Geschichte

Eine lange Tradition: Physikvorlesungen seit dem 15. Jahrhundert

Physikalische Erkenntnisse sind den Hörern der Leipziger Universität schon seit der Universitätsgründung im Jahre 1409 vermittelt worden. Zunächst wurden allerdings die Schriften des Aristoteles in lateinischer Sprache "traktiert" und die Magister darauf vereidigt.

Im Jahre 1557 wurde in Leipzig mit der Einrichtung der mit festem Gehalt verbundenen sogenannten Professuren alter Stiftung auch eine solche für Physik geschaffen. Seither sind uns mindestens die Namen und die Herkunft der Leipziger Physikprofessoren bekannt. Im 16. und 17. Jahrhundert haben ihre Schriften den Fortschritt der Physik allerdings kaum befördert. Das lassen die in scholastischer Weise abgefassten lateinischen Traktate wie z.B. "De igne fatuo" (Über das Irrlicht) oder "De quantitatibus occultis" verständlich erscheinen.

Johann Heinrich Winkler - Aufklärer und Experimentator

Schon zu Beginn des 18. Jahrhunderts wurden die Physikvorlesungen in Leipzig durch Demonstrationen unterstützt; die Apparatelisten sind uns erhalten geblieben. Damit wurde eine bis heute fortwirkende Tradition der Leipziger Physik begründet, überdies durften mit königlicher Erlaubnis diese Vorlesungen in deutscher Sprache gehalten werden.

Von den Physikprofessoren der Zeit von 1710 bis 1785, in die das Entstehen der Experimentalphysik fällt, soll hier nur J. H. Winkler hervorgehoben werden. Er war zunächst als Lehrer an der Thomasschule tätig. Als Anhänger von Christian Wolff, einem führenden Vertreter der Aufklärung, erhielt er 1739 eine außerordentliche Philosophie-Professur, 1742 bis 1750 war er ordentlicher Professor für Griechisch und Latein und ab 1750 Professor für Physik. Bald nach Beginn seiner Tätigkeit an der Universität hat Winkler Experimente zur Elektrizitätslehre ausgeführt. Mit einer verbesserten Influenzmaschine konnte er Leidener Flaschen auf hohe Spannungen aufladen. Damit führte er eindrucksvolle Schauversuche in Apels Garten an der Pleiße durch, wozu sogar die sächsischen Prinzen aus Dresden anreisten. Auch Goethe gehörte später zu seinen Hörern.

Winkler betätigte sich aber nicht nur als "Electrisierer", sondern befasste sich mit Spitzenentladungen im Vakuum, was man als einen Ausgangspunkt für heutige Feldemissionsanwendungen ansehen kann. Er publizierte verschiedene Schriften wie "On the effects of electricity upon him and his wife", die ihm die Mitgliedschaft in der Königlich Großbrittannischen Societät der Wissenschaften eingebracht haben mögen. Wie Otto von Guericke, der übrigens auch in Leipzig studiert hatte, war Winkler zeitweilig als Bürgermeister tätig.

Vom Physikalischen Kabinett zum Physikalischen Institut

Die Apparatesammlungen waren zunächst persönlicher Besitz. Da einige Professoren die Mittel nicht aufbringen konnten, sind Anträge an den sächsischen Hof wegen Übernahme der Kaufsumme erhalten. Aus den vorliegenden Inventarverzeichnissen läßt sich manches zum Stand der damaligen Physik entnehmen, wobei neben Kuriositäten zunehmend einfache Instrumente und Demonstrationsversuche zu finden sind. Ein Physikalisches Kabinett mit wenigen unzulänglichen Räumlichkeiten wurde schon 1785 im Paulinum, einem ehemaligen Klostergebäude, durch Umgestaltung einiger Klosterzellen eingerichtet. Die Schwierigkeiten, die sich aus einem mangelnden eigenen Hörsaal mit Sammlungsraum ergaben, waren schon 1711 dem sächsischen Kurfürsten August dem Starken berichtet worden, der übrigens eine Leipziger Vakuumpumpe kaufte, die noch heute im Dresdner Zwinger zu besichtigen ist.

