Hochgeladen vonbiblekavefi82
5 aufrufe

Localism Versus Globalism In Morphology And Phonology Embick

Localism Versus Globalism In Morphology And Phonology Embick Localism Versus Globalism In Morphology And Phonology Embick Localism Versus Globalism In Morphology And Phonology Embick

Präsentation einbetten

Downloaden Sie, um offline zu lesen
Localism Versus Globalism In Morphology And Phonology Embick download https://ebookbell.com/product/localism-versus-globalism-in- morphology-and-phonology-embick-56399300 Explore and download more ebooks at ebookbell.com
Here are some recommended products that we believe you will be interested in. You can click the link to download. Patriot Verses Loyalist Si Sheppard Adam Hook https://ebookbell.com/product/patriot-verses-loyalist-si-sheppard- adam-hook-230213324 Localism And The Ancient Greek Citystate 1st Edition Hans Beck https://ebookbell.com/product/localism-and-the-ancient-greek- citystate-1st-edition-hans-beck-49152108 Localism Landscape And The Ambiguities Of Place Germanspeaking Central Europe 18601930 1st Edition David Blackbourn James Retallack https://ebookbell.com/product/localism-landscape-and-the-ambiguities- of-place-germanspeaking-central-europe-18601930-1st-edition-david- blackbourn-james-retallack-51589100 Localism And The Ancient Greek Citystate Hans Beck https://ebookbell.com/product/localism-and-the-ancient-greek- citystate-hans-beck-51762870
Localism And Neighbourhood Planning Power To The People Sue Brownill Editor Quintin Bradley Editor https://ebookbell.com/product/localism-and-neighbourhood-planning- power-to-the-people-sue-brownill-editor-quintin-bradley- editor-51809648 Localism And The Ancient Greek Citystate Hans Beck https://ebookbell.com/product/localism-and-the-ancient-greek- citystate-hans-beck-23277242 Localism In The Mass Age A Front Porch Republic Manifesto Mark T Mitchell Editor Jason Peters Editor https://ebookbell.com/product/localism-in-the-mass-age-a-front-porch- republic-manifesto-mark-t-mitchell-editor-jason-peters-editor-42956650 Locating Localism Statecraft Citizenship And Democracy Jane Wills https://ebookbell.com/product/locating-localism-statecraft- citizenship-and-democracy-jane-wills-51808202 Media Localism The Policies Of Place 1st Edition Christopher Ali https://ebookbell.com/product/media-localism-the-policies-of- place-1st-edition-christopher-ali-42844574
Localism versus Globalism in Morphology and Phonology
Linguistic Inquiry Monographs Samuel Jay Keyser, general editor A complete list of books published in the Linguistic Inquiry Monographs series appears at the back of this book.
Localism versus Globalism in Morphology and Phonology David Embick The MIT Press Cambridge, Massachusetts London, England
6 2010 Massachusetts Institute of Technology All rights reserved. No part of this book may be reproduced in any form by any electronic or mechanical means (including photocopying, recording, or informa- tion storage and retrieval) without permission in writing from the publisher. MIT Press books may be purchased at special quantity discounts for business or sales promotional use. For information, please e-mail special_sales@mitpress.mit .edu or write to Special Sales Department, The MIT Press, 55 Hayward Street, Cambridge, MA 02142. This book was set in Times New Roman and Syntax on 3B2 by Asco Typesetters, Hong Kong. Printed and bound in the United States of America. Library of Congress Cataloging-in-Publication Data Embick, David, 1970– Localism versus globalism in morphology and phonology / David Embick. p. cm. — (Linguistic inquiry monographs) Includes bibliographical references and index. ISBN 978-0-262-01422-9 (hardcover : alk. paper) — ISBN 978-0-262-51430-9 (pbk. : alk. paper) 1. Grammar, Comparative and general—Morphology. 2. Grammar, Comparative and general—Phonology. 3. Grammar, Comparative and general—Word formation. I. Title. P241.E43 2010 4150 .9—dc22 2009054140 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Contents Series Foreword vii Preface ix Acknowledgments xi 1 Introduction: (Morpho)syntax versus (Morpho)phonology 1 1.1 Localism versus Globalism; Serialism versus Parallelism 3 1.2 (Phonologically Conditioned) Allomorphy 5 1.3 Surface Forms, Competition, and the Schism 8 1.4 Prospectus: A Localist Theory 12 1.5 Prospectus: Localism versus Globalism 20 1.6 Implications 25 I A Localist Theory 2 A Localist Theory 29 2.1 Syntax and Morphology 30 2.2 Contexts for Allomorphy: Toward a Localist Theory 43 2.3 Implementation of the Localist Theory 49 2.4 Vocabulary Items 60 2.5 Potential ‘‘Long-Distance’’ E¤ects 63 2.6 Core Predictions of the C1-LIN Theory 66 3 Applications and Implications 69 3.1 Illustrations I: Visibility and Linear Intervention 70 3.2 Illustrations II: Cyclicity and Domain E¤ects 77 3.3 Case Studies: Inner/Outer A‰xation 92 3.4 Morphology and Phonology 97 3.5 Conclusion to Part I 108
II Phonologically Conditioned Allomorphy 4 Phonologically Conditioned Allomorphy: The Globalist Intuition 111 4.1 Morphology-Phonology Relations 112 4.2 Allomorphy and Globalism 114 4.3 Generalizations and Formal Predictions 119 4.4 Outline 121 5 On the Intuition behind Phonological Selection 123 5.1 Phonological Selection and Ordering Allomorphs 125 5.2 Djabugay Case Allomorphy 133 5.3 Yidił Case Allomorphy 141 5.4 Conclusions 154 6 Potentially Global Interactions Are Resolved Locally 155 6.1 From Opacity E¤ects to Global Interactions 157 6.2 Allomorphy and Nonlocal Application 161 6.3 Case Study: Arguments for Global Optimization in Latin 172 6.4 Paradigm (Non)uniformity: Outward-Sensitivity Redux 183 6.5 Summary 186 7 Discussion 187 7.1 The Program I: Competition, Localism, Cyclicity 189 7.2 The Program II: Patterns in the Data 190 7.3 Epilogue: Phonology without Morphology/Syntax? 192 Notes 193 References 205 Index 215 vi Contents
Series Foreword We are pleased to present the sixtieth in the series Linguistic Inquiry Monographs. These monographs present new and original research be- yond the scope of the article. We hope they will benefit our field by bring- ing to it perspectives that will stimulate further research and insight. Originally published in limited edition, the Linguistic Inquiry Mono- graphs are now more widely available. This change is due to the great in- terest engendered by the series and by the needs of a growing readership. The editors thank the readers for their support and welcome suggestions about future directions for the series. Samuel Jay Keyser for the Editorial Board
Preface The research presented in this book came about as a consequence of my thinking about competition in the grammar, a topic explored in Embick 2007a and Embick and Marantz 2008. The general picture that emerges in those papers is that the grammar allows no competition among com- plex objects (words, phrases, etc.); rather, competition is restricted to the allomorphy of individual nodes. This view, motivated primarily by inves- tigations on morphosyntax, is incompatible with the dominant view in phonological theory, Optimality Theory (OT), which posits competition among infinite sets of complex objects. The conflict between these posi- tions reduces to a form of the debate between derivational and non- derivational views of grammar: more specifically, whether the grammar functions in localist or globalist terms. Determining how to make empirical comparisons between such large positions like this, and the di¤erent frameworks that embody them, is at the heart of this book. The main argument is that patterns of allomorphy implicate general questions about locality, and specific questions about the manner in which (morpho)syntax relates to (morpho)phonology. Allomorphy in general thus provides a crucial test case for comparing localism and globalism. With its specific focus on allomorphy, this book presents two major results. First, it articulates a theory of cyclic derivation, which is central to understanding patterns of allomorphic interaction, and shows how lin- ear adjacency plays a further role in relationships in phonological form. Second, it shows that this type of localist theory and various globalist theories can be compared directly in the domain of phonologically condi- tioned allomorphy, and that the localist theory makes the correct empiri- cal predictions. The arguments presented below will stand or fall on their own. Further comments are in order, however, concerning how to interpret these results. In my view, it would be possible to conclude from the arguments
in this book that the localist theory is correct for morphosyntax, but that, at least for certain parts of the phonology, a globalist architecture is required. That is to say, it could be discovered that there are generaliza- tions about phonology outside the domain of allomorphy that crucially require globalism. This conclusion is possible, but it should be treated with extreme caution. The idea that a large part of the phonological grammar operates in ways that are utterly indi¤erent to or incompatible with the system for generating complex objects is suspicious, or at the least unfortunate. It would mean that part of the way that complex objects receive their phonological form derives crucially from the manner in which these forms are generated, and that another part derives from a system that operates in radically di¤erent terms. More precisely, the mor- phosyntax would generate a structured representation of a complex form, linearize it, give phonological form to the morphemes, and so on; and then another system would start up, generate infinite competitors from this object, and assess them with respect to well-formedness. The empiri- cal argumentation required to motivate this type of hybrid architecture would have to show beyond any doubt that two fundamentally distinct systems like this are required. In my view, the most productive research program is to meet these issues head-on. Rather than assuming that morphosyntax and morpho- phonology might be fundamentally di¤erent, and ignoring questions about unification, it should be assumed that there is no extreme di¤erence between these facets of grammar. My hope is that the research presented here provides a basis for future work along these lines. While there are many areas that could be investi- gated as a follow-up to this line of inquiry, one general type of question for future work is whether the types of arguments developed for allomor- phy in this book can be constructed in other parts of phonology, to bring empirical (and not conceptual) arguments to bear on the question of localism versus globalism. These points are particularly relevant given some other directions of recent research. For example, some versions of OT have moved away from full globalism (e.g., stratal OT, in Kiparsky’s (2000) sense); other versions of OT that have emerged recently are radi- cally serialist in nature (see, e.g., McCarthy 2008; Wolf 2008). While I do not review the latter approaches in detail here, the move toward the kind of localism that arises from serial ordering certainly deserves to be noted. What remains to be seen is whether the remaining globalism in such theories (comparison of complex forms at individual derivational steps) leads to predictions that can be distinguished empirically from those of the type of theory presented in part I of this book. x Preface
Acknowledgments I am grateful to many people who have discussed these ideas with me during the time I was writing this book. For detailed comments on manuscript versions of the book, and for nu- merous discussions of its core substance, I thank Morris Halle and Alec Marantz. Morris deserves special mention for having read/commented on/su¤ered through innumerable prior versions, always insisting on improvements that made every aspect of the work better. Alec’s com- ments at a key point in the fall of 2008 led to a reformulation of many central proposals in part I of the book and to some significant clarifica- tions and extensions in part II. I hope that the end product is worthy of this attention. Many people have contributed substantially to the work presented here, both in discussions of this (and related) material and in providing comments on earlier versions of subparts of the book. To name a few, I would like to thank Jonathan Bobaljik, Gene Buckley, Andrea Calabrese, Andrew Carstairs-McCarthy, Aviad Eilam, Bill Idsardi, Tony Kroch, Laurel MacKenzie, Rolf Noyer, Marjorie Pak, and Don Ringe. Special mention is due to what I will call the Roca group, for arranging a seminar in July/August 2008 in the Maestrı́a en Lingüı́stica, Universi- dad Nacional del Comahue, General Roca, Argentina, where I lectured on a first version of this book. Thanks to Adriana Alvarez, Moira Alvarez, Mercedes Pujalte, Andrés Saab, and Pablo Zdrojewski for many discussions in the class and outside of it. Earlier versions of the material found in this book were presented at Cornell University (SPINE III); III Encuentro de Gramática Genera- tiva (Mendoza, Argentina); the University of Maryland, College Park; McGill University; the Spring 2008 morphophonology seminar at the University of Pennsylvania that I co-taught with Gene Buckley; and my Spring 2009 seminar in morphology. Thanks to the audiences at these
talks and participants in these seminars for o¤ering comments that improved this work in more ways than I could list easily. Finally, I would like to thank the MIT Press—Jay Keyser, Ada Brun- stein, and Anne Mark in particular—for working with me on this project. xii Acknowledgments
1 Introduction: (Morpho)syntax versus (Morpho)phonology Theories of grammar (and of language more generally) make specific claims about how the di¤erent facets of language are analyzed, often in ways that create partitions that are at odds with descriptive works, and, notably, at odds with each other. Although di¤erent theories propose very di¤erent models of the grammar at an architectural level, and the questions involved in distinguishing among competing theories are often quite subtle, the ultimate assessment of questions of this type is empir- ical. For example, there is no way of knowing based on conceptual or a priori considerations whether ‘‘phonology’’ and ‘‘morphology’’ consti- tute one component of the grammar, or more than one. This is a question that has to be answered by taking specific models that make competing claims about these facets of linguistic knowledge, and comparing the empirical predictions these models make. While conceptual considera- tions about a particular type of explanation are discussed to some extent below—mostly to highlight why the empirical questions are the most important—it must be emphasized from the outset that the crucial com- parisons are always to be found in the empirical predictions made by dif- ferent theories. The question central to this work concerns how the system (or systems) responsible for deriving and representing the syntactic and morphological properties of complex expressions is related to the system that computes the phonological form of these expressions. In terms that look ahead to the details examined below, this is the question of whether morphology is computed in the same system as phonology—in which case morpholog- ical and phonological computations can in principle interact globally with each other—or whether morphology and phonology are computed by distinct linguistic systems, organized serially in a way that restricts poten- tial interactions. This book is a sustained argument for the position that phonological form is computed in a way that is directly linked to the generative pro-
