in ein zweites Reagenzglas. Dieses Auffanggefäß war mit der Öffnung voran in die wassergefüllte Wanne eingetaucht. Die pneumatische Wanne wurde bald vielerorts zum Auffangen und zur Untersuchung von Gasen verwendet. Ihr Vorteil: Beim Auffangen vermischten sich die Gase nicht mit gewöhnlicher Luft. Es stellten sich rasch Fortschritte ein, und der Wissensstand über die verschiedenen Gase erreichte ein neues Niveau.
Den Durchbruch zum Verständnis der chemischen Bedeutung von Gasen schaffte im Jahr 1756 in Edinburgh Joseph Black mit seinen Studien über die Reaktionen von Magnesium- und Calciumcarbonaten. Beim Erhitzen dieser Verbindungen gaben sie ein Gas ab. Übrig blieb ein Rückstand, den Black gebranntes Magnesia bzw. Kalk nannte. Es waren die Oxide der verwendeten Verbindungen. Kalk reagierte dann mit Alkali (Natriumcarbonat) unter Bildung der ursprünglich eingesetzten Salze. Es musste also das Gas Kohlendioxid sein, das bei chemischen Reaktionen beteiligt war. Black nannte es fixierte Luft. Jetzt war bewiesen, dass auch Gase an chemischen Reaktionen beteiligt sein können. Innerhalb kurzer Zeit waren viele Gase als eigenständige Substanzen identifiziert.
Dem britischen Physiker Henry Cavendish gelang es im nächsten Jahrzehnt, brennbare Luft (Wasserstoff) in reiner Form darzustellen. Außerdem füllte er die pneumatische Wanne nicht mit Wasser, sondern mit Quecksilber. Dadurch ließen sich auch wasserlösliche Gase isolieren. Mit dieser Vorrichtung fand der britische Chemiker und Theologe Joseph Priestley fast ein Dutzend neue Gase und untersuchte sie. Priestleys wohl bedeutendste Entdeckung war der Sauerstoff, der unabhängig von ihm auch durch Carl Wilhelm Scheele gefunden wurde. Priestley erkannte, dass dieses Gas als Bestandteil gewöhnlicher Luft für die Verbrennung verantwortlich war und die Atmung ermöglichte. Er schlussfolgerte allerdings: Brennbare Substanzen verbrennen in diesem Gas heftiger, und Metalle bilden schneller Kalke, da das Gas frei von Phlogiston ist. Folglich nimmt das Gas Phlogiston, das in der brennbaren Substanz oder dem Metall enthalten ist, schneller auf als gewöhnliche Luft. Diese enthält schon etwas Phlogiston. Priestley nannte sein neu entdecktes Gas dephlogistisierte Luft und verteidigte seine Überzeugung bis an sein Lebensende.
Inzwischen gab es in Frankreich einschneidende chemische Fortschritte, besonders im Laboratorium von Antoine Laurent de Lavoisier. Er war der Tatsache nachgegangen, dass Metalle schwerer werden, wenn man sie in der Luft verglüht. Ein widersprüchliches Ergebnis, denn sie müssten doch nach der gängigen Theorie Phlogiston abgeben. Im Jahr 1774 besuchte Priestley Frankreich und erzählte Lavoisier von seiner Entdeckung der entphlogistonierten Luft. Lavoisier erkannte die Bedeutung dieser Substanz und deutete den Vorgang der Verbrennung richtig. Der Weg für eine chemische Revolution, die das Zeitalter der modernen Chemie einleitete, war damit geebnet. Lavoisier gab dem Gas den Namen Lebensluft. Später änderte er den Namen in oxygen (= Säurebildner; Sauerstoff).
Lavoisier bewies in einer Reihe gut durchdachter Experimente, dass Luft 20 Prozent Sauerstoff enthält und die Verbrennung dadurch zustande kommt, dass sich eine brennbare Substanz mit Sauerstoff vereinigt. Wird Kohlenstoff verbrannt, so entsteht fixierte Luft (Kohlendioxid). Phlogiston gibt es demzufolge nicht! Lavoisier nutzte die Laborwaage, um seine Arbeit quantitativ zu untermauern. Er definierte die Elemente als Stoffe, die mit chemischen Mitteln nicht weiter zerlegt werden können. Unabhängig voneinander erkannten Lavoisier und der russische Chemiker Michail Wassiljewitsch Lomonossow das Gesetz von der Erhaltung der Masse in seiner vollen Bedeutung: Bei allen chemischen Vorgängen bleibt die Gesamtmasse der Reaktionsteilnehmer unverändert (siehe Erhaltungssätze). Lavoisier ersetzte außerdem die alten chemischen Benennungen, die ja auf alchimistischer Gepflogenheit beruhten, durch die auch heute noch verwendete rationale chemische Nomenklatur und wirkte bei der Gründung der ersten chemischen Zeitschrift mit. Während der Französischen Revolution fiel Lavoisier im Jahr 1794 aus politischen Gründen der Guillotine zum Opfer. Seine Mitarbeiter führten die Arbeiten zum Aufbau einer modernen Chemie weiter. Später schlug der schwedische Chemiker Jöns Jakob von Berzelius vor, die Atome durch die Anfangsbuchstaben ihrer Elementnamen zu symbolisieren. Ihm verdankt die Chemie die ersten genauen Atomgewichtsbestimmungen und die ersten Atomgewichtstabellen (1818).
Am Beginn des 19. Jahrhunderts war die Genauigkeit in der analytischen Chemie weiter fortgeschritten. Die Chemiker konnten nachweisen, dass einfache Verbindungen die ihnen geläufig waren feststehende und unveränderliche Mengen an den Elementen enthalten, aus denen sie bestehen. In Einzelfällen gab es aber auch mehr als eine Verbindung aus den gleichen Elementen. Zur gleichen Zeit bewies der französische Chemiker und Physiker Joseph Gay-Lussac, dass die Volumenverhältnisse miteinander reagierender Gase in einfachen ganzzahligen Verhältnissen zueinander stehen. Der englische Wissenschaftler John Dalton fand im Jahr 1803 auf Grund vorangegangener spekulativer Annahmen über den atomaren Aufbau der Materie und auf Grund von daraufhin unternommenen Experimenten das Gesetz der multiplen Proportionen. Es lautet: Die Gewichtsverhältnisse zweier zu sich verschiedener chemischer Verbindungen vereinigender Elemente stehen im Verhältnis einfacher ganzer Zahlen. Das hört sich im ersten Augenblick kompliziert an, hat aber einen einfachen Hintergrund: Häufig bilden zwei Elemente nicht nur eine, sondern mehrere Verbindungen miteinander. So lassen sich beispielsweise Stickstoff und Sauerstoff allein zu fünf verschiedenen Verbindungen verknüpfen. Vergleicht man nun die Gewichtsverhältnisse, so stellt man fest, dass sie nicht willkürlich voneinander unabhängige Zahlenwerte darstellen, sondern untereinander in einem einfachen Zusammenhang stehen.
Die Deutung des Gesetzes der multiplen Proportionen versuchte Dalton 1808 mit seiner Atomhypothese. Danach bestehen die chemischen Elemente aus kleinsten Teilen, den Atomen. Diese Atome verbinden sich in gewissen Zahlenverhältnissen zu den kleinsten Verbindungen, den Molekülen. Die Existenz von Molekülen konnte Dalton jedoch nicht beweisen.
Einen entscheidenden Beitrag zur Lösung dieses Problems leistete im Jahr 1811 der italienische Physiker Amedeo Avogadro. Er fand heraus, dass die Teilchenzahlen der Gase in gleich großen Volumina bei gleicher Temperatur und gleichem Druck auch gleich sind. Erst diese Erkenntnis gestattete die Aufstellung sinnvoller Formeln und Gleichungen sowie auch die Ermittlung relativer Atommassen. Avogadro erhielt beispielsweise für Wasser die Molekülformel H2O, für Sauerstoff O2 und für Wasserstoff H2.
Die Analyse von Wasser ergab auf je ein Gramm Wasserstoff 7,936 Gramm Sauerstoff. Also ist ein Sauerstoffatom 7,936-mal schwerer als zwei Wasserstoffatome. Dalton hatte das Atomgewicht des Wasserstoffes willkürlich gleich eins gesetzt. Anhand der Analysenergebnisse war dem Sauerstoff der Wert 2 × 7,936 = 15,872 zuzuordnen. Man setzte das Atomgewicht von Sauerstoff willkürlich auf 16 fest, denn 16 ist die ganze Zahl, die dem Wert 15,872 am nächsten kommt. Im Lauf der Zeit erwies es sich als zweckmäßiger, nicht den Wasserstoff, sondern den Sauerstoff zur Vergleichsbasis für relative Atomgewichte zu wählen. Das Atomgewicht der meisten Elemente wurde ja nicht aus der Zusammensetzung der Wasserstoffverbindungen ermittelt, sondern stammte aus der Zusammensetzung der zahlreicher vorkommenden Sauerstoffverbindungen.
Auf dem ersten internationalen Chemikerkongress 1860 in Karlsruhe unterstützte der italienische Chemiker Stanislao Cannizzaro im Wesentlichen das Avogadrosche Gesetz. Er vertrat allerdings die Ansicht, das Gesetz sei nur bei elementaren Gasen anwendbar, die aus zwei Atomen pro Molekül bestehen. Die relative Molekülmasse von Sauerstoff, 32, wurde schnell durchgesetzt. Ausgedrückt in Gramm, wurde sie als Gramm-Molekül Sauerstoff bezeichnet, oder noch einfacher als 1 Mol Sauerstoff. Chemische Berechnungen wurden normiert, und man arbeitete mit festgelegten Formeln.
Andere Entdeckungen machte man auf dem Gebiet der Elektrochemie. 1800 erfand Alessandro Volta die voltaische Zelle, einen Vorläufer der elektrischen Zelle. Im Jahr 1807 gelang dem englischen Naturforscher Sir Humphry Davy die Darstellung metallischen Natriums und Kaliums durch Elektrolyse der geschmolzenen Hydroxide.
Die größten chemischen Fortschritte im 19. Jahrhundert fielen in das Ressort der organischen Chemie. Ende des 18., Anfang des 19. Jahrhunderts vertrat man die Ansicht, dass organische Stoffe nur von lebenden Organismen aufgebaut werden und sich nur aus diesen isolieren lassen. Mit den ersten Synthesen organischer Stoffe aus anorganischen Material musste diese Auffassung überdacht werden. So gelang Friedrich Wöhler 1827 die Synthese von Harnstoff aus Ammoniumcyanat. Die Strukturtheorie vermittelte die Vorstellung, wie Atome tatsächlich angeordnet waren. Sie ermöglichte es, viele Verbindungen vor der Herstellung vorauszusagen. Die so gefundenen Farbstoffe, Arzneimittel und Sprengstoffe führten, besonders in Deutschland, zum Aufbau einer ausgedehnten chemischen Industrie.
Zur gleichen Zeit entwickelte sich die physikalische Chemie. Einige Chemiker versuchten angeregt durch die Fortschritte in der Physik , mathematische Methoden auch in ihrer Wissenschaft anzuwenden. So führten Untersuchungen von Reaktionsgeschwindigkeiten zur Ausarbeitung kinetischer Theorien, die sowohl für die Industrie als auch für die reine Wissenschaft von Bedeutung waren. Während sich die chemische Kinetik mit dem zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen und der Aufklärung von Reaktionsmechanismen beschäftigt, besteht das Hauptziel der chemischen Thermodynamik darin, das Verhalten chemischer Systeme im Gleichgewicht (dynamisches Gleichgewicht) aufzuklären. Mit Hilfe der Thermodynamik lassen sich Aussagen treffen, ob und unter welchen Bedingungen eine Reaktion möglich ist. Dabei sind auch die Energiebilanz, die mit der Stoffumwandlung verbunden ist, und die möglichen Ausbeuten in die Vorhersagen eingeschlossen. Zusätzlich lässt sich einschätzen, wie das Gleichgewicht durch Druck und Temperatur beeinflusst werden kann. Weitere Entdeckungen folgten. Mit Hilfe ihres selbstgebauten Spektroskops gelang es Robert Wilhelm Bunsen und Gustav Robert Kirchhoff 1860 die Elemente Rubidium und Cäsium zu entdecken. Beide gelten als die Begründer der Spektralanalyse. Untersuchungen zu den Emissions- und Absorptionsspektren der Elemente und ihrer Verbindungen nutzten sowohl Chemikern als auch Physikern. Es entstand das Gebiet der Spektroskopie. Außerdem wurde mit der Grundlagenforschung in der Kolloid- und Photochemie begonnen.
Die anorganische Chemie war inzwischen so weit entwickelt, dass sie einer Systematik bedurfte. Die Zahl der neu entdeckten Elemente war beständig angestiegen, es gab aber keine Methode, sie zu klassifizieren und Ordnung in ihre Reaktionen zu bringen. Unabhängig voneinander entdeckten der russische Chemiker Dmitri Iwanowitsch Mendelejew (1869) und der deutsche Chemiker Julius Lothar Meyer (1870) das Periodensystem der Elemente. Damit war man in der Lage, neu entdeckte Elemente einzuordnen und konnte ihre Eigenschaften voraussagen. Nach tief greifenden elektrochemischen Untersuchungen postulierte 1887 der schwedische Chemiker Svante August Arrhenius, dass die Salze in Lösungen dissoziieren und als Ionen mit elektrischen Ladungen vorliegen.
Gegen Ende des 19. Jahrhunderts war in Chemie und Physik offensichtlich eine Entwicklungsstufe erreicht, in der keine grundlegenden neuen Entdeckungen mehr bevorstanden. Das änderte sich aber gründlich mit der Entdeckung der Radioaktivität. Sie wurde vom französischen Physiker Antoine-Henry Becquerel am Uran entdeckt (1896). Im Jahr 1898 isolierten Marie und Pierre Curie das Radium aus Pechblende, einem Uranoxid. Später folgten die meisten der bis dahin noch unbekannten Transurane (siehe Kernchemie).
Im 20. Jahrhundert begann die Entwicklung der Biochemie. Anfangs befasste man sich in dieser Disziplin mit einfachen Analysen von Körperflüssigkeiten. Später entwickelte man Methoden, mit denen die Art und Funktionsweise auch der kompliziertesten Zellbestandteile erforscht werden konnten. Die Biochemiker hatten bis zur Mitte dieses Jahrhunderts den genetischen Code aufgeklärt und waren sich der Funktion des Gens, als Grundlage allen Lebens, bewusst. Mit dem sprunghaften Anstieg der Erkenntnisse war ein neuer Wissenschaftszweig entstanden die Molekularbiologie.
Die jüngsten Fortschritte in Biotechnologie und Werkstoffwissenschaft haben die Grenzen der chemischen Forschung klar abgesteckt. Mittels analytischer Technik konnten in der Biotechnologie internationale Erfolge bei der Entschlüsselung des menschlichen Genoms erzielt werden. In der Materialforschung wird an der Entwicklung neuer Materialien und auch neuer Geräte gearbeitet. Zu den jüngsten Errungenschaften gehören keramische Verbindungen, die ihre Supraleitfähigkeit auch bei Temperaturen über 196 °C behalten. Weitere Beispiele sind lichtemittierende Polymere und die vielgestaltigen Verbindungen, die zur Entdeckung von Buckminster-Fullerenen führten.
Für herkömmliche Forschungsgebiete der Chemie wurden neue, wirkungsvolle Analysengeräte entwickelt. Lasertechniken liefern beispielsweise Momentaufnahmen von chemischen Reaktionen in der Gasphase, die im Femtosekundenbereich (ein Millionstel von einem Milliardstel einer Sekunde) ablaufen.
Am Anfang stand die industrielle Revolution. Das Leblanc-Verfahren zur Herstellung von Soda beispielsweise wurde 1791 in Frankreich entwickelt und 1823 in England kommerzialisiert. Es zählte zu den ersten großtechnischen Produktionsprozessen.
Im Zuge des raschen Wachstums der organisch-chemischen Industrie am Ende des 19. Jahrhunderts entstanden in Deutschland mächtige Farben- und Pharmaziekonzerne. Nach dem 1. Weltkrieg bildeten sich auch in anderen Industriestaaten größere Chemiekonzerne und Fabriken. Junge Industriezweige entstanden. Beispielsweise wurden Reaktionsprozesse mit Enzymen mehr und mehr in der Produktion eingesetzt, weil sie geringe Kosten verursachen und hohe Ausbeuten bringen. In einigen Ländern wie z. B. den USA wird auch an Methoden gearbeitet, um mittels Gentechnologie Mikroorganismen für industrielle Zwecke herzustellen.
Chemie und menschliches Leben stehen in engem Zusammenhang. In früheren Zeiten nutzte man chemische Methoden, um Naturprodukte zu isolieren und sie auf bessere Art anzuwenden. Im 20. Jahrhundert wurden dann Verfahren entwickelt, um völlig neuartige Stoffe zu synthetisieren, die entweder bessere Eigenschaften als die Naturprodukte besaßen oder sie durch ihre geringeren Herstellungskosten ganz ersetzten. Durch die Vielfalt möglicher Synthesewege erschienen gänzlich neue Materialien mit neuartigen Einsatzmöglichkeiten auf dem Markt. Kunststoffe und neue Textilien wurden entwickelt, ebenso wie Medikamente. Die Bildung interdisziplinärer Wissenschaften wie Geochemie oder Biochemie brachte weiteren wissenschaftlichen Fortschritt.
Die wissenschaftliche Entwicklung der letzten Jahre ist Aufsehen erregend, obwohl man neben dem Nutzen die Verantwortlichkeiten nicht außer Acht lassen sollte. Radioaktive und viele andere Substanzen verursachen Krebs und führen zu Mutationen von Erbmaterial. Des Weiteren haben die anfangs unterschätzte Anreicherung von Pestiziden in Pflanzen und Tierzellen sowie die in der Industrie anfallenden Nebenprodukte oft schädliche Wirkungen. Aufgrund dieser Tatsachen entstanden neue Studienbereiche in den Umweltwissenschaften und der Ökologie.
Biochemie, die Wissenschaft von den chemischen Bestandteilen der Lebewesen und den Reaktionen, die den Lebensvorgängen zugrundeliegen. Die Biochemie ist sowohl Teilgebiet der Chemie als auch der Biologie. Die Vorsilbe Bio- ist von bios abgeleitet, dem griechischen Wort für Leben. Biochemie hat vor allem das Ziel, den Aufbau und das Verhalten biologischer Moleküle aufzuklären. Dies sind kohlenstoffhaltige Verbindungen, aus denen sich die verschiedenen Teile lebender Zellen zusammensetzen. Zudem führen biologische Moleküle die chemischen Reaktionen aus, mit deren Hilfe Zellen wachsen, sich fortpflanzen und Energie umsetzen.
In jeder Zelle gibt es eine gewaltige Vielfalt an Molekülen. Ihre Struktur bestimmt darüber, an welchen chemischen Reaktionen sie teilnehmen können und welche Funktion sie somit für die Lebensvorgänge der Zelle erfüllen. Die wichtigsten Klassen biologischer Moleküle sind Nucleinsäuren, Proteine, Kohlenhydrate und Lipide.
Nucleinsäuren dienen zum Speichern und Umsetzen genetischer Informationen. Ihre riesigen Moleküle sind lange Ketten aus Untereinheiten, den Nucleotiden, die in genau festgelegter Reihenfolge (Sequenz) angeordnet sind. Sie werden von anderen Zellbestandteilen abgelesen und steuern die Herstellung der Proteine.
Proteine sind große Moleküle, die ebenfalls aus Einzelbausteinen bestehen, den Aminosäuren. Aus nur 20 verschiedenen Aminosäuren stellt die Zelle viele tausend unterschiedliche Proteine her, von denen jedes in der Zelle eine höchst spezialisierte Aufgabe erfüllt. Die interessantesten Proteine sind für den Biochemiker die Enzyme gewissermaßen die Arbeitspferde der Zelle. Enzyme wirken als Katalysatoren, d. h. sie beschleunigen chemische Reaktionen.
Kohlenhydrate sind die wichtigsten Energielieferanten; sie enthalten Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Die grünen Pflanzen und manche Bakterien stellen durch Photosynthese einfache Kohlenhydrate (Zucker) aus Kohlendioxid und Wasser her, wobei das Sonnenlicht die Energie liefert. Tiere nehmen Kohlenhydrate mit der Nahrung auf. Die Zellen bauen die Kohlenhydrate ab und gewinnen daraus Energie, oder sie verwenden die Moleküle als Rohmaterial und setzen sie zu anderen Verbindungen um.
Lipide sind fettartige Verbindungen, die in der Zelle unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Manche werden als energiereiche Nährstoffe gespeichert, andere dagegen sind lebenswichtige Bausteine für die Zellmembran.
Daneben findet man in den Zellen noch zahlreiche andere Moleküle mit vielfältigen Funktionen: Sie transportieren z. B. Energie durch die Zelle, fangen Sonnenenergie ein und machen sie für chemische Reaktionen nutzbar; außerdem dienen sie als Hilfsmoleküle (Cofaktoren) für die Enzymtätigkeit. Alle diese Moleküle und damit auch die ganze Zelle sind in ständigem Wandel begriffen. Eine Zelle bleibt nur dann gesund, wenn sie ununterbrochen Proteine, Kohlenhydrate und Lipide auf- und abbaut, beschädigte Nucleinsäuren repariert und Energie erzeugt und speichert. Diese aktiven, mit Energieumsatz verbundenen Vorgänge bezeichnet man in ihrer Gesamtheit als Stoffwechsel. Ein Hauptanliegen der Biochemie besteht darin, den Stoffwechsel so weit aufzuklären, dass man Veränderungen in den Zellen vorhersagen und beeinflussen kann. Zu den praktischen Anwendungen der biochemischen Forschung gehören Behandlungsmethoden für viele Stoffwechselkrankheiten, Antibiotika zur Bekämpfung von Bakterien, und Methoden zur Produktionssteigerung in Industrie und Landwirtschaft. Diese Fortschritte wurden in den letzten Jahren durch die Gentechnik intensiviert.
Geologie (griechisch ge: Erde, -logia: Wissen von), die Wissenschaft von der festen Erde. Gegenstand der Geologie sind insbesondere die Gesteine der Erde (und auch anderer Planeten) sowohl an der Erdoberfläche wie im Erdinneren. Die Geologie untersucht die gegenwärtigen Strukturen der Erde, die Prozesse, die diese Strukturen hervorgebracht haben, und die Geschichte der Erde. Geologisches Denken bewegt sich also immer in den Dimensionen von Raum und Zeit. Die Geologie stützt sich auch auf die Erkenntnisse und Methoden der anderen Naturwissenschaften, auf Mathematik, Physik, Chemie und Biologie. Innerhalb der Geowissenschaften nimmt die Geologie eine zentrale Stellung ein. Alle Geowissenschaften sind aber untereinander eng verbunden. Da sich viele Gebiete thematisch und methodisch überschneiden, ist eine gewisse Interdisziplinarität charakteristisch für geowissenschaftliche Forschungen. Eine Gliederung in Fächer ist daher eher akademisch als inhaltlich motiviert.
