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Von der naturphilosophischen zur hellenistischen Mechanik: Vergleich und Entwicklung der Methodik und Lehre innerhalb der antiken Mechanik

Hausarbeit 2012 14 Seiten

Technik

Leseprobe

Inhalt

Zur Themeneingrenzung

„Mechanische Probleme“ und einfache Maschinen

Vom Kosmos zur Mechanik - Natur als „mechanisches Vorbild“

Eine mathematische Neuerörterung durch Archimedes

Der technische Fortschritt im Zeitalter des Hellenismus

Analogien in Medizin und Technik

Schlussbetrachtung

Der Begriff der Mechanik kann in zwei Bereiche unterteilt werden: in die praktische und theoretische Mechanik.1Schon die ägyptischen und babylonischen Hochkulturen verstanden es, „einfache Maschinen“ wie den Hebel für zahlreiche Bauwerke und zudem für agrarische Zwecke zu nutzen2. Jedoch konnten diese Hochkulturen die eingesetzten Gerätschaften und deren Wirkungsweise nicht durch mechanisch-physikalische Grundsätze erläutern. Ausgehend von dem praktischen Anwendungswissen über jene Gerätschaften, welche in zahlreichen Abwandlungen sowohl im Bauwesen als auch in der Landwirtschaft zum Einsatz kamen, sollte nun eine Theorie der Mechanik erschaffen werden.

Zur Themeneingrenzung

In dieser Arbeit soll vor allem die methodische Entwicklung der Mechanik der Antike betrachtet und erörtert werden. Von der aristotelischen Naturphilosophie ausgehend wird zunächst die Entwicklung einer methodischen Mechanik und deren Etablierung als eigenständige Disziplin innerhalb der Philosophie betrachtet. Nach einigen Erläuterungen zur aristotelischen Mechanik und deren Prinzipien - sowie deren Ursprung - soll der Fokus sodann auf die axiomatisch-deduktive Methodik des Archimedes von Syrakus gelegt werden. Ausgehend von der exakten Beschreibung mechanischer Instrumente und Prozesse, sollen weitere hellenistische Autoren wie Heron von Alexandria und Philon von Byzanz sowie der synchron einhergehende Anstieg von mechanisch-technischen Traktaten jenes Zeitalters betrachtet werden. Auch das Verhältnis der Technik zur Medizin soll anhand einiger Textstellen (u.a. aus dem Corpus Hippokraticum des Hippokrates von Kos) dargelegt werden.

„Mechanische Probleme“ und einfache Maschinen

Einfache Werkzeuge wie Hebel, Keil und Winde fanden zwar schon bei früheren Hochkulturen wie den Ägyptern und Babyloniern praktische Anwendung, jedoch gab es noch keinerlei allgemeingültige wissenschaftliche Erklärungen für mechanische Gesetzmäßigkeiten.3Mit den Mechanischen Problemen existiert nun eine Schrift des Aristoteles, welche sich in intensiver Auseinandersetzung um die Klärung einiger - teils ungelöster - Frage-und Problemstellungen der Mechanik und deren Methodik bemüht. Aus dem Ungleichgewicht zwischen Mensch und Natur und der damit einhergehenden Diskrepanz ergibt sich die Notwendigkeit eines „technischen Handelns“, also der Anwendung der techné.4Die méchané ist in aristotelischer Sichtweise als Teilgebiet der techné zu betrachten und ermöglicht somit eine Durchsetzung menschlicher Interessen entgegen der Natur.5 Jene Hilfsmittel erlauben dem Menschen die teilweise Beherrschung seiner Umgebung: „Durch techné beherrschen wir das, dem wir von Natur aus unterlegen sind.“6 Maschinen sollten es daher ermöglichen, schwere Lasten bzw. Kräfte durch die Anwendung der mechanischen Gesetzmäßigkeiten in Bewegung zu versetzen. Ein zentraler Stellenwert wird daher der Kraftersparnis durch Maschinen beigemessen, welche „mit geringer Kraft große Gewichte bewegen“.7 Aristoteles (384 - 322 v. Chr.) führt die Hebelwirkungjedoch auf eine Kreisbewegung zurück8, welche er dann auf das Prinzip der Waage überträgt9. Die Merkmale des Waagebalkens werden sodann auf den Hebel übertragen: Der Hebel vollzieht dem nach eine Kreisbewegung. Durch eine funktionelle Gleichsetzung des Mittelpunktes der Waage (d.h. jenem Punkt, an dem ein Waagebalken durch ein Seil befestigt ist) mit dem Drehpunkt des Hebels, kann Aristoteles nun in Analogie zum Waagebalken ein Hebelprinzip definieren. Demnach erklären bei Hebel und Waage zwei Gewichte - das bewegende sowie das unbewegte Gewicht - die Funktionsweise beider mechanischer Prinzipien. Aristoteles Hebelprinzip lautet demnach: „Das Verhältnis des bewegten Gewichtes zu dem bewegenden Gewicht ist umgekehrt proportional zu dem Verhältnis der einen Länge zu der anderen Länge.“10

