text: Adam Ries (oft auch Adam Riese; * 1492 oder 1493 in Staffelstein, Hochstift Bamberg; † 30. März oder 2. April 1559 vermutlich in Annaberg oder Wiesa) war ein deutscher Rechenmeister. Bekannt wurde er durch sein Lehrbuch Rechnung auff der Linihen und Federn [...], das bis ins 17. Jahrhundert mindestens 120-mal aufgelegt wurde. Bemerkenswert ist, dass Adam Ries seine Werke nicht – wie damals üblich – in lateinischer, sondern in deutscher Sprache schrieb. Dadurch erreichte er einen großen Leserkreis und konnte darüber hinaus auch zur Vereinheitlichung der deutschen Sprache beitragen. Adam Ries gilt als der „Vater des modernen Rechnens“. Er hat mit seinen Werken entscheidend dazu beigetragen, dass die römische Zahlendarstellung als unhandlich erkannt und weitgehend durch die nach dem Stellenwertsystem strukturierten indisch-arabischen Zahlzeichen ersetzt wurde. Sein Name ist aus der Redewendung „nach Adam Riese“ allgemein bekannt. Leben Staffelstein Adam Ries stammte aus Staffelstein, in der Vorrede zu seiner „Coß“ gibt er darüber selbst Auskunft. Sein Vater Contz Ries war der Besitzer der dortigen Stockmühle, seine Mutter dessen zweite Frau Eva Kittler. Das Geburtsjahr ist nicht eindeutig zu bestimmen. Die Umschrift auf dem einzig bekannten zeitgenössischen Porträt des Rechenmeisters lautet: ANNO 1550 ADAM RIES SEINS ALTERS IM LVIII. Wenn er demnach im Jahr 1550 im 58. Lebensjahr war, muss er 1492 oder 1493 geboren worden sein, je nachdem, wann er das 58. Lebensjahr vollendet hat. Die ersten Jahrzehnte nach der Geburt Ries’ sind nicht dokumentiert, sodass nicht bekannt ist, welche Schule er besucht hat. Auch findet sich in den Matrikeln der damals bereits bestehenden Universitäten kein Hinweis auf ein Studium des späteren Rechenmeisters. 1509 hielt er sich mit seinem jüngeren Bruder Conrad in Zwickau auf, der dort die Lateinschule besuchte. Die älteste bekannte urkundliche Erwähnung Adam Ries’ stammt vom 22. April 1517, als er vor dem Staffelsteiner Rat wegen einer Erbstreitigkeit erschien. Erfurt 1518 ging Ries nach Erfurt, wo er eine Rechenschule leitete. In Erfurt verfasste er zwei seiner Rechenbücher und ließ sie dort bei Mathes Maler drucken. Annaberg 1522 zog es ihn in die junge, vom Silbererzbergbau geprägte Stadt Annaberg, in der er den Rest seines Lebens verbrachte. In der Johannisgasse eröffnete er eine private Rechenschule. Das Haus beherbergt heute das Adam-Ries-Museum. 1524 beendete Ries die Arbeiten am Manuskript der Coß, einem mehr als 500 Seiten umfassenden Lehrbuch der Algebra (Coß ist der im Mittelalter übliche Name für die Variable bzw. Unbekannte). Die Coß ist ein Bindeglied zwischen der mittelalterlichen und der heutigen Algebra. Das Manuskript war sowohl seinen Söhnen und Schülern als auch anderen mathematisch interessierten Personen aus seinem Umfeld zugänglich, es wurde seinerzeit aber nicht publiziert. Der Druck hätte enorme Kosten verursacht und andere deutsche Mathematiker publizierten vergleichbare Darstellungen zwischen 1520 und 1550. So wurde das vollständige Manuskript erstmals 1992 gedruckt. Im Traubuch der Annaberger St.-Annen-Kirche wurde 1525 die Vermählung mit Anna Leuber vermerkt, einer Tochter des Freiberger Schlossermeisters Andreas Leuber: „Adam Reyeß Anna Filia Anders lewbers vo Freybergk“. Im selben Jahr legte er den Bürgereid ab. Sein Brot verdiente er zunächst als Rezessschreiber mit Abrechnungen für die einzelnen Erzgruben, später prüfte er als Berggegenschreiber diese Abrechnungen und sorgte als Zehntner dafür, dass der Landesherr seinen Anteil am Gewinn erhielt. Ries übernahm verantwortliche Tätigkeiten in der sächsischen Bergverwaltung. Besondere Bedeutung hatte in der Zeit des aufblühenden Bergbaus die Versorgung der rasch zunehmenden Bevölkerung mit Lebensmitteln, insbesondere mit Brot. Brot hatte Festpreise: Es wurden Groschenbrote, Zweigroschenbrote und Pfennigsemmeln verkauft. Die Schwankungen der Getreidepreise wurden mit unterschiedlich großen Brotlaiben berücksichtigt. Im Auftrag der Stadt Annaberg erarbeitete Ries die sogenannte „Annaberger Brotordnung“ zum Schutz der Bevölkerung. 1539 erwarb er die nach ihm benannte „Riesenburg“, ein Vorwerk außerhalb der Stadt, dessen Gebäude den Namen noch heute tragen. Im Jahr 1550 erschien sein letztes Werk im Druck. Adam Ries starb 1559, die überlieferten Angaben differieren zwischen dem 30. März und 2. April. Auch der genaue Sterbeort ist nicht bekannt, Annaberg oder Wiesa. Namensvarianten Zeitgenössische Schreibweisen Da die Schreibweise von Namen damals nicht so festgelegt war wie heute, sind als zeitgenössische Schreibweisen neben Ries auch Ris, Rise, Ryse und sogar Reyeß bekannt. „Nach Adam Riese“ Im heutigen Sprachgebrauch finden sich die beiden Namensformen Ries und Riese. Die Form Riese wird auch in der Redewendung „nach Adam Riese“ verwendet. Die Redewendung „das macht nach Adam Riese“ wird heute noch gebraucht, um die Richtigkeit eines Rechenergebnisses zu unterstreichen. Bereits im 18. Jahrhundert war sie geläufig. Abraham Gotthelf Kästner etwa schreibt in seiner Geschichte der Mathematik 1796: Eine 1785 erschienene Schrift erklärt: Werk Adam Ries verfasste drei Rechenbücher für den Unterricht in Rechenschulen und für die Ausbildung von Kaufleuten und Handwerkern: Rechnung auff der linihen (1518): Ries beschreibt darin das Rechnen auf den Linien eines Rechenbretts. Es ist laut dem Vorwort der zweiten Auflage ausdrücklich für Kinder bestimmt. Rechenung auff der linihen und federn ... (1522): Neben dem Rechnen auf dem Rechenbrett beschreibt er in diesem Buch das Ziffernrechnen mit indischen/arabischen Ziffern. Es wurde zu seinen Lebzeiten über hundertmal, bislang mindestens 120-mal aufgelegt und begründete seinen Ruf als deutscher Rechenmeister. Rechenung nach der lenge/ auff den Linihen vnd Feder/.../Mit grüntlichem unterricht des visierens. (1550): Oft zitiert unter dem Kurztitel „Practica“, da in den einzelnen Kapiteln gleiche praktische Beispiele mit unterschiedlichen Methoden gerechnet werden. Ergänzend zu seinen früheren Büchern hat Ries hier auch das „Visieren“ behandelt, die zu seiner Zeit sehr wichtige Berechnung des Inhalts von Fässern. Das Buch zeigt erstmals auch ein Porträt des Autors, das als einziges zeitgenössisches Bild Ries’ überhaupt auch einen Hinweis auf sein Geburtsjahr gibt. Ries schrieb seine Bücher in deutscher Sprache. Das förderte ihre Verbreitung im deutschsprachigen Raum und lieferte einen Beitrag zur Vereinheitlichung der deutschen Sprache. Ries entwarf die Annaberger Brotordnung, diese regelte mit einer Sammlung von Tabellen die zulässigen Gewichtsabweichungen. Später erstellte Adam Ries ähnliche Brotordnungen auch für Joachimsthal, Zwickau, Hof und Leipzig.: Ein Gerechent Büchlein/ auff den Schöffel/ Eimer/ vnd Pfundtgewicht... (Manuskript 1533, Druck 1536): Ein Buch mit Tabellen für die Berechnung alltäglicher Preise; eine Art Ratgeber, der – so Ries im Vorwort – hilft, „daß der arme gemeine man ym Brotkauff nicht vbersezt würde“. 1524 beendete Ries die Arbeiten am Manuskript der Coß, einem mehr als 500 Seiten umfassenden Lehrbuch der Algebra. Nachkommen Mit seiner Frau Anna zeugte er mindestens acht Kinder. Drei der fünf Söhne, Adam, Abraham und Jacob, waren zeitweilig als Rechenmeister in Annaberg tätig. Während Abraham und Jacob 1604 in ihrer Heimat starben, soll Adam sich im Harz niedergelassen haben. Den vierten Sohn, Isaac, zog es nach Leipzig, wo er unter anderem als Visierer (Eichmeister) tätig war. Paul, der fünfte Sohn, wurde Gutsbesitzer und Richter in Wiesa. Die drei Töchter Eva, Anna und Sybilla heirateten jeweils in Annaberg. Die Nachkommen von Adam Ries sind Gegenstand ständiger, ausführlicher genealogischer Forschung. Noch heute lebt eine Vielzahl von Adam-Ries-Nachfahren im Obererzgebirge. Der Adam-Ries-Bund hat es sich zur Aufgabe gemacht, sämtliche Nachkommen von Adam Ries zu ermitteln, und weist in seiner ständig aktualisierten Datenbank bislang mehr als 24.000 direkte Nachkommen auf. Ehrungen Denkmale Annaberg 1893: Büste von Robert Henze. Anlässlich des 400. Geburtstages von Adam Ries beschloss der Annaberger Geschichtsverein 1891, dem Rechenmeister ein Denkmal zu setzen. Die vom Dresdner Bildhauer Henze angefertigte Skulptur konnte wegen finanzieller Schwierigkeiten erst am 5. November 1893 geweiht werden. 1943 wurde die Bronzebüste zu Rüstungszwecken eingeschmolzen und erst zehn Jahre später durch eine Sandsteinkopie ersetzt. Ende der 1970er Jahre entfernte man diese zunächst ganz aus dem Stadtbild, da wegen des Materials eine fortwährende Verschlechterung ihres Zustands zu befürchten war. Erst 1991 wurde eine neue Sandsteinbüste vor der Trinitatiskirche aufgestellt. Nach einer schweren Beschädigung durch Vandalismus 1992 konnte sie durch die Initiative des Adam-Ries-Bundes ein weiteres Mal rekonstruiert werden und wurde am 100. Jahrestag der Erstweihe erneut vor der Kirche platziert. Seit dem Jahr 2010 hat das Denkmal seinen Platz vor dem Adam-Ries-Museum und Sitz des Adam-Ries-Bundes in der Annaberger Johannisgasse gefunden. Bad Staffelstein 1874: Gedenktafel am Rathaus 1959: Sandsteinrelief von Karl Potzler am Rathaus 1980: Bronzerelief von Hubert Weber in der Bamberger Straße 1990: Bronzerelief von Hubert Weber in der Bahnhofstraße 1992: Bronzetafel von Bildhauer Kerner am Eingang des vermuteten früheren Standorts des Geburtshauses von Adam Ries 2009: Bronzestatue von Bildhauer Andreas Krämmer in der Bahnhofstraße anlässlich des 450. Todestages Erfurt 1992: Dreiteiliges Ensemble mit Bronzebüste, Texttafel und in das Straßenpflaster eingelassener Rechentafel in der Michaelisstraße 48 Briefmarken Sonstige Am 18. August 1997 wurde der Asteroid (7655) Adamries nach ihm benannt. Zahlreiche Schulen führen den Namen Adam Ries. Von 2008 bis 2013 trug mit der Adam-Ries-Fachhochschule in Erfurt eine Hochschule seinen Namen. Das Stadtmuseum Bad Staffelstein hat Adam Ries eine Abteilung gewidmet. Ausgestellt sind unter anderem Ausgaben seiner Rechenbücher sowie ein Rechenbrett. Literatur Neuausgaben von Schriften von Ries Wolfgang Kaunzner, Hans Wußing (Hrsg.): Coß. Teubner 1992 (Teubner-Archiv zur Mathematik, Supplement 3). Eine ältere Ausgabe erschien in: Bruno Berlet Adam Riese, sein Leben, seine Rechenbücher. Die Coß von Adam Riese, Leipzig, Frankfurt 1892. Rainer Gebhardt (Hrsg.): Einblicke in die Coß von Adam Ries: eine Auswahl aus dem Original mit aktuellen Anmerkungen und Kommentaren (= Schriften des Adam-Ries-Bundes Annaberg-Buchholzd. Band ??). Teubner 1994. Rainer Gebhardt (Hrsg.): Die Annaberger Brotordnung von Adam Ries (= Schriften des Adam-Ries-Bundes Annaberg-Buchholz. Band 16). Kommentierte und bearbeitete Faksimile-Ausgabe der 1533 erstellten und 1536 gedruckten Brotordnung. Adam-Ries-Bund, Annaberg-Buchholz 2004, ISBN 3-930430-66-5. Stefan Deschauer (Hrsg.): Rechnung auff der linihen ... in massen man es pflegt tzu lern in allen rechenschulen gruntlich begriffen anno 1518 (= Algorismus. Band 6). München, Institut für Geschichte der Naturwissenschaften 1992. Stefan Deschauer (Hrsg.): Rechenung auff der linihen und federn in zal, maß und gewicht auff allerley handierung gemacht und zusamen gelesen durch Adam Riesen von Staffelstein Rechenmeyster zu Erffurdt im 1522 Jar (= Algorismus. Band 5). Institut für Geschichte der Naturwissenschaften, München 1991. Stefan Deschauer, Erich Wittmann (Herausgeber) Das zweite Rechenbuch von Adam Ries: eine moderne Textfassung mit Kommentar und metrologischem Anhang und einer Einführung in Leben und Werk des Rechenmeisters. Vieweg, Braunschweig 1992 (das Rechenbuch von 1522 in neuhochdeutscher Übertragung). Rechenbuch auff Linien und Ziphren in allerley Handthierung, Geschäfften unnd Kauffmanschafft [...]. Neudruck der Ausgabe Frankfurt am Main 1574 von 1954. Ein Faksimilenachdruck der Practica (1550) von Ries erschien 1976 bei Gerstenberg in Hildesheim Christiane Brodersen, Kai Brodersen (Hrsg.): Adam Ries: Das erste Rechenbuch (Erfurt 1525), Faksimile, Transkription und Übertragung. Speyer 2018, ISBN 978-3-939526-38-4, Magistrat der Stadt Erfurt (Hrsg.), Manfred Weidauer, Erfurt (Bearbeitung): Rechnung auff der Linihen und Federn / Auff allerley handthierung gemacht / durch Adam Risen. zum andern mal ubersehen und gemehret. Wissenschaftliche Allgemeinbibliothek Erfurt, Erfurt 1991 (Faksimile). Sekundärliteratur Fritz Deubner: ... nach Adam Ries. Leben und Wirken des großen Rechenmeisters. 