Zwischen Morsecode und digitaler Fonttechnologie

Teil 1: Die Elektrifizierung des Alphabets

Abbildung 1. Erstes Morsetelegramm von 1837

Am 4. September 1837 demonstriert der Maler Samuel Morse im Repräsentantenhaus in Washington die erste Fernübertragung einer Nachricht mit elektromagnetisch kodierten Zeichen. Die Übertragung des kryptischen Zahlencodes „214-36-2-58-112-04-01837“ ergibt nach der Dekodierung durch den Empfänger den Satz „Successful experiment with telegraph. September 4th 1837.“ ( siehe Abbildung 1 oben)

Mit der ersten öffentlichen Demonstration eines Schreibtelegrafen zur Übertragung einer elektrisch kodierten Textbotschaft beginnt im 19. Jahrhundert die Epoche der digitalen Medien.

Nahezu zeitgleich zur Mechanisierung des Handsatzes durch Bleisetzmaschinen und der Erfindung der Schreibmaschine, beginnt mit Samuel Morse die analoge Elektrifizierung der Buchstaben. Sie ist die Basis aller Digitalität[1] der Medien.

50 Jahre vor der Erfindung des elektrischen Lichts hat der elektrische Schreibtelegraf durch Morse die technikhistorische Epoche der Computerisierung eingeleitet. Es bedarf jedoch noch weiterer 100 Jahre bis zur Demonstration des ersten elektromagnetischen Großrechners Mark I und weitere 20 Jahre zur öffentlichen Vorstellung der Digiset Licht-Setzanlage mit digitaler Fonttechnologie im Jahre 1965 von der Fa. Dr.Ing.Rudolf Hell .

Die Mechanisierung des Bleisatzes und des Schreibens überlagern sich technikhistorisch zur Digitalität vielfältig. Wer heute einen Computer anstelle einer Schreibmaschine nutzt, dem wird kaum mehr bewusst sein, dass in den Anfängen der Computerisierung „telegrafierenden Schreibmaschinen“, sogenannten Fernschreiber, die Programmierung von Großrechnern erst ermöglichte, um ihnen Gutenbergs Typografie binär beizubringen.

Naturwissenschaft als Motor der Mediengeschichte

Einen ganz entscheidenden Anteil am Beginn der Elektrifizierung der Medien hat die seit dem 17. Jahrhundert sich entwickelnde moderne Naturwissenschaft.

Ein erster Durchbruch zur Erforschung der Elektrizität erfolgte 1672 durch den deutschen Physiker Otto von Guericke. Er konnte mit seiner Elektrisiermaschine die Aufladung einer drehbaren Schwefelkugel durch Reibung seiner Hände an der sich bewegenden Kugel bewirken. 1706 findet Francis Hauksbee heraus, dass Glas anstelle von Schwefel denselben Elektrisierungseffekt erfüllt. (Abbildung 2)

Abbildung 2: Hauksbeeks Kugelelektrisiermaschine von 1709

Im 18. Jahrhundert, der Epochen des Barock und des Rokkoko, wird es zur Mode, in Vorträgen, vornehmen Salons und auf Jahrmärkten die Wirkungen der entdeckten Erzeugung und Speicherung von statischer Elektrizität durch Elektrisiermaschinen vorzuführen.

1745/46 entdecken Ewald Georg von Kleist und Pieter van Musschenbroek das Kondensatorprinzip. In der später so genannten Leidener Flasche, die innen und außen mit Metallfolie bedeckt ist und mit Wasser gefüllt wird, kann die durch eine Elektrisiermaschine erzeugte Elektrizität in der Flasche gespeichert werden. Um die gespeicherte Elektrizität jedoch an einem anderen Ort nutzen zu können, muss die Leidener Flasche physisch dorthin transportiert werden. Die Leitung elektrischen Stroms durch Drähte über weitere Entfernungen ist bis zum Ende des 18. Jahrhunderts noch nicht ausreichend erforscht.

