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Erwin Madelung

1881-1972
von

Ulrich E. Schröder
Frankfurt am Main

Als Nachfolger von MAX BORN wurde ERWIN MADELUNG im Jahr 1921 auf den Lehrstuhl für Theoretische Physik an die Frankfurter Universität berufen. Er leitete das Institut für Theoretische Physik bis zu seiner Emeritierung im Jahre 1949, also während der Entwicklung und des Ausbaues der Quantenmechanik.

ERWIN RUDOLF MADELUNG wurde am 18. Mai 1881 als zweitältester Sohn von OTTO und HEDWIG MADELUNG, geb. KOENIG, in Bonn geboren. Sein Vater, damals Privatdozent in Bonn, wirkte später als Professor der Chirurgie in Rostock und Straßburg im Elsaß. Er gehörte zu jener Gruppe berühmter Mediziner, die damals die einmalig fruchtbare Epoche ihres Faches wesentlich mitgestalteten. Der Großvater mütterlicherseits, FRITZ KOENIG, war als Unternehmer in den USA erfolgreich gewesen und hatte ein ansehnliches Vermögen hinterlassen. Zu den Vorfahren väterlicherseits gehört der Dichter MATTHIAS CLAUDIUS (1740-1815).

Die Kindheit und Jugendzeit verbrachte ERWIN MADELUNG in Bonn, Rostock und Straßburg. Er wuchs mit mehreren Geschwistern auf und besuchte Vorschule und Gymnasium bis 1894 in Rostock. Die wesentlichen Bildungsjahre fallen in die Straßburger Zeit. Dort bestand er 1900 das Abitur an dem altberühmten "Protestantischen Gymnasium". Zwei Jahre vorher hatte an dieser Schule MAX VON LAUE (1879-1960) das Abitur abgelegt und vierzehn Jahre nach MADELUNG tat es MARIANUS CZERNY (1896-1985), der Jahre später MADELUNGS Kollege in Frankfurt am Main werden sollte.

MADELUNG wollte ursprünglich Ingenieur werden, wandte sich aber sehr bald der Physik zu. Doch galt sein Interesse zunächst nicht der Theorie, in der er später weithin bekannt wurde, sondern der Experimentalphysik. Er begann das Studium 1901 in Kiel, blieb dort aber nur kurze Zeit. Weitere Studienaufenthalte führten ihn nach Zürich (1901-1902) und Straßburg (1902-1903), wo FERDINAND BRAUN (1850-1918) lehrte, der durch seine Kathodenstrahlröhren ("Braunsche Röhre", 1897) und wesentliche Beiträge zur Entwicklung der drahtlosen Telegraphie berühmt wurde (Nobelpreis 1909 mit Marconi). Die Doktorandenzeit verbrachte MADELUNG von 1903 an in Göttingen. Hier wurde er 1905 von der Philosophischen Fakultät der Georg-August-Universität zum Dr. phil. promoviert.

p74 Erwin Madelung, um 1908

Die Physik in Göttingen war damals, in der Nachfolge des berühmten WILHELM WEBER (1850-1891), durch EDUARD RIECKE (1845 1915) und WOLDEMAR VOIGT (1850-1919) vertreten. RIECKE hatte seit 1881 den Lehrstuhl für Experimentalphysik inne, VOIGT seit 1883 den für theoretische Physik; aber VOIGT hat auch experimentiert und RIECKE war stark der Theorie zugeneigt. VOIGTS Hauptinteresse waren die Eigenschaften der Kristalle im Zusammenhang mit ihren Symmetrieeigenschaften. Er veröffentlichte 1910 ein umfangreiches Lehrbuch der Kristallphysik, das einen großen überblick über das damals erreichte Wissen gibt. Ein Nachdruck dieses Werkes erschien noch 1966. RIECKE hatte sich nach Arbeiten über die ältere (WEBERsche) Elektrodynamik, Hydrodynamik, Thermodynamik und Osmose Problemen des Ladungstransportes zugewandt. Er hat wesentlich zur Entwicklung der Elektronentheorie der elektrischen Leitfähigkeit in Metallen beigetragen. Sein zweibändiges "Lehrbuch der Experimentalphysik" war sehr erfolgreich. Obwohl VOIGT und RIECKE selbst keine führende Rolle bei den grundlegenden Veränderungen der Physik nach 1900 einnahmen, verstanden sie doch einer Reihe von jüngeren Forschern wie MAX ABRAHAM, PAUL DRUDE, WALTER RITZ, JOHANNES STARK, HERMANN THEODOR SIMON und EMIL WIECHERT Möglichkeiten der Entfaltung zu bieten. Außerdem erhielten Ausbildung und Forschung in der Physik wesentliche Impulse seitens der hervorragenden Göttinger Mathematiker wie FELIX KLEIN, DAVID HILBERT, HERMANN MINKOWSKI und CARL RUNGE, die ein außerordentliches reges Interesse an der Physik zeigten.