1. Auflage, 1.–6. Tausend. Urania-Verlag, Leipzig u. a. 1959. Willy Roch: Adam Ries. Des deutschen Volkes Rechenlehrer. Sein Leben, sein Werk und seine Bedeutung. Herfurth, Frankfurt am Main 1959. Adam Rieß vom Staffelstein. Rechenmeister und Cossist (= Staffelsteiner Schriften. Bd. 1). Verlag für Staffelsteiner Schriften, Staffelstein 1992, ISBN 3-9802943-0-7. Rainer Gebhardt (Hrsg.): Adam Ries – Humanist, Rechenmeister, Bergbeamter (= Schriften des Adam-Ries-Bundes Annaberg-Buchholz. Bd. 1). Adam-Ries-Bund, Annaberg-Buchholz 1992, ISBN 3-930430-00-2. Georg Gehler, Wolfgang Lorenz: Das Neue Adam-Ries-Nachfahrenbuch (= Schriften des Adam-Ries-Bundes Annaberg-Buchholz. Bd. 8). Adam-Ries-Bund, Annaberg-Buchholz 1997, ISBN 3-930430-06-1. Wolfgang Kauzner: Adam Ries im Spiegel seiner algebraischen Handschriften. Im Anhang Abdruck von Buch II und III der „Algebra des Initius Algebras“ aus der Feder von Adam Ries in Kodex Dresden C 349 (= Staffelsteiner Schriften. Bd. 8 = Schriften des Adam-Ries-Bundes Annaberg-Buchholz. Bd. 10). Adam-Ries-Bund, Annaberg-Buchholz 1998, ISBN 3-930430-23-1. Hans Burkhardt: Annaberger Adam-Ries-Büchlein. Geschichte um den Rechenmeister in Bild und Wort. Projekte-Verlag, Halle 2003, ISBN 3-931950-93-X. Joachim Mehnert: Wahre Geschichten um Adam Ries (= Wahre Geschichten. Nr. 36). Tauchaer Verlag, Taucha 2003, ISBN 3-89772-066-3. Bernd Luderer (Hrsg.): Adam Ries and his „Coss“. A Contribution to the Development of Algebra in 16th Century Germany (= Eagle 11 Eagle-Einblicke). With contributions by Wolfgang Kaunzner and Hans Wußing. Edition am Gutenbergplatz Leipzig, Leipzig 2004, ISBN 3-937219-11-0. Peter Rochhaus: Adam Ries. Vater des modernen Rechnens. Sutton, Erfurt 2008, ISBN 978-3-86680-407-4. Wolfgang Blum: 450. Todestag von Adam Ries - Riesiger Fehler. In: Süddeutsche Zeitung, 28./29. März 2009. Bernd Rüdiger, Wolfgang Lorenz: Quellen zu Adam Ries (= Quellen zum Leben und Wirken Adam Ries’ und seiner Söhne. Bd. 1). Adam-Ries-Bund, Annaberg-Buchholz 2009, ISBN 978-3-930430-87-1. Jürgen Weiß: B. G. Teubner zum 225. Geburtstag. Adam Ries, Völkerschlacht, F. A. Brockhaus, Augustusplatz, Leipziger Zeitung, Börsenblatt (= Eagle 35 Eagle-Essay). Edition am Gutenbergplatz Leipzig, Leipzig 2009, ISBN 978-3-937219-35-6. Hans Wußing: Adam Ries. 3., bearbeitete und erweiterte Auflage. (= Eagle 33 Eagle-Essay). Edition am Gutenbergplatz Leipzig, Leipzig 2009, ISBN 978-3-937219-33-2. Friedrich Naumann: Die historische Entwicklung des erzgebirgischen Bergbaus und Adam Ries als „Bergmann von der Feder“. In: Gemeinnützige Mathematik – Adam Ries und seine Folgen. Acta Academiae Scientiarum 8 (2003), Hrsg.: J. Kiefer u. K. Reich, Erfurt 2003, S. 55–87. ISBN 3-932295-56-0, . Friedrich Naumann: Adam Ries als „Bergmann von der Feder“. In: Hans Wußing: Adam Ries. Leipzig 2009, S. 151–158, ISBN 978-3-937219-33-2. Bernd Rüdiger: Adam Ries. Leben und Wirken des bedeutendsten deutschen Rechenmeisters. Adam-Ries-Bund, Annaberg-Buchholz 2017. ISBN 978-3-944217-25-3 Weblinks Digitalisierte Rechenbücher von Adam Ries aus den Beständen der Staatsbibliothek Bamberg Adam Ries im Galileo Project Einzelnachweise Mathematiker (16. Jahrhundert) Rechenmeister Person (Annaberg-Buchholz) Literatur (16. Jahrhundert) Literatur (Deutsch) Person als Namensgeber für einen Asteroiden Deutscher Geboren im 15. Jahrhundert Gestorben 1559 Mann


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text: Archaeopteryx (aus „uralt“ und „Flügel, Schwingen, Feder“) ist eine Gattung der Archosaurier, deren Fossilien in der Fränkischen Alb in den Solnhofener Plattenkalken aus dem Oberjura entdeckt wurden. Archaeopteryx gilt als Übergangsform, die zwischen theropoden Dinosauriern und den Vögeln vermittelt. Da der etwa rabengroße Archaeopteryx in der Regel den Vögeln als ursprungsnahe Form zugerechnet wird, bezeichnet man die Gattungsmitglieder auch als Urvögel. Archaeopteryx wurde im Jahr 1861 von Hermann von Meyer auf der Grundlage eines isolierten Federabdrucks erstmals beschrieben. Das erste Skelettexemplar (das sogenannte Londoner Exemplar) wurde schon im selben Jahr entdeckt und ist in der Erstveröffentlichung erwähnt. Bis heute folgten mindestens 11 weitere, unterschiedlich vollständige Skelettfunde. Merkmale Die Gattung Archaeopteryx zeigt ein Mosaik aus (für Vögel) urtümlichen, das heißt reptilienhaften Merkmalen, die später von den modernen Vögeln (Neornithes) abgelegt wurden, und abgeleiteten, das heißt vogeltypischen Merkmalen (die jedoch nach gegenwärtigem Kenntnisstand nur noch zum Teil als allein charakteristisch für Vögel gelten). Urtümlich sind unter anderem das Vorhandensein von Zähnen und Bauchrippen (Gastralia), eine lange Schwanzwirbelsäule, eine relativ geringe Zahl unverschmolzener Beckenwirbel (Sakralia), unverschmolzene Mittelhand-, Mittelfuß- und Fußwurzel- und Beckenknochen, die drei Fingerklauen sowie das Fehlen eines knöchernen Brustbeins. Zu den vogeltypischen Merkmalen kann man die modern anmutenden asymmetrischen Schwungfedern zählen, außerdem die zu einem Gabelbein verschmolzenen Schlüsselbeine und die rückwärts oder seitlich-rückwärts orientierte erste Zehe (Hallux) des Fußes (anisodactyler Vogelfuß). Archaeopteryx erreichte etwa die Größe von Raben (ca. 50 cm Körperlänge) und ein Gewicht von 0,8 bis 1 kg. Bedeutung Die Vogel-Charakteristika des Urvogels sind auch für manche gefiederten Dinosaurier belegt oder, wie im Fall der revertierten ersten Zehe des Archaeopteryx, nicht unangefochten. Deshalb sehen manche Paläontologen den Urvogel nicht als wesentlich vogelähnlicher an als manche theropoden Dinosaurier, die nicht den Vögeln zugerechnet werden (z. B. Microraptor). Innerhalb der letzten 20 Jahre sind eine Vielzahl von Fossilien urtümlicher Vögel und vogelähnlicher Dinosaurier entdeckt worden, besonders in Sedimentgesteinen der Unterkreide von Nordostchina (der Jehol-Gruppe). Somit steht Archaeopteryx als Mosaikform nicht allein, sondern lässt sich in eine (morphologische, nicht zeitliche) Abfolge von Dinosauriern einordnen, die den Vögeln sukzessive ähnlicher werden. Vertreter der Hypothese, der Schlagflug der Vögel sei aus dem Gleitflug von einem erhöhten Punkt herab entstanden, interpretieren die Krallen des Archaeopteryx als die eines Baumkletterers, der von den Ästen herabglitt. Bei palökologischen Untersuchungen der Fundhorizonte kamen manche Forscher jedoch zu dem Schluss, dass am Bildungsort der Solnhofener Plattenkalke ein heißes und trockenes Klima geherrscht haben muss und wahrscheinlich keine Bäume vorkamen. Im Gegenzug wiesen sie aber auf hohe Klippen an der Küste des Jurameeres hin, die als Startpunkt für erste Flugversuche in Frage kommen. Burgers und Chiappe zeigten, dass Archaeopteryx möglicherweise auch vom Boden starten konnte. Forschungen, die das elfte bisher bekannte Fossil mit dem bislang besterhaltenen Federkleid untersuchten, zeigen, dass Archaeopteryx vermutlich am ganzen Körper befiedert war. Lange Federn an den Beinen waren reihig angeordnet, sie hatten ihrer Gestalt nach vermutlich keine Funktion beim Fliegen (wie beim entfernt verwandten Microraptor vermutet), sie könnten aber, ähnlich wie die Federhosen der rezenten Greifvögel, beim Landen hilfreich gewesen sein. Das Federkleid diente wohl, ähnlich wie bei den verwandten Gruppen, nicht nur zum Fliegen, sondern auch zur Wärmeisolation, vermutlich hatte es auch Funktionen als Signalgeber an Artgenossen oder zur Tarnung. Besonderheit der zum Fliegen eingesetzten Schwungfedern ist ihre asymmetrische Fahne. Bedeutung für die Durchsetzung der Evolutionstheorie Charles Darwin hatte in der von ihm entwickelten Evolutionstheorie 1859 vorhergesagt, dass es bei der Entwicklung neuer Arten Übergangsformen geben sollte, die noch Merkmale der alten, aber auch schon Merkmale der neuen Gruppe besitzen müssten. Als Darwin seine Theorie veröffentlichte, waren noch keine solchen Fossilien bekannt, sie wurden deshalb als fehlende Glieder (missing links) bezeichnet. Nur zwei Jahre später wurde das erste Skelettexemplar des Archaeopteryx gefunden. Die Archaeopteryx-Funde waren der erdgeschichtlich früheste Beleg für Federn eines Wirbeltiers. Dass sie bereits deutliche Merkmale von Vögeln, aber auch noch solche von Reptilien bzw. Sauriern besaßen, machte Archaeopteryx zu einem wichtigen Indiz für die Richtigkeit der Darwinschen Evolutionstheorie. Der Streit über die Evolutionstheorie wurde damit auch zu einer Auseinandersetzung um Archaeopteryx. Richard Owen verfasste die erste Beschreibung des Londoner Exemplars (siehe Abbildung oben). Er lehnte aufgrund seiner religiösen Überzeugung die Evolutionstheorie ab und vermied peinlich genau jeden Hinweis auf die mögliche Deutung als vermittelndes Bindeglied zwischen Reptilien und Vögeln. Fossilfunde Bisher wurden zwölf mehr oder weniger gut erhaltene Skelette der Gattung Archaeopteryx sowie eine einzelne Feder gefunden. Sämtliche Exemplare stammten aus den Schichten des oberen weißen Jura in den Steinbrüchen bei Eichstätt, Solnhofen, Langenaltheim, Jachenhausen bei Riedenburg und Schamhaupten. Der Abdruck der einzelnen Feder wurde 1860 entdeckt, das erste Skelett 1855 („Haarlemer Exemplar“) und das bisher letzte Exemplar 2011. Dabei handelt es sich um folgende Stücke (geordnet nach dem Zeitpunkt, an dem der jeweilige Fund erstmals als Archaeopteryx erkannt wurde): 1. „Die Feder“, entdeckt 1860 im Gemeindesteinbruch Solnhofen und 1861 beschrieben von dem Frankfurter Wirbeltier-Paläontologen Hermann von Meyer (1801–1869), der den heute noch gültigen Gattungsnamen Archaeopteryx prägte, war der erste bekannt gewordene Fund. Der eine Teil des Abdrucks befindet sich im Museum für Naturkunde in Berlin, die andere Seite im Paläontologischen Museum in München. Es ist umstritten, ob die isolierte Feder tatsächlich von Archaeopteryx stammt. Da es sich bei dem Federabdruck um den Holotypus von Archaeopteryx litographica handelt, war die Stabilität dieses bekannten Namen gefährdet. Um dieses Problem zu lösen und die Art Archaeopteryx litographica eindeutig zu definieren, hat die Internationale Kommission für Zoologische Nomenklatur 2011 das sogenannte Londoner Exemplar zum neuen Typus erklärt. Eine Anfang 2019 publizierte Neuuntersuchung der Feder ergab, dass sie nicht von Archaeopteryx stammt, sondern von einem anderen Urvogel oder von einem kleinen, befiederten Nichtvogel-Dinosaurier. Dem wurde im September 2020 widersprochen. Forscher verglichen die Feder mit den entsprechenden Federn von drei der weitgehend kompletten Fossilien und wiesen nach, dass die Feder vom rechten Flügel eines Archaeopteryx stammt. Dunkle Pigmente in der Feder sind zudem ein Hinweis darauf, dass sie ursprünglich schwarz war. 2. Das „Londoner Exemplar“, gefunden 1861 auf der Langenaltheimer Haardt bei Solnhofen, gehört zu den drei bedeutendsten Exemplaren. Es war der erste vollständige Fund eines Skeletts und ist das Typus-Exemplar der Art Archaeopteryx lithographica. Wenige Monate nach dem Fund erwarb das Londoner Natural History Museum (damals noch zum British Museum gehörend) das Exemplar von seinem Besitzer, dem Pappenheimer Kreisarzt Carl Friedrich Häberlein (1787–1871). Treibende Kraft des Ankaufs war dabei der britische Naturforscher Richard Owen, damals Leiter der naturhistorischen Sammlung des Britischen Museums und erklärter Gegner von Darwins Theorien. 3. Das „Berliner Exemplar“ (gefunden zwischen 1874 und 1876 auf dem Blumenberg bei Eichstätt), gilt mit seinen deutlichen Federabdrücken und einem erhaltenen Schädel als das wahrscheinlich schönste und vollständigste Stück. Der Finder Jakob Niemeyer tauschte den Fund für eine Kuh im Wert von 150 bis 180 Mark ein. Der neue Besitzer Johann Dörr, ein Steinbruchbesitzer, veräußerte es für 2.000 Mark an Ernst Otto Häberlein (1819–1886) aus Pappenheim, den Sohn des Verkäufers des Londoner Exemplars, der den Fund auch präparierte. Zunächst interessierten sich die Bayrische Staatssammlung und die Yale-Universität für das Fundstück, doch konnten beide den hohen Kaufpreis nicht aufbringen. Selbst eine Bitte deutscher Zoologen an Kaiser Wilhelm I. war erfolglos. Schließlich und auf Anfrage durch Wilhelm Dames erwarb Werner von Siemens das Exemplar 1879 für 20.000 Mark und übergab es als Dauerleihgabe dem Mineralogischen Museum der Humboldt-Universität zu Berlin. Zwei Jahre später erstattete die Universität dem Leihgeber Siemens den Kaufpreis. Das Exemplar gehört seitdem dem Museum für Naturkunde in Berlin und ist dort seit 2007 dauerhaft ausgestellt. 