Von der physikalischen Physiologie zur mathematischen Physik

Hermann von Helmholtz in Heidelberg (1858-1871)

Wolfgang U. Eckart

 

Summary

The paper describes Helmholtz' time in Heidelberg and his way from physiology to physics. Special emphasis is laid on his scientific research activities, and on his epistemological attitudes between 1858 and 1871; his role as president of the Heidelberg Naturhistorisch Medizinischer Verein is focussed as well. Light is also shed on the relationship between Helmholtz and his Heidelberg assistants Wilhelm Wundt (1832-1920) und Julius Bernstein (1839-1917). The study is mainly based on his correspondence with Émile Du Bois-Reymond (1818-1896) and on his papers given at the Verhandlungen des naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg.

 

Einleitung

Hermann von Helmholtz' Tätigkeit in Heidelberg zwischen 1858 und 1871 beschreiben zu wollen, heißt gleichzeitig, sich einer der produktivsten Schaffensperioden dieses Physiologen und Physikers zu nähern - und sich damit einer dem einzelnen Wissenschaftshistoriker schier unlösbaren Aufgabe zu stellen. Schon eine erste Durchmusterung der bioergographischen Sekundärliteratur und noch viel mehr der Blick in die physiologischen, physikalischen, mathematischen und philosophischen Forschungsergebnisse läßt schier verzweifeln, denn sie führen in den meisten Fällen sehr schnell an die Erkenntnisgrenzen des Wissenschaftshistorikers. Das Vorhaben war daher in seinen Zielen von vornherein eng abgesteckt und wird allenfalls die generellen Linien der Tätigkeit Hermann von Helmholtz' in Heidelberg nachzeichnen können. Vielleicht kann aber gerade dieser generelle Abriß als Wegweiser für weitere Detailuntersuchungen zu den vielfältigen Betätigungsfeldern des großen Physiologen während seiner Heidelberger Zeit auf dem Weg in die Physik dienen.

 

Von Bonn nach Heidelberg

Zu keinem Zeitpunkt seines Ordinariates in Bonn war Helmholtz glücklich mit der dortigen Lehr- und Forschungssituation. Besonders verhaßt war ihm die Anatomie, die er unter miserablen Bedingungen auch nur mit Widerwillen las. Gerüchte über diese Unlust und über seine angebliche anatomische Inkompetenz suchten und fanden ihren Weg ins preußische Kultusministerium. Darüberhinaus bahnten sich Konflikte mit traditionsverhafteten Kollegen wegen seines mechanistischen Ansatzes in der Physiologie an. Helmholtz wehrte sich heftig aber die Bindungen an Bonn nahmen ab. In dieser Situation bot die Badische Regierung 1857 dem erst 36jährigen aber bereits hochreputierten Physiologen einen Lehrstuhl für Physiologie und ein völlig neues physiologisches Institut an. Im Vorfeld hatte Bunsen der badischen Regierung die Berufung eines physikalisch orientierten Physiologen wärmstens empfohlen. Gerade diese neue Orientierung der Physiologie sei richtungsweisend, werde aber im Moment lediglich von Du Bois-Reymond, Helmholtz, Brücke und Ludwig vertreten. "Von den Genannten" müsse "Helmholtz unzweifelhaft als der genialste, begabteste und vielseitig gebildetste gelten". Helmholtz zögerte und lehnte zunächst ab, weil ihm in Bonn der Neubau eines Anatomischen Instituts zugesagt worden war, wohl aber auch weil er sich dem preußischen Staat gegenüber, nicht zuletzt aus privaten Gründen, verpflichtet fühlen mußte. Als indessen in Bonn berechtigte Zweifel an der Aufrichtigkeit der Bleibeangebote und besonders des versprochenen Institutsneubaus entstanden, verschloß sich der Physiologe einem neuerlichen Ruf nach Heidelberg nicht mehr, wobei die dortige Beschränkung auf die Physiologie besonders "verlockend" war.

Eine gewisse Trübung verursachte die Rufannahme nach Heidelberg im Verhältnis zu seinem Freund Du Bois-Reymond, der sich nach Helmholtzens Rufablehnung zunächst selbst Hoffnungen auf Heidelberg hingab, von den neuerlichen Verhandlungen seines Korrespondenzpartners in Bonn nicht unterrichtet worden war und sich schließlich vor vollendete Tatsachen gesetzt sah. Diese Dissonanzen konnten indessen bald ausgeräumt werden. Um Helmholtz eine Rufannahme möglich zu machen, hatte die badische Regierung tief in ihr Staatssäckel greifen müssen und neben dem in Aussicht gestellten Institutsneubau immerhin ein Gehalt von 3600 fl. bewilligt. Eine solche Zusage war nachgerade sensationell, lagen doch die Jahresgehälter der Ordinarien etwa in der Philosophischen Fakultät derzeit nur bei etwa 1500 fl und das des Physikers Kirchhoff immerhin noch bei 2000 fl.; lediglich der Jurist von Vangerow wurde besser besoldet.

