Wer hat es erfunden?

DIE New Yorker trauten ihren Augen nicht: Da telefonierte tatsächlich jemand mitten auf der Straße! Der Mann war Dr. Martin Cooper, der 1973 als erster ein kompaktes Mobiltelefon vorführte. Es bestand aus einer Batterie, einem Sende- und Empfangsteil und einem Mikroprozessor. Doch diese Erfindung war nur möglich geworden, weil Alessandro Volta bereits 1800 eine funktionierende Batterie konstruiert hatte. Dazu kamen 1876 das Telefon, 1895 das Radio und 1946 der Computer. Als 1971 noch der Mikroprozessor erfunden wurde, war der Weg für die Entwicklung des Mobiltelefons frei. Aber waren diese ausgeklügelten Kommunikationsmittel wirklich so neu?

Denken wir einmal an die menschliche Stimme — ein Mittel zur Kommunikation, das viele für selbstverständlich nehmen. An der Steuerung der Sprechorgane sind mehr als die Hälfte der Milliarden Neuronen im Motorcortex des Gehirns beteiligt. Und für die komplexen Bewegungsabläufe von Zunge, Lippen, Kiefer, Kehle und Brustkorb treten rund 100 verschiedene Muskeln in Aktion.

Zu diesem Kommunikationssystem gehört auch das Ohr. Es verwandelt Schall in elektrische Impulse, die das Gehirn verarbeiten kann. Das Gehirn analysiert die Töne und lässt uns andere am Klang ihrer Stimme erkennen. Außerdem registriert es, mit welcher Zeitverzögerung (einige Millionstel Sekunden) ein Ton erst das eine und dann das andere Ohr erreicht; daraus errechnet es exakt, aus welcher Richtung der Ton kommt. Das sind nur zwei Funktionen des Gehirns, die es uns ermöglichen, jemandem gezielt zuzuhören, obwohl vielleicht mehrere Personen gleichzeitig reden.

Anspruchsvolle drahtlose Kommunikation (einschließlich Ruferkennung) ist also nichts Neues. In der Welt der Lebewesen — sprich Natur — gibt es das schon lange.

[Diagramm/Bild auf Seite 3]

(Genaue Textanordnung in der gedruckten Ausgabe)

1800

Erste funktionierende Batterie

1876

Das Telefon

1971

Der Mikroprozessor

1973

Dr. Martin Cooper entwickelt das Mobiltelefon

[Bildnachweis]

Dr. Cooper und sein Mobiltelefon: © Mark Berry

[Bilder auf Seite 2]

Nachgestellte Porträts auf Seite 2, von vorn nach hinten: Guglielmo Marconi mit seiner Radioausrüstung; Thomas Edison und die Glühbirne; Granville T. Woods, ein Telekommunikationserfinder; die Brüder Wright und ihr Flyer von 1903

Motorflug

JAHRHUNDERTELANG träumte der Mensch vom Fliegen. Aber Menschen fehlt einfach die nötige Muskelkraft, um ihr eigenes Körpergewicht in die Lüfte zu schwingen. 1781 erfand James Watt eine Dampfmaschine, die Energie in eine Drehbewegung umsetzen konnte. Nikolaus Otto entwickelte die Idee weiter und konstruierte 1876 einen Verbrennungsmotor. Damit ließ sich theoretisch ein Fluggerät antreiben. Doch wer könnte so etwas bauen?

Die Brüder Wilbur und Orville Wright wollten schon als Kinder gern fliegen; geweckt wurde der Wunsch, als sie ihre ersten Drachen steigen ließen. Später sammelten sie technische Erfahrung als Fahrradkonstrukteure. Ihnen wurde bald klar, dass die Hauptschwierigkeit beim Fliegen darin besteht, etwas zu konstruieren, das sich steuern lässt. Ein Fluggerät, das in der Luft nicht ausbalanciert werden kann, ist nämlich so nutzlos wie ein Fahrrad ohne Lenkstange. Wilbur beobachtete den Flug von Tauben und sah, dass sie sich wie Radfahrer in die Kurve legen. Er folgerte, dass Vögel wenden und das Gleichgewicht halten, indem sie ihre Flügelspitzen verdrehen. Da kam ihm der Gedanke, einen flexiblen Flügel zu konstruieren, der sich verwinden lässt.

