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22.10.08 WER HAT DIE UHR ERFUNDEN ?

Wer die erste Uhr erfunden hat, lässt sich heute nicht mehr feststellen. Auf jeden Fall liegt die Erfindung der Uhr schon Jahrtausende zurück. Aus China und auch aus Ägypten ist die Existenz früher Wasseruhren überliefert.

Wenn wir heute von Uhren sprechen, meinen wir meist Räderuhren. Auch deren Erfindung liegt im Dunkeln. Wer weiß heute schon, was alles im Laufe der Zeit einmal erfunden wurde und bald wieder in Vergessenheit geriet? Als Beispiel soll hier eine mysteriöse Apparatur genannt werden, die auf dem Wrack eines Schiffes gefunden wurde, das etwa um 80 v. Chr. vor Antikythera (Griechenland) gesunken war: Dieser Gegenstand, der offenbar astronomische Rechenfunktionen (!) aufwies, enthält über 40 bronzene Zahnräder von einer Präzision, wie sie sonst erst von europäischen Räderuhren des 17. Jahrhunderts (!) bekannt ist, darunter ein Differenzial, das erst 1575 wieder neu erfunden wurde!

Die Suche nach Zeiteinheiten

Die Suche nach Zeiteinheiten, in die sich der Tag einteilen liess, war beschwerlich, da Zeit nicht sichtbar ist wie eine Strecke in der Geometrie, die sich exakt halbieren und dann vierteln und achteln lässt. Die Schwierigkeit der Zeiteinteilung ist vergleichbar einer ungewöhnlichen Aufgabe aus der Geometrie: Stellen Sie sich vor, Sie müssten in einen Kreis einen zweiten kleineren Kreis zeichnen, der die Fläche des großen Kreises in zwei gleich große Gebiete teilt. Die meisten Leute scheitern an dieser Aufgabe, weil ihnen keine bekannten Vergleichsgrößen zur Verfügung stehen. Ebenso schwer fällt es, einen Ballon auf ein bestimmtes Volumen aufzublasen oder die gewohnte Schrittlänge zu halbieren. Ohne räumliche oder zeitliche Referenzeinheiten bleiben die Schätzungen unsicher. Nur: Räumliche Referenzeinheiten sind wesentlich einfacher herzustellen und aufzufinden als zeitliche. Es genügt, die Breite eines Fingers, die Länge des Ellbogens oder eines Fußes zu nehmen und wiederholt an den zu messenden Gegenstand zu halten. Ist eine solche Raumeinheit einmal bestimmt, ist sie stabil und wiederholt verfügbar.

Bei den Zeiteinheiten in der Natur ist das anders. Sieht man von der Bewegung der Gestirne ab, die eine hohe Regelmäßigkeit aufweist und sich entsprechend für die Zählung großer Zeitabschnitte eignet, war keine natürliche Bewegung, weder der Herzschlag noch ein nervöses Augenzwinkern, verlässlich genug, um daraus ein Zeitnormal abzuleiten. In Wendungen wie «eine Stunde Wegs» oder «ein Tagesmarsch entfernt» wurden zwar Entfernungen, die man gehend zurücklegen konnte, mit einer Zeitangabe verbunden. Jedoch konnte davon offensichtlich nicht eine Schrittdauer oder etwas Ähnliches als kleinere Zeiteinheit abgeleitet werden. Immerhin ging aber daraus hervor, dass Zeit durch Raumangaben und Raum durch Zeitangaben umschrieben werden können, wenn etwas in Bewegung ist.

Eine kurze, sich gleichmäßig wiederholende Bewegung auf Erden zu finden hatte für den Menschen enorme Bedeutung. Zählend konnte er sie als Maßeinheit für die Feststellung von Zeitdauern und die Bestimmung von Tageszeiten einsetzen. Ohne ein solches Zeitnormal wären Schlachten anders verlaufen, in denen die Angreifer ihre Truppen nach einem exakten Zeitplan einsetzten, und Schiffe wären nicht ans Ziel gelangt: Eine präzise Uhr war für die Positionsbestimmung auf hoher See ein großer Vorteil.

