Die Größen der Technik

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Gaspard Monge

Gaspard Monge ist ein Kind einfacher Eltern: Sein Vater Jacques stammt aus der Haute Savoie und arbeitet zunächst als Marktfahrer oder Scherenschleifer und ist später Vorsitzender der Bruderschaft der Kurzwarenhändler. Seine Mutter Jeanne, geborene Rousseaux, ist in Beaune ansässig, wo Gaspard am 9. Mai 1746 auf die Welt kommt.

Ausgebildet bei den Oratorianern in Beaune, wo neben den üblichen humanistischen Fächern auch Geschichte, Mathematik und Naturwissenschaften unterrichtet wird, finalisiert Gaspard seine Ausbildung am Jesuiten-Collège de la Trinité in Lyon. Er ist ein hervorragender Schüler und übernimmt bereits mit 16 Jahren Kurse in Physik. 1864 wieder zurück in Beaune, zeichnet er einen ausgesprochen genauen Plan seiner Heimatstadt, der einem Offizier der Königlichen Pionierschule in Mézières so gut gefällt, dass er Monge dorthin empfiehlt. Die Ecole du Genie in Mézières genießt einen sehr guten Ruf, sowohl vom theoretischen Niveau als auch von der praktischen Ausbildung.

1765 ist Monge in Mézières zunächst als Zeichner und in der Gipsschule beschäftigt, wo die Modelle hergestellt werden. Monge betreibt in seiner Freizeit mathematische und speziell geometrische Forschungen und entwickelt eine eigene Methode technischen Zeichnens, die er im Rahmen eines Fortifikationsplans öffentlich vorzeigen kann.

So kommt er in Kontakt mit dem Mathematiker Charles Bossut, der ihn zum Repetitor macht und dessen Vorlesungen er übernimmt, nachdem Bossut 1768 in die Académie des Sciènces gewählt wird und nach Paris geht. Zu diesem Zeitpunkt führt Monge die darstellende Geometrie in den Schulunterricht ein. Zusätzlich wird Monge noch Instruktor für Experimentalphysik. Er ist in erster Linie an Mathematik interessiert und sucht die Nähe von d´Alembert und Condorcet. Dieser empfiehlt ihm, in allen vier Bereichen der mathematischen Abteilung wissenschaftliche Abhandlungen bei der Académie einzureichen. Aber auch für Physik und Chemie interessiert sich Monge und veröffentlicht auf diesen Gebieten, was auch noch auf Metallurgie ausgedehnt wird, als er 1777 die Schmiedebesitzerin Cathérine Huart heiratet. Er erwirkt die Einrichtung eines chemischen Labors in der Kadettenschule.

1771 wird Gaspard Monge zunächst als korrespondierendes Mitglied von Bossut in die Académie des Sciènces aufgenommen und 1780 zum Adjunkt der Geometrie gewählt. Seither pendelt er zwischen seiner Unterrichtstätigkeit in Mézières und ausgedehnten Arbeiten für die Acacémie in Paris hin und her, wo einen Kurs über Hydrodynamik hält.

Nach weiteren drei Jahren bietet man ihm in der Nachfolge des Mathematikers Etienne Bézout den Posten eines Examinators von Marinekadetten an der königlichen Marineschule an, den er noch zusätzlich annimmt, bis er nach einem Jahr wegen der Unvereinbarkeit aller drei Tätigkeiten die Stelle in Mézières aufgibt. In der Académie hingegen engagiert er sich sehr und veröffentlicht eine Reihe von Publikationen zu verschiedenen naturwissenschaftlichen und geometrischen Fragestellungen.

Es entstehen unter anderem Arbeiten über den Aufbau der salpetrigen Säure, das Erzeugen gebogener Oberflächen, Differenzialgleichungen, den Aufbaus von Eisen, Stahl und Roheisen, elektrische Funken, meteorologische Phänomene und physiologische Optik.

Unabhängig von Antoine Laurent de Lavoisier, der erkannte, dass Wasser kein chemisches Element ist, sondern eine chemische Verbindung der Elemente Wasserstoff und Sauerstoff, führt Gaspard Monge 1783 das selbe Experiment durch.

 

Im Sommer 1789 wird plötzlich alles anders: mit dem symbolischen Akt der Erstürmung des verhassten Pariser Stadtgefängnisses Bastille beginnt die französische Revolution. Monge ist als begeisterter Republikaner Anhänger der Revolution und schließt sich mehreren Clubs an: zunächst dem gemäßigten der Société patriotique de 1789, später wird er Mitglied der Jacobiner und tritt auch der als radikal eingestuften Société patriotique du Luxembourg bei. Die Jacobiner wählen ihn am Vorabend des 9. Thermidor II (27. Juli 1794, das Datum steht für die Guillotinierung Robbespieres und das Ende der Schreckensherrschaft) zu ihrem Vizepräsidenten.