1900 bauten Wilbur und Orville ein Fluggerät mit flexiblen Flügeln. Sie brachten es zuerst als Drachen in die Luft, später als bemannten Gleiter. Bald fanden sie heraus, dass es dreifach steuerbar sein müsste: es benötigte ein Höhenruder, eine Steuerung für die Waagrechte und ein Seitenruder. Zu ihrer Enttäuschung lieferten die Flügel jedoch nicht genug Auftrieb. Also bauten sie einen Windkanal, in dem sie so lange mit Hunderten von Flügelformen experimentierten, bis Form, Größe und Winkel stimmten. 1902 war es schließlich so weit: Ihr neues Fluggerät ließ sich in der Luft manövrieren. Würden sie es auch schaffen, es mit einem Motor auszurüsten?

Erst einmal mussten sie ihren eigenen Motor bauen und dann noch einen Propeller konstruieren — was sie aber dank ihrer Erkenntnisse aus dem Windkanal meisterten. Am 17. Dezember 1903 wurde der Motor schließlich angeworfen. Die Propeller schwirrten und ihr Fluggerät hob ab in den eisigen Wind. „Unser Jugendtraum hatte sich erfüllt“, sagte Orville. „Endlich konnten wir fliegen.“ Die Brüder Wright wurden in der ganzen Welt gefeiert. Doch woher nahmen sie die Ideen, die ihnen halfen, sich in die Lüfte zu schwingen? Natürlich aus der Natur.

[Bild auf Seite 4]

Der „Flyer“ der Brüder Wright, 1903 in North Carolina (USA; Bild nachgestellt)

Die Natur hat das Patent

„Frag doch bitte . . . die geflügelten Geschöpfe der Himmel, und sie werden es dir mitteilen. . . . Die Hand Jehovas selbst hat dies getan“ (Hiob 12:7-9).

VÖGEL sind offenbar bis ins Detail für das Fliegen optimiert. Die Schäfte der Flügelfedern beispielsweise müssen während des Fluges das gesamte Gewicht des Vogels tragen. Was macht Vogelflügel so leicht und gleichzeitig so robust? Schneidet man einen Federschaft auf, sieht man das Geheimnis: Seine Struktur erinnert an eine Röhre mit Hartschaumkern. Das Innere ist porös, die Außenseite fest. Ingenieure machen sich das zunutze und verwenden im Flugzeugbau ähnlich strukturierte Träger.

Die Knochen von Vögeln sind ebenfalls genial konstruiert. Die meisten sind hohl; einige sind innen durch Streben verstärkt, deren Anordnung an weitmaschige Fachwerkträger erinnert. Interessanterweise sind die Flügel des Spaceshuttles ähnlich aufgebaut.

Moderne Flugzeuge werden mithilfe weniger Steuerklappen an den Flügeln und am Heck manövriert. Bei Vögeln dagegen sind pro Schulter und Flügel rund 48 Muskeln aktiv und verändern Form und Bewegung der Flügel und einzelner Federn. Und das mehrmals pro Sekunde! Kein Wunder, dass Flugzeugkonstrukteure angesichts der Flugkünste der Vögel vor Neid erblassen.

Das Fliegen, vor allem aber der Start, ist extrem energieaufwendig. Deshalb brauchen Vögel einen kraftvollen, leistungsfähigen „Motor“. Das Herz eines Vogels schlägt schneller als das eines gleich großen Säugetiers und ist normalerweise größer und stärker. Außerdem sind die Lungen von Vögeln anders aufgebaut: Da bei ihnen die Luft nur in eine Richtung strömt, sind sie leistungsfähiger als die von Säugetieren.

