Warum technische Größen uns in die Irre führen können

Warum technische Größen uns in die Irre führen können, kurzgefasst

Messbare technische Größen erwecken den Eindruck von Objektivität. Doch während die Messung selbst objektiv ist, hängt die Bewertung des Messwerts vom Kontext ab. Der Beitrag zeigt dies am Beispiel der Lichtfarbe, die in der Lichttechnik über die physikalisch definierte Farbtemperatur beschrieben wird. Die Bezeichnungen „warm“ und „kalt“ stehen dabei im Widerspruch zur Physik: Je höher die Farbtemperatur, desto „kälter“ wirkt das Licht. Wie eine Lichtfarbe erlebt wird, hängt zudem von der Umgebung ab – Licht mit 6000 K wirkt im Innenraum kalt, das direkte Sonnenlicht, ebenfalls 6000 K, im Freien dagegen eher warm. Ausschlaggebend sind Assoziationen und kulturelle Prägung, die sich etwa in der unterschiedlichen Bedeutung von Farben im westlichen, ostasiatischen und arabischen Kulturraum zeigen. Die europäische Beleuchtungsnorm empfiehlt deshalb keine „richtige“ Lichtfarbe. Auch die Kruithofsche Regel von 1941, die einen als angenehm empfundenen Bereich aus Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur beschreibt, ist umstritten und wurde von führenden Vertretern von Philips öffentlich widerrufen. Ein grundlegender Einwand lautet: Niemand sieht Beleuchtungsstärken, sondern nur beleuchtete Objekte in ihrer visuellen Umgebung. Zahlen messen also Licht, können aber nicht bezeichnen, wie es erlebt wird. Da Fotografie, Druck und Medien seit Langem erfolgreich mit der Farbtemperatur arbeiten, dürfte sich an der gängigen Praxis dennoch wenig ändern.

Warum technische Größen uns in die Irre führen können

Messbare Größen, die man in Zahlen ausdrücken kann, erwecken den Eindruck, sie seien objektiv. Man müsse sich nur informieren, was sie bezeichnen, und schon ist man voll informiert. Wenn eine Messung diesen Namen verdient, also immer wiederholbar ist, sagt das Messergebnis nur etwas darüber aus, was gemessen worden ist. So ist 1 km überall auf der Welt genau 1000 m lang. Allerdings hängt die Bedeutung von 1 km Straße davon ab, ob man auf einer Schotterpiste fährt oder auf einer neu gebauten Autobahn. Die Messung ist objektiv, die Wertung des Messwerts ist abhängig vom Kontext.

Die Lichttechnik baut auf präzise festgelegten Begriffen und Größen auf. Diese wurden seit 1939 international festgelegt und öffentlich verfügbar gemacht. Auch eventuelle Änderungen werden schriftlich dokumentiert.

Die Festlegung von Begriffen häufig noch vor der Entstehung der dazugehörigen Technik, war eine der größten Errungenschaften, die die neue Elektrotechnik bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts vollbracht hatte. Die lichttechnischen Größen sollten eigentlich so festgelegt werden, dass sie viel mit physiologischen Größen gemeinsam hätten. So sollte z.B. die Leuchtdichte der Helligkeit entsprechen.

Das Vorgehen misslang jedoch. Das Sehen ist zu komplex, als dass man dessen Funktionen oder Wirkungen mit messbaren Größen repräsentieren könnte. Während der Normalbürger keine größeren Probleme damit verspürt, dass er die Leuchtdichte nicht versteht, hat er enorme Schwierigkeiten mit der Lichtfarbe.

Die Lichtfarbe wird gewöhnlich mit der „Farbtemperatur“ bezeichnet, die im Kern aus der Physik stammt – genauer gesagt aus der Thermodynamik, der Optik und der Quantenmechanik. Das Konzept basiert auf der Schwarzkörperstrahlung (dem idealen Planckschen Strahler). Als solches ist die Sache unbestritten und jeder Fachmann, z.B. Fotograf, kann prima damit umgehen. Als physikalisch festgelegte Größe lässt sie sich überall auf die gleiche Art bestimmen.

Wenn man sich die oben abgebildete Skala der Lichtfarben anguckt, fällt zunächst auf, dass das Licht als kälter erscheint, je höher die Farbtemperatur ist. Je wärmer, desto kälter?