Die Allgemeine Geologie untersucht den stofflichen Aufbau und die Struktur der Erde, die geologischen Kräfte, Prozesse und Phänomene sowie die dahinter stehenden Gesetzmäßigkeiten. Sie unterscheidet dabei zwischen exogenen und endogenen Kräften. Exogene Kräfte wirken von außen, dazu gehören Luft (Wind), Wasser, Eis, Sonneneinstrahlung, Schwerkraft und in geringerem Umfang auch die Tätigkeiten der Lebewesen; exogene Vorgänge sind u. a. Erosion, Verwitterung und Sedimentation. Dagegen wirken endogene Kräfte aus dem Erdinneren. Sie gehen hauptsächlich auf thermische Energie zurück, denn die Erde wird durch radioaktiven Zerfall aufgeheizt, und sie enthält auch noch Restwärme ihres ehemals glutflüssigen Urzustands. Wärme- und Stoffunterschiede bewirken Dichteunterschiede diese versuchen sich durch Bewegung auszugleichen. Im Erdkern und im Erdmantel haben sich daher großräumige Konvektionsströme eingestellt, deren genaues Ausmaß noch nicht bekannt ist. Jedenfalls wird die feste Lithosphäre, die aus der Erdkruste und dem obersten Teil des Erdmantels besteht, von der darunter liegenden, plastischen und langsam fließenden Asthenosphäre in Bewegung gehalten. Die dadurch hervorgerufenen Kräfte sind für Plattenbewegungen, für Brüche und Verfaltungen, für Vulkanismus und Plutonismus, für Erdbeben sowie für Hebungen und Senkungen der Erdkruste verantwortlich. Durch diese Prozesse wird die Erdkruste ständig umgestaltet. Die Tektonik untersucht speziell die Strukturen, Deformationen und Störungen der Erdkruste, z. B. Falten, Verwerfungen und die Lagerung von Gesteinen. Mit den Platten und ihren Bewegungen befasst sich die Plattentektonik.
Die Historische Geologie leitet aus den Gesteinen, Fossilien und Strukturen den Ablauf der erdgeschichtlichen Prozesse und Ereignisse ab, sie widmet sich also vorrangig der zeitlichen Dimension geologischer Fragestellungen. Die Erdgeschichte erstreckt sich über etwa 4,5 Milliarden Jahre. Die meisten geologischen Prozesse laufen unvorstellbar langsam ab, sie bringen erst in Jahrmillionen Phänomene wie Gebirge, Ozeane, Sedimentschichten oder Lagerstätten hervor. Die Historische Geologie ist eng verbunden mit der Paläontologie, der Lehre von der Geschichte des Lebens und den fossilen Resten der (meist ausgestorbenen) Tiere und Pflanzen (siehe geologische Zeitrechnung).
Die Geophysik untersucht die (vor allem großräumigen) Strukturen der Erde mit Hilfe physikalischer Methoden. Sie allein kann beispielsweise Aufschluss geben über den tieferen Aufbau der Erde, über Erdmantel und -kern, die direkter geologischer Beobachtung nicht zugänglich sind. Die Geophysik beobachtet vor allem Erdbeben (Seismologie, Seismik), das Magnetfeld der Erde, und zwar sowohl das gegenwärtige wie das in den Gesteinen fixierte, historische Magnetfeld (Paläomagnetismus), und die natürliche Radioaktivität. Zur Geophysik gehören auch die Altersbestimmung von Mineralien und Gesteinen durch Messung des radioaktiven Zerfalls bestimmter Isotope sowie ferner die Physik der Ozeane und der Atmosphäre. Die Geothermik untersucht die ungleiche Wärmeverteilung in der Erdkruste. Die Temperatur nimmt in der oberen Erdkruste im weltweiten Durchschnitt um 1 ºC pro 33 Meter zu, das ist die so genannte geothermische Tiefenstufe. Von diesem Durchschnittswert gibt es größere regionale Abweichungen. In Gebieten mit erhöhtem Wärmefluss kann die geothermische Energie für die Stromerzeugung oder zu Heizzwecken gewonnen werden. Dies ist insbesondere in Vulkangebieten möglich. In Italien liefert z. B. seit 1909 ein geothermisches Kraftwerk Strom, in Island werden die Häuser mit Wasser aus heißen Quellen geheizt.
Die Geochemie untersucht die chemische Zusammensetzung der Erde. Die Dimensionen reichen dabei von der einzelnen Gesteinsprobe bis zur Verteilung der Stoffe in der Gesamterde und im Kosmos. Die räumliche und zeitliche Verteilung der Elemente in der Erdkruste gibt wertvolle Hinweise zur Allgemeinen und Historischen Geologie.
Die Mineralogie ist die Wissenschaft von den Mineralien und Gesteinen. Zu ihr gehören speziellere Gebiete wie Kristallographie, Petrographie, Petrologie, Sedimentologie, Vulkanologie. Die Bodenkunde untersucht den Aufbau und die Entstehung der Böden. In ihr überschneidet sich die Geologie mit Klimatologie, Hydrologie, Biologie sowie mit Forst- und Agrarwissenschaft.
Wenn die vorgenannten Disziplinen, vor allem Geophysik, Mineralogie und Bodenkunde, auch zahlreiche praktische Anwendungen besitzen, so zählen doch zur Angewandten Geologie nur solche Disziplinen, die überhaupt erst aus den Bedürfnissen ihrer praktischen Anwendung entstanden sind. Die Lagerstättenkunde hat die Aufgabe, nutzbare Rohstoffe zu finden, zu untersuchen und ihren Abbau zu leiten. Das sind Erze und Rohstoffe zur Energiegewinnung, für die chemische Industrie und für Baustoffe, ferner Edelsteine. Spezielle Disziplinen sind Erdöl- und Montangeologie (siehe Bergbau). Die Hydrologie befasst sich mit den Süßwasservorkommen der Erde, das sind vor allem Grundwasser, aber auch Fließgewässer. Die Ingenieurgeologie hat die Aufgabe, die geologischen Voraussetzungen für Bauvorhaben zu klären. Sie untersucht den Baugrund für Häuser, Straßen, Tunnel, Staudämme etc. Durch Industrialisierung und Bevölkerungswachstum ist der Mensch ein geologischer Faktor geworden. Diese Auswirkungen untersucht die Anthropogeologie. Aufgabe der Umweltgeologie ist z. B. die Untersuchung möglicher Standorte von (Sonder-)Mülldeponien (siehe Abfallwirtschaft), der Endlagerung radioaktiver Abfälle (siehe Kernenergie), des Verbleibs schädlicher Stoffe in Gesteinen, im Boden (z. B. Bodenversauerung) und in Gewässern, besonders im Grundwasser.
Im Hinblick auf ihre räumliche Dimension ist die Geologie auf die Ergebnisse der Kartographie und Geodäsie angewiesen. Topographische Karten sind die Grundlage für geologische Karten. Auch Luftbilder und Satellitenbilder sind wichtige Hilfsmittel. Durch die Raumfahrt und die Weltraumforschung kam die Mond- und Planeten-Geologie hinzu.
Die Geologie ging schon immer von der Untersuchung einzelner Regionen aus. Die Regionale Geologie untersucht geologische Baueinheiten (z. B. den kristallinen Sockel des Schwarzwaldes), bestimmte Landschaften (den Schwarzwald aus Grund- und Deckgebirge) oder politische Einheiten wie Staaten oder Länder. Die geologische Landesaufnahme ist in Deutschland Aufgabe der geologischen Landesämter, die auch die amtlichen geologischen Karten herausgeben. Auf Bundesebene ist die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover zuständig. In Österreich ist die Geologische Bundesanstalt zuständig, in der Schweiz die Schweizerische Geologische Kommission. Die Geologie ist traditionell besonders eng mit der Physischen Geographie verbunden. Viele Fragen erfordern gemeinsame Anstrengungen. Gemeinsame Disziplinen sind vor allem Geomorphologie, Hydrologie, Glaziologie, Klimatologie und Paläoklimatologie sowie Ozeanographie.
Auch in vorwissenschaftlichen Zeiten hat sich der Mensch für die Gegenstände der späteren Geologie interessiert. Doch vermutlich beschränkte sich dieses Interesse des vor- und frühgeschichtlichen Menschen auf brauchbare Rohstoffe (Feuerstein, Salz) und ein Staunen über ungewöhnliche Naturerscheinungen. Rohstoffe wurden wohl ausschließlich durch Zufall gefunden, beim Bergbau verließ man sich auf Ausprobieren und eine gewisse Erfahrung. Naturbeobachtungen wurden in das allgemeine, mythologisch orientierte Weltbild integriert, Naturerscheinungen bis in die griechische und römische Antike mit Göttern und Göttinnen identifiziert (Pluton, Poseidon und Neptun, Hephästos und Vulkan). Aus der griechischen Naturphilosophie sind erste Spekulationen überliefert, die sich um rationale Erklärungen bemühen. So erkannte Xenophanes, dass sich fossile Muscheln von Lebewesen herleiten. Strabon erklärte ebenfalls, dass im Gebirge vorkommende fossile Muscheln lebenden Meeresmuscheln gleichen, und schloss daraus, dass sich die Gesteine im Meer gebildet und das Festland sich später gehoben hatte. Die Erkenntnisse der antiken Naturphilosophie konnten sich im Mittelalter, soweit sie nicht überhaupt vergessen waren, kaum gegen den biblischen Glauben behaupten. Eine vorübergehende Blüte erlebte das an Aristoteles orientierte Denken in Mittelasien, wo ein Gelehrter wie Avicenna sich um eine Erklärung der Entstehung von Gebirgen bemühte.
Die Geschichte der naturwissenschaftlichen Geologie begann mit der Renaissance. Leonardo da Vinci wies ebenso wie der Humanist Fracastro (1517) erneut auf den organischen Ursprung von Fossilien hin. In Deutschland beschrieb 1556 der Humanist Georg Bauer in seinem Werk De re metallica die Minerale und in weiteren Werken Bergbau und Hüttenwesen. Nicolaus Stensen (1638-1687), genannt Steno, erkannte, dass Schichtgesteine im Wasser abgelagert werden, und formulierte das stratigraphische Grundgesetz: Hangende (ein aus der Bergmannssprache übernommener geologischer Fachbegriff für: höher liegende) Schichten sind jünger als liegende (tiefere) Schichten. Er erkannte, dass Schichten ursprünglich horizontal abgelagert werden und später durch erdinnere Kräfte gefaltet und zerbrochen werden können. Steno zeichnete 1669 auch das erste geologische Profil. Die Forscher dieser Zeit dachten noch im Rahmen der biblischen Schöpfungsgeschichte. Als so genannte Diluvianisten, zu ihnen gehörte auch der Schweizer Naturforscher Johann Jakob Scheuchzer, deuteten sie Fossilien als Überreste der Sintflut.
In der Mitte des 18. Jahrhunderts begann mit der Abwendung von einer rein beschreibenden zu einer zunehmend erklärenden Betrachtungsweise die moderne Geologie. Das Beobachten und Sammeln erhielt einen größeren Wert. Es erschienen erste systematische Sammelwerke mit detaillierten Beschreibungen von Fossilien und 1743 die erste geologische Karte. Es waren vor allem Frankreich, Italien, die Schweiz, Deutschland und auch England, wo die geologische Forschung vertieft wurde.
Georg Christian Füchsel (1722-1773) löste, dem Geist der Aufklärung verpflichtet, die Erdgeschichte endgültig von der Schöpfungsgeschichte der Bibel. Füchsel beschrieb die Geologie Thüringens und zeichnete die erste geologische Karte des Landes. Er führte den Begriff Geognosie ein, der lange Zeit neben dem von Jean André Deluc (1727-1817) geprägten Begriff Geologie gebraucht wurde. Auf Füchsel geht auch eine grundsätzliche Betrachtungsweise zurück, die sich später unter dem Begriff Aktualismus gegen die Katastrophentheorie durchsetzte. Der Aktualismus (oder Unitarismus) geht von heute (aktuellen) beobachtbaren, meist sehr langsam verlaufenden Prozessen und von heutigen Phänomenen aus, um vergleichbare der Erdgeschichte zu erklären, während die Katastrophentheorie die Erdgeschichte aus einer Folge von weltweiten, plötzlichen und einschneidenden Katastrophen ableitete. Da sich diese Katastrophen mit Sintfluten identifizieren ließen, erlebte der Schöpfungsglauben in dieser Theorie ein kurzes Nachleben. Die wissenschaftlichen Grundlagen des Aktualismus erarbeiteten aber erst Karl Ernst Adolf von Hoff (1771-1837) und etwas später Charles Lyell (1797-1875). Hauptvertreter der Katastrophentheorie war der französische Forscher Georges Cuvier (1769-1832), einer der Begründer der wissenschaftlichen Paläontologie.
Im 18. Jahrhundert entbrannte eine andere Kontroverse zwischen zwei Theorien: die zwischen Neptunisten und Plutonisten. Gottlob Werner (1749-1817) war einer der Hauptvertreter des Neptunismus, der die Entstehung aller Gesteine (auch der vulkanischen) aus dem Wasser erklärte. Dagegen setzten die Plutonisten, angeführt von James Hutton, die Erklärung aus vulkanischen Ursprüngen. Diese Theorie wurde von Beobachtungen eines jüngeren und aktiven Vulkanismus gestützt. Leopold von Buch (1774-1853) steuerte seine Studien des aktiven Vesuv bei, Alexander von Humboldt (1769-1859) beobachtete in Südamerika aktiven Vulkanismus und Erdbeben.
Die Mitte des 19. Jahrhunderts brachte wieder eine Wende des geologischen Denkens: von einer mechanistisch zu einer historisch orientierten Wissenschaft. William Smith (1769-1839) erkannte als Erster Leitfossilien. Das sind Fossilien, die drei Bedingungen erfüllen müssen: Ihr Vorkommen war von möglichst kurzer Dauer, aber sie müssen möglichst häufig und weit (möglichst weltweit) verbreitet sein. So ermöglichen sie die präzise Markierung eines relativ kurzen Zeitabschnitts der Erdgeschichte und eine weltweite Parallelisierung der Schichtfolgen. Bernhard von Cotta (1808-1879) formulierte noch vor Darwin das von einem Fortschrittsgedanken getragene Entwicklungsgesetz der Erdgeschichte: Anorganische und organische Natur entwickeln sich notwendig vom Einfachen zum Komplizierten und Mannigfaltigen, vom Niederen zum Höheren. Von außerordentlicher Bedeutung war die Evolutionstheorie von Charles Darwin (1809-1882), der das Prinzip des Aktualismus auf die organische Natur übertrug. 1859 erschien sein epochales Werk Über den Ursprung der Arten.
Eduard Sueß (1831-1914) erklärte Erdbeben mit tektonischen Vorgängen und stellte eine erste umfassende Theorie der Gebirgsbildungen auf (Die Entstehung der Alpen, 1875; Das Antlitz der Erde, 1883-1909). Grundlage war die Kontraktionstheorie, der zufolge sich die Erde ständig abkühlt und dadurch schrumpft (kontrahiert). Durch die Verkleinerung faltet sich die Erdoberfläche: Es entstehen Faltengebirge. Diese Vorstellung blieb für Jahrzehnte bestimmend. James Dana (1813-1895) leitete aus der Kontraktionstheorie das Konzept der Geosynklinalen ab.
Die großen und weit reichenden Debatten des 19. Jahrhunderts hatten fast ausschließlich endogene Prozesse zum Gegenstand. Daneben entwickelte sich allmählich auch ein Interesse für die exogene Dynamik. Zum Beispiel erkannte der Forschungsreisende Ferdinand Freiherr von Richthofen (1833-1905) die Entstehung des Löß durch Wind und gesetzmäßige Zusammenhänge zwischen Klima und Boden. Richthofen erkannte (in den Dolomiten) auch erstmals, dass sich bestimmte carbonatische Gesteine aus ehemaligen Riffen gebildet haben eine nicht nur für die Alpengeologie wichtige Entdeckung.
Im 20. Jahrhundert fächerten sich die geologischen Methoden und Arbeitsgebiete zunehmend auf. Die Entdeckung der Radioaktivität erlaubte grundsätzlich neue Methoden der Altersbestimmung von Mineralien und Gesteinen; dadurch wurde erstmals eine sichere absolute Altersdatierung auch für älteste Gesteine möglich und das Alter der Erde bestimmbar. Die Entstehung der großen Gebirge hatte noch immer keine zufriedenstellende Erklärung gefunden. Insbesondere die Geologie der Alpen blieb Gegenstand heftiger Kontroversen. Die geologische Forschung suchte weiterhin nach einer verbindenden Theorie. Alfred Wegener (1880-1930) gab mit seiner Kontinentalverschiebungstheorie die Richtung vor. Heftig umstritten, mündete diese Vorstellung Jahrzehnte später in die Theorie der Plattentektonik ein. Diese Theorie ist heute gut abgesichert. Die Belege stammen vorwiegend von den Ozeanböden, also jenen Krustenteilen, die sich der geologischen Erkundung am längsten entzogen. Erst nachdem sich der geologische Forschungsschwerpunkt noch einmal verlagert hatte von der kontinentalen zur ozeanischen Kruste , ist unser Bild von der Geologie der Erde komplett.
Astronomie, Wissenschaft, die sich mit Himmelskörpern beschäftigt. In erster Linie umfasst die Astronomie Planeten und deren Satelliten, Kometen und Meteore, Sterne und interstellare Materie, als Galaxien bezeichnete Sternsysteme und Galaxiengruppen. Die moderne Astronomie teilt sich in mehrere Zweige: Die Astrometrie beschäftigt sich mit dem Studium der Position und der Bewegungen der Himmelskörper aufgrund von Beobachtungen. In der Astromechanik behandelt man die Bewegungen der Himmelskörper mit Hilfe der Gravitationstheorie und Mathematik. In der Astrophysik untersuchen Wissenschaftler die chemische Zusammensetzung der Himmelskörper mit Hilfe von spektroskopischen Analysen (siehe Spektroskopie). Den physikalischen Phänomenen versuchen sie mit den Gesetzen der Physik auf die Spur zu kommen. Thema der Kosmologie ist die Erforschung des Universums als Ganzem.
Es war vermutlich nicht nur die Neugier alter Völker bezüglich Tag und Nacht und Sonne, Mond und Sternen, die zu der Beobachtung der Himmelsphänomene führte. Der Ursprung der Astronomie lag wohl eher in der Notwendigkeit, genau die Zeitpunkte für die Saat und die Ernte zu bestimmen sowie Richtungen und Standorte auf langen Reisen festzustellen. Siehe Archäoastronomie
Den alten Völkern zeigte der Himmel viele regelmäßige Erscheinungen. Die helle Sonne, die den Tag von der Nacht trennte, ging jeden Morgen im Osten auf, bewegte sich während des Tages über den Himmel und ging im Westen, in der beinahe entgegengesetzten Richtung, wieder unter. Nachts waren Tausende von Sternen zu sehen. Wie die Sonne bewegten auch sie sich auf regelmäßigen Bahnen. Dauerhafte Sterngruppen schienen um einen festen Punkt am Himmel, dem nördlichen Himmelspol, zu rotieren. Diese Gruppierungen nannte man Sternbilder.
In der nördlichen gemäßigten Zone bemerkten die Menschen, dass Tag und Nacht unterschiedlich lang waren. An langen Tagen ging die Sonne im Nordosten auf und stand mittags hoch am Himmel. An den Tagen mit langen Nächten ging die Sonne im Südosten auf und stieg nicht so hoch. Beobachtungen von Sternen, die nach Sonnenuntergang im Westen oder vor Sonnenaufgang im Osten zu sehen sind, zeigten, dass sich die Position der Sonne zu den Sternen allmählich ändert. Wahrscheinlich entdeckten zuerst die Ägypter, dass sich die Sonne in ungefähr 365 Tagen und Nächten vollständig um die Kugel mit den Fixsternen dreht. Siehe Ekliptik
Weiteren Untersuchungen zufolge bewegten sich Sonne, Mond und fünf helle Planeten auf einer engen Bahn namens Tierkreis über die Sternenkuppel. Der Mond durchquert den Tierkreis schnell und überholt dabei die Sonne alle 29,5 Tage. Dieser Zeitraum wird synodaler Monat genannt. Sternbeobachter in alten Zeiten versuchten, die Tage und Monate oder Jahre in ein zusammenhängendes Zeitsystem, den Kalender, zu bringen. Da weder ein vollständiger Monat noch ein vollständiges Jahr eine ganze Zahl von Tagen umfassen, ordneten die Verfasser von Kalendern den Monaten eine verschiedene Anzahl von Tagen zu. Im Durchschnitt entsprachen diese Daten auf lange Sicht fast den tatsächlichen Werten. So sieht der moderne Kalender 97 Schaltjahre in einem Zeitraum von 400 Jahren vor. Dadurch hat ein Jahr durchschnittlich 365,2425 Tage, was ziemlich genau dem astronomisch bestimmten Wert von 365,2422 entspricht.
Die Sonne und der Mond durchziehen den Tierkreis immer von Westen nach Osten. Im Gegensatz dazu bewegen sich die fünf hellen Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn, die sich im Allgemeinen vor dem Hintergrund der Sterne auch nach Osten bewegen unterschiedlich lange nach Westen oder rückwärts. So sieht es aus, als würden die Planeten ihren Kurs nach Osten unberechenbar gestalten und Schleifen auf ihrem Weg einlegen. Seit dem Altertum glaubten die Menschen, Ereignisse am Himmel, besonders die Bewegungen der Planeten, wären mit ihrem eigenen Schicksal verbunden. Dieser Glaube führte zur Astrologie und zur Entwicklung von mathematischen Schemata für die Vorausberechnung von Planetenbewegungen.