Die Erfindung der elektrische Telegrafie ist ohne die naturwissenschaftlichen Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus nicht zu denken. Diesen Zusammenhang entdeckt 1819 der an der damals dänischen Universität in Kiel tätige Hans Christian Oested, als er zufällig die Beobachtung der Ablenkung einer Magnetnadel durch einen stromdurchflossenen Draht macht. An der Erforschung dieses Zusammenhangs haben aber ebenso Michael Faraday, Thomas A. Edison und Hendrik Antoon Lorentz ihren Anteil.

Eine für die elektrische Telegrafie erforderliche längere Verbindung mit elektrisch leitenden Drähten zwischen Sender und Empfänger gelingt im ersten Drittel des 19. Jahrhunderts. Eine dauerhaft betriebene überirdisch verlegte Blankdrahtverbindung über eine Länge von 1 km realisiert 1833 der Mathematiker Carl Friedrich Gauß und der Physiker Wilhelm Eduard Weber zwischen ihren Arbeitsräumen in Göttingen.

Morses Apparatur ist eine erste auf diesen naturwissenschaftlichen Erkenntnissen basierende Erfindung, die der Öffentlichkeit vorgestellt wird. Die Zeit ist reif dafür, denn es gibt viele weitere Tüftler und Erfinder, die zum Teil unabhängig voneinander am Projekt zur Elektrifizierung der Medien ihren Anteil haben. Zu ihnen gehören Gauß, Weber und Steinheil, Schilling, Cooke und Wheatstone sowie Samuel Morse und Alfred Vail.

Die elektrische Telegraphie revolutioniert keineswegs nur die Nachrichtentechnik. Ihre technikhistorische Tragweite reicht bis zur Digitalität der Medien, denn die elektrische Kodierung von Schriftzeichen ist eine notwendige, wenn auch nicht hinreichende technikhistorische Bedingung zur Entwicklung digitaler Fonts.

Elektrisches Kodieren und Schreiben von Buchstaben

Eine unregelmäßig aufgezeichnete gezackte Linie auf einem Papierstreifen des Empfängers repräsentiert 1837 die elektrische Kodierung der Nachricht. Die Anzahl der mit dem Schreibtelegraphen von Morse in Gruppen aufgezeichneten Zacken steht für dekadische Zahlen, deren Bedeutung vom Empfänger der Nachricht mit Hilfe eines Code-Buches erst dekodiert werden muss. Die Hardware, also Sende- und Empfangsgeräte sind über eine elektrische Leitung miteinander verbunden (siehe unteren und oberen Teil in Abbildung 3).

Abbildung 3. Sender (unterer Teil) und Empfänger (oberer Teil) von Morses Schreibtelgrafen Quelle: V.Aschoff, Geschichte der Nachrichtentechnik Band 2
Nachrichtentechnische Entwicklungen in der ersten Hälfte des 19.Jahrhunderts, S. 190

Auf der Sendeseite repräsentieren auf einer beweglichen Leiste „S“ befindliche kleine Nocken in unterschiedlichen Abständen die dekadischen Zahlen für die Zeichen. Die Nockenleiste bewirkt durch ihre kontinuierliche Bewegung, die mit der Kurbel „K“ bewirkt wird, dass der darüber befindliche Hebelarm „A“ rechts angehoben wird und dadurch am linken Ende des Hebels mit dem dort angebrachten Drahtbügel „gg“ in zwei mit Quecksilber gefüllte Näpfchen eintaucht. Dadurch wird über die daran angeschlossene Batterie „B“ kurzzeitig der Stromkreis zwischen Sender und Empfänger geschlossen.

Ein auf der Empfängerseite (oberer Bildteil) am Schreibstift angebrachter Magnet „E“ zieht bei geschlossenem Stromkreis den Schreibstift „G“ kurzzeitig an und zeichnet eine Zacke auf den durch ein Uhrwerk „W“ angetriebenen und auf einer Rolle „N“ beweglichen Papierstreifen „P“. So wird das elektrifizierte Zeichen wieder sichtbar.