cedure responsible for creating complex expressions, and that (morpho)- syntax and (morpho)phonology interact in a limited way that reflects the serial organization of these parts of the grammar. In the particular model of grammatical organization that I argue for, phonological computations apply after syntactic structures have been spelled out cyclically and pro- cessed morphologically (perhaps with interleaving; see below). Morpho- logical operations—in particular, those responsible for allomorphy, in which the phonological forms of morphemes are determined—are con- strained by the cyclic organization of the grammar and by the local domains that are defined by syntax and syntactic relations. The deriva- tional properties of this approach thus place significant restrictions on potential interactions between morphosyntax and morphophonology. This derivational view of grammar di¤ers substantially from what has been the prevailing view in phonological theory, where much recent re- search has concentrated on developing nonderivational theories. The spe- cific questions addressed in this book are part of the more general debate between derivational and nonderivational theories, initiated in the recent theoretical context with the development of Optimality Theory and other surface-oriented theories of grammar. This book approaches the general debate between these opposing positions by looking at allomorphy in nat- ural language, a phenomenon that lies at the interface of morphosyntax and morphophonology. The central point is that allomorphic alternations provide decisive empirical evidence in favor of the derivational view. Before the discussion advances to technical points, a note is in order about the connotations of some of the terms used in this book. The de- bate between derivational and nonderivational theories has been at the center of some of the most significant and heated theoretical discussions in linguistic theory. In framing the particular questions that are addressed in this book, I will use another set of general terms for describing the opposing theoretical positions to be examined: specifically, I write in terms of localist versus globalist theories on the one hand, and serialist versus parallelist theories on the other. These terms are not as charged as derivational versus nonderivational are. Moreover, they identify di¤er- ences in theoretical approaches at a finer level of granularity than the der- ivational versus nonderivational distinction does. But the concession to greater detail that motivates this terminological choice—and the air of impartiality that might be associated with the new terms—should not mask the main line of argument of this book. The arguments presented here are part of the derivational versus nonderivational debate, and they come down squarely on one side. When morphosyntactic and morpho- 2 Chapter 1
phonological data are examined carefully in the domain of allomorphy, the empirical evidence in favor of the localist and serialist view—that is, for a strongly derivational model of grammar—is overwhelming. 1.1 Localism versus Globalism; Serialism versus Parallelism This book focuses on two ways in which derivational approaches to pho- nological form di¤er from nonderivational approaches. In both types of approach, the phonology characterizes the relation between abstract un- derlying representations, which consist of morphemes that are grouped into words and phrases by the syntax, and surface representations that are linear sequences of segments. In the derivational approach, this rela- tion is characterized by a series of local changes, each of which typically involves a single target in an environment that is locally determined. In nonderivational approaches like Optimality Theory, by contrast, neither of these restrictions holds: the relation between underlying and surface representations is not defined as the result of changes that are applied serially in local environments. To highlight these di¤erences between approaches, the derivational approach is referred to below as localist/ serialist, and the Optimality Theory alternative as globalist/parallelist. In the contemporary theoretical context, the prevailing views in syntac- tic theory and in phonological theory o¤er strikingly di¤erent stances on the question of localism/serialism versus globalism/parallelism. In syntactic theory, the Minimalist Program developed in Chomsky 1993 and subsequent work continues a great deal of earlier research in advancing a theory in which syntactic relations are inherently local. Par- ticular emphasis in this approach is placed on the idea that derivations are serial. Each computational operation is given a step in a derivation, and these computational steps are ordered so that the output of one step is the input to the next. Serial derivation enforces a kind of localism, by restricting the information that is available at any particular stage of computation. This program and the theories that derive from it are local- ist and serialist in nature. The phonological theory worked out in Chomsky and Halle 1968 is localist and serialist in the sense just described. However, phonological theory is at present dominated by Optimality Theory (OT) (McCarthy and Prince 1993; Prince and Smolensky 1993), which takes a globalist and parallelist view of the grammar. OT dispenses with many of the assump- tions of earlier generative phonology, in which an underlying represen- tation is subjected to a serially ordered set of rules that e¤ect local Introduction 3
changes to the representation and ultimately derive a surface form. The earlier (localist and serialist) view is replaced by an architecture in which an input form is paired with a set of potential surface expres- sions, and a system of ranked constraints selects the winner of the competition among them. A defining property of this globalist and par- allelist type of view is that the factors that force a change in the output relative to the input need not be structurally close to the locus of the alternation. Another defining property of globalist theories like OT is that mor- phology and phonology are not serially related to one another, but are in- stead computed in the same system. This architectural premise constitutes another departure from earlier models of phonological computation. In Chomsky and Halle’s (1968) theory and later versions of generative pho- nology, morphological processes are followed by phonological rule appli- cation. Although these distinct systems are interleaved in some theories (e.g., Lexical Phonology and Morphology, as in Kiparsky 1982), the ways in which they can interact are restricted by their serial organization. The opposing positions defined by serialism versus parallelism and localism versus globalism are particularly acute in the domain of mor- phology, where current theories of (morpho)syntax and current theories of (morpho)phonology take positions that are incompatible with each other. The morphosyntactic theory developed here, Distributed Morphology, takes a localist and serialist view of syntax and sound (and meaning as well), holding that phonology interprets the output of the syntactic deri- vation. In frameworks like OT, as just mentioned, morphology and pho- nology are computed in the same system. It is thus predicted that phonological constraints may in some cases outrank syntactic or morpho- logical constraints, such that the morphological properties of an expres- sion could potentially be determined by output phonology or by the global properties of surface forms, in ways that cannot be formulated in localist and serialist theories. This prediction is especially important in the domain of allomorphy, as will be made clear below. While the theories discussed above di¤er in practical terms, in the sense that research in Distributed Morphology is more oriented toward syntax, and research in OT is more oriented toward phonology, they overlap con- siderably in terms of what they seek to explain, and it must be asked di- rectly why they di¤er so fundamentally. The opposing views of grammar hypothesized by these frameworks make for a sort of schism between (morpho)syntax and (morpho)phonology. To a first approximation, this 4 Chapter 1
schism suggests two possible outcomes to the research now in progress. The first is that one of the two theories is simply incorrect. The second is that they are both correct, and that morphosyntax and phonology are dis- tinct and disconnected systems, in some profound sense. These are funda- mental points, and progress can be made by comparing the di¤erent predictions made by localist/serialist and globalist/parallelist theories in key domains like allomorphy, where each has something to say. Since the primary issue here is whether grammar functions in local terms or whether at least some global considerations play a role in com- putation, the terms localist and globalist are used throughout the book for the two types of architectures just outlined. These terms refer both to dif- ferent types of architectures and to specific theories that can be framed within them. As the discussion unfolds, the specifics of di¤erent proposals are articulated. In this book, one of the primary questions that is addressed is whether there is a single computation in which the morphological form and the phonological form of morphemes is determined simultaneously, with the potential for global interaction. Di¤erent types of globalist answers can be framed to this general question. A fully globalist theory of mor- phology and phonology would hold that the morphology and phonology of entire words is computed in a way that allows for interaction among structure, allomorphy, and sound—perhaps with syntax included in this computation as well (see McCarthy 2002, 142). Limited global interaction can also be implemented. For example, in stratal or cyclic versions of OT, only subparts of a given word are subject to simultaneous morphological and phonological computation (Kiparsky 2000 and subsequent work). While theories of this type rule out fully global interactions across entire words, they nevertheless predict that in a given cyclic domain, there should be global interaction between morphology and phonology. In the course of examining specific theories below, I make the finer dis- tinctions between full and limited globalism when required. The overall point, though, is that theories with even limited global interaction be- tween morphology and phonology make very di¤erent predictions from localist theories about how phonology and morphology can interact, and this allows for direct comparison of the di¤erent frameworks. 1.2 (Phonologically Conditioned) Allomorphy This book examines the predictions that localist and globalist theories each make for allomorphic interactions. Allomorphy in the broad sense is Introduction 5
a term that covers any variations in the surface form of a morpheme. Whether all such variations are the result of one type of operation in the grammar, or di¤erent operations, is something that di¤erent theories make di¤erent claims about. As an initial example of allomorphy, consider the behavior of the past tense morpheme T[past] in English. According to a standard analysis, the default shape of this morpheme is -d, as in play, play-ed. As is well- known, the past tense morpheme has allomorphs besides -d that appear when T[past] occurs next to other verbs; putting aside changes in the pho- nology of the verb stem itself (such as broke from break), a rudimentary description is given in (1): (1) Allomorphs of T[past] in English a. -Ø: hit/hit-Ø, sing/sang-Ø, break/broke-Ø, etc. b. -t: bend/ben-t, leave/lef-t, buy/bough-t, etc. c. -d: elsewhere Allomorphic interactions of this type appear to be highly constrained. Informally, for allomorphic purposes one node sees another only when the two nodes are ‘‘close’’ to each other in a way that must be made precise. The kind of allomorphy exhibited by English T[past] is grammatically conditioned. Knowing whether a particular verb selects a particular allo- morph from (1) is something that does not follow from other factors. In particular, it is not predictable from the phonology of the verb. Rather, the conditioning element is a locally visible, grammatical object: in the case of (1), the identity of the particular verb that the node T[past] is attached to. This kind of allomorphy is called contextual allomorphy. Something in the grammar specifies that the pronunciation of T[past] has one of the nondefault forms in (1) (i.e., either (1a) or (1b)) when it occurs in the con- text of a specific verb. Part of any theory of morphology is the theory of the conditions under which elements can show contextual allomorphy in this way. Part I of this book develops a localist and serialist theory of allomorphy, in which linear adjacency and cyclic locality interact to pro- duce a constrained theory of allomorphic interaction. A second type of allomorphy, which allows for direct comparison of localist and globalist frameworks, is phonologically conditioned allomor- phy (see Carstairs 1988 and subsequent work). This is a type of contextual allomorphy in which the choice of a particular allomorph of some mor- pheme is determined by phonological factors. Some examples are given in (2): 6 Chapter 1
(2) a. Korean nominative su‰x Allomorph Env. Example Gloss -i /C pap-i ‘cooked rice’ -ka /V ai-ka ‘child’ b. Seri passive su‰x (Marlett and Stemberger 1983) Allomorph Env. Example Gloss p- / V -p-eši ‘be defeated’ a:/- elsewhere -a:/-kašni ‘be bitten’ c. Haitian Creole definite su‰x Allomorph Env. Example Gloss -la /C liv-la ‘book’ -a /V tu-a ‘hole’ These examples are chosen to illustrate di¤erent types of e¤ects that are found in phonologically conditioned allomorphy, as viewed from the per- spective of the output phonology of the a‰xed word. In the first case (2a), Korean -i and -ka, the distribution of allomorphs could be seen as having a phonological motivation. The vowel -i after consonants creates syllables that are ‘‘better’’ than those that would be created by a‰xing -ka to such forms, on the assumption that the sequence CVCV is preferred to, say, CVCCV. Similarly, a‰xing -ka to vowel-final hosts avoids the hiatus that would be created by a‰xing -i. In this sense, it might appear that the ‘‘morphological’’ choice of allomorphs is driven by the output phonology, in a way that fits nicely with a globalist phono- logical theory in which syllable-structure markedness constraints that favor CV- syllables without codas can determine allomorph selection. The behavior of the Seri passive morpheme in (2b) is ambiguous. The prevocalic form p-eši supports the idea that a‰xation should produce sequences of an optimal kind. However, preconsonantal forms like a:/- kašni are not phonologically optimal. In terms of the phonological forms that the language happens to provide for realizing the passive morpheme, however, the distribution of allomorphs could be seen as phonologically optimal; that is, while a:/- does not produce optimal syllables with C- initial hosts, it produces better phonological forms than would be created by a‰xing p-. Finally, the Haitian Creole allomorphy is ‘‘perverse’’ from the perspec- tive of syllable-structure markedness. A‰xing -la to consonant-final hosts creates syllable codas, and a‰xing -a to vowel-final hosts creates hiatus between syllables. Both of these results are nonoptimal, and both of these Introduction 7
