Wer hat die Uhr erfunden? Von der Schattenuhr der Ägypter zur Atomuhr

Die Uhr hat keinen einzelnen Erfinder. Sie ist das Werk von mehr als fünftausend Jahren: von den Schattenstäben der Ägypter über die Wasseruhr der Griechen und die mechanische Räderuhr des Mittelalters bis zur Pendeluhr, zum Schiffschronometer und schließlich zur Atomuhr, die heute die Sekunde definiert.

Die kurze Antwort: niemand allein, die Uhr wurde über 5000 Jahre erfunden

Wer hat die Uhr erfunden? Die Frage unterstellt einen einzelnen Kopf, einen Geistesblitz, ein Datum. Nichts davon gibt es. Die Uhr ist keine Erfindung, sondern eine Kette von Erfindungen, gebaut über mehr als fünftausend Jahre von Kulturen, die nie voneinander gehört haben.

Zwei Fragen ziehen sich durch diese ganze Geschichte. „Wann?" meint die Tageszeit, „Wie lange?" die Dauer zwischen zwei Ereignissen. Für die erste genügt ein Schatten, für die zweite ein gleichmäßig fließendes Etwas. An diesen beiden Fragen entstanden die ersten Uhren der Menschheit.

Obelisken und Schattenstäbe: Zeitmessung im alten Ägypten

Die älteste Uhr ist der Schatten. Ein senkrecht in den Boden gesteckter Stab, der Gnomon, wirft ein Schattenbild; aus seiner Länge und Richtung ließ sich die Tageszeit ablesen. Die Ägypter dachten diesen Gedanken ins Monumentale und stellten Obelisken auf, deren Schatten über den Platz strich wie ein Zeiger über ein Zifferblatt. Diese Sonnenuhr beantwortete die Frage „Wann?" und gehört zu den ältesten Zeitmessern überhaupt.

Der Nachteil lag auf der Hand. Bei Wolken und in der Nacht blieb der Schatten aus. Für die Frage „Wie lange?" brauchte es ein Gerät, das auch im Dunkeln lief.

Die Wasseruhr: warum Redezeit in Athen buchstäblich verrann

Dieses Gerät war die Wasseruhr, griechisch Klepsydra, wörtlich „Wasserdieb". Aus einem Gefäß mit kleiner Öffnung rann das Wasser gleichmäßig ab, am sinkenden Pegel las man die Zeit. Die älteste erhaltene Klepsydra stammt aus dem Tempelbezirk von Karnak und ist rund dreieinhalbtausend Jahre alt.

Nirgends wurde sie so folgenreich eingesetzt wie in den Gerichten des antiken Athen. Dort bekam jeder Redner eine bestimmte Wassermenge zugeteilt, und wenn das Gefäß leer war, war seine Zeit abgelaufen, ganz gleich, wie weit er gekommen war. Die Redezeit verrann hier tatsächlich, Tropfen für Tropfen.

Das Rätsel der Räderuhr: eine Erfindung wie aus dem Nichts

In Europa geschieht dann etwas, das Historiker bis heute erstaunt: Gegen Ende des 13. Jahrhunderts taucht die mechanische Räderuhr auf, quasi aus dem Nichts, wie es im Buch heißt. In Köln ist schon 1183 eine Uhrmacher-Gilde bezeugt, 1304 erhält der Augsburger Dom eine Uhr mit Antriebsgewichten von je zehn Zentnern, und 1307 spielt Dante in seiner Dichtung bereits auf das Räderwerk einer solchen Uhr an.

Das Neue war nicht das Zählen der Zeit, sondern die Art, wie gezählt wurde. Ein Waagbalken, die sogenannte Hemmung, ließ das Räderwerk nicht gleichmäßig durchlaufen, sondern hielt es in winzigen, immer gleichen Schritten an und gab es wieder frei. Zum ersten Mal wurde Zeit nicht mehr als stetiges Fließen gemessen, sondern in gezählten Päckchen, Schlag für Schlag.

Die ersten, die diese Uhren nutzten, waren die Benediktinermönche, deren Tag von festen Gebetszeiten zerschnitten war. Genau war das Ganze noch lange nicht; frühe Uhren gingen eine halbe bis eine ganze Stunde pro Tag falsch. Trotzdem setzte im 14. Jahrhundert ein regelrechter Turmuhren-Boom ein, Kirchen und Rathäuser bekamen ihr Zifferblatt, und das Läuten synchronisierte fortan Markt, Schule und Feierabend einer ganzen Stadt. Damit setzte sich auch die gleich lange Stunde durch, die die alten, je nach Jahreszeit gedehnten Tagesstunden verdrängte. Warum diese Stunde ausgerechnet in 60 Minuten zerfällt, ist eine eigene Geschichte, die bis zu den Babyloniern zurückreicht.

Das Pendel und die Präzision: Galilei und Huygens

1510 baute der Nürnberger Schlosser Peter Henlein das „Nürnberger Ei", die erste tragbare Uhr, und löste den Zeitmesser damit vom Turm. Nebenbei erklärt das eine sprachliche Kuriosität: Im Englischen heißt die kleine, am Körper getragene Uhr bis heute „watch", vom Sehen, die große, hörbare „clock", von der Glocke.

Die eigentliche Präzision aber kam vom Pendel. Galileo Galilei hatte beobachtet, dass ein Pendel für jede Schwingung stets gleich lange braucht, ganz gleich, wie weit es ausschlägt. Er gilt als der Denker, der die moderne Naturwissenschaft auf das Messen gründete.