Viele Vögel sind so beschaffen, dass sie für erstaunlich lange Flüge genug Treibstoff dabeihaben. Eine Zwergdrossel verbraucht bis zur Hälfte ihres Körpergewichts für einen 10-Stunden-Flug. Ganz anders die Pfuhlschnepfe: Wenn sie von Alaska in Richtung Neuseeland startet, macht Fett zwar auch über die Hälfte ihres Gewichts aus. Aber sie kann dann damit etwa 190 Stunden (8 Tage) nonstop fliegen! Da kommt kein Verkehrsflugzeug mit.

Fernsehen

KAUM war die erste Tonübertragung gelungen, suchten Erfinder nach einem Weg, auch Bilder live zu übertragen. Um nachvollziehen zu können, was für eine Herausforderung das war, hier ein kurzer Überblick, wie Fernsehen funktioniert.

Zuerst überträgt eine Fernsehkamera eine Szene auf ein Zielgerät, das dieses Bild so ähnlich „liest“, wie wir einen gedruckten Text lesen. Doch statt der Buchstaben auf einer Textzeile liest es zeilenweise die Rasterpunkte (Pixel) des Bildes. Das Bild wird dann in ein elektronisches Videosignal umgewandelt, das sich an einen anderen Ort übertragen lässt. Dort verwandelt ein Empfänger das Signal dann zurück in ein Livebild.

Der Schotte John Logie Baird gilt als der Erste, der ein Fernsehgerät vorführte. Zunächst arbeitete er als Elektroingenieur. Als er aus gesundheitlichen Gründen seine Arbeit aufgeben musste, wandte er sich einem Projekt zu, das ihn seit seiner Jugend fasziniert hatte: ein Gerät zu bauen, mit dem man Livebilder übertragen könnte.

Bairds Fernsehkamera bestand unter anderem aus einer Scheibe (anfangs eine Hutschachtel) mit 30 spiralförmig angeordneten Löchern. Durch die Löcher in der rotierenden Scheibe wurde ein Bild Zeile für Zeile abgetastet, wobei Licht auf eine Fotozelle fiel. Diese produzierte ein Videosignal, das an einen Empfänger übertragen wurde. Dort wurde das Signal verstärkt, das wiederum eine regulierbare Lampe hinter einer baugleichen rotierenden Scheibe steuerte; die ganze Apparatur reproduzierte dann das Bild. Das Problem bestand darin, die beiden Scheiben zu synchronisieren. Während Baird sich mit seinem Projekt abmühte, hielt er sich mit Schuheputzen über Wasser.

Am 2. Oktober 1925 übertrug Baird die ersten Fernsehbilder von einem Ende seines Dachbodens zum anderen Ende. Der erste Mensch, dessen Bild je auf einem Fernsehschirm erschien, war ein verängstigter Laufbursche aus dem Büro ein Stockwerk tiefer, den Baird bekniete, für eine halbe Krone vor der Linse Platz zu nehmen. 1928 übertrug Baird die ersten Fernsehbilder über den Atlantik. Als der schüchterne Schotte in New York eintraf, war es ihm ausgesprochen peinlich, dass zu seiner Begrüßung Dudelsackpfeifer aufspielten. Er war eine Berühmtheit. Aber war er wirklich der Erste, der Bilder live übertrug?

Die Natur hat das Patent

„Das hörende Ohr und das sehende Auge — Jehova selbst hat sie ja beide gemacht“ (Sprüche 20:12).

UNSERE Augen funktionieren wie winzige Fernsehkameras. Sie verwandeln Bilder in elektrische Signale und übertragen diese über den Sehnerv in den hinteren Bereich des Gehirns. Dort findet der eigentliche Sehvorgang statt.