problems would disappear if the reverse distribution of allomorphs obtained. Intuitively, phonologically conditioned allomorphy is important as a case study because it involves the interaction of morphological and pho- nological factors in determining a form. In the localist theory developed in part I of this book, all the cases of contextual allomorphy seen above receive the same analysis. The theory says that the phonological realization of a morpheme, which occurs in a process called Vocabulary Insertion, can be sensitive to items that are in the local environment of the morpheme being spelled out. While this theory can account for the distributions in (2), it cannot say within the grammar itself that these distributions happen for a reason—that is, that they are driven by surface phonological optimization. This theory can generate the forms that it derives mechanically, but it does so without ref- erence to ultimate output forms; in this sense, it is a theory of morphol- ogy without teleology. In globalist theories like Optimality Theory, the architecture allows phonological constraints to determine allomorph selection. The reason for this is that morphology and phonology are one system, in which phonological constraints can outrank morphological ones. It is therefore possible in such theories to say that allomorph selection—part of the morphology—happens the way it does because of the way that a‰xation creates particular phonological patterns. In the Korean case (2a), for ex- ample, it is possible to give an analysis in which the competing candidates consist of the host plus each of the di¤erent allomorphs, so that both pap-i and pap-ka are generated for the input ‘‘nominative of pap-.’’ The constraint ranking—and phonological constraints governing syllable structure in particular—then work together to derive the pattern of allo- morph selection. In such a theory, it is possible to say in the grammar that the distribution of allomorphs is the way it is for a reason. 1.3 Surface Forms, Competition, and the Schism Taking grammars to be theories of how sound-meaning connections are derived, one can ask at a very general level what di¤erent theories have to say about the factors that may play a role in determining the surface form of an expression. OT implements global and parallel computation by generating an infi- nite set of output candidates for any given input, with constraints select- ing a winner from these competitors. The output candidates di¤er from 8 Chapter 1
the input in ways that potentially involve more than one phonological ‘‘change.’’ This computation of forms is global in at least two ways: first, because it is antimodular, phonological and morphological constraints can interact in a manner that is not possible in alternative theories; and, second, because the constraints can be ranked in such a way that nonlocal interactions take place within a word. The central principle that allows output forms to be compared for well- formedness is competition. Competition is a fundamental concept in grammatical theory. It is implicated in morphological discussions in the study of blocking e¤ects, initiated in the modern era in work by Arono¤ (1976). According to Arono¤, for example, the word *gloriosity is derived by the rules of the grammar, but it cannot be the ‘‘abstract noun for GLORY’’ because glory exists and blocks it. For this analysis to work, the grammar must supply more than one object for the potential expres- sion of a particular meaning (in this example, both *gloriosity and glory), and it must supply a means of determining the winner of the competition between them. Part of the OT program is based on the idea that surface forms are the way they are for a reason, and that the grammar must state these reasons directly. For this idea to be implemented, competition is required. From the infinite set of possible output forms, the winner is the one that is opti- mal with respect to the constraint ranking. If there were not multiple competitors—if the grammar made just one representation available in any given computation—then there could be no ‘‘optimization.’’ The potentially global interactions mentioned above are a consequence of this type of infinite competition. The fact that phonological and mor- phological constraints interact to select a winner means that in principle, phonological properties of surface forms could determine what happens morphologically, by forcing a particular a‰x to be selected because of its e¤ects on the phonology of the whole word. The globalist perspective on phonological form is incompatible with the view of the grammar that is advanced in localist morphosyntactic theories like Distributed Morphology. The prevailing view of ‘‘blocking e¤ects’’ in the broad sense is that they require competition of the type outlined by Arono¤. More recent work argues that there is no blocking of the type discussed above; this is the conclusion presented in Embick 2007a and Embick and Marantz 2008. These papers examine arguments for blocking among words and larger expressions, and they conclude that there is no motivation for a competition-based analysis of such phenom- ena. Rather, put somewhat simply, what surfaces in the grammar is what Introduction 9
is derived by the grammar; other putative competitors for a particular meaning are simply never derived and therefore do not need to be blocked. In particular, on this view, the grammar of English does not generate *glorios-ity any more than it creates *good-ity or *bad-ity. According to the theory proposed in Embick and Marantz 2008, com- petition is strictly local: it is restricted to the procedure that determines the phonology of a single node, the Vocabulary Insertion operation men- tioned above. A consequence of this view is that there is no competition among complex objects—that is, no word/word, word/phrase, or phrase/ phrase competition. In short, complex objects are assembled in syntactic structures, and this fact accounts for both how they are represented and how they are distributed. This localist theory has consequences for phonological relatedness, es- pecially the shared properties of lexically related forms like plays, played, and so on, where it places a number of restrictions. Specifically, the theory says that the phonological form and phonological relatedness are determined by the following factors: Complex, lexically related forms are built in syntactic structures and contain the same Root. In a given structure (with a Root and functional heads), a single output is derived; this output is what exists and therefore what must be used in that grammatical context. Complex, lexically related forms share phonological material in a con- sistent way because — they are based on the same Root, which has a given underlying repre- sentation (UR); — they appear in syntactic structures whose heads have consistent pho- nological expression (up to allomorphy); and — the phonology involves the same rules/constraints (up to exceptional- ity that must be listed). The particular restrictions imposed by these factors are directly related to the fact that this theory involves no competition among complex objects. In any derivation, only one output object is produced. It is thus not possible to generate multiple competitors and select a winner based on properties of the output. This precludes, among other things, generat- ing a word with all of the di¤erent allomorphic possibilities the language allows and then choosing the winner on the basis of, say, phonological well-formedness. 10 Chapter 1
This localist view contrasts sharply with some basic aspects of the glob- alist program. The essence of globalism as manifested in OT is unlimited competition, and the essence of competition is that there must be multiple possible outputs for any given input. This is exactly what the localist morphosyntactic theory says is impossible. Putting these di¤erent incom- patibilities into focus, it is clear that these views of morphosyntax and morphophonology define a schism:1 (3) The schism Globalist theories of morphophonology require competition between multiple potential expressions of a given input. According to the localist morphosyntactic theory, this is impossible because the competitors are not derived by the grammar. This book brings empirical arguments to bear on the large-scale archi- tectural matters implicated by (3). As mentioned in section 1.1, there are two possible outcomes that could stem from focus on the schism, and each of them is significant. The first possible outcome is that (morpho)phonology is simply pro- foundly di¤erent from (morpho)syntax. In principle, it is possible to con- struct a theory in which each of the two views above is correct: that is, ‘‘no competition’’ is correct for morphosyntax, and ‘‘competition’’ is cor- rect for morphophonology. In such a theory, the syntax and the morphol- ogy operate in terms of local, serial derivations, but the output of this system in some part of the phonological computation involves multiple or infinite competitors, so that global considerations can play a role in determining surface forms. One question to ask is whether this would be a sort of ‘‘worst case’’ scenario, architecturally speaking, since it would divorce the system of combinatorics from the system for computing sound forms in an extreme way. The second possible outcome of the schism is that either the localist theory or the globalist theory is untenable: that is, either (i) the ‘‘genera- tive’’ localist view of (morpho)syntactic theory is incorrect, or (ii) the globalist, competition-based theory of (morpho)phonology is incorrect. These are large points, and they resonate with other aspects of gram- matical theory in numerous ways. This book is divided into two major components. Part I develops a localist theory of allomorphy. Part II explicitly compares the predictions of globalist theories with the core predictions of the localist theory of part I. The fundamental results are that the localist theory of part I makes Introduction 11
correct predictions about allomorphy in natural language and that the predictions of globalist theories examined in part II are not supported by the data. 1.4 Prospectus: A Localist Theory Part I of this book articulates a localist theory of contextual allomorphy. The defining property of this theory, a version of Distributed Morphol- ogy, is that patterns of contextual allomorphy are restricted by both phase-cyclic and linear notions of locality. Contextual allomorphy in Distributed Morphology results from the op- eration of Vocabulary Insertion. This is a procedure by which morphemes in a syntactic structure are assigned a phonological form. I assume that morphemes are terminals in a syntactic structure. Some of these mor- phemes, the functional heads, have no phonological form as part of their underlying representation. Rather, these morphemes receive phonological content in the PF (Phonological Form) component of the grammar. This is the role of Vocabulary Insertion; individual Vocabulary items (VIs) compete for insertion at a given node, and the most specific one that can apply gives that node its phonological matrix. In the example of the English past tense, the syntax generates a struc- ture that contains the past tense node T[past]. In the PF computation, the VIs in (4) compete for insertion into this node: (4) Vocabulary items for Tense T[past] $ -t/ { ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Leave p , ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Bend p , . . . } T[past] $ -Ø/ { ffiffiffiffiffiffiffiffi Hit p , ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Sing p , . . . } T[past] $ -d When Roots like ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Bend p and ffiffiffiffiffiffiffiffi Hit p are present, Vocabulary Insertion inserts -t and -Ø into the T[past] node, respectively; in other cases, it inserts the default -d. The general research question that motivates this work centers on the factors that play a role in contextual allomorphy. According to the view developed below, possible patterns of allomorphy are determined by the interaction of two distinct (and independent) sets of locality constraints. The core intuition is as follows. Contextual allomorphy, where one node X can see another node Y for the purposes of Vocabulary Insertion, is possible only when X and Y are concatenated—that is, in the most local linear relationship possible. A further set of restrictions on allomorphic locality is imposed by the assumption that syntactic derivation proceeds 12 Chapter 1
in terms of phases (in the sense of Chomsky 2000, 2001) that are spelled out cyclically. Phase-based derivation places sharp constraints on the amount of information that is available in a particular cycle of PF com- putation, and it restricts potential allomorphic interactions accordingly. The key elements of this proposal can be outlined in a few steps, begin- ning with the cyclic (phase-based) aspect of the theory. For cyclic deriva- tion, the theory presented below assumes with Marantz 2007 and Embick and Marantz 2008 that category-defining heads like v, n, and a define phases. According to this view, heads of this type categorize the elements that they attach to. For example, a head v that is merged syntactically with a p P headed by a category-neutral ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Root p creates a vP (5); when the Root and the v head are combined into a single complex head as shown in (6), the result is a ‘‘verb’’: (5) v merged with p P (6) Complex head The category-defining heads are cyclic in the sense of phase theory. What this means is that when they are merged with a structure, they trigger Spell-Out: the operation that sends part of the syntactic structure (to be defined below) to the interface components PF and LF (Logical Form). Other heads that appear in complex words, such as tense mor- phemes and plural morphemes, are not cyclic in this way. This di¤erence between cyclic and noncyclic heads is manifested in many domains, including possible allomorphic interactions. The example in (5)–(6) shows a single cyclic head v attached to a Root. Category-defining heads may also be merged with structures that are al- ready categorized. For example, a verb like break, which is a Root com- bined with v, may be combined with a ‘‘potential’’ adjective head a to yield breakable, an adjective derived from a verb, as shown in (7): (7) [[ ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Break p v] a] When a category-defining head is the first that is merged with a Root, as is the case with v in (5) and (7), this head is said to be Root-attached, or in the inner domain. When a category-defining head is attached to a struc- ture that has already been categorized, like the a in (7), the additional cy- clic head is said to be in the outer domain. Introduction 13
A central idea in linguistic theory is that cyclic domains define possible interactions in syntax, phonology, and semantics. One proposal that has been discussed in the literature is that syntactic configurations in which a Root is merged with a category-defining head—the inner domain— appears to be special for the purposes of both sound and meaning. In Embick and Marantz’s (2008, 11) formulation, the generalizations about what is special about this inner domain are these: (8) Cyclic generalizations a. Allomorphy: For Root-attached x, special allomorphy for x may be determined by properties of the Root. A head x in the outer domain is not in a local relationship with the Root and thus cannot have its allomorphy determined by the Root. b. Interpretation: The combination of Root-attached x and the Root might yield a special interpretation. When attached in the outer domain, the x heads yield predictable interpretations. For the purposes of a localist account of allomorphy, what (8a) highlights is the possibility that contextual allomorphy could be found only with Root-attached cyclic nodes. An important discovery in this context is that a ‘‘Root-attached’’ theory of contextual allomorphy is too restrictive. This point was dis- cussed with reference to allomorphy in participles in Embick 2003, and it arises in cases like the English past tense as well. English past tense verbs have a structure consisting of a Root, a v head, and the node T[past]: (9) English past tense The T[past] node shows contextual allomorphy, yielding the familiar allo- morphs in (e.g.) ben-t and hit-Ø versus the default -ed in (e.g.) play-ed. Crucially, the T[past] node is not Root-attached; nevertheless, it shows ir- regular allomorphy conditioned by the Root, contrary to what is pre- dicted by (8a). Importantly, T[past] is not a cyclic head. The conclusion that emerges from such examples is that the theory of contextual allomorphy must allow at least some outer heads to have their 14 Chapter 1