Von der Kreisbewegung ausgehend, wobei die Kraft umso größer erscheintje weiter diese vom Kreismittelpunkt entfernt ist, wendet Aristoteles jenes Prinzip deduktiv auch auf weitere mechanische Instrumente und Prinzipien an.11 Die Kreisbewegung muss daher als ein zentrales Theorem der aristotelischen Mechanik betrachtet werden. Zur Erfassung der mechanischen Theoreme des Aristoteles gebührt daher vor allem auch der Geometrie eine zentrale Beachtung. Denn mit dieser Disziplin kann man nach Aristoteles sämtliche mechanische Grundsätze definieren und beweisen. Daraus ergibt sich eine für Aristoteles typische syllogistische Schlussfolgerung: Die mechanischen Instrumente sowie deren Ursachen und Prinzipien können „durch eine Ableitung von mathematischen Gesetzmäßigkeiten erklärt werden.“12Die Kreisbewegung bzw. das aristotelische Hebelprinzip fungiert daher als das „Urprinzip“, von dem ausgehend Aristoteles systematisch weite Bereiche der Mechanik herleiten möchte.13Durch die Reduzierung der mechanischen Prinzipien und deren Ursachen auf die geometrisch erörterte Kreisbewegung14werden ohne Ausnahme alle mechanischen Instrumente sowie deren Wirkungsprinzipien von dem aristotelischen Hebelprinzip abgeleitet. So fungiert unter anderem auch das Segel eines Schiffes als Hebel: Durch eine weitere Entfernung des Segels zu der Mastverankerung (jener wird als Drehpunkt gedeutet15) kann die auf das Segel einwirkende Kraft effektiver genutzt werden.16Nach Aristoteles steht auch die Rolle beziehungsweise der Flaschenzug unter der Wirkung des Hebelprinzips: Der Drehpunkt befindet sich nun im Mittelpunkt der lastragenden Rolle(n), die Durchmesser der Rolle(n) werden als Hebelarme betrachtet.

Zudem ist die Annahme, dass größere Rollen leichter schwerere Lasten heben können, da sich der Kreismittelpunkt der Rolle in größerer Entfernung zu dem aufgespannten Seil befindet, schlichtweg falsch. Die Größe der Rolle hat keinerlei Einfluss auf die benötigte Kraft zur Lastenhebung, da eine Last durch die senkrechte Aufhängung der Rolle und somit den Einsatz der Kraft leichter gehoben werden kann.17Die Bewältigung einer Last durch die Kombination mehrerer Rollen und Übersetzungen hielt Aristoteles für undenkbar; denn die Möglichkeit einer Kraftaufteilung stellte sich durch sein zuvor aufgestelltes Hebelgesetz nicht. Demnach war es unmöglich, dass beispielsweise ein einzelner Mensch eine schwere Last, wie etwa ein Schiff aus dem Wasser ziehen könnte: „Wenn sonach zwar [eine Kraft] A in der Zeit D das B über eine Strecke C hinwegführt, dann führt E = A/2, deswegen noch keineswegs B in der Zeit D oder in irgendeinem Teil oder Vielfachen von D über eine Strecke weg, die sich zur Gesamtstrecke C so verhält wie AzuE. [...] Denn es müsste ja dann auch ein einziger Mann das Schiff bewegen können, wenn man die Gesamtkraft der Schleppermannschaft auf die Zahl der Mannschaftsmitglieder und auf die Gesamtstrecke, über die hinweg sie im Verein das Schiff gezogen haben, aufteilen dürfte.“18