Das menschliche Auge misst etwa 24 Millimeter im Durchmesser und wiegt etwas über 7 Gramm — ein echtes Wunderwerk im Kleinformat. Mit viel Licht kommt es genauso zurecht wie mit wenig Licht. Betritt man zum Beispiel einen dunklen Raum, passt sich das Auge an und ist nach 30 Minuten bis zu 10 000 Mal lichtempfindlicher.

Wie schafft es das Auge, bei normalen Lichtverhältnissen ein scharfes Bild zu liefern? Es verfügt über 100 Mal mehr lichtempfindliche Zellen (Pixel) als die meisten Videokameras. Ein großer Teil dieser Zellen konzentriert sich in der Netzhautgrube — ein kleiner Bereich in der Mitte der Netzhaut, der das schärfste Bild liefert. Da das Auge mehrmals pro Sekunde wandert, hat man den Eindruck, über das gesamte Gesichtsfeld scharf zu sehen. Dabei ist die Netzhautgrube nur etwa so groß wie der Punkt am Ende dieses Satzes.

Von den Sehzellen wandern elektrische Signale über verschiedene Nervenzellen zum Sehnerv. Doch die Nervenzellen leiten die Signale nicht einfach nur weiter. Sie bereiten sie auf, verstärken wichtige Informationen und filtern überflüssige Details aus.

Die Sehrinde des Gehirns arbeitet wie ein Hightech-Videoreceiver. Sie verbessert die Qualität der Bilder, indem sie Konturen betont und die Signale der für die Grundfarben zuständigen Sehzellen vergleicht. Auf diese Weise können wir Millionen verschiedene Farben sehen. Unser Gehirn misst auch die winzigen Unterschiede zwischen dem, was die beiden Augen sehen, und ermöglicht uns so, räumliche Tiefe wahrzunehmen.

Wenn wir aus der Ferne in einer Menschenmenge Gesichter studieren, senden unsere Augen elektrische Impulse an das Gehirn, das diese dann in deutliche Bilder umwandelt. Das Gehirn vergleicht kaum wahrnehmbare Details dieser Gesichter mit bereits gespeicherten Einzelheiten, und plötzlich erkennen wir einen Freund. Ist dieser Vorgang nicht beeindruckend?

[Bild auf Seite 7]

Die Informationsverarbeitung im Auge spricht für geniale Konstruktion

Navigationssysteme

WAHRSCHEINLICH weiß jeder, wie schwer es sein kann, den Weg durch eine fremde Stadt zu finden. Doch was ist mit einem Seefahrer, der einen endlosen Ozean überqueren muss? Wie findet er ohne Orientierungspunkte den Weg? Solange er weder seine Position kennt noch weiß, in welcher Richtung sein Ziel liegt, nützt ihm ein Kompass allein auch nicht viel. Erst nach der Erfindung des Sextanten und des Schiffschronometers in den 1730er-Jahren war es Seeleuten möglich, ihre genaue Position zu bestimmen und den Kurs auf einer Seekarte einzutragen. Allerdings erforderte jede einzelne Standortbestimmung stundenlange Berechnungen.

Wer heute mit dem Fahrzeug unterwegs ist, kann sich in vielen Ländern von einem relativ preiswerten GPS-Gerät leiten lassen, das mit einem satellitengestützten Navigationssystem verbunden ist. Man tippt einfach ein, wohin man möchte; das Gerät zeigt dann auf einem Bildschirm an, wo man sich befindet, und führt einen an das gewünschte Ziel. Doch wie funktioniert das Ganze?