Helmholtz'ens Berufung nach Heidelberg fügte sich trefflich in die wissenschaftspolitische Landschaft des Großherzogtums Baden in den 1850er Jahren. Bereits am Beginn des Jahrzehnts hatte die badische Regierung nahezu alle außerordentlichen Ausgaben (Baumaßnahmen, Infrastruktur) für die Universität Heidelberg (97%) dem Ausbau ihrer naturwissenschaftlichen Disziplinen gewidmet. Hieran läßt sich sehr deutlich die "Förderung der Naturwissenschaften" als Schwerpunkt- und Zielsetzung der badischen Bildungspolitik in der Mitte des 19. Jahrhunderts erkennen; für diese Emanzipation standen als personale Programmträger der Chemiker Bunsen, der Physiker Kirchhoff und der Physiologe Helmholtz.

Gelder flossen vor allem in die Chemie, in die Physik, in die Physiologie. Peter Borscheid hat 1976 in seiner wichtigen Studie über "Naturwissenschaft, Staat und Industrie in Baden (1818-1914)" gezeigt, daß die Motive dieser staatlichen Forschungsförderung, wie wir sie uns heute wünschen würden, vor dem Hintergrund der 1848 Revolution wesentlich auf die Vermeidung neuer politischer und sozialer Protestbewegungen durch die Hebung der materiellen Lebensbedingungen der Bevölkerung gerichtet waren. Materielle Hebung aber bedeutete im industriearmen Baden in erster Linie Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion durch Optimierung der naturwissenschaftlichen Ausbildung im Sinne des Reformprogramms eines Justus Liebig. Die Heidelberger Universität profitierte von diesem Programm und von den Umgestaltungsplänen für die naturwissenschaftliche Fakultät, wie sie wesentlich von Gustav Bunsen, dem Direktor des chemischen Instituts, entworfen worden waren. Kirchhoff aber auch Helmholtz verdankten ihre Berufungen nach Heidelberg maßgeblich dieser Grundorientierung und wurden zusammen mit dem Reformer Bunsen zu Kristallisationspunkten der naturwissenschaftlichen Neueorientierung in Heidelberg. Man wundert sich, daß gerade der Berufene Helmholtz von diesen strukturellen Veränderungen und der ihm hierin zugedachte Rolle zunächst kaum etwas bemerkt haben muß, wie aus einem Brief an seinen Freund Du Bois-Reymond vom 5. März 1858 hervorgeht. Dort heißt es: Ich "war nicht wenig erstaunt, Ende Oktober [1857] ein zweites Mal eine Berufung nach Heidelberg zu bekommen. In der Fakultät ist nämlich im Ganzen ein großer Gegensatz gegen die physikalische Physiologie, und man tut mir die sehr zweifelhafte Ehre an, ich weiß nicht warum, mich für weniger physikalisch als die übrigen unserer Freunde zu halten [...]". Wenige Monate später - die Rufannahme war bereits erfolgt - sieht Helmholtz für sich klarer und schreibt Du Bois-Reymond: "Ich [...] werde doch wohl nach Heidelberg gehen, was mir zwar etwas unbequemer und vielleicht weniger lukrativ sein wird, aber in wissenschaftlicher Beziehung eigentlich wohl besser". Zum Wintersemester 1858/59 übersiedelt er mit seiner Familie von Bonn nach Heidelberg.

Der Neubeginn läßt sich gut an. In seinem ersten Brief an Du Bois-Reymond aus Heidelberg berichtet Helmholtz am 29. Oktober 1858 über seine Arbeitserfahrungen: "Bisher läßt sich hier alles gut an. Ich habe natürlich viel Unruhe gehabt mit der Einrichtung des interimistischen Laboratoriums, und das wird auch den Winter so fortgehen, weil ein verhältnismäßig zu großer Zudrang von Laboranten ist, die des Examens wegen den praktischen Kursus durchmachen müssen, und bisher nicht Gelegenheit hatten. Ich fürchte, daß die gesetzliche Bestimmung, welche das physiologische Praktikum zu einem Zwangskolleg für die Badenser macht, eine Übertreibung aufklärerischer Prinzipien ist und für mich sehr lästig werden kann. Der erste Winter wird am schlimmsten sein".

An seinen Vater schreibt er am 9. Dezember bereits von Hoffnungen auf eine Verbesserung der Lage: "Bisher macht sich in meinen amtlichen Beziehungen hier in Heidelberg Alles recht gut. Zuhörer habe ich trotz der heruntergekommenen Zahl der Mediciner ebenso viele, als ich sie in Bonn für Physiologie hatte. Nur ist allerdings die Zahl der Laboranten zu gross für das Local, und wir sind deshalb etwas gedrängt; indessen soll es sogleich an die Ausarbeitung von Plänen für einen Neubau gehen, und kann dann für besseren Platz gesorgt werden".

Auf die Erfüllung seiner institutionellen Berufungszusagen sollte Helmholtz indessen noch einige Jahre warten müssen. Erst im Wintersemester 1862/63 konnte das erste naturwissenschaftliche Zentrum der Universität Heidelberg durch die Zusammenlegung aller "naturwissenschaftlichen Institute und Sammlungen außer Bunsens Laboratorium in einem Neubau" realisiert werden. Am Ort des ehemaligen Dominikanerklosters entstand der Friedrichsbau, in den die Budgetkommission des badischen Landtags die weitreichendste Hoffnung setzte, er werde "allen Bedürfnissen der Universität Heidelberg für eine längere Zeit, ja vielleicht auf Jahrhunderte, gründlich und würdig" abhelfen. Physik, Mineralogie, Mathematik, Technologie und Physiologie fanden wohl Aufnahme im Friedrichsbau, doch für Jahrhunderte sollte der Funktionsbau nicht geschaffen sein; "heute reichen seine Räumlichkeiten knapp für ein einziges Universitätsinstitut".