4. Das „Maxberger Exemplar“ (1956 auf der Langenaltheimer Haardt bei Solnhofen), ist ein Torso mit einigen Federabdrücken. Es befand sich bis zum Tod seines Entdeckers Eduard Opitsch 1991 in dessen Privatbesitz und gilt seitdem als verschollen. 5. Das „Haarlemer Exemplar“ (1855 in Jachenhausen bei Riedenburg) wurde schon 1855, also fünf Jahre vor der Feder gefunden, aber erst 1970 durch John Ostrom Archaeopteryx zugeordnet. Dieses Exemplar war durch Hermann von Meyer 1860 als Pterodactylus crassipes klassifiziert worden, daher hätte sein Artname crassipes gemäß den Prioritätsregeln der Benennung von Fossilien den Namen lithographica ersetzen müssen. Dies wurde durch energischen Einsatz von Ostrom verhindert. Das Fragment ist in Besitz des Teylers Museum, Haarlem. Eine Ende 2017 publizierte Neuuntersuchung des Fossils ergab, dass es sich nicht um Archaeopteryx handelt, sondern um einen Theropoden, der nah mit Anchiornis verwandt ist, einem kleinen, vogelähnlichen, aber nicht flugfähigen Dinosaurier. Er wurde unter dem wissenschaftlichen Namen Ostromia beschrieben. 6. Das „Eichstätter Exemplar“ (1951 in Workerszell bei Eichstätt) galt zunächst als kleiner Raubdinosaurier Compsognathus, wurde 1973 wiederentdeckt und 1974 von Peter Wellnhofer beschrieben. Das Stück befindet sich im Besitz des Jura-Museums in Eichstätt. 7. Das „Solnhofener Exemplar“ wurde in den 1960er-Jahren von einem türkischen Gastarbeiter in der Nähe von Eichstätt entdeckt und zunächst ebenfalls als Compsognathus fehlbestimmt, 1988 aber durch Peter Wellnhofer beschrieben. Es befindet sich im Bürgermeister-Müller-Museum zu Solnhofen. Dazu entschied 2001 das Oberlandesgericht Nürnberg, dass das Fossil nicht an einen Steinbruchbesitzer herausgegeben werden muss, der behauptet hatte, es sei 1985 aus seinem Besitz entwendet worden. Die Abweisung der Klage ist zwar mittlerweile rechtskräftig, doch ist die tatsächliche Herkunft immer noch nicht restlos geklärt. 8. Das „Exemplar des Solnhofener Aktienvereins“ (gefunden im Sommer 1992 in einem Steinbruch der Solnhofer Aktien-Verein AG auf der Langenaltheimer Haardt bei Solnhofen) kann im Paläontologischen Museum in München besichtigt werden. 1993 wurde der Fund von Peter Wellnhofer als neue Art Archaeopteryx bavarica in die Wissenschaft eingeführt. Die schönen Federabdrücke und das sehr gut erhaltene Skelett ermöglichten zahlreiche neue Erkenntnisse. Die von Wellnhofer als Brustbein beschriebene Struktur hat sich allerdings nach neueren Untersuchungen als Teil des Rabenbeins erwiesen. Die möglicherweise doch recht guten Flugfähigkeiten bleiben dabei allerdings erhalten, da das Brustbein wohl als verknorpelte Struktur vorhanden war. Auch zahlreiche Details des Schädels, des Kiefers und des Schwanzes des elstergroßen Urvogels öffneten neue Blickwinkel auf die Evolution der Vögel. Durch diese Besonderheiten gehört dieser letzte große Fund zweifellos zu den drei bedeutendsten, manche halten ihn sogar für schöner als das Berliner Exemplar. 9. Ein sehr fragmentarischer, neunter Fund (Exemplar Nr. 8) war seit 1997 nur durch einen Abguss dokumentiert, und lange Zeit waren Besitzer und Aufbewahrungsort unbekannt. 2009 präsentierte der Fossilienhändler Raimund Albersdörfer das von ihm erworbene Exemplar auf den Münchner Mineralientagen erstmals der Öffentlichkeit. Das Fossil wurde Ende der 1980er Jahre auf dem Gemeindegebiet von Daiting gefunden. 10. Im Jahr 2004 wurde über einen weiteren, ebenfalls fragmentarischen Fund berichtet, der sich jetzt im Bürgermeister-Müller-Museum Solnhofen befindet. 11. Das „Thermopolis-Exemplar“ wurde 2005 vom Besitzer des Wyoming Dinosaur Center in Thermopolis gekauft und unter anderem von Gerald Mayr untersucht, die Ergebnisse wurden in der Science-Ausgabe vom Dezember 2005 veröffentlicht. Herausragend an dem neuen Exemplar ist neben seinem äußerst guten Erhaltungszustand die Tatsache, dass erstmals der Kopf von oben zu sehen ist und der Mittelfußknochen einen nach oben gerichteten Fortsatz aufweist. 12. Im Jahr 2011 wurde erstmals das 11. Exemplar der Öffentlichkeit präsentiert, das bereits vor mehreren Jahrzehnten im Raum Eichstätt entdeckt worden war. Es zeichnet sich durch eine besonders gute Federerhaltung – ähnlich dem „Berliner Exemplar“ – aus. Ein Münchner Paläontologen-Team der Ludwig-Maximilians-Universität/Bayer. Staatssammlung für Paläontologie und Geologie stellte die weitreichenden Ergebnisse in der Nature-Ausgabe vom Juli 2014 vor (mit Archaeopteryx als Titelbild). 13. Das bislang letzte (12.) Exemplar wurde 2010 von einem Finder, dessen Name geheim gehalten wird, in einem Erlebnissteinbruch in Schamhaupten im Landkreis Eichstätt am Ostrand des Köschinger Forstes entdeckt. Mit einem Alter von 153 Millionen Jahren ist es vermutlich das bisher älteste Archaeopteryx-Exemplar. Noch im Besitz des Finders, wird das Fossil von den Eigentümern des Steinbruchs beansprucht, um es musealen Zwecken zuzuführen. Es wird im Museum des im August 2016 eröffneten Dinosaurier-Park Altmühltal, etwa 10 km vom Fundort entfernt, ausgestellt. Die meisten der Archaeopteryx-Exemplare zeigen eine verkrümmte Halswirbelsäule. Diese typische Rückwärtskrümmung bildete sich erst nach dem Tode der Tiere im Wassergrab heraus. Äußere Systematik Archaeopteryx wird in der Regel als der urtümlichste Vogel definiert, das heißt, alle Arten, die mit den Modernen Vögeln (Neornithes) entfernter verwandt sind als Archaeopteryx, gelten als den Vögeln nicht zugehörig. Unter den mesozoischen Vögeln gibt es manche, die nur wenig näher mit den heutigen Vögeln verwandt sind als Archaeopteryx: Rahonavis und Jeholornis haben mit Archaeopteryx unter anderem den langen knöchernen Schwanz gemein, den höher entwickelte Vögel (Pygostylia) abgelegt haben. Innerhalb der theropoden Dinosaurier gelten die Deinonychosaurier als nahe Verwandte der Vögel – beide Gruppen werden in der übergeordneten Gruppe Paraves (Eumaniraptora) zusammengefasst. Ein Merkmal, das die Deinonychosaurier mit Archaeopteryx und Rahonavis verbindet, ist die überdehnbare („hyperextensible“) zweite Klaue des Fußes. Federn mit einer geschlossenen Federfahne waren vermutlich bereits bei den Vorfahren der Paraves ausgeprägt. Es gibt eine Anzahl stammesgeschichtlicher Analysen, die zu abweichenden Ergebnissen bezüglich der Verwandtschaftsverhältnisse vogelähnlicher Deinonychosaurier und urtümlicher Vögel gelangen. Nach der Hypothese von Mayr u. a. waren manche gefiederten Dromaeosauriden wie Microraptor näher mit den Pygostylia verwandt als Archaeopteryx; in der Gruppe der Vögel wäre demnach der Vogelflug womöglich mehrfach unabhängig voneinander entstanden. Kritiker der Dinosaurier-Abstammung der Vögel meinen, die Ähnlichkeit der Urvögel zu theropoden Dinosauriern sei auf massive konvergente Evolution zurückzuführen. Nach Feduccia u. a. (2005) seien die Vögel aus einer noch zu bestimmenden Gruppe urtümlicher Archosaurier hervorgegangen, während Microraptor und andere gefiederte Dinosaurier in Wirklichkeit keine Dinosaurier, sondern frühe Formen flugunfähiger Vögel darstellten. Archaeopteryx und Xiaotingia Der Einbezug eines 2011 aufgrund neuer Fossilfunde benannten Archaeopteryx-ähnlichen Dinosauriers der spätjurazeitlichen Tiaojishan-Formation (Liaoning, China) in eine stammesgeschichtliche Analyse führte dazu, dass die bisher angenommenen Verwandtschaftsverhältnisse von Archaeopteryx angezweifelt wurden. Die Analyse ergab, dass Archaeopteryx zusammen mit der neuen Gattung Xiaotingia, die in manchen Merkmalen Deinonychosauriern gleicht, näher mit den Deinonychosauriern als mit späteren Vögeln verwandt gewesen sein könnte. Dieser Hypothese zufolge wäre Archaeopteryx, je nach Definition der Gruppe der Vögel, entweder nicht den Vögeln zugehörig, oder die Vögel schlössen auch die Deinonychosaurier mit ein. Innere Systematik Ob die Archaeopteryx-Funde einer oder mehreren Arten angehören, ist seit der Erstbeschreibung des Berliner Exemplars kontrovers diskutiert worden, was sich in der Häufung synonymer Gattungs- und Artnamen, die für dieselben Exemplare vergeben und wieder revidiert wurden, widerspiegelt. Elzanowski ordnete in seinen Revisionen die damals bekannten Exemplare vier verschiedenen Arten zu, wobei er für das Solnhofener Exemplar, das seiner Ansicht nach anatomisch besonders deutlich von den anderen abweicht, die Zugehörigkeit zu einer eigenen Gattung vorschlug: Archaeopteryx lithographica, Neotypus: Londoner Exemplar; Archaeopteryx siemensii, Holotypus: Berliner Exemplar; Archaeopteryx bavarica, Holotypus: Münchener Exemplar; Wellnhoferia grandis, Holotypus: Solnhofener Exemplar. Der Befund, dass die bisher bekannten Archaeopteryx-Exemplare nicht einer einzigen Art angehören, wird von Mayr u. a. (2007) bestätigt. In ihrer Beschreibung des Thermopolis-Exemplars vergleichen sie den bislang letzten Fund mit vormals bekanntem Fossilmaterial von Archaeopteryx. Entgegen der Analyse von Elzanowski kommen sie zu der Schlussfolgerung, dass die bestehenden Unterschiede der zehn Skelettfunde nicht mehr als zwei Arten rechtfertigen: Archaeopteryx lithographica, Neotypus: Londoner Exemplar, ebenfalls zugehörig: Solnhofener Exemplar; Archaeopteryx siemensii, Holotypus: Berliner Exemplar, ebenfalls zugehörig: Münchener Exemplar, Thermopolis-Exemplar. 2018 wurde auf Grundlage des Daitinger Exemplars, des geologisch jüngsten Archaeopteryx-Exemplars, die neue Art Archaeopteryx albersdoerferi errichtet. Literatur Patricio Domínguez Alonso, Angela C. Milner, Richard A. Ketcham, M. John Cookson, Timothy B. Rowe: The avian nature of the brain and inner ear of Archaeopteryx. In: Nature. Band 430, Nr. 7000, 2004, S. 666–669, doi:10.1038/nature02706. Gerold Bielohlawek-Hübel: Wer fand den Urvogel? (Die Geschichte des Archaeopteryx aus dem Altmühljura). Forumverlag, Riedstadt 2004, ISBN 3-937316-08-6. Ludger Bollen: Der Flug des Archaeopteryx. Auf der Suche nach dem Ursprung der Vögel. Quelle & Meyer, Wiebelsheim 2008, ISBN 978-3-494-01421-0. Paul Chambers: Die Archaeopteryx-Saga. Das Rätsel des Urvogels. Rogner & Bernhard bei Zweitausendeins, Frankfurt am Main 2003, ISBN 3-8077-0139-7. Eva Gebauer: 10 × Archaeopteryx. Was uns die einzelnen Funde erzählen! (= Museumspädagogische Reihe der Senckenbergischen Naturforschenden Gesellschaft. Band 1). Senckenbergische Naturforschende Gesellschaft, Frankfurt am Main 2007, ISBN 978-3-929907-77-3. Manfred Meckl: Archaeopteryx. Ein befiederter Dinosaurier wird als Stammvater der Vögel entlarvt. (Eine paläontologische Detektivgeschichte). Braun, Fürstenfeldbruck 1995, ISBN 3-00-000444-0. Lawrence M. Witmer: Palaeontology: Inside the oldest bird brain. In: Nature. Band 430, Nr. 7000, 2004, S. 619–620, doi:10.1038/430619a. Peter Wellnhofer: Archaeopteryx. Der Urvogel von Solnhofen. Pfeil, München 2008, ISBN 978-3-89937-076-8. Ernst Probst: Archaeopteryx. Die Urvögel aus Bayern. GRIN-Verlag, München 2012, ISBN 978-3-656-24237-6. Weblinks Der Archaeopteryx – Funde – Wissenschaftler – Vogelevolution... Das Hirn zum Fliegen Mathias Orgeldinger: Akte „Alte Feder“ In: Die Zeit. 26/1997. Archaeopteryx bei der Encyclopædia Britannica Chris Nedin: All About Archaeopteryx 1999 (englisch) Archaeopteryx – Vogel oder Reptil – oder beides? fossilien-solnhofen.de, abgerufen am 22. Oktober 2014. Einzelnachweise Theropoda Theropoden Tier als Namensgeber für einen Asteroiden