Das Interesse des jungen MADELUNG galt damals dem Grenzgebiet zwischen Elektrotechnik und experimenteller Physik und äußerte sich in ersten Publikationen über die magnetische Hysterese (Hysteresisschleife), Meßmethoden auf dem Gebiet des Magnetismus und die Verwendung des damals neuen Hilfsmittels der Braunschen Röhre, die er bei FERDINAND BRAUN in Straßburg kennengelernt hatte. Hier ist insbesondere die Dissertation über "Magnetisierung durch schnellverlaufende Ströme und die Wirkungsweise des Rutherford-Marconischen Magnetdetektors" [1] zu erwähnen, mit der MADELUNG promovierte (1905). Diese Arbeit entstand in der von SIMON (1870-1918) geleiteten Abteilung für angewandte Elektrizitätslehre des Physikalischen Instituts. SIMON hatte 1894 bei AUGUST KUNDT (1839-1894) promoviert, war seit 1898 Assistent bei RIECKE und hatte 1901 als Extraordinarius die Leitung der genannten Abteilung im Rieckeschen Institut übernommen. Es ist vielleicht interessant zu erwähnen, daß SIMON zuvor von 1900 bis 1901 als Physikdozent und Leiter des physikalischen Laboratoriums in Frankfurt am Main gewirkt hat. Gemeinsam mit RIECKE gründete er 1899 die Physikalische Zeitschrift und war als deren Herausgeber tätig.

Diese ersten Erfahrungen seiner wissenschaftlichen Laufbahn hat MADELUNG auch später als theoretischer Physiker nie verleugnet: Immer hat er sich eine Neigung zum experimentellen Arbeiten bewahrt und selbst in viel späteren Jahren gelegentlich noch Apparate entworfen und aufgestellt. Nach der Promotion blieb MADELUNG zunächst in Göttingen mit der Aussicht auf eine Assistentenstelle. Doch 19ø7 läßt er sich auf ein in der damaligen Zeit durchaus bedeutsames Unternehmen ein. Während von anderen jungen Wissenschaftlern an den Universitäten die Zeit nach der Promotion zu intensiver spezialisierter Forschungsarbeit genutzt wird, beschließt MADELUNG sich auf Reisen zu begeben, um seinen Überblick über die Welt im Großen und Allgemeinen zu erweitern. Hier zeigte sich ein sehr charakteristischer Zug seiner Persönlichkeit: eine auf alles Unbekannte gerichtete umfassende Neugier. MADELUNG hat sich auch in seinem späteren Leben aus Neugier in viele Gebiete außerhalb seines Faches hineingewagt, sei es, daß ihn die intellektuelle Herausforderung reizte oder er auch nur seine manuelle Geschicklichkeit erproben wollte. Dabei hat er sich selten länger mit dem Gegenstand seines Interesses befaßt. Seine Neugier war relativ rasch befriedigt. Es genügte ihm, das Grundprinzip z. B. einer Sprache erkannt zu haben oder bei der Herstellung einer Tonfigur seine handwerklichen Fähigkeiten bestätigt zu finden. MADELUNG war vielseitig begabt, er konnte gut zeichnen und spielte sehr gerne Violine.

Die etwa neun Monate dauernde Bildungsreise um die Welt war dank des vom Großvater FRITZ KOENIG hinterlassenen Vermögens möglich. Auch konnte MADELUNG an verschiedenen Orten Verwandte bzw. befreundete Familien besuchen. Mit einem Freund reiste er Anfang März 1907 zunächst nach England. Im April wurden New York sowie die bedeutenden Städte der Ostküste aufgesucht. Anschließend ging die Reise auf Umwegen über besonders interessante Plätze quer durch den Kontinent nach Westen. Das Land war damals noch nicht motorisiert und das Reisen entsprechend beschwerlich. Unter den besuchten Orten an der Westküste durfte die Stadt San Franzisko nicht fehlen, deren Zerstörung durch Erdbeben und Großfeuer gerade ein Jahr zurücklag. Anschließend hielt sich MADELUNG sechs WOchen in Japan auf. Die Reise verlief dann, nach einem kurzen Aufenthalt in China, über eine Reihe von Orten an der Küste Ostasiens, darunter Singapur, weiter nach Indien. Auf dem Seeweg durch den Suezkanal kehrte MADELUNG schließlich Ende November 1907 nach Europa zurück. Außer einer Reise nach Rußland (1912/13) hat er im späteren Leben keine größere Reise mehr unternommen.