 

Forschungen in Heidelberg

Helmholtz' dreizehnjährige Tätigkeit als Lehrer und Forscher in Heidelberg gehörte zweifellos zu den produktivsten aber auch menschlich bewegtesten Phasen seines Lebens. In Heidelberg starb im Dezember 1859 seine erste Frau, die ihn mit zwei kleinen Kindern zurückließ; hier traf und heiratete er 1861 die Professorentochter Anna von Mohl, die ihm noch drei weitere Kinder schenken sollte. Von hier aus beobachtete und kommentierte er in seiner Korrespondenz mit Du Bois-Reymond den preussisch-österreichischen Krieg gegen Dänemark (1864), den Krieg zwischen Preussen und Österreich (1866) und schließlich den deutsch-französischen Krieg 1870/71, an dem er selbst als Lazarettdirektor in Heidelberg und als Feldarzt bei der Schlacht von Wörth (6. August 1870) teilnahm.

Das wissenschaftliche Werk Helmhotz' in Heidelberg erstreckte sich in der Medizinischen Grundlagenforschung auf die Großen Felder der optischen und akustischen Physiologie, in der theoretischen Physik vornehmlich auf die Gebiete der Hydro- und Elektrodynamik und in der Mathematik auf die Grundlagen der Geometrie.

Der markanteste Heidelberger Erfolg Helmholtz' in der optischen Physiologie war zweifellos die Fertigstellung des 3. Teils des "Handbuchs der physiologischen Optik", in dem vor allem Probleme der Tiefen- und Größenwahrnehmung aber auch der optischen Sinnestäuschungen behandelt wurden. Die Vorarbeiten zu diesem Band, die Helmholtz 1860 aufnahm, führten ihn bald in schwierigste epistemologische Problemfelder, die unmittelbar in das unentschiedene Spannungsfeld von Nativismus und Empirismus wiesen. Die durch konkrete Probleme erzwungene Einsicht, daß sich eben nicht alle Phänomene der Physiologie nach den strengen Gesetzmäßigkeiten der Kausalität erklären ließen, sondern die Einbeziehung auch psychologischer Deutungsansätze notwendig machten, muß dem frühen Kausalitätsfanatiker Helmholtz ein Graus gewesen sein. Bereits 1862, in seiner berühmten Heidelberger Akademischen Festrede "Über das Verhältnis der Naturwissenschaften zur Gesammtheit der Wissenschaft", hatte Helmholtz auf die engen Beziehungen zwischen Physik, Physiologie, Psychologie und sogar der Ästhetik hinweisen müssen. Zur Optik berichtete er der Festversammlung: Die Physiologie der Sinnesorgane überhaupt tritt in engste Verbindung mit der Psychologie, indem sie in den Sinneswahrnehmungen die Resultate psychischer Processe nachweist, welche nicht in das Bereich des auf sich selbst reflectirenden Bewusstseins fallen und deshalb nothwendig der psychologischen Selbstbeobachtung verborgen bleiben mussten". Es scheint so, als ob bereits hier die physikalisch-physiologische Fragestellung und Methode auch zum Hilfsinstrument einer objektiven psychologischen Erkenntnisbildung erhoben wird, was uns sofort an eine Beeinflussung durch Wilhelm Wundt denken läßt; über ihn, der ja in gerade dieser Zeit als Assistent bei Helmholtz arbeitete, wird noch zu sprechen sein. In einem Brief an den Freund Du Bois-Reymond vom 3. Januar 1865 berichtet Helmholtz erneut über seine Schwierigkeiten: "Ich selbst arbeite, so viel es geht, am dritten Teile meiner physiologischen Optik; das ist ein heilloses Kapitel, weil man notwendig stark in das Psychologische hineingerät und man gar nicht darauf rechnen kann, durch die bestüberlegten Gedanken die Leute zu überzeugen". Mit solchen Schwierigkeiten konnte der Heidelberger Physiologe bei Du Bois-Reymond, der das strenge Kausalitäts- und Zweckmäßigkeitsdenken seines Freundes längst schon kritisiert hatte, selbstverständlich nur offene Türen einrennen. In einem ähnlichen Zusammenhang hat Du Bois-Reymond dem Freund seine diesbezügliche Skepsis humorig und plastisch zugleich vor Augen geführt. In einem Brief vom 25. April 1868 heißt es: Wir haben "über diesen Gegenstand schon vor 20 Jahren verhandelt, als ich behauptete, das Gefühl für die Schönheit sei uns eingeboren, und Du meintest, wir nenneten schön nur das zweckmäßige, die weibliche Brust z. B. nur, weil wir ihr ansähen, daß sie gut zum Säugen sei. Ich muß gestehen, daß in diesem Punkte mein Kausalitätsbedürfnis einer größeren Resignation fähig ist, als das Deinige". Ein Jahr zuvor, 1867, war der 3. Teil des Handbuchs endlich erschienen. Viele Detailprobleme dieses Bandes hat Helmholz übrigens zwischen 1858 und 1865 im Naturhistorisch-Medizinischen Verein Heidelbergs vorgetragen und diskutieren lassen. Mit der weitgehenden Fertigstellung des Manuskriptes brechen dann auch die ophthalmologischen Vorträge im Verein ab. Das schöpferische Interesse an der Ophthalmologie erlischt.