Hier zeigt sich erneut die Schwachstelle der aristotelischen Mechanik: Zwar stehen die Einheiten Kraft, Gewicht, Zeit und Strecke in Relation zueinander, genauere Messdaten der Einheiten fehlen jedoch gänzlich. Daher ist eine exakte Untersuchung dieser mechanischen Instrumente und ihrer mechanischen Phänomene nur teilweise möglich. Russo kommt in dessen Untersuchung von Physik und Mechanik des Aristoteles zu dem Schluss, dass dessen epistemisch-theoretische Methodik bzw. „philosophische Spekulationen“19 durch den Verzicht auf eine praktische Überprüfung der Ergebnisse zu der fälschlichen Verknüpfung von Kreisbewegung und Hebelprinzip führte.20 Schneider betrachtet die Mechanischen Probleme aus einem methodischen Blickwinkel: Aristoteles behandele die Probleme nur durch epistemisch-theoretische Anwendung der geometrischen Gesetze und habe die Einheiten Kraft, Gewicht und Strecke zwar erfasst, jedoch nur in den jeweiligen Relationen zueinander (d.h. ohne eine Überprüfung durch Messergebnisse).21 Ein weiteres Problem ist die uneinheitliche Nutzung der Einheit Kraft. Da Aristoteles nur auf Relationen der Einheiten zueinander und nicht auf genauere Messergebnisse zurückgreifen kann, verwendet er zur Beschreibung der Kraftstärke nur drei Ausdrü>Während Russo, Krafft und Neuburger Archimedes von Syrakus einstimmig als methodischen Begründer der Mechanik betrachten, schreibt Schneider diesen Verdienst schon der methodischen Konzeption der Mechanik Aristoteles zu.22

Vom Kosmos zur Mechanik - Natur als „mechanisches“ Vorbild Aristoteles unterteilt den Kosmos in sieben Sphären: Saturn, Jupiter, Mars, Sonne, Venus, Merkur und Mond. Jeder einzelne Planet dieser Welten ist durch eine starke Ordnung und Gesetzmäßigkeit bestimmt: die konzentrische Kreisbewegung.23 Nur diese Bewegung ist von reinem göttlichen Ursprung und zeugt daher von ebensolcher Ordnung und Harmonie: „Es gibt also etwas, das sich immer in unaufhörlicher Bewegung bewegt, diese Bewegung aber ist die Kreisbewegung. Dies ist nicht nur durch den Begriff, sondern durch die Sache selbst deutlich. Also ist der erste Himmel ewig. Also gibt es auch etwas, das bewegt. Da aber dasjenige, was bewegt wird und bewegt, ein Mittleres ist, so muß es auch etwas geben, das ohne bewegt zu werden, selbst bewegt, das ewig und Wesen und Wirklichkeit ist. Auf solche Weise aber bewegt das Erstrebte und das Intelligible; es bewegt, ohne bewegt zu werden. Jenes bewegt wie ein Geliebtes, und durch das Bewegte bewegt es das übrige.

[...]


1 Fierz, Markus: Vorlesungen zur Entwicklungsgeschichte der Mechanik, Berlin, 1972; 6

2 Neuburger, Albert: Technik im Altertum, Leipzig, 1919; 206

3 Ebd., 206

4 Schneider, Helmuth: Prophyläen der Technikgeschichte (Bd. 1), Berlin, 1997; 182 f

5 Schneider, Helmuth: Das Griechische Technikverständnis, Darmstadt, 1989; 237

6 Schneider(Proph.),184

7 Ebd, 194

8 Neuburger 206

9 Schneider(Proph.),185

10Ebd, 185

11Poselger, F.T.; Aristoteles: Mechanische Probleme, Wien, 1881; 848b 3-4

12Schneider, 250

13Ebd, 251

14Schneider, 243

15Schneider, 245 ff.

16Poselger, 851a38 - 854b16

17Schneider,244

18Wagner, Hans; Aristoteles: Physikvorlesungen, Berlin, 1989; 536

19 Russo, 30

20 Russo, 31-32

21 Schneider, 124

22 Schneider(Proph.), 189

23 Ebd, 178

Details

Seiten
14
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783656158868
ISBN (Buch)
9783656159278
Dateigröße
454 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v190993
Institution / Hochschule
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Institut für Geistes- und Sozialwissenschaften
Note
1,3
Schlagworte
Antike Technik Technikgeschichte Aristoteles Archimedes Heron Medizintechnik Naturphilosophie Hellenismus antike Mechanik

Autor

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