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Nikola Tesla

Man schrieb das Jahr 1884, als ein junger Mann mit nichts mehr als 4 Penny in der Tasche und einem Plan für einen Wechselstromgenerator im Kopf in New York von Bord ging. Niemand konnte damals ahnen, wie sehr er die Welt verändern würde. Und dies ist einer der seltsamsten Umstände in Verbindung mit Tesla: Tesla ist gleichzeitig umstritten und unbestrittenes Genie.

Nikola Tesla war 1856 in der heute kroatischen Stadt Lika, damals Teil von Österreich-Ungarn, zur Welt gekommen, als Sohn eines orthodoxen serbischen Pfarrers, der sich wünschte, dass sein Sohn einmal in seine Fußstapfen treten würde. Fast wäre Teslas Leben durch den Wunsch des Vaters in anderen Bahnen verlaufen.

Er besuchte das Gymnasium und fiel schon damals durch sein Genie ein wenig aus dem Rahmen. Seine Fähigkeit Integralrechnungen im Kopf auszuführen, machte ihn in den Augen des Lehrers des Betrugs verdächtig. Als er einmal einen Stahlstich der Niagara Fälle sah, erschien in seiner Vorstellung ein mächtiges Wasserrad, das durch die Kraft des Wasserfalls betrieben wurde. Seinem Onkel erzählte er, dass er eines Tages nach Amerika gehen würde und auf diese Weise Energie erzeugen würde. Dreißig Jahre später tat er genau das.

Später wurde Tesla von der Cholera gepackt, was anscheinend Teslas Vater, Milutin, bewog, seinen Widerstand gegen Teslas Interesse an technischen Dingen aufzugeben. Tesla besuchte das anerkannte Polytechnische Institut in Graz und studierte Ingenieurswesen. Bei einer Vorführung des einige Jahre zuvor erfundenden sogenannten Gramme Dynamo, welcher sowohl als Motor als auch als Generator verwendet werden konnte, schlug Tesla einige Änderungen vor, die er für sinnvoll hielt. Darauf merkte der Dozent lächelnd an: Damit würde er ja ein Perpetuum Mobile erfinden (!), was Tesla kurz den Wind aus den Segeln nahm. Doch die Sache ließ ihm keine Ruhe und Jahre später führten ihn seine Überlegungen zur Erfindung des auch heute noch verwendeten Wechselstromes.

Historische Gleichstrommaschine von Zénobe Gramme (um 1880)

Eine Weiterentwicklung des Vorführmodells, das Tesla gesehen hatte, wurde 1873 auf der Weltausstellung in Wien von Gramme als der erste Gleichstromgenerator vorgestellt. Gramme machte sich die Erkenntnis Faradays zu Nutze, nach der ein Draht, der durch ein Magnetfeld bewegt wird, einen Stromfluss erzeugt.  Die allermeisten modernen Generatoren, z.B. Turbinen in Gas-, Dampf- oder Wasserkraftwerken verwenden dieses Prinzip, um Strom zu erzeugen. Der Gramme Dynamo erzeugte Strom über die Drehung einer Handkurbel, und damit war der Weg frei für Kraftwerke aller Art.

Um diese Erfindung besser würdigen zu können, kann man sich vergegenwärtigen, dass dauerhafter Strom auf Abruf bis dahin nur in Form von Batterien erzeugt wurde, und das auch noch nicht allzu lange. Erst seit den 1860er Jahren war es gelungen eine wiederaufladbare Trockenbatterie zu bauen, welche für den Betrieb von Telegrafen benutzt wurde.

Die Erfindung des Stroms

Wie wurde eigentlich Elektrizität entdeckt? Und was machte man damit, nachdem man sie entdeckt hatte?

Natürlich war klar, dass Blitze eine ungeheure Gewalt ausüben, an manchen Tagen war die Luft ‚elektrisiert‘ und man kannte schon in frühester Zeit die Eigenschaft des Bernsteins, der sich durch Reibung elektrisch auflädt und durch seine statische Aufladung leichte Gegenstände dazu bringt, an ihm haften zu bleiben. Diese Eigenschaft des Bernsteins wurde schon von Thales von Milet (angeblich 550 v. u.Z.) beschrieben.

In vornehmen antiken Haushalten dient ein größerer Bernstein sogar als Kleiderbürste – durch das Gleiten am Stoff lädt er sich auf und zieht die Staubteilchen an sich. Thales beschreibt diese Erkenntnis, kann sie aber noch nicht erklären. Das altgriechische Wort für Bernstein ist „elektron“. Seine ursprüngliche Bedeutung wird mit„hell, glänzend, strahlend“ übersetzt. [8]

Heute weiß man mehr über das Phänomen und erklärt es durch die positive und negative Ladung der Atome. Elektronen sind nicht fest an das Atom gebunden und können wandern. So kann ein Ladungsunterschied zwischen verschiedenen Stoffen, z.B. Bernstein und Papier, entstehen oder hergestellt werden. Bernstein und andere Materialien laden sich durch das Reiben mit den negativen Elektronen des Stoffes oder des Tierfells, etc. auf, leichte Gegenstände in der unmittelbaren Umgebung, die nicht entsprechend geladen sind, werden angezogen. Findet die Entladung statt, fließt für einen kurzen Moment Strom.

Doch wie kamen diese verschiedenen Aspekte der Elektrizität in einer Form(el) zusammen, die wir heutzutage nutzen um mächtige Maschinen und Anlagen damit zu betreiben, und Wärme und Licht in alle Haushalte zu bringen? Die Kraft von Blitzen und das Potential des Erdmagnetfeldes werden bis heute nicht genutzt. Und von ein bisschen statischer Ladung, die von einem Tierfell und einem Bernstein erzeugt werden kann, bis zum ersten Elektrogenerator führte zu Zeiten nur ein ungewisser Pfad.

Es ist nicht so, als hätten die frühen Pioniere nicht über die beschriebenen Phänomene und Beobachtungen einen Zugang zur Elektrizität gehabt, aber der Fall lag doch etwas anders als bei Erdöl, das man an manchen Orten der Erde in Tümpeln und Senken an der Oberfläche fand, und von dem man auch wusste, dass es brennbar war. An manchen Stellen sonderten sich die leichteren Stoffe sogar ab und ließen sich leicht abschöpfen.

