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Geschichte des Instituts (1868-1988)

von Ferdinand Cap

Als sich in der Mitte des 19. Jahrhunderts in Österreich durch Wiener und Grazer Wissenschaftler internationaler Bedeutung (STEFAN, MACH, BOLTZMANN) die Bedeutung der theoretischen Physik (damals oft noch als mathematische Physik bezeichnet) herausstellte, beschloss die Innsbrucker Philosophische Fakultät zunächst ein Ordinariat und dann ein Institut für mathematische Physik zu schaffen. Auf Antrag des zuständigen Ministeriums und mit kaiserlicher Entschließung vom 12. Juni 1868 wurde Ferdinand PECHE zum ersten Ordinarius der mathematischen Physik in Innsbruck ernannt.

Ferdinand PECHE (1820-1898) hatte an den Universitäten Prag und Wien studiert und erwarb im Oktober 1851 die Lehrbefähigung für Physik und Mathematik am Gymnasium. 1851 und 1853 hatte er sich vergeblich um die damals vakanten Lehrkanzeln für Physik bzw. Mathematik in Innsbruck beworben. Da er damals noch nicht habilitiert war, wurde er nicht in Betracht gezogen. Am 12. April 1854 habilitierte er sich als Privatdozent für analytische Physik und Mechanik an der Grazer Philosophischen Fakultät, und als er bei der physikalischen Lehrkanzel am Joanneum in Graz ebenfalls nicht zum Zuge kam, wurde er am 29. Juli 1864 zum Direktor der Oberrealschule in Rakovac (Kroatien) ernannt.

Leider hat sich PECHE in seiner Innsbrucker Zeit (1868-1889) publizistisch nur wenig hervorgetan. Er veröffentlichte Arbeiten über die Integration elliptischer Funktionen, weiters über die Auflösung von Gleichungen 3. Grades und schließlich über die Integration elliptischer Funktionen in geschlossener Form. Nach Meinung des deutschen Hochschulalmanachs kam er damit kaum über das Niveau eines heutigen Mittelschullehrbuches hinaus. In der eigentlichen theoretischen Physik liegen von ihm keine Publikationenn vor. Allerdings muss bemerkt werden, dass ihm in Innsbruck keinerlei eigene Räumlichkeiten oder andere Hilfsmittel zur Verfügung standen. Es ist daher nicht verwunderlich, dass die Fakultät zunächst überlegte, die mathematische Physik wieder aufzulassen und an Stelle dieses Ordinariates ein Ordinariat für Geometrie zu beantragen. Es gelang jedoch mit knapper Not in einer entscheidenden Fakultätssitzung vom 20. Jänner 1890 eine knappe Mehrheit für die Beibehaltung der Lehrkanzel mathematische Physik zu erreichen.

Der an das Ministerium geschickte Besetzungsvorschlag umfasste primo loco Ottokar TUMLIRZ, secundo loco Engelbert KOBALD und tertio loco Anton WASSMUTH.

Mit kaiserlicher Entschließung vom 29. Juli 1890 erfolgte die Ernennung von WASSMUTH zum Ordinarius für mathematische Physik in Innsbruck mit der Verpflichtung, jedes Semester 5 Wochenstunden auf dem Gesamtgebiet der mathematischen Physik und jedes 3. Semester ein Collegium publicum über Spezialgebiete zu lesen. Es scheint, dass BOLTZMANN und MACH sich bei dieser Berufung sehr eingesetzt haben.

Anton WASSMUTH (05.05.1844 - 22.04.1927) hatte sich schon in seiner Gymnasialzeit mit höherer Mathematik beschäftigt. Er studierte u.a. in Prag bei Ernst MACH und war 1866-1870 Assistent an der deutschen technischen Hochschule in Prag. 1870 Assistent an der Technik in Wien wurde er 1871 Privatdozent für Elektromagnetismus an der Philosophischen Fakultät der Universität Wien. Mit Wirkung vom 23. Juli 1876 wurde WASSMUTH zunächst als Extraordinarius, mit 27.02.1882 als Ordinarius für mathematische Physik an der neu errichteten Universität Czernowitz ernannt.