Interessante Sternkarten und nützliche Kalender wurden von verschiedenen Völkern des Altertums entwickelt. Die größten Errungenschaften erzielten jedoch die Babylonier. Um ihren Kalender zu vervollkommnen, erforschten sie Sonne und Mond. Als ersten Tag eines Monats bezeichneten sie den Tag nach dem Neumond, wenn der zunehmende Mond zum ersten Mal nach Sonnenuntergang erscheint. Ursprünglich wurde dieser Tag durch Beobachtung ermittelt, aber später wollten ihn die Babylonier vorausberechnen. Um 400 v. Chr. bemerkten sie die unregelmäßige Geschwindigkeit, mit der sich Sonne und Mond von Westen nach Osten über den Tierkreis bewegten. Diese Himmelskörper scheinen sich auf der Hälfte ihrer Bahn mit zunehmender Geschwindigkeit zu bewegen, bis sie eine bestimmte höchste Geschwindigkeit erreichen, um dann wieder langsamer zu werden und zur Ausgangsgeschwindigkeit zurückzukehren. Die Babylonier versuchten, diesen Zyklus arithmetisch darzustellen, indem sie z. B. dem Mond zwei verschiedene Geschwindigkeiten zuordneten: eine feste Geschwindigkeit für die erste Hälfte des Zyklus und eine andere feste Geschwindigkeit für die andere Hälfte. Später verfeinerten sie die mathematische Methode, indem sie die Geschwindigkeit des Mondes als Faktor darstellten, der während der ersten Hälfte des Umlaufs linear vom Minimum auf das Maximum anwächst und dann bis zum Ende des Zyklus auf das Minimum abnimmt. Mit diesen Berechnungen der Bewegungen von Mond und Sonne konnten die babylonischen Sternforscher die Zeit des Neumonds und damit den Beginn des neuen Monats vorhersagen. Ein Nebenprodukt dieser Berechnungen war, dass sie die Positionen von Mond und Sonne für jeden Tag des Monats kannten.
Auf ähnliche Art und Weise wurden die Positionen der Planeten berechnet und ihre Bewegung nach Osten und Westen dargestellt. Archäologen haben Hunderte von Tontafeln mit diesen Berechnungen ausgegraben. Einige dieser Tafeln stammen aus den Städten Babylon und Uruk am Euphrat. Die Tafeln tragen die Namen von Astrologen jener Zeit, wie z. B. Naburiannu (um 491 v. Chr.) oder Kidinnu (um 379 v. Chr.). Diese Astrologen haben möglicherweise das Berechnungsschema entdeckt.
Griechische Astronomie
Die alten Griechen lieferten bedeutende theoretische Beiträge zur Astronomie. Homers Odyssee bezieht sich auf Sternbilder wie den Großen Bären, den Orion und die Pleiaden und beschreibt, wie man sich in der Navigation an den Sternen orientieren kann. Werke und Tage (Erga) von Hesiod informierte die Bauern, welche Sternbilder zu verschiedenen Jahreszeiten vor dem Morgengrauen aufgehen, um auf die richtigen Zeitpunkte zum Pflügen, Säen und Ernten hinzuweisen.
Wissenschaftliche Beiträge werden mit den Namen der griechischen Philosophen Thales von Milet und Pythagoras von Samos verbunden, obwohl keine ihrer eigenen Schriften erhalten sind. Die Legende, dass Thales die vollständige Verfinsterung der Sonne am 28. Mai 585 v. Chr. vorhersagte, ist möglicherweise unwahr. Um 450 v. Chr. begannen die Griechen ergebnisreiche Untersuchungen der Planetenbewegungen. Der Pythagoreer Philolaos (5. Jh. v. Chr.) nahm an, Erde, Sonne, Mond und die Planeten bewegten sich um ein zentrales Feuer, das durch eine dazwischenliegende Gegenerde verborgen sei. Nach dieser Theorie war die Drehung der Erde um das Feuer alle 24 Stunden für die täglichen Bewegungen der Sonne und der Sterne verantwortlich. Um 370 v. Chr. erklärte der Astronom Eudoxos von Knidos die beobachteten Bewegungen mit einer großen Kugel, die sich einmal am Tag um die Erde drehte. Auf der Kugelinnenseite, so die Erklärung weiter, befänden sich alle Sterne. Um die Bewegungen der Planeten zu deuten, nahm Eudoxos an, innerhalb der Sternenkugel seien die Planeten auf mehreren miteinander verbundenen durchsichtigen Kugeln befestigt. Diese drehten sich unterschiedlich.
Der griechische Himmelsbeobachter Aristarchos von Samos versuchte die Bewegungen am Himmel durch die Annahme zu erklären, dass sich die Erde alle 24 Stunden um die eigene Achse dreht und zusammen mit den anderen Planeten um die Sonne kreist. Diese Theorie, die unter der Bezeichnung geozentrisches System bekannt ist, blieb für ungefähr 2000 Jahre praktisch unangefochten.
Im 2. Jahrhundert v. Chr. verbanden die Griechen ihre Himmelstheorien mit sorgfältig geplanten Beobachtungen. Die Astronomen Hipparchos von Nicäa und Ptolemäus bestimmten die Positionen von ungefähr 1 000 hellen Sternen und benutzten die resultierende Sternkarte als Unterlage für die Messung der Planetenbewegungen. Sie tauschten das Kugelmodell des Eudoxos gegen ein flexibleres Modell mit Kreisbahnen aus. Grundlage ihres Modells ist die Existenz exzentrischer Kreisbahnen mit der Erde als gemeinsamen Mittelpunkt. Dadurch waren sie in der Lage, die unterschiedlich schnelle nach Osten gerichtete Bewegung von Sonne, Mond und Planeten entlang des Tierkreises darzustellen. Die periodischen Geschwindigkeitsschwankungen der Sonne und des Mondes und die Richtungsänderungen der Planeten erklärten sie sich folgendermaßen: Jeder Himmelskörper bewegt sich nach ihrer Theorie gleichmäßig auf einer zweiten Kreisbahn, einem so genannten Epizyklus. Sein Mittelpunkt sollte auf der ersten Kreisbahn liegen. Durch sorgfältige Wahl von Durchmesser und Geschwindigkeit der zwei Kreisbewegungen, die den einzelnen Himmelskörpern zugewiesen wurden, ließ sich deren beobachtete Bewegung darstellen. In einigen Fällen war eine dritte Kreisbahn erforderlich. Dieses Verfahren wurde von Ptolemäus in seinem frühen Werk Mathematike Syntaxis (sinngemäß: mathematische Synthese) beschrieben (siehe ptolemäisches System); dieses Werk erhielt später den Namen Megale Syntaxis (sinngemäß: größte Syntaxis; arabisch: Almagest). Der griechischen Mathematikerin und Philosophin Hypatia werden Kommentare zum Almagest und auch zu anderen mathematischen und philosophischen Schriften (z. B. Werke von Diophantos und Apollonios) zugeschrieben. Hypatia war außerdem Oberhaupt der neuplatonischen Schule in Alexandria und gilt als die erste bedeutende Frau in der Wissenschaftsgeschichte des Abendlandes.
Auf der Basis der griechischen Astronomie waren es vor allem arabische Gelehrte, die im Mittelalter etwa vom 9. bis in das 15. Jahrhundert die Astronomie weiterentwickelten. Sie schufen u. a. neue Sternverzeichnisse und erstellten danach Tabellen mit den Planetenbewegungen. Zu den bedeutendsten arabischen Gelehrten, die sich mit der Astronomie befassten, zählen beispielsweise al-Khwarizmi (780-850), al-Battani (858-929) und al-Biruni (973-1048). Der mongolische Fürst Ulug Beg (1394-1449; ermordet) schrieb u. a. ein astronomisches Handbuch, das auf Grund seiner Genauigkeit bis zu den Werken Tycho Brahes (16. Jahrhundert) unübertroffen blieb. In Samarkand ließ der Fürst und Astronom eine riesige Sternenwarte errichten.
Etwa im 15. Jahrhundert kamen arabische Übersetzungen von Ptolemäus Almagest nach Westeuropa. Anfangs begnügte man sich, Tabellen der Planetenbewegungen nach dem System von Ptolemäus zu erstellen. Es entstanden kurze und allgemein verständliche Berichte über seine Theorien. In diesem Zusammenhang sind vor allem die Leistungen des deutschen Astronomen Johannes Müller (auch Regiomontanus; 1436-1476) zu nennen. Aber es kamen auch die ersten Zweifel am ptolemäischen System auf. So stellte beispielsweise der deutsche Philosoph und Mathematiker Nikolaus von Kues (1401-1464) und später auch der italienische Gelehrte Leonardo da Vinci (1452-1519) die grundlegenden Annahmen des ptolemäischen Systems, die Mittelpunktslage und die Unbeweglichkeit der Erde, in Frage.
Die Geschichte der Astronomie nahm im 16. Jahrhundert in Folge der Beiträge des polnischen Astronomen Nikolaus Kopernikus eine dramatische Wende. Nach seinen Studien an der Universität Kraków, die damals ein weltberühmtes Lehrzentrum für die mathematischen Fächer war, ging er 1496 nach Italien. Den größten Teil seines Lebens verbrachte Kopernikus mit Astronomie und entwarf einen neuen Sternenkatalog nach seinen persönlichen Beobachtungen. Kopernikus setzte sich kritisch mit der ptolemäischen Theorie eines geozentrischen Universums auseinander. Er wählte beispielsweise anstelle der Erde die Sonne als Zentralgestirn. Allerdings gelang es ihm nicht, mit seinem System bessere Voraussagen zu gewinnen, was u. a. Tycho Brahe dazu veranlasste, es zu verwerfen. Erst die Einführung der Ellipsenbahnen durch Johannes Kepler verhalfen dem heliozentrischen System zum Durchbruch. Das Hauptwerk von Kopernikus, De revolutionibus orbium coelestium libri VI, erschien im Jahr 1543.
Das kopernikanische System wurde von kirchlicher Seite angegriffen, das Werk später auf den Index gesetzt. Galileo Galilei fand Beweise, die es untermauerten. Schon lange bewunderte der italienische Mathematiker und Physiker die Arbeit von Kopernikus. Die Möglichkeit, die kopernikanische Theorie zu überprüfen, bot sich mit der Erfindung des Teleskops. Galilei baute 1609 einen kleinen Refraktor, richtete ihn gegen den Himmel und entdeckte die Venusphasen, die darauf hinwiesen, dass dieser Planet um die Sonne kreist. Er entdeckte auch vier Monde, die um den Jupiter kreisten. In der Überzeugung, dass wenigstens einige Himmelskörper nicht um die Erde kreisen, begann er das kopernikanische System in Wort und Schrift zu unterstützen. Seine offene Parteinahme für Kopernikus führte zu einem offenen Konflikt mit den Kirchenbehörden. 1633 zitierte man Galilei nach Rom vor ein Tribunal der Inquisition. Obwohl der Gelehrte teilweise unter Folter gezwungen wurde, seine Annahmen und Schriften zu widerrufen, konnte die Theorie nicht unterdrückt werden.
Vom wissenschaftlichen Standpunkt aus gesehen war die kopernikanische Theorie nur eine Neuanordnung der Planetenumlaufbahnen, die Ptolemäus erdacht hatte. Die alte griechische Theorie, dass sich Planeten auf kreisförmigen Bahnen mit festen Geschwindigkeiten bewegen, wurde im kopernikanischen System beibehalten. Von 1580 bis 1597 beobachtete der dänische Astronom Tycho Brahe Sonne, Mond und Planeten von seinem Insel-Observatorium bei Kopenhagen aus und später in Deutschland. Unter Verwendung der von Brahe zusammengestellten Unterlagen formulierte Johannes Kepler die Gesetze der Planetenbewegung. Nach Kepler kreisen die Planeten nicht in kreisförmigen Bahnen und nicht mit gleich bleibender Geschwindigkeit um die Sonne. Dies geschieht in elliptischen Bahnen und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Kepler fand auch heraus, dass die Abstände der Planeten von der Sonne von der Umlaufphase abhängen.
Der englische Physiker Isaac Newton brachte ein einfaches Prinzip ins Spiel, um die Keplerschen Gesetze zu erklären. Er postulierte eine Anziehungskraft zwischen der Sonne und den einzelnen Planeten. Diese Kraft, die von den Massen der Sonne und der Planeten und von der Entfernung zwischen ihnen abhängig ist, liefert die Grundlage für die physikalische Interpretation der Keplerschen Gesetze. Newtons Annahme wird als universelles Gravitationsgesetz bezeichnet.
Nach Newton bildeten sich verschiedene Zweige der Astronomie aus. Mit seinem Gravitationsgesetz wurde das alte Problem der Planetenbewegung als Himmelsmechanik neu untersucht. So gelang es beispielsweise Edmond Halley, die elliptische Bahn des später nach ihm benannten Kometen rechnerisch zu ermitteln. Verbesserte Teleskope erlaubten die Untersuchung von Planetenoberflächen, die Entdeckung vieler schwach leuchtender Sterne und die Messung der Entfernungen von Sternen. Es war vor allem Joseph von Fraunhofer, der die Fertigung von Fernrohren durch den gezielten Einsatz wissenschaftlich fundierter Erkenntnisse im entscheidenden Maß verbesserte. Während zeitgenössische Optiker ihre optischen Bauteile mehr durch Ausprobieren entwickelten, berechnete Fraunhofer die erforderlichen Linsen und Spiegel nach exakten mathematischen Vorschriften. Fraunhofer machte sich auch mit dem optischen Verhalten verschiedener Glassorten vertraut und entwickelte dazu ein Gerät zur Erzeugung von monochromatisiertem Licht (nur eine Spektrallinie). 1814 entdeckte der technische Optiker und Physiker im Sonnenspektrum die nach ihm benannten Fraunhofer-Linien.
Um 1860 bauten der Chemiker Robert Bunsen und der Physiker Gustav Kirchhoff die ersten wirklich brauchbaren Spektroskope. Gemeinsam entwickelten sie die Spektroskopie und leiteten aus ihren experimentellen Ergebnissen die Gesetzmäßigkeiten von Absorption sowie Emission ab. Auf diese Weise stellten sie u. a. fest, dass jedes chemische Element nur ihm eigene, charakteristische Spektrallinien zeigt. Damit war die Analyse der chemischen Zusammensetzung von Himmelskörpern greifbar geworden. Spektroskopische Untersuchungen liefern auch Aufschlüsse über Oberflächentemperaturen, Anziehungskraft an der Oberfläche und Bewegungen der Himmelskörper.
Während des 20. Jahrhunderts wurden immer leistungsfähigere Teleskope gebaut. Mit diesen Instrumenten konnte man die Struktur riesiger, weit entfernter Galaxien und Galaxienhaufen entdecken. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts haben Entwicklungen auf dem Gebiet der Physik zu völlig neuen astronomischen Geräten geführt. Einige dieser Instrumente befinden sich in Observatorien. Mit diesen Geräten zeichnet man Strahlungen unterschiedlichster Wellenlängen auf (z. B. Gamma- und Röntgenstrahlung sowie Ultraviolett- und Infrarotstrahlung). Mit der modernen Technologie lassen sich eine ganze Reihe von Objekten und Phänomenen erforschen: z. B. Plasmen (heiße, ionisierte Gase), die Doppelsterne umgeben, interstellare Bereiche, die Geburtsstätten neuer Sterne darstellen, und kalte Staubwolken, die im optischen Bereich unsichtbar sind. Aber auch energiereiche Kerne von Galaxien, die Schwarze Löcher enthalten können, und die Hintergrundstrahlung, die der Theorie zufolge vom Urknall stammen soll und Auskunft über die Frühgeschichte des Universums geben kann, sind Forschungsobjekt der modernen Astronomie. Siehe auch Radioastronomie; Weltraumforschung
Newtons Gravitationsgesetz forderte die Existenz einer Anziehungskraft zwischen der Sonne und jedem der Planeten, um die Keplerschen Gesetze der elliptischen Umlaufbahnen zu erklären. Nach dem Gravitationsgesetz mussten aber auch viel kleinere Kräfte zwischen den Planeten selbst sowie zwischen der Sonne und anderen Himmelskörpern wie z. B. Kometen existieren. Die Umlaufbahnen von Planeten weichen auf Grund der interplanetaren Gravitationskräfte von einfachen Ellipsen ab. Die meisten dieser Unregelmäßigkeiten, die auf der Grundlage von Newtons Theorie vorhersagbar sind, können nur mit dem Teleskop beobachtet werden. Siehe Sonnensystem
Die Beobachtung der Planetenpositionen wurde als Folge der Entwicklung von genaueren astronomischen Geräten und photographischen Techniken verbessert. Dementsprechend ermöglichen mathematische Berechnungen dem modernen Astronomen, die Planetenpositionen über Jahre hinweg mit hoher Genauigkeit vorherzusagen.
Mit dem Teleskop entdeckte man viele neue Bestandteile des Sonnensystems. Den Planeten Uranus fand 1781 der in Deutschland geborene Astronom William Herschel. Neptun wurde 1846 unabhängig durch den britischen Astronomen John Couch Adams und dem französischen Astronomen Urbain Jean Joseph Leverrier entdeckt. Den Planeten Pluto fand 1930 der amerikanische Astronom Clyde William Tombaugh. Mit immer moderneren Beobachtungsgeräten ließen sich die natürlichen Satelliten besser erkennen. Die Anzahl derzeit bekannter natürlicher Monde sind: Erde, 1; Mars, 2; Jupiter, 16; Saturn, mehr als 20; Uranus, 15; Neptun, 8 und Pluto, 1. Zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter hat man mehr als 1 600 Asteroide beobachtet. Mehrere hundert Kometen sind katalogisiert.
Im Juni 1997 entdeckten Astronomen eine neue Klasse von kometenähnlichen Objekten, die die Sonne in einer Region des äußeren Sonnensystems jenseits des Planeten Neptun umkreisen. Das neue Gebilde bezeichneten die Wissenschaftler als Planetesimal.
Grundlegend für die Erforschung eines Sternes ist die Kenntnis seiner Entfernung von der Erde. Bei näheren Sternen misst man die Position des Sternes am Himmel in Abständen von sechs Monaten, also immer dann, wenn sich die Erde auf den gegenüberliegenden Seiten ihrer Umlaufbahn befindet. Da die Erde um die Sonne kreist, scheint sich der Stern am Himmel vor und zurück zu bewegen. Diese jährliche Verschiebung nennt sich Parallaxe. Je größer die Entfernung, desto kleiner ist die Parallaxe des Sternes. Der nächste Stern, der Alpha Centauri, ist ungefähr 260 000-mal weiter von der Erde entfernt als die Sonne. Die ersten Messungen dieser Art wurden 1838 durchgeführt.
Alle Sterne sind wie die Sonne heiße, gasförmige Körper. Allerdings gibt es Unterschiede. Wichtige physikalische Daten eines Sternes sind wahre Helligkeit, Größe, Masse und chemische Zusammensetzung. Obwohl alle Fixsterne wegen ihrer großen Entfernung von der Erde weniger hell erscheinen als die Sonne, sind einige von ihnen in Wirklichkeit viel heller (siehe Größenklasse). Sternmassen können im Fall der Sonne und bei Doppelsternen, die sich gegenseitig umkreisen, direkt bestimmt werden. Die Astronomen wenden das Gravitationsgesetz an, um die Sternmassen mathematisch zu bestimmen. Von den 50 nächsten Sternen, über die die Informationen ziemlich vollständig sind, sind 10 Prozent heller oder größer als die Sonne oder haben mehr Masse. Spektroskopische Untersuchungen zeigen, dass die Mehrzahl der Sterne großenteils aus Wasserstoff bestehen.
Die Quelle der von der Sonne abgestrahlten Energie war lange Zeit ein Geheimnis. Die Sonne gibt Energie mit einer Leistung von 3,86 × 1026 Watt ab. Leben gibt es auf der Erde schon seit etwa drei Milliarden Jahren. Das lässt die Schlussfolgerung zu, die Sonne strahle schon seit Hunderten von Jahrmillionen mit der oben genannten Leistung. 1938 vertrat der amerikanische Physiker Hans Bethe die Theorie, diese Energie entstehe durch Verschmelzung von Wasserstoffkernen zu Helium.
Sterne, die mehr als das 1,4fache der Sonnenmasse haben, durchlaufen ihren Lebenszyklus viel schneller als die Sonne. Optische Teleskope ließen die Hauptschritte in diesem Zyklus erkennen. Zuerst beginnt sich der Stern in der Nähe eines Endes von innen her aus einer relativ dichten und kühlen Wolke aus interstellarem Gas, dem Kokon, zusammenzuziehen. Diese Verdichtung leitet eine Zeit der Zusammenziehung und inneren Aufheizung ein, der ein langer Zeitraum als Wasserstoff verbrennender Stern folgt. Gegen Ende seiner Lebenszeit dehnt sich der Stern zu einem roten Riesen aus, zieht sich dann wieder zusammen, um dann als weißer Zwerg zu schrumpfen und sich abzukühlen.
In den sechziger Jahren entdeckte die britische Astronomin Jocelyn Bell sich schnell ändernde Radiosignale, die von sternähnlichen Objekten kamen. Wie weitere Untersuchungen zeigten, handelt es sich bei diesen Objekten um pulsierende Quellen, die man Pulsare nennt. In ihnen ist die Materie noch stärker verdichtet als in weißen Zwergen. Im Prinzip ist ein Pulsar ein schnell rotierender Neutronenstern. Er zählt neben dem Schwarzen Loch zu den dichtesten Objekten im Universum. 1974 wurde die Existenz eines Schwarzen Loches im Sternbild Schwan angenommen. Einer Theorie zufolge sendet ein Körper, der in ein Schwarzes Loch stürzt, während des Falles Röntgenstrahlen aus. Genau dieses Phänomen beobachtete man bei diesem Ereignis. Man nahm an, dass die entdeckte Röntgenstrahlung von Gaspartikeln stammte, die in das Schwarze Loch gestürzt waren. Seit jener Zeit wurden auch andere Vermutungen angestellt, die auch riesige Schwarze Löcher im Zentrum von stark strahlenden Galaxien einbezogen.
Im Januar 1997 lieferten Wissenschaftler des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CFA) in Cambridge (US-Bundesstaat Massachusetts) weitere Belege für die Existenz Schwarzer Löcher. Als direktesten Beweis gaben die Astrophysiker das Vorhandensein eines so genannten Ereignishorizontes an. Dieser umgibt ein Schwarzes Loch und stellt die hypothetische Grenze dar, aus der Materie und Energie nicht mehr austreten können, wenn sie einmal hineingezogen wurden. Die Forscher untersuchten hierzu neun so genannte Röntgen-Novae. Dabei handelt es sich um astronomische Objekte, auf denen von Zeit zu Zeit Ausbrüche hochenergetischer Röntgenstrahlung feststellbar sind. Mit dieser Entdeckung stieg die Zahl der bisher identifizierten Schwarzen Löcher auf elf, einschließlich jenem System im Zentrum der Milchstraße.