Eine kaum zu überschätzende Leistung gelang Helmholtz auch auf dem Gebiet der akustischen Physiologie in Heidelberg. Im Spätsommer des Jahres 1862 erschien "Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik", an der Helmoltz sieben Jahre gearbeitet hatte. Das Werk faßte in faszinierender Weise die meisten nerven- und alle akustophysiologischen Untersuchungen Helmholtz' seit 1850 zusammen. Den Ausgangspunkt hatten die Königsberger Untersuchungen zu Nervenleitgeschwindigkeit geliefert, in denen zum ersten Male nachgewiesen werden konnte, daß es sich bei dieser um eine endliche und von physikalischen Bedingungen, wie etwa der Temperatur, abhängige Größe handle. Du Bois-Reymond Hypothese von der molekularen Fortleitung des elektrischen Nervenimpulses schienen bestätigt und - viel wichtiger noch - der endgültige Sieg des Mechanismus über den Vitalismus errungen. Unmittelbar im Anschluß an diese Untersuchungen wandte sich der physikalische Physiologe der Akustik zu und konnte bald mathematisch belegen, daß der "musikalische Teil des Klanges auf der Existenz der Obertöne" und vor allem auf der sensorischen Wahrnehmbarkeit dieser Obertöne beruhen mußte, wodurch das bis dahin akzeptierte akustische Gesetz des Physikers Georg Simon Ohm (1789-1854) von der Fähigkeit des akustischen Sensoriums widerlegt werden konnte, nur einfache harmonische Schwingungen rezipieren zu können.

Schließlich war es Helmholtz gelungen, unter Einbeziehung auch fremder anatomischer Untersuchungen den eigentlichen Resonanzkörper der akustischen Perzeption zu erforschen und eine erste Resonanztheorie des Hörens zu entwickeln, die bis zur Jahrhundertwende nahzu unverändert bestehen bleiben sollte. Elektrische Nervenleitphysiologie, wellentheoretische Resonanzphysik, die Resonanzphysikalische Deutung der Innenohranatomie und die physikalisch-physiologische, integrative Deutungskompetenz und schließlich ästhetische Erklärungsmomente waren auch hier zusammengeflossen. Zusammenfassend konnte Helmholtz in seiner bereits erwähnten akademischen Festrede des Jahres 1862 der gelehrten Gesellschaft Heidelbergs über seine aktuellsten akustischen Forschungen berichten: "Ist es mir erlaubt, eigener neuester Arbeiten hier zu gedenken, so will ich noch erwähnen, dass es möglich ist, durch die Physik des Schalls und die Physiologie der Tonempfindungen die Elemente der Construction unseres musikalischen Systems zu begründen, welche Aufgabe wesentlich in das Fach der Aesthetik hineingehört.

Auf dem Gebiet der reinen Physik hat sich Helmholtz in Heidelberg wesentlich um die Klärung hydro- und elektrodynamischer Fragen bemüht, sieht man einmal von einer kleineren Arbeit über "Luftschwingungen in Röhren mit offenen Enden" ab, die er am 15. März 1859 im Naturhistorisch-Medizinischen Verein vortrug. Ihren Ausgang nahmen all diese Untersuchungen von der 1858 publizierten Arbeit "Ueber Integrale der hydrodynamischen Gleichungen, welche den Wirbelbewegungen entsprechen". Es scheint, als ob besonders die Reibungsphänomene in Flüssigkeiten den Physiologen interessiert haben, denn dieses Thema wird wiederholt auch in den Mitteilungen vor dem Naturhist.-Med. Verein angeschnitten. Bereits am 2. März 1960 trug Helmholtz die Ergebnisse seiner zusammen mit Gustav von Piotrowski durchgeführten Messungsversuche zum Reibungsverhalten unterschiedlicher Flüssigkeiten vor. In seiner wichtigen, ebenfalls vor dem Verein am 8. Mai 1868 referierten Arbeit "Ueber discontinuierliche Flüssigkeits-Bewegungen" zeigt sich ganz deutlich, daß auch in diesem Forschungsfeld die Unzufriedenheit mit der "sehr unvollkommenen " des Naturforschers "an die Wirklichkeit" epistemologische Grundlage des speziellen erkenntnisleitenden Interesses ist. Helmholtz ist erstaunt, daß seine hydrodynamischen Gleichungen unter bestimmten Voraussetzungen "genau dieselbe partielle Differentialgleichung" ergeben, "welche für stationäre Ströme von Elektricität oder Wärme in Leitern von gleichmäßigen Leitungsvermögen besteht". Tatsächlich zeigten sich aber doch "in vielen Fällen leicht erkennbare und sehr eingreifende Unterschiede" zur Strömungsform tropfbarer Flüssigkeiten. Es folgt dann eine subtile mathematische Berechnung der Strömungsverhältnisse von Flüssigkeiten an Trennungs- bzw. Wirbelflächen, die ich hier nicht wiedergeben will und auch garnicht könnte. In seinem dritten Heidelberger Beitrag zur Hydrodynamik beweist Helmholtz am 30. Oktober 1868 zwei Theorien über statonäre "Ströme in reibenden Flüssigkeiten", denen Versuchsergebnisse zugrunde lagen, die Alexis Schklarewsky in Helmholtz' Laboratorium erzielt hatte. Ausgangspunkt war die Beobachtung, daß eine kleine Kugel mit einem nur wenig höheren spezifischen Gewicht als das Wasser in einer wassergefüllten Glasröhre immer in der Mitte der Röhre herabsinkt, ohne die Röhrenwand zu berühren. Die hieraus abgeleiteten und mathematisch zu beweisenden Sätze lauteten verkürzt: (1.) Bei verschwindend kleinen Geschwindigkeiten und stationärem Strome verteilen sich die Strömungen in einer reibenden Flüssigkeit dergestalt, daß der Verlust an lebendiger Kraft durch die Reibung ein Minimum wird. (2.) Ein schwimmender Körper ist im Gleichgewicht in einer reibenden, in langsamem stationärem Strome fliessenden Flüssigkeit, wenn die Reibung im stationären Strome ein Minimum ist. Auf den Gehalt des mathematischen Beweises dieser Sätze kann an dieser Stelle nicht eingegangen werden. Interessant scheint mir immerhin die Tatsache, daß Helmholtz hier sein altes energetisches Arbeitsfeld, d.h. den von ihm formulierten Satz "Ueber die Erhaltung der Kraft" (1847) wieder aufgreift und kreativ seiner Hydrodynamik integriert, während die physiologischen Forschungsfelder bereits weitgehend verlassen sind.