Die frühesten bekannten Uhren mit einem Zeitnormal stammen aus dem 14. Jahrhundert. Durch eine einfache mechanische Koppelung gelang es damals, die Energie eines sich nach unten bewegenden Gewichtes in eine Hin- und Herbewegung eines anderen Elementes umzuwandeln. Das Gewicht setzte über eine aufgewickelte Schnur ein Räderwerk in Gang, das in kurzen regelmäßigen Abständen von diesem Element, das aus Waag und Spindel bestand, abgebremst wurde. Die Waag war zunächst ein horizontaler Stab mit Gewichten an den Enden. Sie ruhte auf der Spindel, einem vertikalen Stab mit zwei abstehenden Lappen. Diese beiden Lappen wurden abwechslungsweise von einem Zahn des letzten Zahnrades aus dem Weg geschoben, womit die Waag träge um die Achse hin- und herschwang.

Die Erfindung des Ticktack

Als Jahr und Tag nicht mehr reichten, schuf der Mensch die Sekunde.

Eine mechanische Uhr hat nicht a priori mit Zeit zu tun. Sie ist bloß eine Maschine, die gleichmäßig Zeiger bewegt. Erst im Kopf wird aus den Winkeln dazwischen die Zeit. Es ist der Intellekt des Menschen, der eine solche Maschine zum Instrument macht, das uns an die nächste Verabredung erinnert und die Zeit für 110 Meter Hürden stoppt. Der Begriff Uhr steht deshalb, ebenso wie Zeit, für einen erstaunlich komplexen geistigen Sachverhalt.

Die Sonne ist unser Zeitnormal par Excellenze. Ihre jährlichen und täglichen Bewegungen über den Himmel bilden die Basiseinheiten Jahr und Tag - die Grundlagen der Zeitbestimmung. Stunde, Minute und Sekunde sind lediglich willkürliche Unterteilungen des Tages in 24, 1440 oder 86 400 Untereinheiten. Diese Untereinheiten haben seit dem Aufkommen der mechanischen Uhr im 14. Jahrhundert stetig an Bedeutung gewonnen und sind heute ausschlaggebend dafür, wie wir unseren Tag einteilen, unsere Zeit planen. Zuvor war der Tag bestimmend, auf dessen Grundlage der Kalender entwickelt wurde. Das Jahr als maßgebende Zeiteinheit gewinnt erst in kosmischen Dimensionen an Aussagekraft, wo Stunden und Minuten keine Rolle mehr spielen.

Sekunde, Minute, Stunde, Tag und Jahr sind Einheiten der Zeitmessung. Woche und Monat kommen im Kalender dazu. Nicht alle Zeiteinheiten sind vom Gang der Sonne vorgegeben. Für kleinere Einheiten als den Tag ließen sich auf der Erde keine geeigneten, sich konstant wiederholenden Ereignisse beobachten. Solche mussten künstlich bestimmt oder erzeugt werden.

Wer vor dem Aufkommen der mechanischen Uhr im 14. Jahrhundert die Tageszeit feststellen wollte, orientierte sich am Stand der Gestirne oder an so genannten Auslaufuhren, mit denen man kürzere Zeitspannen messen konnte. Um genaue Zeitangaben mit Hilfe der Gestirne machen zu können, verwendete man Instrumente wie etwa Sonnenuhren und Astrolabyen. Bei einer Sonnenuhr diente bei Sonnenschein der Schatten als Weiser, der auf einer Skala abgelesen wurde. Mit dem Astrolabium vermass man die Höhe der Sonne oder eines bekannten Sterns über dem Horizont, um so die Tageszeit zu ermitteln.

Die Auslaufuhren beruhten auf der gleichmäßigen Fliesseigenschaft eines Materials wie Wasser, Öl und seit der Renaissance auch Sand. Sie bestanden aus zwei durch einen engen Durchlass verbundenen Gefäßen und maßen die konstante Zeitdauer, die der Sand oder die Flüssigkeit brauchte, um vom einen Gefäß ins andere zu gelangen. Diese Zeitabschnittbestimmer wandte man in der Antike in Form von Wasseruhren bei Prozessen an, um die Redezeit der Parteien zu begrenzen. Aus Ägypten ist bekannt, dass mit Hilfe von Wasseruhren Nachtstunden eingeteilt wurden. Verbrennungsuhren, wie Kerzen mit Einteilungen oder Öllampen mit Ölstandmessern, waren auch im Einsatz, dürften aber noch weniger präzise gewesen sein als die Auslaufuhren.

