Projekt X: Leibniz, das Perpetuum mobile und mein Vater #28

Gastbeitrag von Marc Bobro

Mein Vater verbrachte mindestens 40 Jahre seines Lebens damit, ein sich selbst antreibendes Perpetuum mobile zu entwickeln. Und ich war ein wahrer Gläubiger – zumindest bis zum Studium.

Mein Vater hielt nichts von den angeblichen Widerlegungen, mit denen Mathematiker und Physiker die Möglichkeit eines solchen Perpetuum mobile bestritten. Er teilte nicht die Auffassung, dass eine solche Maschine gegen eines oder mehrere der Bewegungsgesetze und der Gesetze der Thermodynamik verstoßen würde, und war fest davon überzeugt, dass Johann Bessler (besser bekannt unter dem Pseudonym „Orffyreus”) bereits im frühen 18. Jahrhundert eine solche Maschine erfunden hatte. Er meinte, die meisten Menschen, auch Mathematiker und Physiker, seien von begrenzter Vorstellungskraft und mechanischem Erfindungsgeist und viel zu konservativ, wenn es darum gehe, vorgefasste Ideen infrage zu stellen. Er argumentierte, es sei gerade die Verbindung eines tief verwurzelten theoretischen Verständnisses mit einem ausgeprägten Mangel an praktischer Erfahrung im tatsächlichen Anfertigen von Dingen, welche die Skepsis und den Konservatismus der meisten Mathematiker und Physiker hervorbringe. Mein Vater würde daher derjenige sein, der die Maschine neu erfände – auf der Grundlage historischer Hinweise aus den überlieferten Berichten über Besslers Maschine sowie seiner eigenen Vorstellungskraft und seines mechanischen Erfindungsgeistes. Und es besteht kein Zweifel, dass mein Vater überaus einfallsreich und mechanisch begabt war. Von Beruf Elektriker, mit einer Werkstatt voller Werkzeuge, Teile und Materialien, konnte er scheinbar alles bauen – und baute vieles, vom hocheffizienten Elektromotor bis hin zu einzigartig verblüffenden Möbelstücken.

Mein Vater nannte seine Arbeit am Perpetuum mobile „Projekt X”. Sie sollte strengstens geheim bleiben. Unsere engste Familie wusste davon, aber sonst niemand. Ich weiß nicht einmal, ob überhaupt einer meiner Großeltern davon wusste. Es schien, als käme mein Vater jeden Monat mit einer neuen Version von Projekt X oder einer neuen Idee zum Projekt daher, die er bald umsetzen würde. Nachdem ich erwachsen und endgültig aus dem Haus gezogen war, sprach er bei jedem meiner Besuche in gedämpftem, bedeutungsschwerem Ton zu mir: „Marky, lass uns runter in die Werkstatt gehen. Ich zeige dir mein neues Projekt X. Bei diesem hier habe ich wirklich ein gutes Gefühl.” Diese Geheimniskrämerei verlor erst im letzten Jahrzehnt seines Lebens an Dringlichkeit. Wenn er bei örtlichen Industriezulieferern Teile kaufte, sprach er über sein Projekt, sehr zum Verdruss meiner Mutter.

Der Apparat hatte einen Durchmesser von 27 bis 30 Zoll, ungefähr die Größe eines Fahrradreifens, mit Vorrichtungen aus Stäben, Kugellagern, Magneten, Federn und anderen elastischen Elementen …

