480 



Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Nr. 38. 



Die Energie als zusammenfassendes Princip 

 in der Physik. 



Von Privatdoceut Dr. Schreber in Greifswald. 



(Antrittsvorlesung, für die Naturw. Rundschau bearbeitet.) 



I. 



Aufgabe der Naturwissenschaften ist es, -die 

 Vorgänge in der Natur zu beobachten, verwandte 

 zusammen zu fassen und für sie ein gemeinschaft- 

 liches Erklärungsprincip zu suchen. 



Die ersten Erfolge auf diesem Gebiete der Er- 

 klärung hatte die Florentiner Schule. Nach Aufstellung 

 einer bestimmten Definition für Kraft und Trägheit 

 konnte Gallilei eine grosse Menge Erscheinungen 

 der Mechanik erklären, indem er den freien Fall und 

 die Pendelbewegung auffasste als verursacht durch 

 die constante anziehende Kraft der Erde. Erweitert 

 wurde die Mechanik der irdischen Körper dadurch, 

 dass Newton mit ihnen die von Keppler fest- 

 gestellten Gesetze der Bewegung der Himmels- 

 körper durch das die ganze Mechanik umfassende 

 G ravit ationsgesetz vereinigte. 



Ein solches Zusammenfassen einer grösseren 

 Menge von Beobachtungen bedeutet jedesmal für die 

 Wissenschaft einen bedeutenden Fortschritt, weil 

 dadurch das ganze Gebiet übersichtlicher und ein- 

 facher wird; und so werden die Namen Gallilei' s 

 und Newton'» in der Geschichte der Naturwissen- 

 schaften stets einen Tlatz an erster Stelle behalten. 



Auf ähnliche Weise sind für die einzelnen Ge- 

 biete der Physik zusammenfassende Hypothesen auf- 

 gestellt worden. Z. B. für die Optik die Undulations- 

 theorie von Huyghens; für die Chemie zuerst die 

 falsche Phlogistontheorie Stahl's und dann die bessere 

 Atomtheorie Dal ton 's; für die Elektricität die 

 Fluidumstheorien von Franklin und Symmer etc. 

 Alle diese Erklärungsversuche gelten aber stets nur 

 für das betreffende Specialgebiet der Physik, ohne dass 

 diese als einheitliches Ganze zur Darstellung kommt. 

 Das Verdienst , das die gesammte Physik um- 

 fassende Princip entdeckt zu haben , gebührt dem 

 Heilbrunner Arzt Dr. Robert Mayer, welcher das- 

 selbe 1842 in seinen „Bemerkungen über die Kräfte 

 der unbelebten Natur" in Liebig' s Annalen ver- 

 öffentlichte. Da die Methode seiner Darstellung sehr 

 von der in der Physik gebräuchlichen abweicht (die 

 ersten Seiten seiner Abhandlung scheinen die Ein- 

 leitung zu einer naturalistisch-philosophischen Specu- 

 lation zu sein), fand sie nicht nur keine Aufnahme 

 in dem so trefflich redigirten Hauptjournal der 

 Physik, den noch jetzt blühenden Annalen der Physik 

 und Chemie, sondern sie blieb auch nach ihrem 

 Erscheinen fast vollständig unbeachtet. Dagegen 

 fanden die, wenn auch durch lange nicht so weit- 

 tragende Ideen veranlassten Versuche Joule 's über 

 die Beziehungen zwischen Wärme und Mechanik 

 sofort die ihnen gebührende Aufmerksamkeit. Auch 

 die von Mayer 1845 veröffentlichte Schrift: „Die 

 organischen Bewegungen im Zusammenhang mit dem 

 Stoffwechsel", in welcher er auch seine Priorität 



Joule gegenüber in Anspruch nahm, fand nicht die 

 verdiente Verbreitung, so dass H. v. Helmholtz 

 1847 dieselben Ideen noch einmal entdecken und auf 

 ihuen ein vollständiges Lehrgebäude der Physik auf- 

 richten konnte, in welchem nicht nur die Beziehungen 

 zwischen Wärme und Mechanik klar gelegt, sondern 

 auch die elektrischen Inductionserscheinungen, die 

 Elektrochemie u. s. w. mit der Mechanik und Wärme 

 verbunden wurden. 



Das Naturgesetz, in welchem das die einzelnen 

 Gebiete der Physik zusammenfassende Princip aus- 

 gesprochen wird, lautet in der ihm von Robert 

 Mayer gegebenen Form: „Es giebt in der Natur 

 eine gewisse Grösse von immaterieller Beschaffen- 

 heit, welche bei allen zwischen den betrachteten 

 Objecten stattfindenden Veränderungen ihren Werth 

 beibehält, während ihre Erscheinungsform auf das 

 Vielfältigste wechselt." Mayer und H. v. Helm- 

 holtz nannten diese Grösse „Kraft" und das eben 

 angeführte Naturgesetz heisst deshalb auch vielfach 

 das „Gesetz von der Erhaltung der Kraft". In 

 neuerer Zeit kommt auf Vorschlag von Rankine 

 der von Yonng erfundene Name „Energie" für jene 

 Grösse immer mehr in Aufnahme. Mit demselben 

 würde das Gesetz in seiner einfachsten Gestalt lauten: 

 „Die Energie der Welt ist constant." 



Die verschiedenen Erscheinungsformen derEnergie, 

 von welchen im Gesetz die Rede ist, hat schon Mayer 

 in einer Tabelle zusammen zu stellen versucht. Als 

 wesentlichste Formen haben wir anzuführen : 



1. Mechanische Energien: 



a) Bewegungsenergie oder kinetische Energie, 



b) Raumenergie mit ihren Unterabtheilungen : 

 Distanz-, Flächen- und Volumenenergie. 



2. Wärme. 



3. Elektrische Energie. (Magnetische Energie.) 



4. Chemische Energie. 



5. Strahlende Energie. 



Von diesen Formen ist am längsten die von 

 Leibnitz lebendige Kraft genannte Bewegungs- 

 energie bekannt. 



Der Nachweis dieses Gesetzes kann nicht direct 

 geführt werden, denn da die Energie in ihren ver- 

 schiedenen Formen zunächst nach verschiedenem 

 Maass gemessen wird, so kann man nicht ohne 

 Weiteres die Gleichheit der aus der einen Form in die 

 andere verwandelten Energie erkennen. Wohl aber 

 müssen wir annehmen , dass beide Energiemengen 

 gleich sind, wenn wir die bei der Verwandlung in 

 die zweite Form erhaltene Energiemenge wieder in 

 die erste Form zurückverwandeln und dabei dieselbe 

 Menge erhalten, welche wir zuerst aufgewendet haben. 

 Mit anderen Worten : Es werde eine Energiemenge 

 a von der Form A in die Form B verwandelt und 

 man erhalte dabei in dem für B gebräuchlichen 

 Maasssystem die Menge b. Um zwischen den Zahlen 

 a und b eine Gleichung herzustellen, muss b mit 

 einem Factor f (a, b) multiplicirt werden, das so- 

 genannte Verwandlungsäquivalent der Form A in die 

 Form B, so dass man die Gleichung 