form determined by the Root. The challenge is therefore to present a theory that is capable of accounting for the attested patterns of contextual allomorphy, while being restrictive enough to make strong empirical predictions. Part of the work presented in part I sharpens the empirical questions that are at the heart of this discussion. While the type of case represented by the English past tense shows that a head outside of the inner cyclic head may show Root-determined allomorphy, the possibilities for allo- morphic interaction are still restricted in significant ways. The restrictions are of two types. First, it appears that a morpheme can show contextual allomorphy de- termined by another morpheme only when these two pieces are linearly adjacent to one another, that is, when no overt morpheme appears be- tween the two. This generalization suggests a strict linear constraint on allomorphic interactions. Second, although the cyclic theory based on (8a) is too restrictive, cy- clic structure is still relevant for allomorphic interactions. This is clear from another fact: it appears that outer cyclic heads cannot show contex- tual allomorphy that is determined by elements in the domain of an inner cyclic head. For example, in a ‘‘category-changing’’ structure with two cyclic heads x and y like (10), the outer cyclic head y never shows Root- determined allomorphy: (10) Structure with two cyclic heads An example of this is provided by English gerunds, like John’s destroy- ing the files. Unlike special nominals, like laugh-ter, marri-age, destruct- ion, and so on, where nominalization involves di¤erent su‰xes (i.e., a great deal of Root-determined allomorphy), gerunds always take the suf- fix -ing: laugh-ing, marry-ing, destroy-ing, and so on. In special nominals, the n head realized as -ter, -age, -(t)ion, and the like, is Root-attached. In gerunds, on the other hand, the nominalizing n morpheme attaches to structure that is verbalized by v. The structures at play here are those in (11) and (12): Introduction 15
(11) marriage (12) marrying The outer n in (12) shows no Root-determined allomorphy: it always has the phonological form -ing, even though it is superficially adjacent to the Root. This pattern seems to be completely general: that is, there are evi- dently no cases in which an outer cyclic head shows Root-determined allomorphy. There is thus an asymmetry between noncyclic and cyclic heads in allo- morphy: outer noncyclic heads can see across an inner cyclic node, but outer cyclic heads cannot; in this way, (8a) is correct, but only for cyclic heads. The important generalizations are schematized in (13), where low- ercase x, y are cyclic heads, uppercase Z is a noncyclic head, and a repre- sents the element that conditions the allomorphy: (13) a. . . . a] x] Z] Generalization: Noncyclic Z may show contextual allomorphy determined by a, as long as x is not overt. b. . . . a] x] y] Generalization: Cyclic y may not show contextual allomorphy determined by a, even if x is not overt. The asymmetry in (13) presents a basic empirical challenge for a re- strictive theory of allomorphy: not only must the cyclic theory be extended to allow cases like (13a), but also the extension must be exe- cuted in such a way that outer cyclic heads as in (13b) cannot be sensitive to elements in x’s complement. The theory of part I proposes that the key generalizations are accounted for by a theory based on the hypotheses (H1) and (H2): (H1) Contextual allomorphy is possible only with elements that are concatenated. 16 Chapter 1
(H2) Cyclic Spell-Out domains define which nodes are present in a given cycle of PF computation and thus potentially ‘‘active’’ (capable of being referred to) for the purposes of contextual allomorphy. In some cases, superficially adjacent nodes cannot influence each other allomorphically because in terms of cyclic Spell-Out, they are not active in the same PF cycle. The linear condition in (H1) is straightforward: it holds that one node can show contextual allomorphy determined by another node only when the two are immediately next to one another, that is, when no morpheme intervenes. The essential properties of the cyclic part of the theory, (H2), can be illustrated with reference to (14) and (15), where lowercase x, y are cyclic heads and uppercase W, Z are noncyclic heads. (14) shows the constituent structure prior to a‰xation, and (15) the complex heads that are created in the structures in (14): (14) a. Structure 1 b. Structure 2 Introduction 17
(15) a. Complex head created in structure 1 b. Complex head created in structure 2 The basic premise of the theory is that cyclic heads trigger Spell-Out; in particular, when a cyclic head is merged, it triggers the Spell-Out of cyclic domains in its complement. With reference to (14) and (15), this means that when x is merged syntactically in (14a), there are no cyclic domains in the complement of x, so that there is no Spell-Out in this particular case. A subsequent step in the syntactic derivation, (14b), merges noncyclic W and Z. When the head y is merged, the Spell-Out of cyclic domains in y’s complement is triggered. In this example, this means that the cyclic domain headed by x is spelled out and, in particular, that a PF cycle is run on this cyclic domain. The cyclic domain headed by x includes the Root, x, and the noncyclic heads W and Z. In this cycle, Vocabulary In- sertion occurs at x, W, and Z, giving phonological form to these mor- phemes. Since all of these heads are co-present in the same PF cycle, any one of them could potentially show Root-determined allomorphy, as long as no overt morphemes intervene. Later in the derivation, another cyclic head (not shown in (14) and (15)) triggers Spell-Out of material in its complement, which includes the phase centered on y. The elements that are present in this PF cycle are x (the edge of the xP phase), W, Z, and y. Crucially, while y could show contextual allomorphy determined by x, W, or Z, it could not show Root- conditioned allomorphy. The reason for this is that the PF cycle in which 18 Chapter 1
y is given phonological form does not involve the Root; it (and other ele- ments that could be in the complement of x) are derivationally closed o¤. The principles just outlined account for the asymmetries in (13). This point can be seen by comparing the structure for a gerund with that of a past tense form: (16) Gerund marrying (17) English past tense When the n head in (16) undergoes Vocabulary Insertion, it is in a PF cy- cle that does not contain the Root ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Marry p . Thus, this outer cyclic head cannot show Root-determined allomorphy. In the past tense structure in (17), on the other hand, the T[past] head undergoes Vocabulary Insertion in a PF cycle in which the Root is present, Thus, this head can show Root-determined allomorphy, as long as it is linearly adjacent to the Root. The cyclic aspect of the theory restricts the amount of information that is available to condition allomorphy in two ways. First, in a complex word that contains multiple cyclic domains, the computation of the pho- nological form of inner domains takes place at a stage when ‘‘outer’’ ma- terial is not present. This outer material can therefore play no role in determining the phonological form of inner nodes. Second, for computa- tion on outer cyclic domains, certain parts of the inner material are inac- cessible, because they are closed o¤ in the way outlined above. As a result, there are cases where outer cyclic nodes cannot be influenced by certain nodes in the inner domain, further restricting potential allomor- phic interactions. In sum, the guiding insight of the theory presented here is that the in- teraction of (phase-) cyclic domains and a strict linear notion of locality are responsible for possible patterns of contextual allomorphy. Reflecting the interaction of cyclic and linear factors, the approach advanced in chapter 2 is called the C1-LIN theory, where C1 stands for the cyclicity condition and LIN stands for the linear condition. After developing the details of this theory in chapter 2, I present illus- trations and consequences of the approach in chapter 3. This includes a Introduction 19
discussion of (linear) intervention e¤ects and cyclic edge e¤ects, along with a series of more complex case studies examining how ‘‘the same’’ pieces of morphology can appear in di¤erent cyclic domains. I also com- ment on how morphosyntax and morphophonology interact in the theory, paving the way for some aspects of the comparison between frameworks in part II. 1.5 Prospectus: Localism versus Globalism Part II of this book returns to the fundamental tension between localist morphosyntax and globalist phonology outlined earlier in this chapter, by looking at the empirical predictions that these theories make for allomorphy. Returning to some of the themes introduced in the first part of this chapter, the morphosyntactic theory developed in part I of the book restricts competition in the grammar to allomorphy of a single node: this is the process of Vocabulary Insertion. The theory thus disallows competitions in which multiple competitors like ‘‘words’’ are derived and compared for well-formedness. This e¤ectively restricts the factors condi- tioning a case of contextual allomorphy to elements in the immediate context of the node being spelled out. This view di¤ers fundamentally from that o¤ered by a globalist theory of the type assumed in much current work on phonology. In a theory like OT, in which the grammar generates an infinite number of candidate expressions that are potential surface realizations of a given input, the inputs are complex; that is, they involve more than one morpheme. Thus, this theory is responsible for morphology as well as phonology. Since morphological and phonological properties are determined in the same computational domain, this type of framework allows for global interactions in which, for example, nonlocal properties of surface forms play the defining role in allomorphic selection. The full range of predictions that separate the localist and globalist views on allomorphy emerge from examining these closely interconnected questions: Global morphology/phonology interactions: Is there evidence that mor- phology and phonology are computed in a single, global/parallel system (global-MP)? Or do the facts on interaction suggest an organization in which phonology acts on the output of allomorph selection, as in the localist theory? 20 Chapter 1
Phonological Selection: Is there Phonological Selection, in which sur- face phonological well-formedness forces a choice among allomorphs, such that phonology drives allomorphy in ways that are impossible in a localist theory? Global considerations over local: Is there evidence that the factors determining allomorphy are global in any sense? That is, are there cases in which localist and globalist approaches make di¤erent predictions about which allomorph should be chosen for a particular position, and the globalist considerations win out, in a way that cannot be stated in a localist theory? Part II of the book begins in chapter 4 with the answers to these ques- tions that derive from globalist theories. The discussion centers on the types of arguments that could conceivably provide evidence for such an architecture. While the emphasis in this discussion is on empirical argu- ments, some steps are taken to frame the important issues with reference to conceptual arguments found in the literature. As discussed in section 1.2 with regard to examples of allomorphy from Korean, Seri, and Hai- tian Creole, a localist theory cannot say that a pattern of allomorph selec- tion arises because of some output property, phonological or otherwise. To the extent that there are generalizations to be made about surface forms, the localist theory can make them, but they must be derivative of another part of language in the broad sense. That is, the explanations cannot be part of the grammar in the narrow sense; instead, they are the result of diachrony, acquisition, and so on. As noted in section 1.2, these considerations lead to a kind of concep- tual argument that is often advanced in favor of globalist theories. In theories of this type, it is possible to say that patterns of allomorphy hap- pen for a reason, within the grammar. For example, the case of Korean -i/-ka allomorphy can be treated in terms of syllable structure constraints. An OT analysis can then say that the (phonological) grammar forces the attested distribution of allomorphs and, moreover, that the grammar explains the distribution by having morphological selection driven by optimization of the phonology of the output. The charge that is leveled against localist theories is that, while they might account for the distribu- tion of allomorphs, they do not provide (within the grammar) a reason for the distribution. This type of argument against localist theories is based on their putative loss of generalization. In the domain of phonolog- ical rules, the question of whether localist theories are missing generaliza- tions about outputs has been actively discussed since at least Kisseberth Introduction 21
1970. The same kind of considerations about patterns in surface forms motivate globalist views of morphology-phonology interactions, and allo- morph selection in particular. In many cases that have been studied in the literature, localist theories and globalist theories are both able to account for the facts. In such cases, only conceptual arguments, such as appeal to putative loss of generaliza- tion, can be deployed against a localist theory; there is no empirical basis for determining which of the two frameworks is to be preferred. Rather, the choice reduces to whatever combination of conceptual, aesthetic, or other factors regulate the intuitions that individual researchers have about what explains what. Such nonempirical arguments are not decisive. A key point that moves the argument presented here from the conceptual to the empirical is that globalist theories predict a number of types of global interaction that simply cannot be expressed in the localist theory. The comparison of frameworks must be directed at such cases. The decisive predictions are examined here in two steps. Chapter 5 begins by outlining the best-case scenario for globalist theories: the hy- pothesis that the phonological grammar determines all cases of phonolog- ically conditioned allomorphy (PCA), and nothing more needs to be said about allomorph distribution. This position was shown to be incorrect in early works exploring the globalist research program like Kager 1996. However, the possibility remains that there are some instances in which surface phonology drives allomorph selection, in ways that cannot be analyzed in a localist framework. To highlight the empirical issues, and the motivation behind the global- ist program, chapter 5 then examines systems of PCA. This part of the discussion is not a formal argument against globalism or for localism. Rather, it examines the intuition that globalist theories are based on: the idea that patterns of PCA are the way they are for reasons that should be expressed in the grammar, and that these reasons should be phonological in nature. The empirical basis for this chapter is provided by systems of case endings found in two Australian languages, Djabugay and Yidił, where there is a large amount of PCA. Although examining isolated sub- parts of such systems might make it look like there is motivation for a globalist theory in which output phonology determines allomorph selec- tion, this impression is shown to be illusory once the systems are analyzed in detail. The particulars of the analysis show that the case systems in these languages derive from the interaction of stored information about the shape of morphemes with (sometimes exceptional) phonological and morphological rules, in a way that implicates serial organization between 22 Chapter 1