Nach Göttingen zurückgekehrt, wurde MADELUNG 1908 Assistent am Physikalischen Institut bei RIECKE. Er konnte nun auch an die Gründung einer Familie denken und heiratete im gleichen Jahr LEONIE SCHNEIDER. In der folgenden Zeit beschäftigte sich MADELUNG mit der Erforschung des atomaren Aufbaus von Kristallen, wobei auch die Hinwendung zur theoretischen Physik einsetzte. Mehr als zwei Jahre vor dem Nachweis der Gitterstruktur durch v. LAUE, FRIEDRICH und KNIPPING (1912) beschrieb MADELUNG den Kristall als regelmäßiges Gitter von Ionen, die in dem von ihm benutzten Modell durch elastische Stäbe miteinander verbunden sind. Er hat als erster einen Zusammenhang der elastischen Eigenschaft der Kristalle mit der Wellenlänge der Infrarotabsorption (Rubenssche "Reststrahlen") erkannt [2]. Die Gitterstruktur von Kristallen wurde zu iener Zeit zwar viel diskutiert, war aber immer noch hypothetisch. Bereits 1910, also vor der Ausbildung einer Atomtheorie der Kristalle, schloß MADELUNG aus der Natur der Reststrahlen, daß nicht die Moleküle, sondern die elektrisch geladenen Atome, d. h. die Ionen als die eigentlichen Bausteine der Kristalle aufzufassen seien und gab schon damals für Steinsalz den Gitterbau an, wie er dann durch die Röntgenmessungen bestätigt wurde. Aus der Hypothese, daß die Reststrahlen den Schwingungen des Gitters der positiven Ionen gegen das der negativen entsprechen, konnte er eine Beziehung der Reststrahlfrequenzen zur Kompressibilität des Kristalls ableiten, die der Größenordnung nach durch die Beobachtung bestätigt wird. Für die weitere Entwicklung der Theorie der Gitterschwingungen waren die dann folgenden Arbeiten von MAX BORN (1882-1970) und THEODOR VON KARMAN (1881-1963) wichtig. Auf dem ersten großen Kongreß über Gitterdynamik, der 1963 in Kopenhagen stattfand, charakterisierte BORN [3] rückschauend die Bedeutung der frühen Arbeiten MADELUNGS für dieses wichtige Gebiet der Festkörperphysik mit folgenden Worten: "Die erste Arbeit von KARMAN und mir wurde vor der Laueschen Entdeckung publiziert. Wir sahen die Existenz von Gittern als evident an, nicht nur weil wir die Gruppentheorie der Gitter von SCHOENFLIESS und FEDOROv kannten, welche die geometrischen Grundeigenschaften der Kristalle erklärten, sondern auch weil kurze Zeit vorher ERWIN MADELUNG in Göttingen die erste dynamische Folgerung aus der Gittertheorie abgeleitet hatte, einen Zusammenhang zwischen der infraroten Schwingungsfrequenz eines Kristalls und seinen elastischen Eigenschaften. Nach meiner Ansicht sollte diese Arbeit von MADELUNG als der Beginn der Gitterdynamik angesehen werden."

Die Vorstellungen MADELUNGS über den atomaren Aufbau der Kristallgitter fanden damals iedoch nicht überall sogleich Verständnis. Erst später, nachdem die skeptischen Stimmen verstummt waren, konnte sein Doktorvater, SIMON, schließlich die überlieferte Bemerkung äußern: "Da hat unser Herr MADELUNG doch recht gehabt!" Diese Periode führte 1912 zur Habilitation in Göttingen.

Doch bald wurde durch den Ausbruch des Ersten Weltkrieges MADELUNGS Tätigkeit als Assistent und Privatdozent unterbrochen. MADELUNG wurde einberufen und diente bis zum Ende des Krieges in der Armee, zunächst bei der Feldartillerie, dann in dem Pionierregiment 36, das eigens für den Umgang mit Gaskampfstoffen gebildet worden war. Hier traf er mit Kollegen wie JAMES FRANCK, OTTO HAHN, GUSTAV HERTZ und WILHELM WESTPHAL zusammen. Von den damals 30-35jährigen Wissenschaftlern hat nur OTTO HAHN später über die Erlebnisse und Eindrücke während dieser schweren Kriegsjahre in seinen Erinnerungen berichtet [4].

