13.12.2012

Eine kleine Geschichte des Lichts

Der Kampf gegen die Dunkelheit

Ulrich Kilian

Zu allen Zeiten fürchteten Menschen die Finsternis. Ihr das Licht entgegenzusetzen gehört sicher zu den uralten Rezepten der Menschheit. Anfangs war die Lichterzeugung eine Zugabe des Feuers, denn diese erste künstliche Lichtquelle war vornehmlich zum Kochen, Heizen und als Schutz gegen wilde Tiere „erfunden“ worden. Doch es ist kaum vorstellbar, dass das Feuer nicht von Beginn an auch gezielt dazu genutzt wurde, die Finsternis zu vertreiben. Wenn sich die Sippe um das Lagerfeuer versammelte, erwärmten die Flammen nicht nur die Körper, sondern auch die Seele. Stifteten Zusammenhalt. Vertrieben die Angst. Die Geschichte der Menschheit ist auch die Geschichte des Kampfes gegen die Dunkelheit.

Irgendwann wird einer unser Vorfahren einen Scheit aus dem Feuer genommen und ihn als Fackel benutzt haben. Die Einheit von Kochen, Heizen, Schützen und Leuchten löste sich auf, Licht wurde eigenständig. Dann entdeckten unsere Urahnen, dass Pech oder Harz besonders hell brennen. Sie wickelten es um ihre Holzscheite und hatten damit ein neues und effizienteres Leuchtmittel entdeckt.

Die ältesten prähistorischen Lampen wurden in den Höhlen von Lascaux in Südfrankreich gefunden. Einfache ausgehöhlte Steine, in denen Tierfette verbrannten, dienten hier vor 40.000 Jahren den berühmten Höhlenmalern als Arbeitslampen. Rekonstruktionen dieser Lampen haben gezeigt, dass mehrere von ihnen durchaus in der Lage waren, die unterirdischen Ateliers zu erhellen. Um 2000 v. Chr. begann in Babylon der Handel mit Brennstoffen für Lampen, vor allem Sesamöl wurde auf den Märkten angeboten. Künstliche Beleuchtung war jedoch noch ein Luxusartikel und nur für Wenige erschwinglich: Für den Monatslohn eines Handwerkers waren nur zehn Liter des kostbaren Öls zu bekommen.

Öl- und Talglampen bildeten über viele Jahrhunderte die gebräuchlichsten Lichtquellen. Während sich ihre Geschichte bis zu den südfranzösischen Höhlen zurückverfolgen lässt, sind die Ursprünge der Kerze nicht genau bekannt. Die Griechen kannten sie vermutlich noch nicht, die Römer hingegen benutzten wohl welche, vielleicht waren es aber auch die nördlichen Nachbarn der Römer, die Etrusker, denen die Erfindung der Wachskerze zugeschrieben werden muss. Von ihnen ist überliefert, dass sie eine Schnur immer wieder in geschmolzenes Wachs getaucht hätten, bis sich ein dicker Zylinder gebildet hatte. Im Mittelalter war Bienenwachs ein viel genutzter Kerzenrohstoff und die christliche Kirche ein bedeutender „Abnehmer“ – Bienenwachs wurde zu einem wichtigen Handelsgut auf den Märkten.

Die kultivierte Flamme blieb jedoch bis zum 18. Jahrhundert eher ein Luxusgut denn ein Massenartikel. Bequemes und augenfreundliches nächtliches Arbeiten und Lesen war damit nicht möglich. Auch gab es nur wenig Fortschritt bei der Leuchtfülle – wurde mehr Licht benötigt, mussten mehr Lampen her. So wurden im Jahr 1688 allein für die Beleuchtung des Parks von Versailles 24.000 Lichter verwendet, vermutlich alles Wachskerzen. Die feudale Lichtnutzung reihte sich nahtlos in die Verschwendungssucht des Ancien Régime ein. Für das gemeine Volk blieb es jedoch weitgehend dunkel, und wer des Nachts nicht stolpern wollte, war gut beraten, seine eigene Lampe mitzunehmen. Beziehungsweise – wenn man es sich leisten konnte – einen Diener vorauszuschicken, der einem heimleuchtete. Dieses Wort, später überwiegend negativ verwendet, hat hier seinen Ursprung.

Industrialisierung

Lampen waren sehr teuer – das schränkte nicht nur die öffentliche, sondern auch die Arbeitsbeleuchtung ein. Solange man bei Sonnenuntergang aufhörte zu arbeiten, war das kein großes Problem. Doch mit der einsetzenden Industrialisierung änderten sich die Arbeitsprozesse radikal, und damit auch der Beleuchtungsbedarf. In den neu entstandenen Fabriken wurde die Nacht zum Tag gemacht. Mit herkömmlichen Lichtquellen ließ sich dieser Wandel nicht bewerkstelligen, das konnte niemand bezahlen. Also mussten die Lampen besser werden. Ende des 18. Jahrhunderts präsentierte der Schweizer Chemiker François Argand eine neue Lampe auf der Basis der Verbrennungstheorie von Antoine Lavoisier. Der Franzose hatte gezeigt, dass zum Verbrennen Sauerstoff nötig ist. Das bedeutete: Mehr Sauerstoff, mehr Licht. Also entwickelte Argand einen hohlen Docht, der zusätzlichen Sauerstoff ins Innere der Flamme leitete. Dadurch stieg die Verbrennungstemperatur, und dadurch verbrannten nun auch Kohlenstoffpartikel, die vorher als Ruß die Lampen verdreckt hatten. Die neue Lampe verfügte zusätzlich über einen Mechanismus, mit dem sich der Docht heben und senken ließ – dadurch konnte man die Helligkeit regulieren.