„Alles messen, was messbar ist, und alles messbar machen, was es noch nicht ist."

Aus dieser Beobachtung baute der Niederländer Christiaan Huygens um 1657 die erste Pendeluhr. Der Sprung war gewaltig. Wo mechanische Uhren zuvor um eine halbe Stunde pro Tag danebenlagen, wich die Pendeluhr nur noch um weniger als zehn Sekunden ab. Zum ersten Mal war eine Uhr genau genug, um der Wissenschaft ernsthaft zu dienen.

Die Uhr, die Schiffe rettete: John Harrison und das Längengrad-Problem

Die Genauigkeit einer Uhr entschied bald über Leben und Tod, und zwar auf hoher See. Ein Schiff braucht zwei Koordinaten. Die geografische Breite, also die Nord-Süd-Position, ließ sich seit jeher am Himmel ablesen; mit einem Sextanten maß man die Höhe der Sonne oder des Polarsterns über dem Horizont und wusste, wie weit nördlich oder südlich man sich befand. Die geografische Länge dagegen, die Ost-West-Position, war das große ungelöste Problem der Seefahrt. Ganze Flotten liefen auf Felsen, weil niemand die Länge bestimmen konnte.

Die Lösung steckte in der Zeit. Wer an Bord eine Uhr mitführte, die unbeirrt die Uhrzeit des Heimathafens hielt, konnte sie mittags mit der örtlichen Zeit vergleichen, die der Sonnenhöchststand anzeigte. Aus der Differenz ließ sich die Länge berechnen, denn jede Stunde Zeitunterschied entspricht fünfzehn Längengraden. Es fehlte nur die Uhr, die den Wellengang, die Temperaturschwankungen und das Salz einer monatelangen Reise überstand, ohne aus dem Takt zu geraten.

Der englische Tischler und Autodidakt John Harrison baute sie. Sein Schiffschronometer H4, ein Gerät von rund vierunddreißig Kilogramm, wich 1759 auf einer dreimonatigen Fahrt nach Jamaika um ganze fünf Sekunden ab. Damit war das Längengrad-Problem gelöst, und die Uhr wurde zum Navigationsinstrument, das Schiffe sicher nach Hause brachte.

Quarz und Atomuhr: warum die Sekunde heute vom Cäsium-Atom kommt

Von hier aus wurde der Taktgeber der Uhr immer feiner. 1930 kam die Quarzuhr auf, bei der ein winziger, elektrisch zum Schwingen gebrachter Kristall den Takt vorgibt. Mitte des 20. Jahrhunderts folgte die Atomuhr, und mit ihr geschah etwas Grundsätzliches: Nicht mehr die Uhr richtete sich nach der Zeit, die Zeit richtete sich nach der Uhr.

Bis dahin war die Sekunde ein Bruchteil des Tages gewesen, nach einer Definition von Carl Friedrich Gauß der sechsundachtzigtausendvierhundertste Teil eines mittleren Sonnentages. Der Haken: Die Erde dreht sich nicht ganz gleichmäßig, ihre Rotation schwankt. Eine an sie gekoppelte Sekunde ist also selbst nicht ganz verlässlich. Seit 1967 gilt deshalb eine andere Definition. Eine Sekunde ist genau dann vergangen, wenn ein Atom des Elements Cäsium 133 exakt 9.192.631.770 Mal zwischen zwei Energiezuständen hin und her gewechselt hat. Diese Zahl steht heute im Gesetz. Sie macht die Zeit zur am genauesten gemessenen Größe der Physik, mit einer Abweichung von deutlich weniger als einer Sekunde in Millionen Jahren.

Was genauere Uhren mit uns gemacht haben

Fünftausend Jahre Zeitmessung sind also die Antwort auf die Titelfrage: Die Uhr hat viele Erfinder, vom unbekannten Ägypter mit dem Schattenstab bis zum Physiker mit dem Cäsium-Atom. Doch genauere Uhren haben nicht nur die Zeit vermessen, sie haben das Leben umgebaut. Der Kulturhistoriker Lewis Mumford brachte es auf die Formel, dass die Uhr und nicht die Dampfmaschine die maßgebende Maschine des modernen Industriezeitalters sei. Mit dem Stundenlohn wurde Zeit zur Ware, Benjamin Franklins Satz „Time is money" aus dem Jahr 1748 wurde zum Leitspruch, und wie der Mediävist Jacques Le Goff es fasste, wurde aus der heiligen Zeit der Kirche die Zeit der Kaufleute.

Ernst Jünger stellte die Uhr sogar über die größten Erfindungen der Weltgeschichte.

„Die Uhr, das war eine der ganz großen Erfindungen, umwälzender als die des Schießpulvers, des Buchdrucks und der Dampfmaschine, an Folgen noch reicher als die Entdeckung Amerikas."

Damit endet die Geschichte an einem seltsamen Punkt. Wir kennen die Zeit heute auf die milliardstel Sekunde genau und verstehen doch nicht recht, was sie eigentlich ist. Ob sie real ist oder nur eine Ordnung, die unser Denken der Welt auflegt, bleibt offen, und ein eigener Essay geht ihr nach: Ist Zeit eine Illusion? Fünftausend Jahre Uhrenbau haben sie nicht beantwortet. Sie haben nur den Takt geliefert, in dem wir sie stellen.