Am 10. August 1792 werden die Tuilerien gestürmt. In diesem Palast wird die königliche Familie seit ihrem Fluchtversuch nach Varennes festgehalten. Am Abend desselben Tages wird ein sechsköpfiger provisorischer Exekutivrat gebildet, dem neben Danton auch Gaspard Monge angehört. Er bekleidet den Posten eines Marineministers und ist in dieser Funktion auch für die Guillotinierung des Königs Ludwig XVI. am 21. Januar 1793 zuständig.

Monge legt sein politisches Amt aber nach acht Monaten nieder und übernimmt Führungsaufgaben in der Geschütz- und Pulverherstellung für die Revolutionsarmee. Auch kehrt er zu seinen Tätigkeiten an der Académie zurück. Diese wird allerdings bereits im August 1793 abgeschafft und ersteht erst 1795 in einem Verband mit den anderen Akademien als Institut national des sciences et arts wieder.

Gaspard Monge wird im März 1794 vom Nationalkonvent in das Gründungskomitee für eine École Centrale des Travaux Publics berufen. Auch Lazare Carnot, der Leiter der Kanonade von Valmy, ist Mitglied dieser Kommission. Monge entwirft dort einen völlig neuen Lehrplan für eine Technikerschmiede nach naturwissenschaftlichen und mathematischen Schwerpunkten. Die Schule wird bereits Ende des selben Jahres eröffnet und 1795 in École Polytechnique umgenannt, die Mutter aller heutigen Technischen Hochschulen. Ihr erster Direktor ist Jacques-Elie Lamblardie, der Direktor der renommierten Pioniersoldatenschmiede École des Ponts-et-Chaussées, der erste Standort ist das Hôtel de Lassay, das im Zuge der Revolution als Nationales Gut eingezogen wurde, nachdem die adelige Besitzerfamilie emigriert war.

Monge begründet die Gründung der École Polytechnique mit der Hebung der nationalen Industrie (speziell mit Blick auf England). Das Wort „national“ hat im Verlaufe der Französischen Revolution eine immense Aufladung bekommen: Das Volk, jeder einzelne Bürger, ist die Nation, also dient die Schulgründung jedem einzelnen.

Das Neue, Wegweisende und Bemerkenswerte an der École Polytechnique ist die naturwissenschaftliche Ausrichtung auf hohem Niveau. Die Idee ist es auch, die allerbesten Lehrer, namentlich Mathematiker, an diese Schule zu verpflichten. Oft kommen sie aus den eigenen Reihen, aus den Absolventen der Schule.

Die École Polytechnique ist jedoch keine "high-end-Stufe" der Ausbildung, sondern dient nur der wissenschaftlichen Vorbildung für die einzelnen Militärfachschulen, die es schon in der Monarchie gab, die aber in der Revolutionszeit neu gegründet werden - wohl aus Loyalitätsgründen. Das unterscheidet die École Polytechnique, die 1805 dem Kriegsministerium unterstellt wird und deren Zöglinge noch heute eine vergleichsweise militärische Zucht erfahren, von allen ihren zivil orientierten deutschsprachigen Nachfolgerinnen, deren erste das polytechnische Institut in Prag war, 1806 von Franz Joseph Gerstner gegründet, dem Grazer Joanneum 1811 (mit Einschränkungen), gefolgt vom Wiener Polytechnikum 1815 und nach und nach den heutigen TU 9, die allesamt (bis auf Aachen) Gründungen in der Mitte der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts sind.

Monge ist auch an der Gründung der École Normale Superieure im selben Jahr beteiligt, die zur Ausbildung von Lehrern eingerichtet wird und ihre Schüler wie auch die École Polytechnique mit einem Concours genannten Wettbewerbsverfahren auswählt. Auch heute noch müssen sich die zukünftigen Schüler dieser Schulen einem Auswahlverfahren stellen, für das die Vorbereitungszeit gewöhnlich zwei Jahre beträgt. Diese Schulen werden Grands Écoles genannt. Dafür stehen nachmalige Arbeitgeber nach dem Abschluss Schlange. Viele wichtige Persönlichkeiten des öffentlichen Lebens in Frankreich sind Absolventen der École Polytechnique, so zB. die Wissenschaftler Arago, Fresnel, Coriolis, Becquerel, Poincaré, der Begründer von Citroën oder der ehemalige französische Staatspräsident Giscard d´Estaing.

