Studie weist auf Fehler in Abbildungen eines der berühmtesten wissenschaftlichen Experimente hin

Illustrationen wissenschaftlicher Experimente spielen sowohl im naturwissenschaftlichen Unterricht als auch bei der Verbreitung wissenschaftlicher Erkenntnisse in der Öffentlichkeit eine grundlegende Rolle. Diese Darstellungen berühmter Experimente bestätigen das Sprichwort „Ein Bild sagt mehr als tausend Worte“ und bleiben denjenigen, die sie studieren, im Gedächtnis und werden zu endgültigen Versionen des wissenschaftlichen Prozesses. Archimedes entdeckt im Bad das Gesetz des Auftriebs; Newton bricht das Sonnenlicht mit einem Prisma und definiert die Prinzipien der modernen Optik; Mendels Erbsenanbau und die Grundsteinlegung der Genetik – das sind nur einige bekannte Beispiele.

Viele dieser Darstellungen vermitteln falsche Informationen, entweder weil die Experimente nie stattgefunden haben oder weil sie ganz anders durchgeführt wurden. Wer versucht, sie anhand der Abbildungen zu reproduzieren, wird möglicherweise überhaupt keine Ergebnisse erzielen oder sogar mit gefährlichen Konsequenzen rechnen müssen.

Eine von Breno Arsioli Moura, einem Forscher an der Federal University of the ABC (UFABC) im brasilianischen Bundesstaat São Paulo, durchgeführte Studie hat Darstellungen eines dieser berühmten Experimente untersucht, bei dem Benjamin Franklin (1706-1790) einen Drachen steigen ließ Strom aus einer Gewitterwolke ziehen.

Ein Artikel zur Studie ist in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft und Bildung.

Franklin war einer der Anführer der Amerikanischen Revolution und der erste Botschafter der Vereinigten Staaten in Frankreich. Er war Deist, Freimaurer und eine der bekanntesten Verkörperungen der Aufklärung im 18. Jahrhundert. Zu seinen vielfältigen Interessen gehörten Religion, Philosophie, Politik sowie moralische und soziale Reformen, und er war einer der bedeutendsten Erfinder und Wissenschaftler seiner Zeit.

„Das Drachenexperiment ist Franklins berühmteste wissenschaftliche Errungenschaft. In dem Artikel analysiere ich sieben Illustrationen des Ereignisses, die später, im 19. Jahrhundert, veröffentlicht wurden“, sagte Moura gegenüber Agência FAPESP.

Tatsächlich, fügte er hinzu, sei das Drachenexperiment als einfachere Version eines anderen Experiments gedacht, das Franklin 1750 erfunden hatte und das heute als „Sentry-Box“-Experiment bekannt ist. „Auf einem Turm, Kirchturm oder Hügel sollte eine Art Wachhäuschen errichtet werden, in dem ein Mann auf einem isolierenden Podest aus Wachs stehen sollte, in das ein etwa zehn Meter langer, spitzer Eisenstab eingesetzt war „Franklin erwartete, dass die Spitze des Stabes „Feuer“ aus den Wolken ziehen würde. Wenn der Experimentator seine Knöchel nahe an die Unterseite des Stabes bringen würde, würde er Funken erzeugen“, sagte Moura.

„Es ist wichtig, zwei Dinge zu beachten: Das Experiment sollte nicht während eines Sturms durchgeführt werden, um Blitzeinschläge auszunutzen, und der Stab sollte nicht geerdet, sondern am Isolierständer verankert werden, damit die gesamte entnommene Elektrizität gespeichert werden konnte.“ drin.“

Franklins Vorschlag blieb auf dem Papier, bis französische Forscher 1752 ein sehr ähnliches Experiment durchführten. Sein Erfolg erregte noch mehr internationale Aufmerksamkeit auf seine Arbeit zur Elektrizität. „Als Franklin von dem französischen Experiment hörte, schrieb er an einen Korrespondenten in England, dass in Philadelphia, wo er lebte, eine einfachere Version des Experiments durchgeführt worden sei. Dabei handelte es sich tatsächlich um das Drachenexperiment“, sagte Moura.