Der Petroleumsud wurde für allerlei Tinkturen verwendet und z.T. als Allwunderheilmittel verkauft. Vielleicht kam der frühe Rockefeller aus diesem Grund ins Ölgeschäft. Sein Vater, William Avery, war nämlich noch als Quacksalber durch die Lande getingelt und hatte anscheinend mehr recht als schlecht mit seiner ‚Medizin gegen Alles‘ verdient.

Strom in der Antike?

Die Geschichte der Entdeckung und Nutzung der Elektrizität zeigt, welche und wie viele Voraussetzungen erfüllt werden müssen, um das vorher Ungeahnte zum Vorschein zu bringen und nutzbringend zu verwenden. Was machte man eigentlich mit der frisch entdeckten Elektrizität, wenn noch nicht einmal ein kleines Transistorradio oder eine Glühbirne vorhanden war, welche mit dem Strom hätte betrieben werden können?

Es wurde vermutet, dass bereits die Babylonier und die Ägypter das Geheimnis des Stroms kannten, die sogenannte Bagdad-Batterie und Zeichnungen in Ägypten wurden so gedeutet.

1936 sollte nach einer Überschwemmung bei Bagdad ein Hügel abgetragen werden, um mit ihm neu entstandene Tümpel aufzufüllen. Der Hügel erwies sich als alte Parther-Siedlung, und bei den Arbeiten wurde ein sensationeller Fund gemacht. Es handelte sich um eine Tonvase mit einem komplizierten Innenleben, nämlich ein Kupferzylinder, der unten geschlossen war, und einen Eisenstab in der Mitte, welcher korrodiert war, sodass man annimmt, dass sich im Inneren des Zylinders eine korrosive Flüssigkeit befunden hat. [7]

Zeichnung der Fundstücke: Tongefäß, Kupferzylinder und Eisenstäbchen.

Einige Ansichten gehen dahin, dass es sich weder bei der ‚Batterie‘ noch bei den Zeichnungen von vermeintlichen Lampen in ägyptischen Tempeln, z.B. in Dendera, um elektrisches Zubehör handelt. Die ‚Batterie‘ war nicht funktionsfähig, oder hätte allenfalls einen vernachlässigbaren Strom erzeugen können (das Potential der beiden verwendeten Metalle war zu niedrig), und die Bilder von Lampen gibt es in verschiedenen Varianten. Bei keiner davon kann nach unserem heutigen Verständnis nachvollzogen werden, wie sie praktisch als Glühbirne hätten dienen können.

Geheimnisvolle Darstellung von Gebilden, die als Lampen gedeutet wurden, in ägyptischen Tempeln.

Es gibt aber auch Experten, welche das genaue Gegenteil behaupten. Ein Wissenschaftler Willard F. M. Gray vom General Electrics Hochspannungslabor in Pittsfield (Mass.) stellte anscheinend eine exakte Replik her und schloss sie an einen Galvanometer an. Immerhin 1 Volt will er gemessen haben. Jedoch sei noch unklar, welches Elektrolyt die antiken Juweliere verwendeten, funktioniert hätte das Modell mit Kupersulfat.

Andere Hinweise auf die frühe Verwendung von elektrischem Strom werden in der Vergoldung von Kupfer gesehen, da unklar ist, wie die oftmals hauchdünnen Goldplättchen, die auf vielen antiken Kunstgegenständen zu bewundern sind, aufgetragen wurden. Wussten die antiken Goldschmiede wie sie statische Ladung für die Vergoldung nutzen konnten und war deshalb der Bernstein in der Frühzeit so begehrt? Konkrete Belege fehlen, dafür gibt es weitere Hinweise, welche nach Indien führen.

Frühe Chemiker in Indien

In einem antiken Manuskript mit dem Titel ‚Agastya Samhita‘ fand der Autor Andrew Tomas beispielsweise altindische Konstruktionsanweisungen zur Herstellung von Batterien, wie auf atlantisforschung.de zu lesen war:

Platziere eine gut gesäuberte Kupferplatte in einem irdenen Gefäß. Bedecke sie zunächst mit Kupfersulfat und dann mit feuchten Sägespänen. Danach bringe eine Schicht aus Mercurium, Amalgam und Zink auf die Sägespäne auf, um eine Polarisierung zu vermeiden. Der Kontakt wird eine Energie freisetzen, die unter dem Doppelnamen Mitra-Varuna bekannt ist. Wasser wird durch diese Kraft in Pranavayu und Udanavayu aufgespalten…[3] Tomas meint dazu: „Das ‚Mitra-Varuna‘ bezeichnet man heute als Kathode-Anode, Pranavayu und Udanavayu sind bei uns als Sauerstoff und Wasserstoff bekannt. Dieses Dokument belegt einmal mehr, dass im Osten schon vor langer, langer Zeit Elektrizität genutzt wurde.[4]

Sensationell wäre ein Grabfund aus dem 15. Jahrhundert nahe Rom, als Arbeiter bei der alten Via Appia nahe Rom auf ein antikes Mausoleum mit dem Sarg und der Leiche einer jungen Patrizierin stießen, wofür ich leider keine unabhängige Quelle fand.

Als das versiegelte Mausoleum, das den Sarg beinhaltete, geöffnet wurde, erstaunte eine leuchtende Lampe die Männer, die den Raum aufgebrochen hatten.