Die letzte Zeit des Krieges verbrachte MADELUNG schließlich in der von RUDOLF LADENBURG (1882-1952) gebildeten Schallmeßabteilung bei der Artillerie-Prüfungskommission in Berlin. Zu dem wissenschaftlichen Stab der Abteilung gehörte auch MAX BORN, damals Extraordinarius in Berlin, sowie BORNS früherer Schüler ALFRED LANDÉ (1888-1976). Die Aufgabe dieser Abteilung bestand darin, die möglichen Anwendungen verschiedener Methoden "Wissenschaftlicher Messung" - optische, akustische, seismometrische, elektromagnetische usw. - zu prüfen. Um die Position eines feuernden Geschützes zu ermitteln, wurde insbesondere ein Schallmeßverfahren ausgearbeitet und dann an der Front eingeführt.

Die so bei technischen Problemen der Kriegsführung eingesetzten Physiker nutzten aber auch einen nicht unbeträchtlichen Teil ihrer Zeit zur Beschäftigung mit Problemen der Kristallphysik, an denen sie damals interessiert waren. Angeregt durch die dabei geführten Diskussionen fand MADELUNG ein Verfahren, die elektrostatische Energie des aus IOnen zusammengesetzten Kristalls (heteropolare Bindung) zu berechnen und führte die Rechnung für einfache Kristallgitter durch [5]. In dem von MADELUNG gefundenen Ausdruck tritt eine Konstante auf, die für ieden Gittertyp einen charakteristischen Wert hat und die anziehenden und abstoßenden Coulomb-Wechselwirkungen mit allen Ionen des Gitters - sowohl den unmittelbar benachbarten als auch den entfernteren Ionen - berücksichtigt. Diese Konstante wird nach ihrem Entdecker "MADELUNG-Konstante" genannt. Aus der Größe der Madelungschen Konstanten folgt, daß die Gitterenergie infolge der allseitigen Wechselwirkung der Ionen dem Betrage nach größer ist als die elektrostatische Bindungsenergie isolierter Ionenpaare, bei denen sich ie ein Kation und ein Anion zu einem heteropolaren Molekül verbinden. Moleküle mit heteropolarer Bindung können daher höchstens in der Dampfphase vorliegen, während es im festen Zustand stets zur Ausbildung des energetisch günstigeren Ionenkristalls kommt. Damit hatte MADELUNGeinen weiteren wichtigen Beitrag zur Theorie der Kristallgitter geleistet. Einige Jahre später (1921) wurde von PAUL EWALD (1888-1985) eine wirkungsvolle allgemeine Methode zur Berechnung von Gittersummen entwickelt, deren Anwendung die Madelungschen Ergebnisse bestätigte.

Wieder ist es MAX BORN, der als unmittelbarer Beteiligter sich später an diese Episode des Militärdienstes im Ersten Weltkrieg erinnert [3, P.4]: "In unserer Gruppe waren mein Freund ERWIN MADELUNG und ein früherer Schüler, ALFRED LANDÉ. LANDÉ und ich beschlossen, mit wissenschaftlicher Arbeit zu beginnen. Wir hatten zwei Schubfächer in unseren Schreibtischen: eines für die Schallmessung, das andere für Gitterdynamik. Wir verließen uns auf die Annahme, daß der unsere Einheit befehlende Offizier die zwei Arten von Hieroglyphen nicht unterscheiden konnte. Wir wollten die Gitterenergie ionischer Kristalle berechnen. Bei der Summation der Coulomb Potentiale hatten LANDÉ und ich Schwierigkeiten wegen schlechter Konvergenz der Reihe. Eines Tages überraschte uns MADELUNG, der unseren Diskussionen zugehört hatte, mit einer rasch konvergierenden Methode zur Berechnung dieser Summe, der Konstanten in der resultierenden Formel, die nun zu Recht als MADELUNG-Konstante bekannt ist." Für den mathematisch so versierten Theoretiker BORN kam dieser entscheidende Beitrag zur Gittertheorie offenbar von ganz unerwarteter Seite. In seinen Erinnerungen äußerte er sich später voller Anerkennung über die Fähigkeiten seines Kollegen MADELUNG [6]: "Da kam MADELUNG dazu. Er folgte unserer Arbeit mit großem Interesse und verstand sofort die Schwierigkeit. Es ist seltsam, daß eine elegante Lösung dieses rein mathematischen Problems von jemandem gefunden wurde, der von seiner Ausbildung her ein Experimentalphysiker und in keinster Weise für solch ein analytisches Problem ausgerüstet war. Aber er war ein Naturtalent, besaß eine große Liebe zur Mathematik und arbeitete hart, um seine Kenntnisse zu vertiefen."