Mit dem Anfang der Skala haben die wenigsten ihre Probleme, denn man verbindet die Kerze und die Glühlampe mit der rötlichen Erscheinung. Aber dass die Kerze viel kälter ist als der Himmel, kann man aber nicht akzeptieren. Schon gar nicht, dass das Licht des Lagerfeuers die niedrigste Farbtemperatur von allen Objekten auf dem Bild hat. Trotzdem ist dieser Teil der Skala unproblematisch, weil man mit den betreffenden Lichtquellen nicht beleuchtet. Zum Beleuchten nimmt man „weißes“ Licht, was dies auch immer sein mag.

Weißes Licht ist nicht gleich weiß. Es steht für ein breites Spektrum. Es wird über die Farbtemperatur in Klassen unterteilt:

• Warmweiß (unter 3.300 Kelvin): rötlich-gelblicher, gemütlicher Ton (ähnlich wie eine klassische Glühlampe).
• Neutralweiß (3.300 bis 5.300 Kelvin): sachlicher, unauffälliger Ton (häufig in Büros genutzt).
• Tageslichtweiß (über 5.300 Kelvin): bläulicher Ton, der natürlichem, bedecktem Himmelslicht ähnelt.

Was bedeutet es, dass eine objektive Größe kontextabhängig gesehen wird?

Die genannten Namen der Lichtfarben stammen aus dem Vokabular der Lichttechnik. Menschen, die eine Lampe mit einer Lichtfarbe von 4000 K über ihrem Schreibtisch hängen sehen, denken aber eher an grau oder grell. Das von allen verhasste „Neonlicht“ hat etwa diese Farbe. Was man bewertet, ist aber die Erscheinung der Lampe, wenn man sich diese anschaut. Im Normalbetrieb kommt aber selten jemand auf die Idee, in eine in Betrieb befindliche Lampe zu gucken. Wir bewerten also bestimmt nicht die Farbtemperatur der Lichtquelle.

Geht man mit dieser Lampe ins Freie und betrachtet sie in direktem Sonnenlicht, wird kaum jemand glauben wollen, dass das Sonnenlicht mit einer Farbtemperatur von ca. 6000 K visuell kälter sein soll. Das liegt nicht an den beiden Lichtquellen, sondern an zwei physikalischen Erscheinungen. Das Sonnenlicht ist viel intensiver und würde auch ohne andere Einflüsse Wärme auf der Haut erzeugen. Zudem besteht ein erheblicher Teil des Sonnenlichts aus Infrarot, das man nicht umsonst Wärmestrahlung nennt. Man verbindet das Sonnenlicht daher mit Wärme und kann nicht verstehen, dass es kälter sein soll als das Licht der Leuchtstofflampe.

Installiert man nun das Licht mit einer höheren Farbtemperatur im Innenraum, z.B. mit 6000 K, wirkt es sehr kalt. Im Außenraum bei wolkenlosem Himmel wirkt das direkte Licht der Sonne hingegen  eher warm. Das liegt nicht an der relativ klein erscheinenden Sonne, sondern an der Gesamtszene. Man kann die Sonne ohne den Himmel nicht sehen. Und immer, wenn man den blauen Himmel sieht, erlebt man das direkte Licht der Sonne mit. Hingegen findet man den durchs Fenster gesehenen Himmel nicht unbedingt kalt, weil man an das wärmende Sonnenlicht denkt.

Die Begriffe „warm“ und „kalt“ in der Beleuchtung beschreiben also nicht die physikalische Temperatur der Lampe, sondern unsere psychologisch und kulturell bedingte Wahrnehmung der Farbe:

• Warme Farben (Rot, Orange, Gelb): Wir assoziieren diese intuitiv mit Feuer, Glut, Kerzenschein und der wärmenden Mittagssonne.
• Kalte Farben (Blau, Blauweiß): Wir verknüpfen sie mit Eis, Schnee, tiefem Wasser oder dem kühlen, diffusen Licht eines bedeckten Himmels. Kühl ist das Licht des Himmels aber nicht absolut, sondern nur im Vergleich zu dem Licht des wolkenlosen Himmels.

