Helmholtz und der Aufstieg der physikalischen Physiologie

Die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts ist zweifellos eine der produktivsten und interessantesten Epochen der abendländischen Wissenschaftsgeschichte (in die Zeit fällt ja auch Hanslicks Schrift vom «Musikalisch-Schönen»). In der Musikästhetik bedeutet das halbe Jahrhundert vor allem das Aufstossen einer Türe: der Zugang zur naturwissenschaftlichen im Allgemeinen und physiologisch orientierten Theorie der Musik im Besonderen.

Alle andern überragt dabei ein Universalgelehrter, der in seinem produktiven Schaffen Johann Sebastian Bach vergleichbar ist: der Physiker, Mediziner, Mathematiker und Physiologe Hermann von Helmholtz (1821 – 1894). Seine Beiträge zum wissenschaftlichen Fortschritt erstrecken sich über die mathematische Begründung des Energieerhaltungssatzes und Arbeiten zur Farbentheorie inklusive der Erfindung des Augenspiegels bis zur physiologischen Akustik. Letztere ist in seinem Klassiker «Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik»[1] niedergelegt. Sie fällt in die Zeit seines Wirkens in Heidelberg, wo er neben dem Chemiker Gustav Bunsen (einigen noch bekannt als Namensgeber des Bunsenbrenners) und dem Physiker Gustav Kirchhoff die moderne, physikalisch orientierte Wissenschaft vertritt, übrigens bei einem für damalige Zeiten ungewöhnlich hohen Jahresgehalt von 3600 Gulden.

Die wissenschaftliche Ausrichtung in Heidelberg hat durchaus auch politische Motive[2]: Nach der 1848er-Revolution ist der Staat bemüht, die materiellen Lebensbedingungen zu verbessern, um weitere Aufstände zu vermeiden. Die Wissenschaftler sollen dazu durch Optimierung der Landwirtschaft beitragen. An seinen Freund Emil Heinrich du Bois-Reymond schreibt Helmholtz denn auch 1858: «Ich fürchte, dass die gesetzliche Bestimmung, welche das physiologische Praktikum zu einem Zwangskolleg für die Badenser macht, eine Übertreibung aufklärerischer Prinzipien ist und für mich sehr lästig werden kann.» Die Heidelberger Zeit ist für Helmholtz aber nicht nur wissenschaftlich bewegt. In sie fallen auch zahlreiche kriegerische Auseinandersetzungen, an denen er teilweise teilnimmt: Im deutsch-französischen Krieg 1870/71 amtet er in der Schlacht von Wörth als Feldarzt.

Die Arbeiten in der physikalischen Optik haben Helmholtz bereits zur Einsicht gebracht, dass sich nicht alle Phänomene der Physiologie allein mit physikalischen Mitteln erklären lassen, sondern dass die Psychologie dabei ein wichtige Rolle spielt. In einer Festrede räumt er 1862 beinahe widerwillig ein, dass «die Physiologie der Sinnesorgane überhaupt in engste Verbindung mit der Psychologie tritt, indem sie in den Sinneswahrnehmungen die Resultate psychischer Processe nachweist.» Mit akustischen Problemen beschäftigt sich Helmholtz erst nach Abschluss eines Handbuches zur physiologischen Optik, das ihn für das komplexe Wechselspiel zwischen Physik, Physiologie und Psychologie schon stark sensibilisiert hat.

Die Basis für seine akustischen Untersuchungen ist die schon früher gewonnene Einsicht, dass die Nervenleitgeschwindigkeit eine endliche (und von der Temperatur abhängige) Grösse ist. Damit kann Helmholtz auch zeigen, dass die Vermutung du Bois-Reymonds, dass der elektrische Nervenimpuls eine molekulare Fortsetzung hat, richtig sein muss. Diese Argumente bilden einen wichtigen Sieg der physikalischen Sicht der Psychologie über metaphysische Konstruktionen, wie sie der damalige Vitalismus darstellt. Schliesslich kann Helmholtz zeigen, dass der musikalische Klang auf Obertönen fusst und dass das Ohr komplexe Obertonmixturen wahrnehmen kann. Helmholtz stösst damit auch ein Prinzip vom Sockel, das früher vom Physiker Georg Simon Ohm (1789 – 1854) aufgestellt worden ist. Es besagt, dass das menschliche Ohr bloss einfache harmonische Schwingungen wahrnehmen könne.

Mit der «Lehre von den Tonempfindungen» scheint Helmholtz’ Interesse an der Physiologie erschöpft. Später wechselt er von Heidelberg nach Berlin, wo er sich bloss noch mit mathematisch-physikalischen Fragen beschäftigt.

Im Vorwort der «Lehre » skizziert Helmholtz die künftige Strukturierung der Untersuchung des Hörens:

Die Untersuchung der Vorgänge in jedem unserer Sinnesorgane hat im Allgemeinen drei verschiedene Teile. Zunächst ist zu untersuchen, wie das Agens, welches die Empfindung erregt, also im Auge das Licht, im Ohre der Schall, bis zu den empfindenden Nerven hingeleitet wird. Wir können diesen ersten Teil den physikalischen Teil der entsprechenden physiologischen Untersuchung nennen. Zweitens sind die verschiedenen Erregungen der Nerven selbst zu untersuchen, welche verschiedenen Empfindungen entsprechen, und endlich die Gesetze, aus welchen aus solchen Empfindungen Vorstellungen bestimmter äusserer Objekte, d. h. Wahrnehmungen, zu Stande kommen. Das gibt also noch zweitens einen vorzugsweise physiologischen Teil der Untersuchung, der die Empfindungen und drittens einen psychologischen, der die Wahrnehmungen behandelt.[3]

Einer seiner Assistenten in der Heidelberger Zeit ist übrigens Wilhelm Wundt. Wundt gründet 1879 in Leipzig das erste Institut für experimentelle Psychologie der Wissenschaftsgeschichte und wird damit zum Vater praktisch aller folgenden Musikpsychologen.

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[1] Hermann von Helmholtz, Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik, Braunschweig, 1863

[2] Peter Borscheid, Naturwissenschaft, Staat und Industrie in Baden (1818-1914), 1976

[3] a.a.O., Seite 6