In Innsbruck (1890-1893) war er Ordinarius und Leiter des Instituts für mathematische Physik und erhielt eine noch heute bestehende mathematisch-physikalische Lehrmittelsammlung angegliedert. Seine zahlreichen interessanten Arbeiten erstreckten sich auf Thermoelastizität, Elektromagnetismus und statistische Mechanik.

Im Lehrbetrieb bemühte er sich, die modernsten Ideen von MAXWELL, HERTZ, PLANCK und anderen vorzutragen. Durch sein Lehrbuch über statistische Mechanik und seine Versuche über den Einfluss äußeren Drucks auf elektromagnetische Phänomene und über die Tragfähigkeit von Elektromagneten machte er sich einen Namen. Er wurde 1903 Mitglied der Akademie der Wissenschaften in Wien und war 1891 Dekan der Philosophischen Fakultät der Universität Innsbruck. Er verließ 1893 Innsbruck und übernahm bis 1915 das Ordinariat für mathematische Physik an der Universität Graz.

Zum Nachfolger von WASSMUTH wurde mit kaiserlicher Entschließung vom 15. März 1894 Karl EXNER zum Ordinarius der mathematischen Physik in Innsbruck ernannt und zwar mit der speziellen Verpflichtung, nun zusätzlich Vorlesungen über analytische Mechanik zu halten. Das Ministerium folgte dem Vorschlag der Fakultät, der primo loco auf EXNER und tertio loco auf TUMLIRZ (Czernowitz) gelautet hatte.

Karl EXNER (26.03.1842 - 11.12.1914) hatte in Wien, Zürich und Freiburg studiert und war zunächst als Mittelschullehrer tätig (Realgymnasium 9. Bezirk Wien durch 2 Jahre). Erst 1892 hat er sich als Privatdozent für theoretische Physik an der Universität Wien habilitiert. EXNER zeichnete sich durch originelle Ideen und experimentelles Geschick aus. So gelang es ihm, die Newton'schen Farbenringe theoretisch zu deuten, er beschäftige sich mit meteorologischer Optik, dem Funkeln der Sterne und er erhielt 1890 den Baumgartner Preis der Akademie und einen anderen Preis von der chemisch-physikalischen Gesellschaft in Wien. Eine schwere Krankheit zwang EXNER, sich 1904 pensionieren zu lassen.

Infolge dieser Erkrankung wurde Michael RADAKOVIC (25.04.1866 - 26.08.1934), der sich bei EXNER habilitiert hatte, als Supplent berufen (1902-1904). Dies lag nahe, da RADAKOVIC mit kaiserlicher Entschließung vom 24.06.1902 zum unbesoldeten Extraordinarius in Innsbruck ernannt worden war.

Mit kaiserlicher Entschließung vom 4. August 1905 wurde Ottokar TUMLIRZ zum Nachfolger EXNERS in Innsbruck ernannt (1905-1925). TUMLIRZ (17.01.1856 - 04.05.1928) erhielt seine Ausbildung an der Prager Universität bei MACH und war seit 1878 Assistent an der Lehrkanzel für Experimentalphysik von MACH. Die 1882 erlangte venia für Physik wurde 1890 an die Wiener Philosophische Fakultät übertragen, wo TUMLIRZ Assistent bei STEFAN war. 1891 wurde er zum Extraordinarius für mathematische Physik und im März 1894 zum Ordinarius in Czernowitz ernannt. In der Lehre bemühte er sich, die Entdeckung der Röentgenstrahlung, der Radioaktivität sowie die Planck'sche Quantentheorie besonders zu berücksichtigen. Seine Arbeiten umfassten spezielle Fragen der Thermodynamik und des Elektromagnetismus. Sein Buch über die elektromagnetische Theorie des Lichts und ein zweites Buch über das Potential wurden ins Italienische und ins Englische übersetzt. 1904 wurde er Mitglied der Akademie in Wien.

