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Vom Basler Fuss und tanzenden Holunderkugeln
Ernst Meyer, Stephan Messmer
Für das Fach Physik gibt es in Basel eine umfangreiche Sammlung von Apparaturen und Instrumenten, die vor allem Experimenten für die Studierenden dienten. Die ältesten Objekte darunter stammen von Daniel Bernoulli aus der bekannten Basler Gelehrtenfamilie. Einige der bis zu nahezu 300 Jahre alten Originale befinden sich heute im Historischen Museum Basel.
Die physikalische Sammlung der Universität Basel besitzt eine lange Tradition, die bis ins 18. Jahrhundert führt. So ist in ihrem Register als No. 1 ein Eintrag zu finden, der einen Apparat für ein Experiment zur «Demonstration des hydrostatischen Paradoxons» beschreibt, das auf den Mathematiker und Physiker Daniel Bernoulli (1700–1782) zurückgeht. Dieses Experiment zeigt anschaulich, dass der Druck in einer Flüssigkeit unabhängig von der Form des Gefässes ist und nur von der Höhe der Flüssigkeitssäule abhängt. Ähnliche Experimente werden den Studierenden noch heute in den Einführungsveranstaltungen für Physik gezeigt.
Physikalisches Kabinett als Wunderkammer
Die Originale dieser frühen Beispiele von Experimenten zur Demonstration sind nicht mehr Teil der physikalischen Sammlung des Departements Physik, sondern wurden grösstenteils an das Historische Museum Basel abgegeben. Die wissenschaftlichen Instrumente sind als physikalisches Kabinett in dessen Museum für Wohnkultur im «Haus zum Kirschgarten» ausgestellt. Es handelt sich um eine Art Wunderkammer, in der sich eine Vielzahl von Apparaten für Experimente und Instrumenten befindet, die von Professor Daniel Bernoulli und seinem Kollegen Professor Benedikt Staehelin angeschafft wurden. Die öffentlichen Vorlesungen, in denen die Experimente des physikalischen Kabinetts damals vorgeführt wurden, erfreuten sich grosser Beliebtheit. Die ersten Apparaturen für Experimente, die sich noch in der Sammlung des Departements Physik befinden, datieren aus dem 19. Jahrhundert: optische Instrumente wie Mikroskope und Fernrohre, die durch ihre hohe Qualität, besonders der Feinmechanik, beeindrucken. Eine Eigentümlichkeit jener Zeit waren die noch nicht einheitlich geregelten Längenskalen: So entsprach der Basler Fuss einer Länge von 28,13 Zentimetern und der französische Fuss einer solchen von 32,48 Zentimetern, was zu dem Bonmot geführt hat, wonach «die Franzosen auf grösserem Fuss gelebt haben als die Basler». Erst 1877 wurde der Fuss als Längeneinheit in der Schweiz abgeschafft und durch den Meter ersetzt. Es finden sich in der Sammlung im Departement Physik zahlreiche weitere Experimente wie etwa jene mit den tanzenden Holunderkugeln, die zeigen, wie sich diese in elektrischen Feldern scheinbar magisch und ohne mechanische Kontaktkräfte bewegen können. Aus diesen «Spielereien» entwickelten sich dann in rasantem Tempo die ersten Forschungsarbeiten und auch die frühesten technischen Anwendungen im Gebiet der Elektrizitätslehre. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts finden sich bereits auch die ersten Vorläufer von drahtloser Kommunikation, die auf die Experimente des deutschen Physikers Heinrich Hertz von 1888 zurückgehen. In Basel wurden diese Experimente 1890 von den Professoren Eduard Hagenbach-Bischoff und Ludwig Zehnder reproduziert. So ist in der Sammlung auch ein Hertz’scher Sender erhalten.
Erste Radioversuche im Bernoullianum
Der Basler Physikprofessor Hans Zickendraht spielte in der drahtlosen Datenübertragung eine Pionierrolle. Ein eindrückliches Bild (siehe rechte Seite) von 1904 zeigt einen Hochspannungsgenerator, der die Entstehung einer Vielzahl von Entladungen in spektakulärer Weise zeigt: eine 1,23 Meter lange Funkenentladung mit 80 Ampère Primärstrom während rund vier Sekunden. Zickendraht nahm 1915 eine Radioversuchsanlage im Bernoullianum in Betrieb, und acht Jahre später wurden aus Basel die ersten Radiosendungen der Schweiz ausgestrahlt. Ebenfalls erhalten ist ein Präzisions-Wellenlängenmesser von 1925, also eine Art Radioempfänger, der von der Société française radio-électrique in Paris hergestellt wurde – ein schönes Beispiel der Synergie von Präzisionsmechanik und Elektronik. Beeindruckend ist sind etwa der Glaskörper und die präzise Verarbeitung der Spule aus Kupferröhren. Im Bereich der Optik sind in der Sammlung zahlreiche Spektrometer und Polarisatoren zu finden, ebenso einige Dokumente der Forschungsarbeiten des Basler Mathematikers und Physikers Johann Jakob Balmer. Zu seinen Ehren werden auch heute noch die sichtbaren Linien des Wasserstoffspektrums als Balmer-Linien bezeichnet. Die von ihm entwickelte Balmer-Formel war eine wichtige Grundlage für die spätere Quantentheorie. Im 20. Jahrhundert entwickelt sich neben der Optik die Kernphysik zu einem Schwerpunkt der Forschung an der Universität. Prof. Paul Huber war verantwortlich für den Bau einer Reihe von Beschleunigern (200-Kilo-, 1-Mega- und 4-Mega-Elektronenvolt-Anlagen). Diese Instrumente wurden zusammen mit der Firma Haefely & Co. in Basel gebaut und füllten bereits ganze Hallen aus. Ein Teil der 1-Mega-Elektronenvolt- Anlage kann heute auf dem Areal der Elektra Birseck Münchenstein in Münchenstein besichtigt werden. Die weitere Entwicklung der Kern- und Elementarteilchenphysik verlagerte sich dann wegen des grossen Platzbedarfs zu den Grossexperimenten am Paul-Scherrer-Institut und am Cern. Aus den letzten 30 Jahren finden wir in der Sammlung einige Instrumente aus der Forschung, die als Beispiele für den neuen Schwerpunkt der Nanowissenschaften an der Universität Basel stehen. Mithilfe der mechanischen und elektronischen Werkstätten wurden Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskope gebaut, die zur Abbildung von Oberflächen auf der atomaren Ebene verwendet werden.