Auch bei der Umgründung des Collège des Arts et Métiers in Compiègne im Jahre 1803 auf Befehl Napoléons ist Monge gemeinsam mit Laplace, Berthollet und Chaptal beteiligt.

Monge ist auch Mitglied der Kommission zur Einführung des Dezimalsystems. Im Mai 1790 erhält die Académie des Sciènces von der verfassungsgebenden Nationalversammlung (Constituante) den Auftrag, ein einheitliches Maß- und Gewichtssystem zu formulieren. Mitglieder sind neben Monge auch Laplace, Lagrange, Condorcet und Borda. So kommt es zur Einführung des heute als Längenmaß praktisch weltweit verwendeten Meters, definiert als der zehnmillionste Teil eines Viertels des Erdmeridians.

Auch für den dezimalsystemlastigen Revolutionskalender setzt sich Monge stark ein, allerdings kann sich dieser nicht durchsetzen. Es werden nicht nur die 7tägigen Wochen durch 10tägige ersetzt, sondern es werden wegen der starken Kirchenfeindlichkeit der Revolutionäre auch alle kirchlichen Feiertage gestrichen und durch nationale Weihefeiern unter Freiheitsbäumen oder an Altären des Vaterlandes ersetzt. Die Revolution selbst soll zum spirituellen Erlebnis werden. 1805, im napoleonischen Kaiserreich, kehrt man wieder zum julianischen Kalender zurück.

 

Gaspard Monge ist zwar sowohl an der École Polytechnique als auch an der École Normale Superieure Professor für darstellende Geometrie, an der École Polytechnique auch zwischendurch Direktor, wird in dieser Aufgabe aber immer wieder in politischer Mission unterbrochen.

Zunächst folgt er 1796 dem Ruf nach Italien, um im Gefolge der siegreichen französischen Revolutionsarmee als Kommissar für Wissenschaften und Kunst die Auswahl und den Transport von italienischen Kunstschätzen nach Paris sicherzustellen. In Italien lernt er auch den siegreichen Feldherrn Napoléon Bonaparte kennen, und die beiden schätzen einander sehr und freunden sich an. Angeblich war es Monge, der den unterzeichneten Frieden von Campo Formio zwischen Frankreich und Österreich (1797) nach Paris gebracht hat.

Napoléon wird bei seinem Ägyptenfeldzug 1798-1801 nicht nur von seiner Armee begleitet, sondern auch von einen ganzen Tross von Wissenschaftlern. 42 davon sind Schüler und Lehrer der neu gegründeten École Polytechnique unter der Führung von Gaspard Monge. Aber auch ausgewiesene Fachleute wie Fourier, Malus und Berthollet sind dabei. Ungeachtet der Niederlage bei Abukir gegen den britischen Admiral Nelson (Anfang August 1798) wird in Kairo das Institut d´Egypte eingerichtet, und Monge wird zum Direktor ernannt. Ziel des Instituts ist die wissenschaftliche und künstlerische Aufnahme des alten und des neuen Ägypten, was in der elfbändigen Beschreibung Ägyptens (1809 - 1828) resultiert. Auf dieser Expedition wird nicht nur der Stein von Rosetta gefunden, durch den die Entzifferung der Hieroglyphen gelingt, sondern es wird auch die erste wissenschaftliche Untersuchung einer Luftspiegelung (Fata Morgana) unternommen, und zwar von Gaspard Monge.

Bekannt ist Napoléons Liebe zur Geometrie und zur Mathematik allgemein. Er zählt neben Monge auch Laplace, Fourier und Lagrange zu seinen persönlichen Freunden. Aus dieser Zeit dürfte das sogenannte Napoléon-Theorem stammen: Das Dreieck zwischen den Flächenschwerpunkten von gleichseitigen Dreiecken, die über den Seiten eines beliebigen Dreiecks gezogen wird, ist immer gleichseitig.

Als Monge im Oktober 1799 aus Ägypten zurückkehrt, ist gerade sein bekanntestes Werk erschienen: Géométrie Descriptive, besorgt von seiner Frau und seinem Freund und Schüler Jean Nicolas Hachette nach seinen Vorlesungsunterlagen für die École Normale Superieure.

 

Monges Sympathie für Napoléon ist auch nach dessen Staatsstreich vom 18. Brumaire VIII (9. November 1799) ungebrochen. Er wird vom Ersten Konsul und späteren Kaiser der Franzosen mit Ehrungen überhäuft: Noch 1799 wird er zum Senator auf Lebenszeit ernannt und wird 1806/07 sogar Senatspräsident. Monge, der an der Schule in Mézières kein Offizier werden konnte, weil er nicht adelig war, ist auch Offizier der Ehrenlegion und wird 1808 sogar zum Grafen von Péluse ernannt, nach einer Stadt im Nildelta.