Nach dem Ausscheiden von TUMLIRZ wurde Arthur MARCH (23.12.1891 - 17.04.1957) mit der Supplierung und 1926 als Extraordinarius zum Nachfolger ernannt (1926-1957). Der Fakultätsvorschlag hatte damals primo loco Erwin SCHRÖDINGER und MARCH secundo loco enthalten. Bedauerlicherweise kam auf unbekanntem Wege dieser Vorschlag in die Öffentlichkeit und es setzte in den lokalen Zeitungen (vermutlich aus der Kenntnis der freien Denkungsart SCHRÖDINGERS) eine Hetze gegen ihn ein. Es wurde argumentiert, dass man für den Gehalt von rund 1200 öS für Schrödinger mindestens 3 normale Bundesbedienstete bezahlen könne. Für MARCH, der von diesen Aktionen nicht die leiseste Ahnung hatte, ergab dies eine sehr unangenehme Situation. Er sah sich daher veranlasst, in mehreren Erklärungen sich von diesen Aktionen strikt zu distanzieren.

Arthur MARCH, der in Innsbruck, München und Wien studiert und bei TUMLIRZ dissertiert hatte, trat zunächst eine kurze Assistentenstelle an der Sternwarte in Innsbruck an und wurde bis 1924 Professor am Mädchenrealgymnasium in Innsbruck. 1917 habilitierte er sich als Privatdozent für theoretische Physik unter anderem mit Arbeiten zur Elektronentheorie der Metalle und zur kinetischen Theorie der Verdampfung. Für seine Arbeiten über die Druckabhängigkeit des elektrischen Metallwiderstandes erhielt er 1916 einen Fakultätspreis. Schwerpunkt seiner Vorlesungen waren die Maxwell'sche Theorie des Elektromagnetismus und die kinetische Gastheorie. Er hielt jedoch einen mehrsemestrigen Zyklus über das Gesamtgebiet der theoretischen Physik. Am 30.09.1936 wurde er auf Grund seiner hochqualifizierten international bekannten Arbeiten zum Ordinarius ernannt. Sein Ruf führte dazu, dass er 1934 als Gastprofessor an die Universität Oxford berufen wurde, wo er gemeinsam mit dem österreichischen Nobelpreistraeger Erwin SCHRÖDINGER bis 1936 wirkte. Seine Vertretung in Innsbruck besorgte inzwischen ao. Prof. Theodor SEXL aus Wien. Nach Innsbruck zurückgekehrt entwickelte er eine grundlegende Theorie der kleinsten Länge, die großes Aufsehen erregte, aber als HEISENBERG die Idee aufnahm, wurde sie diesem fälschlicherweise zugeschriebenn. Mehrere Bücher, 1919 "Theorie der Strahlung und der Quanten", 1931 "Die Grundlagen der Quantenmechanik", 1933 "Moderne Atomphysik", 1948 "Natur und Erkenntnis", 1951 in englischer Sprache "Quantum Particles and Wave Fields" machten ihn weitgehend bekannt. In Verbindung mit HESS und SCHRÖDINGER entstand in Innsbruck in diesen Jahren ein internationales Zentrum der theoretisch-physikalischen Forschung. Seine anschaulichen und klaren Vorlesungen machten MARCH zu einem der beliebtesten Lehrer der Universität Innsbruck. Er war Mitglied der Wiener Akademie der Wissenschaften (weitere Literatur: Nachruf auf MARCH: Ferdinand CAP, Acta Austriaca Band 11,1957, Heft 3).

Die Bedeutung der Innsbrucker theoretischen Physik wurde auch durch die Gastprofessur 1950/51 von Erwin SCHRÖDINGER unterstrichen. SCHRÖDINGER las damals eine 5-stündige Vorlesung über die einheitliche Feldtheorie der allgemeinen Relativitätstheorie und des Elektromagnetismus, in welcher der mit 10 Komponenten symmetrische Fundamentaltensor auf 16 Komponenten erweitert wurde. Die unsymmetrischen neuen 6 Komponenten wurden mit den elektromagnetischen Feldgrößen identifiziert. Damals hatte Albert EINSTEIN in Princeton eine völlig analoge Theorie, aber mit komplexen Komponenten des Fundamentaltensors erdacht und für den jungen SCHRÖDINGER zugewiesenen Assistenten Ferdinand CAP (habilitiert 1949 bei MARCH) war es faszinierend mit SCHRÖDINGER zusammenzuarbeiten und die Korrespondenz zwischen den zwei Heroen der theoretischen Physik laufend mitverfolgen zu dürfen.

