Georg Simon Ohm: Der Schullehrer, der den Widerstand maß

Im März 1828, wenige Monate nach der Veröffentlichung des Buches, das seinen Namen schließlich auf jeden Schaltplan der Welt setzen sollte, trat Georg Simon Ohm von seiner Stelle am Jesuiten-Gymnasium in Köln zurück. Der Grund war kein Skandal oder eine Krankheit. Es war, dass es dort niemand bemerkt hatte. Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet war im Vorjahr erschienen und, um es höflich auszudrücken, kühl aufgenommen worden. Ohm hatte erwartet, dass das Buch ihn aus dem Schuldienst heben würde. Stattdessen verbrachte er die nächsten fünf Jahre ohne eine richtige Anstellung.

Lehrplan eines Schlossers

Er wurde am 16. März 1789 in Erlangen in der Markgrafschaft Brandenburg-Bayreuth geboren. Sein Vater Johann Wolfgang Ohm war ein Schlosser, der sich selbst auf ein erstaunlich hohes Niveau gebracht hatte, und seine Mutter Maria Elizabeth Beck war die Tochter eines Schneiders. Von den sieben Kindern des Paares erreichten nur drei das Erwachsenenalter — Georg Simon, seine Schwester Elizabeth Barbara und sein Bruder Martin, der selbst Mathematiker wurde. Ihre Mutter starb, als Georg zehn Jahre alt war.

Die Ausbildung, auf die es ankam, fand zu Hause statt. Johann Wolfgang unterrichtete seine beiden Söhne selbst in Mathematik, Physik, Chemie und Philosophie. Georg besuchte ab dem elften Lebensjahr das Erlanger Gymnasium und lernte dort laut allen Berichten fast nichts: Auswendiglernen, minimale Wissenschaft, ein System, das deutlich schlechter war als das, das sein Vater in der Werkstatt führte. Es ist ein Detail, das man im Gedächtnis behalten sollte, denn Ohms gesamtes wissenschaftliches Leben wurde von einem Mann geführt, dem beigebracht worden war, sich selbst zu unterrichten.

Drei Semester und eine Entlassung

Er immatrikulierte sich 1805 an der Universität Erlangen und entdeckte schnell die soziale Seite des Studentenlebens. Sein Vater war wenig beeindruckt und zwang ihn, nach drei Semestern zu gehen. Im September 1806 nahm er eine Mathematikerstelle in Gottstadt bei Nydau in der Schweiz an; im März 1809 zog er als Privatlehrer für zwei Jahre nach Neuenburg. Bevor er ging, gab ihm der Erlanger Professor Karl Christian von Langsdorf den Rat, der alles Weitere prägte: Hör auf, nach einem Lehrplan zu suchen, und lies Euler, Laplace und Lacroix selbst. Ohm tat genau das und kehrte im April 1811 nach Erlangen zurück, um im Oktober dort zu promovieren.

Der wandernde Lehrer

Die Promotion brachte ihm fast nichts. Er lehrte kurzzeitig Mathematik in Erlangen und ging, weil das Gehalt nicht ausreichte, um ihn zu ernähren. Ab Januar 1813 unterrichtete er Mathematik und Physik in Bamberg, zuerst an einer armen Schule und dann ab 1816 an einer überfüllten. Er war, wie es in einem biographischen Bericht heißt, mit Schülern überlastet, fand wenig Anerkennung für seine gewissenhaften Bemühungen und fügte sich in die Wahrscheinlichkeit, dass er niemals heiraten würde — weshalb er sich überhaupt der Forschung zuwandte, teilweise um sich zu beweisen und teilweise um sich für eine Stelle an einem stimulierenderen Ort zu empfehlen. Das Ohmsche Gesetz war ursprünglich eine Bewerbung.

Das Kölner Labor

Sein Glück wendete sich im September 1817, als er an das Jesuiten-Gymnasium in Köln kam, das ein gut ausgestattetes physikalisches Labor besaß. Er arbeitete sich durch Lagrange, Legendre, Laplace, Biot, Poisson, Fourier und Fresnel. Als ihn die Nachricht von Ørsteds Entdeckung aus dem Jahr 1820 erreichte, dass ein Strom eine Kompassnadel ablenkt, hatte er sowohl die Apparatur als auch die Mathematik, um etwas damit anzufangen.

Seine erste Arbeit von 1825 untersuchte, wie die elektromagnetische Kraft, die von einem Draht erzeugt wird, abnimmt, wenn der Draht länger wird. Zwei weitere Arbeiten im Jahr 1826 lieferten die mathematische Behandlung, und hier machte Ohm seinen entscheidenden intellektuellen Schritt: Er modellierte den Stromfluss durch einen Leiter basierend auf Fouriers Analyse des Wärmeflusses durch einen Festkörper. Wärme bewegte sich in Fouriers Händen von hoher zu niedriger Temperatur mit einer Geschwindigkeit, die durch die Leitfähigkeit des Materials bestimmt wurde. Ohm schlug vor, dass sich Elektrizität genauso verhielt — ein treibender Unterschied, ein widerstehendes Medium, ein proportionaler Fluss.