Warum der Mensch in jener Zeit den Tag überhaupt genauer einteilen wollte, lässt sich nicht leicht ergründen. Vielleicht war es das Bedürfnis, zur richtigen Zeit zum Nachtgebet gerufen zu werden, wie einige Fachleute vermuten. Vielleicht war der Antrieb aber auch nur menschliche Wissbegier, ohne den Gedanken an die konkrete Anwendung. Die Antwort wird uns die Geschichte wohl schuldig bleiben.

Ein 'Uhrlein' (mit Stackfreed) von Caspar Werner aus dem Jahr 1548

Die ersten modernen Uhren wurden in Europa gebaut und sie liefen auch weiter, während man sie wieder aufziehen musste. Das war ein gewaltiger Fortschritt. Zum Antrieb dieser Uhren benutzte man Gewichte oder gespannte Federn. Man nimmt an, dass die ersten Uhren mit Gewichtsantrieb zu Beginn des 14. Jahrhunderts und die ersten Uhren mit Federantrieb etwa 100 Jahre später erfunden wurden. Die Genauigkeit einer Uhr hängt u. a. auch von der Gleichmäßigkeit der Antriebskraft ab und das ist bei Gewichtsuhren keine Schwierigkeit. Anders bei einer Uhr, die durch Federkraft angetrieben wird: je länger sie gelaufen ist, umso schwächer wird die Kraft der Feder. Zum Ausgleich benutzte man eine “Schnecke”, die mit einer Darmsaite mit der Feder verbunden war. Je mehr sich die Feder entspannte, umso größer wurde der Durchmesser auf der Schnecke, auf dem die Darmsaite gerade war.

Eine andere Möglichkeit, die Kraft der Feder auszugleichen, wurde im 16. Jahrhundert in Süddeutschland gefunden und hiermit kommen wir zu unserem schon beinahe vergessenen deutschen Erfinder, nämlich Peter Henlein, der die erste Taschenuhr baute. Und er baute gleich einen Stackfreed mit ein, die Erfindung, durch die er berühmt wurde.

Peter Henlein wurde 1480 in Nürnberg geboren und starb auch dort am 14. November 1542. Er war anscheinend ein Hitzkopf, der nicht viel Geduld mit seinen Mitmenschen hatte. Bei einer Gelegenheit war er für den Tod eines Mannes bei einer Rauferei verantwortlich und musste Zweiundzwanzigmahl Zuflucht im Kloster der Barfüßigen Mönche suchen, bis die Sache mit den Verwandten des Toten geschlichtet war. Er war Schlosser von Beruf und schuf seine Uhr mit Unruh und Stahlfeder im Jahre 1510. Sie hatte eine Laufzeit von 40 Stunden und benötigte kein Pendel zur Regelung der Ganggenauigkeit und keine Gewichte als Antrieb.

Nürnberg war zu jener Zeit das führende Zentrum Europas in der Herstellung von Metallarbeiten und optischen Geräten. Es wurden Werkzeuge, Waffen, Draht, Geschirr und Instrumente wie Kompasse, Zirkel, Fernrohre, Mikroskope und Brillen hergestellt. Das Wort Brille kommt übrigens vom Namen des Bergkristalls “Beryll”, aus dem man die Linsen machte. Man konnte damals schon Nah- und Fernbrillen herstellen!