Abbildung 3: Modell des Schreibtelegrafen nach Morse
Quelle:http://sammlung.ient.rwth-aachen.de/de/katalog/elektrische-telegrafie/schreibtelegraf-morse.html

Mechanische Bewegung auf der Sendeseite, so das Fazit, wird beim elektrischen Schreibtelegrafen in einen elektrischen Impuls gewandelt. Nach dessen Übertragung zur Empfangsseite wird dieser Impuls durch den neu entdeckten Elektromagnetismus von einem Stift und Tinte auf Papier visualisiert. (Abbildung 4)

Abbildung 4: Funktionsprinzip des Schreibtelegrafen von Morse
Quelle: V.Aschoff, Geschichte der Nachrichtentechnik Band 2
Nachrichtentechnische Entwicklungen in der ersten Hälfte des 19.Jahrhunderts, S. 190

Das „Committee on Commerce“ gibt zu der Vorführung Morses am 6. April 1838 ein wohlwollendes Urteil ab. Zum Bau einer ersten telegrafischen Versuchslinie zwischen Washington und Baltimore kommt es aber erst im März 1843. Innerhalb dieser sechs Jahre hat sich durch Morses Mitarbeiter Alfred Vail nicht nur der Telegraph konstruktiv erheblich verändert, sondern auch die Art der Kodierung deutlich vereinfacht. Mit der von Alfred Vail veränderten Gerätetechnik kann die Visualisierung der kodierten Zeichen vereinfacht werden. Sie erfolgt nun mit Punkten, Strichen und kurzen Pausen zur Kodierung der Wörter sowie langen Pausen zur Markierung des Wortendes. (Abbildung 5).

Abbildung 5 Amerikanischer Morse-Code
Quelle:Dirk W. Hoffmann, Einführung in die Informations und Codierungstheorie, S.39

Dieser uns auch heute noch geläufige Morsecode, mit dem die Buchstaben des Alphabets und die Ziffern in einen unterschiedlich langen Code aus Punkten und Strichen standardisiert wird, stammt also streng genommen nicht von Samuel Morse, sondern von seinem Mitarbeiter Alfred Vail.

Von ihm stammt auch die viel einfacher aufgebaute Morse-Tastatur, wie sie noch lange bis ins 20. Jahrhundert hinein gebräuchlich war (Abbildung 6).

Abbildung 6: Morsetaste der Firma G.Hasler (Bern) (ca. 1900). Diese Taste wurde bei den Schreibtelegrafen der Gotthardbahn eingesetzt. Quelle: Wikipedia

Die Urahnen der elektrischen Telegrafie

Die Telegrafie ist im 19. Jahrhundert keine Neuigkeit. Die optische Telegrafie kann auf eine lange Geschichte bis in die Antike zurückblicken, wo der antiken Literatur nach bereits mit Feuer, Ruf- und Trommelzeichen in die Ferne kommuniziert wird.

Sehr weitgehende Gedanken zur Zeichenkodierung hat sich bereits 1626 Francis Bacon gemacht. Francis Bacon gehört neben Rene Descarte, Isaak Newton und Friedrich Leibnitz zu den Begründern der modernen Naturwissenschaften. Er hat schon 1626 eine binäre Form der Buchstabenkodierung erdacht, die für ihn zur Fernübertragung ebenso geeignet schien wie auch als Geheimschrift. Wir würden heute sagen, dass es sich bei Bacons Alphabet um eine binäre Kodierung mit 5 Bit handelt. Mit den zwei Buchstaben „a“ und „b“ kodierte Bacon alle anderen Buchstaben des Alphabets, indem er für jeden Buchstaben eine gleich lange fünfstellige Kombination dieser zwei Zeichen verwendet. Er schreibt dazu:

„Es ist nicht leicht irgend ein anderes {Alphabet} gleich vollkommen, denn in ihm steht auch ein Mittel zu Gebot, das es erlaubt, an jedem entfernten Ort mit Signalen, die gesehen oder gehört werden können, dem Freunde eine Nachricht zu übermitteln, wenn zweierlei unterscheidbare Signalformen zur Verfügung stehen, sei es durch Glocken, Hörner, Feuerzeichen oder den Knall von Kanonen.“ [2]

Weit über 150 Jahre später stellt der Bürger Claude Chappe am 22. März 1792 der Nationalversammlung in Paris sein Projekt eines optischen Telegrafen vor, um die Kommunikation mit den vielen Departments im vorrevolutionären Frankreich von Paris aus besser koordinieren zu können. Nach einigem Zögern des Kongresses wird schließlich die etwa 210 km lange Telegrafenlinie Paris-Lille 1794 erstmals eingerichtet.