Die galvanische Kette

Die vollständige Theorie erschien 1827 als Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet. Ihr zentrales Ergebnis wird heute jedem Schulkind beigebracht: Der Strom durch einen Leiter ist direkt proportional zur angelegten Potentialdifferenz, wobei der Widerstand die Proportionalitätskonstante ist. Vor Ohm war elektrische Stärke eine vage Qualität; nach ihm war sie eine Quantität mit einer Gleichung.

Das Buch scheiterte. Ein Teil des Problems war Ohm selbst — introvertiert, schlecht vernetzt, ohne Lehrstuhl. Ein Teil war die Methode: Eine stark mathematische Behandlung eines physikalischen Problems war in der damaligen deutschen Physik, in der ein spekulativerer, philosophischerer Stil vorherrschte, nicht in Mode. Und ein Teil war persönlich, in Gestalt feindseliger einflussreicher Persönlichkeiten wie Georg Friedrich Pohl und Johannes Schultz. Ohm kündigte im März 1828 in Köln und wartete.

Das Ohr und endlich ein Lehrstuhl

Anerkennung kam zuerst aus dem Ausland. Die Royal Society verlieh ihm 1841 die Copley-Medaille und wählte ihn 1842 zum ausländischen Mitglied; die Bayerische Akademie nahm ihn 1845 als volles Mitglied auf; Berlin und Turin akzeptierten ihn als korrespondierendes Mitglied. Er war zu diesem Zeitpunkt bereits seit 1833 an der Polytechnischen Schule Nürnberg. 1849 wurde er Kurator des physikalischen Kabinetts der Bayerischen Akademie und Dozent in München, und erst 1852 — zwei Jahre vor seinem Tod — erhielt er dort den Lehrstuhl für Physik.

Seine späte Arbeit wandte sich dem Klang zu. 1843 schlug er ein Prinzip der physiologischen Akustik vor: dass das Ohr einen musikalischen Ton als eine Menge von reinen harmonischen Grundkomponenten wahrnimmt. Die Idee, bekannt als Ohmsches akustisches Gesetz, war ein wirklicher Beitrag und ist, wie spätere Arbeiten feststellten, auch nicht ganz richtig. Der Physiker August Seebeck deckte unbegründete Annahmen in Ohms Bericht über Kombinationstöne auf, und Ohm räumte den Punkt ein. Beiträge zur Molecular-Physik folgten 1849.

Warum Georg als Genie bezeichnet wird

Die spezifische Qualität, die hier zum Ausdruck kommt, ist der analoge Transfer — die Erkenntnis, dass ein gelöstes Problem in einem Bereich strukturell dasselbe ist wie ein ungelöstes Problem in einem anderen. Fourier hatte die Wärmeleitung bereits ausgearbeitet. Ohms Einsicht war, dass Elektrizität in einem Draht dasselbe mathematische Tier ist: ein Fluss, der durch eine Differenz angetrieben und durch eine Eigenschaft des Mediums gehemmt wird. Diese Identifizierung erforderte von ihm, zwei Dinge gleichzeitig im Blick zu behalten, die seine Zeitgenossen meist trennten — die delikate experimentelle Arbeit des Messens schwacher Ströme durch Drähte unterschiedlicher Länge und die kontinentale analytische Mathematik, die er sich auf Langsdorfs Rat hin von Euler und Laplace selbst beigebracht hatte. Die deutsche Physik der 1820er Jahre tat dies nicht. Genau deshalb schlug das Buch wie eine bleierne Ente ein.

Das Gegenargument verdient sein Gewicht. Das Ohmsche Gesetz ist kein Naturgesetz in der Art der Newtonschen Gesetze; es ist eine empirische Regelmäßigkeit, die für eine große und nützliche Klasse von Materialien gilt und bei vielen anderen versagt, und Ohms eigene Formulierung beruhte auf einem Flüssigkeitsmodell der Elektrizität, das überholt wurde. Er lag bei den Kombinationstönen falsch und musste dies öffentlich zugeben. Seine Karriere war, nach jedem gewöhnlichen Maßstab, eine lange Zeit mittelmäßiger Schullehrertätigkeit, unterbrochen von zwei produktiven Jahren in einem Kölner Labor. Was überlebt, ist nicht ein Gesamtwerk, sondern eine einzige Beziehung — obwohl es zufällig die Beziehung ist, auf der die gesamte Elektrotechnik später aufgebaut wurde, und einmal auf dieser Skala recht zu haben, ist keine kleine Sache.

Vermächtnis

Ohm starb am 6. Juli 1854 in München und wurde auf dem Alten Südfriedhof beigesetzt. Sein Name wurde zu einer Einheit: Das Ohm, Symbol Ω, ist das SI-Maß für den elektrischen Widerstand, und es gibt ein berechtigtes Argument, dass der Name keines anderen Physikers so oft von so vielen Menschen angerufen wird, die nichts anderes über ihn sagen könnten. Der autodidaktische Sohn eines autodidaktischen Schlossers endete als der Standard, an dem jeder Leiter auf der Erde gemessen wird.