morphology and phonology. A further argument, extending this, is that although at first glance Yidił case allomorphy looks as though it might be driven by simple phonological constraints, analyzing the system in surface-based terms obscures key generalizations about other aspects of the language’s morphophonology. Chapter 6 is centered on the fact that theories with even a restricted form of global interaction between morphosyntax and phonology predict e¤ects that cannot be stated in a localist theory. These e¤ects can be seen in cases in which a morpheme X has more than one phonologically con- ditioned allomorph—say, x1 and x2—and X appears in words with other morphemes like Y and Z: (18) Root-X-Y-Z There are cases of this type in which the local environment predicts inser- tion at X of the x1 allomorph, while the global environment, because of the phonological properties of the entire word, predicts insertion of the x2 allomorph. In a localist theory of the type developed in part I, choice of allomorph at X must be determined by grammatical or phonological information that is visible at the point when insertion occurs. Thus, the localist theory predicts that in cases like (18), the locally selected x1 allomorph will be found. On the other hand, in a globalist theory in which morphology and pho- nology are computed in the same system it is possible for the x2 allo- morph to be inserted, in a way that is driven by the output phonology. This prediction is not the exclusive property of ‘‘full’’ globalist theories. Even restrained, cyclic globalist theories make the same prediction, as long as the a‰xes in question are not in di¤erent strata. That is, the pre- diction that Z’s form (or the form of the entire word) could a¤ect allo- morphy at X is made by any theory in which the computation of the morphophonology of X, Y, and Z occurs in the same domain. The allomorphy of perfect heads in certain Latin verbs, discussed in Mester 1994, provides an example of the type schematized in (18). The perfect head in question has two allomorphs: -u, generally taken to be the default, and -s.2 Mester argues that choice between these allomorphs is determined by the prosodic structure of a‰xed words. Specifically, the nondefault -s allomorph is inserted only when the -u allomorph creates a form with an unfooted medial syllable, called a (medial) trapping configu- ration. The idea is that the prosodic undesirability of trapping is what drives the insertion of the nondefault -s allomorph with certain verbs. Introduction 23
The e¤ects of this analysis are shown for the verbs monēre ‘warn’ and augēre ‘grow’ in (19). These verbs di¤er in the metrical weight of the stem (light mon- versus heavy aug-), which results in di¤erent metrical parses with the -u a‰x. As seen in (19a) versus (19b), these verbs show di¤erent allomorphs of the perfect head: (19) a. Perfect allomorph: -u with light Root [monu]hı̄i b. Perfect allomorph: -s with heavy Root *[au]guhı̄i (trapping) [aug]hsı̄i According to the globalist theory advanced by Mester, the perfect mor- pheme has its allomorphy determined by the output prosody of the word. The grammar generates both auguı̄ (with the default -u allomorph) and augsı̄ (with the -s allomorph) and prefers the latter because of its surface phonological form. In cases of this type, the globalist theory predicts—unlike the localist theory—that the allomorph choice for the perfect may vacillate, depend- ing on the phonological properties of outer a‰xes. In the Latin example, the globalist theory predicts that in pluperfects like those in (20), the allo- morph selected for augēre should switch from -s to -u, because this yields a better prosodic structure (20b). In fact, this does not happen; the gram- matical form has the -s allomorph as in (20a), even though this creates trapping: (20) 1sg pluperfect of augēre a. With -s allomorph: augseram ¼ [s̄]s̆hs̄i b. With -u allomorph: *augueram ¼ [s̄][s̆s̆]hs̄i In this and other cases, the locally determined allomorph is selected, and there is no evidence for the type of global interaction—allomorph vacillation based on output phonology—that would provide evidence for globalism. The general line of argument in chapter 6 is that any sort of interaction of the type outlined above would be an argument for a globalist view, but that no such interactions are found. In cases where this type of prediction can be tested, languages show local determination of allomorphs of the type predicted by the localist theory. 24 Chapter 1
As stressed above, the di¤erences in predictions between globalism and localism are clearest when a ‘‘fully’’ globalist position—one with interact- ing syntax, semantics, phonology, and so on—is considered, but cyclic theories with limited global interaction also make predictions that go be- yond what the localist theory allows. The arguments advanced in this book extend to theories with even highly restricted forms of global inter- action: there is no evidence for global interaction in even the restricted form that could be stated in a cyclic OT theory. 1.6 Implications Chapter 7 synthesizes the consequences of parts I and II of the book. If the localist theory of part I is correct, then allomorphy is subject to strict locality conditions of a type that derive from a localist syntactic theory. If the conclusions of chapters 5 and 6 are correct, then there is nothing beyond cyclic and linear locality in the grammar of allomorphy; in partic- ular, there are no empirical arguments for the strong predictions of glob- alism. This point has implications for the status of generalizations about surface forms, along the lines of what was discussed under the heading of putative loss of generalization above. To account for why certain patterns of allomorphy occur, a theory must have global interactions between morphology and phonology. It is only in such a theory that the grammar can refer to properties of output forms in the allomorph selection process. However, theories with this type of globality make formal predictions about morphology-phonology interactions that are not borne out. Taken as a whole, the facts discussed here thus constitute an argument against the globalist architecture and an argument against the idea that the gram- mar itself must say why certain patterns of allomorph selection are found. A second implication of this argument is that OT is a theory of phonol- ogy without a theory of morphology. There are many potential responses to this line of argument, and almost all of them have deep consequences for theories of grammar. One obvious response would be to hold that there are fundamental di¤erences between morphosyntax and (certain aspects of ) phonology, and OT is a theory of the latter. Another possibil- ity is that the type of globalist system espoused by OT must be aban- doned, or modified in some extreme way. Importantly, since incorrect predictions about allomorphy appear to arise even in systems with a lim- ited amount of global interaction, appealing to stratal or serial versions of OT either does not appear to be an adequate response, or results in a theory that is essentially localist and serialist in nature. Introduction 25
The central importance of cyclicity, locality, and serial organization is a theme that characterizes this entire work. These are, of course, the cen- tral principles that emerged in early work in generative grammar, and I take this work to show empirically that these notions must be at the heart of the theory of morphology-phonology interactions, and grammatical theory more generally. The particular emphasis in this book is on allo- morphic phenomena, but the results presented here have ramifications that go beyond this area. While it would always be possible to try and avoid the conclusions of this work by, for example, holding that part of phonology is ‘‘special,’’ my view—a research intuition—is that the success of the localist theory of morphosyntax and morphophonology motivates a return to a phonological theory in which the sound form of complex expressions is linked as closely as possible to the generative pro- cedure that builds them. This work is a step toward making this intuition concrete. 26 Chapter 1
I A Localist Theory
2 A Localist Theory This part of the book develops a theory of allomorphic locality that is centered on the interaction of cyclic and linear locality domains. This theory is developed as an account of a number of empirical generaliza- tions that are presented in the course of the discussion. If something like this theory is on the right track, then morphology and phonology show the kinds of properties that are expected in a localist view of grammatical architecture. In particular, if the key generalizations about allomorphy in natural language can be explained in a theory with sharp locality condi- tions and do not require a theory that makes reference to (e.g.) competing forms or to the phonological properties of outputs—things that can be re- ferred to in globalist architectures—then we have support for a localist view. This part of the book presents the details of a localist view; explicit comparisions with globalist alternatives are made in part II. The theory of allomorph selection that is developed in these chapters is part of a localist, serialist theory of grammar. An important aspect of this theory, a version of Distributed Morphology, is that the syntax generates hierarchical structures that are subjected to further computations in the interface components PF and LF. I assume that the syntax operates in terms of locality conditions that arise from cyclic derivation. A further assumption, one that is automatic in a syntactic approach to morphology like the one advanced here, is that conditions on locality in syntax also define behavior in the interface com- ponents. By reducing at least a certain amount of morphological interac- tion to cyclic derivation, this theory follows a long line of earlier theories, originating with the theory of the transformational cycle in Chomsky and Halle’s (1968) The Sound Pattern of English and other pioneering works in generative phonology. The basic empirical question that is addressed in this chapter and the next concerns the conditions under which a node may have its phonology determined by items in its context. That is:
(1) Locality of allomorphy question For the contextual allomorphy of some node, what factors in the environment of that node are visible? Given the architectural premises of the theory that I assume, the key theoretical questions center on how morphological e¤ects are determined in a system that has (i) cyclic derivation, (ii) structural (i.e., hierarchical) relations determined by the syntax, and (iii) linear relations derived from the hierarchical structure (in the PF component of the grammar, by hy- pothesis). It is important to distinguish (i)–(iii) in this way because condi- tions stated in terms of cyclic, hierarchical, and linear representations enforce conditions on locality that are in many cases distinct from one another. The relations that are important for di¤erent types of e¤ects in morphology broadly speaking could thus be defined in di¤erent ways, and, ultimately, empirical evidence must determine which of (i)–(iii) (or a combination) is active for any particular phenomenon. The theory presented below explores the idea that a kind of strict linear adjacency is required for contextual allomorphy, in a way that interacts with a cyclic theory of what is ‘‘active’’ at a particular stage of a deriva- tion. The central idea is that a node can be sensitive to another node for the purposes of allomorphy only when the two nodes are linearly adjacent to one another. There are, however, cases in which surface linear adja- cency is not enough, and this is where cyclic structure plays a role: it is only when two nodes are present in the same PF cycle that they may po- tentially interact. The cyclic and linear notions of locality appealed to in this theory are logically independent of each other. It is an empirical hy- pothesis of this work that these two distinct types of locality interact to account for attested patterns of allomorphy in natural language. 2.1 Syntax and Morphology The theory presented here is a piece-based, syntactic theory of morphol- ogy: Distributed Morphology, along the lines of Embick and Marantz 2008 in particular. Complex expressions are built out of discrete pieces (morphemes), and it is in the syntax (or in terms of relations derived from syntactic structures) that the composition of morphemes takes place. Another fundamental component of the theory is the idea that morphol- ogy is realizational. This means that at least some morphemes possess no phonology as part of their basic representation; rather, phonological ma- terial is added to such morphemes in the PF component of the grammar, after they have been combined in syntactic structures. 30 Chapter 2
2.1.1 Basics: Types of Morphemes The syntax creates complex objects out of di¤erent types of morphemes, the Roots and the functional morphemes, corresponding for the most part to the lexical and functional categories of syntactic theory: (2) Terminals a. Functional morphemes: Terminal nodes consisting of (bundles of ) grammatical features, such as [past] and [pl]; these do not have phonological representations. b. Roots: Members of the open-class or ‘‘lexical’’ vocabulary: items such as ffiffiffiffiffiffiffiffiffi Cat p , ffiffiffiffiffiffiffi Ox p , and ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Kick p .1 The Roots are assumed to be category-neutral. They are categorized in syntactic structures by category-defining functional heads: v, n, a, and so on, to yield ‘‘verbs,’’ ‘‘nouns,’’ and so on. A further assumption is that these category-defining heads are cyclic in the sense of phase theory; see below. The morphemes in (2) are the primitives of syntactic derivations. In the course of such derivations, complex objects are built in the narrow syntax and then spelled out, that is, subjected to a further series of computations in the interface components. While the nature and number of the compu- tations that constitute PF are a matter of ongoing research, at a mini- mum, the theory holds that certain nodes must be given phonological content via the process of Vocabulary Insertion. 2.1.2 Vocabulary Insertion As noted above, it is assumed that the functional morphemes have no phonology as part of their basic representation. When such morphemes occur in a syntactic structure, the process of Vocabulary Insertion adds phonological material to them in the PF component of the grammar. As an initial illustration, (4) shows the Vocabulary items (VIs) for the past tense head T[past] in English, which are competing for insertion into the T[past] node in (3): (3) Structure A Localist Theory 31