Die Eingaben führten schließlich zur Bewilligung von Mitteln – auch für einen Mechaniker –, und 1835 konnte sogar in dem neu errichteten "Augusteum" (etwa an der Stelle des heutigen Hauptgebäudes) ein eigenständiges Physikalisches Institut installiert werden. Otto Wiener schrieb später, dass es "eines der ersten, wenn nicht das erste staatliche physikalische Institut in Deutschland war." 

Bedeutende Physiker des 19. Jahrhunderts in Leipzig

Gustav Theodor Fechner war der erste Direktor des neuen Instituts. Das optische Dunkelzimmer benutzte Fechner zu physiologisch-optischen Untersuchungen so eindringlich, dass er sich ein Augenleiden zuzog, so dass er bereits 1839 sein Amt niederlegen musste. Er wurde durch seine Arbeiten zur Elektrochemie und zum Magnetismus, durch das Weber-Fechnersche Gesetz sowie durch die später geschriebene "Atomenlehre" und die "Elemente der Psychophysik" bekannt. Seine Untersuchungen zur Verknüpfung von Bewegung und elektromagnetischer Induktion regten später Wilhelm Weber zu grundlegenden Überlegungen an, die bis zum Entstehen der Maxwellschen Feldtheorie die Basis für das Verständnis der elektrischen Erscheinungen bildeten. 

W. Weber, einem der "Göttinger Sieben", war schließlich 1843 das verwaiste Ordinariat zugesprochen worden, das er bis 1849 innehatte. Er führte das physikalische Praktikum für Studenten in Leipzig ein und ließ eine "Magnetische Warte" bauen, also ein völlig eisenfrei errichtetes Labor (hinter dem heutigen Hörsaalgebäude der Universität) für magnetische Messungen. Bekannt wurde seine Arbeit "Elektrodynamische Maßbestimmungen. Über ein allgemeines Grundgesetz der elektrischen Wirkung", das als Fernwirkungstheorie lange Zeit in Konkurrenz zur Maxwellschen Theorie stand. Erst die Experimente von Heinrich Hertz (Nachweis der elektromagnetischen Wellen) brachten die Entscheidung zugunsten der Faraday-Maxwellschen Nahwirkungs- oder Feldtheorie. Weber ist auch durch die Zusammenarbeit mit Carl Friedrich Gauß in Göttingen (Telegraph) und die Einführung absoluter Einheiten zur Messung elektrischer Größen (cgs-System) bekannt geworden und 1891 in Göttingen verstorben.

Unter seinen Nachfolgern ragt Gustav Wiedemann heraus, der seine Leipziger Professur für Physikalische Chemie an Wilhelm Ostwald übergeben hatte. Er schrieb Bücher über Galvanismus und Elektrizitätslehre – wir besprechen in der Festkörperphysik noch heute das "Wiedemann-Franzsche Gesetz". Große Verdienste hat er sich, teilweise auch mit seinem Sohn Eilhard, um die Herausgabe der "Annalen der Physik" erworben. Diese älteste heute noch existierende und in Leipzig verlegte physikalische Zeitschrift konnte 1990 auf ihr 200-jähriges Bestehen zurückblicken.

Später war Paul Drude ihr langjähriger Herausgeber, der 1894 bis 1900 hier eine außerordentliche Professur für Theoretische Physik innehatte, aber leider nicht zum Ordinarius berufen werden konnte. Er arbeitete auch selbst experimentell und schrieb sein bekanntes "Lehrbuch der Optik" in Leipzig. Grundlegende Bedeutung kommt seiner Arbeit "Zur Elektronentheorie der Metalle" zu (1900 in den Annalen der Physik publiziert) mit der Konzeption des "Elektronengases" und der Erklärung des Wiedemann-Franzschen Gesetzes.