Am 28. März 1869 schreibt er Carl Ludwig: "Ich bin im Augenblick wieder bei elektrischen Studien über den zeitlichen Verlauf und die Ausbreitung von Entladungen, wozu mich physiologische Versuche und Fragen anregten. Die physiologische Optik und Psychologie habe ich absichtlich jetzt eine Weile liegen lassen. Ich fand, dass das viele Philosophiren zuletzt eine gewisse Demoralisation herbeiführt und die Gedanken lax und vage macht, ich will sie erst wieder eine Weile durch das Experiment und durch Mathematik discipliniren und dann wohl später wieder an die Theorie der Wahrnehmung zu gehen. Es ist auch gut, inzwischen zu hören, was die Anderen dazu sagen, was sie einzuwenden haben, was sie missverstehen u.s.w., und ob sie sich überhaupt für diese Fragen schon interessieren".

In der Elektrophysik ist es 1870 - nach einer kleineren Arbeit über Probleme der "elektrische(n) Verteilung" am 6. Dezember des Jahres 1861 - die Veröffentlichung des ersten Teils der "Theorie der Elektrodynamik" (Vortrag vom 21. Jan. 1870), der Fachwelt Erstaunen und Bewunderung abverlangt und die Aufnahme eines neuen physikalischen Forschungsschwerpunktes für die 1870er Jahre signalisiert. Wenn ich Ihnen jetzt vortrage, was der zu diesem Zeitpunkt fraglos beste Kenner der theoretischen und Praktischen Elektrophysiologie, Du Bois-Reymond, hierzu im April 1870 schreibt, dann werden Sie auch mir nicht abverlangen, auf diesen Aspekt näher einzugehen: "Deine [...] neuere Veröffentlichung über die Theorie der Elektrizität geht leider über meinen Horizont. Es würde mich monatelange Arbeit kosten, die Sache zu bewältigen. Es ist nur Dir gegeben, überall zu Hause zu sein, und ich bin schon zufrieden, wenn ich nur eine ganz kleine Ecke mein nennen darf".

Es ist bemerkenswert, daß nach dem Abschluß seiner grossen physiologischen Arbeiten der 1860er Jahre auf den Gebieten der Akustik (1862) und der Optik (1867) diese Gebiete in der engeren Scientific community kaum mehr berührt werden. Auch in den öffentlichen Vorträgen, die Helmholtz in großer Zahl in den deutschsprachigen Ländern und im Ausland, namentlich in England gehalten hat, sind es vorwiegend physikalische Themen, die gewünscht werden. Besonders die Erhaltung der Kraft erweist sich dabei als - übrigens auch ertragbringender - Renner. Am 26. Februar 1864 schreibt Helmholtz an Du Bois-Reymond: " Ich habe diesen Winter dem Publicum gefröhnt, und die Erhaltung der Kraft als nährende Kuh behandelt, um die Kosten unserer neuen Einrichtung in den stattlichen Räumen des neuen naturwissenschaftlichen Instituts zu decken".

Der Prozeß der Abwendung von der Physiologie und der Hinwendung zur Physik verstärkte sich noch, als im Oktober 1868 eine Berufung auf den Physikalischen Lehrstuhl in Bonn in greifbare Nähe rückte. Doch die Verhandlungen zerschlugen sich an Besoldungsfragen. Helmholtz zog sich in physikalisch-mathematische Forschungsprobleme zurück. Knapp ein Jahr darauf deutete sich in Berlin die Nachfolge des Ordinarius für Physik, Heinrich Gustav Magnus (1802-1870) an, für die Du Bois-Reymond Helmholtz sofort vehement favorisierte und protegierte. Am 7. April 1870 antwortete Helmholtz Du Bois-Reymond auf die "Nachricht vom Tode des armen Magnus": "Es ist sehr freundlich von Dir, daß Du bei dieser Gelegenheit zuerst an mich denkst, und ich muß sagen, daß seit der Bonner Berufung, wo ich mich während der langen Zeit des Wartens wieder in physikalische und mathematische Studien gestürzt hatte, es mir noch klarer geworden ist [...], daß ich gegen die Physiologie gleichgültig geworden bin und nur noch eigentliches Interesse für die mathematische Physik habe. Kann ich also in einer oder der anderen Weise ganz zur Physik übergehen, so soll es mir erwünscht sein". Sie wissen wie ich, daß Helmholtz die Nachfolge von Magnus noch im gleichen Jahr antrat und in Berlin fortan nur noch als Physiker wirkte und auch als solcher schon zu Lebzeiten heroisiert wurde (Reichskanzler der Physik).