Hans THIRRING (geb. 1888), der das Ordinariat für theoretische Physik in Wien bis zur Entfernung durch die Nationalsozialisten innegehabt hatte (und wo CAP 1944-1949 Mitarbeiter war), hatte im Wintersemester 1945-46 Vorlesungen als Gastprofessor in Innsbruck gehalten. 1946 bis 1958 war er wieder Ordinarius für theoretische Physik an der Universität Wien.

Für SCHRÖDINGER ergab sich 1950 ein weiteres Problem mit Tirol. Zwei Monate nach Antritt seiner Gastprofessur beauftragte er CAP, sich bei der Quästur zu erkundigen, warum er bisher noch keine Bezüge bekommen habe. Der zuständige Beamte der Quästur erklärte, er könne deshalb kein Geld auszahlen, weil Herr S. sich geweigert habe, in einem Formular sein Religionsbekenntnis anzugeben. Ob denn nicht CAP wisse, welches Religionsbekenntnis S. habe. Nach der Antwort "konfessionslos" wurde der Gehalt nun ausbezahlt. Leider hatte dies später eine weitere Folge: Als SCHRÖDINGER auf dem Friedhof in Alpbach 1961 beerdigt werden sollte, verwehrte der Ortspfarrer zunächst die Beerdigung eines Konfessionslosen, vgl. Schrödinger und Tirol, Jahrbuch Überblicke der Mathematik 1986, 211-216, Bibliographisches Institut Mannheim.

Hans THIRRING hatte 1948 seinem Assistenten CAP einen Aufenthalt in Zürich bei der ETH vermittelt. Als jedoch 1949 MARCH erkrankte, schlug THIRRING dem Ministerium die Übertragung der Wiener Assistentenstelle von CAP nach Innsbruck vor, da MARCH überhaupt keinen Mitarbeiter hatte. Damals verfügte das Institut über keine Räumlichkeiten und MARCH musste sich mit CAP, dem Gastprofessor SCHRÖDINGER und einem Assistenten der Mathematik einen Raum des mathematischen Institutes im Hauptgebäude der Universität Innrain 52 teilen.

Über die von CAP in dieser Zeit in Innsbruck veröffentlichten Arbeiten (Photonenmasse aus der Schrödinger unified field theory, Fermatprinzip in absorbierenden Medien, Kernkrafttheorie durch pseudoskalare nichtlineare Pi-Mesonen, starke Kopplungskonstante aus der Nukleonmasse, Spinortheorie in der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie, Berechnung der Aktinidengruppe sowie klassische Modelle der Quantentheorie u.a.) findet man Näheres hier.

Im Jahre 1957 erhielt Ferdinand CAP ein Stipendium an die theoretische Abteilung des CERN, damals in Kopenhagen am Bohr'schen Institut lokalisiert. Da jedoch MARCH 1957 starb, wurde CAP zur Supplierung der Vorlesungen nach Innsbruck zurückgeholt.

Die Philosophische Fakultät schlug für den Lehrstuhl nach MARCH primo loco den Innsbrucker, in Deutschland lehrenden Fritz SAUTER und secundo loco Ferdinand CAP vor. Da SAUTER die Berufung angesichts der Raum-, Personal- und Budgetverhältnisse ausschlug, wurde CAP 1958 zum ausserordentlichen und 1960 zum ordentlichen Professor für theoretische Physik ernannt.