Im November 1997 gelang Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology erstmals die Beobachtung eines Phänomens, das bis dahin nur in der Theorie bekannt war. Bereits um 1918 postulierten die österreichischen Physiker Joseph Lense und Hans Thirring, der Raum um rotierende Schwarze Löcher müsste regelrecht mitgerissen werden so ähnlich, wie Wasser in einem Strudel. Derartige Raumverzerrungen (Lense-Thirring-Effekt) stellte man nun anhand von Röntgenuntersuchungen bei den Systemen GRS 1915+105 (derzeit stärkste Röntgenquelle im Zentrum der Milchstraße) und GRO J1655-40 (nahe der Milchstraße) fest. Ähnliche Vorgänge sind mittlerweile auch bei anderen Objekten beobachtet worden.
Gegen Ende des 18. Jahrhunderts baute Sir William Herschel die größten Spiegelteleskope seiner Zeit und benutzte sie für die Erforschung des Himmels. Er entdeckte nicht nur den Planeten Uranus, sondern auch eine Anzahl von Monden, Doppelsternen, Sternhaufen und Nebeln. Seine Sternzählungen überzeugten Herschel, dass die Sonne aus einer großen Wolke von Sternen besteht, die wie die Schleifkörner in einem Mühlstein liegen. Diesem Bild entsprechend kann ein Mensch, der auf einem kleinen Planeten in der Nähe der Sonne im Inneren des Mühlsteines steht und in Richtung des Randes schaut, ein Band aus schwach leuchtenden, weit entfernten Sternen sehen. Dieses Band kennt man unter dem Namen Milchstraße. Wendet der Betrachter seinen Blick nach oben oder unten, so sieht er relativ wenig nahe Sterne.
Neuere Untersuchungen bestätigen dieses Bild. Allerdings ist heute von unserem Sonnensystem bekannt, dass es sich außerhalb des Zentrums befindet. Die Sterne in diesem System sind durch Gravitation miteinander verbunden und kreisen um einen weit entfernten Mittelpunkt. Von größter Bedeutung für die Untersuchung der Milchstraße ist die Kenntnis der Entfernung der Sterne. Die Parallaxenmethode für die Bestimmung dieser Entfernungen kann nur für ein paar tausend der am nächsten liegenden Sterne verwendet werden. Es gibt eine besondere Klasse von Sternen, die variablen Cepheiden, die ihre Helligkeit in Zeitabständen ändern. Ein Vergleich der beobachteten Helligkeit eines solchen Sternes mit der bekannten wahren Helligkeit ermöglicht die Bestimmung seiner Entfernung. Auf der Grundlage des Zusammenhangs zwischen Zeitabschnitt und Leuchtkraft durch Henrietta Swan Leavitt benutzte Harlow Shapley die variablen Cepheiden, die sich über die ganze Milchstraße verteilen, um ihre Größe zu messen. Ein Lichtstrahl, der eine Geschwindigkeit von ungefähr 300 000 Kilometern pro Sekunde hat, würde 400 000 Jahre benötigen, um die Milchstraße von einem Ende ihres ausgedehnten Halo (siehe unten) zum anderen zu durchqueren. Die sichtbare Spirale hat einen Durchmesser von ungefähr 100 000 Lichtjahren. Insgesamt besteht die Milchstraße aus ungefähr 100 Milliarden Sternen, die einen gemeinsamen Mittelpunkt umkreisen. Die Sonne befindet sich etwa 30 000 Lichtjahre außerhalb des Zentrums der Milchstraße und benötigt für eine vollständige Umkreisung etwa 200 Millionen Jahre.
Die Milchstraße enthält große Mengen an Staub- und Gasteilchen, die zwischen den Sternen verteilt sind. Die interstellare Materie unterbricht das sichtbare Licht, das von weit entfernten Sternen ausgesandt wird. Dadurch kann ein Beobachter auf der Erde keine Einzelheiten in weit entfernten Teilen der Milchstraße erkennen. Ein neuer Zweig der Astronomie wurde begründet, als der amerikanische Elektronikingenieur Karl G. Jansky 1932 entdeckte, dass Radiowellen von der Milchstraße ausgesandt werden. Spätere Untersuchungen ergaben, dass diese Strahlung zum Teil von interstellarer Materie und zum Teil von diskreten Quellen ausging, die zunächst Radiosterne genannt wurden. Radiowellen können die interstellare Materie durchdringen und ermöglichen so den Astronomen die Beobachtung von Regionen, die optischen Instrumenten verschlossen sind. Diese Untersuchungen haben z. B. gezeigt, dass die Milchstraße eine spiralförmige Galaxie ist, mit einer abgeflachten Ausbauchung in der Mitte.
Der Kern der Milchstraße war bis vor kurzem eine geheimnisvolle Region. Die Astronomen bekamen 1983 den ersten detaillierten Einblick in diese Region, nachdem der Forschungssatellit IRAS (Infrared Astronomy Satellite) seine Aktivitäten aufnahm. Ungehindert von den störenden Einflüssen der Erdatmosphäre, zeichneten die Sensoren des IRAS die Positionen und Formen von Energiequellen im Zentrum der Milchstraße auf. Unter ihnen befindet sich auch ein sehr schwerer Himmelskörper, der kein Stern ist und der auch zu kompakt für einen Sternhaufen ist. Die Fachwelt spekuliert, ob es sich dabei um ein Schwarzes Loch handeln könnte. Siehe auch Infrarotastronomie; Radioastronomie
Im August 1997 entdeckten niederländische und amerikanische Astronomen eine bis dahin unbekannte, schätzungsweise 13 Milliarden Jahre alte Galaxie. Sie ist damit älter und weiter von der Erde entfernt als alle bislang bekannten Sternensysteme. Erste Hinweise auf diese Galaxie erhielten die Forscher anhand von Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops. Daraufhin suchten sie mit Hilfe der beiden Keck-Teleskope auf Hawaii das vorgegebene Gebiet am Sternenhimmel ab und konnten das Objekt ausmachen. Die Keck-Teleskope sind derzeit die größten und leistungsstärksten Instrumente ihrer Art. Durch sie konnten die Astronomen genügend Licht von der Galaxie einfangen, um ihr Spektrum zu analysieren.
Trotz der riesigen Größe ist die Milchstraße nur eine unter vielen Galaxien. Untersuchungen, die der amerikanische Astronom Edwin Hubble durchführte, gaben 1924 eine Antwort auf die Frage nach dem Wesen der Spiralnebel: Es sind einzelne, sehr weit entfernte Galaxien. Einige dieser Systeme sind spiralförmig wie die Milchstraße, andere sind kugelförmig und haben keine Spiralarme. Dann gibt es auch solche mit unregelmäßiger Form.
Die Spektralanalyse des Lichtes von Galaxien zeigt, dass ihre Sterne aus den chemischen Elementen bestehen, die auf der Erde bekannt sind. Sie zeigt auch, dass sich alle Galaxien von der Milchstraße entfernen. Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto schneller entfernt sie sich (siehe Doppler-Effekt). Diese Beobachtung wird als Beleg für die Ausdehnung des Universums und die Urknalltheorie angesehen. Die möglichen Umstände, die zum Urknall führten, beschreibt die Expansionstheorie. Die Strahlung, die das Universum ausfüllt, kühlt sich seit dem Urknall ab. Ihre derzeitige Temperatur beträgt 3 K über dem absoluten Nullpunkt oder ungefähr 270 °C.
Quasare, die in den sechziger Jahren entdeckt wurden, sind nach Ansicht der meisten Astronomen die energetischen Zentren weit entfernter Galaxien. Aus Gründen, die noch nicht bekannt sind, sind sie so hell, dass sie das Licht der umgebenden Galaxien verbergen. Sie kommen häufig in weit entfernten Galaxienhaufen vor. Die Spektrallinien der Quasare zeigen sehr starke Rotverschiebungen. Aus der Rotverschiebung lassen sich die Fluchtgeschwindigkeiten berechnen, mit denen sich alle Himmelskörper von einem Zentrum fortbewegen.
Genetik, Wissenschaft von der Vererbung, der Weitergabe von Merkmalen in Biochemie, Körperbau und Verhalten von Eltern auf ihre Nachkommen. Der Begriff wurde 1906 von dem britischen Biologen William Bateson geprägt. Genetiker untersuchen die Vererbungsmechanismen, die dafür verantwortlich sind, dass Nachkommen bei sexueller Fortpflanzung nicht genau ihren Eltern gleichen, obwohl Unterschiede und Ähnlichkeiten von Generation zu Generation weitergegeben werden. Die Erforschung dieser Gesetzmäßigkeiten führte zu einigen der interessantesten Entdeckungen der modernen Biologie.
Die Wissenschaft der Genetik geht auf das Jahr 1900 zurück. Damals wurden einige Pflanzenzüchter unabhängig voneinander auf die Arbeiten des österreichischen Botanikers Gregor Mendel aufmerksam, die schon 1866 veröffentlicht worden waren, ohne dass man jedoch ihre Bedeutung erkannt hatte. Mendel hatte sich mit Gartenerbsen beschäftigt und die Gesetzmäßigkeiten der Vererbung anhand von sieben Paaren gegensätzlicher Merkmale beschrieben, die bei verschiedenen Varianten der Erbsenpflanzen auftraten. Er beobachtete, dass die Merkmale als getrennte, voneinander unabhängige Einheiten vererbt werden (siehe Mendelsche Regeln). Er zog daraus den Schluss, dass jedes Elternteil Eigenschaftspaare besitzt, wobei jeweils nur eine dieser beiden Eigenschaften auf die Nachkommen weitergegeben wird. Diesen Einheiten, die Mendel beschrieb, gab man später den Namen Gene.
Schon bald nach der Wiederentdeckung der Mendelschen Gesetze erkannte man, dass die von Mendel beschriebenen Vererbungsprinzipien eine Parallele im Verhalten der Chromosomen während der Zellteilung aufweisen. Daraus entstand die Vermutung, Mendels Erbeinheiten, die Gene, befänden sich in den Chromosomen. Die Folge war, dass man sich eingehend mit der Zellteilung beschäftigte.
Jede Zelle entsteht durch die Teilung einer bereits vorhandenen Zelle. Alle Zellen eines Menschen gehen z. B. aus vielen aufeinander folgenden Teilungen einer einzigen Zelle hervor, nämlich der Zygote (siehe Befruchtung), die durch die Vereinigung von Ei- und Samenzelle entsteht. Die Zellen, die sich durch die Teilungen der Zygote bilden, sind untereinander, was den Aufbau des genetischen Materials angeht, in ihrer großen Mehrzahl völlig gleich, und ebenso gleichen sie der Zygote (vorausgesetzt, es finden keine Mutationen statt; siehe unten). Jede Zelle eines höheren Lebewesens besteht aus einer geleeartigen Masse, dem Cytoplasma, in das verschiedene kleinere Strukturen eingelagert sind. Dieses Cytoplasmamaterial umschließt einen größeren Körper, den Zellkern, der eine bestimmte Anzahl kleiner, fadenartiger Chromosomen enthält. Einfacher gebaute Lebewesen wie Bakterien haben keinen Zellkern, sondern ihr einziges Chromosom liegt frei im Cytoplasma.
Chromosomen unterscheiden sich in Größe und Form und kommen gewöhnlich paarweise vor. Die beiden Chromosomen eines solchen Paares, homologe Chromosomen genannt, sehen sich sehr ähnlich. Fast alle Zellen des menschlichen Körpers enthalten jeweils 23 solche Chromosomenpaare, bei der Essigfliege Drosophila sind es vier Paare, und das Bakterium Escherichia coli besitzt ein einziges, ringförmiges Chromosom. Wie man heute weiß, liegen in jedem Chromosom viele Gene, von denen jedes einen ganz bestimmten Platz (Locus) einnimmt.
Den Vorgang der Zellteilung, durch den eine neue Zelle mit derselben Chromosomenzahl wie in der Ausgangszelle entsteht, nennt man Mitose. Bei der Mitose spaltet sich jedes Chromosom in zwei gleiche Teile, die zu entgegengesetzten Enden der Zelle wandern. Nach der Zellteilung hat dann jede der beiden Tochterzellen dieselbe Zahl von Chromosomen und Genen wie die ursprüngliche Zelle (siehe Zelle: Zellteilung). Alle Zellen, die durch diesen Vorgang entstehen, weisen also dasselbe genetische Material auf. Durch Mitose vermehren sich die einfach gebauten Einzeller und manche vielzelligen Arten; außerdem ist dies der Vorgang, durch den kompliziertere Lebewesen wachsen und verbrauchtes Gewebe ersetzen.
Höhere Organismen, die sich sexuell fortpflanzen, entstehen durch die Vereinigung zweier besonderer Geschlechtszellen, der Keimzellen oder Gameten. Diese werden in der Meiose gebildet, dem Teilungsvorgang der Keimzellen. Sie unterscheidet sich vor allem in einem wichtigen Punkt von der Mitose: In der Meiose wird nur ein Chromosom eines jeden Paares aus der ursprünglichen Zelle an die Tochterzellen weitergegeben. Die Gameten enthalten also jeweils nur halb so viele Chromosomen wie die übrigen Körperzellen. Wenn sich väterliche und mütterliche Gamete bei der Befruchtung vereinigen, erhält die dabei entstehende Zelle (Zygote) wieder den vollständigen, doppelten Chromosomensatz. In der Regel stammt somit von jedem Elternteil eine Hälfte des genetischen Materials.
Durch die Vereinigung der Gameten kommen zwei Gensätze zusammen, die von den beiden Eltern stammen. Jedes Gen d. h. jede abgegrenzte Stelle auf einem Chromosom, die ein bestimmtes Merkmal beeinflusst liegt also in zwei Exemplaren vor eines stammt von der Mutter und das andere vom Vater (Ausnahmen von dieser Regel werden im Abschnitt über Geschlecht und Geschlechtskopplung beschrieben; siehe unten). Diese beiden Gene liegen in den Chromosomenpaaren der Zygote jeweils an der gleichen Stelle. Sind die beiden Genkopien genau gleich, bezeichnet man das Lebewesen als homozygot für dieses Gen. Wenn sie sich aber unterscheiden, d. h. wenn jeder Elternteil eine andere Variante (Allel) des gleichen Gens zur Verfügung gestellt hat, nennt man den Organismus heterozygot. Im genetischen Material eines Lebewesens sind beide Allele vorhanden, aber wenn eines davon dominant ist, prägt sich das andere nicht aus. Wie jedoch bereits Mendel nachwies, kann dieses zweite, rezessive Merkmal in späteren Generationen wieder zum Vorschein kommen (nämlich bei Individuen, die für dieses Allel homozygot sind).
Ein Beispiel ist die Fähigkeit, Pigmente in Haut, Haaren und Augen zu bilden; sie ist abhängig von einem bestimmten Allel (A), und ihr Fehlen, Albinismus genannt, entsteht durch ein anderes Allel (a) des gleichen Gens. (Der Übersichtlichkeit halber bezeichnet man Allele oft mit einem einzelnen Buchstaben; dominante Allele werden dabei groß, rezessive klein geschrieben.) A ist in seiner Wirkung dominant, a ist rezessiv. Deshalb haben heterozygote Menschen (Aa) ebenso wie homozygote (AA) für das Pigmentierungsallel eine normale Haut- und Haarfarbe. Wer jedoch für das Allel, das zum Fehlen des Pigments führt, homozygot ist (aa), wird zum Albino. Bei zwei heterozygoten Eltern (Aa) besteht für jedes Kind eine Wahrscheinlichkeit von 25 Prozent, homozygot AA zu sein. Die Wahrscheinlichkeit für den heterozygoten Zustand Aa beträgt 50 Prozent, und für die homozygote Kombination aa ist sie wiederum 25 Prozent. Nur Personen mit der Allelkombination aa sind Albinos. Für jedes Kind besteht also eine Chance von 25 Prozent, vom Albinismus betroffen zu sein. Das heißt aber nicht unbedingt, dass in einer solchen Familie ein Viertel der Kinder Albinos sind. Im genetischen Material der heterozygoten Nachkommen werden beide Allele weitergetragen; die Gameten dieser Personen tragen jeweils eines der beiden Allele. Man unterscheidet zwischen der äußerlichen Erscheinung eines Lebewesens und den Genen bzw. Allelen, die es in sich trägt. Die beobachtbaren Eigenschaften machen den Phänotyp eines Lebewesens aus, die genetische Ausstattung bildet den Genotyp.
Nicht immer ist ein Allel dominant und das andere rezessiv. Die Wunderblume kann z. B. rote, weiße oder rosafarbene Blüten haben. Pflanzen mit roten Blüten besitzen zwei Exemplare des Allels R für die rote Blütenfarbe, d. h., sie sind homozygot RR. Solche mit weißen Blüten haben das Allel r für die weiße Färbung und sind demnach homozygot rr. Blumen mit je einem der beiden Allele, also mit der heterozygoten Kombination Rr, sind rosa, weil sich die Farbanteile der beiden Allele mischen.
Nur selten prägen Gene sich einfach aus, indem ein einziges Gen ein einziges Merkmal bestimmt. Viele Gene steuern mehrere Merkmale, und umgekehrt ist ein einzelnes Merkmal häufig von vielen Genen abhängig. So sind z. B. mindestens zwei dominante Gene erforderlich, damit bei der Gartenwicke das Pigment für dunkelrote Blüten entsteht. Die Wirkung eines Gens hängt also unter Umständen auch davon ab, welche anderen Gene vorhanden sind.
Eigenschaften, die sich quantitativ ausprägen, wie z. B. Gewicht, Körpergröße oder Stärke der Pigmentierung, sind meist sowohl von vielen Genen als auch von Umwelteinflüssen abhängig. Oft sieht es so aus, als ob sich die Wirkungen mehrerer Gene addieren, d. h., jedes Gen scheint unabhängig von den anderen Genen eine geringfügige Zu- oder Abnahme zu bewirken. Angenommen, die Größe einer Pflanze wird von den vier Genen A, B, C und D bestimmt, und Exemplare mit dem Genotyp aabbccdd sind im Durchschnitt 25 Zentimeter hoch. Wenn man weiterhin unterstellt, dass jeder Austausch gegen ein Paar dominanter Allele die Durchschnittsgröße um zehn Zentimeter wachsen lässt, ist eine Pflanze mit dem Genotyp AABBccdd 45 Zentimeter groß, und ein Exemplar mit der Allelkombination AABBCCDD misst 65 Zentimeter. In der Praxis sind die Verhältnisse selten so einfach. Die einzelnen Gene tragen zum Gesamtergebnis unterschiedlich viel bei, und manche von ihnen treten untereinander so in Wechselwirkung, dass der Beitrag des einen von der Anwesenheit des anderen abhängt. Wenn quantitative Merkmale von mehreren Genen bestimmt werden, spricht man von polygener Vererbung.
Mendels Prinzip, wonach Gene, die verschiedene Eigenschaften bestimmen, unabhängig voneinander vererbt werden, gilt nur dann, wenn diese Gene auf unterschiedlichen Chromosomen liegen. Der amerikanische Genetiker Thomas Morgan und seine Mitarbeiter konnten in einer umfangreichen Versuchsreihe an Essigfliegen (die sich schnell vermehren) zeigen, dass die Gene auf einem Chromosom hintereinander aufgereiht sind und dass solche Gene eines Chromosoms auch gemeinsam vererbt werden, solange das Chromosom unversehrt bleibt. Gene, die in dieser Weise weitergegeben werden, bezeichnet man als gekoppelt.
Wie Morgan und seine Kollegen aber ebenfalls feststellten, ist die Kopplung kaum einmal vollständig. Bei manchen Nachkommen werden die typischen Genkombinationen der Eltern durcheinandergewürfelt. In der Meiose können die Chromosomen eines homologen Paares Material austauschen ein Vorgang, den man Rekombination oder Crossing-over nennt. (Die Wirkung des Crossing-over kann man im Mikroskop als X-förmige Verbindung zwischen den beiden Chromosomen erkennen.) Das Crossing-over ereignet sich mehr oder weniger zufällig irgendwo auf der Länge der Chromosomen. Die Häufigkeit der Rekombination zwischen zwei Genen hängt also von ihrem Abstand auf dem Chromosom ab. Liegen sie relativ weit auseinander, werden sie häufig rekombiniert. Bei den Nachkommen, die aus solchen Gameten entstehen, zeigt sich das Crossing-over als neue Kombination erkennbarer Merkmale. Je mehr Rekombinationsereignisse stattfinden, desto größer ist der Anteil der Nachkommen mit neuen Merkmalskombinationen. Deshalb kann man mit entsprechend geplanten Kreuzungsexperimenten die Lageverhältnisse der Gene entlang des Chromosoms ermitteln.
In den letzten Jahrzehnten hat man bei Bakterien, einzelligen Pilzen, Viren und anderen Organismen, die in kurzer Zeit eine Riesenzahl von Nachkommen hervorbringen, auch sehr seltene Rekombinationsereignisse nachgewiesen. Damit konnte man Karten von Genen aufstellen, die sehr dicht nebeneinander liegen. Die in Morgans Labor entwickelte Methode wurde bis heute so weit verfeinert, dass man auch Abweichungen innerhalb eines einzigen Gens kartieren kann. Wie solche Karten gezeigt haben, liegen die Gene nicht nur linear hintereinander auf dem Chromosom, sondern sie sind auch selbst lineare Gebilde. Mit Hilfe seltener Rekombinanten kann man Strukturen aufspüren, die so klein sind, dass man sie auch mit den leistungsfähigsten Mikroskopen nicht erkennt.
Wie Untersuchungen an Pilzen und in jüngster Zeit auch an Essigfliegen gezeigt haben, kann Rekombination manchmal auch ohne wechselseitigen Austausch zwischen den Chromosomen stattfinden. Wenn sich in einer heterozygoten Zelle zwei unterschiedliche Formen des gleichen Gens befinden, kann eine davon korrigiert werden, so dass sie der anderen entspricht. Derartige Korrekturen gibt es in beiden Richtungen (das Allel A kann z. B. zu a werden oder umgekehrt). Diesen Vorgang nennt man Genkonversion. Gelegentlich machen auch mehrere benachbarte Gene gemeinsam die Genkonversion durch. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies bei zwei bestimmten Genen geschieht, ist wiederum abhängig von ihrem Abstand. Damit hat man eine weitere Methode, um die Lageverhältnisse der Gene auf den Chromosomen zu kartieren.
Einen weiteren wichtigen Beitrag zur Genetik leistete Morgan 1910: Er beobachtete Unterschiede in der Vererbung von Merkmalen nach einem Prinzip, das man heute Geschlechtskopplung nennt.
