Ernst Abbe

Bedeutung und Lebensweg

Ernst Karl Abbe (* 23. Januar 1840 in Eisenach; † 14. Januar 1905 in Jena; auch Ernst Carl Abbe) war ein deutscher Physiker, Statistiker, Optiker, Industrieller und Sozialreformer. Er gilt als eine zentrale Figur der modernen Optik, weil er zusammen mit Carl Zeiß und Otto Schott die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen für leistungsfähige optische Instrumente schuf. Seit 1899 war er Alleininhaber der Firma Carl Zeiss und war maßgeblich an der Gründung des Jenaer Glaswerks Schott & Gen, der heutigen Schott AG, beteiligt.

Abbe wuchs in einfachen Verhältnissen in Eisenach auf. Sein Vater Georg Adam Abbe war Vorarbeiter in einer Spinnerei. Nach der Volksschule konnte Ernst Abbe dank privater Unterstützung durch Julius von Eichel-Streiber, den Arbeitgeber seines Vaters, die Realschule erster Ordnung in Eisenach besuchen. Diese Schule heißt seit 1922 Ernst-Abbe-Gymnasium. 1857 schloss er sie mit dem „Zeugnis der Reife“ und überwiegend guten Noten ab.

Von 1857 bis 1859 studierte Abbe in Jena und von 1859 bis 1861 in Göttingen Mathematik, Physik, Astronomie und Philosophie. Einen Teil seines Lebensunterhalts verdiente er als Privatlehrer; zusätzlich wurde er 1858 und 1859 erneut durch die Arbeitgeberfamilie seines Vaters unterstützt. Zu seinen akademischen Lehrern gehörten Bernhard Riemann und Wilhelm Eduard Weber. Am 23. März 1861 promovierte er in Göttingen bei Wilhelm Weber mit der Arbeit „Erfahrungsmäßige Begründung des Satzes von der Aequivalenz zwischen Wärme und mechanischer Arbeit“.

Nach der Promotion war Abbe Assistent an der Sternwarte Göttingen, arbeitete 1861 bis 1862 kurz beim Physikalischen Verein in Frankfurt am Main und habilitierte sich am 8. August 1863 in Jena mit dem Thema „Gesetzmäßigkeit in der Vertheilung der Fehler bei Beobachtungsreihen“. Danach lehrte er als Privatdozent Mathematische Physik. 1870 wurde er außerordentlicher Professor; seit 1891 war er von Lehrverpflichtungen entbunden. 1878 wurde er Direktor der Sternwarte Jena. Er war Mitglied oder korrespondierendes Mitglied mehrerer wissenschaftlicher Akademien und Gesellschaften, darunter die Leopoldina, die Bayerische Akademie der Wissenschaften und die Preußische Akademie der Wissenschaften.

1871 heiratete Abbe in Jena Elisabeth (Else) Snell, die Tochter seines Lehrers Karl Snell. Aus der Ehe gingen zwei Töchter hervor, Margarete und Paula. Abbe und seine Frau sind auf dem Nordfriedhof in Jena begraben.

Optik und Mikroskopie

Eine entscheidende Wende in Abbes beruflichem Leben kam 1866 durch Carl Zeiss, der in Jena Mikroskope herstellte. Zeiss beauftragte Abbe damit, die Mikroskopfertigung auf eine sichere wissenschaftliche Grundlage zu stellen. Abbe interessierte sich besonders für die Entwicklung und Verbesserung wissenschaftlicher Instrumente. Obwohl das erste nach seinen Berechnungen gebaute Mikroskop zunächst schlechter abschnitt als ältere Produkte, führte dieser Rückschlag zu grundlegenden Forschungen über die Bildentstehung im Mikroskop.

Abbe entwickelte eine Theorie der mikroskopischen Abbildung und berechnete das maximal erreichbare Auflösungsvermögen eines Mikroskops. Das Auflösungsvermögen beschreibt, wie nahe zwei Strukturen beieinanderliegen dürfen, damit sie noch getrennt erkennbar sind. Seine Auflösungsgrenze für ein Mikroskop lautet: d = λ / (2 n sin α). Dabei ist d der Strichabstand eines beleuchteten optischen Gitters, λ die Lichtwellenlänge, n der Brechungsindex des Mediums zwischen Gegenstand und Objektiv und α der halbe Öffnungswinkel des Objektivs. Abbe fand diesen Zusammenhang etwa 1870 und veröffentlichte ihn 1873. Anders als Hermann von Helmholtz ging Abbe dabei nicht von selbstleuchtenden Objekten aus, sondern von kohärent beleuchteten Objekten. Nach Abbe können Strukturen noch aufgelöst werden, wenn im Mikroskop vom Beugungsbild außer der 0. Ordnung, also dem Hauptmaximum, noch das erste Nebenmaximum zur Bildentstehung beiträgt.