Für MADELUNG wurde diese Entdeckung zum bleibenden Erfolg, der ihn weithin bekannt machte. Wie er es später selbst in der ihm eigenen knappen und treffenden Form ausdrückte, hatte er damit erreicht, daß in der wissenschaftlichen Literatur sein Name aus den Autorenregistern in die Sachverzeichnisse übergegangen war. Im Sommer 1918 wurde ihm der Professortitel verliehen.

Nach Beendigung des Krieges erfolgte dann 1919 die Berufung nach Kiel, aber nicht als Ordinarius für Experimentalphysik, sondern für theoretische Physik. Ein so rascher Wechsel in der Physik von der einen auf die andere Seite des Faches war selbst in damaliger Zeit nur bei herausragender Begabung möglich. Er selbst bekannte später, während seines Studiums nie ein Kolleg über theoretische Physik gehört zu haben. In Kiel blieb er nur ein Jahr. MADELUNG und seine Familie, in der drei Kinder aufwuchsen, traf hier ein schmerzlicher Verlust, seine Frau starb an einer unheilbaren Krankheit. So folgte er bald einer Berufung nach Münster. Dies bedeutete jedoch nur eine Zwischenstation, denn kurze Zeit darauf erhielt MADELUNG den Ruf an die Universität in Frankfurt am Main, wo er Nachfolger von MAX BORN werden sollte. In den Diskussionen über seinen möglichen Nachfolger hatte BORN nachdrücklich OTTO STERN (1888-1969) empfohlen, konnte sich aber gegenüber der Frankfurter Fakultät nicht durchsetzen, die sich für MADELUNG, entschied. Dies zeigt, daß MADELUNG damals zur vordersten Spitzengruppe seines Faches gezählt wurde.

Das Physikalische Institut in Frankfurt am Main stand zu der Zeit unter der Leitung von RICHARD WACHSMUTH (1868-1941). Ende 1920 war WALTHER GERLACH (1889-1979), der sich 1916 in Tübingen habilitiert hatte, nach Frankfurt am Main gekommen und begann gemeinsam mit OTTO STERN (damals Privatdozent) an den Versuchen zu arbeiten, die 1921 den Nachweis der Richtungsquantelung von Silber-Atomen beim Durchgang durch ein inhomogenes Magnetfeld erbrachten. Noch bevor die Experimente abgeschlossen waren, folgte OTTO STERN einem Ruf nach Rostock.

Am 1. April 1921 trat MADELUNG sein Amt in Frankfurt am Main an. Im Juli heiratete er in zweiter Ehe GERTRUD SCHNEIDER, die jüngere Schwester seiner verstorbenen Frau, die sich der verwaisten Kinder angenommen hatte. Die Familie MADELUNG fand in der Bockenheimer Landstraße 95, in der Nähe des Instituts, eine geeignete Wohnung. Hier wohnte auch GERLACH und bald entstand zwischen beiden Familien eine bleibende Freundschaft.

Die für kontinuierliche wissenschaftliche Arbeit unfruchtbaren Kriegsjahre hatten in MADELUNG die Idee zu jenem Buch reifen lassen, dessen Ausarbeitung die ersten Jahre nach dem Kriege galten und das 1922 als 4. Band der "Grundlehren der mathematischen Wissenschaft", der berühmten "gelben Reihe", beim Verlag SPRINGER erschien. Dieses Buch, "Die mathematischen Hilfsmittel des Physikers" [7], war als ein "Kohlrausch" der theoretischen Physik gedacht, sollte es doch alles enthalten, was der rechnende Physiker an Grundlagen und Methoden braucht. Nach oben war eine bestimmte Grenze nicht gezogen, vielmehr war möglichst alles an Mathematik berücksichtigt, was nach Urteil des Autors für die Behandlung physikalischer Probleme bisher verwandt worden ist oder Aussicht auf Verwendung bietet. Beratung und Hilfe während der Ausarbeitung des Manuskripts fand er bei den Mathematikern COURANT, BAULE, EPSTEIN, BESSEL-HAGEN sowie den Physikern LANDÉ, BRODY und GÖTZE. Für MADELUNG bedeutete das Buch ein Programm. Er verwandte viel Sorgfalt auf die Überarbeitungen der nachfolgenden zahlreichen Auflagen und nahm dabei mancherlei Einzelheiten auf, die er selbst gefunden hatte. Sie besonders zu bezeichnen, schien ihm überflüssig. Bewährte Mitarbeiter, die ihm bei den verschiedenen Auflagen zur Seite standen, waren BOEHLE (Assistent am mathematischen Seminar) und seine Assistenten FLÜGGE, KOFINK, LANCZOS und später auch MROWKA. So wuchs der Band, insbesondere nach Berücksichtigung der sich entwickelnden Quantentheorie bald auf den doppelten Umfang der ersten Auflage an. Sehr inhaltsreich zeigt das Buch in der schließlich erreichten Form dem Leser die mathematischen Strukturen der physikalischen Theorien, oft in überraschendem Zusammenhang. Dieses vielbenutzte Werk hat den Autor in weiten Kreisen rühmlich bekannt gemacht.