Nach Drudes Weggang konnte der letzte überragende Vertreter der klassischen Physik, Ludwig Boltzmann, der ganz wesentlich zur Begründung der Statistischen Physik beigetragen hatte, als erster Ordinarius der Leipziger Theoretischen Physik berufen werden. Da er sich nur sehr schwer an die norddeutschen Verhältnisse gewöhnen konnte, kehrte er 1902 nach Wien zurück.

Otto Wiener und der Institutsneubau in der Linnéstr. 5

Nachdem bereits Wilhelm Hankel einen Neubau durchgesetzt hatte, erwies sich dieses noch heute in der Talstraße 35 existierende Institut wiederum bald als zu klein für die rasch wachsende Physik. Der Nachfolger Wiedemanns, Otto Wiener, konnte 1905 nach vierjähriger Bauzeit ein neues Institut einweihen, das mit seinem Hörsaal für 350 Studenten und 2 000 m2 Laborfläche wohl das seinerzeit größte physikalische Institut Deutschlands war. Das unter dem gleichen Dach eingerichtete Institut für Theoretische Physik hatte nicht nur einen eigenen Hörsaal, sondern auch Laboratorien und eine Werkstatt. Im Jubiläumsjahr 1909 hatten beide Institute zusammen 4 Professoren und 6 Assistenten. Otto Wiener war durch seinen früheren photographischen Nachweis stehender Lichtwellen sowie eindrucksvolle Vorlesungen bekannt. Leider hat er einer Bewerbung des jungen A. Einstein nicht stattgegeben, die sich noch heute im Unversitätsarchiv befindet.

Am Wienerschen Institut erhielt 1926 August Karolus eine Professur, der hier (mit der Telefunken-Gesellschaft) ein Bildtelegraphie-Verfahren mit Erfolg entwickelte und ein Fernsehsystem mit mechanischer Bildzerlegung (Spiegelrad) erprobte. Die mit der (Karolus-)Kerrzelle bestimmte Lichtgeschwindigkeit kam dem heutigen Wert schon sehr nahe.

Nach den gleichen Bauplänen wie für das 1905 in Leipzig eingeweihte Physikalische Institut wurde in den Jahren 1912/13 an der Universität La Plata / Argentinien ein noch heute genutztes Institut errichtet.

Die goldenen Jahre der Leipziger Physik: Debye, Heisenberg, Hund

Nach dem Tode Wieners folgte Peter Debye, der bereits durch seine Untersuchungen zur spezifischen Wärme und zur Röntgenstrahlenbeugung bekannt war, im Jahre 1927 einem Ruf von Zürich nach Leipzig. Als Direktor des Physikalischen Institutes setzte er mit einer ausgezeichneten Experimentalvorlesung die Leipziger Tradition fort. Seiner Persönlichkeit ist es sicher mit zu verdanken, dass Werner Heisenberg den Ruf als Ordinarius annahm (1927), womit er im Alter von 25 Jahren Direktor des Theoretisch-Physikalischen Instituts wurde. Schließlich konnte noch Friedrich Hund 1929 für Mathematische Physik berufen werden, nachdem er seine Gastvorlesungen an der Harvard-Universität beendet hatte. Die Leipziger Physik trat mit dieser ausgezeichneten Konstellation in ihre fruchtbarste Phase ein.

Hatte Heisenberg kurz vorher mit Born und Jordan die erste Formulierung der neuen Quantenmechanik in Matrizenform geschaffen, so trat in Leipzig die Anwendung auf die Atom-, Molekül- und Festkörperphysik in den Vordergrund. P. Debye organisierte mehrere "Leipziger Vortragswochen" mit Beihilfen des sächsischen Ministeriums, zu denen führende Gelehrte erschienen, wie Paul A. M. Dirac, Nevill F. Mott, Hans Albrecht Bethe, Hendrik A. Kramers, Wauder J. de Haas und Pjotr L. Kapitza.

Die Anwesenheit der drei hervorragenden Physiker zog viele Studenten und ausländische Doktoranden nach Leipzig, nach Heisenbergs Vortrags-Weltreise auch aus Amerika und Japan. So wurden über 50 Doktoranden promoviert, unter ihnen der spätere Nobelpreisträger Felix Bloch sowie Edward Teller, Rudolf Peierls, Carl Friedrich von Weizsäcker und Foh San Wang. Als Gäste kamen Lew D. Landau, Schinitschiro Tomonaga und Viktor F. Weisskopf nach Leipzig.