Doch auch die Argand-Lampe war nach wie vor nur eine individuelle Beleuchtung. Erst der Umstieg auf Gas sprengte diese Grenzen. Gaslicht war heller als der Schein von Kerzen und Öllampen, es leuchtete gleichmäßiger, und die lästige Pflege des Dochtes entfiel. Und Gas war transportabel, damit ließen sich zentrale Versorgungssysteme realisieren. Bis Mitte des 19. Jahrhunderts hatten viele große Städte in Europa ihr Gaslicht aus eigenen Stadtwerken. Beleuchtung war nun keine individuelle Angelegenheit mehr, sondern ein Produkt industrieller Produzenten.

Trotz allen Fortschritts war auch eine Gaslampe noch eine offene Flamme. Im Theater bekamen die Besucher Kopfweh wegen Sauerstoffmangels, im Museum wurden die Bilder beschädigt, und regelmäßig explodierten Gasbehälter. Zeit für den nächsten Entwicklungsschritt: die elektrische Glühlampe. Als ihr Erfinder gilt Thomas Alva Edison – zurecht, wenn man damit die erste praktisch nutzbare und patentierte elektrische Beleuchtung meint.

Das eigentliche Phänomen – ein glühender Draht – war aber schon länger bekannt. Wie meistens in der Technik- und Wissenschaftsgeschichte, hatte sich die Entwicklung der Glühlampe über einen längeren Zeitraum in kleinen Schritten vollzogen, aber es braucht dann einen, der den entscheidenden Schritt geht. Edison suchte nach einem Material für den Glühfaden, das sich auf hohe Temperaturen erhitzen lässt und gleichzeitig einen hohen elektrischen Widerstand besitzt, damit die Stromstärke niedrig bleibt – der Amerikaner wollte nicht nur eine einzelne Lampe erfinden, sondern ein ganzes Beleuchtungssystem mit einer zentralen Stromquelle. Edison stieß schließlich auf verkohlten Bambus als geeignetes Material.

1881 wurde das neue elektrische Licht auf der ersten Elektrizitätsausstellung in Paris einer breiteren Öffentlichkeit vorgestellt, und schon bald begannen Metropolen wie Berlin, auf elektrische Beleuchtung umzurüsten. In den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts brach unter den europäischen Großstädten ein regelrechter Wettbewerb um den Titel der „Lichtstadt“ aus. Straßenbeleuchtungen wurden immer heller, Schaufenster illuminiert, die Leuchtreklame erfunden. Spätestens jetzt war Licht kein Luxus mehr, sondern Massenware. Die Nationalsozialisten pervertierten schließlich den Lichtwahn und erklärten die „Eroberung der Nacht“, so der Historiker Joachim Schlör, zum expliziten Politikziel.

Konkurrenz bekam die Glühlampe von einem anderen physikalischen Effekt: Gas in einer Glasröhre, an deren Ende sich zwei Elektroden befinden, beginnt zu leuchten, wenn man eine hohe Spannung anlegt. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden die ersten Leuchtröhren erfunden, und Ende der 1930er Jahre konnten sie mithilfe von Leuchtstoffen sogar weißes Licht erzeugen. Das Licht des 20. Jahrhunderts stammte im Wesentlichen aus diesen beiden Quellen: Glühlampe und Leuchtstoffröhre. Die Effizienz wurde gesteigert, die Glüh- zur Halogenlampe und die Leuchtstoffröhre zur kompakten Energiesparlampe weiterentwickelt, doch an den beiden Grundprinzipien änderte sich nichts.

Erst die LED schlägt ein neues Kapitel in der Geschichte des Lichts auf, eine echte Revolution in der Beleuchtungstechnik, die sich nicht allmählich, sondern rasant vollzieht. Die Halbleiter-Leuchten bestechen mit Langlebigkeit und hoher Lichtausbeute, und den Designern geben sie schier unbegrenzte Gestaltungsmöglichkeiten an die Hand – ihr Licht lässt sich wunderbar verteilen, steuern und dimmen. LEDs sind dabei, den Markt nach und nach aufzurollen, sie werden das Licht der Zukunft liefern.

Erschienen in Rotary Magazin 12/2012

Ulrich  Kilian
Dr. Ulrich Kilian ist Theoretischer Physiker und Wissenschaftspublizist. 1998 gründete er das Redaktionsnetzwerk „science & more“. 2012 erschien sein Buch „Das große Buch vom Licht“ (Primus Verlag). www.science-and-more.de

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