Sie mußte seit 1500 Jahren gebrannt haben! Die dunkle Umhüllung, welche den Leichnam fixierte, wurde entfernt, und man stellte fest, dass das Mädchen noch fast lebendig wirkte. Es hatte rote Lippen, dunkles Haar und eine gute Figur. Es wurde öffentlich ausgestellt und 20000 Menschen sahen es.[8]

Elektrizität in der frühen Neuzeit

Das 16. Jahrhundert, in welchem die Neue Welt erobert wurde und Kopernikus im wahrsten Sinne des Wortes „revolutionäre“ Thesen unter die Leute brachte (obgleich niemand daran glaubte, dass die Erde etwa flach sei), sich die Chemie von der Alchemie zu scheiden begann und die Astronomie von der Astrologie, während die päpstliche Kirche dem Zenith ihrer Macht entgegenstrebte und die Hölle schon zu Lebzeiten in Form der Inquisition lebendig werden ließ (s. a. Chronologie – der größte Irrtum aller Zeiten), brachte unter anderem auch William Gilbert (1544-1603) hervor, der als erster Forscher mit sorgfältig geplanten Expe­rimenten neue Erkenntnisse zum Magnetismus und zum Phänomenen der Elektrizität gewann.

Doch schon Petrus Peregrinus hatte sich im 13. Jahrhundert ausführlich mit Magnetismus beschäftigt. Beides beschrieb Gilbert ausführlich, wobei er das Phänomen der Reibungselektrizität vom Magnetismus unterschied. Nebenbei widerlegte er auch manche Legenden, so etwa, dass Knoblauch einen Magneten entmagnetisieren könne. Gilbert gilt somit als einer der frühesten Experimentatoren der Neuzeit, der die Elektrizität wissenschaftlich untersuchte, jedenfalls der überlieferten Historie zufolge.

Im Jahr 1663 baute Otto von Guericke (1602-1686) ein Gerät, das von Teilen der Wissenschaft als erste Elektrisiermaschine angesehen wird. Guericke verwendete eine Schwefelkugel, die drehbar gelagert war. Als er die Kugel drehte und die Hand darauf legte, stellte er fest, dass kleine Teilchen von der Kugel angezogen wurden.

Reibungselektrisiermaschine

Später beobachtete er etwas Merkwürdiges. Nach einer gewissen Zeit wurden die Papierschnipsel mit Gewalt wieder abgestossen. Eine Erklärung für dieses Phänomen fand man nicht. [10]

Froschschenkel und „elektrischer Kuss“

Wenn Froschschenkel (von toten Fröschen) an den richtigen Stellen mit Nadeln aus Eisen und Kupfer berührt werden, beginnen sie zu zucken. Hat das echt jemand absichtlich gemacht? Nein, natürlich nicht, wieder mal war es der „Zufall“, der zu Hilfe kam.

Für ein Festessen hängte Luigi Galvani (1737- 1789) um das Jahr 1780 herum eine Reihe vorbereiteter Froschschenkel mit Hilfe eines Fleischerhakens am Balkongitter auf. Es herrschte windiges Wetter. Bei jedem heftigeren Windstoß kamen nun die Beine (also die Froschschenkel) mit dem Balkongitter in Berührung und begannen daraufhin heftig zu zucken. Galvani erklärte das Phänomen mit der Entladung „Tierischer elektrischer Energie“.

Die Entdeckung wurde verständlicherweise zunächst völlig verkannt. Ein Artikel zum Thema Galvanismus auf scilogs.spektrum.de erklärt das Problem:

Ein Wissenschaftler kommt durch die falschen Experimente zu einer richtigen Idee. Die Idee ist zwar grundsätzlich richtig, aber in diesen speziellen Fällen nicht die Erklärung für das in den Experimenten gefundene Phänomen. Tragische Folge: Seine Idee wird von der Forschergemeinde abgelehnt. Und es kommt noch schlimmer: Das Experiment, dass die Richtigkeit seiner Idee zeigen könnte, kann nicht durchgeführt werden, weil es Wissen voraussetzt, was zu dieser Zeit noch nicht vorhanden ist. Galvanis Idee der tierischen Elektrizität ist – mit gewissen Einschränkungen – so ein Fall.

[…] Galvani stellte [also] unwissentlich einen Stromkreis her, bestehend aus zwei verschiedenen Metallen, eine elektrisch leitende Flüssigkeit (einem Elektrolyten), nämlich das salzige Wasser im Gewebe der Froschschenkel und einem „Stromanzeiger“, die Froschschenkelmuskeln, die beim Schließen des Stromkreises zu zucken begannen. Galvani war davon überzeugt, dass es sich um eine vom Körper des Tieres erzeugte Elektrizität handle und nannte sie deshalb „Tierische Elektrizität“.

Wie so oft, wenn Ideen im Raum umherschwirren, als hätte sie ein Meteoritenschwarm ausgespuckt, entdeckte just zur selben Zeit Graf Alessandro Volta (1745-1827) dasselbe Phänomen (ohne Froschschenkel), nämlich dass die unterschiedliche Ladung verschiedener Metalle dazu benutzt werden kann, Strom zu erzeugen, welches die Basistechnik der (jeder) Batterie wurde, und er erkannte auch, dass Galvanis tierische Elektrizität und seine eigene Entdeckung ein und dasselbe waren. Die Erkenntnisse aus dem „Froschschenkelexperiment“ werden heute in der Elektro-Physiotheraphie verwendet.

Ohne Glas keine Experimente

Als das 18. Jahrhundert begann, stellte sich heraus, dass Glas eine kritische Rolle bei der beginnenden Nutzung und Erforschung der Elektrizität zukam. Was die Nutzung anbelangte, so war sie wohl eher in Form von Gesellschaftsspielen anzutreffen. In diversen öffentlichen Vorführungen wurden Experimente, welche die Effekte statischer Aufladung demonstrierten, zu barer Münze, und erfreuten sich großer Beliebtheit.

Bereits 1706 führte Francis Hauksbee Experimente durch, bei denen er eine (hohle) Röhre aus Flint-Glas (Glas mit hohem Anteil an Bleioxid) mit einem Durchmesser von ca. 76 cm verwendete. Durch Reibung der Röhre wurde eine elektrische Ladung erzeugt. Damit wurde der Glaskolben zum wichtigsten Bestandteil des frühen Elektroforschers, denn mit diesem ließ sich Elektrizität viel zuverlässiger und effektiver produzieren als mit Bernstein, anderen Edelsteinen oder Tierfellen.

Aber auch Hauksbee erfand eine Elektrisiermaschine, die anscheinend doch praktischer war.