text: Der absolute Nullpunkt bezeichnet den unteren Grenzwert für die Temperatur, also die tiefstmögliche Temperatur, die nur theoretisch erreicht und nicht unterschritten werden kann. Dieser absolute Nullpunkt definiert den Ursprung der absoluten Temperaturskala und wird als 0 Kelvin festgelegt, das ist gleich −273,15 Grad Celsius. Die Existenz und der Wert des absoluten Nullpunkts können aus verschiedenen Zusammenhängen extrapoliert bzw. plausibilisiert werden. Das erste Gesetz von Gay-Lussac beschreibt den Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem Volumen eines Gases – beim absoluten Nullpunkt wäre dieses Gasvolumen Null. Wenn man die thermische Energie, die sich auf die ungeordnete Bewegung der Teilchen in makroskopischer Materie bezieht, auf den niedrigsten möglichen Wert bringt, wo, anschaulich gesprochen, die Bewegung der Teilchen nicht mehr reduziert werden kann, ist man ebenfalls am absoluten Nullpunkt angelangt. Nach dem Nernst-Theorem oder äquivalent dazu dem dritten Hauptsatz der Thermodynamik ist der absolute Nullpunkt nicht erreichbar; jedoch können reale Temperaturen unbegrenzt nahe dem absoluten Nullpunkt realisiert werden. Mit Laserkühlung konnten Proben schon bis auf wenige Milliardstel Kelvin abgekühlt werden. Die Kelvin-Skala stellt eine Verhältnisskala dar. Andere Temperaturskalen beziehen sich auf einen willkürlich festgelegten Nullpunkt, wie die Celsius-Skala, deren Nullpunkt ursprünglich der Gefrierpunkt von Wasser war. Geschichte Guillaume Amontons fand 1699 heraus, dass sich das Volumen einer Gasmenge linear mit ihrer Temperatur verändert. Da das Volumen eines Gases aber nicht negativ werden sollte, folgerte er, dass es einen absoluten Nullpunkt geben müsse, bei dem das Volumen der Gasmenge gleich null wäre. Durch Extrapolation seiner Messwerte schätzte er die Lage dieses Nullpunkts ab und kam auf einen Wert von minus 248 Grad Celsius. William Thomson, 1. Baron Kelvin, entdeckte 1848, dass nicht die Volumenverkleinerung für diese Frage entscheidend ist, sondern der Energieverlust. Hierbei ist es unerheblich, ob es sich um Gase oder feste Stoffe handelt. Thomson schlug daraufhin vor, eine neue, absolute Temperaturskala zu definieren, zu der die Volumenänderung proportional ist. Diese neue Temperaturskala hat keine negativen Werte mehr, beginnt bei null (dies entspricht minus 273,15 Grad Celsius, siehe dazu Eigenschaften der Kelvinskala) und steigt so an, dass ein Temperaturunterschied von einem Kelvin jeweils einem Temperaturunterschied von einem Grad Celsius entspricht. Die Einheit für diese Temperaturskala wurde zunächst Grad A (A für absolut) genannt, später zunächst Grad Kelvin (°K) und dann Kelvin (K). Eigenschaften Physikalische Systeme mit Temperaturen nahe am absoluten Nullpunkt weisen einige besondere Verhaltensweisen wie Suprafluidität und Bose-Einstein-Kondensation auf. Diese Temperaturgebiete der Tieftemperaturphysik können nur noch mit besonderen Methoden erreicht werden. Bei Normaldruck sind am Nullpunkt alle Elemente fest, abgesehen von Helium, das sich dort in einer flüssigen bzw. suprafluiden Phase befindet. Thermodynamische Aussagen über den Nullpunkt im Zusammenhang mit der Entropie macht das Theorem von Nernst. Perfekte Kristalle erreichen beim Nullpunkt für die Entropie einen konstanten Wert , da die Entropie gemäß der statistischen Definition als der mit der Boltzmannkonstanten multiplizierte Logarithmus der Anzahl der möglichen Mikrozustände definiert ist und es nur eine mögliche Realisierung des beobachteten Makrozustands gibt. Bei (amorphen) Gläsern gibt es mehrere gleichenergetische Realisierungen eines Zustands mit , so dass die Entropie von null verschieden ist. Werte unterhalb des absoluten Nullpunkts Thermodynamische Systeme mit unbegrenztem Phasenraum können keine negativen Temperaturen erreichen. Wenn man allerdings den Zustand einer Besetzungsinversion beschreibt, der kein Zustand im thermodynamischen Gleichgewicht ist, treten negative absolute Temperaturen in der Rechnung auf, welche die Wahrscheinlichkeitsverteilung beschreibt. Solche negativen Temperaturen entsprechen dann energiereicheren (also in gewisser Weise heißeren) Zuständen. Experimentell gelangen solche negativen Werte Münchner Forschern bei einem atomaren Gas. Ihnen ist es gelungen, den absoluten Nullpunkt um Milliardstel K zu unterschreiten. Um eine Inversion der Boltzmann-Verteilung zu erreichen, erhielten die Atome eines spezifischen Gases eine obere Grenze für ihre Energie. Literatur Tom Shachtman: Minusgrade. Auf der Suche nach dem absoluten Nullpunkt (= rororo 6118 rororo Science. Sachbuch). Rowohlt-Taschenbuch-Verlag, Reinbek bei Hamburg 2001, ISBN 3-499-61118-X. Kurt Mendelssohn: Die Suche nach dem absoluten Nullpunkt. Kindler, München 1966. Weblinks Einzelnachweise Schwellenwert (Temperatur)


text: Antonyme (von , und ), Gegensatzwörter, Gegenwörter und Oppositionswörter sind in der Sprachwissenschaft Wörter mit gegensätzlicher Bedeutung. Zwei Wörter, die füreinander Gegensatzwörter sind, heißen Gegensatzpaar. Die zwischen ihnen bestehende Relation heißt Antonymie, insbesondere von Wörtern, aber auch von Sätzen und Phrasen. Der Begriff der Antonymie kann dabei nach der Ebene und Art des Gegensatzes unterschiedliche Ausprägungen erfahren. Die Art der Antonymie hängt inhaltlich davon ab, wie der Gegensatz im logischen Sinn zu verstehen ist, ob er etwa innerhalb eines Oberbegriffes gesucht wird oder ob ein konträres oder kontradiktorisches Verhältnis der mit dem Gegensatzpaar bezeichneten Begriffe vorliegt. Ein Ausdruck, der für beide Begriffe eines Gegensatzpaares stehen kann, heißt Oppositionswort. Antonymbildung In der deutschen Sprache werden in vielen Fällen Antonyme auch durch das Voranstellen der Vorsilbe un- gebildet: etwa Ruhe – Unruhe; klar – unklar usw. Jedoch gibt es nicht automatisch derartige Antonympaare, beispielsweise hat ungefähr kein Gegenüber gefähr; ebenso ist für unausbleiblich kein ausbleiblich in Benutzung. Darüber hinaus gibt es Wörter mit un-, die aber zum Stammwort kein Antonym bilden, zum Beispiel Mut und Unmut; ziemlich und unziemlich. Ein weiterer Aspekt ist, dass verschiedene Oppositionen von Wortpaaren nicht automatisch auf andere übertragbar sind. So sind zwar Überführung und Unterführung (Verkehrswege) Antonyme, aber Übergang und Untergang haben keinen vergleichbaren Sinn und Gegensinn, sondern bedeuten etwas völlig anderes, nichts direkt Gegensätzliches. Arten von Antonymien Es lassen sich verschiedene Arten von Antonymie unterscheiden: Antonymie im engeren und im weiteren Sinn Ursprünglich sprach man von Antonymie nur im Sinne von gradueller oder auch konträrer Antonymie und bezeichnete damit Adjektivpaare wie beispielsweise schön/hässlich. Teilweise spricht man auch heute noch von Antonymie nur dann, um einen „Bedeutungsgegensatz(.) zwischen skalierbaren lexikalischen Ausdrücke(n)“ zu bezeichnen. In logischer Perspektive ist die graduelle Antonymie bei einem konträren Gegensatz gegeben (Beispiel: kalt/heiß). Ein Sonderfall der graduellen oder konträren Antonymie ist der polar-konträre Gegensatz, bei dem die gegensätzlichen Bedeutungen am Ende einer Skala sind (Beispiel: neu/alt). „Nicht-polare Antonyme bezeichnen den gleichen Ausprägungsgrad auf entgegengesetzten Skalen; die Bildung konverser Komparative ist ausgeschlossen“. Der Ausdruck der Antonymie wird häufig auch in einem weiteren Sinn verwandt, bezeichnet dann allgemein einen Oberbegriff für „semantische Gegensatzrelationen“ und erfasst dann auch den Fall des kontradiktorischen Gegensatzes, der in der Semantik auch als komplementärer Gegensatz (siehe unten) bezeichnet wird (Beispiel: tot/lebendig; sinnvoll/sinnlos). Man bezeichnet die kontradiktorische Antonymie auch als „Antonymie im strengen Sinne“, während die konträre Antonymie auch als „Antonymie im eigentlichen Sinn“ oder „gelegentlich“ auch als Antonymie im engeren Sinn bezeichnet wird. Die Terminologie ist also alles andere als klar. Konträre Antonymie als Inkompatibilität Antonymie als Fall (konträrer oder kontradiktorischer) gegensätzlicher Bedeutung ist ein „Sonderfall“ unvereinbarer Bedeutung, das heißt einer Inkompatibilität (von Wörtern etc.). Wird wie hier auch die Unvereinbarkeit im Fall der Kohyponymie als Antonymie angesehen, wird die Antonymie – losgelöst von der Wortbedeutung – mit jedweder Inkompatibilität gleichgesetzt und gleichzeitig der Ausdruck Inkompatibilität in einem engeren als üblichen Sinn verwendet. Auto-Antonyme Auto-Antonyme (Antagonyme, Januswörter) sind Wörter, die mehrere Bedeutungen haben (Homonymie, Polysemie oder Homophonie), wobei diese Bedeutungen zueinander eine antonymische Opposition bilden. Im Deutschen tritt dies beispielsweise bei dem Ausdruck Untiefe auf, das als sehr geringe Tiefe oder in der Umgangssprache auch als sehr große Tiefe gedeutet werden kann. Das Englische overlook kann sowohl ‚überwachen‘ als auch ‚nicht beachten‘ bedeuten. (Vergleiche: übersehen hat die beiden Bedeutungen überblicken und nicht beachten: Ich übersehe die Lage noch nicht. Ich habe den Brief übersehen.) Homonymie und Antonymie Viele Wörter sind Homonyme, d. h., sie haben mehrere Bedeutungen. Homonyme Wörter stellen keine Bedeutungsbeziehung dar. Lediglich die Ausdrucksseite ist identisch, die Inhaltsseite hat nichts miteinander zu tun, auch nicht historisch. Da die Antonymierelation von der Bedeutung abhängt, gibt es in diesen Fällen auch mehrere Gruppen von Antonymen. Zum Beispiel hat das Wort abnehmen Antonyme in den Bedeutungsgruppen übergeben (Ware), aufhängen (Bild), aufdecken (Tischtuch), auflegen (Telefonhörer), anlegen (Schmuck), aufhängen (Gardine), aufsetzen (Hut), wachsen bzw. stehen lassen (Bart), zunehmen (Mond), zunehmen (Gewicht) und weiteren. Man spricht auch von Antonymengabel. Deren Auftreten kann auch helfen, verdeckte Mehrdeutigkeiten festzustellen. Nicht alle Wörter, die mehrere Bedeutungen haben, haben auch ebenso viele Antonyme. Beispiele: Zug im Sinne von Sog bzw. Anziehen – Antonyme: Schub oder Druck; Zug im Sinne von Eisenbahnzug – kein eindeutiges Antonym vorhanden; Zug im Sinne von Schach- bzw. Spielzug – kein eindeutiges Antonym vorhanden; Zug im Sinne von Geste – kein eindeutiges Antonym vorhanden. Siehe auch Lexikalische Semantik Gegenteil Dualismus Polytomie (Vielteilung) Dichotomie Falsches Dilemma („falsche Dichotomie“) Literatur Dietrich Busse: Semantik. Fink, Paderborn 2009. Christiane Agricola, Erhard Agricola: Wörter und Gegenwörter. Antonyme der deutschen Sprache. Bibliografisches Institut, Leipzig 1984 (besonders die Einführung). Erhard Agricola (Hrsg.): Wörter und Wendungen: Wörterbuch zum deutschen Sprachgebrauch. 14., unveränderte Auflage. Bibliografisches Institut, Leipzig 1990, ISBN 978-3-323-00200-5. Erich Bulitta, Hildegard Bulitta: Wörterbuch der Synonyme und Antonyme. Fischer, Frankfurt am Main 2003, ISBN 3-596-15155-4. George A. Miller: Wörter. Streifzüge durch die Psycholinguistik. Herausgegeben und aus dem Amerikanischen übersetzt von Joachim Grabowski und Christiane Fellbaum. Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg 1993; Lizenzausgabe: Zweitausendeins, Frankfurt am Main 1995; 2. Auflage ebenda 1996, ISBN 3-86150-115-5, S. 229–239. Wolfgang Müller, Jakob Ebner: Das Gegenwort-Wörterbuch. Ein Kontrastwörterbuch mit Gebrauchshinweisen. De Gruyter, Berlin 1998, ISBN 3-11-014640-1; 2., erweiterte Auflage ebenda 2020, ISBN 978-3-110-61164-9. Horst Geckeler: Antonymie und Wortart. In: Edeltraud Bülow, Peter Schmitter (Hrsg.): Integrale Linguistik. Festschrift für Helmut Gipper. Amsterdam 1979, S. 455–482. Peter Rolf Lutzeier: Lexikologie. Stauffenburg, Tübingen 1995, ISBN 3-86057-270-9. John Lyons: Semantik. Band 1. Beck, München 1980, ISBN 3-406-05272-X (Antonyme: S. 281–300). Věra Kloudová: Synonymie und Antonymie. Universitätsverlag Winter, Heidelberg 2016, ISBN 978-3-8253-7534-8. Weblinks Einzelnachweise Semantik Rhetorischer Begriff