Er hält Napoléon auch nach dessen Niederlage im Russlandfeldzug 1812 und in der Völkerschlacht bei Leipzig 1813 die Treue und besucht ihn während seiner Herrschaft der 100 Tage zwischen der Verbannung nach Elba und der Verbannung nach St. Helena und sogar nach Waterloo noch mehrfach. Der Niedergang des großen Feldherrn und Diktators Napoléon nimmt Monge so mit, dass er 1812 einen Schlaganfall erleidet, von dem er sich nur schlecht erholt.

Nach dem Wiener Kongress 1814/15, der die Neuordnung Europas nach den Koalitionskriegen zum Inhalt hat und eine europaweite Zeit der Restauration und des Biedermeier einläutet, kommt in Frankreich mit Ludwig XVIII. wieder ein Angehöriger des Bourbonengeschlechts auf den Königsthron. Das Experiment Republik ist damit beendet, obwohl einige Zugeständnisse an die positiven Errungenschaften der Revolution wie eine Verfassung oder die Pressefreiheit erhalten bleiben.

Monge jedoch wird aller seiner Funktionen und Ämter enthoben. Eine Wiederaufnahme der Lehrtätigkeit wird ihm untersagt. Er erleidet mehrere Anfälle von Apoplexie und stirbt verbittert am 28. Juli 1818. Bei seinem Begräbnis erweisen ihm viele Schüler und Ehemalige der von ihm gegründeten École Polytechnique die Ehre.

Er wird auf dem Friedhof Père Lachaise begraben, wo sein Grabmal immer noch zu besuchen ist, aber seine Asche wurde 1989 in das Pantheon überführt, was in Frankreich auch heute noch einen Akt der „mystischen Erhöhung“ darstellt. Die „Pantheoniserung“ ist Teil des französischen Kulturgeschehens; die Entscheidung ist dem Präsidenten der Republik vorbehalten. Monge ist einer der 72 Namen auf dem Eiffelturm.

 

Monges Verdienst ist es, die Darstellende Geometrie als einen eigenständigen Zweig der Mathematik etabliert zu haben. Ganz erfüllt von der Idee, hält er bei seinem Vorlesungsantritt 1795 eine programmatische Rede, die überliefert ist. Er spricht von der Wichtigkeit der Naturforschung für den Fortschritt, um die nationale Industrie vom Ausland (id est England) unabhängig zu machen. Dafür ist die Kenntnis aller Maschinen förderlich, die die Naturkräfte nutzen und die Handarbeit mindern und gleichzeitig die Arbeitsprodukte gleichmäßiger und genauer machen. Und hierzu, zur Hebung der nationalen Industrie, ist die darstellende Geometrie der Schlüssel, der für den Feldherrn, den Ingenieur und den Baumeister gleichermaßen geeignet ist. Diese Einschätzung wird heute noch geteilt, ist doch der Unterricht in Darstellender Geometrie bzw. Technischem Zeichnen bis heute Grundlage jeder technischen Ausbildung.

Neben seinem erfolgreichsten Buch Géométrie Descriptive 1799 publiziert Monge in späteren Jahren auch über die Anwendung der Algebra auf die Analysis (1805) und die Anwendung der Analysis auf die Geometrie (1807/09).

Wegen seines Werkes Application de l'analyse à la géométrie gilt er als Vater der Differenzialgeometrie. Dort beschreibt er das Konzept von Kurvenlinien beliebiger Oberflächen im dreidimensionalen Raum. Er führt auch eine Projektion auf zwei rechtwinklig zueinander stehenden Ebenen ein, um Körper graphisch zu beschreiben. Dieses Verfahren der Orthogonalprojektion wird im wesentlichen heute noch verwendet.
Diese Techniken wurden im System der sogenannten Darstellenden Geometrie verallgemeinert, die graphische Methode modernen Maschinenzeichnens.






Monge ist heute auch durch das Monge-Kantorovich-Problem (MKP) bekannt. Bereits 1781 formuliert Monge ein mathematisches Logistik-Problem, nämlich die Frage, wie man wohl am besten eine amorphe Masse von einem Gebiet A in ein Gebiet B transportieren kann. Fast 200 Jahre später, nämlich 1975, erhält Leonid Kantorovich den Nobelpreis für den Beweis, dass es eine Lösung für die von Monge gestellte Frage gibt. Das MKP findet durch eine Vielzahl von Anwendungen in der Analysis, Grenzwerttheorie, matchings und Algorithmen großes Interesse und spielt auch eine bedeutende Rolle in der Medizin.