Zu Abbes weiteren Beiträgen zur Optik gehören eine verfeinerte Theorie der Bildfehler, die Abbesche Sinusbedingung der Abbildung, die Theorie der Auflösungsgrenze, die Lehre von der Bildentstehung im Mikroskop unter Berücksichtigung der Beugung des Lichtes und Untersuchungen zu Lage und Größe von Blenden. Technisch wichtig waren unter anderem die Verbesserung älterer Objektive, die Schaffung „homogener Immersionssysteme“ 1878 und die Herstellung von „Apochromaten“ 1886. Apochromate sind besonders farbfehlerarme Objektive; ihre Entwicklung wurde durch Flussspat als optisches Material und durch gezielte Glasforschung möglich.

Weil gleichmäßig gute optische Instrumente Glas mit reproduzierbaren Eigenschaften brauchten, gewann Abbe Otto Schott aus Witten an der Ruhr für die Arbeit in Jena. Daraus entstand 1884 das „Glastechnische Laboratorium Schott & Genossen“, später „Jenaer Glaswerke Schott & Gen.“, heute Schott AG. Daran waren Carl Zeiss, dessen Sohn Roderich Zeiss und Ernst Abbe beteiligt; die preußische Regierung unterstützte das Vorhaben finanziell.

Abbe wurde am 22. Juli 1876, rückwirkend gültig ab 15. Mai 1875, Teilhaber der Firma Carl Zeiss. Internationale Anerkennung erhielt er unter anderem am 1. Mai 1878 durch die Ehrenmitgliedschaft in der Royal Microscopical Society in London. Von seinen optischen Apparaten sind besonders der Abbesche Kondensor, ein Beleuchtungsapparat für Mikroskope von 1869, und das Abbesche Refraktometer, ebenfalls seit 1869, wichtig.

Unternehmer und Sozialreformer

Als Miteigentümer der Firma Carl Zeiss wurde Abbe wohlhabend, entwickelte aber zugleich ein starkes Bewusstsein für das Ungleichgewicht zwischen Arbeitgebern und Arbeitnehmern. Dieses Verhältnis kannte er aus seiner eigenen Jugend. Nach dem Tod von Carl Zeiss am 3. Dezember 1888 nahm Abbes Plan einer Stiftung konkrete Formen an. Vorausgegangen waren zahlreiche Verhandlungen mit dem großherzoglichen Staatsministerium in Weimar und der Stadt Jena.

Die Urkunde der Carl-Zeiss-Stiftung trägt das Datum vom 19. Mai 1889. Die Stiftung sollte zunächst unter bestimmten Auflagen nach Abbes Tod seine alleinige Erbin sein. Im Dezember 1889 erreichte Abbe, dass Roderich Zeiss, der Sohn des Firmengründers, aus der Geschäftsführung ausschied und nur stiller Teilhaber blieb. Am 17. und 18. Mai 1891 gingen nach der Abfindung Roderich Zeiss’ alle Besitzanteile an der Firma Carl Zeiss sowie die Anteile von Abbe und Zeiss an Schott & Gen. auf die Stiftung über. Abbe wurde zusammen mit Siegfried Czapski und Otto Schott mit der Geschäftsleitung betraut. Das endgültige Stiftungsstatut wurde am 26. August 1896 festgelegt und der Belegschaft veröffentlicht.

Zwischen 1894 und 1903 war Abbes soziales und politisches Engagement besonders ausgeprägt. Er stiftete die Jenaer Lesehalle und das Volkshaus als Orte des politischen, intellektuellen und literarischen Lebens. Außerdem setzte er sich für höhere Bildung und Ausbildung des Arbeiterstandes ein. Seine Vorschläge beruhten laut Artikel auf genauer Analyse der tatsächlichen Verhältnisse, etwa bei der Einführung des Achtstundentages in der Firma Carl Zeiss oder bei der Frage nach der Rechtmäßigkeit eines Versammlungsverbots im Großherzogtum Weimar. Obwohl Abbe Mitglied der Freisinnigen Volkspartei war, setzte er sich auch für Sozialdemokraten ein.

1890 gründete er mit politischen Freunden das „Jenaer Volksblatt“. Es sollte das Monopol der konservativen „Jenaischen Zeitung“ brechen und Informationen aller politischen Richtungen verpflichtet sein. Es erschien im Verlag Bernhard Vopelius bis 1941 mit dem Untertitel „Gegründet von Professor Ernst Abbe“.