Das Geschlecht wird in der Regel durch ein einziges Chromosomenpaar bestimmt. Anomalien im endokrinen System und andere Störungen können zwar die Ausprägung der sekundären Geschlechtsmerkmale verändern, aber sie führen fast nie zu einem völligen Wechsel des Geschlechts. Frauen besitzen 23 Chromosomenpaare, wobei die Chromosomen jedes Paares sich sehr ähnlich sehen. Männer besitzen 22 Paare solcher gleichartiger Chromosomen; die beiden Chromosomen des 23. Paares sind in Größe und Aufbau sehr unterschiedlich. Die 22 Chromosomenpaare, die bei Männern und Frauen gleich sind, nennt man Autosomen, die beiden restlichen bezeichnet man bei Männern und Frauen als Geschlechtschromosomen. Die beiden gleichartigen Geschlechtschromosomen der Frau sind die X-Chromosomen; eines der männlichen Geschlechtschromosomen ist ebenfalls ein X-Chromosom, aber das andere, das viel kleiner ist, wird Y-Chromosom genannt. Wenn sich die Gameten bilden, erhält jede Eizelle, welche die Frau produziert, ein X-Chromosom, aber die Samenzellen des Mannes können entweder ein X- oder ein Y-Chromosom enthalten. Vereinigt sich nun die Eizelle, die immer ein X-Chromosom besitzt, mit einer Samenzelle, in der sich ebenfalls ein X-Chromosom befindet, entsteht eine Zygote mit zwei X-Chromosomen: Das Kind wird ein Mädchen. Trägt die befruchtende Samenzelle dagegen ein Y-Chromosom, entsteht ein Junge. In abgewandelter Form findet man dieses Prinzip bei vielen Tier- und Pflanzenarten.
Das menschliche Y-Chromosom hat etwa ein Drittel der Länge des X-Chromosoms und scheint, abgesehen von seiner Bedeutung für die Bestimmung des männlichen Geschlechts, genetisch nicht aktiv zu sein. Die meisten Gene des X-Chromosoms haben also auf dem Y-Chromosom kein Gegenstück. Diese Gene, die man als geschlechtsgekoppelt bezeichnet, werden nach einem charakteristischen Prinzip vererbt. Hämophilie (Bluterkrankeit) wird z. B. meist durch ein geschlechtsgekoppeltes rezessives Gen (h) hervorgerufen. Frauen mit dem Genotyp HH oder Hh sind gesund. Nur der Genotyp hh führt zur Krankheit. Männer sind nie heterozygot für dieses Gen, denn sie erben nur eine Kopie davon mit ihrem X-Chromosom. Ein Mann mit H ist gesund; mit h entsteht die Bluterkrankheit. Wenn ein gesunder Mann (H) und eine heterozygote Frau (Hh) Kinder haben, sind die Töchter gesund, aber die Hälfte von ihnen trägt das Gen h: Zwar hat keine von ihnen den Genotyp hh, aber die Hälfte ist heterozygot Hh. Die Söhne erben nur das Gen H oder h; deshalb erkrankt die Hälfte von ihnen an Hämophilie. Unter normalen Umständen gibt also eine weibliche Genüberträgerin die Krankheit an die Hälfte ihrer Söhne weiter, und auch die Hälfte der Töchter erhält das rezessive Gen h, so dass diese wiederum zu Überträgerinnen für die Hämophilie werden. Auch viele andere Störungen, so die Rotgrünblindheit, die erbliche Kurzsichtigkeit, die Nachtblindheit und die Ichthyose (eine Hautkrankheit) sind, wie man heute weiß, geschlechtsgekoppelt.
Noch 50 Jahre nachdem man die Wissenschaft der Genetik gegründet und die Gesetzmäßigkeiten der Vererbung durch Gene aufgeklärt hatte, blieben die wichtigsten Fragen unbeantwortet: Wie werden die Chromosomen und ihre Gene vervielfältigt und von Zelle zu Zelle weitergegeben, und wie steuern sie den Aufbau und das Verhalten der Lebewesen? Auf einen der ersten wichtigen Hinweise stießen die amerikanischen Genetiker George Wells Beadle und Edward Lawrie Tatum Anfang der vierziger Jahre. Bei ihren Untersuchungen an den Pilzen Neurospora und Penicillium stellten sie fest, dass Gene den Aufbau der Enzyme aus ihren chemischen Bausteinen dirigieren. Jede derartige Moleküleinheit (ein Polypeptid) wird von einem bestimmten Gen produziert. Diese Befunde lösten neue Untersuchungen zur chemischen Natur der Gene aus und trugen dazu bei, dass sich das Wissenschaftsgebiet der Molekulargenetik bildete.
Dass Chromosomen fast ausschließlich aus zwei Arten chemischer Verbindungen aufgebaut sind, nämlich aus Proteinen und Nucleinsäuren, wusste man schon lange. Die enge Verbindung von Genen und Enzymen (die Proteine sind) war einer der Gründe, warum man anfangs die Proteine für die Grundsubstanz der Vererbung hielt. 1944 konnte der kanadische Bakteriologe Oswald Theodore Avery jedoch nachweisen, dass in Wirklichkeit die Desoxyribonucleinsäure (DNA) diese Aufgabe erfüllt. Er reinigte die DNA aus einem Bakterienstamm und schleuste sie in Bakterien eines anderen Stammes ein. Damit erwarb dieser zweite Stamm nicht nur die Eigenschaften des ersten, sondern er gab sie auch an die Nachkommen weiter. Damals wusste man bereits, dass DNA aus jenen Molekülbausteinen zusammengesetzt ist, die man Nucleotide nennt. Jedes Nucleotid besteht aus einer Phosphatgruppe, einem Zucker namens Desoxyribose und einer von vier stickstoffhaltigen Basen. Diese vier Basen tragen die Namen Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C).
1953 gelang es den Genetikern James Dewey Watson aus den USA und Francis Harry Compton Crick aus Großbritannien, auf der Grundlage aller bis dahin gewonnenen chemischen Erkenntnisse die Struktur der DNA aufzuklären. Als man diese kannte, war auch sofort klar, wie die Erbinformation vervielfältigt wird. Wie Watson und Crick herausfanden, besteht das DNA-Molekül aus zwei langen Strängen, und diese Stränge sind ähnlich wie eine verdrehte Strickleiter in Form der berühmten Doppelhelix umeinander gewunden. Die beiden Stränge, sozusagen die Seile der Leiter, setzen sich aus abwechselnd angeordneten Phosphat- und Zuckermolekülen zusammen. Die stickstoffhaltigen Basen bilden, paarweise angeordnet, die Leitersprossen. Jede Base ist an eines der Zuckermoleküle gebunden und über Wasserstoffbrücken mit einer komplementären Base im gegenüberliegenden Strang verknüpft. Adenin bindet sich immer an Thymin, und Guanin verbindet sich stets mit Cytosin. Damit eine neue, identische Kopie des Moleküls entsteht, brauchen die beiden Stränge sich nur zu entwinden und zwischen den Basen (die nur schwach aneinander haften) zu trennen: Wenn in der Zelle freie Nucleotide vorhanden sind, können sich nun mit jedem der beiden Einzelstränge neue komplementäre Basen verbinden, so dass zwei Doppelhelices entstehen. Lautet die Abfolge (Sequenz) der Basen beispielsweise in einem Strang AGATC, enthält der neue Strang die komplementäre oder spiegelbildliche Sequenz TCTAG. Da jedes Chromosom ein einziges langes, doppelsträngiges DNA-Molekül enthält, bilden sich durch dieses Kopieren der Doppelhelix auch zwei identische Chromosomen.
Die DNA ist erheblich länger als ein Chromosom und liegt darin in dicht verknäuelter Form vor. Wie man heute weiß, erfolgt dieses Verpacken mit Hilfe winziger Proteinpartikel, der Nucleosomen, die man mit den stärksten Elektronenmikroskopen gerade noch erkennen kann. Die DNA ist um die einzelnen Nucleosomen herumgewunden, so dass sich insgesamt eine perlenkettenähnliche Struktur ergibt. Diese Kette ist dann noch weiter gefaltet, so dass die Perlen sich zu regelmäßigen Spiralen zusammenlagern. Die DNA ist also zu einer Art Doppelwendel gefaltet wie der Leuchtfaden einer Glühbirne.
Nach der Entdeckung von Watson und Crick blieb die Frage offen, wie die DNA für die Entstehung der Proteine sorgt, jener Verbindungen, die für alle Lebensvorgänge entscheidend sind. Proteine sind nicht nur die wichtigsten Bestandteile der meisten Strukturen in den Zellen, sondern sie steuern auch praktisch alle chemischen Reaktionen, die in Lebewesen ablaufen. Damit ein Protein als Strukturbaustein dienen oder als Enzym die Geschwindigkeit einer bestimmten chemischen Reaktion beeinflussen kann, müssen seine Moleküle eine charakteristische Form haben, und diese Form hängt ihrerseits vom Aufbau des Proteins ab. Jedes Protein besteht aus einer oder mehreren Untereinheiten, den Polypeptiden, und diese Moleküle sind aus Bausteinen zusammengesetzt, die man Aminosäuren nennt. In der Regel kommen in den Polypeptiden 20 verschiedene Aminosäuren vor. Zahl, Art und Reihenfolge der Aminosäuren in der Molekülkette bestimmen letztlich über Struktur und Funktion des Proteins, zu dem die Kette gehört.
Nachdem man wusste, dass Proteine die Produkte von Genen sind und dass jedes Gen einen Abschnitt eines DNA-Moleküls darstellt, war auch klar, dass es einen genetischen Code geben muss, durch den die Reihenfolge der Basen in den Nucleotiden der DNA die Reihenfolge der Aminosäuren in den Polypeptiden festlegt. Mit anderen Worten: Es musste einen Vorgang geben, durch den die Nucleotide die Information zur Steuerung der Proteinsynthese übermitteln. Dieser Vorgang würde erklären, wie die Gene über Form und Funktion der Zellen, Gewebe und Organismen bestimmen. Da in der DNA nur vier Typen von Nucleotiden vorkommen, während die Proteine aus 20 verschiedenen Aminosäuren zusammengesetzt sind, konnte der genetische Code nicht so aussehen, dass jeweils ein Nucleotid eine Aminosäure festlegt. Auch Kombinationen aus zwei Nucleotiden können höchstens 16 (42 = 16) Aminosäuren codieren. Der Code musste also aus Einheiten von jeweils mindestens drei Nucleotiden bestehen. Die Reihenfolge dieser Dreiergruppen, auch Tripletts oder Codons genannt, konnte die Anordnung der Aminosäuren im Polypeptid bestimmen.
Zehn Jahre nachdem Watson und Crick die DNA-Struktur beschrieben hatten, war der genetische Code aufgeklärt und wissenschaftlich bewiesen. Diesen Erfolg erreichte man u. a. durch die intensive Erforschung von Nucleinsäuren eines anderen Typs, der Ribonucleinsäuren (RNA). Wie sich nämlich herausstellte, steuert die DNA das Zusammensetzen der Polypeptide indirekt über Botenmoleküle, die man Messenger-RNA (mRNA) nannte (englisch messenger: Bote). Ein Abschnitt der DNA windet sich auseinander, und die beiden Stränge trennen sich in diesem Teilstück. Einer davon dient als Matrize für die Bildung der mRNA (bei der ein Enzym namens RNA-Polymerase mitwirkt). Der Vorgang ähnelt stark der Synthese des komplementären DNA-Stranges bei der Verdoppelung der Doppelhelix; die RNA enthält jedoch anstelle des Thymins das Uracil (U) als eine ihrer vier Basen, und das Uracil (das chemisch dem Thymin sehr ähnlich ist), verbindet sich bei der Ausbildung der komplementären Basenpaare mit Adenin. Die Sequenz Adenin-Guanin-Adenin-Thymin-Cytosin (AGATC) im codierenden Strang der DNA lässt also in der mRNA die Sequenz Uracil-Cytosin-Uracil-Adenin-Guanin (UCUAG) entstehen.
Die Synthese eines Messenger-RNA-Moleküls an einer bestimmten DNA-Sequenz nennt man Transkription. Noch bevor sie beendet ist, löst sich der Anfang jeder mRNA von der DNA. Ein Ende des langen, dünnen mRNA-Moleküls wird in ein Ribosom eingefädelt, ein kleines Körperchen im Cytoplasma, das nun auf der mRNA sitzt wie eine Perle auf dem Faden. Wenn sich die Ribosomen-Perle am RNA-Faden entlangbewegt, kann an dessen Anfang ein zweites Ribosom aufspringen usw. Mit einem sehr leistungsfähigen Mikroskop und besonderen Färbemethoden kann man solche mRNA-Moleküle mit den daranhängenden Ribosomen photographieren.
Ribosomen bestehen aus Proteinen und RNA. Eine Gruppe von Ribosomen, die durch die mRNA verbunden sind, nennt man Polyribosom oder Polysom. Während ein Ribosom an der mRNA entlangläuft, liest es den Code ab, also die Sequenz der Basen in den Nucleotiden der mRNA. Bei diesem Ablesen, Translation genannt, wirkt ein dritter Typ von RNA-Molekülen mit, die Transfer-RNA (tRNA), die an einem anderen Abschnitt der DNA gebildet wird. Auf einer Seite jedes tRNA-Moleküls befindet sich eine Stelle, an die sich eine Aminosäure anheften kann. Auf der anderen liegt ein Nucleotidtriplett, das zu einer anderen Nucleotid-Dreiergruppe (dem Codon) in der mRNA komplementär ist. Deshalb kann das Triplett der tRNA (das man auch Anticodon nennt) das Codon in der mRNA erkennen und sich daran festheften. Die Sequenz Uracil-Cytosin-Uracil (UCU) in der mRNA zieht beispielsweise das Anticodon Adenin-Guanin-Adenin (AGA) in der tRNA an.
Jedes der tRNA-Moleküle, die sich auf dem Ribosom an die mRNA heften, trägt eine Aminosäure. Die Sequenz der Codons in der mRNA bestimmt also, in welcher Reihenfolge die Aminosäuren von der tRNA zum Ribosom transportiert werden. Am Ribosom werden die Aminosäuren dann chemisch zu einer Kette verknüpft, so dass ein Polypeptid entsteht. Wenn die neue Molekülkette fertig ist, löst sie sich vom Ribosom und faltet sich zu einer charakteristischen Form, die durch die Aminosäurensequenz vorgegeben ist. Die Form eines Polypeptids und seine elektrischen Eigenschaften, die ebenfalls durch die Reihenfolge der Aminosäuren bestimmt sind, sorgen einerseits dafür, dass es entweder ein Einzelmolekül bleibt oder sich mit anderen Polypeptiden verbindet, und andererseits versetzen sie es in die Lage, innerhalb des Organismus eine ganz bestimmte Aufgabe zu erfüllen.
Bei Bakterien und Viren liegt das Chromosom frei im Cytoplasma; bei diesen Lebewesen beginnt die Translation häufig schon, bevor die Transkription (d. h. die mRNA-Synthese) abgeschlossen ist. In den Zellen höherer Organismen liegen die Chromosomen jedoch abgegrenzt im Zellkern, während sich die Ribosomen ausschließlich im Cytoplasma befinden. Hier kann die Translation der mRNA in Protein erst stattfinden, nachdem die RNA sich von der DNA gelöst hat und ins Cytoplasma gewandert ist.
Ende der siebziger Jahre machte man die unerwartete Entdeckung, dass die Gene höherer Organismen nicht fortlaufend aneinandergereiht sind. In vielen Fällen ist eine Nucleotidsequenz, die ein Polypeptid codiert, ein- oder mehrmals von nichtcodierenden Sequenzen unterbrochen. Manche Gene enthalten über 50 derartige Zwischensequenzen, die man auch Introns nennt. Bei der Transkription werden die Introns zusammen mit den codierenden Sequenzen in RNA umgeschrieben, so dass besonders große RNA-Moleküle entstehen. Anschließend werden die Abschnitte, die den Introns entsprechen, von besonderen Enzymen im Zellkern sehr exakt aus der RNA herausgeschnitten. So entsteht schließlich die mRNA, die ins Cytoplasma transportiert wird.
Ob die Introns eine Funktion haben und wenn ja, welche, weiß man nicht; es gibt allerdings Vermutungen, die Weiterverarbeitung der RNA mit dem Herausschneiden der Zwischensequenzen könne dazu beitragen, die Menge des an dem Gen gebildeten Polypeptids zu regulieren. Introns hat man auch in Genen gefunden, die besondere RNA-Moleküle codieren, z .B. die RNA-Bestandteile der Ribosomen.
Wie sich bei eingehenden Untersuchungen der DNA ebenfalls herausstellte, kommen bei höheren Organismen manche Nucleotidsequenzen vielfach wiederholt überall im genetischen Material vor. Manche dieser Sequenzwiederholungen sind mehrfache Kopien von Genen, die Polypeptide oder besondere RNA-Typen codieren. So liegen z. B. die Gene, welche die RNA-Bestandteile der Ribosomen codieren, fast immer in vielen Kopien vor. Andere Sequenzwiederholungen codieren offenbar weder Polypeptide noch RNA; ihre Funktion kennt man nicht. Manche dieser Sequenzen können innerhalb eines Chromosoms oder zwischen den Chromosomen von einer Stelle zur anderen springen. Solche Transposons oder transponierbaren Elemente können in Genen, die in der Nähe ihrer Ausgangs- oder Zielstelle liegen, Mutationen hervorrufen (siehe unten).
Nachdem man wusste, wie Proteine hergestellt werden, konnte man auch verstehen, wie Gene gezielt Wirkungen auf Struktur und Funktion eines Organismus ausüben. Damit ist aber noch nicht erklärt, wie Lebewesen sich an wechselnde Umweltbedingungen anpassen oder wie eine einzige Zygote all die verschiedenen Gewebe und Organe hervorbringt, die einen Menschen ausmachen. Die meisten Zellen in diesen Geweben und Organen enthalten genau die gleiche Genausstattung und dennoch produzieren sie unterschiedliche Proteine. Offensichtlich sind in den Zellen jedes Gewebes und Organs einige Gene aktiv, während andere ruhen. In den einzelnen Geweben ist jeweils eine andere Kombination von Genen aktiv. Die Erklärung für die Entwicklung eines kompliziert gebauten Lebewesens muss also zum Teil in der Art liegen, wie Gene gezielt aktiviert werden.
Bei höheren Organismen sind die Mechanismen der Genaktivierung bis heute nicht vollständig aufgeklärt, aber über die entsprechenden Vorgänge bei Bakterien weiß man durch die Arbeiten der französischen Genetiker François Jacob und Jacques Lucien Monod eine ganze Menge. Neben fast jedem Bakteriengen liegt ein DNA-Abschnitt, den man als Promotor bezeichnet. Dort heftet sich die RNA-Polymerase, das Enzym für die Synthese der RNA, an die DNA und beginnt mit der Transkription. Zwischen Promotor und Gen liegt oft noch ein weiterer Abschnitt, der Operator, an den sich ein anderes Protein (der Repressor) anlagern kann. Wenn der Repressor an den Operator gebunden ist, hindert er die RNA-Polymerase daran, an der DNA entlangzuwandern und RNA zu produzieren; deshalb ist das Gen inaktiv. Bestimmte chemische Substanzen in der Zelle können aber dafür sorgen, dass der Repressor sich von der DNA löst, so dass das Gen aktiv wird. Andere Stoffe können das Ausmaß der Genaktivität beeinflussen, indem sie die Fähigkeit der RNA-Polymerase zur Bindung an den Promotor verändern. Das Repressorprotein wird von einem Gen gebildet, das man Regulator nennt.
Bei Bakterien werden häufig mehrere Gene gleichzeitig von einem Promotor und von einem oder mehreren Operatoren reguliert. Ein solches System heißt Operon. In komplizierter gebauten Lebewesen kommen Operons offensichtlich nicht vor; hier hat höchstwahrscheinlich jedes Gen sein eigenes System von Promotoren und Operatoren; auch Introns und Sequenzwiederholungen dürften eine Rolle spielen.
Nicht nur der Zellkern, sondern auch manche anderen Bestandteile der Zelle enthalten DNA, insbesondere die Mitochondrien, kleine Körperchen im Cytoplasma, die der Energieproduktion dienen, sowie die Chloroplasten der Pflanzen, in denen die Photosynthese stattfindet. Diese Gebilde pflanzen sich selbst fort. Ihre DNA verdoppelt sich ähnlich wie die im Zellkern, und sie enthält auch Gene, die transkribiert und in Proteine translatiert werden. 1981 hat man die gesamte Nucleotidsequenz in der DNA eines Mitochondriums ermittelt; ihr genetischer Code unterscheidet sich geringfügig von dem im Zellkern.
Die Eigenschaften, die in der cytoplasmatischen DNA codiert sind, werden vielfach eher von der Mutter als vom Vater weitervererbt (beim Menschen sogar ausschließlich von der Mutter), weil Samenzellen und Pollen meist weniger Cytoplasma enthalten als die Eizelle. In manchen Fällen war eine scheinbar mütterliche Vererbung aber auf Viren zurückzuführen, die über das Cytoplasma der Eizelle von der Mutter auf die Nachkommen weitergegeben wurde.
Die Verdoppelung der DNA läuft zwar sehr präzise ab, aber völlig fehlerfrei ist sie nicht. Gelegentlich schleichen sich Fehler ein, so dass der neu gebildete DNA- Abschnitt veränderte Nucleotide enthält. Solche Fehler, Mutationen genannt, können an jeder Stelle in der DNA auftreten. Geschieht das in einer Nucleotidsequenz, die ein bestimmtes Polypeptid codiert, kann sich in diesem Molekül eine Aminosäure verändern, und durch einen solchen Wechsel können sich die Eigenschaften des betreffenden Proteins tief greifend wandeln. So unterscheiden sich z. B. die Hämoglobinmoleküle bei gesunden Menschen und bei Personen mit Sichelzellenanämie nur in einer einzigen Aminosäure. Tritt bei der Entstehung der Gameten eine Mutation auf, wird sie an die folgenden Generationen weitergegeben.
Die ersten Berichte über Mutationen stammen aus dem Jahre 1901 von dem niederländischen Botaniker Hugo De Vries, einem der Wiederentdecker Mendels. Im Jahre 1929 stellte der amerikanische Biologe Hermann Joseph Muller fest, dass man die Mutationshäufigkeit durch Behandlung mit Röntgenstrahlen stark steigern kann. Wie sich später herausstellte, können auch andere Arten von Strahlung sowie hohe Temperaturen und verschiedene Chemikalien Mutationen auslösen. Ebenso steigt die Mutationshäufigkeit, wenn manche Gene (Mutator-Gene genannt) in Form bestimmter Allele vorliegen. Diese Allele verursachen offenbar in einigen Fällen Fehler in den Mechanismen, die für die Genauigkeit der DNA-Verdoppelung verantwortlich sind. Bei anderen handelt es sich möglicherweise um Transposons (siehe oben).