Die thematische Breite läßt sich hier nur andeuten: Sie reichte von Heisenbergs Arbeiten zur Quantenfeldtheorie, zum Ferromagnetismus, zu den Kernkräften, der Positronentheorie und der Quantenelektrodynamik bis zu F. Hunds Arbeiten über Moleküle, zur chemischen Bindung und Festkörpertheorie. Noch heute werden die "Blochwellen" aus F. Blochs Leipziger Disssertation in jeder Festkörperphysikvorlesung behandelt.

1933 wurde Heisenberg der Nobelpreis verliehen, doch wurde er bald von Nazianhängern in übler Weise angegriffen. Sie beschimpften ihn in der Presse, als "weißer Jude" einer jüdischen Physik anzuhängen (nicht der "Deutschen Physik" Philipp Lenards und Johannes Starks) und nur jüdische Assistenten anzustellen. Werner Heisenberg, Friedrich Hund, Peter Debye, Karl Friedrich Bonhoeffer (Physikalische Chemie) und Bartel Leendert van der Waerden (Mathematik) ließen sich jedoch von der ablehnenden Haltung gegenüber dem Nationalsozialismus nicht abbringen.

Im Dezember 1991 wurde eine Konferenz "Werner Heisenberg als Physiker und Philosoph" anläßlich seines 90. Geburtstages organisiert, zu der C. F. v. Weizsäcker, Heisenbergs Sohn Wolfgang Heisenberg sowie Physiker und Historiker sprachen und Frau Elisabeth Heisenberg eine Heisenberg-Gedenkplakette im Eingangsbereich des Instituts enthüllte.

Die Folgen des 2. Weltkrieges für die Physik in Leipzig

Auf Vorschlag P. Debyes, der 1936 nach Berlin ging und im gleichen Jahr den Chemie-Nobelpreis erhielt, wurde ein Kernphysiker nach Leipzig berufen, um dieser sich rasch entwickelnden Disziplin gerecht zu werden. Die Entdeckung der Kernspaltung führte dazu, dass 1939 auch Arbeiten zur "Uranmaschine", also einem Kernreaktor, an der Leipziger Universität begonnen wurden. Sie waren streng geheim und wurden von Heisenberg im Anschluss an seine Berichte "Die Möglichkeiten der technischen Energiegewinnung aus der Uranspaltung" (I: Dez. 1939, II: Feb. 1940) in Zusammenarbeit mit dem aus Würzburg berufenen Robert Döpel konzipiert. Dieser führte den experimentellen Aufbau und die Messungen zusammen mit seiner Frau Klara durch.

Im Frühsommer 1942 konnte in Leipzig (vor den berühmten Experimenten Enrico Fermis in Chicago) der allererste experimentelle Nachweis einer erhöhten Neutronenerzeugungsrate in einer reaktorähnlichen Kugelschichtanordnung aus Uran und schwerem Wasser erbracht werden. Doch beendete ein Unfall im Juni 1942 diese Experimente, wobei wie auch anderswo in Deutschland während des Krieges keiner der Reaktoren den energieliefernden kritischen Zustand erreichte.

Bei dem großen anglo-amerikanischen Luftangriff am 4.12.1943 brannte der große Hörsaal sowie die Sammlung und die Direktorwohnung aus. Sprengbomben zerstörten im April 1945 den größten Teil des Wienerschen Institutes, dabei kamen Klara Döpel und ein Lehrjunge ums Leben. Die -zwar unbegründete- Befürchtung auf aliierter Seite, dass hier an einer Kernwaffe gearbeitet wurde, mag tragischerweise dazu beigetragen haben.

