Physik in Wien im 19. Jahrhundert

Physik in der Vorstadt

Das Tor zur Erneuerung der Physik an den österreichischen Universitäten wurde in einer zeitlich kurzen Periode, die der Märzrevolution 1848 vorausging und folgte, mit der Thun-Hohenstein’schen Studien- und Unterrichtsreform aufgestoßen. Lehr- und Lernfreiheit und die Verbindung von Forschung und Lehre waren die Eckpfeiler professioneller und disziplinärer Innovationen. Die Reform des Hochschul-, Unterrichts- und Wissenschaftswesens war evident geworden durch die gesellschaftlichen Veränderungen, die wachsende Bedeutung der industriellen Produktionsweise und die damit einhergehende Notwendigkeit einer verbesserten Ausbildung in den naturwissenschaftlichen Disziplinen, nicht zuletzt im Hinblick auf die internationale Konkurrenz.

Die Förderung der Naturwissenschaften und hier insbesondere der Physik folgte ab 1850 nicht einer innerdisziplinären autochthonen Dynamik, sondern politischen und ökonomischen Vorgaben der Modernisierung überkommener Strukturen im Bildungsbereich. Die bisher weitgehend vernachlässigte praktische experimentelle Ausbildung, die den veränderten ökonomischen und bildungspolitischen Zielen nicht mehr entsprach, wurde durch die Reform gestärkt; dies galt vor allem für das Studium des Lehramts für Physik an Gymnasien, da praktische Übungen im Unterricht ein vorrangiges Ziel dieser Reform waren.

Mit der Neugründung eines Physikalischen Instituts schlug 1850 die Geburtsstunde der “modernen” Physik an der Universität Wien; als dessen Direktor und Ordinarius wurde der Experimentalphysiker Christian Doppler berufen. Doppler steckte alle seine durch eine schwere Lungenerkrankung schwindende Energie in den Aufbau des Instituts, das in einem Miethaus Landstraße 104 in der Wiener Vorstadt Erdberg untergebracht wurde, das mit einem Assistenten, einem Laboranten, einem Mechaniker und sechs Stipendien á 30 Gulden pro Semester gut ausgestattet war. Krankheitsbedingt musste Doppler die Direktion bereits 1852 an Andreas von Ettingshausen abgeben, der die Apparatesammlung mit neuen Instrumenten ergänzen konnte, doch insgesamt war die Ausstattung für eine nachhaltige Förderung der physikalischen Forschung unzureichend. Ab 1863 arbeitete Josef Stefan am Institut, und wir finden dort als junge Dozenten Victor von Lang, Ludwig Boltzmann und Ernst Mach. Josef Stefan übernahm 1866 die Direktion des Instituts. Lang, Inhaber der 1. Lehrkanzel, hielt eine zweisemestrige Vorlesung der Experimentalphysik ab und widmete sich der Kristallphysik. Er ist mit seinen Untersuchungen der optischen, magnetischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften von Kristallen einer der Begründer dieser Forschungsrichtung. Hervorzuheben sind Langs frühe und weit verzweigte persönliche Kontakte zu Forschern in ganz Europa – im Unterschied zu Stefan und Loschmidt – die internationale Kontakte völlig vernachlässigten.

Das Jahr 1868 und die Folgejahre brachten sowohl institutionelle Neuerungen als auch räumliche Veränderungen. Josef Loschmidt wurde 1868 zum Extraordinarius der Physik ernannt und drei Jahre später zum Ordinarius am neu geschaffenen “Physikalisch-chemischen Universitäts-Laboratorium”, das dem Bereich der “chemischen Physik” gewidmet war. Dort wurden vornehmlich photographische und elektrochemische Untersuchungen vorgenommen. Die Schaffung dieser 3. Physik-Lehrkanzel entsprang der Einsicht, dass das Grenzgebiet zwischen Physik und Chemie, das durch die industriellen Entwicklungen an Bedeutung gewonnen, zu fördern war.

Die Zeit von 1850 bis 1875 zählte zu den fruchtbarsten Perioden der “modernen” Physik in Österreich, die aufgrund unzulänglicher räumlicher und apparativer Ausstattung der Institute in überwiegendem Ausmaß der theoretischen Physik zugewandt war. Die Leistungen Stefans lagen vor allem auf dem Gebiet der theoretischen Physik und sein Name ist mit dem Stefan-Boltzmann’schen Gesetz verbunden, das erstmals eine genau Abschätzung der Oberflächentemperatur der Sonne erlaubte. Er war einer der Ersten auf dem europäischen Festland, der der Maxwell’schen Theorie zu breiter Anerkennung verhalf. Und er war es, der seinen Schüler Boltzmann an die molekulare Gastheorie heranführte. Loschmidt gab mit seiner theoretischen Abschätzung der Größe des Durchmessers der Luftmoleküle auf der Grundlage der kinetischen Gastheorie einen entscheidenden Hinweis auf die atomare Struktur der Materie. 1861 gelang  Loschmidt noch vor dem deutschen Chemiker August Kekulé die Aufklärung der Struktur aromatischer chemischer Verbindungen, wenn auch Kekulé noch immer als “Entdecker” des Benzolrings gilt, für dessen Formulierung jedoch Loschmidt Priorität zukommt.