Es gab ein unvergessliches Erlebnis in meiner Kindheit, ich war etwa 12 Jahre alt, bei dem ich glaubte, mein Vater habe das „Unmögliche” vollbracht. Er hatte eine bestimmte Version der Maschine aus seiner Werkstatt herauf ins Haus gebracht. Wie viele der anderen Versionen hatte der Apparat einen Durchmesser von 27 bis 30 Zoll, ungefähr die Größe eines Fahrradreifens, mit Vorrichtungen aus Stäben, Kugellagern, Magneten, Federn und anderen elastischen Elementen, die auf dem kreisförmigen Apparat montiert waren. Diesmal ließ er ihn los, ganz ohne Anstoß, und er drehte sich um 360 Grad und mehr; er vollendete eine ganze Umdrehung allein durch die Schwerkraft. Ich sehe es noch immer vor meinem inneren Auge. Doch ein wesentliches bewegliches Teil des Rades – ein Stab, ein Lager oder ein Magnet, wer weiß – richtete sich bei der zweiten Umdrehung nicht korrekt aus, und so kam das Rad langsam zum Stillstand. Mein Vater und ich vertraten die Ansicht, dass ein Rad, das sich unter sonst gleichen Bedingungen ohne Anstoß eine volle Umdrehung dreht, allein durch die Schwerkraft, sich für immer drehen müsste, sofern es nicht durch eine äußere Kraft gehindert wird. Aber die Bedingungen waren nicht gleich, und das Rad wurde quälend langsamer, bis es zum Stehen kam. Wir versuchten wieder und wieder, dieses gewaltige Kunststück nachzustellen. Ich erinnere mich, dass ich noch enttäuschter war als mein Vater. Ich glaube nicht, dass mein Vater dem Perpetuum mobile jemals so nahe gekommen ist wie an jenem Tag – auch wenn er dem vermutlich widersprechen würde.

Mein Vater beteuerte stets, was ihn zur Erfindung eines Perpetuum mobile antreibe, sei das Wohl der Menschheit und letztlich der Weltfrieden, und dass er die erfolgreiche Konstruktion kostenlos verschenken würde. Ich glaubte ihm, und ich glaube ihm noch heute. Seine Überlegung war, dass die Menschen, wenn sich niemand mehr um Energie sorgen müsste, kaum noch Anlass hätten, andere auszubeuten – ein mechanisches, sich selbst antreibendes Perpetuum mobile ließe sich überall auf der Welt aufstellen und könnte bei ausreichend großem Durchmesser endlose Energie liefern, um etwa Wärme und Licht zu erzeugen. Stellen Sie sich all die sich drehenden Windräder vor, die Sie bei einer Fahrt durchs Land sehen – nur diesmal ganz ohne Wind. Dieser Gedanke ist vielleicht ein wenig naiv – wie es womöglich für alle Visionen des Weltfriedens gilt! –, aber dennoch finde ich ihn schön. Projekt X wurde für mich zum reinsten Beispiel eines wohlmeinenden und fähigen Menschen, der mit einer zielstrebigen, fast schon neurotischen Besessenheit und einer nie endenden Zuversicht, ja Heiterkeit, ein Ziel von großer Tragweite verfolgt, das nicht die geringste Aussicht auf Erfolg hat. Wobei ich bei seltenen Gelegenheiten noch immer an der Hoffnung meines Vaters festhalte.

Wo passt Leibniz hier hinein? Lassen Sie es mich erklären. Ich ging aufs College, um Ingenieurwesen zu studieren. Allmählich, im Laufe einiger Jahre, wechselte ich in das abstraktere Feld der Philosophie, war aber fasziniert von Philosophen, die zugleich an physischen Projekten arbeiteten – Philosophen, die das Konkrete nie verließen, im wörtlichen Sinne. Denken Sie darüber nach; es gibt nicht viele von ihnen, besonders heute nicht. Wie dem auch sei, Leibniz war genau ein solcher Philosoph: Er arbeitete an Rechenmaschinen, Chiffriermaschinen, im Bergbau und eignete sich an, was er konnte, über Goldmacherei (Alchemie), Emaillierung und Uhrmacherei, um nur einiges zu nennen. Er versuchte sich sogar in der Zuckerraffination, an Wassermühlen und Pumpen, in der Branntweinherstellung und der Salzgewinnung. Es überrascht daher nicht, dass Leibniz sich auch für das Perpetuum mobile interessierte.

Das Perpetuum mobile des Leibniz

Im Laufe der Geschichte haben sich zahlreiche andere, darunter Leonardo da Vinci und Isaac Newton, an ihren eigenen Varianten von Projekt X versucht, und Leibniz’ Zeit (oft als Frühe Neuzeit bezeichnet) war für diese Kontroverse besonders fruchtbar. Anfangs stellte sich Leibniz auf die Seite der Optimisten. Bis in seine Zwanziger hinein, etwa bis 1674, schien Leibniz zuversichtlich, dass sich ein Perpetuum mobile konstruieren ließe. 1671, im noch recht beeinflussbaren Alter von 25 Jahren, verfasste Leibniz eine Schrift, die einen seiner eigenen Entwürfe enthielt. Von dieser Schrift angeregt, schloss sein Freund und Perpetuum-mobile-Enthusiast Johann Daniel Crafft eine Vereinbarung mit Leibniz, der zufolge sie einander über sämtliche Informationen oder Fortschritte im Zusammenhang mit ihren jeweiligen Bemühungen um das Perpetuum mobile berichten und ihre gemeinsamen Ergebnisse geheim halten wollten. Sie erkannten die Bedeutung des Projekts für die Menschheit, doch es war auch eine Art geschäftliches Unterfangen.

