Musikalische Forschung

Dass es möglich ist, aus »falschen« Tatsachen eine richtige Theorie abzuleiten, zeigte 1842 der österreichische Physiker Christian Doppler. Bei der Untersuchung des farbigen Lichts einander umkreisender Doppelsterne glaubte er, dass allein deren Bewegung relativ zur Erde für die jeweilige Färbung der Strahlen verantwortlich sei. Oder allgemeiner formuliert: Bewegen sich Quelle und Empfänger einer Lichtwelle aufeinander zu, ist die empfangene Frequenz höher als die abgestrahlte. Sie ist dagegen niedriger, wenn beide sich voneinander entfernen. Diese, wie man heute weiß, geniale Hypothese gilt nicht nur für das Licht, sondern auch für den Schall. So klingt das Signalhorn eines Polizeiautos höher, wenn der Wagen sich nähert, und tiefer, wenn er davonfährt. Zu Dopplers Lebzeiten allerdings war dieser akustische Effekt, der heute seinen Namen trägt, im Alltag kaum wahrnehmbar, so dass manche Forscher ihn für eine Fiktion hielten. Um deren und die eigenen Zweifel auszuräumen, führte der holländische Physiker Christoph Buys Ballot am 3. Juni 1845 auf einer Bahnstrecke bei Utrecht ein Aufsehen erregendes Experiment durch. Dazu bat er zwei Gruppen von Musikern, jeweils gleich hohe Töne zu spielen. Die eine Gruppe tat dies auf einem offenen Eisenbahnwagen, der mehrmals hin- und herfuhr, die andere auf dem Bahndamm. Dabei hörte jede Gruppe die andere beim Näherkommen bis zu einem halben Ton höher, beim Wegfahren tiefer. Eines freilich bestritt Buys Ballot, nämlich dass der Doppler-Effekt das farbige Leuchten der Sterne verursache. Und er hatte damit Recht, wie die weitere Entwicklung der Physik ergab. Völlig daneben lag er hingegen mit seiner Voraussage, dass sich die Entdeckung Dopplers wohl für den Bau besserer Musikinstrumente eigne, sonst aber praktisch nutzlos sei. Geboren am 29. November 1803 in Salzburg, studierte Doppler in seiner Heimatstadt sowie in Wien Mathematik, Physik und Philosophie. Von 1835 bis 1850 lehrte er als Professor an verschiedenen Polytechnischen Instituten. Anschließend wurde er Direktor des neu gegründeten Physikalischen Instituts der Universität Wien, wo unter anderem Gregor Mendel, der Entdecker der Vererbungsgesetze, zu seinen Studenten gehörte. Doppler starb am 17. März 1853 während eines Krankenurlaubs in Venedig an einem Lungenleiden, das er sich in frühen Jahren in der Steinmetzwerkstatt seines Vaters zugezogen hatte. Obwohl es dem österreichischen Physiker Ernst Mach bereits 1860 gelang, den Doppler-Effekt auch im Labor zu verifizieren, wurde dessen Bedeutung für die Wissenschaft erst Jahrzehnte später offenbar. 1929 entdeckte der US-Astronom Edwin Hubble, dass die Spektrallinien ferner Galaxien in den langwelligen Bereich verschoben sind. Er deutete diese Rotverschiebung als optischen Doppler-Effekt und kam so zu der Erkenntnis, dass die Galaxien sich voneinander entfernen und das Universum expandiert. Andere Forscher vertreten hingegen die These, dass die Rotverschiebung streng genommen gar nicht auf dem Doppler-Effekt beruht, sondern ihre Ursache in der Ausdehnung des Raumes hat. Seit etwa 40 Jahren spielt Dopplers Entdeckung auch in der Medizin eine wichtige Rolle. So lässt sich etwa die Fließgeschwindigkeit des Blutes aus der Frequenzverschiebung eines Ultraschallsignals ermitteln, das an den roten Blutkörperchen reflektiert wird. Auf diese Weise sind Engstellen in den Gefäßen, die das Blut beschleunigen, bei Neugeborenen ebenso rasch erkennbar wie Krampfad...