Während ein Brief per berittener Botenstafette für die (…) Strecke 24 Stunden braucht, werden an jedem der 23 Signalmasten der Telegrafielinie per Fernrohr abgelesene und dann ebenso zur nächsten Station weiter übermittelte Signale in weniger als einer halben Stunde übertragen.“ [3]

Eine optische Telegrafenlinien von Metz nach Mainz wird 1813 eingerichtet. In Preußen wird die optische Telegrafie nach der Chappe-Kodierung erst 1832 eingeführt. Die Kodierung der einzelnen Zeichen erfolgt beim Chappe-System durch die Stellung der Flügel am Mast des Flügeltelegrafen. (Abbildung 8).

Abbildung 8: Auszug aus dem preußischen Semaphoren-Alphabet nach Chappe
Quelle: Dirk W. Hoffmann, Einführung in die Informations und Codierungstheorie, S.22

Die Kenntnis der optischen Telegrafie war so weit verbreitet, dass es dazu bereits in der Mitte des 19. Jahrhunderts ein Kinderspiel gab. (Abbildung 9)

Abbildung 9: Kinderspiel aus dem 19. Jahhundert zur optischen Telegrafie. Quelle: Wikipedia

Es verwundert daher nicht, wenn kurz nach den erfolgreichen Erkenntnisfortschritten in der naturwissenschaftlichen Erforschung der Elektrizität es zu Experimenten kommt, um diese für elekrische Form der Nachrichtenübermittlung zu nutzen.

Gutenbergs Drucktypen und die Telegrafie

Gutenbergs Erfindung der metallenen Drucktypen begründet um 1440 eine mediale Ergänzung der zuvor nur handschriftlich oder durch Holzschnitt (Blockbuch) erzeugbaren Textmedien. Indem Johannes Gutenberg das Alphabet mit all seinen Zeichen materiell vereinzelt und in Blei gegossen hat, werden aus den zuvor handschriftlich fixierten Zeichen diskrete Drucktypen. Sie können immer wieder zu anderen Wörtern und Zeilen rekombiniert und aneinandergereiht werden. Die Drucktypen gehören seit Gutenberg im übertragenen Sinne zur „Hardware“ der Texterzeugung. Den Vorgang des Setzens hat der Schriftsetzer 350 Jahre lang als „Software“ in seinem Kopf und im Gespür seiner Finger.

Im 19. Jahrhundert verwandelt Samuel Morse und Alfred Vail das Ordnungssystem des Setzkastens in die elektrischen Signale des Morsecodes. Erkennt der Setzer die Ablage der Bleilettern im Setzkasten an der normierten Fächeranordnung, so muss der Telegraf den Rhythmus der Kodierung langer und kurzer Kodierungssignale im Kopf und später im Gehör haben. Setzkasten und elektrische Schriftkodierung werden auf dieser Betrachtungsebene technikhistorisch vergleichbar.

Im Selbstverständnis des 19. Jahrhunderts trennt den Schriftsetzer vom Telegrafen gleichwohl noch eine ganze Galaxie, die Gutenberg-Galaxie[4]. Zwischen elektrischer Telegrafie und digitaler Typografie liegen noch 130 Jahre und eine Unmenge technikhistorischer Erfindungen.

  1. Die seit den 90iger Jahren des 20. Jahrhunderts einsetzende Digitalisierung der Medien durch Computer, Internet, mobile Smartphones und Tablets macht eine mediengeschichtliche Neuorientierung mit einem deutlich erweiterten technikhistorischen Fokus ratsam, um wesentliche Entwicklungslinien nicht aus dem Blick zu verlieren.
  2. Aschoff: Geschichte der Nachrichtentechnik. Bd 1 Beiträge zur Nachrichtentechnik von den Anfängen bis zum Ende des 18. Jahrhunderts. 1989, S.96
  3. Dieter Daniels: Kunst als Sendung. Von der Telegrafie zum Internet, S.17
  4. Marshall Mc Luhan: Die Gutenberg-Galaxis. Die Entstehung des typografischen Menschen

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