text: Ein Akkumulator (kurz Akku; auch Sekundärbatterie genannt) ist ein als elektrochemischer Energiespeicher nutzbares wiederaufladbares galvanisches Element, bestehend aus zwei Elektroden und einem Elektrolyten, das elektrische Energie auf elektrochemischer Basis speichert. Ein einzelnes wiederaufladbares Speicherelement wird Sekundärelement oder Sekundärzelle genannt, im Gegensatz zur nicht (oder nur sehr begrenzt) wiederaufladbaren Primärzelle. Der Ladevorgang basiert auf der elektrolytischen Umkehrung der bei der Entladung ablaufenden chemischen Reaktionen durch Anlegen einer elektrischen Spannung. Sekundärzellen lassen sich – wie Primärzellen und alle elektrische Energiequellen – zu Batterien zusammenschalten, entweder in Reihenschaltung (zur Steigerung der nutzbaren elektrischen Spannung) oder aber in Parallelschaltung (zur Steigerung der nutzbaren Kapazität beziehungsweise wegen der Eignung für höhere Stromstärken). Beide Schaltungsvarianten führen zur entsprechenden Erhöhung des Gesamt-Energiegehalts [Produkt aus Kapazität und Spannung, angegeben in Wattstunden (Wh)] der Anordnung. Bei jedem Akkumulatortyp ist die Nennspannung der Akkumulatorzelle durch die verwendeten Materialien festgelegt; da jene für die meisten Anwendungen zu gering ist, wird häufig die Reihenschaltung angewandt, um die Spannung zu erhöhen (siehe Bild Starterbatterie). Die Kapazität und die mögliche Stromstärke hängen dagegen von der Baugröße ab. Deshalb ist eine Parallelschaltung mehrerer Zellen in der Regel nicht nötig; stattdessen verwendet man einen Akku mit entsprechend groß dimensionierten Zellen. Begriffsklärung Akkumulator Das lateinische Wort bedeutet (, ). Bleiakkumulatoren wurden früher dementsprechend auch Bleisammler genannt. Ursprünglich war mit Akkumulator ein einzelnes wiederaufladbares Speicherelement gemeint (Sekundärzelle). Heute bezeichnet der Begriff – zumindest in der Allgemeinsprache – auch wiederaufladbare Speicher, die aus zusammengeschalteten Sekundärzellen bestehen. Wenn es auf den Unterschied ankommt, sollte man genauere Bezeichnungen verwenden: einzelnes Speicherelement: Sekundärzelle, Sekundärelement, Akkumulatorzelle, Akkuzelle zusammengeschaltete Speicherelemente: Z. B. Akkupack, Batterie aus Sekundärzellen Batterie Eine Batterie ist eine Kombination mehrerer gleichartiger technischer Teile. Hier handelt es sich im engeren Sinn um elektrisch und mechanisch miteinander verbundene Galvanische Zellen bzw. Elemente. Es gibt Batterien aus Primärzellen (nicht wiederaufladbar) und solche aus Sekundärzellen (wiederaufladbar). Ursprünglich waren mit Batterien nur solche aus Primärzellen gemeint. In der Umgangssprache dient Batterie als Oberbegriff für einzelne oder zusammengeschaltete Primärzellen und Sekundärzellen. Beide Zellentypen sind in gleichen Baugrößen auf dem Markt, und beide werden im Englischen genannt. Akkuzellen heißen im Englischen (dt. „wiederaufladbare Batterien“) oder . Elektrische Verbraucher, die mit Primär- oder Sekundärzellen betrieben werden, nennt man oft einfach batteriebetrieben (Batteriebetrieb). Wenn im täglichen Umgang mit dem Gerät die Wiederaufladbarkeit eine Rolle spielt, spricht man vom Akkubetrieb. Kondensator Kondensatoren und auch Elektrolytkondensatoren sind ebenfalls Speicher für elektrische Energie, allerdings speichern sie diese nicht in chemischer Form, sondern als elektrisches Feld zwischen ihren Platten. Sie und auch die chemisch ähnlicheren Doppelschichtkondensatoren sind keine Akkumulatoren und werden auch nicht so bezeichnet. Geschichte Die erste Vorform eines Akkumulators, der – im Gegensatz zu den Zellen von Alessandro Volta – nach der Entladung wiederaufladbar war, wurde 1803 von Johann Wilhelm Ritter gebaut. Den bekanntesten Akkutyp, den Bleiakkumulator, konstruierte 1854 der Mediziner und Physiker Wilhelm Josef Sinsteden. 1859 entwickelte Gaston Planté Sinstedens Erfindung durch eine spiralförmige Anordnung der Bleiplatten erheblich weiter. Um die Wende zum 20. Jahrhundert speisten von Holz umfasste Bleiakkumulatoren in Glasgefäßen Elektroantriebe für Automobile. Die Akkutechnik nahm in der Zeit eine rasante Entwicklung. Folgender vom Telegraphentechnischen Reichsamt 1924 veröffentlichter Text zeigt das am Beispiel der damals etablierten Telegrafie und der noch jungen Telefonie. Akkumulatoren werden hier „Sammler“ genannt, und „Batterien“ waren Ansammlungen galvanischer Elemente: Technik Funktionsweise In einem Akkumulator wird beim Aufladen elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Wird ein Verbraucher angeschlossen, so wird die chemische Energie wieder zurück in elektrische Energie umgewandelt (siehe dazu: Galvanische Zelle). Die für eine elektrochemische Zelle typische elektrische Nennspannung, der Wirkungsgrad und die Energiedichte hängen von der Art der verwendeten Materialien ab. Akkumulatortypen Die Akkumulatortypen werden nach den verwendeten Materialien bezeichnet: Energiedichte und Wirkungsgrad Für viele Anwendungen, insbesondere für mobile Geräte im Bereich der Unterhaltungselektronik, Hörgeräte oder auch Fahrzeuge, ist die Energiedichte von Bedeutung. Je höher diese ist, desto mehr Energie kann in einem Akku je Volumen- bzw. Masseneinheit gespeichert werden. Die auf die Masse bezogene Energiedichte wird oft auch als spezifische Energie bezeichnet. Bezogen auf marktübliche Typen, haben Akkumulatoren (Sekundärzellen) meist eine (oftmals deutlich) geringere Energiedichte als Primärzellen. Oft sind Akkus mit besonders hoher Energiedichte überproportional teuer oder haben andere Nachteile, insbesondere eine beschränkte Lebensdauer. So kosten Bleiakkumulatoren typischerweise 100 €/kWh; Li-Ion-Akkus hingegen derzeit (2012) typischerweise 350 €/kWh (200 €/kWh 2013), Tendenz fallend. Ursachen sind die anlaufende Massenproduktion, welche die Stückkosten durch bessere Technik und Skaleneffekte deutlich verringern. Allerdings werden die sinkenden Produktionskosten nur verzögert an die Kunden weitergegeben, da auf diesem Markt, speziell in Deutschland, durch die wenigen Angebote nur ein geringer Preisdruck besteht. Beim Aufladen und Entladen von Akkumulatoren wird durch den inneren Widerstand der Zellen Wärme freigesetzt, wodurch ein Teil der zum Aufladen aufgewandten Energie verloren geht. Das Verhältnis der entnehmbaren zu der beim Laden aufzuwendenden Energie wird als Ladewirkungsgrad bezeichnet. Generell sinkt der Ladewirkungsgrad sowohl durch Schnellladung mit sehr hohen Strömen als auch durch schnelle Entladung (Peukert-Effekt), da die Verluste am Innenwiderstand zunehmen. Das optimale Nutzungsfenster ist dabei je nach Zellchemie stark unterschiedlich. Im Zuge der stetigen Weiterentwicklung werden von Jahr zu Jahr höhere Energiedichten möglich. So erreichten viele Antriebsbatterien mit Produktionsstart in 2019 etwa die doppelte Energiedichte wie die in 2010. Ein Vergleich zur Speicherung elektrischer Energie zeigt die Vor- und Nachteile von Akkus gegenüber anderen Speicherverfahren. Ladungsmenge (Kapazität) Die Ladungsmenge, die ein Akkumulator speichern kann, wird in Amperestunden (Ah) angegeben und als Kapazität (Nennkapazität) bezeichnet. Diese darf nicht verwechselt werden mit der Kapazität eines Kondensators, die als von der Spannung abhängige Ladungsmenge definiert ist und in Farad (F) angegeben wird. Die angegebene Nennkapazität beim Akku bezieht sich immer auf einen bestimmten Entladestrom und nimmt – je nach Akkutyp – unterschiedlich stark mit höheren Entladeströmen ab. Bei Primärzellen und Akkumulatoren ist die Angabe der Nennkapazität in Amperestunden (Ah), bei kleineren Einheiten auch Milliamperestunden üblich. Der Vorsatz für Maßeinheiten Milli steht für ein Tausendstel. Dabei sagt die Angabe, ein Akkumulator liefert zum Beispiel 1000 Milliamperestunden, also eine Amperestunde nicht viel über die Leistungsfähigkeit des Akkus aus, wenn die Spannung nicht bekannt ist. Die Spannung ist stark von der Belastung der Zelle abhängig, da sie einen inneren Widerstand hat. Ihre maximale Leistung gibt sie theoretisch bei halber Nennspannung ab. Dann sind innerer und Lastwiderstand gleich groß und der Entladewirkungsgrad erreicht 50 Prozent. Da sich die Zelle dabei stark erwärmt, sind derart hohe Belastungen nur kurzzeitig möglich. Ein Beispiel hierfür sind Starterbatterien von Autos, die beim Anlassen für ein paar Sekunden einige hundert Ampere abgeben. Einige Zellentypen können nicht so hoch belastet werden und haben Schutzschaltungen, die das verhindern. Angaben in Wh oder kWh (oft bei Antriebsbatterien zu finden) beziehen sich immer auf ein bestimmtes Lastprofil. Um die Leistungsfähigkeit von Akkus zu vergleichen, muss man also wissen, welches Lastprofil bei der Messung der Kapazität verwendet wurde. Ladezustand Ein wichtiger Kennwert von mit Sekundärbatterien betriebenen Geräten ist der Ladezustand von Akkumulatoren (, SoC bzw. SOC). Er wird üblicherweise in Prozentwerten angegeben, wobei 100 % einen vollständig geladenen Akkumulator repräsentieren. 100 % minus den Wert des Ladezustands ergibt den Entladungsgrad (, DoD bzw. DOD). Zur Bestimmung sind verschiedene Methoden gebräuchlich: chemische, spannungsabhängige, Strom-integrative (Ladungsbilanzierung) und druckabhängige Verfahren sowie die Messung der Akkumulator-Impedanz. Selbstentladung – empfohlene Lagerung Wird ein Akku nicht verwendet, so verliert er über die Zeit einen Teil seiner gespeicherten Energie. Diesen Vorgang nennt man Selbstentladung. Das Maß der Selbstentladung hängt von Typ und Alter des Akkumulators sowie von der Lagertemperatur ab. Für die Lagerung von Akkus wird meistens Folgendes empfohlen: (Hinweis: Der Ladezustand ist relativ gesehen zur Entladeschlussspannung. Das heißt, wenn ein Akku einen Ladezustand von 0 % aufweist, dann ist damit gemeint, dass er seine Entladeschlussspannung erreicht hat; bei NiCd- und NiMH-Akkus liegt diese z. B. bei 0,9 V bzw. 1,0 V.) Li-Ion: Ladezustand 60 %, 20 °C; Selbstentladung monatlich < 2 % Bleiakkumulator: Ladezustand 100 %, möglichst kühl lagern; Selbstentladung monatlich 5–10 % (Blei-Säure) bzw. 2–5 % (Blei-Gel), ein über längere Zeit entladener Akku ist zerstört NiMH: Ladezustand 40 %; Selbstentladung monatlich um 15–25 %, neuere Typen als NiMH mit geringer Selbstentladung mit nur etwa 15 % im Jahr NiCd: Ladezustand 40 %; Selbstentladung monatlich um 10 % Alkali-Mangan RAM-Zellen: Ladezustand 100 %; Zellspannung sollte nicht unter 1,2 V sinken Sanyo hat 2005 (Markteinführung in Europa August 2006) einen modifizierten NiMH-Akku namens Eneloop auf den Markt gebracht, der einer Selbstentladung von lediglich 15 % pro Jahr unterliegt. Es handelt sich hierbei um sogenannte LSD-Akkus (Low Self Discharge), die aufgrund ihrer geringen Selbstentladung als bereits vorgeladene Akkus verkauft werden und daher im Gegensatz zu herkömmlichen Akkus vor der ersten Benutzung durch den Käufer nicht aufgeladen werden müssen. Alle Angaben zur Selbstentladung beziehen sich auf eine Raumtemperatur von ca. 20 °C. Lebensdauer und Zyklenfestigkeit Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren erreichen nach Herstellerangaben mehr als 5000 Zyklen bei jeweiliger Entladetiefe von 80 %, nach 7000 Zyklen noch 70 %. Als weltgrößter Hersteller von Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren gilt BYD, der durch präzise Fertigung eine große Auswahl an Zellen für zyklenfeste Anwendungen, wie zum Beispiel im Einsatz bei stationären Speichersystemen entwickelt hat. Nach 6000 Zyklen Laufleistung mit 100 % Be- und Entladung bei einer Rate von 1 C (Laderate, C-Faktor) haben diese noch eine Restkapazität von mindestens 80 %. Das entspricht bei einem Vollzyklus pro Tag einer Lebensdauer von mind. 20 Jahren. Der Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator Sony Fortelion hat nach 10.000 Zyklen mit 100 % Entladungsgrad noch eine Restkapazität von 71 %. Dieser Akkumulator ist seit 2009 auf dem Markt. In Batteriespeichern eingesetzte Lithium-Ionen-Akkumulatoren weisen teilweise eine sehr hohe Zyklenfestigkeit von mehr als 10.000 Lade- und Entladezyklen und eine lange Lebensdauer von bis zu 20 Jahren auf. Varta Storage gibt auf seine Produktfamilie Engion Family und engion home eine Garantie von 14.000 Vollzyklen und einer Lebensdauer von 10 Jahren. Die Lebensdauer von stationären Batterien bei konstanter Raumtemperatur von 10–25 °C kann bei Antriebsbatterien nur durch Thermomanagement erreicht werden. Ungleiche Temperaturschwankungen der Zellen innerhalb der Antriebsbatterie führen zu Kapazitätsunterschieden und zu unterschiedlicher Alterung der Zellen. Die verfügbare Kapazität eines Lithium-Akkus sinkt mit fallender Betriebstemperatur, besonders unterhalb der 25 °C Betriebstemperatur, bei der die Nennkapazität bestimmt wird, und sollte den Gefrierpunkt des Elektrolyten wegen Eisbildung nicht unterschreiten. Andererseits altert eine Zelle umso schneller, je höher die Betriebstemperatur ist, mit stark steigender Tendenz oberhalb von ca. 40 °C. Ziel des Thermomanagements ist, dass zur selben Zeit alle Zellen im Volumen die gleiche Temperatur haben, die eine möglichst hohe Leistung bei geringer Alterung bereitstellt. Weiterhin beeinflusst das BMS wesentlich die Kapazität der in Reihe geschalteten Zellen, die beim passiven Balancieren durch die schwächste Zelle bestimmt wird. In der Folge wird sowohl die Gesamtkapazität verringert als auch die schwächste Zelle am meisten beansprucht, wodurch diese am schnellsten altert. Demgegenüber kann das aufwändige aktive Balancieren einen Ladungsausgleich von den Zellen hoher Kapazität zu denen geringer Kapazität durchführen und die Lebensdauer und die Kapazität aller Zellen auch einer nicht mehr homogenen, älteren Batterie verfügbar halten. Die Hersteller gewähren entsprechend ihrer Technik stark unterschiedliche Garantien auf die Laufleistung von Antriebsbatterien. Die