In Frankfurt am Main galt MADELUNGs wissenschaftliches Interesse, neben der Ausarbeitung zweckmäßiger mathematischer Methoden, hauptsächlich Themen der Atomphysik und Quantentheorie. Zum Institut gehörte damals ein Mechanikermeister; so konnten auch experimentelle Arbeiten durchgeführt werden. Wie die Publikationen aus diesen Jahren zeigen, hat MADELUNG sich eingehend mit den Grundlagen der sich rasch entwickelnden Quantenmechanik befaßt. Diese oft nur knappen Beiträge reichen jedoch an die frühen Entdeckererfolge, die er bei der Entwicklung der Gitterdynamik erzielt hatte, nicht heran. Als besonders originell fallen zwei Veröffentlichungen auf, in denen MADELUNG die Schrödingersche Deutung der Quantentheorie des Einelektronenproblems weiterführt und zeigt, daß weitgehende Analogien zur Hydrodynamik bestehen [8]. Kurz zuvor hatte SCHRÖDINGER in der ersten seiner berühmten Arbeiten zur "Quantisierung als Eigenwertproblem" die nach ihm benannte Grundgleichung der Quantentheorie publiziert (1926). Nach MADELUNG kann die zeitabhängige Schrödinger-Gleichung für ein Elektron durch Trennung von Betrag und Phase der Wellenfunktion in die Form der hydrodynamischen Gleichungen eines Kontinuums transformiert werden. Die Eigenlösungen der Wellengleichung liefern dann das Bild einer stationären Strömung. Quantenzustände sind bei dieser Deutung als stationäre Strömungszustände zu betrachten. Da die hydrodynamischen Gleichungen der Schrödinger-Gleichung entsprechen, besteht nach MADELUNG die Aussicht, auf dieser Basis die Quantentheorie der Atome zu behandeln. Doch er weist auch auf problematische Punkte dieser Interpretation hin, wie z. B. das Mehrelektronenproblem oder die Tatsache der Quantenabsorption, die nicht geklärt werden. Diese Deutung blieb im Rahmen der von SCHRÖDINGER vertretenen deterministischen Interpretation der Wellenmechanik, die sich jedoch als nicht haltbar erweisen sollte, insbesondere nachdem MAX BORN im gleichen Jahr die sich dann durchsetzende statistische Auffassung vorgeschlagen hatte. Die auf MADELUNG zurückgehende Transformation der Schrödinger-Gleichung auf eine hydrodynamische Form ist nach vielen Jahren mehrmals wiederentdeckt und erweitert worden, wobei die jeweils im Vordergrund stehenden Fragen von methodischen bis zu grundsätzlichen Aspekten der Quantenphysik reichen (siehe z. B. [9], [10]). Seitdem wird die Madelungsche Form der Schrödinger-Gleichung als effektive Bewegungsgleichung eines quasiklassischen hydrodynamischen Modells (gelegentlich "Madelung-Flüssigkeit" genannt) bei Problemen der Kernphysik und, wenn auch in geringerem Maße, in der Atom- und Molekülphysik, immer wieder herangezogen [11], [12]. So wird dieser Beitrag MADELUNGs aus dem Jahr 1926 noch heute oft zitiert.