Ferdinand CAP (geb. 1924) gelang es zunächst, zwei kleine Räume am Innrain 52 für das Institut und sehr bald (1958) in Herrn Fritz EHLOTZKY (geb. 1929, Promotion 1958 bei SEXL in Wien) einen Assistenten zu gewinnen. Bezüglich des Lebenslaufs von CAP wird auf: http://www.zbp.univie.ac.at/Webausstellung/1924/Franz_Ferdinand_Cap.htm verwiesen. Obwohl CAP, der 1953 und 1955 Gastlektor in Padua für Quantenelektrodynamik und Gruppentheorie war, sich gerne weiterhin mit diesem Gebiet beschäftigt hätte, wurde in den späten 50-er Jahren das Problem der Kernkraftwerke aktuell und CAP veröffentlichte 1957 von Kopenhagen aus bei Springer, Wien, ein Lehrbuch darüber, welches 1960 ins Russische übersetzt wurde. Die Beschäftigung mit Kernenergie führte dazu, dass CAP zum fachtechnischen Mitglied des österreichischen Patentamtes (1957-1975) ernannt wurde. Weiters ergab sich in den Jahren 1957-1972 eine enge wissenschaftliche Zusammenarbeit mit der Kongressbibliothek Washington auf dem Gebiet der Anfertigung von Abstracts und von Übersetzungen aus russischen wissenschaftlichen Zeitschriften, wobei auch mehrere Mitarbeiter des Institutes am englisch-deutsch-russischen Encyclopaedic Dictionary of Physics, Pergamon Oxford 1964 tätig waren.

Da Studenten der Meinung waren, sie könnten in der Industrie mit Dissertationen über Spinoren und ähnliche Themen kaum reussieren, entschloss sich CAP mit Hinblick auf seine Wiener Dissertation über Gasdynamik (1945 noch bei Erwin FUES), sich mit der Magnetogasdynamik, also mit Plasmen zu beschäftigen. Daraus ergab sich in den Jahren 1963-81 durch Subventionen der amerikanischen Regierung und des österreichischen Forschungsförderungsfonds ein Schwerpunkt auf dem genannten Gebiet.

Im Jahre 1970 erhielt das Institut, das inzwischen im Zusammenhang mit der Berufung von Josef ROTHLEITNER eine neue Lehrkanzel für theoretische Physik zunächst in mehrere Räume Innrain 52, dann als Mieter des Jesuitenkollegs in der Sillgasse und schließlich in das neue naturwissenschaftliche Gebäude Technikerstr. 25 übersiedelt war, eine kleine experimentelle Abteilung (Q-Maschine), betreut durch Roman SCHRITTWIESER und gesponsert von der österreichischen Akademie der Wissenschaften. Dieses Labor wurde später dem neuen Institut für Atomphysik, jetzt für Ionenphysik (1. Vorstand PAHL, später Tilmann MÄRK) eingegliedert. Außerdem ergab sich die Notwendigkeit, numerische Rechnungen durchzuführen und es gelang im Rahmen von Marshallplangeldern, eine transistorisierte Rechenanlage Zuse 23 zu erhalten, die im November 1963 vom damaligen Wissenschaftsminister Mock im Parterregeschoss Innrain 52 eröffnet wurde. Nach Berufung von Rudolf ALBRECHT (Graz) auf die neu geschaffene Lehrkanzel für numerische Mathematik, später Informatik, wurde diese Anlage dem neuen Institut übergeben. Knapp vorher war CAP als Vorsitzendem der Rechenmaschinenkommission der Philosophischens Fakultät gelungen, aus österreichischen Förderungsmitteln eine Großrechenanlage der Firma CRC (28 Millionen öS) für die Universität anzuschaffen, die in dem Neubau der naturwissenschaftlichen Institute Technikerstr. 25 in einem eigenen Gebäude untergebracht wurde. Aus dieser Anlage und dem Institut Informatik entstand schließlich das Rechenzentrum der Universitaet Innsbruck, jetzt ZID genannt.