Organisation Plug in America führte unter Fahrern des Tesla Roadster eine Umfrage bezüglich der Lebensdauer der verbauten Akkus durch. Dabei ergab sich, dass nach 100.000 Meilen bzw. ca. 160.000 km für die Akkus noch eine Restkapazität von 80 bis 85 Prozent angegeben wurde (keine Angaben über die Messung in der Quelle). Dies war unabhängig davon, in welcher Klimazone das Fahrzeug bewegt wurde. Der Tesla Roadster wurde zwischen 2008 und 2012 gebaut und verkauft. Für seine 85-kWh-Akkus im Tesla Model S gibt Tesla 8 Jahre Garantie mit unbegrenzter Laufleistung. Der Nissan Leaf war bis 2020 das meistverkaufte Elektroauto. Es wird seit 2010 produziert. Nissan gab 2015 an, dass bis dahin nur 0,01 Prozent der Antriebsbatterien wegen Defekts oder Problemen ausgetauscht werden mussten, und das auch nur aufgrund extern zugefügter Schäden. Dabei gibt es vereinzelt Fahrzeuge, die bereits mehr als 200.000 km gefahren sind. Auch diese hätten keine Probleme mit dem Akku. Ein auf 60 Grad Betriebstemperatur erwärmter Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator soll nach Berechnungen von Wissenschaftlern bei einer täglichen Nutzung von 50 Kilometern 3,2 Millionen Kilometer halten. Ladezeiten Die Ladezeit eines Akkus bzw. einer Batterie aus Akkumulatorzellen ist abhängig von verschiedenen Faktoren. Dazu zählen Parameter wie der Innenwiderstand, der direkten Einfluss auf den Ladestrom hat und wiederum von der Temperatur beeinflusst wird. Kürzere Ladezeiten bedeuten höhere Strombelastung und höheren Verschleiß, stehen also im Zielkonflikt zur Lebensdauer des Akkumulators. Je nach Anwendung, Zellchemie und technischer Umsetzung (Klimatisierung, Überwachung) sind daher die praktisch erreichbaren Ladezeiten sehr unterschiedlich. Der vom Hersteller empfohlene /zulässige Ladestrom wird dabei über den C-Faktor beschrieben und ist u. a. auch abhängig vom Ladezustand. Die Ladespannung ist durch die Zellchemie und den Batterieaufbau bestimmt. Aus diesen beiden Parametern ergibt sich eine obere Grenze der maximalen Ladeleistung, die zugunsten einer höheren Lebensdauer oft noch reduziert wird. Die praktisch erreichbaren Ladezeiten sind daher meist höher als die technisch möglichen Ladezeiten. Als äußere Faktoren sind neben der Temperatur die zur Verfügung stehende Spannungs- und Stromquelle und das angewendete Ladeverfahren zu nennen. Die Akkuzellhersteller geben die einzuhaltenden Parameter und Nutzungsfenster in ihren Datenblättern vor, die von den Herstellern der Endprodukte beachtet werden müssen. Für klassische Akkus, wie Blei, NiCd und NiMH sind Laderaten bei Normalladung von 0,1 C bis 0,2 C üblich. Das entspricht Ladezeiten von 5–10 Stunden. Bei modernen Lithiumakkus ist in den Datenblättern der Hersteller meist mit 0,5 C die Normalladung spezifiziert, was 2 Stunden Ladedauer entspricht. Zusätzlich wird ein maximal erlaubter, höherer Ladestrom angegeben, beispielsweise 3 C, was eine Aufladung in 20 Minuten ermöglichen würde. Praktisch sind Ladezeiten von 1,5 bis 4 Stunden im Mobilgerätebereich üblich. Elektroautos wie Tesla Model S, Renault Zoe, BMW i3, Nissan Leaf usw. können ihre Akkus an derzeitigen (2017) Schnellladestationen innerhalb von etwa 30 Minuten zu 80 Prozent aufladen. Allerdings können heutige Lithium-Akkus oft auch deutlich schneller geladen werden. Im Modellbaubereich sind Ladezeiten von 10 bis 15 Minuten bei Schnellladung üblich. Die Obergrenze der Ladeleistung wird gerade bei größeren Batterien von Elektrofahrzeugen in der Praxis nicht mehr von den Akkumulatorzellen, sondern vom Aufbau der Traktionsbatterie (Klimatisierung) und von der verfügbaren Ladetechnik bestimmt. So können neue Schnellladesysteme Elektroautos mit entsprechend konstruierten Traktionsbatterien innerhalb von etwa 15 min zu 80 Prozent aufladen. Akkuforschung Forscher der Justus-Liebig-Universität Gießen haben zusammen mit Wissenschaftlern der BASF SE eine neue reversibel arbeitende Zelle auf Basis von Natrium und Sauerstoff entwickelt. Als Reaktionsprodukt tritt hierbei Natriumsuperoxid auf. Wissenschaftler der Universität Oslo aus Norwegen haben einen Akkumulator entwickelt, der unterhalb einer Sekunde wieder aufgeladen werden kann. Nach Meinung der Wissenschaftler wäre dieser Akkumulator interessant u. a. für Stadtbusse, die so an jeder Haltestelle geladen werden könnten und somit nur eine relativ kleine Batterie benötigen würden. Ein Nachteil ist, so die Forscher, dass je größer die Batterie ist, je größer muss auch der Ladestrom sein. Somit kann der Akku nicht sehr groß sein. Nach Angaben der Forscher könnte der neuartige Akku auch als Puffer in Sportwagen eingesetzt werden, um kurzfristig Leistung bereitzustellen. Vorerst denken die Forscher aber an Einsatzbereiche in Klein- und Kleinstgeräten. In Laboratorien des Unternehmens StoreDot aus Israel können Berichten zufolge erste Labormuster von nicht näher spezifizierten Akkus in Mobiltelefonen (Akkukapazität im Bereich um 1 Ah) mit Stand April 2014 in 30 Sekunden geladen werden. Das gleiche Unternehmen entwickelte auch einen Akkumulator für E-Autos, der in 5 Minuten voll aufgeladen ist und dann 160 Kilometer Reichweite bietet. Er besitzt anstatt einer üblichen Graphitelektrode eine Elektrode aus Germaniumnanopartikeln, langfristig soll dafür aber Silizium verwendet werden. Der Akku soll schon industriell gefertigt werden können, aber es gibt noch keine geeigneten Ladesäulen. Forscher aus Singapur haben 2014 einen Akku entwickelt, der nach 2 Minuten zu 70 Prozent aufgeladen werden kann. Die Akkus setzen auf die Lithium-Ionen-Technik. Jedoch besteht die Anode, der negative Pol in der Batterie, nicht mehr aus Graphit, sondern einem Titandioxid-Gel. Das Gel beschleunigt die chemische Reaktion deutlich und sorgt so für ein schnelleres Aufladen. Insbesondere sollen diese Akkus in Elektroautos verwendet werden. Bereits im Jahr 2012 haben Forscher der Ludwig-Maximilian-Universität in München das Grundprinzip entdeckt. Festkörperakkumulatoren sind eine spezielle Bauform, bei welchem beide Elektroden und auch der Elektrolyt aus verschiedenen, festen Materialien bestehen. Da keine Flüssigkeiten vorhanden sind, gibt es kein Problem mit Undichtigkeiten, sollte der Akkumulator beschädigt werden. An der Universität Linköping ist es Forschern gelungen, einen Akkumulator aus organischen Materialien herzustellen. Diese basieren auf Redox-Flow-Batterien und enthalten als Elektroden den Kunststoff PEDOT, der dotiert wurde, und als Elektrolyt eine Lösung aus Wasser und Chinonen. Der Akku ist vollständig recycelbar und sehr billig, allerdings hat er immer noch eine geringere Energiedichte als vergleichbare Redox-Flow-Batterien mit dem teuren Metall Vanadium. Wissenschaftler der Stanford-Universität in Kalifornien haben einen neuartigen Akku mit sehr günstigen Eigenschaften entwickelt. Bei dem Aluminium-Ionen-Akkumulator besteht die Anode aus Aluminium und die Kathode aus Grafit. Der Akku schafft mehr als 7500 Ladezyklen ohne Qualitätseinbußen. Die zur Fertigung des Akkus notwendigen Materialien sind sehr kostengünstig und zudem sehr leicht. Der Akku kann nicht in Brand geraten, selbst wenn man den Akku durchbohrt. Der Ladevorgang beträgt eine Minute. Zudem ist der Akku biegsam und kann somit in eine gewünschte Form gebogen und gefaltet werden. Der Akku ist noch nicht marktreif, da die Spannung und die Energiedichte noch zu gering sind. Nach Schätzungen werden bis 2025 bzw. spätestens 2030 die Lithium-Schwefel wie auch die Lithium-Luft-Akkutechnologie im Automobilbereich einsetzbar sein. Beide haben eine höhere Energiedichte als die im Jahr 2015 eingesetzte Lithium-Ion-Technologie und versprechen höhere Reichweiten in der Elektromobilität. In Deutschland unterstützt das BMBF seit 2013 die Forschung an einem Magnesium-Luft-Akkumulator, der ohne Lithium auskommt. Solche Akkumulatoren haben eine hohe Kapazität und der Rohstoff ist in ausreichenden Mengen vorhanden, doch ist die Lebensdauer bislang gering. Ein Team, angeführt von Yan Yu, an der Chinesische Universität für Wissenschaft und Technik in Hefei haben einen Akku entwickelt, der eine hohe Kapazität und Spannung aufweist, auch wenn er 2.000 Mal ge- und entladen wurde (96 % Kapazität blieben erhalten). Er basiert auf Tri-Natrium-Di-Vanadium-Triphosphat (Na3V2(PO4)3) im Innern eines Graphenemischmaterials. Wissenschaftler am japanischen Nagoya Institute of Technology untersuchten ebenfalls Natrium als Akkumaterial und identifizierten die Natrium-Vanadium-Verbindung Na2V3O7 als geeignetes Kathodenmaterial. Wegen niedriger Energiedichte wird dabei zunächst an einen stationären Einsatz gedacht. Preisentwicklung Bleiakkumulatoren kosteten 2014 typischerweise 355 €/kWh. Die Preise für Li-Ion-Akkus sind in den letzten Jahren deutlich gefallen: 2007 lagen die Kosten noch bei mehr als 1000 US-Dollar/kWh, 2014 noch bei 300 Dollar/kWh, 2019 bei 156 Dollar/kWh, Tendenz weiter fallend. So gab z. B. die Chefin von General Motors, Mary Barra 2016 bekannt, dass die Akkukosten des Chevrolet Bolt bei ca. 145 Dollar/kWh liegen würden, für 2022 rechnete sie mit Akkukosten von 100 Dollar/kWh. Eric Feunteun, Leiter der Sparte Elektromobile bei Renault, teilte im Juli 2017 mit, dass Renault pro kWh Akku 80 Dollar bezahle. Auch die Marktpreise für Li-Ion-Akkus einschließlich Gewinnmarge sollen bis 2030 unter 100 $/kWh sinken. Für 2015 gab das Energieministerium der Vereinigten Staaten die Kosten von Lithium-Ionen-Akkumulatoren für Elektroautos mit ca. 250 $/kWh an; angestrebt wurde ein Wert von 125 $/kWh im Jahr 2022. Ursachen für den Preisrückgang sind die zunehmende Massenproduktion, welche die Stückkosten durch bessere Technologien und Skaleneffekte verringert. Nach einer Studie von McKinsey sind die Akkupreise zwischen 2010 und 2016 um 80 Prozent gefallen. Für 2021 wurden mittlere Kosten für Batteriezellen von 121 US$/kW angegeben. Allerdings sind zahlreiche Rohmaterialien im Laufe des Jahres 2021 deutlich teurer geworden. Die Kosten eines kompletten Speichersystems sind durch zusätzliche Kosten u. a. für Einkapselung, Kühlung, Stromanschlüsse, Steuerung und ggf. Umrichter wesentlich höher. An der Pennsylvania State University wurde ein LEP-Akku entwickelt, der ohne das seltene Kobalt auskommt und daher günstiger zu produzieren sein sollte. Herstellungsländer 2022 befanden sich 77 % der Herstellkapazitäten für Lithium-Ionen-Akkumulatoren von 1163 GWh jährlich in China, gefolgt von je 6 % in Polen und den USA. Sechs der zehn größten Hersteller im Jahr 2022 hatten ihren Hauptsitz in China. Verwendung Einsatzgebiete Akkumulatoren werden oft verwendet, wenn ein elektrisches oder elektronisches Gerät oder Fahrzeug ohne dauerhafte Verbindung zum festen Stromnetz oder zu einem Generator betrieben werden soll. Da sie teurer sind als nicht wiederaufladbare Primärbatterien, kommen sie vor allem in solchen Geräten zum Einsatz, die regelmäßig benutzt werden und einen nicht vernachlässigbaren Strombedarf haben, wie Mobiltelefone, Laptops oder Akkuwerkzeuge. In Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor dient ein Akku in Form der Starterbatterie dazu, Strom für Licht, Bordelektronik und vor allem den Anlasser zum Starten des Verbrennungsmotors zu liefern. Läuft der Motor, wird der Akkumulator über den als Lichtmaschine bezeichneten Generator wieder aufgeladen. Ähnliches gilt für Schiffe und Flugzeuge. Fahrzeuge mit batterieelektrischem Antrieb beziehen die Energie zum Fahren aus Akkuzellen, diese werden in ihrer Gesamtheit zur Unterscheidung von Starterbatterien als Antriebsbatterie bezeichnet. Auch Schiffe und Flugzeuge gibt es mit batterieelektrischem Antrieb. Akkus kommen auch in Form von Batteriespeichern zum Einsatz, um Schwankungen bei der regenerativen Erzeugung von Strom mit Wind und/oder Sonne auszugleichen. Batterie-Speicherkraftwerke werden u. a. eingesetzt zur Abdeckung von Spitzenlasten im Stromnetz und auch zur Netzstabilisierung in Stromnetzen. Möglich ist auch der Betrieb als Inselanlage in einem Inselnetz, wenn sich eine abgelegene Verbrauchsstelle nicht oder nur zu unverhältnismäßig hohen Kosten an das Stromnetz anschließen lässt. Oft sind solche Verbrauchsstellen zusätzlich noch mit einem Notstromaggregat ausgerüstet, das einspringt, bevor die Ladung der Akkus z. B. nach mehrtägiger Windstille nicht mehr ausreicht. Beispiele für solche Installationen sind nicht nur abgelegene Hütten, Mobilfunk-Basisstationen in wenig