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F-Loch

Nicholas Makris ist Professor am renommierten Massachusetts Institute of Technology und entwickelt akustische Ortungsgeräte, mit denen sich Meerestiere aufspüren lassen. In seiner Freizeit spielt er Laute, und als Wissenschaftler, der er ist, beschloss er 2014, dem Klang von Saiteninstrumenten auf den Grund zu gehen.

Die Laute besitzt, ebenso wie die Gitarre, in der Korpusmitte ein rundes Schallloch, durch das die bewegte Luft entweichen kann. Frühmittelalterliche Fiedeln hatten ebenfalls runde Schalllöcher, allerdings zwei, auf jeder Seite des Stegs eines. Im Lauf der Jahrhunderte begann sich bei den Geigen die Form der Löcher zu ändern – im 12. Jh. zu halbkreisförmigen, im 13. Jh. zu c-förmigen und im 16. Jh. schliesslich zu f-förmigen Schalllöchern. Makris’ Team begann, Instrumente aus der goldenen Zeit des Geigenbaus zu untersuchen – von Amati, Stradivari, Guarneri, anhand von Plänen aus Museen, Datenbanken von Sammlern, mit Röntgen und Computertomographie.

Was die Forscher herausfanden, war zunächst trivial: Je grösser das f-Loch und je fester der Boden, desto voller der Klang. Tatsächlich wurden vom 16. bis ins 18. Jahrhundert die f-Löcher länger, die Böden dicker, und beides führte zu einem mächtigeren Ton.

Ob die berühmten Geigenbauer genau wussten, was sie taten, lässt sich nicht beantworten. Doch mit Sicherheit wussten sie den Klang einer ganz besonders gelungenen Geige zu beurteilen und nutzten die dann als Vorlage für die nächste. So veränderte sich die Form von Instrument und f-Loch, besser und besser, in kleinen und kleinsten Schritten, bis hin zu den Meistergeigen von heute.

Basketball

James Naismith war Arzt und Sportlehrer an der YMCA International Training School in Springfield, Massachusetts, und er hatte Sorgen. Die 18 neuen Athleten des Jahres 1891 waren Rowdys; sie liebten kampfbetonte Sportarten, und im Winter in der Sporthalle liess die allgemeine Gereiztheit die kleinste Rangelei zur ausgewachsenen Massenschlägerei ausarten. Also dachte Naismith nach. Für die häufigen Verletzungen im Fussball, Rugby, Football, Hockey und Baseball gab es zwei offensichtliche Gründe: den Kampf um den Ball und die Tore, deren Hüter beim gegnerischen Ansturm am meisten abbekamen.

Um die jungen Wilden bei Laune zu halten, dachte sich Naismith daher ein neues Ballspiel aus: So wenig Körperkontakt wie möglich, die Tore in die Höhe, hoch über die Köpfe der Spieler hinaus. Naismith liess den Hausmeister Pop Stebbins an den Emporen der Sporthalle zwei «baskets» aufhängen, Körbe, wie man sie für die Pfirsichernte brauchte. Nach einem Treffer wurde der Ball mit einem Stock wieder herausgefischt; das nach unten offene Netz gibt es erst seit 1906. Basketball sollte ein reines Pass- und Wurfspiel sein – heikle Kämpfe um den Ball sollten unterbleiben. Die Körbe hingen so hoch, dass ein Torwart unsinnig war, und die insgesamt 13 Spielregeln waren darauf hin angelegt, dass sich auch bei vollem Einsatz keiner verletzte.

Seit 1936 ist Basketball für Männer olympisch, seit 1976 auch für Frauen. Naismiths Regeln gelten im Wesentlichen noch immer, und die Korbhöhe von 3,05 Metern – die Balkonhöhe der alten Sporthalle in Springfield – ist bis heute die Norm.

Ablautdoppelung

Wie macht die Uhr? «Ticktack», sagen Kinder – und nie: «Tacktick». Der Grund dafür ist die sogenannte «Ablautdoppelung», ein uraltes Bauprinzip der deutschen Sprache.

Die Ablautdoppelung umfasst zwei Regeln. Die Doppelung (oder auch Reduplikation) besagt, dass sich Wörter durch einfache Silbenwiederholung bilden lassen. Der Vorgänger des Vorgängers ist der Vorvorgänger, die Mutter der Urgrossmutter die Ururgrossmutter. Das Prinzip ist so einfach, dass es jedem Kleinkind einleuchtet – der Hund ist ein «Wauwau», die Eltern «Papa» und «Mama».