Hauksbee-Generator, aus Physico-Mechanical Experiments, 2. Aufl., London 1719

1740 vergnügte sich die High Society mit einem elektrischen Gag: dem elektrischen Kuss. Eine Dame wurde elektrostatisch aufgeladen und begrüsste Neuankömmlinge einer Gesellschaft mit einem „elektrischen Kuss“, sehr zur Erheiterung derjenigen, die schon ihre Ladung abbekommen hatten. Solche Spiele und Vorführungen erfreuten sich übrigens weltweit großer Beliebtheit, z.B. in Japan, wie Abbildungen beweisen. Als Volta und Galvani um 1780 ihre Forschungsergebnisse zur Elektrizität vorstellten, war das Phänomen also schon längst in der Gesellschaft angekommen, aber nur unzulänglich verstanden worden.

Pioniere lebten gefährlich

Die Pioniere der Elektrizitätserforschung hatten es nicht leicht, nur diejenigen, welche noch von ihren Experimenten berichten konnten, gingen in die Geschichte ein. Dies war insbesondere der Fall, nachdem ca. 1745 die Leidener Flasche (auch Kleistsche Flasche) erfunden war, mit welcher es möglich wurde, elektrische Energie zu speichern und diese in gewaltigen Entladungen wieder freizugeben. So wird z.B. Pieter van Musschen­broek zitiert, der während eines Experimentes den Schock seines Lebens davontrug.

Leidener Flasche

„Ich will Ihnen eine neue, aber schreckliche Erfah­rung mitteilen und dabei raten, sie nicht selbst zu versuchen. Ich stellte einige Versuche über die Stärke der Elektrizität an und hatte zu diesem Zweck an zwei blauseidenen Fäden eine eiserne Röhre aufge­hängt, welche die Elektrizität von einer Glaskugel erhielt, die schnell um ihre eigene Achse gedreht wurde, während sie mit den dagegen gedrückten Händen gerieben wurde. Am anderen Ende hing frei ein messingner Draht, dessen Ende in ein gläsernes Gefäß, das zum Teil mit Wasser gefüllt war, tauchte. Dieses hielt ich in der rechten Hand und mit der anderen versuchte ich aus der eisernen elektrischen Röhre Funken herauszulocken. Auf einmal wurde meine rechte Hand heftig erschüttert, so daß mein ganzer Körper wie von einem Blitzschlag getroffen war … mit einem Wort, ich dachte, es wäre aus mit mir.“

Pieters hatte den (garantiert lehrreichen) Elektroschock überlebt. Ebenso Benjamin Franklin, dessen Entdeckung ein paar ein paar Jahre nach Pieters Schock große Bedeutung zukam. Wer hatte schon je davon gehört, dass ein Blitz absichtlich eingefangen wurde?

Benjamin Franklin

Ein gewisser Stephen Gray entwickelte unter Verwendung einer solchen Glasröhre zahllose, teils spektakuläre Versuche, um die Übertragung von elektrischer Ladung zu demonstrieren. Der Schotte Archibald Spencer übernahm einige der Experimente Grays, in denen z.B. ein Kind „aufgeladen“ wurde, sodass Papierschnipsel usw. an ihm hängen blieben, desweiteren hielt er Vorlesungen an der Universität.

Einer dieser Demonstrationen wohnte auch Benjamin Franklin bei, der so beeindruckt war, dass er Spencer 1744 zu einer Vorführung nach Philadelphia einlud. Franklins Interesse an diesem Thema war geweckt, später fing er bekanntlich den Blitz ein, und erfand aufgrund eines Experimentes im Jahr 1752 den ersten Blitzableiter (der Neuzeit).

Die Kurzfassung der Geschichte, die jeder kennt, ist, dass Franklin während eines Gewitters einen Drachen steigen ließ, an dem ein Draht befestigt war. Ein Blitz schlug ein und somit konnte Franklin den Blitzableiter bauen.

Benjamin Franklin Gemälde Electricity from the Sky c. 1816 im Philadelphia Museum of Art, von Benjamin West

In Wirklichkeit schlug anscheinend kein Blitz ein, aber aufgrund der Wetterlage, übertrug sich dennoch Strom über den Draht. Welche fundamentalen Konsequenzen diese Entdeckung hatte, ist Benjamin Franklin aber wohl entgangen, und erst Tesla zog die richtigen Schlüsse, dachte über das gewaltige Energiepotential der Erdatmosphäre nach. Franklins Erkenntnisse waren dennoch wegweisend.

Vor Franklins Studien und Experimenten dachte man noch, Elektrizität wäre ein geheimnisvolles Phänomen, das durch Reiben eines Felles oder einer Glasröhre hervorgerufen wurde. Franklins Erkenntnisse änderten das Verständnis von Elektrizität grundlegend. Franklin hatte mit seinem Experiment, das er vorsichtshalber nicht ankündigte, bewiesen, dass in der Atmosphäre bei Gewittern dieselbe Art von Energie freigesetzt wird, welche in Experimenten mit Kurbelgeneratoren und durch Reiben einer Glaskugel erzeugt werden konnte, und als Entladungen und Lichtfunken zwischen zwei Polen auftrat. Blitze folgten also auch nur den Gesetzen der Physik.

Das Ende der Gottesstrafe

Die Legende entstand, dass Franklin den Blitz eingefangen hatte. Seine Erfindung (den Blitzableiter ließ er nicht patentieren) fand schnell Verbreitung, gleichzeitig ermöglichte die Legende einen wichtigen psychologischen Schritt in der Geschichte der Menschheit. Der Blitz war nicht nur erklärt worden, durch Theorien, sondern er war gebändigt worden, womit endgültig ausgeschlossen war, dass Blitzschläge irgendetwas mit Gottesstrafen zu tun hatten.

Natürlich wurde Franklin von Zeitgenossen angegangen. Dass er sich mit den Gesetzen Gottes anlege und somit Sünde begehe, wurde ihm von frommen Calvinisten entgegengeschleudert, doch Franklin hatte eine coole Antwort. Er sagte: Wenn ich mich mit einem Dach vor Hagel schütze, wieso sollte ich mich nicht mit einer Vorrichtung vor einem Blitzschlag schützen? Das nahm den Kritikern ein wenig den Wind aus den Segeln und sie montierten sich vorsichtshalber auch einen Blitzableiter auf’s Dach.