Der Drachen bestand aus einem „kleinen Kreuz aus zwei leichten Zedernstreifen, dessen Arme so lang waren, dass sie im ausgestreckten Zustand bis zu den vier Ecken eines großen dünnen Seidentaschentuchs reichten“, schrieb Franklin. Ein „sehr spitzer Draht“ war an der „Oberseite des oberen Stabes des Kreuzes befestigt und ragte einen Fuß oder mehr über das Holz hinaus“. Das Prinzip war das gleiche wie beim Vorschlag für den Wachhäuschen. Am Ende eines Seidenbandes war ein Schlüssel befestigt, der wiederum am Ende der Schnur festgebunden war (Seide ist ein Isolator).

„Der Experimentator hielt das Gerät am Seidenband, so dass der vom Drachen ‚lautlos‘ aus den Wolken herabgezogene und an der Schnur entlang transportierte Strom im Schlüssel gespeichert wurde. Wie beim Wachhäuschen-Experiment war der Drachen isoliert und nicht geerdet. Durch die Annäherung an einen Finger oder Knöchel könnte der Experimentator Funken erzeugen“, erklärte Moura.

Wie andere Naturphilosophen des 18. Jahrhunderts stellte sich Franklin Elektrizität als eine Flüssigkeit vor, die sich aufbaut und dann entlädt und von einem Ort zum anderen fließt. Diese Flüssigkeit konnte im Labor durch Reiben eines Glasröhrchens mit einem Stück Leder gewonnen und in einem Leidener Gefäß aufbewahrt werden, das Mitte des Jahrhunderts von niederländischen Wissenschaftlern erfunden wurde. Die Grundidee hinter den Wachhäuschen- und Drachenexperimenten bestand darin, zu zeigen, dass die Flüssigkeit auch aus den Wolken gezogen werden kann. Franklin war fasziniert von der Physik der Wolkenelektrifizierung und anderen Aspekten der Meteorologie.

Er glaubte zum Beispiel, dass Meerwasser voller elektrischer Flüssigkeit sei und dass, wenn es verdunstete und hoch über dem Ozean Stürme bildete, es diese Flüssigkeit mit sich nahm, sodass die Wolken voller Elektrizität waren.

„In Franklins Schriften gibt es keine Einzelheiten darüber, ob er oder jemand anderes das Experiment durchgeführt hat, aber es scheint stattgefunden zu haben. Ein weiterer Bericht über das Experiment wurde 15 Jahre später, im Jahr 1767, in einem Buch von Joseph Priestley mit dem Titel „ Die Geschichte und der gegenwärtige Zustand der Elektrizität. „Franklin hat Priestley dabei geholfen, Materialien für das Buch zu beschaffen, und es wird daher angenommen, dass er mit dessen Inhalt einverstanden war. Priestleys Bericht ist viel detaillierter und beinhaltet die Teilnahme von Franklins Sohn an dem Experiment. Er weicht jedoch in mehreren Punkten vom ursprünglichen Bericht von 1752 ab“, so Moura genannt.

In seiner Untersuchung der Illustrationen, die Franklins Drachenexperiment darstellen, argumentiert Moura, dass sie auf Priestleys Bericht beruhten. Viele zeigen Franklin mit seinem Sohn als kleinen Jungen, obwohl er damals eigentlich 21 Jahre alt war. Einige enthalten auch schwerwiegendere Fehler.

„Viele zeigen, dass das Experiment im Freien durchgeführt wird, obwohl Franklin angegeben hat, dass sich der Experimentator in einer „Tür oder einem Fenster oder unter einer Abdeckung befinden muss, damit das Seidenband nicht nass wird“, was es leitend machen würde In den meisten Fällen wird der Drachen vom Blitz getroffen oder die Blitze befinden sich in unmittelbarer Nähe, obwohl Franklin keinen Blitzschlag auf sich ziehen wollte. Die meisten Abbildungen zeigen nicht das Seidenband, das den Drachen isolieren sollte. „Franklin hält einfach die Schnur. Wenn das der Fall gewesen wäre, hätte er den Drachen geerdet und das Experiment ruiniert. Eine Abbildung zeigt Franklin, wie er den Schlüssel in der Nähe oder auf der Schnur hält, was durch keine Erklärung gerechtfertigt ist“, sagte Moura.

Die Illustrationen sollten insbesondere im naturwissenschaftlichen Unterricht nicht wahllos verwendet werden, argumentierte er. Sie verkörpern Botschaften, die sowohl historisch als auch wissenschaftlich verwirrend oder falsch ausgelegt werden können, wenn sie nicht kritisch behandelt werden. Wie eingangs erwähnt, bleiben die Bilder im Gedächtnis des Betrachters und etwaige Fehler, die sie begünstigen, sind nur schwer auszumerzen.