(4) Vocabulary items for Tense T[past] $ -t/ { ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Leave p , ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Bend p , . . . } T[past] $ -Ø/ { ffiffiffiffiffiffiffiffi Hit p , ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Sing p , . . . } T[past] $ -d The VIs are objects stored in memory. When they apply to a node in a syntactic structure, the phonological matrix that is part of the VI—the exponent—occurs in the position of that node.2 There are two important assumptions about how this process works. The first is that the items are ordered (see Halle 1997 for one view); the second is that nodes may be phonologically instantiated only once: (5) Properties of Vocabulary Insertion a. Ordering: VIs are ordered (according to specificity, in the normal case). b. Uniqueness: Only one VI may apply to a terminal node. Taken together, (5a,b) enforce a competition for the realization of the phonological form of functional morphemes. In principle, more than one VI in (4) could apply to a T[past] node, and which one actually applies is determined by ordering. When a more specific VI wins out over less spe- cific ones, the other potentially applying VIs are precluded from having an e¤ect, such that blocking occurs. 2.1.3 Linearization It is assumed for present purposes that syntactic structures contain only hierarchical information. Thus, in a hypothetical structure like [X YP], which results from applications of syntactic Merge, the linearization pro- cedure could produce either a structure in which X precedes YP or a structure in which X follows YP. When structures like [X YP] are interpreted by the PF component, in- formation concerning the linear order of elements in this phrase marker must be added to the representation. There are di¤erent kinds of informa- tion that figure in linear order. At the level of categories, information about linear order may be relatively abstract. For example, in a head- initial language, a VP like [V DP] is ordered so that the verb precedes the DP, whereas in a head-final language, the opposite order is derived. Thus, part of what is involved in linearization involves generalizations about categories and their headedness. In linearization representations of this type, the operative factor is a set of statements that encode general- izations that go beyond the properties of individual terminals.3 32 Chapter 2
Making this concrete, I assume a linearization procedure along the lines proposed in Sproat 1985 and related work (see, e.g., Marantz 1984, 1988). As an initial example, consider the assignment of linear order to the VP in the sentence John wants to eat the apple. Simplifying so that V and N are used in place of v/n- ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Root p , the syntax generates the structure in (6): (6) Structure When this structure is interpreted at PF, the first stage of the lineariza- tion procedure makes use of the information that verbs precede their complements in English (the same thing occurs within the DP as well, where D precedes its complement).4 It then assigns to the PF representa- tion of this VP a statement that encodes this information in terms of the binary *-operator, which can be read as ‘is left-adjacent to’: (7) (V * DP) As mentioned, there are corresponding statements for the DP, in this case (8): (8) (D * NP) In e¤ect, these are representations in which the bracketing provided by the syntactic derivation is retained; the added information in terms of * concerns whether particular elements are to the left or to the right of other elements in the structure. While this information is shown in terms of individual statements above, it could also be presented in one state- ment like the following: (9) (V * (D * NP)) As noted above, the generation of *-statements of this type orders ele- ments at a relatively abstract level. By ordering heads with respect to A Localist Theory 33
phrases (or phrases with respect to phrases), *-statements contain one type of information necessary for the ultimate linearization of a structure. Many alternatives to the one outlined here—such as deriving precedence relations—could be employed, and these alternatives might have conse- quences for particular phenomena.5 However, it is not clear that these alternatives have direct implications for allomorphy, and I therefore do not consider other formulations. Beyond the information that heads and phrases are next to one an- other, a more specific type of information must be present in the PF deri- vation: the terminal nodes must be concatenated with one another. In this book, concatenation refers to a representation that is exclusively linear. While * encodes that the V is next to the constituent containing D and NP (i.e., that it is to the left of the DP), there must be an explicit state- ment of which head in the DP the V is immediately adjacent to. Continu- ing with the example from above, this can be thought of in the following way. The information that V is left-adjacent to the DP is represented, and this must ultimately lead to the statement that V is to the left of the first element of the DP, whatever that may be. What this means is that V is directly concatenated with the first node inside of the DP, which in this example is D. For clarity, I represent the concatenation of terminals with y; this is a binary operator that encodes immediate precedence. For the example above, the following statements of concatenation are derived: (10) VyD DyN Finally, concatenated elements must be ‘‘chained’’ into a linear repre- sentation that can be employed by the input/output system. I will have little to say about the representations implicated in chaining here; I will assume without argument that the chained representation is something like (11c), where the hyphen - is used as a general-purpose boundary sym- bol. While these statements do not play a role in the discussion below, they have been implicated in other domains, notably, in the locality con- ditions on ‘‘prosodic’’ phonological rules; see in particular Pak 2008. Putting things together, then, we have the following linear representa- tions for the VP in question: (11) a. Linear relations by *: (V * DP), (D * NP) b. Linear relations by y: VyD, DyN c. Chained: V-D-N 34 Chapter 2
In the localist spirit of the framework, it is assumed that these di¤erent representations are derived sequentially in the PF component. It is pos- sible that distinct stages with * and y operators might not be necessary for the full set of generalizations that implicate linear relations at PF. From the perspective of the present investigation, what is important is that the PF component contain representations in which terminal nodes are concatenated with each other. While other aspects of this concate- nation operator might be crucial for, say, postsyntactic reorderings (see the discussion of a‰xation under adjacency in Embick 2007b), the key relation for allomorphy is immediate precedence, and I focus on this below. 2.1.4 Words/Terminals/Linearization The discussion of allomorphy below is, for the most part, devoted to ‘‘word-internal’’ cases of allomorphy. This calls for some clarification, since the theory of Distributed Morphology does not have a primitive no- tion of ‘‘word.’’ Rather, the theory makes available an inventory of prim- itive elements (the morphemes in (2)) and a set of procedures for (i) combining these objects syntactically (syntactic Merge) and (ii) combin- ing heads into complex heads. 2.1.4.1 ‘‘Words’’ I assume that the theory of constituent structure pro- vides a way of deriving objects in which multiple syntactic terminals have been combined into one internally complex head. The ‘‘packaging’’ of heads in this way is something that correlates with standard phonolog- ical definitions of wordhood, at least to a first approximation. For exam- ple, when two terminals X and Y are not combined in a complex head, these nodes constitute a two-word or ‘‘analytic’’ expression; when they are combined, they constitute a one-word or ‘‘synthetic’’ expression: (12) Analytic (‘‘two words’’) (13) Synthetic (‘‘one word’’) One way of forming complex heads like that in (13) is with the opera- tion of head movement. As has been discussed elsewhere, it appears that, in addition to head movement (assumed for convenience to be part of the A Localist Theory 35
syntax), there are operations that a‰x terminals to each other to create complex heads in the PF component (see, e.g., Embick and Noyer 2001 for one view). The overwhelming majority of synthetic realizations like (13) show the phonological characteristics of ‘‘word-level’’ phonology.6 It is for this reason that, informally speaking, when the heads are packaged as one complex head they are ‘‘one word,’’ whereas terminal nodes realized as separate heads are ‘‘two words.’’ Overall, then, the theory proposes that the di¤erence between ‘‘words’’ and ‘‘phrases’’ is not architectural; it has to do with how the terminals in a syntactic structure are assembled. Importantly, the ‘‘special domains’’ for various types of interaction, whether involving sound or meaning, do not correspond to the informal notion of ‘‘word’’ employed above. Rather, they are defined in terms of cyclic structure. For one version of this view, see Marantz 2007 and the discussion in section 2.2.1. In addition to the role played by cyclic structure, it appears that struc- tural relations like ‘‘complex head’’ have some relevance to the phonol- ogy as well. As mentioned above, the basic generalization is that objects created by a‰xation (i.e., by the creation of complex heads) behave as phonological words—or, more cautiously, show ‘‘close’’ phonological connections. Moreover, certain phonological processes, such as ‘‘word- final devoicing,’’ target the word boundary in the informal sense intended here, indicating that there is a connection between the ‘‘complex head’’ in syntactic terms and the domains required for phonological rule applica- tion. Beyond this rough characterization, however, there are many other cases of interest that must be examined. For example, the phonological behavior of elements inside compounds is not identical to that of non- compounds, despite certain similarities in terms of structural properties. In addition, asymmetries in the morphophonological behavior of certain (classes of ) a‰xes might in some cases reflect important structural di¤er- ences, while in other cases the phonological di¤erences might result from the diacritic properties of particular exponents (as discussed in, e.g., Halle and Vergnaud 1987). Looking at the larger picture, the general goal within the kind of ap- proach outlined here is a theory of the connections between domains of phonological interaction on the one hand and structural configurations on the other. A fundamental question is which aspects of phonological behavior are reducible to (cyclic) structure and which are reducible to properties of individual exponents. (For some research along these lines, see among others Marvin 2002 and Oltra-Massuet and Arregi 2005 for 36 Chapter 2
‘‘word-internal’’ investigations, and for larger objects, Wagner 2005 and Pak 2008.) 2.1.4.2 Some Definitions Returning to the PF relations relevant for allo- morphy and other e¤ects, the linearization procedures outlined above are general in the sense that the same operations apply both to heads, as in the examples given, and within complex heads. These points are clear in the context of a hypothetical structure like (14): (14) Hypothetical structure What (14) represents is a structure typical of head movement, in which a Root moves to functional head b, and the resulting complex then moves to functional head c.7 Structures like this with complex heads im- plicate the manner in which the PF component employs di¤erent types of objects, such as those defined in the two-level ontology of Embick and Noyer (2001) (see also Embick 2007b): (15) Definitions a. M-Word: (Potentially complex) head not dominated by another head projection b. Subword: Terminal node within an M-Word (i.e., either a Root or a bundle of morphosyntactic features) Illustrating with reference to (14), boldfaced c is an M-Word, while ital- icized b, c are Subwords. The theory of typing discussed in Embick and Noyer 2001 and Embick 2007b holds that M-Words enter relations with respect to other M-Words, and Subwords with respect to other Subwords. The concatenation of M-Words was illustrated above. Within a head, Subwords are concatenated with other Subwords. This is illustrated with reference to the word breakability, which has the hierarchical structure in (16): A Localist Theory 37
Random documents with unrelated content Scribd suggests to you:
biophysikalischer Grundlage führte auch zu einer Erschütterung der alten philosophischen Vorstellung, daß der Organismus von Lebensgeistern oder von einer besonderen Lebenskraft beherrscht werde. Von dieser Vorstellung waren selbst noch Liebig und Müller beherrscht. Liebig nennt die Lebenskraft eine eigentümliche Kraft, weil ihr Äußerungen zukämen, zu denen keine andere Kraft befähigt sei. So soll nach ihm ein Zuckerteilchen sich nicht künstlich aus den Elementen aufbauen lassen, weil es dazu einer Mitwirkung der Lebenskraft bedürfe213 . Mit jedem neuen Erfolge, den die Anwendung chemischer und physikalischer Untersuchungsweisen auf physiologische Probleme zeitigte, wurde die Annahme einer die übrigen Kräfte sozusagen in Fesseln haltenden Lebenskraft hinfälliger. Am schärfsten wurde sie von Dubois Reymond und dem Botaniker Schleiden bekämpft. Diese Forscher betrachteten es als die nächstliegende Aufgabe der Physiologie das Leben aus den physikalischen und chemischen Kräften zu erklären. Von keiner dieser Kräfte kenne man bis jetzt die Grenzen ihrer Wirksamkeit im Organismus. Wolle man selbst nicht in Abrede stellen, daß es neben jenen Kräften im organischen Körper noch eine diesem eigentümliche Lebenskraft gäbe, so sei doch so viel einleuchtend, daß erst dann von ihr die Rede sein könne, wenn man die Wirkungssphäre aller anorganischen, im Organismus tätigen Kräfte durchforscht habe. Dann erst sei man imstande zu bestimmen, ob nun noch von dem Ganzen, das wir Leben nennen, ein größerer oder geringerer Teil übrig bleibt, der sich nicht auf die anorganischen Kräfte zurückführen läßt. Gewiß war das Problem des Lebens nicht etwa, wie die Materialisten wollten, durch diese Preisgabe schon gelöst. Andererseits läßt sich aber auch nicht verkennen, daß man von einer Lebenskraft als einem Etwas, das außer Zusammenhang mit der übrigen Natur steht, absehen mußte, wenn man zu einer Ausdehnung des Energieprinzips auf den gesamten Ablauf des Geschehens gelangen wollte.