Am Hofe König Ludwigs XV. fand zu dieser Zeit eine Vorführung statt, bei welcher in einem grandiosen Schauspiel das Kondensatorprinzip an 180 Soldaten demonstriert wurde. Die Soldaten mussten, nichtsahnend, eine Kette und den Entladungskreis einer Leidener Flasche bilden. Bei der Herstellung eines Kontaktes durch den vordersten Soldaten sprangen alle 180 Mann gleichzeitig in die Luft. Sehr zum Vergnügen des erlauchten Publikums. Dieser Versuch wurde angeblich mit 700 Mönchen wiederholt, mit demselben Ergebnis.

Weitere Erkenntnisse

Marie Ampere untersucht 1820 den Zusammenhang von Magnetismus und Elektrizität. Seine These ist, dass jeder Magnetismus seine Ursache in elektrischen Strömen hat. Er kann dies beweisen und erkennt auch, dass zwei von Strom durchflossene Leiter eine Anziehungskraft aufeinander ausüben, wenn die Stromrichtung in beiden Richtungen gleich ist, und abstoßend aufeinander wirken, wenn die Stromrichtung gegeneinander gerichtet ist.

Versuchsanordnung zum Nachweis der elektromagnetischen Rotation

Michael Faraday (1791- 1867) entdeckte das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, erfand den Dynamo, 1831 den Wechselstromgenerator, und den mit Wasserstoff gefüllten Luftballon, aber auch dieser begann nicht im luftleeren Raum, siehe z.B. den eben angesprochenen Benjamin Franklin (1706-1790). Als weiteren amerikanischen Physiker, der sich mit der elektromagnetischen Induktion befasste, ist Joseph HENRY (1797 – 1878) zu nennen, der sich große Verdienste erwarb, weswegen die Einheit der Induktivität als 1 Henry bezeichnet wird, oder Charles Augustin de Coulomb (1736-1806).

elektrische Balance, Drehwaage von Coulomb

Mit einer Drehwaage (seinerzeit elektrische Balance genannt) beschrieb er 1784/85 Versuche, die die Gesetzmäßigkeit illustrierten, mit der er die Relation zwischen der elektrischen Kraft zwischen zwei Ladungen und dem Abstand dieser Ladungen beschreibt. [5]

Mitte des 19. Jahrhunderts ist die Erforschung der Elektrizität nicht mehr aufzuhalten.

Auf den Erkenntnissen von Faraday und den früheren Forschern und eigenen Experimente aufbauend, entwickelte James Clerk Maxwell (1831-1879) schließlich die Formeln, welche die Gesetze des Elektromagnetismus beschrieben und damit die für die Elektrotechnik notwendigen Grundlagen lieferte. Für diejenigen, die noch mal wissen wollen, wie das mit den Kräften, der Elektrizität und dem Magnetismus so funktioniert, ist die Lesung im Video unten gedacht.

Hartnäckige Gerüchte besagen, dass in Maxwell’s Formel bei richtiger Auslegung ungeahntes Potential verborgen liege. Maxwells Originalformel soll nämlich in einem bestimmten Punkt falsch wiedergegeben worden sein. Viele bedeutende Erfinder und Experimentatoren wurden nicht erwähnt, die alle dazu beitrugen, dass die Elektrizität eine Erfolgsgeschichte werden konnte. Heinrich Hertz (1857-1894) ist ein Beispiel eines Zeitgenossen Teslas, dessen Forschungen von großer Bedeutung für diesen Zweig der Physik in der Anfangszeit war.

Als Edison und Tesla (und z.B. Einstein) die Bühne betraten war alles bereit. Die Frage war nur noch: Gleichstrom oder Wechselstrom? Der Wechselstrom setzte sich durch, da er über weite Entfernungen geleitet werden konnte, und dabei nur geringe Energieverluste auftreten. Außerdem ist Gleichstrom wohl bei gleicher Stärke gefährlicher für Lebewesen, da es schwieriger ist, sich wieder vom Strom zu trennen, wenn man versehentlich den Kontakt herstellt.

Im sogenannten Stromkrieg startet Edison eine beispiellose Kampagne, um seine Gleichstromtechnologie zu retten und den Wechselstrom zu diskreditieren und als gefährlich darzustellen. Es hilft alles nichts. Westinghouse, der Tesla angestellt hat, bekommt den Auftrag für die Beleuchtung der Weltausstellung in Chicago 1893 und aufgrund des großen Erfolges erhält Westinghouse auch den Auftrag für den Bau der Niagara-Kraftwerke. Damit war die Sache gelaufen, der Wechselstrom war, trotz Edisons Schmutzkampagne, welche sogar zur „Erfindung“ des elektrischen Stuhles führte, von nun an unbestreitbar die bessere Technologie.

Westinghouse jedoch übernahm sich, die Banken verweigerten ihm nach der von Morgan und Rothschild initiierten Bankenkrise (in Vorbereitung auf das Gesetz zur Einführung des Federal Reserve Systems 1913) weitere Kredite. Nikola Tesla erging es nicht anders. Er konnte sein Projekt der drahtlosen Stromübertragung nicht fertigstellen. J.P. Morgan soll auch ihm die Mittel gestrichen haben. Angeblich weil Tesla nicht das lieferte, das Morgan bestellt hatte.

Wie die Nutzung von Strom und Öl unsere Gesellschaft beeinflusst hat

Die Betrachtung der Geschichte von Strom und Öl, so stellte sich für mich heraus, war keinesfalls ohne Sinn und Zweck. Denn in mir reifte nach der Betrachtung der Grundlagen unserer heutigen Technik eine Erkenntnis, die ebenso einfach wie schwerwiegend ist. Lassen Sie mich, zur Verdeutlichung dieser Einsicht noch mal einige historische Daten und Zusammenhänge anführen, welche die Geschwindigkeit verdeutlichen sollen, in welcher die Entwicklung zur Elektrifizierung des Abendlandes vor sich ging.