Physik im dauerhaften Provisorium

1875 erfolgte die Übersiedlung der Physikinstitute in ein Miethaus in der Türkenstraße 3 in Wien 9 (Alsergrund), eine Maßnahme, für die die Bezeichnung “Provisorium” ein Euphemismus ist, da dieses Haus weder von seiner räumlichen Ausstattung noch aufgrund seiner desolaten Bausubstanz für Zwecke eines Institutsgebäudes geeignet war. Es zählt zu den Kuriositäten des Landes, wer aller in dieser Bruchbude zwischen 1875 und 1913 lehrte, forschte oder studierte: Josef Loschmidt, Josef Stefan, Ludwig Boltzmann, Franz S. Exner, Stefan Meyer, Egon von Schweidler, Friedrich Hasenöhrl, Paul Ehrenfest, Felix Ehrenhaft, Lise Meitner, Victor F. Hess, Fritz Kohlrausch, Hans Benndorf, Hans Thirring und Erwin Schrödinger. Wiederholt wurde von den Professoren auf die desolaten baulichen Verhältnisse in der Türkenstraße und die dringende Notwendigkeit eines Neubaus hingewiesen, mit dessen ersten Planungen schließlich 1904 – nach 30 Jahren “Provisorium” – begonnen wurde.

1894 kam Boltzmann als Nachfolger Stefans aus München als Ordinarius und Direktor des Physikalischen Instituts nach Wien zurück. Die Orientierung seines Instituts verschob sich nun deutlich in Richtung theoretische Physik. Der unstete Boltzmann blieb nur kurz in Wien. Schon 1900 ging er nach Leipzig, von wo er zwei Jahre später wieder nach Wien – und nunmehr endgültig – zurückkehrte.

Franz S. Exner übernahm 1891 die 3. Lehrkanzel und auf sein Ordinariat wurden 1894/95 die Agenden der praktischen Ausbildung und die Aufgaben des Physikalischen Instituts (2. Lehrkanzel) übertragen. Die wissenschaftlichen, wissenschaftspolitischen und organisatorischen Leistungen Exners können hier nur angedeutet werden. Die Breite seiner wissenschaftlichen Arbeiten und deren prägende Wirkung auf seine Schüler, seine organisatorischen Fähigkeiten, die in der Konzeption eines Neubaus der Physikalischen Institute in der Boltzmanngasse/Strudlhofgasse ihren prägnanten Ausdruck fanden, – ja, die Summe seiner Tätigkeiten lässt von einer “Ära Exner” sprechen, die über seine aktive Zeit weit hinausgriff, da seine SchülerInnen die überwiegende Anzahl der Lehrstühle, Ordinariate und Extraordinariate in Österreich (in den Grenzen vor 1918) inne hatten. (Seine Schüler finden wir an folgenden Universitäten: 11x in Wien, 4x in Brünn, 3x in Graz, 3x in Innsbruck, 2x in Prag, 1x in Czernowitz, 1x in Krakau; Meitner ist hier nicht berücksichtigt.) Exners Forschungen umfassten vier Teilgebiete der Physik: Elektrochemie, atmosphärische Elektrizität, Spektralanalyse und Farbenlehre; ab 1899 erweiterte sich das Forschungsprogramm um die Radioaktivitätsforschung mit seinen Schülern Stefan Meyer und Egon von Schweidler. Schrödingers Beiträge zur Farbenlehre (-metrik) und die Entdeckung der kosmischen Strahlung 1911/12 durch Victor F. Hess sind (un)mittelbare Ergebnisse von Exners  breiten Forschungsinteressen. Seine epistemologischen Überlegungen zum statistischen Charakter der Naturerscheinungen und der Naturgesetze, auf die Schrödinger im Zusammenhang mit Fragen der Interpretation der Quantentheorie verschiedentlich verwiesen hat, werden auch heute noch lebhaft diskutiert.

Das Jahr 1897 brachte endlich die Zulassung von Frauen zum Studium an der Philosophischen Fakultät der Universität Wien. Olga Steindler, die spätere Ehefrau von Felix Ehrenhaft,  promovierte 1903 als erste Frau im Hauptfach Physik; als zweite Frau promovierte in diesem Fach 1906 Lise Meitner. Meitner arbeitete gemeinsam mit Selma Freud, die am II. Physikalischen Institut unter Exner als dritte Physikerin promovierte.

Mit der Rückkehr Boltzmanns nach Wien 1902 erfolgte auf Vorschlag von Exner und Lang eine Neuordnung der Institute: Das alte Kabinett verlor endgültig seinen Namen und wurde zum I. Physikalischen Institut, das Physikalische Institut wurde zum Institut für theoretische Physik. Das ehemals Loschmidt’sche Institut wurde zum II. Physikalischen Institut; ihm oblagen nun die Lehrveranstaltungen für das Hauptfach Physik und für PharmazeutInnen. Durch die Neuordnung des Jahres 1902 war für die nächsten zwanzig Jahre der organisatorische Rahmen für die Physik an der Universität Wien festgeschrieben.

Mit Boltzmanns tragischem Tod 1906 in Duino und der Emeritierung Langs 1909 endete eine erste, lange und fruchtbare Periode der Physik an der Universität Wien.