Auf dem Gebiet der Plasmaphysik hat das Institut zahlreiche Dissertanten betreut und 1973 und 1975 internationale Kongresse über Wellen und Instabilitäten in Plasmen in Innsbruck organisiert. 1992 wurde das Institut mit der Abhaltung der 9. Europäischen Tagung "Controlled Fusion and Plasma Physics" betraut und im August 1978 organisierte die International Atomic Energy Agency ihren siebenten internationalen Kongress in Innsbruck. 1994 hat CAP beim International Center for Mechanical Sciences in Udine einen Workshop "Waves and Instabilities in Plasmas" abgehalten. Neben anderen Publikationen in Zeitschriften und in Büchern erschien 1994 beim Springer Verlag Wien das "Lehrbuch der Plasmaphysik und Magnetohydrodynamik". Vorher war im Verlag Academic Press New York 1976-1982 das mehrbändige "Handbook on Plasma Instabilities" erschienen. Die sogenannte parametrische Plasmainstabilität führte zur Erfindung eines nichtlinear stabilisierten parametrischen elektrostatischen Hochspannungsgenerator, der mit der österreichischen Priorität 1981 in 32 Ländern patentiert und in 5 Modellen, die bis 5000 Volt erzeugten, realisiert wurde.

Die österreichische Bundesregierung hat CAP als österreichischen Vertreter in verschiedene Gremien der europäischen Weltraumorganisation (COPERS) und in den wissenschaftlichen Ausschuss für Weltraumfragen der Generalversammlung der Vereinten Nationen nach New York bzw. Genf entsandt (1960-1976). Diese Kontakte führten einerseits zur Etablierung der Sommerschule für Weltraumphysik in Alpbach, die von CAP am 15.07.1963, eröffnet wurde, und zur Durchführung des ersten internationalen Weltraumkongresses UMSPACE im August 1982 in Wien.

Als Mitbegründer der internationalen astronautischen Föderation gelang es CAP auch, den 5. internationalen astronautischen Kongress im August 1954 nach Innsbruck zu bringen. Am 05.07.1974 wurde CAP vom russischen Nobelpreistraeger Kapitza, Mitglied des Präsidiums der sowjetischen Akademie der Wissenschaften, die Rutherfordmedaille der Akademie überbracht. Bezüglich zahlreicher Gastprofessuren (New York, NASA, Princeton, Südafrika, Kyoto etc.) wird auf die obigen Links verwiesen.

1957 hatte der Innsbrucker Mathematiker GRÖBNER eine Methode zur Lösung von Differentialgleichungen mit Hilfe von Liereihen entworfen, die schließlich auch auf das astronomische n-Körperproblem angewendet wurden. Es ergaben sich eine enge Zusammenarbeit und gemeinsame Publikationen mit dem Institut für theoretische Physik und bezahlte Forschungsaufträgen der NASA sowie zahlreichen Kongressvorträge.

Nach der 1988 erfolgten Emeritierung erschien noch 2003 ein Lehrbuch ueber mathematische Methoden der Physik im Verlag Chapman and Hall/CRC, in welchem auch neue numerische Methoden zur Lösung von Randwertproblemen dargestellt wurden.

Nach der Emeritierung wurden die Plasmaaktivitäten des Institutes an Siegbert KUHN und Klaus SCHÖPF übertragen, denen es gelang, sowohl vom Forschungsförderungsfonds, der Akademie als auch von der EU Forschungsgelder zu bekommen. CAP übergab 2005 seine Funktion in der Fusionskommission der Akademie an KUHN.

Fritz EHLOTZKY , der 1978-83 und 1987-94 Vorstand des Institutes war, veröffentlichte im Mai 2005 ein Lehrbuch über Quantenmechanik und ihre Anwendung beim Springer Verlag. Er wurde 1995 pensioniert.

Da die Philosophische Fakultät einsah, dass das Gesamtgebiet von einem Professor keinesfalls mehr bewältigt werden konnte, stellte sie den Antrag auf Errichtung einer 2. Lehrkanzel für theoretische Physik. Mit Wirkung vom 01.10.1968 als außerordentlicher Professor und per 30.06.1970 als ordentlicher Professor wurde Josef ROTHLEITNER (Dissertation bei Walter THIRRING in Wien über mathematische Physik, Privatdozent 1964 in Heidelberg) ernannt. Sein Verdienst ist es, am Institut eine hervorragende Gruppe für Quantenfeldtheorie etabliert zu haben. Diesbezüglich und der anderen Mitarbeiter des Instituts wird auf die entsprechenden Links auf der Homepage des Institutes verwiesen.

© Ferdinand Cap