Auf der Weltausstellung in Wien 1873 wurden unter anderem bereits Gleichstrombogenlampen, Gleichstrommotoren und Dynamomaschinen gezeigt.

Der Büchsenmacher Johann Kravogl (Kravoglgasse) erfand 1867 das „elektrische Kraftrad“, den ersten Elektromotor der Welt, von dem die praktische Anwendung der Elektrizität ihren Ausgang nahm. Die Entwicklung des dynamisch-elektrischen Prinzips durch Werner Siemens (* 1816, † 1892) ließ diesen praktischen Einsatz von elektrischer Energie erstmals als wahrscheinlich erscheinen; 1869 wurde der Dynamo erfunden […] [5]

Die Anstrengungen der Erfinder richteten sich zu Beginn auf die Nutzbarmachung der Elektrizität für das elektrische Licht, doch schon bald wurden andere Anwendungsgebiete gefunden. Edison ließ sich seine Version der Glühbirne patentieren und baute bald an Kraftwerken, in denen der Strom für diese Glühbirnen fabriziert wurde. Edisons Gesellschaft wuchs schnell zu beachtlicher Größe und hatte bereits Anfang der 1880er Jahre Ableger in Europa. Bei einer davon, einer Edison Continental Gesellschaft in Paris, arbeitete Tesla, bevor er nach Amerika auswanderte.

Am 16. Mai 1881 wurde in Berlin-Lichterfelde die erste elektrisch betriebene Straßenbahn in Betrieb genommen und im Jahre 1902 war dann fast das ganze Berliner Straßenbahnnetz auf elektrischen Betrieb umgestellt. Die Kraftwerke nutzten Dampf und Kohle, um die Generatoren anzutreiben und Strom zu erzeugen. Nicht einmal 25 Jahre reichten aus, um die Berlin und die Welt im Sturm zu erobern.

Der Punkt, der mir nun deutlich vor Augen stand, ist, dass die ersten Dampfkraftwerke zur Elektrizitätserzeugung Privatunternehmen waren, deren Hauptziel natürlich die Profitgenerierung war. Wenn Sie meinen Ausführungen bis hierhin gefolgt sind, dann ist auch Ihnen vielleicht ebenfalls bewusst geworden, dass die Gewinnung oder Erzeugung von Strom keineswegs eine Sache ist, welche nur Elektrizitätswerke vollbringen können. Der einzige Vorteil von einem Kraftwerk ist der, dass es Strom in großen Mengen produziert, aber im Grunde genommen ist das Dynamoprinzip und mit einer Handkurbel betriebene Elektrogeneratoren ebenso ein alter Hut wie Batterien und deswegen nicht weniger funktionell, wenn man keine großen Ansprüche stellt. Jeder Mensch kann sich heutzutage mit einfachsten Mitteln eine Batterie bauen, dh.: wir sind nicht wirklich so allumfassend von unseren Energieversorgungsunternehmen abhängig, wie es scheint. Wir waren es noch nie – wenn wir es nur gewollt hätten.

Die Gesellschaft wurde von den wunderschön leuchtenden elektrischen Lampen verführt, die Privatisierung der Elektrizitätswirtschaft zuzulassen, ebenso wie die Bequemlichkeit, welche benzinbetriebene Automobile versprachen, dafür gesorgt hat, dass wir abhängig von Öl wurden, das es in anderen Ländern zu finden gibt; mit all den geopolitischen Konsequenzen, die in Das Empire-Jagd nach Öl beschrieben wurden.

Es ist an der Zeit eine öffentliche Diskussion zu schüren, in der unser Bedarf an Energie offen benannt wird. Die Politik sollte offen legen, wie die Energieversorgung in Zukunft gewährleistet werden kann, ohne andere Länder zu überfallen – und dies mit sauberer Energie.

Ein kleine Utopie – das Elektron

Und da erschien eine wundersame Vision vor meinem inneren Auge. Es ist das durch Muskelkraft betriebene Volks- oder Gemeindekraftwerk. Stellen Sie sich mit mir eine Parallelwelt vor, in der ein fortgeschrittener Staat schon frühzeitig erkennt, dass die Energieversorgung nicht ausschließlich eine Sache der privaten Hand ist.

Eine voraussichtige Regierung in diesem Paralleluniversum hätte nun rechtzeitig die Priorität der Versorgung der Bevölkerung mit Elektrizität erkannt, wäre aber auch darauf bedacht, sich weder von der Privatwirtschaft noch von ausländischen Rohstoffen abhängig zu machen. Vielleicht hätte diese eine Parallelwährung eingeführt, welche als Basis die Erzeugung von Strom/Energie hätte. Vielleicht hieße die Währung Elektron.

In jeder Gemeinde und in jeder Stadt würden nun Kraftwerke eingerichtet, die durch Muskelkraft Strom erzeugten. In diesem utopischen Staat gäbe es nicht so viele Regeln wie bei uns, mit einer Ausnahme: Jeder Bürger wäre verpflichtet, z.B. zwei Mal in der Woche für zwei Stunden im „Kraftwerk“ zu strampeln, ausgenommen Personen, die zu schwach oder zu alt sind.

Stellen Sie sich vor, wie ertüchtigend die Wirkung wäre. Denn diese Kraftwerke könnten wie riesige Fitnesshallen gestaltet sein. Wenn man genug vom Radfahren hätte, könnte man genauso gut auf das Laufband wechseln, oder einfach eine Kurbel drehen. Wer mehr leistet, als das Minimum erhält Elektrons gutgeschrieben. Die Energie von Wasser, – Sonnen- und Windkraftwerken würde ausschließlich für öffentliche Zwecke, wie Transport, Betrieb der Wasserversorgung und die öffentliche Straßenbeleuchtung verwendet werden.

Das Patentrecht würde modifiziert werden, sodass es nicht mehr möglich wäre, Patente aufzukaufen und in der Schublade verschwinden zu lassen, z.B. indem Patente, welche 10 Jahre nicht genutzt und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurden, zum Allgemeingut würden.