In den folgenden Jahren arbeitete Leibniz an Entwürfen für ein Perpetuum mobile. Es ist unklar, in welchem Maße seine Entwürfe originär waren, und ebenso ungewiss, ob er oder die von ihm angeheuerten Handwerker je einen davon gebaut haben. Seine „Prüfungen” waren hauptsächlich mathematischer und apriorischer Natur. Leibniz schreibt mit Bezug auf eine Maschine, die Magnete verwendete: „Ich gestehe, dass diese Erfindung höchst geistreich und großartig ist, doch letztlich habe ich herausgefunden, dass ihr in der Grundlage etwas fehlt. Ich behaupte, dass der mittlere Magnet, der ein Perpetuum mobile zu stützen scheinen mag, dieses in Wahrheit durch eine tückische Kompensation zunichtemacht.” Er nennt die Reibung als einen mitwirkenden Faktor: „Die Notwendigkeit für die Magnete, ihren Ort zu wechseln, wird die Bewegung erheblich behindern, indem sie beständig an den Achsen reiben.” Zweifellos wird der Prozess in ein Gleichgewicht münden und die Maschine langsam zum Stillstand kommen. Fand er den Fehler mithilfe von Modellen oder von Maschinen in Originalgröße? Es gibt keinen klaren Hinweis darauf, dass er dies tat.

Andere Entwürfe setzten elastische Elemente ein. Er stellte sich Röhren vor, die sich um eine Achse drehten und in denen Kugeln rollten, rasch angetrieben von Federn, die die Kugeln schnell von einem Ende der Röhre zum anderen trieben, um zu gewährleisten, dass eine Seite stets schwerer war als die andere. Es ist also offensichtlich, dass Leibniz zu diesem Zeitpunkt danach strebte, ein Perpetuum mobile zu verwirklichen. Leibniz drückte seinen Optimismus folgendermaßen aus: „Der ganze Kunstgriff des Perpetuum mobile besteht darin, den Weg zu finden, die rückstellende Kraft wiederherzustellen, ohne die Kraft zu verbrauchen, die wiederhergestellt werden soll. Aus diesem Grund müssen zwei Kräfte so miteinander verbunden werden, dass die rückstellende Kraft gesondert wirkt, wodurch alles kompensiert wird, ohne die Maschine zu beeinträchtigen. Doch dies kann auf bewundernswerte Weise geschehen.” (Interessanterweise vereinten die Maschinen meines Vaters häufig sowohl Magnete als auch elastische Elemente wie Federn und stellten damit eine Art Hybrid von Leibniz’ Entwürfen dar. Allerdings bin ich ziemlich sicher, dass mein Vater nie einen von Leibniz’ Entwürfen gesehen hat, denn er sprach nie von ihnen, noch fanden sie sich in seinen Unterlagen.)

Einer von vielen Perpetuum-mobile-Entwürfen aus dem Internet.

Doch in Paris, irgendwann im Jahr 1674 – nachdem er Christian Huygens getroffen hatte, der ihm riet, John Wallis’ Mechanica, den Traité de la percussion ou choc des corps von Edme Mariotte und andere einschlägige Werke über Mathematik, Bewegung und Mechanismus zu lesen –, erkannte Leibniz den Irrtum seines früheren Optimismus und erklärte in seinen eigenen Betrachtungen über die Bewegung zweimal endgültig, dass sich selbst antreibende Perpetuum-mobile-Maschinen unmöglich seien. Es war die neue Mechanik – einschließlich des torricellischen Prinzips (in Torricellis Worten: „Zwei verbundene schwere Körper können sich nicht von selbst bewegen, es sei denn, ihr gemeinsamer Schwerpunkt sinkt”) sowie seine eigene Entdeckung, dass in einem System von n kollidierenden Teilchen die Gesamtsumme aus Masse × (Geschwindigkeit zum Quadrat) über die gesamte Wechselwirkung hinweg konstant bleibt –, die Leibniz zu seiner bedeutenden Entdeckung führte, dass eine bestimmte Art physikalischer Wirksamkeit – die er vis viva („lebendige Kraft”) nannte – in allen mechanischen Prozessen erhalten bleibt. Leibniz verknüpfte sein Prinzip der Erhaltung der vis viva eng mit der Behauptung, dass ein Perpetuum mobile unmöglich sei.