Am 24. September 1903 wurde der Belegschaft Abbes Rücktritt von der Geschäftsleitung mitgeteilt. Anfang Oktober ehrte sie ihn mit einem Fackelzug durch Jena. Nach seinem Ausscheiden verschlechterte sich sein Gesundheitszustand. Abbe starb am 14. Januar 1905 in Jena. Die Verpflichtung der Stiftung gegenüber der Belegschaft schuf laut Artikel einen Arbeitsfrieden, der in den sozialpolitisch bewegten Jahren des deutschen Kaiserreiches wohl einmalig war. Das Stiftungsstatut wurde mehrfach geändert; zuletzt wurde 2004 ein vollständig überarbeitetes Statut veröffentlicht.

Schriften und wissenschaftliche Veröffentlichung

Abbes wissenschaftliche Veröffentlichungstätigkeit begann mit seiner Dissertation von 1861 über die Äquivalenz zwischen Wärme und mechanischer Arbeit. Danach folgten unter anderem ein Vorschlag zur veränderten Einrichtung der Meridian-Instrumente 1862 und seine Habilitationsschrift über die Verteilung der Fehler bei Beobachtungsreihen 1863.

Viele seiner Beiträge zur optischen Abbildung und zu optischen Instrumenten blieben unvollständig oder wurden nicht in umfassender Form veröffentlicht, weil Abbe stark auf die praktische Arbeit für Carl Zeiss konzentriert war. Daher lassen sich manche Ergebnisse seiner Forschung nur ungenau datieren. Zu seinen gesammelten Veröffentlichungen gehören die „Gesammelten Abhandlungen“, erschienen bei G. Fischer in Jena von 1904 bis 1940. Die Bände behandeln unter anderem die Theorie des Mikroskops, wissenschaftliche Abhandlungen aus verschiedenen Gebieten, Patentschriften, Gedächtnisreden, sozialpolitische Schriften, unveröffentlichte wissenschaftlich-technische Texte sowie Dokumente zur Entstehung des Glaswerks Schott & Gen. und zur Carl-Zeiß-Stiftung.

Weitere veröffentlichte Quellen sind der Briefwechsel zwischen Otto Schott und Ernst Abbe über optisches Glas aus den Jahren 1879 bis 1881 sowie Briefe Abbes an seine Jugend- und Studienfreunde Carl Martin und Harald Schütz aus den Jahren 1858 bis 1865.

Ehrungen und Nachwirkung

Abbes Wirkung auf Gerätebau und Optik zeigt sich daran, dass zahlreiche Fachbegriffe und Instrumente seinen Namen tragen. Besonders bekannt ist die Abbesche Zahl. Außerdem gibt es unter anderem die Abbesche Invariante, die Abbesche Sinusbedingung, das Abbe-Refraktometer, das Abbesche Komparatorprinzip und das Abbe-Verfahren.

Viele Einrichtungen und Orte wurden nach Abbe benannt. Dazu gehören die Ernst-Abbe-Fachhochschule Jena, das Abbeanum als Lehrgebäude für Mathematik und Physik in Jena, ein Platz, eine Straße, die Stadtbibliothek und das Fußballstadion in Jena sowie zahlreiche Straßen in anderen deutschen Städten. Ernst-Abbe-Gymnasien gibt es in Jena, Eisenach, Oberkochen und Berlin-Neukölln; außerdem eine Ernst-Abbe-Grundschule in Kaufungen und die Ernst-Abbe-Schule, eine Sehbehindertenschule in Stuttgart-Zuffenhausen. An der Technischen Universität Ilmenau gibt es das Ernst-Abbe-Zentrum für Forschung und Transfer.

Abbes Werk kann im Optischen Museum in Jena besichtigt werden. Auf dem Carl-Zeiß-Platz in Jena befindet sich das Ernst-Abbe-Denkmal. In Eisenach steht seit 2015 auf dem Theaterplatz eine bronzene Porträtfigur Abbes, geschaffen von Klaus-Dieter Locke. Auch Briefmarken, ein Notgeldschein aus Jena von 1921, der Asteroid (5224) Abbe und der Mondkrater Abbe erinnern an ihn. 1992 wurde die Ernst-Abbe-Stiftung gegründet, die das nichtindustrielle Vermögen der früheren Jenaer Carl-Zeiss-Stiftung übernahm.

Mediale Darstellung

Der Artikel nennt zwei filmische Darstellungen über Ernst Abbe und sein Umfeld. Der Dokumentarfilm „Ernst Abbe und das Mikroskop“ erschien 2007 in der Reihe „Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik“ und dauert 14:36 Minuten. Buch und Regie führte Thomas Gonschior; produziert wurde der Film von inter/aktion, Telepool, SWR und WDR.

Außerdem wird der Spielfilm „Made in Germany – Ein Leben für Zeiss“ genannt. Er erschien 1957 in der Bundesrepublik Deutschland, dauert 100 Minuten und behandelt Abbes Verbindung zu Zeiss. Das Drehbuch stammt von Felix Lützkendorf und Richard Riedel, Regie führte Wolfgang Schleif.