7. Die Zelle wird als das Grundorgan der pflanzlichen und tierischen Organismen erkannt. Auf dem Gebiete der Botanik ist für die ersten Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts das Wiederaufblühen der seit ihrer Begründung durch Grew und Malpighi sonderbarerweise fast ganz vernachlässigten anatomischen Forschung bemerkenswert. Der Wert der Pflanzenanatomie wurde von den Männern, die sich der reinen Systematik widmeten, so sehr verkannt, daß z. B. ein Linné die Phytotomen gar nicht zu seinen Fachgenossen, sondern zu den bloßen Liebhabern der Botanik rechnete. Diese andauernde Verkennung einer der wichtigsten Grundlagen der eigentlichen botanischen Wissenschaft rächte sich dadurch, daß man in die sonderbarsten Irrtümer verfiel. So betrachtete Linné selbst z. B. das Mark als den wichtigsten Teil der Pflanze, angeblich weil es die Stelle des Gehirns der Tiere vertrete. Um die Wende zum 19. Jahrhundert herrschten bezüglich der Zusammensetzung und der Tätigkeit des Pflanzeninnern so viele Widersprüche, daß sich die Akademie der Wissenschaften zu Göttingen veranlaßt sah, über diesen Gegenstand für das Jahr 1805 einen Preis auszuschreiben. Der Erfolg dieses Ausschreibens war so erfreulich, daß man dieses Jahr in der Folge als den Wendepunkt in der Entwicklung der Pflanzenanatomie bezeichnet hat. Der Preis wurde Link214 zuerkannt, dessen Bestreben darauf hinauslief, die Systematik mit der Pflanzenanatomie und der Physiologie zu verbinden. Wie gering die Einsicht in den Bau der pflanzlichen Organismen damals war, geht auch daraus hervor, daß Link erst nachweisen mußte, daß auch die Flechten und die Pilze aus Zellen bestehen. Von hervorragender Seite waren nämlich Zweifel dagegen geäußert und diesen Organismen die pflanzliche Natur
infolgedessen überhaupt abgesprochen worden. Ein anderer Botaniker215 hatte die im Innern der Zellen auftretenden Stärkekörner für junge in der Bildung begriffene Zellen gehalten. Auch diesen Irrtum widerlegte Link216 . Doch beging er den neuen Irrtum, die jüngeren Zellen zwischen den älteren entstehen zu lassen, während sie sich tatsächlich durch Teilung bilden. Die Frage der Vermehrung der Zellen konnte eben erst entschieden werden, nachdem man als den wesentlichsten Bestandteil der Zelle ihren protoplasmatischen Inhalt erkannt hatte. Der Aufschwung, den die Anatomie der Pflanzen zu Beginn des 19. Jahrhunderts erfuhr, hing also nicht nur mit der Verbesserung des Mikroskops, sondern vor allem mit der besseren Würdigung jenes Wissenszweiges und auch mit dem Fortschritt der mikroskopischen Technik zusammen. Während man anfangs die zu untersuchenden Pflanzenteile durch ziemlich gewaltsame Mittel (Zerquetschen) zerkleinerte, lernte man feine Schnitte nach verschiedenen Richtungen machen und suchte aus den so erhaltenen Befunden sich ein der Wirklichkeit entsprechendes Bild vom Zellenaufbau zu kombinieren. Kleine, uns heute als selbstverständlich erscheinende Kunstgriffe, wie das Befeuchten feiner Objekte, um ihr sofortiges Austrocknen zu verhindern, die Verwendung von Deckgläsern, die Trennung der Gewebselemente durch Mazeration und anderes mehr: alles das waren Dinge, die damals erst in die mikroskopische Technik eingeführt wurden. Das wertvollste Ergebnis der neueren Mikroskopie bestand in der Erkenntnis, daß zwischen den Elementen der Pflanze und des Tieres kein grundsätzlicher Unterschied besteht. Diese enge Verknüpfung der Botanik mit der Zoologie vollzog sich durch Schwann, der nachwies, daß sämtliche Lebewesen aus denselben Elementargebilden zusammengesetzt sind. Während man zuerst das Hauptgewicht auf die formbestimmende Zellwand gelegt hatte, erkannte man die letztere jetzt als das Sekundäre und den Zellinhalt als den eigentlichen Sitz der Lebensvorgänge. Die schon während des 18. Jahrhunderts217 in der Pflanzenzelle wahrgenommenen Bewegungen wurden als ein Kreisen dieses Zellinhalts, des
Protoplasmas, gedeutet. Man bemerkte, daß ein Teil des letzteren eine gewisse Beständigkeit besitzt, und nannte diesen Kern218 . Ferner war auf die Ähnlichkeit des Gefüges gewisser tierischer Gewebe mit dem zelligen Bau der Pflanzen schon öfter hingewiesen worden219 , als Schwann es unternahm, durch seine über alle Teile des Tieres sich erstreckenden »Mikroskopischen Untersuchungen« die Übereinstimmung in dem Aufbau und dem Wachstum aller Lebewesen darzutun. Nach Schwanns Ausspruch ist die Zellenbildung das gemeinsame Entwicklungsprinzip für die verschiedensten Teile der Organismen. Diese kühne Verallgemeinerung, deren Nachweis bis in alle Einzelheiten erst im Laufe der nachfolgenden Jahrzehnte geschehen konnte, hat nicht weniger wie alle übrigen in dieser Periode geschehenen Fortschritte das wissenschaftliche Denken in neue Bahnen lenken helfen. Theodor Schwann wurde 1810 in der Rheinprovinz220 geboren. In Bonn schloß er sich an den großen Physiologen Johannes Müller221 an. Er folgte diesem nach Berlin. Dort entstand unter Müllers Einfluß und Mitwirkung Schwanns Lehre von dem Aufbau des gesamten Organismus aus Zellen oder metamorphosierten, auf Zellen zurückführbaren Gebilden. Als Physiologe ist Schwann als der Entdecker des Pepsins und durch seine Versuche über Gärung und Fäulnis bekannt geworden222 . Auf seine Zellentheorie wurde Schwann durch zwei Umstände geleitet. Einmal lagen viele Einzelbeobachtungen vor, die eine Analogie in der Zusammensetzung des Tier- und Pflanzenkörpers vermuten ließen. So hatte, wie erwähnt, schon Müller bei der Untersuchung des Knorpelgewebes und der Chorda dorsalis der niederen Wirbeltiere eine an die Zellen der Pflanzen erinnernde Zusammensetzung aufgefunden. Auf die gleiche Analogie führte auch das Studium der ersten Entwicklungsvorgänge. Seitdem von Baer das menschliche Ei entdeckt hatte, sah man, daß die Entwicklung durch die ganze Reihe der Lebewesen mit einem einfachen Bläschen anhebt, das sich durch wiederholte Teilung zunächst zu einem zelligen Gebilde, der Keimblase, gestaltet. Dieser als Furchung bezeichnete Vorgang wurde zuerst am Froschei entdeckt223 , dann an
Fischeiern nachgewiesen und endlich als das erste Entwicklungsstadium aller Tiere mit alleiniger Ausnahme der Protozoen erkannt. Die Protozoen oder Urtiere bilden gleich einigen Formen der niedersten Pflanzen dadurch eine Ausnahme, daß sie während ihres ganzen Lebens auf dem Standpunkt eines einzelligen Wesens verharren, also morphologisch stets der Eizelle gleichwertig bleiben. Die Entwicklung der übrigen Lebewesen war somit nichts anderes als eine fortgesetzte, von bestimmten Wachstumsgesetzen beherrschte und durch Teilung bewirkte Vermehrung von Zellen, auf deren Anordnung und Umbildung sich alle Organe zurückführen ließen. So war man auf dem Wege der Histologie sowohl als durch die Entwicklungsgeschichte zu dem Ergebnis gelangt, daß alle Lebewesen entweder einzellige Gebilde oder Zellvereinigungen, Zellenstaaten sind, in welchen jede einzelne Zelle als Elementarorganismus in den Dienst des Gesamtorganismus gestellt ist. Eine systematische Darstellung gab Schwann seiner Lehre in der Schrift: »Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen«224 . Während es ein Leichtes war, den zelligen Bau der Pflanzen nachzuweisen, boten die tierischen Gewebe mit ihren weitgehenden Abänderungen des Grundtypus der Zelle besondere Schwierigkeiten. Dieser Schwierigkeiten wußte Schwann durch die Ausbildung der mikroskopischen Technik und ein beharrliches Verfolgen des leitenden Grundgedankens Herr zu werden. Eine entscheidende Rolle bei der Beantwortung mancher Frage spielte das Studium der Entwicklung. Nur an der Hand der Entwicklungsgeschichte ließ sich dartun, daß im fertigen Zustande so außerordentlich verschiedenartige Dinge wie Muskeln, Nerven und Nägel aus Zellen entstehen, welche durchaus den Pflanzenzellen entsprechen.
Indessen erwies sich nicht jede Zelle des Tieres als ein den Pflanzenzellen entsprechendes Gebilde. Wollte Schwann Zellen tierischer Gewebe jenem Elementargebilde der Pflanzen zur Seite stellen, so konnte dies mit Sicherheit nur auf einem der folgenden Wege geschehen. »Entweder zeigt man«, sagt Schwann, »daß ein großer Teil der tierischen Gewebe aus Zellen, von denen jede ihre besondere Wand haben muß, entsteht oder besteht. Oder man weist bei einem einzelnen, aus Zellen bestehenden tierischen Gewebe nach, daß in diesen Zellen ähnliche Kräfte wirken, wie in den Pflanzenzellen, d. h. daß Ernährung und Wachstum auf dieselbe oder eine ähnliche Art vor sich gehen.« Von diesem Gesichtspunkte aus betrachtete er z. B. die Sache, als er gelegentlich seiner Untersuchungen über die Nervenendigungen in dem Schwanze der Froschlarven nicht nur die schöne zellige Struktur der Chorda dorsalis225 sah, sondern auch die Kerne in den Zellen der Chorda entdeckte. Auch das Innere der Chorda von Fischen gleicht ganz dem Zellgewebe der Pflanzen (siehe Abb. 28). Schwann erkannte an den Berührungsstellen dreier Zellen, daß jede Zelle der Chorda von einer besonderen Haut umgeben ist. Die Zellen waren von sehr verschiedener Größe, sie hatten eine unregelmäßige, polyedrische Gestalt; ihre Wände waren sehr dünn, farblos, glatt, fast vollkommen durchsichtig, fest und wenig dehnbar.
Abb. 28. Die Zellen der Chorda dorsalis einer Plötze. (Aus Schwanns Untersuchungen.) Bei weitem die meisten dieser Zellen enthielten einen sehr deutlichen Kern. Er stellte ein etwas gelblich gefärbtes Scheibchen dar, von ovaler Form, etwas kleiner als ein Froschblutkörperchen und fast ebenso platt. In diesem Scheibchen erblickte Schwann einen oder zwei dunkle, scharf umschriebene Flecken. Das Scheibchen glich also durchaus dem Kern der Pflanzenzellen mit seinen Kernkörperchen und war mikroskopisch gar nicht davon zu unterscheiden. Als ein Gewebe, das sich gleichfalls zum Nachweis der zelligen Struktur des Tierkörpers vortrefflich eignete, erkannte Schwann das
Knorpelgewebe. Es zeigte sich aus kleinen, polyedrischen, dicht aneinander liegenden Zellen mit abgerundeten Ecken zusammengesetzt. Der Zellinhalt war durchsichtig und ließ an einigen Zellen schon im frischen Zustande, an anderen erst nach der Einwirkung von Wasser einen kleinen, blassen, runden Kern erkennen. Jede Zellhöhle zeigte sich mit einem dicken Ring, ihrer Wand, umgeben, deren äußere Begrenzung bald mehr, bald weniger deutlich war. Zwischen zwei Zellen flossen diese äußeren Umrisse zu einer Linie zusammen, liefen aber auseinander, wenn die Berührung der Zellwände aufhörte, so daß oft ein drei- oder viereckiger Zwischenraum, gefüllt mit einer Art Interzellularsubstanz zwischen den Zellwänden übrig blieb. So führte die Untersuchung über die Chorda dorsalis und die Knorpel zu dem Hauptergebnis, daß diese Gewebe aus Zellen bestehen, welche durchaus den Zellen der Pflanzen entsprechen. Indem Schwann seine Untersuchung auf die Knochen, Muskeln, Nerven, Gefäße und Oberhautbildungen ausdehnte, kam er bezüglich dieser Gewebe zu dem gleichen Schluß. Es war somit eine Hauptscheidewand zwischen Tier- und Pflanzenreich, die vermeintliche Verschiedenheit des Gefüges nämlich, gefallen. Von jetzt an entsprachen bei der Untersuchung von tierischen Geweben die Bezeichnungen Zelle, Zellhaut, Zellinhalt, Kern, Kernkörperchen durchaus den gleichnamigen Teilen der Pflanzenzellen. Mit der Erkenntnis, daß sich jeder Organismus aus Einzelwesen niederer Ordnung zusammensetzt und gleichsam einen Staat bildet, änderte sich auch die Auffassung vom Leben. Es erschien nicht mehr an ein bestimmtes Zentrum, wie das Nervensystem, gebunden. So sagt Virchow, der in seiner Zellularpathologie226 Schwanns Lehren ausbaute und auf das medizinische Gebiet übertrug, jedes Tier erscheine als eine Summe vitaler Einheiten, von denen jede den vollen Charakter des Lebens an sich trage. Die Einheit des Lebens könne also nicht an einem gewissen Punkte, z. B. dem Gehirn, gesucht werden, sondern nur in der bestimmten Einrichtung, die jedes Element in sich trage. Jeder Organismus erscheint danach als eine Art von gesellschaftlicher Verknüpfung, in der die einzelnen
Existenzen aufeinander angewiesen sind. Jede Zelle übt wie die einzelnen Bürger des Staates ihre besondere Tätigkeit aus. Sie ist indessen auf die Anregung, die sie von den anderen Zellen und Zellkomplexen her empfängt, angewiesen. Auch die abnormen Vorgänge, die wir Krankheiten nennen, spielen sich nach der von Virchow begründeten und als Zellularpathologie bezeichneten Lehre an den einzelnen Zellen oder an bestimmten Zellgebieten ab. Damit wurde dem seit alters geführten Streit, ob die Krankheit wie eine geheimnisvolle Macht den ganzen Organismus beherrscht (Solidarpathologie) oder ob sie in einer Veränderung der Säfte, insbesondere des Blutes, besteht (Humoralpathologie) der Boden entzogen. Daß man bald nach der Begründung der Zellularpathologie immer deutlicher die Bazillen als die Erreger mancher Krankheiten kennen lernte, führte keine Änderung an der durch Virchow begründeten Auffassung herbei. Man erkannte nämlich, daß es sich bei den durch parasitäre Mikroorganismen bewirkten Infektionskrankheiten um Giftwirkungen der von den Parasiten ausgeschiedenen Stoffe handelt. Einen wichtigen Fortschritt bedeutete Virchows Auffassung von der Entstehung der Zelle. Schwann und andere hatten noch angenommen, daß die Zellen aus gewissen, zwar aus organischer Substanz bestehenden, aber noch nicht organisierten Bildungsflüssigkeiten (Cytoblastem) hervorgehen. Virchow dagegen zeigte, daß es eine derartige Zellenentstehung ebensowenig gibt wie eine Generatio aequivoca, d. h. eine Urzeugung von Organismen. Wo eine Zelle entsteht, da muß eine Zelle vorausgegangen sein, ebenso wie das Tier nur aus dem Tiere, die Pflanze nur aus der Pflanze entstehen kann. Auf diese Weise ist, wenn es auch einzelne Punkte gibt, wo der strenge Nachweis noch nicht geführt werden konnte, doch als Prinzip gesichert, daß in der ganzen Reihe alles Lebendigen ein ewiges Gesetz der kontinuierlichen Entwicklung herrscht227 . War auch der Kern der neu gewonnenen Anschauung ein richtiger, so hat man sie in ihrer Bedeutung als Erklärungsprinzip zunächst doch, wie es mit allem, was neu ist, zu geschehen pflegt, erheblich überschätzt. »Die Zelle wurde für die Biologie, was das Atom für die
Chemie bedeutet. Alle allgemeinen Begriffe wurden beseitigt und durch die Zellentheorie angeblich erklärt. Die Erblichkeit, die Variabilität, das Leben, die Beseeltheit und andere noch so dunkle Erscheinungen wurden auf Zellen und ihre Teile zurückgeführt«228 . Am meisten schoß Schwann selbst, von der Wichtigkeit seiner Entdeckung durchdrungen, in seiner Theorie der Zellen über das Ziel hinaus. Die Zellbildung betrachtete er als eine Art Kristallisationsprozeß, und die Organismen erschienen ihm als die Formen, unter denen imbibitionsfähige Stoffe kristallisieren. Der Organismus entsteht »nach blinden Gesetzen der Notwendigkeit, die ebenso durch die Existenz der Materie gesetzt sind, wie die Kräfte in der anorganischen Natur«. Jeder Elementarteil soll ein selbständiges Leben besitzen und der ganze Organismus nur durch die Wechselwirkung der einzelnen Elementarteile bestehen. Den eifrigsten Bundesgenossen fand Schwann bei seiner Begründung der Zellenlehre in dem Botaniker Schleiden. Schon vor dem Erscheinen von Schwanns »Untersuchungen« hatte Schleiden den Satz ausgesprochen, daß die Zelle das eigentliche Elementarorgan der Pflanze sei. Auch auf den Inhalt und die Entstehung der Zelle lenkte Schleiden das Augenmerk, wenn es ihm selbst auch nicht gelang, richtige Vorstellungen über diese Dinge zu gewinnen. Schleiden229 widmete sich in Göttingen und in Berlin der Botanik und der Physiologie und wurde 1839 nach Jena berufen. Er wirkte vor allem als Reformator der Botanik, indem er an die Stelle des immer noch die überwiegende Tätigkeit der Botaniker ausmachenden Sammelns und Beschreibens von Pflanzen eine mit den Hilfsmitteln der Chemie und der Physik ausgerüstete Untersuchungsweise zu setzen und die Erforschung des Pflanzenlebens als das würdigste Ziel der botanischen Wissenschaft hinzustellen suchte. In diesem Sinne bahnbrechend wirkte Schleiden vor allem durch sein Werk »Die Botanik als induktive Wissenschaft« (1842). Weitere Kreise machte Schleiden mit diesem neuen und echten Gehalt der Botanik durch das populäre Werk »Die Pflanze und ihr Leben« bekannt230 .