 

Da die kulturbedingte Wahrnehmung der Lichtfarben eben kulturbedingt ist, gibt es in der europäischen Beleuchtungsnorm keine Empfehlung zur „richtigen“ Lichtfarbe, sondern nur eine Erklärung:

„Die Wahl der Lichtfarbe ist eine Frage der Psychologie, der Ästhetik und dem, was als natürlich angesehen wird. Die Auswahl hängt von der Beleuchtungsstärke, den Farben des Raums und der Möbel, dem Umgebungsklima und der Anwendung ab. In warmen Klimazonen wird im Allgemeinen eine kühlere Lichtfarbe bevorzugt, wohingegen in kaltem Klima eine wärmere Lichtfarbe bevorzugt wird.”

Das ist keine Kapitulation vor einer schwierigen Aufgabe, sondern Folge von langjährigen Erfahrungen. Wir sind nicht in der Lage, eine „optimale“ Lichtfarbe losgelöst von der jeweiligen Umgebung zu bestimmen. Wir sind auch nicht in der Lage, uns hinsichtlich der Unterscheidung „warm“ und „kalt“ von unseren Assoziationen zu lösen.

Beleuchtungsstärke als besonderer Kontext

Besonders umstritten ist der Bezug der erlebten Farbtemperatur  zur Beleuchtungsstärke. Hierzu gab es früher eine Regel, die aus einem Labor von Philips stammte: Die Kruithofsche Regel (benannt nach dem niederländischen Physiker A. A. Kruithof, der sie 1941 aufstellte) beschreibt, wie der Mensch das Zusammenspiel aus Beleuchtungsstärke (in Lux) und Farbtemperatur (in Kelvin) psychologisch bewertet. Kruithof fand heraus, dass wir Licht nur dann als „natürlich“, „behaglich“ oder „angenehm“ empfinden, wenn Helligkeit und Lichtfarbe in einem harmonischen Verhältnis zueinander stehen.

Wenn Kruithof es bei dieser Feststellung belassen hätte, hätten wir kaum Probleme damit. Er führte aber eine nach ihm benannte Kurve und eine Regel ein:

• Warmes Licht braucht wenig Lux (Gemütlichkeit): Niedrige Farbtemperaturen (z. B. 2.700 K, gemütliches Glühlampenlicht) werden nur dann als angenehm empfunden, wenn die Beleuchtungsstärke relativ gering ist. Ein Wohnzimmer bei gedimmtem, warmem Licht wirkt entspannend.
• Kühles Licht braucht viel Lux (Aktivierung): Hohe Farbtemperaturen (z. B. 5.000 bis 6.500 K, Tageslichtweiß) werden erst ab einer gewissen Helligkeit als natürlich und angenehm empfunden.

 

Kruithof definierte grafisch einen relativ engen Bereich, der als angenehm empfunden wird. Fällt man aus diesem Korridor heraus, reagiert das menschliche Auge bzw. Gehirn mit Irritation. So nach Kruithof.

Nach der Kruithof-Kurve beschränkt sich der „angenehme“ Bereich z.B. bei Glühlampen auf Beleuchtungsstärken von ca. 100 lx. Und alle Lichtfarben erscheinen bläulich bei geringeren Beleuchtungsstärken.

Diese Aussagen wurden später von führenden Vertretern von Philips öffentlich widerrufen. Die genauen Gründe dafür kann ich nicht nachvollziehen. Meine Vermutung ist, dass wir, wie bei der Farbtemperatur auch, uns nicht von unseren Assoziationen lösen können. So sieht eine weiße leuchtende Decke eher grau aus, wenn sie nur eine Beleuchtungsstärke von etwa 500 lx erzeugen soll. Schaltet man davon zwei Drittel ab und erhöht die Leuchtdichte entsprechend, sieht die gleiche Decke mit den gleichen Lampen weiß oder weißer aus. (Anm.: Gedimmte LED-Decken zeigen ein ähnliches Verhalten. Dies hängt aber mit der Physik der LED zusammen.)

Welche Wahrheit hinter der Kruithof-Kurve steckt, kann ich nicht aussagen. Kritiker bemängeln, dass Kruithofs ursprüngliche Experimente methodisch recht vage waren und die genauen Testbedingungen (wie die Probanden-Anzahl oder die Umgebung) nicht exakt nachvollziehbar sind. Allerdings gelten solche Kritiken für alle wissenschaftlichen Experimente, die vor der Reglementierung durch die APA (American Psychological Association) durchgeführt worden sind. Die APA veröffentlichte 1953 erstmals formelle ethische Standards (Ethical Principles of Psychologists and Code of Conduct). Sie gilt weltweit als Pionier für ethische Vorschriften in der Psychologie. APAs Ethik-Standards sind recht rigide. Ein psychologisches Experiment darf heute in der Regel erst starten, wenn ein mehrstufiger Genehmigungsprozess durchlaufen wurde.