Die meisten Genmutationen sind für das betroffene Lebewesen schädlich, denn die Funktion komplexer Systeme wie z. B. eines Proteins wird durch Zufallsveränderungen eher beeinträchtigt als verbessert. Die Zahl der Individuen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt ein bestimmtes mutiertes Gen tragen, wird also von zwei entgegengesetzten Kräften bestimmt: Die Fortpflanzung von Individuen mit einer neuen Mutation lässt sie ansteigen und da diese mutierten Individuen in der Regel weniger gut als ihre nichtmutierten Artgenossen in der Lage sind, zu überleben und sich zu vermehren, nimmt sie andererseits ab. In jüngerer Zeit haben menschliche Aktivitäten wie die medizinische Verwendung von Röntgenstrahlen sowie der Einsatz radioaktiven Materials und mutationsauslösender Chemikalien dazu beigetragen, dass die Zahl der Mutanten gestiegen ist.
Mutationen sind in der Regel rezessiv, so dass ihre schädliche Wirkung nur dann zum Tragen kommt, wenn zwei von ihnen in homozygoter Form zusammentreffen. Das geschieht am leichtesten durch Inzucht, die Paarung eng verwandter Lebewesen, die möglicherweise von einem gemeinsamen Vorfahren das gleiche Gen mit der rezessiven Mutation geerbt haben. Deshalb treten genetisch bedingte Erkrankungen bei Kindern, deren Eltern Cousin und Cousine sind, häufiger auf als in der Gesamtbevölkerung.
Der Austausch eines Nucleotids gegen ein anderes ist nicht die einzige Art von Mutationen. Manchmal geht ein Nucleotid auch völlig verloren, oder es kommt eines hinzu. Darüber hinaus sind auch größere, deutlich zu erkennende Umordnungen in der DNA möglich, und manchmal ändern sich sogar Form und Zahl der Chromosomen. Ein Chromosomenabschnitt kann sich z. B. abspalten, umdrehen und sich verkehrt herum an derselben Stelle wieder anheften. Eine solche Veränderung nennt man Inversion. Verbindet sich der abgebrochene Abschnitt mit einem anderen Chromosom oder mit einer anderen Stelle des ursprünglichen Chromosoms, spricht man von einer Translokation. Manchmal geht ein Stück eines Chromosoms in einem homologen Paar verloren und wird von dem anderen Chromosom des Paares eingefangen. Dann sagt man, das eine Chromosom habe eine Defizienz und das andere eine Duplikation. Defizienzen sind im homozygoten Zustand in der Regel tödlich, und das Gleiche gilt oft auch für Duplikationen. Organismen mit Inversionen und Translokationen sind in einem größeren Teil der Fälle lebensfähig. Die meisten derartigen Chromosomenumordnungen sind vermutlich die Folge von Fehlern beim Crossing-over.
Mutationen eines anderen Typs treten auf, wenn sich die beiden Chromosomen eines homologen Paares in der Meiose nicht trennen; in einem solchen Fall entstehen Gameten und damit auch Zygoten mit überzähligen oder fehlenden Chromosomen. Bei überzähligen Chromosomen spricht man von Trisomie, den Zustand eines fehlenden Chromosoms nennt man Monosomie. Beim Menschen verlaufen beide Defekte in den meisten Fällen tödlich. Wenn die Betroffenen überleben, leiden sie an schweren Behinderungen. Das Down-Syndrom hat seine Ursache z. B. in einer Trisomie, bei der das Chromosom Nummer 21 in drei Kopien vorliegt.
Manchmal trennt sich in der Meiose der gesamte Chromosomensatz nicht, so dass eine Gamete mit dem Doppelten der normalen Chromosomenzahl entsteht. Vereinigt sich eine solche Keimzelle mit einer zweiten, welche den normalen Chromosomensatz trägt, besitzen die Nachkommen nicht zwei, sondern drei homologe Exemplare von jedem Chromosom. Diesen Zustand mit mehreren Chromosomensätzen nennt man Polyploidie. Sie ist der einzige bekannte Mechanismus, durch den in einer einzigen Generation neue biologische Arten entstehen können. Lebensfähige, fruchtbare polyploide Organismen findet man fast ausschließlich bei zwittrigen Arten, z. B. bei den meisten Blütenpflanzen und manchen wirbellosen Tieren. Polyploide Pflanzen sind in der Regel größer und widerstandsfähiger als ihre normalen, diploiden Vorfahren. Auch beim Menschen kommen manchmal polyploide Feten vor, aber sie sterben schon in einem frühen Stadium der Schwangerschaft und werden als Fehlgeburt abgestoßen. Siehe Erbkrankheiten.
Die Populationsgenetik, die sich mit der Ausbreitung der Gene in Populationen von Lebewesen beschäftigt, erhielt ihre solide wissenschaftliche Grundlage durch die Arbeiten des englischen Mathematikers Godfrey H. Hardy und des deutschen Frauenarztes Wilhelm Weinberg. Sie formulierten 1908 unabhängig voneinander ein Prinzip, das heute unter dem Namen Hardy-Weinberg-Gesetz bekannt ist. Es besagt folgendes: Wenn ein Gen auf einem Autosom in einer Population in zwei Allelen (A und a) vorkommt, wobei die Häufigkeit ihres Auftretens (dezimal ausgedrückt) p und q beträgt (p + q = 1), und wenn zudem die Paarung zwischen den Individuen im Hinblick auf dieses Gen zufällig erfolgt, dann treten die Genotypen AA, Aa und aa nach einer Generation mit den Häufigkeiten p2, 2pq, und q2 auf. Anschließend bleiben diese Häufigkeiten von Generation zu Generation konstant, solange keine Störungen auftreten. Jede Änderung, die auf entwicklungsgeschichtlichen Wandel hinweist, muss also auf Störungen zurückgehen. Solche Störungen sind z. B. Mutationen, natürliche Selektion, Populationswanderungen und Paarungen innerhalb sehr kleiner Populationen, bei denen bestimmte Allele zufällig verloren gehen, sowie Gendrift (siehe Evolution).
Vielen Hinweisen zufolge sind die meisten Populationen genetisch weitaus variabler, als man zunächst angenommen hatte. Wie man aus Untersuchungen an den Polypeptidprodukten der Gene weiß, ist die Häufigkeit der genetischen Varianten bei einem Drittel von ihnen höher, als man es aufgrund des Gleichgewichts zwischen ihrer Entstehung durch Mutationen und dem Selektionsnachteil der Mutanten erwarten sollte. Das führte zu einem erheblichen Interesse an der Frage, wie unterschiedliche Allele aktiv im Gleichgewicht gehalten werden, so dass keines von ihnen das andere verdrängt. Ein solcher Ausgleichsmechanismus besteht darin, dass heterozygote Individuen häufig besser lebensfähig sind als homozygote. Ein weiterer Mechanismus, frequenzabhängige Selektion genannt, beruht auf dem relativen Überlebensvorteil seltener Varianten, beispielsweise in Populationen, die von natürlichen Feinden dezimiert werden. Feinde konzentrieren sich oft auf die häufigste Variante und beachten seltenere Formen nicht. Eine Abweichung kann also vorteilhaft sein, solange sie selten ist, aber sie verliert diese bevorzugte Stellung, wenn ihre Verbreitung durch die natürliche Selektion zunimmt. Jetzt töten die natürlichen Feinde auch die zuvor begünstigte Variante, bis sich in der Population zumindest ein Gleichgewicht zwischen den Allelen einstellt. Ähnlich wirken häufig auch Parasiten: Sie spezialisieren sich jeweils auf die häufigste Variante ihres Wirtsorganismus und sorgen so für die Aufrechterhaltung der genetischen Vielfalt in den Populationen dieser Art.
Die meisten körperlichen Eigenschaften der Menschen werden sowohl von mehreren genetischen Faktoren als auch von der Umwelt beeinflusst. Bei manchen Merkmalen, z. B. bei der Körpergröße, ist der genetische Anteil relativ hoch. Andere, so das Körpergewicht, werden zu einem großen Teil von der Umwelt bestimmt. Wieder andere Merkmale, beispielsweise Blutgruppen sowie Antigene, die für die Abstoßung verpflanzter Organe verantwortlich sind, beruhen offenbar ausschließlich auf genetischen Faktoren: Man kennt keinen Umwelteinfluss, durch den sich diese Eigenschaften ändern könnten. Die Transplantationsantigene hat man in jüngerer Zeit besonders eingehend untersucht, weil sie medizinisch von großem Interesse sind. Die wichtigsten derartigen Proteine werden von einer Gruppe gekoppelter Gene produziert, die unter dem Namen HLA-Komplex bekannt ist. Diese Gene bestimmen nicht nur darüber, ob der Organismus ein transplantiertes Organ annimmt oder abstößt, sondern sie spielen auch für die Abwehrkräfte des Körpers gegenüber verschiedenen Krankheiten eine Rolle (z. B. gegen Allergien, Diabetes und Arthritis).
Auch die Anfälligkeit für andere Krankheiten hat einen wichtigen genetischen Anteil. Zu diesen Krankheiten gehören Schizophrenie, Tuberkulose, Malaria, mehrere Arten von Krebs, Migräne und Bluthochdruck. Viele seltene Krankheiten entstehen durch rezessive Gene, und einige werden auch von dominanten Genen verursacht.
Die Identifizierung und Untersuchung von Genen ist einerseits von großem Interesse für Biologen, andererseits ist sie aber auch medizinisch bedeutsam, wenn ein bestimmtes Gen mit einer Krankheit zu tun hat. Das menschliche Genom umfasst etwa 50 000 bis 100 000 Gene, und ungefähr 4 000 davon könnten zu Krankheiten beitragen. Mit einem weltweiten Forschungsprogramm, dem Human-Genom-Projekt, versucht man seit 1990, das gesamte Erbmaterial des Menschen zu analysieren. Mit diesem Vorhaben verfolgt man vor allem das Ziel, verschiedene Karten des Genoms zu erstellen und seine gesamte Nucleotidsequenz zu ermitteln. Äußerst nützlich sind dabei die neuen Methoden zur Klonierung großer DNA-Abschnitte für die weitere Analyse sowie die Automatisierung von Verfahren wie der DNA-Sequenzanalyse.
Siehe auch Gentechnik; Hybride; natürliche Selektion; Pflanzenzüchtung
Anthropologie, im deutschen Sprachgebrauch entweder ein Teilgebiet der Biologie, das sich speziell mit dem Menschen beschäftigt (siehe Evolution des Menschen) oder eine Richtung der Philosophie (siehe philosophische Anthropologie). Im angloamerikanischen Sprachraum bezeichnet Anthropologie die Wissenschaft vom Menschen aus biologischer, sozialer und humanistischer Perspektive. Das Fach teilt sich hier in zwei Hauptdisziplinen: die physische Anthropologie, die sich mit der biologischen und physiologischen Anpassung des Menschen an seine jeweilige Lebensumwelt beschäftigt, sowie die Sozial- oder Kulturanthropologie (siehe Ethnologie, kulturvergleichende Psychologie), die sich mit dem Leben des Menschen in der Gesellschaft beschäftigt.
Evolution des Menschen, die biologische und kulturelle Entwicklung der Spezies Homo sapiens. Unsere Kenntnisse der Evolution beruhen auf zahlreichen fossilen Knochen- und Zahnresten, die an verschiedenen Orten in Afrika, Europa und Asien gefunden wurden. Gezielte Grabungen haben zudem Stein-, Knochen- und Holzwerkzeuge sowie Feuerstellen, Lagerplätze und Gräber zutage gefördert. Aufgrund dieser Entdeckungen auf den Gebieten der Archäologie und Anthropologie ist allmählich ein Bild der menschlichen Evolution der letzten vier bis fünf Millionen Jahre entstanden.
Der Mensch gehört biologisch gesehen zur Klasse der Säuger und zur Ordnung der Primaten; innerhalb dieser Ordnung wird er aufgrund morphologischer bzw. genetischer Übereinstimmungen mit seinen inzwischen ausgestorbenen Vorfahren sowie mit den afrikanischen Menschenaffen, seinen engsten noch lebenden Verwandten, in die Familie der Hominiden (Hominidae) gestellt. Nach einer anderen Einteilung werden die Menschenaffen allerdings noch immer einer eigenen Familie zugeteilt: den Pongiden (Pongidae). Stellt man auch die Menschenaffen in die Familie der Hominiden, dann wird die menschliche Linie der Unterfamilie der Homininen (Homininae) zugeordnet. Diesem Artikel liegt letzteres Schema zugrunde. Aus der Untersuchung fossiler Homininenreste gehen verschiedene Entwicklungstendenzen hinsichtlich Körperbau und Verhalten hervor, die für die Unterfamilie der Homininen charakteristisch sind.
Der zweifüßige Gang, die Bipedie, scheint zu den frühesten und wichtigsten Merkmalen zu gehören, die sich bei Homininen entwickelt haben. Diese Fortbewegungsart führte zu bestimmten anatomischen Veränderungen der unteren Wirbelsäule, des Beckens und der Beine. Da sich diese anhand fossiler Knochen dokumentieren lassen, gilt die Bipedie gewöhnlich als entscheidendes Merkmal der Unterfamilie. Allerdings gab es nach 1997 publizierten Forschungsergebnissen spanischer Paläontologen bereits vor acht Millionen Jahren einen aufrecht gehenden Primaten (Oreopithecus bambolii), der nicht in die Vorfahrenreihe des Menschen gehört; Knochen dieses Affen hatte man bereits in den fünfziger Jahren des 20. Jahrhunderts in der Toskana gefunden, doch wurden sie erst jetzt gründlich ausgewertet.
Die Fähigkeit des Menschen, Werkzeuge und andere Gegenstände herzustellen und zu benutzen, geht auf die Größe und Komplexität des menschlichen Gehirns zurück. Das Gehirn der heute lebenden Menschen weist ein durchschnittliches Volumen zwischen 1 300 und 1 500 Kubikzentimetern auf. Im Lauf der menschlichen Evolution hat sich die Größe des Gehirns mehr als verdreifacht. Die Zunahme der Gehirngröße lässt sich mit verschiedenen Verhaltensänderungen der Homininen in Verbindung bringen. Gefundene Steinwerkzeuge und andere Artefakte werden um so vielfältiger und anspruchsvoller, je jünger sie sind. Archäologische Grabungen beschäftigen sich vorwiegend mit späteren Phasen der menschlichen Geschichte. Siehe auch Werkzeuggebrauch
Die ältesten Homininenfunde stammen aus Süd- und Ostafrika. Vor etwa einer Million Jahren begann der Mensch, in die tropischen und subtropischen Gebiete Eurasiens einzuwandern; vor etwa 500 000 Jahren stieß er in die gemäßigteren Zonen dieser Kontinente vor. Erst wesentlich später, vor etwa 50 000 Jahren, gelangten die ersten Homininen auf dem Seeweg nach Australien. Nach dem Auftreten des modernen Menschen vor etwa 30 000 Jahren wurde die Neue Welt besiedelt. Vermutlich ist die Vergrößerung des menschlichen Gehirnvolumens auf ein komplexes Zusammenspiel zurückzuführen: Dazu gehörten die zunehmende Fähigkeit, Werkzeuge herzustellen und zu gebrauchen, sowie andere erlernte Fertigkeiten, die unsere Vorfahren immer besser befähigten, unter den unterschiedlichsten Umweltbedingungen zu überleben.
Die frühesten Homininenfossilien weisen auf ausgeprägte Unterschiede zwischen den Körpergrößen von Frauen und Männern hin, was einen deutlichen sexuellen Dimorphismus bei unseren frühen Vorfahren erkennen lässt. Die Skelettreste lassen bei Frauen auf eine Körpergröße von 90 bis 120 Zentimetern und ein Gewicht zwischen etwa 27 und 32 Kilogramm schließen. Die Körpergröße der Männer dürfte bei über 150 Zentimetern gelegen, ihr Gewicht etwa 68 Kilogramm betragen haben. Die Ursachen für die Unterschiede in der Körpergröße sind zwar umstritten, dürften aber mit speziellen Verhaltensmustern in den Sozialgruppen früher Homininenpopulationen zusammenhängen. Seit etwa einer Million Jahren bildet sich dieser extreme Dimorphismus allmählich zurück. Allerdings wurde 1997 in der Zeitschrift Science darüber berichtet, dass der Heidelbergmensch vor 200 000 bis 300 000 Jahren bereits dasselbe Größenverhältnis zwischen Mann und Frau aufwies wie der Jetztmensch.
Die dritte entscheidende Entwicklungsphase, welche die Homininen durchlaufen haben, betrifft den allmählichen Rückgang der Größen von Gesichtsschädel und Zähnen. Sämtliche Menschenaffen haben lange, dolchartige Eckzähne, die über die anderen Zähne hinausragen. Auch die frühesten Homininenfunde weisen noch vergrößerte Eckzähne auf, die allerdings nur mehr leicht über die übrigen Zähne hinausragen bei allen jüngeren Homininen ist die Größe der Eckzähne beträchtlich zurückgegangen. Daneben reduzierten sich mit der Zeit auch die Dimensionen der Backen- und Vorbackenzähne. Mit diesen Änderungen ging eine allmähliche Verkleinerung des Gesichtsschädels und der Kieferknochen einher. Bei den frühen Homininen war der Gesichtsschädel relativ groß und befand sich vor dem Hirnschädel. Als die Größe der Zähne ab- und die des Gehirns zunahm, wurde der Gesichtsschädel immer kleiner und veränderte seine Lage, so dass das relativ kleine Gesicht des Menschen heute unterhalb des Hirnschädels liegt.
Fossile Funde deuten darauf hin, dass sich die unmittelbaren Vorfahren des modernen Menschen vor etwa fünf Millionen Jahren in die Gattungen Australopithecus und Homo spalteten. Die menschliche Evolution vor dieser Zeit ist ungewiss.
Vor sieben bis 20 Millionen Jahren bevölkerten primitive, affenähnliche Tiere weite Gebiete des afrikanischen und später des eurasischen Kontinents. Trotz zahlreicher Knochen- und Zahnfunde ist die Lebensweise dieser Geschöpfe sowie ihre evolutionäre Beziehung zu den heute lebenden Menschen und Affen sehr umstritten. Einer dieser fossilen Affen, der Sivapithecus, scheint große Ähnlichkeit mit dem heute lebenden asiatischen Orang-Utan gehabt zu haben und könnte als dessen Ahne gelten. Keines der Fossilien weist jedoch zwingend darauf hin, dass es sich dabei um Vorläufer der evolutionären Linie handelt, die sich schließlich zur Familie Hominidae bzw. zur Unterfamilie Homininae weiterentwickelte.
Vergleichende Untersuchungen von Blutproteinen und DNA (siehe Desoxyribonucleinsäuren) der afrikanischen Menschenaffen und des modernen Menschen deuten darauf hin, dass sich die Entwicklungslinie der Menschen erst relativ spät von derjenigen der Schimpansen und Gorillas trennte. Auf der Basis dieser Vergleiche nehmen Wissenschaftler heute an, dass sich diese Trennung vor etwa sechs bis acht Millionen Jahren vollzog. Es ist daher durchaus möglich, dass die bekannten Homininenfossilien im Alter von etwa fünf Millionen Jahren tatsächlich den Beginn der menschlichen Entwicklungslinie markieren. Künftige fossile Funde erlauben vielleicht eine exaktere Datierung des Zeitpunktes, an dem sich die Vorfahren der modernen afrikanischen Affen und des modernen Menschen trennten, und lassen damit eine genauere Aussage darüber zu, wann die Evolution des Menschen tatsächlich begonnen hat.
Die Ahnenreihe der modernen Menschen beginnt mit dem Australopithecus. Fossile Reste dieser Gattung wurden an zahlreichen Fundstellen im südlichen und östlichen Afrika freigelegt. Die ältesten Funde haben ein Alter von mehr als vier Millionen Jahren; einige Fragmente weisen möglicherweise sogar ein Alter von bis zu fünf Millionen Jahren auf. Die Gattung ist vermutlich vor etwa 1,5 Millionen Jahren ausgestorben. Sämtliche Australopithecinen gingen aufrecht und waren damit zweifellos Homininen. Hinsichtlich ihrer Zähne, ihres Kiefers und Gehirnvolumens unterschieden sie sich allerdings so stark voneinander, dass sie sich in mindestens vier Arten einteilen lassen: Australopithecus afarensis, Australopithecus africanus, Australopithecus robustus und Australopithecus boisei. Darüber hinaus wurden in Kenia Knochen gefunden, die möglicherweise einer weiteren Spezies, Australopithecus anamensis, zuzuordnen sind, die vor vier Millionen Jahren lebte und Vorfahr des Australopithecus afarensis gewesen sein könnte.
Australopithecus afarensis lebte vor drei bis vier Millionen Jahren in Ostafrika. Die Funde aus der Afar-Region in Äthiopien und in Tansania deuten darauf hin, dass das Gehirnvolumen des Australopithecus afarensis nur wenig größer war als das von Schimpansen (etwa 400 bis 500 Kubikzentimeter). Bei einigen Individuen waren die Eckzähne etwas länger als bei späteren Homininen. Es wurden keinerlei Werkzeuge gefunden.
Vor etwa 2,5 bis drei Millionen Jahren entwickelte sich der Australopithecus afarensis offensichtlich zu einem späteren Australopithecus, dem Australopithecus africanus. Insbesondere die Funde in Südafrika weisen darauf hin, dass Australopithecus africanus etwa über dasselbe Gehirnvolumen verfügte wie sein direkter Vorfahr. Während seine Backenzähne immer noch relativ groß waren, ragten die Eckzähne nicht mehr über die Länge der anderen Zähne hinaus. Wie beim Australopithecus afarensis wurden auch beim Australopithecus africanus keinerlei Werkzeuge gefunden.
Aus fossilen Funden, die etwa 2,6 Millionen Jahre alt sind, lässt sich auf die Existenz von mindestens zwei, vielleicht sogar vier Homininenarten schließen. Es scheint eine Aufspaltung der Homininenlinie stattgefunden zu haben, von der sich der eine Zweig zur Gattung Homo und schließlich zum modernen Menschen, der andere zu australopithecinen Arten weiterentwickelte, die schließlich ausstarben. Zu Letzteren gehören der auf Südafrika beschränkte Australopithecus robustus und der nur in Ostafrika lebende Australopithecus boisei. Diese robusten Australopithecinen unterscheiden sich von anderen Australopithecinen hinsichtlich der Größe ihrer Backenzähne, Kiefer und Kiefermuskeln. Sie starben vor etwa 1,5 Millionen Jahren aus.