erschlossenen Regionen oder Weltraumsatelliten, sondern auch viele Parkscheinautomaten, bei denen ein Anschluss an das Stromnetz teurer wäre als die Installation einer Solarzelle und eines Akkumulators. Akkuspeicher werden von Besitzern von privaten Solaranlagen genutzt, um den selbst erzeugten Strom zu anderen Zeiten nutzen zu können, und damit v. a. Preisunterschiede, Abgaben und Umlagen gegenüber einer Netzeinspeisung mit Bezug aus dem Netz zu anderen Zeiten zu vermeiden. Konventionelle U-Boot-Antriebe bestehen aus Dieselmotoren mit Generatoren (Fahren und Laden der Akkumulatoren bei nicht getauchter Fahrt/Schnorcheln) und mit Akkumulatoren betriebenen Elektromotoren (Tauchfahrten). Akkumulatoren dienen in Systemen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) auch zur kurz- bis mittelfristigen Überbrückung von Ausfällen der stationären Energieversorgung. Wichtige Bereiche, die es mit einer Notstromversorgung abzusichern gilt, sind z. B. Rechenzentren, Alarmsysteme und lebenserhaltende Systeme in Krankenhäusern. Werden hohe Leistungen benötigt oder sind längere Zeiträume zu überbrücken, wird noch ein Dieselgenerator zusätzlich installiert; die Akkus übernehmen dann die Versorgung nur so lange, wie der Dieselgenerator zum Anspringen und Erreichen der Nenndrehzahl benötigt. Falls die so zu überbrückende Zeit nur kurz ist, können dafür auch andere Systeme als Akkumulatoren eingesetzt werden, insbesondere auf der Basis von Schwungmassen oder gar Kondensatoren. Auswahlkriterien Kriterien für die Auswahl eines Akkumulatortyps für eine bestimmte Anwendung sind unter anderem: Die gravimetrische Energiedichte, auch als spezifische Energie bezeichnet. Sie sagt aus, wie viel elektrische Energie ein Akkumulator pro Masseneinheit (zum Beispiel Kilogramm) liefern kann. Dieser Wert ist besonders interessant für elektrisch angetriebene Fahrzeuge. Herkömmliche Bleiakkumulatoren erreichen hier rund 30 Wh/kg, Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion-Akkus) bis zu 140 Wh/kg. Die volumetrische Energiedichte. Sie sagt aus, wie viel Wh elektrischer Energie ein Akkumulator pro Volumen (zum Beispiel pro Liter Rauminhalt) liefern kann. Hier liegt der Wert für herkömmliche Bleiakkumulatoren bei ca. 50 Wh/l, bei Li-Ion-Akkus etwa 500 Wh/l. Der maximal mögliche Entladestrom. Er ist wichtig für alle Anwendungen, bei denen kurzzeitig sehr hoher Leistungsbedarf besteht. Dieses ist zum Beispiel beim Starten von Fahrzeugmotoren der Fall, aber auch bei Elektrowerkzeugen und Autofokus-Kameras, insbesondere solchen mit integrierten Blitzgeräten. Die möglichen Dimensionen (Abmessungen und Gewicht) und Bauformen der Akkuzelle. Sie sind entscheidend, wenn der Akkumulator auf möglichst kleinem Raum in elektronischen Geräten integriert werden soll. Ein gasdichter Aufbau etwa eines Gel-Bleiakkumulators ermöglicht den lageunabhängigen Einsatz ohne Gefahr durch auslaufenden Elektrolyt oder korrosive Gase Der Memory-Effekt bei NiCd oder Batterieträgheitseffekt bei NiMH tritt abhängig vom Lade- und Entladeverfahren auf und führt unter Umständen zu erheblichen Verringerungen der Kapazität (NiCd) oder der Spannung (NiMH). In Anwendungen, bei denen der Akkumulator nicht regelmäßig vollständig entladen und wieder voll aufgeladen wird, sollten deshalb Akku-Arten verwendet werden, die für diese Effekte nicht anfällig sind, zum Beispiel Blei-Akkus oder Li-Ion-Akkus. Aus der Anwendung der oben genannten Kriterien ergeben sich für jeden Akkutyp einige typische Anwendungsgebiete, wobei insbesondere bei NiCd-, NiMH- und Li-Ion-Akkus die Übergänge fließend sind: Bleiakkumulator: Starter-Batterien für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, Antriebsbatterien für Flurfördergeräte, Stationärbetrieb in Notbeleuchtungsanlagen und Insel-Fotovoltaik-Anlagen NiCd-Akku: Elektrowerkzeuge, Antriebe im Modellbau, portable elektronische Geräte mit kurzzeitig hoher Stromaufnahme (Foto-Blitzgeräte), Antriebsbatterien für Elektroautos, Bsp.: Citroën AX electrique NiMH-Akku: portable elektronische Geräte mit konstanter Stromaufnahme, Modellbau, Elektroautos, Bsp.: General Motors EV1, Toyota Prius Li-Ion-Akku: portable elektronische Geräte mit kleinen Abmessungen und langer Betriebszeit (Mobiltelefone, Notebooks, Kameras) Li-Po-Akku (auch Lipo, Lithium-Polymer): Antriebe im Modellbau, Mobiltelefon, Antriebsbatterie für extreme Reichweiten, Bsp.: Kruspan-Hotzenblitz Li-Mn-Akku: Antriebe im Modellbau, neue Profiklasse von Elektrowerkzeugen, Pedelecs, Fahrzeugakku für hohe Reichweiten Li-Fe-Akku: Antriebe im Modellbau, neue Profiklasse von Elektrowerkzeugen, Fahrzeugakku für hohe Reichweiten Lithium-(Nano)-Titanat-Akku: Antrieb von Elektrokraftwagen mit großen Reichweiten kein Akku, sondern Alkali-Mangan-Zellen: bei Anwendungen mit so geringem Energieverbrauch, dass sie damit länger als ein Jahr laufen, wie Uhren, Fernbedienungen, Thermometer, Feuermelder, selten benutzte Waagen. Weiterentwicklung Als Weiterentwicklung der herkömmlichen Akkumulatoren werden Brennstoffzellen-Systeme verwendet, die elektrische Energie ohne exotherme Verbrennung aus chemischer Energie in Wasserstoff oder Methanol umwandeln und diesen Prozess teilweise auch umkehren können (Reversible Brennstoffzelle). Da die Brennzelle selbst keine Energie speichern kann, muss deshalb immer zusätzlich auch ein Speichersystem verwendet werden, dessen Raumbedarf und Gewicht zu berücksichtigen sind. Dabei erfordern die Speichermedien Wasserstoff, Methanol und ähnliche Gase bzw. leichtflüchtige Flüssigkeiten andere technische Anforderungen als Akkumulatoren. Die Begriffe elektrochemische Zelle und Redox-Flow-Zelle sind parallel entstanden. Konkurrierende Energiespeicher sind Hydraulikspeicher, bei denen die Energie mechanisch gespeichert wird. Entsorgung Das Batteriegesetz besagt, dass Batterien und Akkumulatoren nicht in den Hausmüll geworfen werden dürfen. Mit der Zeit wird die Außenhülle einer Batterie oder eines Akkumulators durch Korrosion zersetzt, sodass umweltschädliche und giftige Chemikalien auslaufen. Passiert dies auf einer Mülldeponie, gelangen die giftigen Schadstoffe in unser Ökosystem, die Schadstoffe der Batterie versickern in unser Grundwasser und können so möglicherweise ins Trinkwasser gelangen oder Pflanzen schaden. Damit dies nicht geschehen kann, müssen Batterien und Akkus zum Sondermüll gegeben werden, wo sie umweltgerecht entsorgt werden. Literatur Fritz Paul Beck, Karl-Joachim Euler: Elektrochemische Energiespeicher. 2 Bände. 1984. Edmund Hoppe: Die Akkumulatoren für Elektricität. Julius Springer, Berlin 1892. Thomas B. Reddy (Hrsg.): Linden’s Handbook of Batteries. 4. Auflage. McGraw-Hill, New York 2011, ISBN 978-0-07-162421-3. Lucien F. Trueb, Paul Rüetschi: Batterien und Akkumulatoren. Mobile Energiequellen für heute und morgen. Springer, Berlin 1998, ISBN 3-540-62997-1. Martin Winter, Jürgen O. Besenhard: Wiederaufladbare Batterien. Teil 1: Akkumulatoren mit wäßriger Elektrolytlösung. In: Chemie in unserer Zeit, 1999, 33, Nr. 5, S. 252–266; doi:10.1002/ciuz.19990330503 oder chemie.uni-mainz.de (PDF). Martin Winter, Jürgen O. Besenhard: Wiederaufladbare Batterien. Teil 2: Akkumulatoren mit nichtwäßriger Elektrolytlösung. In: Chemie in unserer Zeit, 1999, 33, Nr. 6, S. 320–332; doi:10.1002/ciuz.19990330603 oder chemie.uni-mainz.de (PDF). DIN 40 729 Akkumulatoren – Galvanische Sekundärelemente – Grundbegriffe. Bekanntmachung, betreffend die Einrichtung und den Betrieb von Anlagen zur Herstellung elektrischer Akkumulatoren aus Blei oder Bleiverbindungen. 11. Mai 1898. In: Deutsches Reichsgesetzblatt, 1898, Nr. 19, S. 176–180. Volltext (Wikisource) Weblinks Ratgeber Batterien und Akkus. (PDF 3,7 MB) Umweltbundesamt. Einzelnachweise


text: André-Marie Ampère (* 20. Januar 1775 in Lyon, Frankreich; † 10. Juni 1836 in Marseille) war ein französischer Physiker und Mathematiker. Er war der herausragende Experimentator und Theoretiker der frühen Elektrodynamik. Ampère erklärte den Begriff der elektrischen Spannung und des elektrischen Stromes und legte die Stromrichtung fest. Nach ihm wurde 1893 die SI-Einheit der elektrischen Stromstärke und zugleich die SI-Einheit der magnetischen Durchflutung benannt. Leben Ampère war der Sohn von Jean-Jacques Ampère und dessen Ehefrau Jeanne-Antoinette de Sarcey. Er fiel schon früh als wissbegieriger Knabe und durch sein gutes Gedächtnis auf. Sein Vater war ein Verehrer von Jean-Jacques Rousseau und erzog Ampère nach dessen Emile, seine Mutter sorgte für seine religiöse Verwurzelung im Katholizismus. Ampère las als Jugendlicher Buffons Naturgeschichte und systematisch die 35 Bände der Enzyklopädie von Denis Diderot und Jean d'Alembert und lernte Griechisch, Latein und Italienisch. Sein Vater wurde 1793 nach dem Fall von Lyon (während der Französischen Revolution) als Girondist hingerichtet (als Friedensrichter hatte er zuvor einen führenden Jakobiner in Lyon, Joseph Chalier, verhaften und hinrichten lassen), was bei Ampère eine tiefe Krise auslöste. Als Achtzehnjähriger befasste er sich mit den Lehrbüchern des Schweizer Mathematikers Leonhard Euler und der klassischen Mechanik von Joseph-Louis Lagrange. Im gleichen Alter entwickelte er eine Plansprache, die er als friedensförderndes Werkzeug ansah. Er wandte sich ebenfalls der Botanik, der Metaphysik und der Psychologie zu, ehe er Mathematik und Physik studierte. Nachdem das elterliche Vermögen zusammengeschmolzen war, gab er Privatunterricht, besonders in Mathematik. Seine Kontakte zur Außenwelt waren aber gering. Im Jahre 1796 lernte er Julie Carron kennen, die er 1799 heiratete. Sie war etwas älter und stammte aus einer angesehenen bürgerlichen Familie in einem Nachbarort von Ampère. Obwohl sie aus ähnlichem sozialem Hintergrund kamen, war Ampère keine gute Partie und er warb lange und hartnäckig um sie, was in seinem Tagebuch dokumentiert ist. 1800 wurde ihr Sohn Jean-Jacques Ampère geboren, der ein bekannter Historiker, Philologe und Schriftsteller wurde. 1802 wurde er Lehrer für Physik und Chemie an der École centrale in Bourg-en-Bresse. Im selben Jahr verfasste Ampère ein mathematisches Werk zu einem wahrscheinlichkeitstheoretischen Aspekt von Glücksspielen, und zwar der Frage der Wahrscheinlichkeit des Ruins des Spielers bei stetigem Einsatz eines festen Bruchteils seines Kapitals. Die Arbeit machte ihn unter Wissenschaftlern in Paris bekannt. Bald darauf verfasste er eine Arbeit zur theoretischen Mechanik und eine Abhandlung über partielle Differentialgleichungen, die ihm 1814 die Mitgliedschaft in der französischen Akademie der Wissenschaften (damals Institut Impèrial) einbrachte. Die vier Jahre seiner ersten Ehe waren die glücklichsten seines Lebens. Im Jahr 1803 starb nach vierjähriger Ehe seine Frau, die sich von der Geburt des Sohnes nie völlig erholt hatte. Ampère war tief getroffen und zog im Jahr 1804 nach Paris. Sein Interesse für Mathematik erlahmte, und er befasste sich zunehmend mit den Schriften von Kant, allgemeiner Wissenschaftstheorie und mit der Chemie. Ampère war Repetitor für Mathematik an der Pariser École polytechnique, was ihn aber bald langweilte. Im Jahre 1808 wurde er Generalinspektor der Universitäten, was er bis auf ein paar Jahre in den 1820er Jahren bis zu seinem Tod blieb. Ab 1819 lehrte er außerdem Philosophie an der Historisch-Philosophischen Fakultät der Sorbonne und 1820 wurde er Assistenzprofessor in Astronomie. 1824 erhielt er den Lehrstuhl für Experimentalphysik am Collège de France. Im August 1806 heiratete er in Paris Jeanne-Françoise Potot (1778–1866), die Ehe war aber unglücklich und wurde bald geschieden. Aus dieser Ehe stammt die Tochter Albine (1807–1842). Er musste nun allein für die zwei Kinder aus den beiden Ehen sorgen. Beide bereiteten ihm später Sorgen, seine Tochter war mit einem jähzornigen und oft betrunkenen Armeeoffizier verheiratet und sein Sohn verfiel dem Einfluss von Madame Recamier. 