Die Frage, warum sich Hermann von Helmholtz in den 1860er Jahren zunehmend von der physikalischen Physiologie entfernte und der mathematischen Physik zuwandte, ist nicht erschöpfend zu beantworten. Die gängigste Erklärung, wie sie sich seit Turner durch die Literatur zieht, argumentiert etwa so: Das Gebiet der Physiologie sei um 1860/70 bereits so weit geworden, daß ein Einzelner sich unmöglich noch zurecht finden konnte; hinzu komme, daß die naturwissenschaftliche Physiologie in Deutschland in voller Blüte gestanden, die Physik indessen in Stagnation verfallen sei, weil es ihr an jungen Nachwuchskräften gemangelt habe. Diese Erklärung ist reizvoll und wird ja auch durch Helmhotz selbst genährt; gleichwohl denke ich, daß die Dinge komplizierter sind und auch die individuelle Forscherpsychologie tangieren. Man darf nicht übersehen, daß spätestens 1867/68 das stärkste naturwissenschaftliche Forschungsmotiv des Kantianers Helmholtz, der uneigeschränkte Gültigkeitsbeleg des Kausalitätsprinzips in der Natur, den Physiologen seiner eigenen Auffassung nach ans Ziel geführt hatte; die Widerlegung des Vitalismus schien gelungen; in der Physik lagen die Dinge anders, denn hier gab es für Helmholtz keine kurzfristigen Ziele; das Wissen um die nur "sehr unvollkommenen Annäherung" des Naturforschers "an die Wirklichkeit" bestimmte als epistemologische Grundlage ungestört durch ideologisch-konzeptionelle Kurzziele die besonderen erkenntnisleitenden Interessen des Physikers. Lediglich die immer vollkommenere Annäherung an die Wirklichkeit war das Ziel des physikalischen Erkenntnisprozesses.

 

 

 

 

Die Heidelberger Mitarbeiter

Will man dem Heidelberger Wirken v. Helmholtz' gerecht werden, so muß der Blick auch auf seine beiden Assistenten, Wilhelm Wundt (1832-1920) und Julius Bernstein (1839-1917) fallen. Beiden, Wundt von 1858 bis 1865 und Bernstein von eben diesem Jahr bis zur Wegberufung Helmholtz' nach Berlin 1870, fiel nämlich die Kärrnerarbeit des Unterrichts in den physiologischen Übungen, in der Anleitung zu eigenständigen Laborarbeiten der Studenten und im Unterricht in der mikroskopischen Anatomie zu; Helmholtz haßte gerade diese Lehraufgabe, weil er "bei längerem Mikroskopieren leicht Kopfschmerzen" bekomme und deshalb "nicht so genau bekannt mit allen Spezialitäten der Histologie" sei, wie es erforderlich wäre, "um ein Kolleg darüber zu lesen"; entlohnt wurden seine Helfer mit lediglich 300 Gulden jährlich, während Helmholtz' Anfangsgehalt bereits das Zehnfache dieses Betrages überschritt.