Obgleich hinsichtlich dieser Frage letztlich keine Einigkeit besteht, sind die meisten Forscher doch davon überzeugt, dass sich nach der evolutionären Trennung, die zur Entwicklung der robusten Australopithecinen führte, der Australopithecus africanus zur Gattung Homo weiterentwickelte. Falls dies zutreffen sollte, so hätte diese evolutionäre Übergangsphase vor etwa 1,5 bis zwei Millionen Jahren stattgefunden. Die aus diesem Zeitraum stammenden Fossilienfunde weisen eine seltsame Mischung von Merkmalen auf. Einige haben ein relativ großes Gehirnvolumen von fast 800 Kubikzentimetern, aber gleichzeitig große Zähne, die denen der Australopithecinen ähneln. Andere besitzen Homo-ähnliche kleine Zähne, gleichzeitig jedoch ein kleines Gehirnvolumen, das dem von Australopithecinen entspricht. Eine Reihe von fossilen Schädel- und Kieferknochen aus dieser Zeit, die man im ostafrikanischen Tansania und Kenia fand, werden als Homo habilis (geschickter Mensch) klassifiziert, da neben den Fossilien auch Steinwerkzeuge entdeckt wurden. Der Homo habilis weist zahlreiche gemeinsame Züge mit den früheren Australopithecinen und den späteren Angehörigen der Gattung Homo auf. Vermutlich ist diese Spezies eine evolutionäre Zwischenstufe zwischen den Australopithecinen und den späteren Homininen.
Die frühesten Hinweise auf die Verwendung von Steinwerkzeugen wurden in Afrika gefunden und stammen aus der Zeit vor über 2,5 Millionen Jahren. Diese Werkzeugfunde wurden jedoch nicht gemeinsam mit denen einer bestimmten Homininenart gemacht. Die Technik, mit der Werkzeuge hergestellt werden, hat sich im Verlauf von einer Million Jahren kaum verändert. In verschiedenen Teilen Ostafrikas wurden nicht nur zahlreiche Steinwerkzeuge entdeckt, deren Alter etwa 1,5 bis zwei Millionen Jahre beträgt, sondern auch Tierknochen mit Kratzspuren, die wie in Experimenten nachgewiesen wurde nur von menschlichen Schneidewerkzeugen stammen können. Diese Funde bezeugen, dass die damals lebenden Homininen bereits Fleisch aßen; ob sie allerdings auf die Jagd gingen oder sich von Aas ernährten, ist nicht bekannt. Unklar ist bislang auch, wie groß der Anteil tierischer Nahrung im Vergleich zu dem gesammelter Früchte und Insekten war und ob es sich bei den Fundstellen um Lagerplätze von Homininen handelte, die sich später zur Gattung Homo weiterentwickelten. Denkbar wäre, dass auch die robusten Australopithecinen bereits Werkzeuge herstellten und sich von Fleisch ernährten.
Fossilienfunde von Homininen mit großem Gehirnvolumen und kleinen Zähnen fand man zuerst in Nordkenia; sie sind 1,5 bis 1,6 Millionen Jahre alt und werden der Spezies Homo erectus (aufrecht gehender Mensch) zugeordnet. Wie die früheren Homininen lebte auch der Homo erectus zunächst ausschließlich in Afrika. Später, vor etwa 700 000 bis einer Million Jahren, drang er bis in die tropischen Gebiete der Alten Welt vor und schließlich, gegen Ende seiner Evolution, sogar in die gemäßigten Zonen Asiens. Die archäologischen Funde aus dieser Zeit zeigen im Gegensatz zu solchen aus früheren Epochen bereits größeres Geschick bei der Anfertigung von Werkzeugen. Beim Pekingmenschen, der in einer Höhle in Nordchina gefunden wurde, finden sich eindeutige Hinweise auf die Verwendung von Feuer; zudem wurden Knochen von größeren Tieren wie Elefanten gefunden.
In der Zeit des Homo erectus vollzogen sich weitere wichtige Schritte innerhalb der menschlichen Evolution. Während das Gehirnvolumen der frühen Vertreter dieser Art mit etwa 750 und 800 Kubikzentimetern nicht größer war als bei vorangegangenen Homininenarten, lag es bei späteren Vertretern mit zwischen 1 100 und 1 300 Kubikzentimetern bereits in der Variationsbreite des Homo sapiens.
1997 berichteten spanische Paläontologen im Wissenschaftsmagazin Science über 800 000 Jahre alte, in Nordspanien gefundene Homininenknochen. Auf der Grundlage dieses Materials wurde Homo antecessor beschrieben, den die Forscher als unmittelbaren Vorfahren des Homo sapiens ansehen. Es bestehen jedoch Zweifel, ob der Fund wirklich einer bislang unbekannten Spezies zuzuordnen ist, die eine Schlüsselposition in der Evolution zum Homo sapiens einnimmt.
Nach einer verbreiteten Hypothese entwickelte sich der Homo erectus vor 300 000 bis 200 000 Jahren zum Homo sapiens weiter. Aufgrund der allmählichen Fortschritte der menschlichen Evolution in dieser Zeit ist es schwierig, diesen evolutionären Durchbruch exakt zu datieren. So bringen einige Wissenschaftler bestimmte Fossilienfunde noch mit späten Vertretern des Homo erectus in Verbindung, während sie von anderen bereits frühen Vertretern des Homo sapiens zugeordnet werden. 1996 wurden allerdings Datierungsergebnisse publiziert, nach denen Homo erectus in Java noch im Zeitraum vor 53 000 bis 27 000 Jahren gelebt haben könnte und damit zur gleichen Zeit wie Homo sapiens. Diese Daten wurden jedoch nicht an den Homininenresten selbst gewonnen, sondern an Antilopenzähnen, die in denselben Fundschichten abgelagert waren.
Obwohl die frühen Vertreter des Homo sapiens bereits zur selben Gattung und Art wie der moderne Mensch gehören, weisen sie doch deutlich andere Körpermerkmale auf. Neueste prähistorische Funde weisen darauf hin, dass der moderne Mensch, der Homo sapiens sapiens, erstmals vor mehr als 90 000 Jahren auftrat. Die Wissenschaftler sind sich nicht völlig einig, ob sich anhand der fossilen Ahnenreihe der Homininen eine kontinuierliche Weiterentwicklung vom ersten Auftreten des Homo sapiens bis zum modernen Menschen ableiten lässt. Die Unstimmigkeiten konzentrieren sich dabei insbesondere auf den Platz des als Homo sapiens neanderthalensis bezeichneten Neandertalers in der Kette der menschlichen Evolution. Dieser erhielt seinen Namen nach einem im Neandertal bei Düsseldorf geborgenen fossilen Skelett und bevölkerte während eines Zeitraumes, der vor 100 000 Jahren begann und frühestens vor 30 000 Jahren endete, Teile Europas und des Nahen Ostens. Danach verschwand er aus der menschlichen Ahnenreihe. In anderen Teilen der Alten Welt wurden Fossilien weiterer Varianten des frühen Homo sapiens gefunden.
Der Streit um den Neandertaler betrifft auch die Frage nach dem evolutionären Ursprung der heutigen menschlichen Rassen. Eine exakte Definition des Begriffs Rasse ist zwar nicht möglich (da es sich bei den jeweiligen Körpermerkmalen der modernen Menschen je nach geographischer Region um fließende Übergänge handelt), doch zeigen weit voneinander entfernt lebende Völker eine Reihe unterschiedlicher Körpermerkmale, auf die im Artikel über Rassenkunde eingegangen wird. Die meisten dieser Unterschiede gehen auf Anpassungen an lokale Umweltbedingungen zurück. Dieser Prozess begann nach Meinung einiger Wissenschaftler bereits vor etwa einer Million Jahren mit der Ausbreitung des Homo erectus in sämtliche Teile der Alten Welt. Danach würde es sich bei der menschlichen Evolution seit dem Auftreten des Homo erectus um kontinuierliche, lokale Weiterentwicklungen handeln. Das heißt, die lokalen Populationen blieben an ihrem jeweiligen Verbreitungsort und veränderten im Lauf der Zeit ihr Erscheinungsbild. Die Neandertaler und andere frühe Vertreter des Homo sapiens könnten damit als Abkömmlinge des Homo erectus, also Ahnen des modernen Menschen, angesehen werden.
Andere Wissenschaftler betrachten das Auftreten verschiedener Rassen als ein eher rezentes Phänomen. Ihrer Meinung nach sind die Züge des Neandertalers flache, niedrige Stirn, Überaugenwülste sowie ein großer Gesichtsschädel mit fliehendem Kinn zu primitiv, um den Neandertaler als Ahnen des heutigen Menschen einordnen zu können. Sie sehen den Neandertaler auf einem ausgestorbenen Seitenzweig der menschlichen Evolution. Nach dieser Theorie trat der moderne Mensch vor etwa 200 000 bis 90 000 Jahren zunächst im Mittleren Osten oder in Südafrika auf und verbreitete sich dann über die ganze Welt, wobei er die lokalen, früheren Homo-sapiens-Populationen verdrängte.
Neben fossilen Fragmenten, die in Südafrika gefunden wurden, stützen auch Untersuchungen mitochondrialer DNA (siehe Zelle) diese Theorie. Dabei handelt es sich um DNA, die nur von der Mutter vererbt wird. Vergleichende Forschungen an Frauen aus aller Welt haben ergeben, dass sämtliche heute lebenden Menschen von einer einzigen Generation abstammen, die in Afrika südlich der Sahara oder in Südostasien beheimatet war. Aufgrund der Weitergabe durch die mütterliche Linie wird dieser Ansatz auch als Eva-Hypothese bezeichnet. Die meisten Anthropologen schließen sich dieser Theorie jedoch nicht an und betrachten das Entstehen der Rassen als ein wesentlich älteres Phänomen. Wie diese wissenschaftliche Streitfrage auch immer entschieden wird die frühen Gruppen des Homo sapiens wussten zweifellos die mitunter harten klimatischen Bedingungen im Europa der Eiszeit äußerst effizient zu nutzen. Zudem begannen die Homininen in dieser Phase zum ersten Mal im Lauf der menschlichen Evolution, ihre Toten zu bestatten; den Verstorbenen wurden teilweise Steinwerkzeuge, Tierknochen und mitunter sogar Blumen beigegeben.
1997 wurden Untersuchungsergebnisse über mitochondriale DNA publiziert, die aus dem Oberarmknochen (Humerus) eines Neandertalers gewonnen wurde. Diese erste DNA-Analyse an einem prähistorischen Menschen wurde von Forschern der Universität München durchgeführt und zur Absicherung der Ergebnisse an der Pennsylvania State University wiederholt. Der Oberarmknochen, aus dem das genetische Material extrahiert wurde, war 1856 in der Feldhofer Grotte bei Düsseldorf gefunden worden, er wird im Rheinischen Landesmuseum in Bonn aufbewahrt. Ein Vergleich mit der DNA heute lebender Menschen ergab Folgendes: Unter der Voraussetzung, dass Mutationen mit einer konstanten Rate stattfinden, lassen die Unterschiede zwischen der DNA des Neandertalers und der des heutigen Menschen den Schluss zu, dass beide im Zeitraum vor etwa 550 000 bis 690 000 Jahren einen gemeinsamen Vorfahren hatten. Etwa zu dieser Zeit so nimmt man an dürfte der Homo erectus heidelbergensis sich in Linien aufgespaltet haben, die einerseits zum Neandertaler und andererseits zum modernen Menschen führten. Die DNA-Analyse gibt keine Hinweise darauf, dass sich diese beiden Linien genetisch vermischten (französische Funde von Werkzeugen und Schmuckgegenständen lassen jedoch darauf schließen, dass zwischen beiden Gruppen vor 34 000 Jahren ein kultureller Austausch stattfand; siehe Cro-Magnon-Typus). Damit wird die Annahme bestätigt, dass der Neandertaler nicht zu den Vorfahren des modernen Menschen gehört.
Obwohl sich mit dem evolutionären Auftreten des modernen Menschen das Grundmuster der Anpassung, das die früheren Stufen der Menschheitsgeschichte kennzeichnete, nicht drastisch änderte, fanden doch wichtige Neuerungen statt. Neben den ersten Äußerungen paläolithischer Kunst in Frankreich und Spanien, die von Höhlenbewohnern hinterlassen wurden, hat sich nach Ansicht vieler Wissenschaftler in dieser Epoche auch die Sprache entwickelt. Dies hatte tief greifenden Einfluss auf sämtliche Lebensbereiche des Menschen. Vor etwa 10 000 Jahren begannen die Menschen erstmals, Pflanzen und später auch Tiere zu domestizieren.
Unsere Kenntnisse der Evolution des Menschen beruhen auf den bekannten Fossilienfunden, doch das Bild ist noch längst nicht vollständig. Erst zukünftigen Funden wird es vorbehalten bleiben, viele der Fragen zu beantworten, die sich der Wissenschaft heute noch stellen. Durch den Einsatz hochmoderner Techniken, besonders bei der Analyse geologischer Schichten, vermögen Anthropologen heute wesentlich exaktere Voraussagen über Erfolg versprechende Grabungsstellen zu treffen, die in den kommenden Jahren zu einer enormen Erweiterung unseres Wissens über die Vorgeschichte der Menschheit führen werden.
Anthropologie (Philosophie), (von griechisch anthropos: der Mensch und lógos: die Lehre), die Lehre bzw. Wissenschaft vom Menschen (Anthropologie). Die philosophische Anthropologie fragt danach, was der Mensch seinem Wesen nach ist.
Historisch läßt sie sich als geisteswissenschaftliche Antwort auf die biologischen Zweifel an der Sonderstellung des Menschen, auf die Vernunftkritik und die psychoanalytische Trieblehre Sigmund Freuds begreifen. Als Gründungsakt der philosophischen Anthropologie im eigentlichen Sinn gilt Max Schelers Schrift Die Stellung des Menschen im Kosmos (1928). Hierin hebt Scheler hervor, dass der Mensch als weltoffenes und nicht triebgebundenes Geistwesen in der Natur eine Sonderstellung einnimmt. Für Helmuth Plessner (Die Stufen des Organischen und der Mensch, 1928) ist der Mensch wesentlich durch seine exzentrische Position in der Natur bestimmt. Dies bedeutet, dass der Mensch als einziges Wesen zu sich selbst Distanz hat. Für Arnold Gehlen (Der Mensch, 1940) ist der Mensch vor allem ein Mängelwesen. Die gegenüber den Tieren mangelhafte Ausstattung zwingt den Menschen geradezu zur Schaffung von Kultur. Gehlens Thesen sind nach dem Zweiten Weltkrieg von dem Biologen Adolf Portmann als sachlich unhaltbar zurückgewiesen worden. Wie später Adorno und Habermas (Anthropologie als eher konservative bzw. nur reaktiv, verarbeitende Wissenschaft) war auch Martin Heidegger ein Gegner der Anthropologie, da für ihn das Dasein (jenes verstehende Sein, dem es in seinem Sein wesentlich um das Sein des Seienden geht) ursprünglicher als der Mensch ist. Jean-Paul Sartre übersetzte Heideggers Begriff Dasein in Lêtre et le neant, (1943, Das Sein und das Nichts) unter dem Titel realité humaine (menschliche Realität) ins französische, wobei für Sartre die absolute, unbedingte und in die Welt geworfene Freiheit das Wesen dieser realité humaine ausmacht. Heute ist die philosophische Anthropologie im Wesentlichen vergleichende Kulturwissenschaft. Dabei geht es insbesondere um die Frage, in welcher Weise die Leistungen des Menschen sich in den verschiedenen Kulturen niederschlagen. Als Grundlagenwerk dieser anthropologischen Kulturwissenschaft gilt Ernst Cassirers Philosophie der Symbolischen Formen (3 Bde., 1928-1929), worin erstmals drei Kernbereiche der menschlichen Kultur (Sprache, Mythos, Erkenntnis) weltumspannend und vergleichend untersucht wurden.
Obwohl das Wort Anthropologie der Antike nicht bekannt war, liegen die Wurzeln der Disziplin unbestritten bei Aristoteles. Aristoteles definierte den Menschen, den er für das vollkommenste aller Lebewesen hielt, als zoon politikon (in Gemeinschaft lebendes Lebewesen) und zoon logikon (sprechendes bzw. vernünftiges Lebewesen). Weitere spezifisch menschliche Eigenschaften waren für Aristoteles das Lachen und der aufrechte Gang. Dass sich der Mensch als sprechendes Wesen von den Tieren unterscheidet, hat in römischer Zeit Cicero hervorgehoben. Die aristotelische Definition des Menschen hat das christliche Mittelalter entscheidend geprägt. Thomas von Aquin begriff den Menschen als animal rationale, dem Vernunft und Freiheit von Gott zugeteilt sind.
Seit dem 16. Jahrhundert wurde der Mensch zunehmend zu einem eigenen Forschungsgegenstand. Den Anstoß für diese Entwicklung gaben vor allem zwei Faktoren: Erstens das seit Kolumbus sehr rege Interesse der Europäer an Nachrichten aus der neuen Welt, insbesondere über die so genannten Wilden. Hiermit entstand die Frage nach der Gleichartigkeit aller Menschen im interkontinentalen Vergleich. Noch bei Kant ist die Anthropologie (1775, Von den verschiedenen Rassen der Menschen) ein Teil seiner Vorlesungen zur Physischen Geographie. Der zweite wesentliche Faktor war die zunehmend als Unrecht empfundene Ungleichheit von Adel und Bürgertum. Hiermit war die Frage nach der Gleichberechtigung aller Menschen, die Forderung nach Menschenrechten, berührt und vorbereitet. So formulierte Rousseau 1762 in seinem Contrat Social (Vom Gesellschaftsvertrag), dass alle Menschen frei seien. Freiheit und Vernunft waren auch für Kant wesentliche Merkmale menschlichen Seins. Für Kant gehörte die Frage Was ist der Mensch? zu einer der vier Grundfragen der Philosophie. Neben Kant war Herder der bedeutendste Wegbereiter der Anthropologie. Herder sah das Eigentümliche des Menschen in seiner Sprache (Über den Ursprung der Sprache, 1772; Ideen zur Geschichte der Menschheit, 1791-1794).
Zu Beginn des 19. Jahrhunderts erschien eine große Anzahl von Schriften zum Thema der Anthropologie. Starke Impulse zur Beantwortung der Frage nach dem Menschen gingen nun auch von der medizinischen Wissenschaft aus. Es entstand die medizinisch-physiologische Anthropologie. Von philosophischer Seite wurde der Mensch im 19. Jahrhundert bei Hegel (die Wissenschaft vom Menschen als Lehre vom subjektiven Geist), Marx (der Mensch als Ensemble der gesellschaftlichen Produktionsverhältnisse) und Dilthey (der Mensch als sich geschichtlich verstehendes Wesen) vor allem als geschichtliches Wesen begriffen.
Eine Revolution der Anthropologie bedeutetete das Buch von Charles Darwin The Descent of Man, and Section in Relation to Sex (1871, Die Abstammung des Menschen und die geschlechtliche Zuchtwahl). Darwin hatte entdeckt, dass der Mensch nach demselben allgemeinen Modell gebaut ist wie alle anderen Wirbeltiere. Er wies unter anderem nach, dass der Mensch aus derselben Evolutionslinie wie der Gorilla und Schimpanse stammt. Somit war widerlegt, dass der Mensch das Ergebnis eines besonderen göttlichen Schöpfungsaktes ist. Darwin hielt es ferner für wahrscheinlich, dass der Ursprung des Menschen in Afrika liegt. Damit stand die nie zuvor in Zweifel gezogene Einzigartigkeit des Menschen in Frage.
Gleichzeitig setzte mit Friedrich Nietzsche (angeregt durch Schopenhauers Lehre vom Vorrang des menschlichen Willens) eine Kritik der alten Definition des Menschen als vernünftigem Lebewesen ein. Für Nietzsche war die (menschliche) Welt nur als ästhetische gerechtfertigt. Die aristotelische Definition des Menschen als rationales Lebewesen geriet um die Jahrhundertwende zusätzlich durch Sigmund Freuds Begriff des Unbewussten (des Es) ins Wanken. Freuds Entdeckung war es, dass das menschliche Handeln von unbewussten (wesentlich in der Kindheit geprägten) Triebkräften entscheidend mitbestimmt ist.
Mensch, Lebewesen der Art Homo sapiens und für einige weitere Spezies, die in der Evolution vor dem Homo sapiens auftraten (siehe Evolution des Menschen). Alle heutigen Menschen gehören derselben Art, aber verschiedenen Rassen an.
Der Mensch besitzt eine Wirbelsäule und gehört im Stamm der Chordata zum Unterstamm der Wirbeltiere. Wie bei anderen Säugern (Klasse Mammalia) werden seine Nachkommen mit Muttermilch aufgezogen und während der Embryonalentwicklung mit Hilfe einer Plazenta ernährt (wie andere Arten der Unterklasse Eutheria). Als Art der Ordnung Primates ist der Mensch mit fünfgliedrigen Extremitäten, einem Schlüsselbein und einem Paar Brustdrüsen am Brustkorb ausgestattet. Seine Augen befinden sich an der Vorderseite des Kopfes; er besitzt ein binokulares Sehvermögen und ein verhältnismäßig großes Gehirn (charakteristisch für die Unterordnung Anthropoidea). Der Mensch gehört zur Familie Hominidae, deren allgemeine Merkmale weiter unten besprochen werden.
Merkmale des Knochenbaues, die den Homo sapiens von seinen nächsten Verwandten Schimpanse, Gorilla und Orang-Utan unterscheiden, stammen großenteils von der frühen Anpassung an eine vollständig aufrechte Haltung und einen zweibeinigen, schreitenden Gang (bipedes Laufen). Durch die allein bei unserer Spezies vorkommende S-förmige Wirbelsäule liegt der Schwerpunkt des menschlichen Körpers oberhalb der Füße: Dies stabilisiert die aufrechte Haltung. Zu weiteren anatomischen Veränderungen, die den aufrechten Gang ermöglichen, gehören das breite Becken, ein Knie, das als Scharniergelenk gebaut ist, verlängerte Fersenknochen sowie der verlängerte, ausgestreckte große Zeh. Obwohl es auch bei anderen Anthropoiden unterschiedliche Phasen eines aufrechten Ganges gibt, haben sie doch alle eine gerade oder einfach gekrümmte Wirbelsäule, gebeugte Knie sowie Greiffüße und benutzen bei der Fortbewegung die Hände, um das Körpergewicht abzustützen.