Für die Satellitennavigation werden die Signale von ungefähr 30 verschiedenen Satelliten ausgewertet, die ständig ihre exakte Position und auf wenige Milliardstelsekunden genau die Zeit angeben. Sobald das GPS-Gerät mit einigen Satelliten Verbindung bekommt, misst es, wie lange das Signal vom Satelliten bis zum Empfänger benötigt. Anhand dieser Information kann es dann die aktuelle Position bestimmen. Der Laie kann nur erahnen, wie kompliziert die daran beteiligten Rechenvorgänge sind! In Sekundenschnelle berechnet das Gerät die Entfernung zu drei Satelliten, die nicht nur Tausende von Kilometern entfernt sind, sondern sich auch noch jede Sekunde viele Kilometer weit in unterschiedliche Richtungen bewegen.

Die Professoren Bradford Parkinson und Ivan Getting entwickelten das GPS bereits Anfang der 1960er-Jahre. Ursprünglich für militärische Zwecke gedacht, ist es seit 1996 für jedermann voll verfügbar. Ein GPS-Empfänger ist ein Wunderwerk der Computertechnik. War das aber wirklich das erste Navigationssystem?

[Bildnachweis auf Seite 8]

Globe: Based on NASA photo

Die Natur hat das Patent

„Sogar der Storch am Himmel — er kennt seine bestimmten Zeiten“ (Jeremia 8:7).

JEREMIA erwähnte diesen Storch, einen Zugvogel, bereits vor mehr als 2 500 Jahren. Noch heute staunen wir über Tiere, die sehr weite Strecken ziehen oder wandern. Lachse beispielsweise schwimmen Tausende von Kilometern im Meer und kehren dann in den Fluss zurück, wo sie geboren wurden. Auch Lederschildkröten legen unglaubliche Strecken zurück. Eine schwamm nach der Eiablage in Indonesien nachweislich eine Strecke von 20 000 Kilometern bis zur Küste von Oregon (USA). Viele kehren in das gleiche Gebiet in Indonesien zurück, um dort erneut Eier abzulegen.

Einige Tiere finden auch dann nach Hause zurück, wenn man sie irgendwo aussetzt. Diese Fähigkeit ist sogar noch erstaunlicher als das Orientierungsvermögen etwa von Zugvögeln. Dazu ein Beispiel: 18 Albatrosse von einer kleinen Insel mitten im Pazifik wurden mit dem Flugzeug Tausende Kilometer weit fortgebracht und dann freigelassen — einige im äußersten Westen des Ozeans, andere im äußersten Osten. Nach wenigen Wochen waren die meisten Vögel wieder zu Hause.

Forscher haben Tauben unter Betäubung oder in rotierenden Fässern rund 150 Kilometer weit an unbekannte Orte transportiert. Doch nach ein paar Runden in der Luft hatten sie ihre Position berechnet und flogen schnurstracks nach Hause. Angeblich finden Tauben sogar dann zu ihrem Schlag zurück, wenn ihre Sicht durch mattierte Kontaktlinsen behindert wird. Man glaubt daher, dass sie ihre Position und die Flugroute berechnen, indem sie erfassen, aus welcher Himmelsrichtung die jeweilige Navigationsinformation kommt.

Monarchfalter aus riesigen Gebieten in Nordamerika ziehen über 1 500 Kilometer weit in ein Waldstück in Mexiko. Sie finden den Weg, obwohl sie vorher noch nie in Mexiko waren — und landen oft genau auf den Bäumen, wo ihre Urgroßeltern im Vorjahr ihr Ruhequartier bezogen hatten. Wie sie das schaffen, stellt die Forscher immer noch vor ein Rätsel.

Von Menschen erdachte Navigationssysteme sind oft ausschließlich auf Satelliten angewiesen; viele Tiere dagegen bedienen sich offenbar verschiedener Navigationsmethoden: Sie orientieren sich an Landmarken und an der Sonne, am Erdmagnetfeld, an verschiedenen Gerüchen oder sogar an Geräuschen. Der Biologieprofessor James L. Gould schreibt: „Tiere, bei denen genaue Navigation über Leben und Tod entscheidet, haben in der Regel mehrere Möglichkeiten zu navigieren. . . . Normalerweise verfügen sie über Alternativen — Back-up-Systeme, zwischen denen sie hin und her schalten, je nachdem, welches die zuverlässigste Information liefert.“ Das ausgeklügelte Navigationssystem der Tiere verblüfft die Forscher immer wieder.