1836 starb Ampère in Marseille auf einer Inspektionstour im Alter von 61 Jahren an einer Lungenentzündung. Er ist in Paris auf dem Cimetière de Montmartre beigesetzt. Werk Ampère stellte drei Jahre nach Amedeo Avogadro unabhängig von diesem das Avogadrosche Gesetz auf. Er war auch offen für die Arbeiten von Humphry Davy, die die Grundfesten der französischen Schule der Chemie (Antoine Laurent de Lavoisier) erschütterten: für Lavoisier war Sauerstoff der Träger des Säureprinzips, nach Davys Entdeckung von Natrium und Kalium fand sich dieser aber in starken Basen. Damit löste sich auch das Rätsel des grünen Gases (Chlorgas) bei der Zersetzung von Salzsäure; Ampère wie Davy vermuteten, dass es ein neues Element (Chlor) sein könnte (während man nach der Lavoisier-Theorie Sauerstoff als Bestandteil vermutete). Da Ampère aber weder Zeit noch Mittel hatte, dem weiter nachzugehen, gilt Davy als dessen Entdecker. Später (1813) erkannte Ampère die Verwandtschaft des gerade in Seetang entdeckten Jods mit Chlor, in der öffentlichen Anerkennung als Entdeckung eines neuen Elements kamen ihm aber wieder andere zuvor. Er versuchte die chemische Affinität von Molekülen, die aus punktförmigen Atomen bestehen, aus der Geometrie von geometrischen Körpern (zum Beispiel Tetraeder, Oktaeder oder Würfel) abzuleiten. Beispielsweise bildeten bei Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff vier Moleküle ein Tetraeder, bei Chlor acht Moleküle ein Oktaeder (nach Ampère); Verbindungen aus Elementen konnten nur bestehen, falls sie reguläre Polyeder bildeten (was bei Tetraeder und Oktaeder nicht möglich war, wohl aber zwei Tetraeder mit einem Oktaeder zu einem Dodekaeder). Ampères spekulativere Arbeiten zur Chemie fanden jedoch bei anderen Gelehrten seiner Zeit kaum Interesse. Seine bedeutendsten Arbeiten entstanden ab 1820 und machten ihn zum Begründer der Elektrodynamik. Im Jahr 1827 verschlechterte sich Ampères Gesundheitszustand und er wandte sich von der Elektrodynamik anderen Gebieten zu (Philosophie, Logik, Anatomie, Kristalloptik, Botanik). In der Philosophie war er von Kant beeinflusst und war sogar einer der Ersten in Frankreich, die dessen Werk ernsthaft rezipierten. Für Ampère war dies eine Alternative zu der damals in Frankreich vorherrschenden sensualistischen Erkenntnistheorie von Étienne Bonnot de Condillac. Ampère lehnte aber gleichzeitig die Lehre von Raum und Zeit als A-priori-Anschauungen nach Kant ab, behielt aber dessen Unterscheidung von Phänomenen und Noumenon. Er folgte teilweise der Lehre seines Freundes Maine de Biran im Nachweis der Existenz einer unabhängigen materiellen Welt, von Gott und Seele. Ampère vertrat ein hypothetisch-deduktives Verfahren des wissenschaftlichen Erkenntnisgewinns: Der Naturforscher stellt eine Hypothese auf und fragt sich, welche Experimente unternommen werden müssen, um die Theorie zu stützen oder zu falsifizieren. Dabei ging er pragmatisch vor: Hypothesen konnten frei eingeführt werden, wichtig war nur, wie erfolgreich sie in der Naturerklärung waren. Später beschäftigte er sich mit der Naturphilosophie und der prästabilierten Harmonie von Gottfried Wilhelm Leibniz. Da das Denken des Menschen ein Bild des Denkens Gottes sei und Gott das Universum geschaffen habe, sollte nach Leibniz des Menschen Geist imstande sein, das Universum in reinen Denkakten zu verstehen: Sein und Denkgesetze sollten also einander entsprechen. Einheit der Wissenschaft sollte die Widerspiegelung des göttlichen Geistes sein. Ampère strebte danach, alle Wissenschaften zu klassifizieren, und veröffentlichte darüber 1834 ein Buch. Unter den 64 Disziplinen waren auch einige neu von ihm eingeführt worden, wie die technische Kinematik und Kybernetik. In der Mathematik ist die Monge-Ampèresche Gleichung nach ihm benannt, eine nichtlineare partielle Differentialgleichung zweiter Ordnung, die in der Differentialgeometrie und bei Transportproblemen Anwendung findet und mit der sich Ampère um 1820 befasste (und davor Gaspard Monge). Arbeiten zur Elektrodynamik Im Frühherbst 1820 wurde Ampère, der nun schon 45 Jahre alt war und dessen bisherige wissenschaftliche Arbeiten höchstens als Fußnoten in Lehrbüchern erschienen wären, durch François Arago auf die Versuche Hans Christian Ørsteds zur Ablenkung einer Magnetnadel durch den elektrischen Strom aufmerksam. Ampère wiederholte den Versuch und erkannte, dass Ørsted die Ablenkung des Magneten durch das Erdmagnetfeld nicht beachtet hatte. Mit einer verbesserten Versuchsanordnung konnte Ampère nun feststellen, dass sich die Magnetnadel immer senkrecht zum stromdurchflossenen Leiter stellte. Ampère nahm nun als Modellhypothese an, dass jeder Magnetismus seine Ursache in elektrischen Strömen habe und Ströme Magnetfelder erzeugen. Er überprüfte seine Hypothese – hypothetisch-deduktiv – zwischen dem 18. September und dem 2. November 1820 und konnte in aufeinanderfolgenden Versuchen nachweisen, dass zwei stromdurchflossene Leiter eine Anziehungskraft aufeinander ausüben, wenn in beiden Leitern die Elektrische Stromrichtung gleich ist, und dass sie eine Abstoßungskraft aufeinander ausüben, wenn die Stromrichtung entgegengesetzt ist. Ampère konstruierte ein Gerät zur Messung des Stroms, das er Galvanometer nannte (unabhängig von Ampère tat dies Johann Schweigger in Deutschland). Ampère verfeinerte seine Hypothese, indem er annahm, dass jeder Magnet viele Moleküle enthält, die jeweils einen kleinen Kreisstrom erzeugen (sog. Ampèresche Molekularströme zur Erklärung des Magnetismus). Er erkannte, dass die fließende Elektrizität die eigentliche Ursache des Magnetismus ist. Im Jahr 1822 beschäftigte sich Ampère mit der Kraft zwischen zwei nahe beieinander liegenden stromdurchflossenen Leitern. Er konnte zeigen, dass diese Kraft zu dem Kehrwert des Abstands proportional ist. Bei der mathematischen Behandlung dieser Phänomene nahm er sich das Gravitationsgesetz (als Punkt-Kraft-Gesetz) von Isaac Newton zum Vorbild. Da der Strom jedoch als gerichtete Größe behandelt werden muss und die Stromstärke die Zeit als neue Größe enthält, hat das ampèresche Modell nur eine beschränkte Gültigkeit. Ampère erklärte den Begriff der elektrischen Spannung und des elektrischen Stromes und setzte die Stromrichtung fest. Neben der Begründung der Elektrodynamik erkannte Ampère das Prinzip der elektrischen Telegrafie (Vorschlag eines elektromagnetischen Telegraphen mit Jacques Babinet 1822), der aber über größere Entfernungen wenig praktikabel war. Erstmals realisiert wurde ein elektrischer Telegraph 1833 von Carl Friedrich Gauß und Wilhelm Eduard Weber in Göttingen. Ampère glaubte, dass das Erdmagnetfeld durch starke elektrische Ströme ausgelöst wird, die in der Erdrinde von Osten nach Westen fließen. James Clerk Maxwell zählte Ampères Arbeiten über Elektrodynamik in seinem Treatise on electricity and magnetism zu den glänzendsten Taten, die je in der Wissenschaft vollbracht worden sind. Seine Schrift ist in der Form vollendet, in der Präcision des Ausdrucks unerreichbar und ihre Bilance besteht aus einer Formel, aus der man alle Phänomene, die die Electricität bietet, abzuleiten vermag, und die in allen Zeiten als Cardinal-Formel der Electrodynamik bestehen bleiben wird. Gleichzeitig vermutete Maxwell, dass der Newton der Electricität, wie ihn Maxwell nennt, seine Theorie nicht allein aus induktiven Schlussfolgerungen (aus dem Experiment) erhalten habe, sondern einem anderen Weg folgte und dann vom Gerüst, das ihm zur Aufrichtung seines Gebäudes diente, alle Spuren entfernt hat. Charakterzüge Ampères Charakter war von großer Liebenswürdigkeit und Sensibilität geprägt. Er neigte aber auch zu Überschwang und zur Melancholie, verstärkt durch mehrere Schicksalsschläge, zur Unentschlossenheit und einer gewissen Hilflosigkeit in Alltagsdingen und seine Zerstreutheit war sprichwörtlich. In seiner wissenschaftlichen Arbeit war er von großer Beharrlichkeit, folgte aber im Allgemeinen keinem systematischen Plan, sondern folgte einem Geistesblitz fieberhaft bis zu dessen Ausarbeitung. Ampère hatte eine Neigung zu metaphysischen Spekulationen und war tief religiös. Ehrungen Zu Ehren Ampères ist die SI-Einheit des elektrischen Stromes „Ampere“ (Einheitenzeichen A) benannt worden. Er wurde durch Namensnennung auf dem Eiffelturm geehrt. Nach ihm ist seit 1935 ein Mondberg, der Mons Ampère, benannt. 1814 wurde er Mitglied der Académie des sciences in Paris und 1822 Fellow der Royal Society of Edinburgh. Ab 1825 war er korrespondierendes Mitglied der Königlichen Akademie der Wissenschaften und Schönen Künste von Belgien, ab 1827 der Preußischen Akademie der Wissenschaften sowie auswärtiges Mitglied der Royal Society. Im Dezember 1830 wurde er zum Ehrenmitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften in St. Petersburg gewählt. Nach ihm ist die Pflanzengattung Amperea aus der Familie der Wolfsmilchgewächse (Euphorbiaceae) benannt. Schriften Considerations sur la théorie mathématique du jeu, Perisse, Lyon Paris 1802, online lesen im Internet-Archiv Briefe: Henriette Cheuvreux (Hrsg.): Journal et correspondance de André-Marie Ampère. Recueillis par Mme H. C. J. Hetzel, Paris 1872, online lesen im Internet-Archiv André-Marie Ampère. Correspondance et souvenirs (de 1793 a 1805). Recueillis par Madame H. C. J. Hetzel, Paris 1877 (7. Auflage), online lesen im Internet-Archiv André-Marie Ampère. Journal et correspondance (1793 à 1805). Recueillis par Madame H. C. Paul Ollendorff, Paris 1893 (9. Auflage), online lesen im Internet-Archiv Henriette Cheuvreux (Hrsg.): André-Marie Ampère et Jean-Jacques Ampère. Correspondance et souvenirs (de 1805 a 1864). Recueillis par Madame H. C. J. Hetzel, Paris 1875 (im Internet-Archiv: Band 1, 2) Correspondance du Grand Ampère, 3 Bände, Paris 1936 bis 1943 Literatur François Arago: Ampère. In: Franz Aragos Sämtliche Werke, Band 2, Leipzig 1854, S. 3–94. James R. Hofmann: André-Marie Ampère. Cambridge University Press 1996 Christine Blondel: A.-M. Ampere et la creation de l'electrodynamique 1820–1827, Paris, Bibliotheque Nationale 1982 Louis de Broglie: André Marie Ampère. In: Louis de Broglie, Elementarteilchen, Hamburg 1954, S. 245–269. Adolphe Quételet: Notice sur M. Ampère, né à Lyon en 1775, mort à Marseille, le 10 juin 1836, Annuaire de l’Académie royale des sciences et belles-lettres de Bruxelles 3, 1837, S. 134–136 (Nachruf; französisch; ) Charles-Augustin Sainte-Beuve: Ampère. Sa jeunesse, ses études diverses, ses idées métaphysiques, etc. (Nachruf; französisch), Revue des deux mondes 9, 1837, S. 389–422 (); Revue du Lyonnais 5, 1837, S. 332–372 () Célébration à Lyon du Centenaire de la mort d'André-Marie Ampère 1836–1936, 2 Bände, Lyon 1936 Jules Barthélemy-Saint-Hilaire: Philosophie des deux Ampère, Didier, Paris 1866 () Claude-Alphonse Valson: La vie et les travaux d’André-Marie Ampère. Vitte et Perrussel, Lyon 1886 (französisch), online lesen im Internet-Archiv Tomáš Borec: Guten Tag, Herr Ampère. Wissenswertes und Unterhaltsames über berühmte Wissenschaftler und nach ihnen benannte Maßeinheiten. Harri Deutsch, Thun Frankfurt am Main 1979, ISBN 3-87144-372-7 (Übersetzung aus dem Slowakischen, Originaltitel Dobrý deň, pán Ampère) L. Pearce Williams: André-Marie Ampère als Physiker und Naturphilosoph. Spektrum der Wissenschaft, März 1989, S. 114–124. Ernst Schwenk: Maßmenschen. Von Ampère und Becquerel bis Watt und Weber. Wer den internationalen Maßeinheiten den Namen gab. Oesch, Zürich 2003, ISBN 3-0350-2005-1. Friedrich Steinle: Explorative Experimente. Ampère, Faraday und die Ursprünge der Elektrodynamik, Franz Steiner, Berlin 2005, ISBN 3-515-08185-2. K. Jäger, F. Heilbronner (Hrsg.): Lexikon der Elektrotechniker. VDE Verlag, 2. Auflage von 2010, Berlin/Offenbach, ISBN 978-3-8007-2903-6, S. 20–21. P. Volkmann: Technikpioniere: Namensgeber von Einheiten physikalischer Einheiten. VDE Verlag, Berlin/Offenbach 1990, ISBN 3-8007-1563-5, S. 19–22. Isaac Asimov: Biographische Enzyklopädie der Naturwissenschaften und der Technik. Herder, Freiburg/Basel/Wien 1974, ISBN 3-451-16718-2, S. 203–204. Weblinks Ampère-Museum (französisch und englisch), in der Nähe von Lyon. @.Ampère et l’histoire de l’électricité beim Centre national de la recherche scientifique (französisch) Einzelnachweise Mathematiker (19. Jahrhundert) Physiker (19. Jahrhundert) Chemiker (19. Jahrhundert) Persönlichkeit der Elektrotechnik Hochschullehrer (Collège de France) Hochschullehrer (École polytechnique) Mitglied der Société philomathique de Paris Mitglied der Académie des sciences Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften Auswärtiges Mitglied der Royal Society Mitglied der Preußischen Akademie der Wissenschaften Ehrenmitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften Mitglied der Royal Society of Edinburgh Mitglied der Königlichen Akademie der Wissenschaften und Schönen Künste von Belgien Person (Lyon) Franzose Geboren 1775 Gestorben 1836 Mann