Wundt hatte sich 1857 habilitiert und im Sommer in seiner ersten Vorlesung versucht, die gesamte Physiologie in sechswöchentlichen Vorlesungen mit Demonstrationen und Experimenten zu bewältigen. Ein Blutsturz unterbrach dieses Vorhaben jäh. Nach kurzer Rekonvaleszenz bewarb sich der junge Physiologe, ermutigt auch durch den Erfolg seiner soeben erschienen "Lehre von den Muskelbewegungen" im Februar 1858 um die Assistentenstelle bei Helmholtz. Interessiert erkundigte sich dieser bei Du Bois-Reymond in Berlin nach Dr. Wundt, der ihm "persönlich gut gefallen" habe und dessen Buch über die Muskeln ihm "ganz vernünftig und talentvoll zu sein" scheine. Du Bois-Reymond antwortete ambivalent und beschrieb Wundt als höchst anständigen und netten Menschen von großer Ausdauer, freilich ohne "große technische Gewandtheit". Wundt erhielt die Stelle und es entwickelte sich eine durchaus fruchtbare Zusammenarbeit, wobei dem Assistenten trotz des beanspruchenden Lehrbetriebes anfangs durchaus noch genügend Zeit verblieb, seinen eigenen Forschungsambitionen nachzugehen. Die 1862 veröffentlichten "Beiträge zur Theorie der Sinneswahrnehmungen" sowie seine in 2 Bänden 1863 publizierten "Vorlesungen über die Menschen- und Thierseele" zeugen hiervon. Gegen die Mitte der 1860er Jahre begannen die mit Helmholtz' Berufung in Karlsruhe erlassenen einsemestrigen Laboratoriumskurse, denen sich jeder Medizinstudent unterwerfen mußte, dann doch aber lästig zu werden. Wundt bezweifelte darüberhinaus ihren Sinn im Ausbildungsgang für praktische Ärzte, beschloß Ende 1864 seine Assistentenstelle bei Helmholtz aufzugeben und "den Ausfall des kleinen Gehaltes" mit der Abfassung physiologischer Lehrbücher zu kompensieren. Ob es Zerwürfnisse zwischen Wundt und Helmholtz gegeben hat, wie sie von G. Stanly Hall 1912 berichtet und von Bringmann 1976 in den Heidelberger Jahrebüchern vehement bestritten wurden, läßt sich wohl nicht mehr klären. Immerhin scheint Wundts Reputation sowohl bei Helmholtz als auch bei Du Bois-Reymond in den späten 1860er Jahren deutlich zu verblassen, wie sich aus deren Korrespondenz ergibt. So schreibt Helmholtz seinem Berliner Freund im April 1868, anspielend auf Wundts parlamentarische Aktivitäten in der Zweiten Badischen Kammer (1866 bis 1870) und sein Engagement im Heidelberger Arbeiterbildungsverein: "Wenn das Zollparlament Diäten hätte, würdet Ihr vielleicht den Kollegen Wundt in Berlin sehen; er macht jetzt überwiegend in Politik, Arbeiterverein etc.". Auch widerspricht Helmholtz Du Bois-Reymond nicht, als dieser in seinem Antwortschreiben Wundts Qualifikation als experimenteller Physiologe völlig in Abrede stellt: "Etwas Schlechteres als die Darstellung der Elektrizität in Wundts medizinischer Physik [Lehrbuch der Physiologie des Menschen, 1865] ist selten dagewesen. Vielleicht ist die Politik das geeignete Feld für ihn. Als unbegabt für die experimentelle Richtung hab' ich ihn an dem Tage erkannt, wo er in meinem Laboratorium ein Stück Holz an nasse Pape mit Siegellack anzukleben versuchte und wo er meinen schönen L[on]dner Drillbohr[er] verdarb, indem er ihn in der Hand drehte, weil er den Mechanismus übersah oder nicht verstand, der ihn in Rotation versetzt". Diese Einschätzung Du Bois-Reymond war sicher nicht ganz unbegründete, denn tatsächlich war Wundt zu diesem Zeitpunkt bereits dabei, sich vom engeren Zirkel, von der engeren Scientific community der physikalischen Physiologie zu entfernen, um sich philosophischen und physiologisch-psychologischen Fragestellungen zuzuwenden. Seine späteren Ordinariate für Philosophie in Zürich (1874/75) und Leipzig (1875-1917) und die Gründung des ersten Instituts für experimentelle Psychologie (1876) markieren Endpunkte dieses Entfernungsprozesses.

Anders Julius Bernstein, der Helmholtz 1865 auf Anfrage durch seinen Freund Du Bois-Reymond vermittelt worden war. Bernstein, mosaischen Glaubens, hatte bereits während seines Studiums in Berlin (1859-63) bei Du Bois-Reymond die physiologische Physiologie kennengelernt und war besonders mit den Methoden der Muskel bzw. Elektrophysiologie vertraut gemacht worden. Sein Lehrer empfahl ihn wärmstens nach Heidelberg und hob dabei besonders "eine ungemein schöne Arbeit von ihm" über den "Mechanismus des regulatorischen Herznervensystems" hervor, die 1864 in Müllers Archiv erschienen war. Berstein entsprach Helmholtz' Vorstellungen fast perfekt. Kaum in Heidelberg, gelang die Habilitation (6. Juli 1865). Schon am 11. Januar 1866 berichtet er Du Bois-Reymond: "Mit Dr. Bernstein bin ich sehr gut zufrieden; er ist sehr eifrig und intelligent; er tut etwas verwöhnt in Bezug auf die Reichlichkeit der äußeren Hilfsmittel beim Experimentieren; den jungen Leuten ist es aber sehr nützlich, wenn sie sich nach der Decke strecken lernen, das schärft den Erfindungsgeist". Im folgenden Frühjahr kann er von fleißigen Arbeiten Bernsteins "über die Dauer der negativen Schwankung des elektrotonischen Zustandes im Nerven" schreiben. Du Bois-Reymond bestätigt in seinem Antwortbrief: "Bernsteins Sachen sind herrlich und erfrischen meinen Mut", die eigenen elektrophysiologischen Untersuchungen voranzutreiben. Ganz offensichtlich ist die Integration des jüdischen Physiologen Bernstein in die Scientific community der physikalischen Physiologen, die ausgezogen waren, die alte "Lebenskraft aus ihrem vorletzten Asyl zu vertreiben", wie es K. E. Rothschuh einmal auf den Punkt gebracht hat, zu diesem Zeitpunkt bereits geglückt. In Heidelberg wird er 1869 noch zum außerordentlichen Professor ernannt werden, um dann nach kurzer Zwischentätigkeit an Du Bois-Reymond Institut 1872 ein Ordinariat für Physiologie in Halle anzutreten. Bernsteins klassische Arbeiten zur Biophysik erstreckten sich besonders auf die Erregungsvorgänge im Nerven- und Muskelsystem (1871); seine für die Zeit überaus hilfreiche sog. Membranen-Theorie erklärte erstmals bioelektrische Potentiale als Phänomene unterschiedlicher Ionenkonzentrationen an einer hypothetischen Membran.