Was lernen wir von der Natur?

„Wie viele sind deiner Werke, o Jehova! Sie alle hast du in Weisheit gemacht“ (Psalm 104:24).

GEHT es um die Frage, warum Lebewesen so und nicht anders gestaltet sind, hört man nicht selten: „Das hat die Natur so gemacht.“ In der Zeitschrift Scientific American vom März 2003 war beispielsweise zu lesen: „Das Federkleid der Vögel ist nicht nur die vielgestaltigste Körperbedeckung von Wirbeltieren, die die Natur erfunden hat, sie ist auch am schwersten zu erklären.“ Obwohl der Verfasser des Artikels unter „Natur“ wahrscheinlich eine unpersönliche Kraft versteht, schrieb er, die Natur habe Federn „erfunden“. Kann eine Kraft aber etwas erfinden oder gestalten?

Das Wort „erfinden“ schließt den Gedanken ein, „etwas ganz Neues [zu] schaffen“, und zwar zu einem bestimmten Zweck (Wahrig, Deutsches Wörterbuch). Nur eine Person kann etwas erfinden oder bewusst gestalten, und bekanntlich hat jeder Erfinder einen Namen. Das trifft auch auf den Schöpfer zu. Sein Name lautet Jehova. Er ist es, der alles in der Natur gestaltet hat. Er allein ist „der Höchste . . . über die ganze Erde“, der „alle Dinge erschaffen“ hat (Psalm 83:18; Offenbarung 4:11).

Was lehrt uns die Schöpfung? Etwas sehr Wertvolles: Über die Natur nachzudenken vermittelt uns ein Bild von Jehovas Persönlichkeit und seinen unvergleichlichen Eigenschaften, wie etwa seiner Weisheit. „Seine unsichtbaren Eigenschaften werden seit Erschaffung der Welt deutlich gesehen, da sie durch die gemachten Dinge wahrgenommen werden, ja seine ewigwährende Macht und Göttlichkeit“ (Römer 1:20). Zeigt die Natur uns nicht deutlich, dass Gottes Weisheit unserem Wissen haushoch überlegen ist? Wenn er der bessere Erfinder ist, ist es dann nicht logisch, dass er uns auch besser anleiten kann als jeder Mensch?

Was Gott uns sagen möchte, finden wir nicht in erster Linie im Buch der Natur, sondern in seinem geschriebenen Wort, der Bibel. In ihr finden wir eine Fülle an praktischer Weisheit. In der Bibel lesen wir: „Alles, was in der Schrift steht, ist von Gottes Geist eingegeben, und dementsprechend groß ist auch der Nutzen der Schrift“ (2. Timotheus 3:16, Neue Genfer Übersetzung).

Wer es interessant findet, mehr über einige Erfinder zu erfahren, dürfte es erst recht interessant finden, den kennenzulernen, der alles erschaffen hat. Und wer würde ihm nicht gerne Fragen stellen wie: Warum müssen wir Menschen leiden und sterben? Hast du das wirklich so gewollt? Wenn nicht, warum lässt du es dann zu?

Ob Wissenschaftler und Erfinder es so sehen oder nicht — sie lernen aus Gottes Schöpfung. Doch nicht nur sie, wir alle können von Jehova lernen: Sei es, wie man eine gute Ehe führt, wie man Kinder erfolgreich großzieht und vieles mehr. Er teilt uns mit, was er mit der Erde vorhat und wie man ein sinnvolles Leben führen kann. Wie wertvoll die Bibel für die Praxis ist, können Sie in dem Buch Was lehrt die Bibel wirklich? lesen. (Erhältlich bei den Herausgebern dieser Zeitschrift.)