Um 1686 war Leibniz’ Ablehnung des Perpetuum mobile so tief in seiner Physik und Mechanik verankert, dass sie zu einem grundlegenden Axiom wurde. Er nannte es sogar das Prinzip des ausgeschlossenen Perpetuum mobile: „Meiner Ansicht nach ist es in der Physik und Mechanik dasselbe, etwas ad perpetuum mobile zurückzuführen wie ad absurdum.” Es spielte in der Physik dieselbe Rolle wie ein Widerspruch in der Logik: Beide sind Absurditäten. Wenn irgendeine Ansicht oder ein Projekt vom Perpetuum mobile abhing oder mit ihm vereinbar war, so genügte das Leibniz, um es für falsch oder aussichtslos zu erklären. So war etwa nach Leibniz allein die Tatsache, dass Descartes’ eigene Auffassung von der Kraft mechanische Prozesse zuließ, die die Bewegungskraft vergrößerten und somit theoretisch zum Antrieb eines Perpetuum mobile hätten dienen können, hinreichend, um Descartes’ Ansicht in die Mottenkiste zu verbannen. Ebenso verwarf Leibniz die Möglichkeit von Claude Perraults Maschine (einer Art Katapult) schlicht mit der Begründung, es handle sich um eine Art Perpetuum mobile. Leibniz war zu einem der größten Skeptiker des Perpetuum mobile geworden. Wie er es in der Brevis Demonstratio formulierte:

„Es ist vernünftig zu sagen, dass in der Natur dieselbe Summe an Bewegungskraft erhalten bleibt. Diese Summe nimmt nicht ab, denn wir beobachten nie, dass ein Körper irgendeine Kraft verliert, die nicht auf einen anderen übertragen würde. Ebenso wenig nimmt diese Summe zu, denn das Perpetuum mobile ist in einem solchen Maße unwirklich, dass keine Maschine und folglich nicht einmal die gesamte Welt ihre Kraft ohne neuen äußeren Impuls erhalten kann.”

Als Leibniz also von Besslers Maschine hörte, war er ungläubig. Das war 1714, zwei Jahre vor Leibniz’ Tod. Gottfried Teuber, ein Hofschreiber und Freund, der gelegentlich von Leibniz beschäftigt wurde, wandte sich mit „einer sehr wichtigen Nachricht” an Leibniz.

„Ein Mann namens Orffyreus [Johann Bessler] hat im nahe gelegenen Dorf Draschwitz ein angebliches Perpetuum mobile gebaut … Diese Maschine wurde Herrn Buchta und mir vorgeführt. Es handelt sich um ein hohles Rad aus Holz, 10 Fuß im Durchmesser und sechs Zoll dick. Es ist mit dünnen Holzbrettern verkleidet, um den inneren Mechanismus zu verbergen. Auch die Achse ist aus Holz und ragt einen Fuß über das Rad hinaus. … Nachdem wir mit dem Erfinder einen Termin vereinbart hatten, näherten wir uns der Maschine und bemerkten, dass sie durch eine Schnur am Radkranz gesichert war. Als die Schnur gelöst wurde, begann die Maschine sich mit großer Kraft und großem Lärm zu drehen und hielt ihre Geschwindigkeit für geraume Zeit, ohne sie zu erhöhen oder zu verringern. Um das Rad anzuhalten und die Schnüre wieder anzubinden, bedurfte es enormer Anstrengung. Der Erfinder verlangt 100.000 Taler [ein Vermögen in Silbermünzen!], um den Mechanismus zu enthüllen oder die Maschine zu verkaufen.”

Worauf Leibniz antwortete: „Ich kann nicht glauben, dass jemand das Perpetuum mobile erfunden hat. Denn meiner Meinung nach widerspricht es den Naturgesetzen. Ich vermute, dass das, was Sie bei der Bewegung des Rades beobachtet haben, das Ergebnis stark komprimierter Luft war. Diese müsste jedoch nach kurzer Zeit erneut komprimiert werden.” Leibniz hatte selbst bereits eine solche energiespeichernde Maschine entworfen, doch obwohl er derartige Maschinen für sehr nützlich hielt, betrachtete er sie nie als perpetuierlich. Er nannte sie stattdessen „perpetuierte” Maschinen.