 

Tätigkeit im Naturhistorisch-Medizinischen Verein und Abschied von Heidelberg

Besonders hervorgehoben wurde bereits die Mitgliedschaft Hermann Helmholz' im Naturhistorisch-Medizinischen Verein Heidelbergs, dem er im September 1858, unmittelbar nach seinem Eintreffen in der Stadt beitrat. Auf die Aktivitäten Helmholtz' in diesem Verein soll abschließend noch ein kurzer zusammenfassender Blick fallen.

Der Verein war am 24. Oktober 1856 als Nachfolger der ehemaligen Naturhistorisch-Medizinischen Gesellschaft Heidelbergs gegründet worden und sah seine Ziele in der "Förderung der naturwissenschaftlichen Forschung und dem geistigen Austausch". Regelmäßig trafen sich in ihm Ärzte und Naturwissenschaftler der Stadt und des Umlandes zu Vorträgen und Diskussionen, wobei häufig genug neueste Forschungsergebnisse zum ersten Mal präsentiert wurden. Bereits nach kurzer Mitgliedschaft wurde v. Helmholtz die Leitung des Vereins angetragen, die er am 14. Dezember 1858 übernahm und erst am Ende des Wintersemesters 1870/71 wieder aufgeben mußte.

Wer die gedruckten "Verhandlungen" des Vereins von seiner Gründung bis zum Weggang von Helmholtzens durchmustert, dem eröffnet sich ein facettenreicher Blick auf das vielfältige medizinisch-naturwissenschaftlich Forschungsleben unserer Universität und Stadt. Chemie und Physik, Mineralogie, Physiologie, Zoolgie und Botanik sowie das breite Spektrum der klinischen Forschungen jener Zeit werden präsentiert.

Allein v. Helmholtz hat zwischen seinem ersten Referat "Über das Wesen der Irradiation" am 14. Dezember 1858 und seinem letzten Vereinsvortrag vom 21. Januar 1870 "Ueber die Gesetze der inconstanten elektrischen Ströme in körperlich ausgedehnten Leitern", zwei typischen Grenzmarken übrigens für den Weg des Gelehrten von der physikalischen Physiologie zur mathematischen Physik, dem Verein 30 wissenschaftliche Forschungsergebnisse mitgeteilt, von denen die Mehrzahl aktuell und vorher unpubliziert war. Zehn der insgesamt 32 Vorträge widmeten sich ophthalmophysiologischen Fragen, sieben rein physikalischen Themen, sechs akustomusikalischen Problemen, sechs muskel- und nervenphysiologischen Untersuchungen, zwei chemischen und einer geometrischen Fragestellungen. In kaum einem anderen der seit der Mitte des Jahrhunderts zahlreich gegründeten naturhistorischen Vereine der deutschsprachigen Länder dürften naturwissenschaftliche und mathematische Forschungsergebnisse von Tragweite in so großer Dichte vorgetragen worden sein wie im Heidelberger Verein. Um so schmerzlicher wurde der Weggang des Physiologen an der Jahreswende 1870/71 empfunden. In den Vereinsmitteilungen waren bewegende Zeilen zu lesen über den "unersetzliche(n) Verlust", der zwar lange voraussehbar gewesen sei und "doch mit nicht verminderter Schwere die Herzen aller Mitglieder getroffen" habe. So wußte man sich auch gebührlich von seinem herausragenden Mitglied und langjährigem "Vorsteher des Vereins" zu verabschieden. Die ganze pathetische Ikonographie der Reichsgründungszeit entfaltete sich zu Ehren des von Heidelberg scheidenden Helmholtz im Frühjahr 1871. Mit einem populären Vortrag "Ueber die Entstehung des Planetensystems" verabschiedete er sich auf lorbeergeschmückter Bühne von der "gebildeten Bevölkerung Heidelbergs"; fünfundzwanzig Mitglieder des naturhistorisch-medizinischen Vereins überreichten "einen prachtvollen silbernen Tafelaufsatz und eine silberne Schale, getragen von einem schlanken Genius von mattem Silber". Die offizielle Verabschiedung erfolgte am 5. März bei einem Festbanquett in der Harmonie. "Allen Theilnehmern", so berichtet Leo Koenigsberger 1903, "werden die Worte, welche er und andere dort gesprochen, unvergesslich bleiben - aber alle beherrschte auch das Gefühl, dass der grösste Denker und Forscher Deutschlands dorthin gehöre, wo dem Gründer des Deutschen Reiches der gewaltigste Staatsmann und der genialste Feldherr zur Seite standen". Kaiser Wilhelm, der am 13. Februar 1871 in Versailles die Bestallung des neuen Ordinarius für Physik an der Berliner Universität unterzeichnet hatte, Bismarck, Moltke und Helmholtz in einer Reihe. Dieses Bild führt uns bereits weit weg von dem herausragenden physikalischen Physiologen und mathematischen Physiker, dessen Heidelberger Zeit skizziert werden sollte, führt uns hin zur empathisch überhöhten Helmholtz-Historiographie des Kaiserreichs und damit zu einem gänzlich anderen Thema.

 

Zuruck

 

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Prof. Dr. Wolfgang U. Eckart
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