Polstab

Geschichte, Technik, Umwelt, Wissenschaft

Auf dem Weg der Sonne von Ost nach West wandert der Schatten des Stabes einer Sonnenuhr im Gegenuhrzeigersinn über das Zifferblatt und zeigt die Zeit an. Bei heutigen Sonnenuhren steht der Stab in der Regel schräg. Er zeigt auf den Himmelsnordpol – in Richtung des Polarsterns – und heisst deshalb Polstab.

Die Vorläufer von Polstabuhren hatten Schattenstäbe, die ganz einfach rechtwinklig vom Zifferblatt abstanden. Sie heissen «kanonial», weil sie in mittelalterlichen Klöstern dazu dienten, die Gebetszeiten anzuzeigen. Die älteste kanoniale Sonnenuhr der Welt haben Forscherinnen der Uni Basel 2013 im Tal der Könige in Ägypten entdeckt: ein flaches Stück Kalkstein, auf dessen glatte Vorderseite ein Arbeiter säuberlich die zwölf Tagesstunden aufgemalt hatte – vor sage und schreibe 3200 Jahren.

Der Nachteil dieser Sonnenuhren mit rechtwinkligen Schattenstäben: Sie sind ungenau. Weil der Sonnenstand von der Jahreszeit abhängt, sind die Winkel der Stundenlinien unterschiedlich – neun Uhr im Sommer ist anders als neun Uhr im Winter.

Die Lösung für dieses Problem fanden die alten Griechen: den Polstab, auf Griechisch polos, der genau im Winkel der geografischen Breite zur Mittagslinie geneigt ist – in der Schweiz sind das zwischen 46 und 47,5 Grad. Der Polstab war eine kleine Revolution der Zeitmessung: Er verläuft parallel zur Erdachse, und damit fällt die Jahreszeit nicht mehr ins Gewicht. Denn der Schatten fällt zur selben Tageszeit immer auf dieselbe Linie, unabhängig davon, ob gerade Winter oder Sommer ist.

Pyjama

Brauchtum, Freizeit, Soziales, Wissenschaft

Der Pyjama ist nicht bloss ein Fall fürs Bett, sondern auch für die Wissenschaft. 2013 hat die amerikanische National Sleep Foundation belegt, dass der Pyjama der beliebteste Schlafanzug der Welt ist – laut einer gross angelegten Studie zumindest in den USA, in Kanada, Mexiko, Grossbritannien, Deutschland und Japan. Das Nachthemd, der Trainingsanzug, Unterwäsche oder auch gar nichts – all das kommt statistisch gesehen nicht an den Pyjama heran.

Der Pyjama stammt aus dem mittleren Osten und aus Indien. Pāy-jāmeh hiess auf persisch ursprünglich nichts anderes «Beinkleid», und über Indien und England kam beides, Wort und Hose, nach Europa. Die britischen Kolonialherren hatten die bequeme, leichte Kleidung Mitte des 17. Jahrhunderts in Indien kennengelernt. So wurde der Pyjama in Europa zu einer leichten Freizeithose – und geriet, wie so manche Mode, bald wieder in Vergessenheit. In den 1870er-Jahren aber blühte der Handel zwischen Indien und Grossbritannien auf, und auf einmal waren Stoffe wie Baumwolle oder Seide in grossem Stil verfügbar. Und damit begann sozusagen die Renaissance des Pyjamas. Zur leichten Hose kam ein Hemd mit Knöpfen, und bis zum Ende des Ersten Weltkriegs hatte der Pyjama das davor für Männer und Frauen übliche Nachthemd verdrängt. In den 1930er-Jahren kam gar der Strandpyjama in Mode, eine leichte, weite Frauenhose für den Urlaub am Meer.

Auch in China hat sich der Pyjama durchgesetzt, als Zeichen des Wohlstandes seines Besitzers. Trotz behördlicher Kampagnen gegen dieses «unzivilisierte» Benehmen ist es in einigen Städten bis heute üblich, im Pyjama aus dem Haus zu gehen und einzukaufen.

Quadrat, magisches

Bildung, Sensation, Wissenschaft

Magie ist Zauberei, unberechenbar – und Mathematik ist daher ihr genaues Gegenteil. Möchte man meinen. Aber tatsächlich hat auch die Mathematik ihre Magie: die magischen Quadrate.

Die sehen eigentlich ganz unscheinbar aus: ein Quadrat, bestehend aus einer Reihe von Zahlen. Aber deren Anordnung hat es in sich: Zählt man die Zahlen in jeder Zeile, in jeder Spalte und in beiden Diagonalen zusammen, erhält man beim magischen Quadrat überall dieselbe Summe. Das klingt simpel, ist aber äusserst kompliziert. Ein einfaches Zahlenquadrat aus 1 und 2 in der ersten Zeile und 2 und 1 in der zweiten ergäbe zwar die magische Zahl 3 – als Summe jeder Zeile und Spalte -, aber es erfüllt die magische Bedingung nicht, weil die Diagonalen nicht ebenso 3 ergeben.