Jeder, der im Utopia dazu beiträgt, die Energieversorgung effizienter zu machen, würde eine lebenslange Rente in Form von Elektrons erhalten, oder die Person müsste nicht mehr zum Kurbeldrehen in das Kraftwerk. In der Schule würde deshalb dem Thema Energiegewinnung und -konvertierung die größte Bedeutung zukommen. Es würde Erfindungen nur so hageln und schließlich zu einer energieautarken Gesellschaft führen. Für große Gemeinschaftsprojekte könnte spezielle Arrangements erdacht werden.

Zurück in die Steinzeit?

Das faszinierende an dieser Utopie wird deutlich, wenn man sich die Auswirkungen auf die Gesellschaft ausmalt. Würden wir zurück in die vorindustrielle Steinzeit fallen und müssten auf alle Technik verzichten? Sicher nicht. Mit dem Wissen, dass Wechselstrom und Gleichstrom auch mit Muskelkraft gewonnen werden können, und das in einem Maß, das nicht unterschätzt werden sollte, und der wachsenden Fähigkeit, die Energie auch zu speichern, ist eine Gesellschaft vorstellbar, die den technischen Fortschritt kennt, diesen aber maßvoller einteilt.

Ich wollte es wissen und fand ein Beispiel:

Um 7.380 Kilowattstunden (durchschnittlicher Verbrauch pro Kopf und Jahr) auf dem Hometrainer zu erzeugen, müsste man 3.075 Tage lang in die Pedale treten, konnte ich da lesen. Das entspricht 100 Watt Leistung pro Stunde, Hometrainer mit Generator erbringen aber bis zu 350 Watt. Das klingt nicht gerade viel, doch es gibt tatsächlich bereits für diese kümmerliche Ausbeute Anwendungsmöglichkeiten, wie ein Projekt in Brasilien zeigt. Dort bekommen Häftlinge Strafrabatt, wenn sie in die Pedale treten und Strom für die Beleuchtung von ein paar Lampen im Ort erzeugen.

Ich behaupte jetzt einfach mal, dass das noch besser geht, vielleicht so wie im folgenden Video, wo Querdenker79 seinen Generator Marke Eigenbau vorstellt.

Technik sollte uns das Leben erleichtern. Allgemeine Zustimmung erhielt der technische Fortschritt vor allen Dingen deshalb, weil er das Leben in der Regel einfacher gestaltete und insbesondere der ineffektive und oft mühsame Einsatz der Muskelkraft als nicht erstrebenswert angesehen wurde. Sind wir vielleicht ein wenig über das Ziel hinausgeschossen? Eine Waschmaschine ist ein wunderbares Ding, auf die ich nicht gerne verzichten möchte, auch Computer mitsamt Bildschirm, Internet und Zubehör ist eine tolle Sache. Was brauchen wir noch, wenn wir den Sektor Transport ausklammern (der in Utopia ja von sauberen, regenerierbaren Energieformen gewonnen wird)? Wieviel Strom benötigen wir wirklich, wenn die Produkte werthaltig, d.h. auf Dauerhaftigkeit, ausgelegt wären? Was sind die energieintensivsten Arbeiten und Projekte? Wenn man sich überlegt, wieviel stromerzeugende Fitnesshallen man für ein Projekt wie CERN benötigte, oder wenn man sich fragt, wieviele Menschen sich abstrampeln müssten, um die Produktion von Kriegsgeräten in Gang zu halten, dann wird zumindest eines klar:

Wir haben in unserer heutigen Zeit keinen Bezug zu der Leistung, welche von Kraftwerken erzeugt und in das Stromnetz eingespeist wird. Wenn man sich tatsächliche Manpower vorstellt, welche für ein Projekt aufgewendet wird, wenn man sich also vorstellt, wieviele Leute die Kurbeln drehen müssten, damit die erwünschte Leistung erbracht wird, dann wäre da auf einmal der Faktor Mensch, der eine entscheidende Rolle spielen würde. Denn man müsste die Menschen, welche den Strom für ein beliebiges Projekt durch den Einsatz ihrer Manpower erst erzeugen, vorab überreden, im Idealfall reden wir von Konsens. Wenn sich genügend Leute bereit finden, ein Projekt zu unterstützen, dann melden sie dies an. Extrazeit an der Kurbel wird auf das Konto des Projektes übertragen. Jeder Mensch hätte dann einen einzigartigen Bezug zu Gemeinschaftsprojekten – seine eigene körperliche Leistung.

Das Elektron als Basis einer neuen Gesellschaftsordnung?

Die Utopie einer Gesellschaft, welche nach Elektron abrechnet, und nur saubere Energien verwendet, ist zwar vielleicht nicht völlig unmöglich, im Moment aber nur schwer vorstellbar. Durch den Vergleich der Utopie mit der Realität wird aber etwas deutlich.

Erstens: Die heutige Energiegesellschaft hat sich auf der Basis von Privatinvestoren und -gesellschaften entwickelt. Die Entwicklung auf dem Energiesektor wurde der öffentlichen Hand und dem Bürger damit von vorneherein entzogen.

Zweitens: Das ursprüngliche Ziel von technischem Fortschritt ist durch die zentral verfügbare Elektrizität erweitert worden. Nicht länger ist einzig die Ablösung der mühsamen, durch Muskelkraft erbrachten Arbeit das Ziel. Denn diesem Ziel müssten wir doch eigentlich mittlerweile recht nahe gekommen sein.

Doch die Entwicklung hat ihren Preis: Energiekosten wurden nun abstrahiert und durch die Massenproduktion verschleiert, was nur funktioniert, wenn Geräte mehrmals verkauft werden können, was zu der absurden Situation führt, dass wir Geräte mit begrenzter Haltbarkeit produzieren und aus diesem Grund ein Vielfaches von der Energiemenge verbrauchen, welche andernfalls – für die rein funktionale Technik, welche uns das Leben erleichtert – notwendig wäre.