Der aufrechte Gang des Menschen machte es möglich, dass die Hände zu außerordentlich sensiblen Werkzeugen wurden, mit denen präzise Bewegungen und Handgriffe möglich sind. Die wichtigste strukturelle Verbesserung dafür ist der Daumen, der frei drehbar ist und den anderen Fingern gegenübergestellt werden kann (man bezeichnet dies als opponierbar). Zu den Anpassungen, die Sprache ermöglichen, gehört eine geschlossene Zahnreihe der aufrecht gehende Australopithcus wies vor etwa drei Millionen Jahren noch eine Zahnlücke, Diastema genannt, zwischen Schneide- und Eckzähnen auf. Weitere Anpassungen an das Sprechvermögen sind ein hoher Gaumen und ein Ansatzrohr oberhalb des Kehlkopfes, das die Artikulation erlaubt. Die Vergrößerung und Spezialisierung der Brocaschen Region (auch Broca-Zentrum genannt) im Frontalbereich der linken Hemisphäre des Gehirns ist für die verfeinerte Kontrolle der Bewegungen von Lippen und Zunge notwendig. Das Wernicke-Zentrum, es liegt hinter dem Broca-Zentrum, ist für das Verständnis von Sprache zuständig.
Das voluminöse Gehirn des Homo sapiens (durchschnittlich 1 400 Kubikzentimeter) ist etwa doppelt so groß wie das der ersten Menschen, die Werkzeuge herstellten (sie gehörten der Art Homo habilis an). Dieser beachtliche Größenzuwachs wurde in nur zwei Millionen Jahren erreicht. Anders als die Schädel der frühen Menschen mit fliehender Stirn und vorstehendem Kiefer sind die Schädel der heutigen Menschen auch beim Erwachsenen im Verhältnis zum Rest des Körpers groß. Der Schädel ist hoch gewölbt, und die Kiefergröße ist reduziert. In vielen Merkmalen ähnelt unser Schädel dem eines jungen Schimpansen. Damit der vergrößerte Schädel durch den Geburtskanal passt, waren weitere Anpassungen notwendig. Das Becken der erwachsenen Frau ist breiter (wodurch die Laufgeschwindigkeit etwas geringer wird), und die Geburt findet in einer relativ frühen Entwicklungsphase des Kindes statt. Schimpansen werden mit 65 Prozent der Gehirnkapazität eines ausgewachsenen Tieres geboren. Der Australopithecus lebte vor etwa drei Millionen Jahren und wurde mit 50 Prozent der Gehirnkapazität eines Erwachsenen geboren. Die Neugeborenen des heutigen Menschen kommen mit 25 Prozent ihrer späteren Gehirnkapazität zur Welt. Kinder sind deshalb lange Zeit auf elterliche Fürsorge angewiesen. Die vielen neurologischen Verknüpfungen des wachsenden Gehirns müssen im Verlauf einer langen Phase aufgebaut werden, in der das Kind von Erwachsenen abhängig ist und von ihnen stimuliert wird. Fehlt diese enge äußerliche Bindung in den frühen Lebensjahren, so bleibt die Entwicklung des Gehirns beim modernen Menschen unvollständig.
Physiologische Anpassungen, die den Menschen flexibler als alle anderen Primaten machten, ermöglichten die Entwicklung einer Vielzahl von Fähigkeiten und einer beispiellosen Vielseitigkeit von Verhaltensmustern. Das menschliche Gehirn entwickelt sich langsam. Mindestens die ersten zwölf Lebensjahre werden neue neurologische Verbindungen hinzugefügt (siehe Nervensystem). Hierdurch und durch das große Volumen und die Komplexität des Gehirns wird bewirkt, dass erlerntes Verhalten die einheitlichen instinktiven Reaktionen ganz erheblich abzuwandeln vermag. Auf neue Anforderungen der Umwelt kann der Mensch rasch reagieren unsere Spezies ist nicht auf einen langsamen Prozess genetischer Selektion angewiesen. So wurde schließlich das Überleben in vielen unterschiedlichen Lebensräumen und unter extremen Bedingungen möglich, ohne dass sich neue Arten bildeten. Jedes neugeborene Kind bringt relativ wenig angeborene Eigenschaften mit (hierzu gehören der Klammerreflex oder Handgreifreflex), dafür aber eine riesige Anzahl möglicher Verhaltensweisen, und muss erst dazu erzogen werden, das biologische Potential des Menschen ausschöpfen zu können.
Die menschliche Spezies hat eine einzigartige Fähigkeit zur Kultur entwickelt. Der Mensch vermag bewusst zu denken und zu planen, Fertigkeiten und Systeme sozialer Beziehungen zu vermitteln und die Umwelt kreativ zu verändern. Verhaltensmuster, die zur Planung und Herstellung von Werkzeugen nötig sind, wurden vor mindestens 2,5 Millionen Jahren geschaffen. Zu dieser Zeit könnte auch bereits eine sprachliche Verständigung bestanden haben. Vor rund 350 000 Jahren waren geplante Jagd, das Anzünden von Feuer und das Tragen von Kleidung üblich. Vielleicht gab es sogar die ritualisierte Bestattung von Toten. Anhaltspunkte für Religion, Kunst und die Aufzeichnung von Ereignissen sind seit 30 000 bis 40 000 Jahren bekannt. Diese Aktivitäten lassen vermuten, dass zur differenzierten Regelung sozialen Verhaltens Sprache und Ethik bereits hoch entwickelt waren. Von ungefähr dieser Zeit an begann sich in der Gattung Homo die Art Homo sapiens durchzusetzen.
Die obige Beschreibung basiert auf anatomischen und evolutionsbiologischen Kenntnissen über die Spezies Homo sapiens. Das Wesen des Menschen wird darüber hinaus durch viele weitere Faktoren definiert, z. B. durch religiöse, soziale, moralische und gesetzliche.
Siehe Anthropologie; Psychologie
Ethnologie, Lehre von den Kulturen der Welt. Die deutsche Ethnologie oder Völkerkunde beschäftigt sich traditionell mit schriftlosen außereuropäischen Gesellschaften. Mit europäischer Ethnologie ist das Fach Volkskunde befasst. Diese Einteilung entspricht aber immer weniger den Erfordernissen einer modernen Kulturwissenschaft. Zunehmend werden, wie im angloamerikanischen Wissenschaftsverständnis in den Disziplinen social anthropology und cultural anthropology üblich, alle Kulturen, also auch die modernen Industriegesellschaften, Gegenstand dieser Wissenschaft. Untersucht werden dabei alle Aspekte menschlichen Zusammenlebens, der Schwerpunkt liegt aber im Gegensatz zur Soziologie auf der Untersuchung der symbolischen Formen und damit des Selbstverständnisses der Kulturen. Seit der Antike sind Aufzeichnungen über fremde Kulturen, im heutigen Sprachgebrauch Ethnographien, bekannt. Hekataios von Milet (um 500 v. Chr.) und Herodot gelten als Urväter der Ethnographie. Bereits in den Werken antiker Autoren war die eigene positiv besetzte Kultur Maßstab der Beurteilung der fremden Barbaren. Aus dieser eurozentristischen Sichtweise resultieren Dichotomien wie primitiv versus zivilisiert, Naturvolk versus Kulturnation, Eingeborener versus Entdecker oder auch Eigenes versus Fremdes, die die europäische Geistesgeschichte bis zum heutigen Tag stark beeinflusst haben.
Aus dem 14. Jahrhundert, gegen Ende der Blütezeit islamischer Expansion, stammen die umfangreichen ethnographischen Berichte der arabischen Reisenden Ibn Battuta und Ibn Chaldun. Die Entstehung der modernen europäischen Ethnologie ist in der Epoche des Kolonialismus anzusiedeln: Im Streit darüber, ob die häufig noch als absonderlich monströs beschriebenen Einwohner Amerikas überhaupt als Menschen zu gelten hätten und damit von den Kolonisatoren als solche behandelt werden müssten, hatte der spanische Missionar Bartolomé Las Casas bereits im 16. Jahrhundert eine positive Darstellung der Lebensweise der Indianer und einen unnachsichtigen Bericht über die Gräueltaten der spanischen Eroberer verfasst. Ab dem 18. Jahrhundert verlangte die Aufklärung nach einer rationalen moralischen Rechtfertigung, respektive Missbilligung, der Unterwerfung fremder Kulturen. Kulturevolutionisten wie Johann Jakob Bachofen und Lewis Henry Morgan versuchten, in ihren wissenschaftlichen Studien eine bestimmte Abfolge menschlicher Entwicklungsstufen festzulegen. Sie leisteten in ihren empirischen Forschungen zwar wertvolle Beiträge zur Ethnographie untergehender Kulturen, ihre Arbeiten dienten aber auch dazu, wissenschaftlich zu rechtfertigen, dass zeitgenössische fremde Kulturen aufgrund ihrer Zugehörigkeit zu einer vermeintlich früheren Entwicklungsperiode gewaltsam zivilisiert werden konnten.
Der Terminus Ethnologie fand erstmals Ende des 18. Jahrhunderts im französischen Sprachraum Verwendung, die Begriffe Ethnographie und Völkerkunde wurden etwa zur selben Zeit in Deutschland an der Universität Göttingen geprägt. Ethnologische Gesellschaften und Museen sowie ethnologische Zeitschriften bereiteten im 19. Jahrhundert den Weg zur akademischen Disziplin. Erste Lehrstuhlinhaber waren Adolf Bastian in Berlin (1864), Sir Edward B. Tylor in Oxford (1896), Franz Boas in New York (1899) und Sir James G. Frazier in Liverpool (1906). Die neue universitäre Disziplin spaltete sich zunächst in zwei Richtungen. Die Kulturevolutionisten gingen von einer überall gleichen, unilinearen menschlichen Entwicklung aus. Demgegenüber betrachten die Diffusionisten menschliche Kulturen als historische Überlagerungs- und Mischformen, die sich durch Eroberung, Völkerwanderungen, Handel und andere Kulturkontakte von wenigen ursprünglichen Diffusions-Zentren aus entwickelt hätten. Nach dem 1. Weltkrieg konzentrierten sich die britischen Funktionalisten, deren bedeutendster Vertreter Bronislaw Malinowski war, auf die Erforschung der Institutionen von Gesellschaften und entwickelten die Forschungsmethode der teilnehmenden Beobachtung. Die amerikanische cultural anthropolgy, deren wichtigste Vertreter Franz Boas, Ruth Benedict und Margaret Mead waren, wurde in den dreißiger Jahren zur einflussreichsten Gesellschaftswissenschaft des Landes. Die Frage nach den Ordnungsprinzipien geistigen und sozialen Lebens bestimmte die strukturalistische Ethnologie Claude Lévi Strauss und seiner Schüler in den sechziger Jahren in Frankreich, wo der Strukturalismus zur einflussreichsten Disziplin aufgestiegen war. Neomarxistische Ethnologen wie Maurice Godelier versuchten, in Anlehnung an den Strukturalismus, ökonomische Determinanten der kulturellen Entwicklung zu bestimmen. Heute haben sich angesichts des weit gefächerten Aufgabengebiets geographische und inhaltliche Spezialisierungen herausgebildet, die häufig ein Überschreiten der traditionellen Grenzen der universitären Disziplin Ethnologie erforderlich machen. In den USA fand in den achtziger Jahren der unkritische Umgang mit den schriftlichen anthropologischen Quellen die Kritik von Kulturanthropologen um Clifford Geertz. In einer grundlegenden Neuorientierung, dem literary turn, bestimmten sie Ethnographie als eigene literarische Gattung, die sie mit den Mitteln der Literaturwissenschaften zu interpretieren suchten. In der Schweiz und Deutschland entstand die so genannte Ethnopsychoanalyse, bei der Ethnologen mit den Methoden der Psychoanalyse versuchen, Einblicke in das kollektive Unbewusste der untersuchten Gesellschaften zu gewinnen.
Die Ethnologie ist seit ihrer Gründung als wissenschaftliche Disziplin umstritten: Die britische social anthropology verstand sich zunächst als Kolonialwissenschaft, das Wissen über die untersuchten Gesellschaften sollte für eine effektive Kolonialverwaltung nutzbar gemacht werden; die deutsche Völkerkunde verkam während des Dritten Reiches zu einer Legitimationswissenschaft für die rassistischen Theorien des Nationalsozialismus; amerikanische Anthropologen waren in den siebziger Jahren an Aufstandsbekämpfungsprogrammen des CIA beteiligt. Als Reaktion auf diese politischen Verstrickungen der Ethnologie entstanden Strömungen, bei denen die Forscher versuchten, ihre Arbeit in den Dienst der untersuchten Kulturen zu stellen und diese bei Rechtsstreitigkeiten, in der Öffentlichkeitsarbeit und bei Ähnlichem zu unterstützen.
Von Seiten feministischer Wissenschaftlerinnen wurde seit den siebziger Jahren immer wieder Kritik an der Männerzentriertheit der Ethnologie geübt. Diese bediene aufgrund vorurteilsgeladener Fragestellungen häufig eurozentristische patriarchale Klischees, statt Aussagen zum tatsächlichen Geschlechterverhältnis in den untersuchten Kulturen zu treffen.
Kulturpsychologie, eine von Wilhelm Dilthey (1833-1911) gegründete Form der Geisteswissenschaft, die versucht, Kunst-, Musik- und Literaturpsychologie in einer umfassenden Sicht von Kultur zusammenzufassen und Kulturgeschichte aus psychologischer Sicht zu deuten. Die beschreibende (Kultur-)Psychologie Diltheys spielt heute keine eigenständige Rolle mehr, sondern ist in das Feld der psychologischen Kulturanthropologie aufgegangen. Während die Ethnologie (Völkerkunde) sich vor allem mit der Analyse schriftloser Lebensgemeinschaften und Gesellschaften beschäftigt, versucht die Kulturanthropologie aus den interkulturellen Vergleichen menschlicher und sozialer Verhaltensweisen typische Verhaltens- und Entwicklungsmöglichkeiten abzuleiten.
Das europäische Kulturdenken geht aus von Marcus Tullius Ciceros (106-43 v. Chr.) Forderung nach einer cultura animi, die in strenger staatsbürgerlicher Zucht die optimale Entfaltungsmöglichkeit der geistigen und seelischen Entwicklung des Menschen sah. Die daneben in der römischen Staatstheorie entwickelte cultus vitae (lateinisch: etwa Lebensart) bezeichnet eine praktische, zum Nutzen der Menschen gestaltete Natur. Die Kulturpsychologie befasst sich daher mit dem Bewusstwerden der natürlichen und sozialen Umwelt durch individuelle und soziale Werthaltungen.
Naturkatastrophen, schwerwiegende Gefahren, die sich aus natürlichen Umständen ergeben und eine Bedrohung für den Menschen und andere Lebewesen darstellen. Gewöhnlich handelt es sich dabei um Risiken, die durch geologische oder klimatische Bedingungen entstehen (mit dieser Definition werden Risiken durch Krankheitserreger ausgeschlossen). Neben den plötzlich auftretenden Naturkatastrophen gibt es natürliche Risiken, die kontinuierlich vorhanden und schwer erkennbar sind: etwa die natürlich vorkommende Radioaktivität oder natürliche toxische Metallvorkommen in der Umwelt. Zudem können einige natürliche Risiken durch die Eingriffe des Menschen verschlimmert werden: etwa Überschwemmungen aufgrund der Zerstörung von Wäldern. Für die Erforschung dieser Gefahren sind deshalb die grundlegenden Erkenntnisse der Umweltwissenschaften von zentraler Bedeutung insbesondere um genau festzustellen, was natürlich, was durch den Menschen verursacht und was aus einer Verbindung von beidem entstanden ist. Wichtige Kategorien der Beschreibung von Naturkatastrophen sind: betroffene Region, Intensität und Häufigkeit des Auftretens sowie Vorhersagbarkeit. Wichtig für die Vorhersagbarkeit ist die durchschnittliche Zeitspanne, nach der ein Ereignis bestimmter Größenordnung wieder stattfindet.
Die schwersten Risiken durch Naturkatastrophen bestehen in den wirtschaftlich noch wenig entwickelten Staaten. Dies liegt teils an den klimatischen Bedingungen der Tropen, teils an der Lage innerhalb geologischer Schwäche- oder Gefahrenzonen und schließlich an der noch gering ausgebauten Infrastruktur bezüglich Schutzmaßnahmen für Mensch und Umwelt. Die spektakulärsten Fälle sind Erdbeben und Vulkanausbrüche, die entlang tektonischer Schwächezonen auftreten. Diese liegen meist an den Grenzen der tektonischen Platten und treten deshalb bevorzugt in bestimmten Regionen auf, insbesondere rund um den Pazifischen Ozean. Die Stärke von Erdbeben wird auf der nach oben offenen Richterskala gemessen. Für Kalifornien schätzt man, dass ein schweres Erdbeben mit einer Stärke von über acht Punkten nur etwa alle 100 Jahre einmal auftritt wie dasjenige, das 1906 große Teile von San Francisco zerstörte. Eines der schwersten Erdbeben der vergangenen Jahrzehnte fand 1976 in Tangshan (China) statt. Bei dieser Naturkatastrophe starben etwa 750 000 Menschen. Vulkanausbrüche können massive Folgen in lokalem, aber auch globalem Maßstab nach sich ziehen. Zum Beispiel schleuderte der Krakatau, nach dem in Indonesien eine kleine Vulkaninsel benannt ist, bei seinem Ausbruch in der Nacht vom 26. auf den 27. August 1883 riesige Mengen von Asche hoch, die sich in mehreren Schichten der Atmosphäre verteilte und noch einige Jahre nach dem Ereignis zu einer Intensivierung der Morgen- und Abendröte führte. Der Ascheschirm verringerte die Sonnenstrahlung auf dem Erdboden und führte mehrere Jahre zu spektakulären Sonnenuntergängen. Die Ausbruchsfrequenz von Vulkanen variiert stark, 20 Prozent brechen weniger als einmal in 100 Jahren und zwei Prozent weniger als einmal in 10 000 Jahren aus.
Vulkane rufen Umweltschäden nicht nur durch den Ausstoß von Lava und Schlammströmen hervor, sondern auch durch die Ablagerung von Asche und die Freisetzung von toxischen Gasen. Eine weitere große Gefahr, die von Erdbeben und Vulkanausbrüchen ausgeht, sind Tsunamis riesige Wellen, die ihre größte Höhe nahe der Küste erreichen und schwere Zerstörungen bis hin zu Opfern an Menschenleben bewirken können. Tsunamis werden durch untermeerische Erdbeben hervorgerufen. Zu klimatischen Risiken gehören verschiedene Arten von Stürmen, Küstenschäden durch Eis oder Wellen, Dürren, Überschwemmungen, Schnee, Hagel, Blitzschlag und auf natürlichem Weg entstandene Brände. Tropische Wirbelstürme sind die schlimmsten und am weitesten verbreiteten Naturkatastrophen: Sie richten nicht nur durch die unmittelbare Sturmtätigkeit Schäden an, sondern auch durch Überschwemmungen. Die schwerste Sturmkatastrophe der letzten Jahre mit etwa 500 000 Toten ereignete sich 1970 in Bangladesh. Tornados sind schnell wirbelnde und zirkulierende Stürme in Nordamerika, die schwere Schäden hervorrufen, insbesondere weil sie große Objekte durch die Luft schleudern. Ihr Durchmesser am Boden beträgt meist mehrere hundert Meter. Überschwemmungen und Dürren sind oft räumlich und zeitlich miteinander verbunden. Durch Eingriffe des Menschen sind mancherorts die Folgen von Überschwemmungen schwerer geworden, insbesondere aufgrund von Urbanisierung und Abholzung. Die Zunahme von Dürreperioden hat in der Vergangenheit zum Zusammenbruch ganzer Kulturen geführt. Gegenwärtig nimmt die Trockenheit in Afrika zu, insbesondere in den Randgebieten der Sahara in Nordafrika, wo das Problem durch einen Mangel an landwirtschaftlicher Erfahrung und die Ausbeutung von Brennholz verschärft wird. So wanderte der südliche Rand des größten zusammenhängenden Wüstengebiets der Erde während der vergangenen 20 Jahre um etwa 100 Kilometer nach Süden. Obwohl die schwersten Brände zumeist von Menschen verursacht werden, können natürlich entstandene Waldbrände, die von Blitzen ausgelöst werden, großflächige Verwüstungen anrichten. Sie können aber auch eine lebenswichtige Rolle im ökologischen Haushalt von Trockenregionen spielen, indem sie pflanzliche Nährstoffe in den Boden zurückführen.
Regelmäßig oder chronisch auftretende natürliche Risiken bleiben oft als solche unerkannt, sind schwer festzustellen und können doch eine große Zahl von Menschen betreffen. In vielen Fällen lässt sich ihr Schadenspotential mit der Umweltverschmutzung vergleichen, die ein durch den Menschen verursachtes Problem ist. Einer dieser Risikofaktoren, der kürzlich in seiner weiten Verbreitung erkannt wurde, ist das Radon, ein radioaktives Gas, das in bestimmten Felsgesteinen auftritt und durch die Bodenoberfläche in Gebäude strahlt. Eine aktuelle Schätzung geht davon aus, dass in Großbritannien jährlich 2 500 Menschen an radoninduziertem Lungenkrebs sterben. Manche natürliche Risiken rühren auch von spezifischen Mängeln in der Umwelt her: Es ist nachgewiesen, dass die Ernährung mit Getreide, das auf Böden mit sehr wenig Selen wuchs, zu Erkrankungen insbesondere Herzkrankheiten führen kann. Feldfrüchte und Vieh können auch von Mängeln oder Überschüssen anderer geologisch auftretender Elemente betroffen sein, etwa Kupfer und Zink.
Viele Naturkatastrophen, wie etwa Erdbeben, sind unvermeidbar, doch gibt es Maßnahmen, um ihre Auswirkungen zu begrenzen. So können Häuser gebaut werden, die weniger einsturzgefährdet sind; die Konsequenzen von Überschwemmungen können durch technische Maßnahmen (Dammbau), durch frühzeitige Sturmwarnungen und Handlungsanweisungen für die Bevölkerung gemildert werden. Viele natürliche Risiken sind vorhersehbar, sie kehren oft in zyklischen Zeitabständen wieder, die mit Phänomenen wie Sonnenflecken oder der Umlaufperiode des Mondes zusammenhängen.
Natürliche Selektion, in der Biologie der Prozess, durch den Umweltfaktoren die Fortpflanzungsraten genetisch unterschiedlicher Individuen einer Population beeinflussen. Merkmale, die den Fortpflanzungserfolg beeinträchtigen, nehmen in ihrer Häufigkeit von Generation zu Generation ab. Der daraus resultierende höhere Anteil sich erfolgreich vermehrender Individuen erhöht im Allgemeinen die Anpassung der Population an ihre Umwelt. Die natürliche Selektion bewirkt also eine verstärkte Anpassung durch den Erhalt günstiger Eigenschaften entweder innerhalb einer unverändert bleibenden Umwelt (stabilisierende Selektion) oder aber in einer Richtung, die sich den jeweiligen Umweltveränderungen anpasst (gerichtete Selektion). Diese Theorie wurde erstmals 1858 von Charles Darwin und Alfred Wallace aufgestellt.