Die Konstruktion von magischen Quadraten ist eine Wissenschaft für sich. Es gibt sie in Kantenlängen ab mindestens drei Zahlen, und je grösser, desto schwieriger. Das wohl vertrackteste magische Quadrat überhaupt hat sich 1514 der Maler und Mathematiker Albrecht Dürer ausgedacht, in seinem meisterhaften Kupferstich namens Melancholia I. Es hat die Kantenlänge vier, besteht also aus 16 Zahlen, und alle Zeilen, Spalten und Diagonalen ergeben die magische Summe von 34. Damit nicht genug: Alle vier Teilquadrate, die vier inneren Zahlen und sogar die vier Eckzahlen – alle ergeben sie zusammen 34. Und die unterste Zeile trägt, in der Mitte, gleich auch noch die Jahrzahl 1514.

Magische Quadrate haben die Menschen seit jeher fasziniert: Das älteste, das «Lo Shu»-Quadrat aus neun Zahlen, stammt aus dem 4. Jahrhundert vor Christus. Und die jüngsten Magischen Quadrate, in der Spezialform des so genannten «lateinischen Quadrats», finden wir heute noch als Zahlenrätsel in jeder Tageszeitung. Man nennt sie Sudoku.

Quarantäne

Geschichte, Staat, Wissenschaft

Nichts klingt so ungesund, so sehr nach Seuche wie dieses Wort: Quarantäne. Dabei ist das eigentlich ganz verkehrt – Quarantäne müsste eigentlich nach Gesundheit klingen. Quarantäne ist eine behördliche Massnahme gegen hoch ansteckende, potenziell tödliche Krankheiten. Sie sieht vor, kranke Menschen oder Tiere vorübergehend zu isolieren, um die Seuche an der Ausbreitung zu hindern. Die Massnahme ist aufwändig, aber wirksam. Und nachweislich uralt: Die Quarantäne beschreibt schon ums Jahr 1000 nach Christus der arabische Arzt Avicenna in seinem berühmten Werk, dem «Kanon der Medizin».

Verordnet wurde die Quarantäne dann vor allem im Mittelalter, als die Menschen der Ausbreitung der Pest machtlos gegenüberstanden. Allein die grosse Pandemie von 1347 bis 1353 forderte 25 Millionen Opfer, ein Drittel der damaligen Bevölkerung Europas.

Als in den 70er Jahren des 14. Jahrhunderts die Pest wieder aufflackerte, griffen die Behörden von Dubrovnik, von Venedig und Marseille durch. Sie ordneten an, alle Reisenden und Kaufleute in eigens dafür errichteten Lazaretten zu isolieren, und zwar für die Dauer von vollen 40 Tagen. Daher auch das Wort: quaranta giorni oder auch une quarantaine. Die Zahl vierzig erschien dabei besonders plausibel, weil sie auch in der Bibel eine besondere Rolle spielt: Vierzig Tage lang dauerte die Sintflut, vierzig Tage lang wartete Moses auf dem Berg Sinai auf die zehn Gebote, vierzig Tage lang wurde Jesus in der Wüste vom Teufel versucht.

Das sehen die Behörden heute etwas nüchterner – und legen die Quarantäne im internationalen Sanitätsreglement fest. Es ordnet an, dass Reisende, die mit Lungenpest in Berührung gekommen sind, nur noch sechs Tage lang abgesondert werden müssen.

Rechenmaschine

Bildung, Geschichte, Wissenschaft

Um es mit Karl Valentin zu sagen: Rechnen ist schön, macht aber viel Arbeit. Und tatsächlich erfindet der Mensch technische Hilfsmittel, seit er rechnen kann. Schon vor 3000 Jahren wurde in China der Abakus gebaut, jener patente Zählrahmen mit den aufgereihten Holzperlen, mit dem fingerfertige Händler in Sekundenschnelle addierten und subtrahierten und dessen Gebrauch in russischen Schulen noch bis in die Neunzigerjahre gelehrt wurde. Im 17. Jahrhundert konstruierten Mathematiker wie der Franzose Blaise Pascal oder der Deutsche Gottfried Wilhelm Leibniz die ersten mechanischen Rechenmaschinen, die addieren, subtrahieren, multiplizieren und dividieren konnten und von denen einzelne Modelle bis heute erhalten sind.

In den 1940-er Jahren entwickelte der Österreicher Curt Herzstark den ersten mechanischen Taschenrechner namens «Curta». Er hat die Form einer kleinen Konservendose, wird über eine Reihe von Schiebereglern und Kurbeln bedient und kann selbst Dreisatzrechnen und Wurzeln ziehen. 140 000 «Curtas» wurden bis 1970 in Liechtenstein produziert. Und im selben Jahr schliesslich kam mit dem Canon Pocketronic der erste elektronische Taschenrechner auf den Markt, mit zwölf Stellen und den vier Grundoperationen, zum Preis von umgerechnet 2400 Dollar.

Neuer, kleiner, leistungsfähiger: Diese Formel allerdings ist falsch. Der erste mechanische Computer der Geschichte berechnete Sonnen- und Mondkalender, Tag- und Nachtgleichen und die Umlaufbahnen von fünf Planeten. Dieser sogenannte Mechanismus von Antikythera, möglicherweise gebaut vom griechischen Mathematiker Archimedes von Syrakus, stammt aus dem 1. Jahrhundert vor Christus.