Drittens: Es ist gut möglich, dass wir, die Gesellschaft uns in einer nahen Zukunft, in der das Öl vielleicht nicht mehr so sprudelt wie bisher, gewaltig umstellen müssen. Wenn nicht eine vom Öl unabhängige Energiequelle gefunden wird, die sich problemlos ausbeuten lässt, ist es sehr wahrscheinlich, dass wir das Konzept einer Wegwerf-Konsumgesellschaft eher früher als später aufgeben müssen. Von Vorteil wäre es, wenn wir schon jetzt Mittel und Wege finden würden, uns aus dieser Abhängigkeit zu lösen.

Die zentral verfügbare Energie, die von der Manpower losgelöst ist, ermöglichte diese Verselbstständigung der Technik und führte zur Wegwerfgesellschaft. Z.B.: Wir, die Menschheit, nutzen einen erheblichen Anteil an Energie, um ständig neue Handys zu fabrizieren, welche spätestens nach zwei Jahren weggeschmissen werden. Oder: Hochgiftige „Energiesparlampen“ werden eingeführt, nur kurz bevor die wirklich energiesparenden LEDs auf den Markt gebracht wurden. Usw …

Fazit

Die Schlussfolgerung ist, dass in unserer heutigen Gesellschaft einiges schief läuft, weil wir keinen direkten Bezug zu Energie im Sinne von Manpower mehr haben. Der riesige technische Fortschritt im 19. und 20. Jahrhundert hat die Menschen in eine Art Trance versetzt und wir vergaßen irgendwann zu fragen, welcher Nutzen welchem Aufwand gegenübersteht. Ohne ein zentrales Energieversorgungsnetz wären viele unnütze Projekte nicht möglich, aber natürlich wären vielleicht auch viele nützliche nicht entstanden.

Die Ähnlichkeit mit dem Prinzip der Besteuerung in einem Staat drängt sich auf. Viele Milliarden Steuergelder werden eingenommen und dann ohne die Einwilligung des einzelnen Bürgers für verschiedene Zwecke ausgegeben. Das fängt bei der Entwicklungshilfe an (z.B. für China?), geht weiter über Rechtschreibreformen, Beteiligung am IWF, Zahlungen an die NATO, Garantien für alle möglichen Kredite, Rettung von Banken … Der Beitrag des Bürgers zu solchen umstrittenen Projekten wird durch die Steuerpflicht verschleiert. Über die parlamentarische Demokratie werden all diese Entscheidungen abstrahiert und vom Bürger losgelöst, obgleich doch das Vermögen aus Steuern und wie es ausgegeben wird, ein Anliegen aller Bürger ist. Und genau dasselbe gilt für die Energieerzeugung und den -verbrauch.

Verstehen Sie mich nicht falsch, zentrale Energieversorgung ist wohl ein MUSS, vor allen Dingen im Hinblick auf den öffentlichen Verkehr und die Wasserversorgung (und auch ein Staat mag seine Berechtigung haben, solange wir nicht gelernt haben, uns sinnvoller zu organisieren). Meine Vermutung geht eher dahin, dass saubere Energie schon jetzt die Basisversorgung der Bevölkerung gewährleisten würde, wenn man besonders energieintensive Prozesse auf ihre Nützlichkeit hin überprüfen würde und sich die Frage stellt: Wieviele Menschen würden wohl für dieses oder jenes Produkt eine oder zwei Stunden ihrer Zeit opfern, damit das Produkt auf den Markt kommen kann oder ein gewünschtes Ergebnis erzielt wird?

Würden Sie wirklich drei Stunden pro Tag zusätzlich zu ihrer Standardverpflichtung in die Pedale treten, um Munition für Panzer zu produzieren, oder würden Sie eher für einen neuen Computer strampeln? Durch unser zentrales Versorgungsnetz (in privater Hand), die Demokratie, durch welche die Elite geschützt wird, durch Zentralbank- und Steuersystem, sowie durch die Massenproduktion werden die Energiekosten, die für ein Produkt anfallen,  verschleiert und auf die Bevölkerung abgewälzt, was mit dem Elektron als Währung wesentlich schwieriger fallen dürfte.

Energieintensive Projekte würden in der utopischen ‚Elektron‘-Gesellschaft einen gesellschaftlichen Konsens erfordern, während es in der Realität nur eines Haushaltsbeschlusses, eines EU- oder NATO-Beschlusses bedarf, um die Kosten für die Rüstungsindustrie auf die Gesellschaft umzulegen und die negative Utopie einer Wegwerfgesellschaft zu verschleiern. Ein Knopfdruck auf den zentral mit Strom versorgten Computer reicht aus.

Fazit: Auch ohne die Kurbelgesellschaft, die Energie in Muskelkraft umrechnet, wäre der Elektron vielleicht keine schlechte Idee.

Das Ende des Verbrennungsmotors im Jahre 1954

Gerade fiel mir ein, dass ich zusätzlich zu Computer und Waschmaschine auch einen Herd und eine Geschirrspülmaschine brauche und gelegentlich das eine oder andere elektrisch betriebene Werkzeug verwenden möchte. Und auch Sie, liebe Leser, möchten ihre Ansprüche nicht zurückschrauben, habe ich recht? Also lassen wir lieber alles beim Alten, vergessen die ganze Sache, beuten die dritte Welt aus und beschwichtigen unser Gewissen mit ein bischen Entwicklungshilfe?

Aber vielleicht geht es auch ganz ohne Entbehrungen. Der Magnetmotor könnte helfen. Schon 1954 stellte Friedrich Lüling seinen Magnetmotor vor, der 10-20 Jahre wartungsfrei laufen sollte. Im Interview spricht er davon, wie er jahrelang sabotiert worden sei.

Schon vor einiger Zeit habe ich versucht, herauszufinden, was aus Erfindung und Erfinder geworden ist. Bis jetzt ohne Erfolg. Waren Lülings Worte prophetisch? Was ist mit ihm und dem Magnetmotor passiert? Und was ist dran am Magnetmotor und anderen Antrieben, welchen verächtlich die Bezeichnung Over-Unitiy oder Perpetuum Mobile angeheftet wird, um sie sodann zu vergessen?

Antworten auf diese Fragen gibt es hoffentlich bald, wenn ich noch ein wenig mehr recherchiert habe. Bis dann

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