Die zweite Regel hat mit dem sogenannten Ablaut zu tun, der Regel, dass sich starke Verben in indoeuropäischen Sprachen durch einen einfachen Vokalwechsel in die Vergangenheitsform bringen lassen – «ich schwimme» wird im Imperfekt zu «ich schwamm», «ich singe» zu «ich sang». Dieser Wechsel von i zu a entspricht jahrtausendealten Gesetzmässigkeiten, und bei der Ablautdoppelung ist er mit Abstand der häufigste: Krimskrams – und niemals umgekehrt, genau wie Flickflack, Mischmasch, Singsang, Zickzack, Hickhack, Krimskrams, oder Schnickschnack. Das ist auch im Englischen so, von i zu a oder i zu o: Mish-mash, chit-chat, oder Hip-hop und King Kong.

Die Ablautdoppelung folgt eisern den uralten indoeuropäischen Sprachregeln, die wir wissenschaftlich benennen können – oder auch nicht: Es sind Regeln, die wir alle kennen, auch ohne sie zu kennen.

Schweizer-Käse-Modell

Irren ist menschlich, und wir alle machen Fehler. Daher verfügen komplexe Systeme wie Flugzeuge, Kliniken oder Kraftwerke über ein ganzes Arsenal von Schutzmechanismen, Alarmen, Barrieren oder Abschaltvorrichtungen. Diese Vorkehrungen sind in Schichten angelegt, so dass ein Fehler in einer Schicht spätestens von der nächsten aufgefangen wird. Im Jahr 2000 untersuchte der britische Psychologe James Reason eine ganze Reihe von Untersuchungsberichten, zum Atomunfall von Tschernobyl etwa, zur Giftgaskatastrophe von Bhopal oder der Explosion der Raumfähre «Challenger» – und erfand das «Schweizer-Käse-Modell».

«In einer idealen Welt ist jede Verteidigungsschicht intakt», schrieb Reason in seiner Studie. «In der Realität aber sind Sicherheitsmassnahmen eher wie Scheiben eines Schweizer Käses, die viele Löcher haben.» Reasons Metapher leuchtet ein: Jede einzelne Käsescheibe mag zwar da und dort ein Loch haben, aber kaum je an derselben Stelle wie die nächste. Und doch zeigt die Erfahrung, dass irgendwann irgendwo lauter Löcher übereinander zu liegen kommen und ein Fehler bis zur Katastrophe durchrutscht. Und zu verhindern, dass so etwas passiert, greifen Fachleute bei der Risikoanalyse bis heute zum «Schweizer-Käse-Modell». Sie suchen nach Löchern – zum Beispiel zu ähnliche Arzneimittelpackungen in der Spitalapotheke, die, wenn dicht an dicht gelagert, zu Verwechslungen führen können. Eine neue Käsescheibe kann vorsehen, dass die Medikamente anders verpackt und nicht mehr am selben Ort gelagert werden.

Poka Yoke

Fehler vermeiden ist besser – und billiger – als Fehler korrigieren. Diese Erfahrung machte auch der japanische Autobauer Toyota in den 1960er-Jahren. Bei Toyota kam es nämlich vor, dass Arbeiter beim Zusammenbau eines Druckschalters vergassen, unter dem Knopf eine Feder einzulegen. Einmal gedrückt, liess sich der Kontakt nicht mehr unterbrechen – unter Umständen ein fataler Fehler. Der für das Qualitätsmanagement verantwortliche Ingenieur Shingo Shigeo dachte sich daher ein Vorbeugungskonzept aus, das er «Poka Yoke» nannte, auf Japanisch soviel wie «unglückliche Fehler vermeiden». Das funktioniert so: Wenn man weiss, wie ein Fehler entsteht, kann man die Bedingungen so verändern, dass er gar nicht mehr auftreten kann.

Das «Poka Yoke»-Konzept teilte den Montageprozess des Druckschalters neu in zwei Schritte auf: Als erstes wurde die Feder von Hand in das nötige Werkzeug eingelegt, erst danach wurde mit eben diesem Werkzeug der Schalter montiert. Wenn nun bei der Vorbereitung für den nächsten Schalter die Feder schon bereitlag, wusste der Arbeiter, dass etwas schiefgelaufen war.

«Poka Yoke» finden wir heute überall. Ein Auto mit manuellem Getriebe lässt sich nur starten, wenn die Kupplung gedrückt ist. Die SIM-Karte lässt sich dank der einen abgeschrägten Ecke bloss auf eine – die richtige – Art einlegen. Und damit wir am Geldautomaten die Bankkarte nicht vergessen, müssen wir immer zuerst die Karte entnehmen – erst danach wird das Geld ausgegeben. Und wenn wir selbst das vergessen sollten, kommt gleich nochmal «Poka Yoke» zum Zug: Die Noten werden nach kurzer Zeit ganz einfach wieder in den Automaten zurückgezogen.