Die Erfahrungen, die in diesen Handwerkszweigen gewonnen wurden, haben es wohl Peter Henlein ermöglicht, kleine und zuverlässige Taschenuhren herzustellen. Sie wurden eifrig nachgemacht und sogar mit seinem verfälschten Namen (Peter Hele) versehen. Seine Uhren waren auch nicht eiförmig, sondern zylindrisch wie eine Dose, im Gegensatz zu den bekannten Nürnberger Eiern, der Form, die die Taschenuhren später bekamen. Der Stackfreed aber war nichts anderes als ein kleiner gebogener, federnder Draht mit einer kleinen Rolle am Ende, die auf eine Kurvenscheibe drückte und damit die Antriebskraft der Uhrfeder ausglich und so eine genaue Zeitmessung ermöglichte. Wie viele andere Erfindungen war der Stackfreed genial einfach. Man muss nur darauf kommen. Wo das Wort Stackfreed herrührt, ist nicht klar. Es scheint plattdeutscher oder holländischer Herkunft zu sein und ebenso unklar ist, wieso es ausgerechnet in Nürnberg seine Bedeutung erhielt.

Peter Henleins Taschenuhr ist nur ein kleiner Teil des spannenden Themas Uhren. Es ist wirklich staunenswert, was unsere Vorfahren auf diesem Gebiet alles geleistet haben. Sie hatten nicht unsere modernen Präzisionsmaschinen, für die ein Tausendstel eines Millimeters und Messgeräte, die auch Millionstel Millimeter messen können, keine nennenswerten Schwierigkeiten bedeuten. Sie mussten alles von Hand herstellen, vom kleinsten Zahnrad bis zu den Zeigern und dem Gehäuse. Sie schufen wahre Wunderwerke der Handwerkskunst, von den kleinen Taschenuhren angefangen bis zu den Großuhren und astronomischen Uhren, die den Lauf der Gestirne anzeigen. Im Uhrenmuseum in Furtwangen im Schwarzwald und anderen Museen kann man sie heute besichtigen und man staunt über die Vielfalt der Ideen und die Qualität der Erzeugnisse unserer Vorfahren. Es zweifelhaft, ob wir heute, trotz unserer gediegenen Berufsausbildung in der Lage wären, unter den gleichen Bedingungen Gleichwertiges zu schaffen.

“Vergessene” Erfinder

“Vergessene” Erfinder
Peter Henlein: Konstrukteur der ersten Taschenuhr – das Nürnberger Ei

Das hört sich so leicht an: Man nimmt eine Uhr und schon weiß man, “was die Zeit geschlagen hat”. Aber so einfach ist das nun auch wieder nicht, denn der Fluss der “Zeit” ist etwas ununterbrochen Andauerndes. Sie hat weder Anfang noch Ende wie andere Dinge, die man messen kann.

Die ersten Uhren waren die Menschen selbst. In grauer Vorzeit richtete man sich nach seiner “biologischen Uhr”, die z. B. anzeigte, wenn man hungrig war. Diese Uhr ging nach einem etwa 24stündigen Rhythmus, und es gab auch noch andere, die sich nach dem Mond oder dem Jahresablauf richteten. Richtig betrachtet, sind diese Uhren auch heute noch im Gange und jeder benutzt sie, ohne sich ihrer bewusst zu sein. Genau gehen sie nicht und sie werden oft durch äußere Einflüsse aus dem Takt gebracht und brauchen Tage, um wieder richtig in Gang zu kommen, z.B. nach einem mehrstündigen Flug.

Die erste von Menschen gemachte Uhr war wohl die Sonnenuhr, die nur aus einem Stock bestand, den man in die Erde steckte. Mit ihrer Hilfe konnte man schon die Tageszeit abschätzen. Es war daher eine technische Großtat, als der Mensch auf die Idee kam, den Lauf der Zeit sozusagen in gleiche, immer wiederkehrende Teile zu zerhacken, die er nun ohne große Schwierigkeiten wirklich messen konnte. Doch noch immer war es mit der Genauigkeit, an die wir heute gewohnt sind, nicht weit her. Schon die alten Ägypter hatten Wasseruhren, die nichts weiter waren als ein Gefäß, das auf der Seite unten ein Loch hatte, durch das das Wasser nach einer bestimmten Zeit ausgelaufen war. Die Chinesen hatten schon richtige Weckeruhren, bei denen eine Lunte langsam brannte und in bestimmten Zeitabständen Fäden, an denen kleine Kugeln hingen, abbrannte, die dann in eine Metallschale fielen. Die Zeit, die man benötigte, solche Uhren wieder in Gang zu bringen, konnte man aber nicht messen; nicht einmal mit Sanduhren, die jeder kennt.

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