Welche Wahrheit auch immer hinter der Kurve von Kruithof steckt, ein fundamentaler Fehler bleibt unerwähnt: Niemand kann Beleuchtungsstärken sehen. Man sieht nicht einmal Licht, auch wenn es immer „sichtbares“ Licht heißt. Was gesehen wird, sind physikalische Objekte, die Licht reflektieren. Wie man diese sieht, hängt nicht allein von ihrem objektiv messbaren Erscheinungsbild ab, sondern in erheblichem Maße von der Umgebung, in der man sie sieht.

Ob man Statements wie „Ein Wohnzimmer bei gedimmtem, warmem Licht wirkt entspannend.” Überhaupt wissenschaftlich-methodisch neutral nachweisen kann, ist daher fraglich. Denn die meisten Menschen richten ihre Wohnzimmer nach dem Zweck dieses Raums entsprechend ein – ein Rückzugsort vom Alltag. Wer bei einem Experiment einen solchen Raum betritt, erwartet eine solche Atmosphäre. Da ist die Gefahr groß, dass man Vorurteile ermittelt. Oder gesellschaftliche Konventionen wie die Bedeutung von Farben in einer Kultur widerspiegelt. Die Tabelle zeigt, welche Unterschiede zwischen Kulturen herrschen, die sich alle auf dem eurasischen Kontinent entwickelt haben, wo es über Jahrtausende hinweg regen kulturellen Austausch gegeben hat.

Farbe	Westlicher Kulturraum	Ostasiatischer Kulturraum (z. B. China)	Naher Osten / Arabischer Raum
Weiß	Reinheit, Unschuld, Hochzeit, Hygiene/Spital	Farbe der Trauer, des Todes und der Beerdigung	Reinheit, Frieden (oft auch Trauerkleidung in Teilen Nordafrikas)
Rot	Gefahr, Stopp, Liebe, Leidenschaft	Glück, Wohlstand, Feierlichkeiten, Erfolg	Lebensfreude, aber auch Symbol für Gefahr/Wut
Grün	Natur, Nachhaltigkeit, Sicherheit („Grünes Licht“)	Natur, aber teils auch Falschheit/Eifersucht	Heilige Farbe des Islam, Paradies, Hoffnung
Gelb	Neid, Warnung, Optimismus, Sonne	Imperial, königlich, Macht, Weisheit	Trauer, Verfall, aber auch Wohlstand

Wir sehen Objekte, die mit einer bestimmten Farbtemperatur beleuchtet werden, nicht einmal allein unter dem physikalisch messbaren Lichteinfluss, sondern im Lichte der Kultur, die wir nicht wahrnehmen, weil wir darin aufgewachsen sind.

Die Festlegung von Lichtfarben und ihre Kennzeichnung durch Farbtemperaturen blickt auf eine lange Tradition zurück. Die Fotografie, das Druckwesen, das Fernsehen wie auch die Hersteller aller visuell wirksamen Produkte und Medien arbeiten auf deren Basis erfolgreich. Aus diesem Grunde wird sich an der gängigen Praxis wohl nichts ändern.

Quintessenz

Technische Größen wie die Farbtemperatur sind objektiv messbar – ihre Bewertung hängt jedoch vom Kontext ab. Die Begriffe „warm“ und „kalt“ widersprechen sogar der Physik (je höher die Farbtemperatur, desto „kälter“ das Licht) und spiegeln vor allem Assoziationen, die Umgebung und die kulturelle Prägung wider. Deshalb nennt die europäische Beleuchtungsnorm keine „richtige“ Lichtfarbe, und auch die viel zitierte Kruithofsche Regel ist umstritten – zumal niemand Beleuchtungsstärken sieht, sondern nur beleuchtete Objekte in ihrer Umgebung. Zahlen messen also Licht, sagen aber nicht, wie es erlebt wird. Dennoch wird sich an der bewährten Praxis kaum etwas ändern, weil Fotografie, Druck und Medien seit Langem erfolgreich damit arbeiten.