An der jungen und in ihrer Größe noch überschaubaren Frankfurter Universität genoß MADELUNG sowohl bei den Kollegen als auch bei den Studenten bald besondere Wertschätzung und Achtung. Als Dekan setzte er sich für die Entwicklung der zur Naturwissenschaftlichen Fakultät gehörenden Institute ein. Sein Ansehen als hochschullehrer und wohl auch seine konsequent unpolitische haltung führten dazu, daß er im Goethejahr 1931/32 zum Rektor gewählt wurde, um bei den beginnenden politischen Unruhen ausgleichend wirken zu können. Dieser schwierigen Aufgabe zeigte er sich, dank seiner unbestrittenen Autorität, durchaus gewachsen. Bei den besonders heftigen Auseinandersetzungen zwischen Anhängern der nationalsozialistischen Studentengruppe und linksgerichteten Studenten im Juni 1932 konnte durch sein persönliches Eingreifen die Ruhe wiederhergestellt werden. Allerdings kam es am Tag darauf zu weiteren Prügeleien, so daß die Universität für kurze Zeit geschlossen werden mußte. Während seiner Amtszeit als Rektor wurde der Universität, auf Beschluß des Preußischen Staatsministeriums, anläßlich der Goethe-Gedenkfeier am 25. Juni 1932 der heute geführte Name "Johann Wolfgang Goethe-Universität" verliehen.

Die dann folgende nationalsozialistische Gewaltherrschaft stürzte die Universität in ihre schwerste Krise. Ab 1933 wurde von den Nationalsozialisten ein ständiger Rektor eingesetzt. Als Folge der Entlassung jüdischer und "politisch unzuverlässiger" Gelehrter mußte rund ein Drittel des Lehrkörpers der Frankfurter Universität ausscheiden. Während dieser Zeit blieb MADELUNG seinen bisherigen Grund sätzen treu, hielt sich von jeder politischen Betätigung fern und zog sich auf den Dienst an der Wissenschaft zurück. Aber auch dieser Bereich blieb von politischer Indoktrination nicht verschont. Die Relativitätstheorie ALBERT EINSTEINS wurde von den Anhängern der nationalsozialistischen Ideologie heftig angefeindet und als jüdische Erfindung in übelster Weise diffamiert. Dessen ungeachtet hielt MADELUNG Vorlesungen über dieses brisante Thema und hat darin deutlich die Auffassung vertreten, daß EINSTEINs Theorie richtig sei. Zum Wiederaufbau der Universität leistete er als erster Dekan der Naturwissenschaftlichen Fakultät nach Kriegsende seinen Beitrag.

Der akademische Unterricht war von MADELUNG, bald nachdem er die Leitung des Instituts 1921 übernommen hatte, durch einen regelmäßig wiederholten viersemestrigen Kurs über theoretische Physik systematisch geordnet worden. Dieser Kurs umfaßte Vorlesungen über allgemeine Mechanik, Mechanik der Kontinua, Elektrodynamik und Optik. Bei den dazugehörigen übungen unterstützte ihn der jeweilige Assistent. Als Assistenten waren am Institut tätig: BRENTANO, BARTELS, GÖTZE, LANCZOS, BETHE, ELSASSER, FLÜGGE, KOFINK, RENNER, MROWKA. In weiteren Vorlesungen behandelte er Quantentheorie, Statistik, Thermodynamik, Relativitätstheorie und andere Themen. Diese Vorlesungen wurden zum Teil auch von Privatdozenten gehalten. Folgende Privatdozenten haben im Rahmen des Instituts ihre später bekannt gewordenen Laufbahnen begonnen: STERN, LANDÉ, LANCZOS, FLÜGGE, KOFINK, MROWKA.

MADELUNG trug in den Vorlesungen weitgehend frei vor und benutzte gelegentlich, wenn er weniger gut vorbereitet war, ein kleines Heft mit Aufzeichnungen als Gedächtnisstütze. Er ließ die Ansätze zur Lösung physikalischer Probleme im freien Vortrag entstehen und entwickelte dann die mathematische Lösungsmethode. Seine sachlichen und klaren Ausführungen regten zum Mitdenken an. Diesem Entstehungsprozeß folgend, konnten seine Hörer, soweit dies möglich ist, das Lösen physikalischer Probleme lernen. Bei akademischen Prüfungen zeigte sich MADELUNG eher nachsichtig als streng, hat aber tönende Worte rasch durchschaut.

