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Die Geschichte des Vakuums und die „Angst vor dem Nichts“

Nichts ist so unvorstellbar wie das „Nichts“. Schon im antiken Griechenland kreisen die Gedanken der Philosophen um den Raum zwischen der Materie. Leukipp und sein Schüler Demokrit (beide lebten um die Wende vom 5. zum 4. Jahrhundert v. Chr.) glauben, dass die Welt aus Atomen besteht, die sich im leeren Raum bewegen. Beweisen können sie ihre Theorie nicht, und so lehnt sie Aristoteles nicht einmal 100 Jahre später einfach ab. Er ist überzeugt, dass die Natur die absolute Leere verabscheut und dass das Universum mit einer ewigen Substanz gefüllt sei, dem Äther. Seine Theorie wird später lateinisch „Horror vacui“ genannt – die Angst vor dem Nichts. Sie überdauert bis ins 17. Jahrhundert. Aristoteles gilt im Mittelalter und in der Renaissance als unantastbare Autorität. 

Erst sichtbare Beweise widerlegen den „Horror vacui“. Evangelista Torricelli, ein Schüler von Galileo Galilei, erfindet im Jahr 1643 das Quecksilberbarometer und erzeugt dabei das erste künstliche Vakuum. Er taucht eine oben geschlossene und mit Quecksilber gefüllte Glasröhre in ein Becken, ebenfalls gefüllt mit Quecksilber. Am oberen Ende der Röhre bildet sich ein Raum, der je nach Luftdruck variiert und deshalb leer sein muss, wie Torricelli annimmt. Blaise Pascal veranschaulicht diese These mit seinem Versuch der „Leere in der Leere“. Dabei platziert er ein Barometer auf einem Berggipfel, im flachen Tal und auf einer Kathedrale. Das spektakulärste Vakuum-Experiment führt jedoch der Erfinder der Luftpumpe durch – Otto von Guericke. Er spannt im Jahr 1654 Pferde an Metallhalbkugeln, aus denen er vorher die Luft abgesaugt hatte. Der äußere Luftdruck auf die Kugeln ist so groß, dass sie selbst 30 Tiere nicht auseinanderziehen können. 

Ein Kupferstich von 1672 zeigt den Versuch, ein Vakuum in einer Kupferhohlkugel herzustellen.  
(Bildnachweis: akg-images)
Ein Kupferstich von 1672 zeigt den Versuch, ein Vakuum in einer Kupferhohlkugel herzustellen. (Bildnachweis: akg-images)

Bis heute ist die philosophische bzw. physikalische Frage nach dem „Nichts“ ungelöst, denn selbst der Weltraum ist nicht leer, sondern mit einem dünnen Wasserstoffgas gefüllt. Die Suche nach dem absoluten „Nichts“ geht also weiter. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts wird das Vakuum allerdings technisch genutzt. Per Definition ist ein Vakuum in einem Behälter dann erreicht, wenn der Druck darin niedriger ist als außerhalb oder als 300 mbar – der niedrigste Atmosphärendruck auf der Erdoberfläche. Das technische Vakuum ist unter anderem eine Voraussetzung für die Einführung der Glühlampe.

Eine Methode zur Vakuum-Herstellung ist jene mit einer Kompressionspumpe. Sie entfernt die Moleküle aus einem Behälter, sodass der Druck darin sinkt. Bald wird auch in der Chemie, der Medizintechnik und im Bereich der Pharma- und Lebensmittelindustrie vermehrt mit dem Vakuum gearbeitet. Dort, wo die Pumpen mit empfindlichen Proben oder aggressiven Gasen in Berührung kommen, steigen jedoch die Anforderungen an die Technik. Anfang der 1960er Jahre kommt ein Ingenieur in Freiburg auf die Idee, hier Membranpumpen einzusetzen, die vollständig dicht sind und ölfrei arbeiten. Aber das ist eine andere Geschichte…

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