Gustav Hertz in Leipzig

Von 1954 bis 1961 wirkte Gustav Hertz als Institutsdirektor. Hertz war 1954 im Alter von 67 Jahren aus der Sowjetunion zurückgekehrt, wo er seit 1945 in Suchumi mit der großtechnischen Umsetzung seiner Isotopentrennmethode beschäftigt war. Er hatte 1925 zusammen mit James Franck den Nobelpreis für die Elektronenstoßversuche erhalten, die eine experimentelle Bestätigung des Bohrschen Atommodells darstellten.

In Leipzig gab Hertz sein dreibändiges "Lehrbuch der Kernphysik" heraus und nahm Einfluss auf die Entwicklung von Kernforschung und -technik in der DDR. Es ist seiner Persönlichkeit zu danken, dass zu einer Tagung der Physikalischen Gesellschaft der DDR im Frühjahr 1958 weltbekannte Physiker nach Leipzig kamen. So konnte er Lise Meitner, Werner Heisenberg, Paul M. Dirac, Abram F. Joffe, Dimitri D. Iwanenko, Leopold Infeld, Alfred Kastler u.a. begrüßen.

Auch nach seiner Emeritierung im Jahre 1961 besuchte er mehrfach das Institut und hielt noch im hohen Alter (1973 und 1974) zwei Kolloquiumsvorträge. Sein 100. Geburtstag im Jahre 1987 war Anlass für eine eindrucksvolle Gedenkveranstaltung, zu der viele seiner Schüler aus Ost und West Vorträge hielten. Schon 1985 hatte ein Symposium zum 150-jährigen Bestehen des Physikalischen Institutes stattgefunden, auf dem unter anderem Carl Friedrich von Weizsäcker sprach. 

Neue Forschungslinien

Große Verdienste um die Entwicklung der Leipziger Physik nach dem 2. Weltkrieg haben sich auch Werner Holzmüller (geb. 1912), Artur Lösche (1921–1995) und Harry Pfeifer (geb. 1929) erworben. Werner Holzmüller, ein Schüler von P. Debye, arbeitete auf dem Gebiet der Technischen Physik, insbesondere der Polymerforschung. Zu den herausragenden wissenschaftlichen Leistungen zählen die von ihm bereits in den 40er Jahren entwickelte Platzwechseltheorie und die darauf aufbauenden Arbeiten zur molekularen Deutung von Relaxationsvorgängen in Polymeren.

Artur Lösche, ein Schüler von W. Ilberg, und Harry Pfeifer, ebenfalls Schüler von W. Ilberg und auch nach Eintritt in den Ruhestand auf dem Gebiet der Grenzflächenphysik noch sehr aktiv, haben mit ihren Schülern die von Bloch und Purcell begründete Hochfrequenzspektroskopie als Schwerpunkt im Physikalischen Institut der Universität Leipzig etabliert und die bekannte Leipziger Schule auf diesem Gebiet begründet. Neben der breiten Anwendung der Methoden der Kern- und Elektronenspinresonanz auf Bereiche der Biophysik, Grenzflächenphysik, Festkörperphysik, Molekülphysik und Polymerphysik hat dazu auch das Buch "Kerninduktion" von A. Lösche wesentlich beigetragen.

Auf Anregung von G. Hertz wurden Halbleiterphysik und Nukleare Festkörperphysik als wesentliche neue Gebiete der Experimentalphysik in Leipzig etabliert. Seit 1968 wurden grundlagen- und anwendungsorientierte Untersuchungen an Verbindungshalbleitern im Rahmen der interdisziplinären Arbeitsgemeinschaft "AIII-BV-Halbleiter" gemeinsam mit Arbeitsgruppen der Chemischen Institute durchgeführt.
Kernphysikalische Untersuchungen begannen 1955 und wurden unter Nutzung eines 2 MeV- van-de-Graaff-Beschleunigers insbesondere zur Stoff- und Strukturanalytik fortgesetzt.

Die gute Tradition der Leipziger Physik konnte so mit berechtigtem Stolz bewahrt werden, um auch den neuen Studentengenerationen eine historisch begründete Richtschnur anzubieten.

letzte Änderung: 23.02.2017