In seiner äußeren Erscheinung war MADELUNG groß, schlank, von hagerer Natur. Das unmittelbar beeindruckende seiner Persönlichkeit beruhte auf einer ganz besonderen Schärfe und Beweglichkeit seines Geistes. Der Umfang seines wissens und seiner allgemeinen Bildung waren überragend. Er war in seiner Haltung ein Grandseigneur und konnte meisterhaft kurze, treffende Apercus formulieren, die seinen Humor durchscheinen ließen. Er erfreute sich im großen Ganzen einer guten Gesundheit. Im besonderen blieb ihm seine geistige Frische bis in seine letzten Lebenstage erhalten.

p82 Erwin Madelung, 1950

Nach der Emeritierung im Jahre 1949 hat MADELUNG sein Amt noch zwei Jahre selbst vertreten, bis der Nachfolger, FRIEDRICH HUND, zum Wintersemester 1951/52 den Lehrstuhl übernahm. Wie HUND feststellen konnte, hatte MADELUNG unmittelbar nach dem Krieg besonders fähige Schüler und Mitarbeiter. Hier seien die folgenden Physiker genannt, deren spätere erfolgreiche Laufbahnen bekannt wurden: Sein Sohn OTFRIED MADELUNG (Ordinarius für Theoretische Physik in Marburg), REIMAR LÜST (Generaldirektor der Europäischen Raumfahrtbehörde in Paris), REINHARD OEHME (Professor für Theoretische Physik in Chicago) sowie BERNHARD MROWKA, der sich 1948 in Frankfurt am Main habilitierte (s. Lebensbild in diesem Band).

Im Alter von über siebzig Jahren hielt MADELUNG im Sommersemester 1953 seine letzte Vorlesung. Am Physikalischen Kolloquium und anderen akademischen Veranstaltungen nahm er weiterhin teil. Beim Kolloquiumsbesuch pflegte er Zigaretten mitzubringen, die ihrer ungewöhnlichen Kürze wegen auffielen und die er zur besseren Handhabung in einer kleinen Pfeife rauchte. Seine Erklärung dieser eigenwilligen Gewohnheit war. Der erste Zug sei eigentlich das Beste beim Rauchen, die folgenden Züge nur Wiederholung. Erste Züge lassen sich aber bei einer Zigarette verdreifachen, wenn man die Zigarette zerteilt und jeweils nur ein Drittel raucht.

Seit 1928 wohnte MADELUNG in Frankfurt-Eschersheim, Landgraf-Wilhelm-Str. 2. Hier lebte er auch nach der Emeritierung und führte ein bewußt ruhiges und gleichmäßiges Leben. Während vieler Jahre führte die jüngste Tochter Marianne dem verwitweten Vater das Haus und versorgte ihn in aufopferungsvoller Weise. ERWIN MADELUNG starb am 1. August 1972 im Alter von 91 Jahren. MADELUNG gehörte mehr als 40 Jahre der Wissenschaftlichen Gesellschaft an der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main an. Während vieler Jahre hat er als stellvertretender Vorsitzender der Gesellschaft entscheidenden Einfluß auf deren Entwicklung ausgeübt und vor 1945 zu ihrer Erhaltung, danach zu ihrer Wiederbelebung beigetragen. Er war (korrespondierendes) Mitglied der Akademien der Wissenschaften in Göttingen und Heidelberg, sowie Ehrenmitglied der Deutschen Physikalischen Gesellschaft.


Zitate Literatur

[1] E. Madelung, Ann. d. Physik 17, 1905, 861.
[2] E. Madelung, Nachr. Ges. Wiss. Göttingen (1909) 100, ibid. (1910) 43. Phys. Zs. 11, 1910, 898.
[3] M. Born, in Lattice Dynamics (Wallis), Proceed. Int. Conf. Copenhagen, August 1963 Pergamon Press, Oxford 1965, 2.
[4] O. Hahn, Mein Leben, Verlag Bruckmann, München 1968.
[5] E. Madelung, Phys. Zs. 19, (1918), 542.
[6] M. Born, Mein Leben, Nymphenburger Verlagshandlung, München, 1975, 253.
[7] E. Madelung, Die mathematischen Hilfsmittel des Physikers, Springer Verlag, Berlin 1922. Weitere Auflagen: 1925, 1935, 1950, 1953, 1957, 1964.
[8] E. Madelung, Naturwiss. 14, (1926), 1004. Z. Phys. 40, (1926), 322.
[9] T. Takabayasi, Prog. Theor. Phys. 8, (1952), 143.
[10] D. Bohm, Phys. Rev. 85, (1952), 166, 180.
[11] K.-K. Kan and J. J. Griffin, Phys. Rev. C15, (1977), 1126.
[12] S. K. Ghosh and B. M. Deb, Phys. Rep. 92, (1982), 1.

 

geändert am 12. Dezember 2008  E-Mail: Webmasterpresse@uni-frankfurt.de

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