David Pye unterscheidet die „Werkkunst der Gewissheit” von der „Werkkunst des Risikos”. Mein Vater betätigte sich oft in Ersterer, indem er Möbel fertigte, von deren Gelingen er wusste, doch was ihm wahre Freude bereitete, war Letztere: Dinge zu fertigen, die keine Aussicht auf Erfolg boten, wie es sich besonders in Projekt X zeigte. Er war bereit, für nichts weiterzumachen, mit so wenig zu gewinnen, dass es selbst den geduldigsten Menschen der Welt abschrecken würde. Doch mein Vater ließ sich nicht abschrecken; er gab selbst in seinen letzten Tagen nicht auf. Von Arthritis geplagt und mit schlechtem Augenlicht, nach einer Reihe von Schlaganfällen und einer Hirnoperation aus dem Krankenhaus heimgekehrt, stellte ihm meine Mutter ein Zelt auf der Terrasse vor seiner Werkstatt auf, damit er weiterarbeiten konnte. Er war körperlich dazu nicht mehr imstande, gab aber nie auf.

Ähnlich wie mein Vater misstraute Leibniz Erfindern, die vorwiegend in theoretischen Begriffen vorgingen. Zwar fertigte Leibniz selbst keine Dinge an, doch er verstand sehr wohl, dass Handwerker nicht durch vorgefasste Ansichten oder Theorien darüber, was möglich sei, eingeschränkt sind. So heuerte Leibniz Handwerker nicht nur an, um die mechanische Arbeit für ihn zu erledigen, sondern auch, um ihm beim Verfeinern der Entwürfe zu helfen und damit als Miterfinder zu fungieren. Handwerker und praktisch veranlagte Erfinder wie mein Vater gehen oft nach einem Leitprinzip vor, das in der Schablone des theoretisierenden Erfinders nicht zu finden ist – wenn ich es mir vorstellen kann, kann ich es bauen – und erproben verschiedene Entwürfe, bis sich deren Vergeblichkeit offenbart. Doch wie mein Vater mir eindringlich versicherte, wandelte sich Leibniz schließlich zu genau der Art von Erfinder, der Leibniz selbst misstraute. Denn Leibniz gab das Perpetuum mobile wegen der Theorie auf.

Wenn es ums Problemlösen geht, bin ich sowohl meinem Vater als auch Leibniz zu Dank verpflichtet. Beide bewiesen bemerkenswerte Geduld und Erfindungsgabe, und beide verstanden, dass die physische Konstruktion manchmal der einzige Weg ist, um wirklich zu wissen, ob ein Problem beantwortet werden kann. Der Optimismus meines Vaters beim Problemlösen mag irrational genannt werden, aber ebenso gut lässt er sich jugendlich nennen. Der junge Leibniz glaubte gewiss an das Perpetuum mobile. Von beiden habe ich gelernt, niemandes Wort als selbstverständlich hinzunehmen, wenn es darum geht, was möglich ist und was nicht – ganz gleich, wie gelehrt oder erfolgreich derjenige auch sein mag. Diese Haltung hat mir in der Philosophie im Allgemeinen gute Dienste geleistet, doch ich muss achtgeben, es mit dieser Einstellung nicht zu weit zu treiben. Aber wie weit ist zu weit?

Marc Bobro ist Professor für Philosophie und Direktor des Honors Program am Santa Barbara City College und lehrt regelmäßig Neuzeitliche Philosophie, Antike Philosophie, Einführung in die Ethik, Philosophie der Kunst und Logik. Er ist Absolvent der University of Arizona (BA), des King’s College London (MA) und der University of Washington (PhD).

Bobro publiziert vor allem zur Philosophie der Frühen Neuzeit, insbesondere zu Leibniz, mit einem Buch und zahlreichen Aufsätzen. Er leitet außerdem das Department of Electrophilosophy, ein Gemeinschaftsprojekt, das einen Philosophie-Podcast sowie experimentelle Musik veröffentlicht.

Siehe auch: https://soundcloud.com/electrophilosophy

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