Auf den Inhalt der Zelle lenkte sich die Aufmerksamkeit der Botaniker, als man in den Zellen eigentümliche Bewegungen wahrnahm231 , die sich nur als Lebensäußerungen deuten ließen. Anfänglich war man sich über das Substrat, an dem sich diese selbsttätigen Bewegungen abspielen, gar nicht im klaren. Man sprach zuerst nur von Bewegungen des Zellsaftes, bis man außer dieser von dem reinen Wasser nur wenig abweichenden Lösung noch eine schleimige Substanz wahrnahm und als den eigentlichen Sitz des Lebens erkannte. Daß sich ein Teil dieser Substanz durch größere Konsistenz auszeichnet, hatte man schon 1831 wahrgenommen232 . Man sah, daß dieser Zellkern bei der Zellteilung eine ganz wesentliche Rolle spielt. Er zerfällt, wie 1835 wahrgenommen wurde233 , in zwei Hälften, die darauf durch eine Scheidewand getrennt werden. Die schleimige, den Zellkern als Bestandteil einschließende Substanz, die man zuerst für Gummi hielt, wurde als ein stickstoffhaltiger, in seiner ganzen Beschaffenheit dem tierischen Eiweiß ähnlicher Stoff erkannt und als Protoplasma bezeichnet234 . Daß man in dem Protoplasma der Pflanzen und der entsprechenden Substanz der tierischen Zelle, der Sarkode, den eigentlichen Träger des Lebens vor sich habe, wurde durch die Entdeckungen der vierziger und der fünfziger Jahre des 19. Jahrhundert immer mehr zur Gewißheit. Man bemerkte nicht nur die Bewegungserscheinungen, die sich im Innern der Zelle an dem Protoplasma abspielen, sondern man sah, daß letzteres auch ohne Zellhaut lebensfähig ist, und daß die Zellhaut von dem Protoplasma erzeugt wird, wie etwa die Schnecke ihr Haus absondert. Als Schwärmspore sah man das Protoplasma der Pflanzen sogar rasche, fast willkürlich erscheinende Ortsveränderungen durchmachen235 . An all diese für das Verständnis der Natur der Zelle äußerst wichtigen Tatsachen schloß sich die Entdeckung, daß die Chlorophyllkörner, in denen sich die Assimilation, die Erzeugung neuer organischer Substanz aus anorganischen Verbindungen, abspielt, wie die Zellkerne, geformte Teile des Protoplasmas sind. Als erstes sichtbares Assimilationsprodukt sah man in den Chlorophyllkörnern die Stärke auftreten. Die Natur dieses Stoffes wurde 1858 durch Nägeli
ergründet236 . Nägeli schuf in seinem Werke über die Stärkekörner die Theorie des Wachstums der organisierten Körper. Er zeigte, daß ihre Zunahme nicht in Analogie mit der Kristallbildung durch Anlagerung neuer Substanz an die bestehende erfolgt, sondern daß die organischen Körper durch Einlagerung neuer Moleküle zwischen die vorhandenen wachsen237 . Nägeli238 hat auch die Kryptogamenkunde und die Einsicht in die Entwicklungsvorgänge durch bahnbrechende Untersuchungen gefördert. Die Frage nach der Entwicklung der Zelle und der Entstehung der Gewebeformen, d. h. der von bestimmten Wachstumsgesetzen beherrschten Zellverbände, hatte Schleiden besonders in Fluß gebracht. Er war indessen so wenig zur Einsicht in diese schwierigen Gegenstände gelangt, daß sich seine Ansichten als unhaltbar erwiesen und durch Nägelis in den Grundzügen noch heute gültige Theorie ersetzt wurden. Nägeli239 erkannte vor allem, daß die Bildung neuer Zellen sich stets an dem Protoplasma schon bestehender Zellen vollzieht, während man vor ihm, als man das Protoplasma in seiner Bedeutung als Sitz des Lebens noch nicht erkannt hatte, die Entstehung neuer Zellen zwischen den vorhandenen älteren für möglich hielt. Ferner zeigte Nägeli, daß die Vermehrung der Zellen in den wachsenden vegetativen Organen auf Zellteilung beruht. Der Vorgang hebt mit einer Teilung des Zellinhalts an und ist beendet, wenn sich zwischen den individualisierten Massen ein Stück Zellhaut als Scheidewand gebildet hat. Diese, sowie jede andere Zellwandbildung besteht nach Nägeli in der Abscheidung stickstoffreier Zellulose aus der stickstoffhaltigen Substanz des Protoplasmas. Andere Arten der Zellbildung, darunter die sogenannte freie, kommen nach Nägeli nur gelegentlich, z. B. bei der Fortpflanzung vor. So entstehen die Keimzellen vieler Pilze durch Abschnürung, während bei anderen Pilzen der Inhalt einer Zelle sich in viele kleine Massen sondert, aus welchen dann durch Membranbildung die Sporen hervorgehen. Indessen auch das Gegenteil findet nach Nägeli statt, indem eine Keimzelle aus der Vereinigung des plasmatischen Inhalts mehrerer Zellen entsteht.
Groß war der Abstand zwischen diesen Befunden, auf welchen die Anatomie und die Entwicklungslehre sicher weiterbauen konnten und der Ansicht des 18. Jahrhundert, nach der die Zellen als Hohlräume in einer ursprünglich gleichartigen Masse240 etwa so entstehen sollten, wie sich die Luftblasen in dem Brotteig bilden. Erst nachdem man die Natur und die Entstehung der Pflanzenzelle in der Hauptsache richtig erkannt hatte, ließ sich die Entwicklung der Gewebe von Zelle zu Zelle verfolgen. Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts galt keine pflanzenanatomische Aufgabe für gelöst, wenn sich die Kenntnis des fertigen Organes oder Gewebes nicht mit der Einsicht in seine durch möglichst zahlreiche Stadien verfolgte Entwicklung verknüpfen ließ. Man erkannte, daß sich nur auf diesem Wege mit der Einsicht in den physiologischen Vorgang die durch ihn bestimmte morphologische Natur der pflanzlichen Gewebe erkennen läßt. Auch nach dieser Richtung waren vor allem Nägelis Forschungen bahnbrechend, weil sie zu einer Einteilung der Gewebearten nach morphologischen Gesichtspunkten führten241 . Nägeli unterschied das im Zustande der Teilung begriffene Gewebe (Meristem) von dem Dauergewebe. Beide werden nach der Form der Zellen in Prosenchym (Fasergewebe) und Parenchym (Füllgewebe) eingeteilt. Das Teilungsgewebe der jugendlichen Organe (Urmeristem) z. B. besitzt parenchymatische, das der Bildungsschichten prosenchymatische Zellen (Kambiumring). Diese von Nägeli aufgefundenen Grundzüge einer genetischen Gewebelehre sind für die weitere Entwicklung der Pflanzenanatomie maßgebend geblieben. Mit Nägelis großer Arbeit über die Stärkekörner beginnt eine neue Phase für die Untersuchung der Gewebselemente. Hatte man sich bis dahin darauf beschränkt, die Bestandteile der Zellen in ihrer Form und in ihren Beziehungen zu einander kennen zu lernen, so suchte man von jetzt an auch in die innere Struktur, in den molekularen Aufbau der Stärke, der Zellwand und später auch des Kernes und des Protoplasmas einzudringen. Zu diesem Zwecke mußte die mikroskopische Technik242 stetig vervollkommnet und mit neuen, der Rüstkammer der Chemie und der Physik entlehnten Hilfsmitteln
versehen werden. An die Stelle des bloßen Schauens trat das Experimentieren unter dem von Jahr zu Jahr verbesserten Mikroskop. Infolge der Anwendung der verschiedenartigsten chemischen Reagentien, die man auf die mikroskopischen Präparate wirken ließ, erwuchs als ein besonderer Wissenszweig die Mikrochemie. Durch die Verbindung des Mikroskops mit dem Polarisationsapparat war es ferner unter Benutzung aller Methoden der physikalischen Kristallographie möglich, aus dem optischen Verhalten der Zellbestandteile auf die innere Struktur der organisierten Substanzen zu schließen. Das Ergebnis war eine auffallende Analogie ihrer Teile mit kristallinischen Gebilden. Nägeli wies nach, daß sich die Mizellen (Molekularverbände) der organisierten Substanzen wie optisch zweiachsige Kristalle verhalten. Die Mizellen als die kleinsten Teile der organisierten Substanz sind nach ihm winzige, jenseits der Beobachtung liegende Kristalle, die aus tausenden von chemischen Molekülen kristallinisch aufgebaut sind. Das Wachstum, das durch bloße Anlagerung nicht erklärt werden konnte, besteht nach dieser Theorie darin, daß sich neue Moleküle an vorhandene Mizellen anlagern oder daß sich neue Mizellen in den zwischen den alten befindlichen, Wasser enthaltenden Zwischenräumen bilden. Der Bau des Protoplasmas, dessen Kenntnis zu den ersten Voraussetzungen für ein tieferes Eindringen in das Wesen dieser Substanz gehört, bedarf nach vielen Richtungen noch der Aufklärung, zumal die neuesten mikroskopischen Untersuchungen das unerwartete Resultat ergeben haben, daß die Plasmakörper der einzelnen Zellen durch feine Fäden miteinander in Verbindung stehen. Hierdurch erleidet die bisherige Auffassung von der Individualität der Elementarorganismen eine weitgehende Einschränkung, während andererseits nach Erkenntnis dieser Sachlage sich für manches bisher wenig zugängliche Problem, wie z. B. die Reizfortpflanzung und die Saftleitung, die Möglichkeit einer Lösung eröffnet.
8. Die Geologie im Zeitalter des Aktualismus und in engerer Verknüpfung mit den übrigen Naturwissenschaften. Wie man in der Physik mit den Imponderabilien und in der Physiologie mit der Lehre von der Lebenskraft aufräumen mußte, um dem Zeitalter des Energieprinzips den Boden zu bereiten, so mußte auch aus der Erdgeschichte ein Begriff verschwinden, der einer einheitlichen Auffassung des Naturgeschehens im Wege stand. Es war dies der mit dem Namen der Katastrophentheorie243 verbundene Lehrbegriff. Wir haben bereits an früherer Stelle244 erfahren, daß schon im 18. Jahrhundert geologische Anschauungen entstanden, welche den modernen Lehren der Geologie darin sehr nahe kamen, daß man außergewöhnliche und übernatürliche Einflüsse für die Geschichte unseres Planeten nicht in Anspruch nahm, sondern alles geologische Geschehen aus den noch heute wirkenden Kräften zu erklären suchte. Von dieser heute allgemein als richtig anerkannten Auffassung wurde die Wissenschaft durch Cuviers Katastrophentheorie für mehrere Jahrzehnte wieder abgedrängt. Allein schon im ersten Viertel des 19. Jahrhunderts tauchten gewichtige Zweifel an dieser Theorie auf. Die Akademie zu Göttingen fühlte sich deshalb veranlaßt, eine Preisaufgabe auszuschreiben, worin sie »die gründlichste und umfassendste Untersuchung über die Veränderungen der Erdoberfläche« verlangte. Und zwar sollten nicht nur diejenigen Veränderungen in Betracht kommen, von denen die Geschichte Kunde gibt. Sondern es handelte sich vor allem um die Schlüsse, die sich aus den in historischer Zeit erfolgten Änderungen auf die in vorgeschichtlicher Zeit erfolgten ziehen lassen. Eine geradezu bewundernswerte Lösung dieser Preisaufgabe brachte die Arbeit des Deutschen von Hoff245 . Naturgemäß baute sich von
Hoffs »Geschichte der durch Überlieferung nachgewiesenen natürlichen Veränderungen der Erdoberfläche« in erster Linie auf historisches Quellenstudium auf, das mit erstaunlicher Gelehrsamkeit in kritischer und gedankenreicher Darstellung verwertet wurde. Indessen wurde auch der zweite Teil der Aufgabe gelöst, und zwar durchaus im Sinne der Anschauungen, die man später oft mit Unrecht ausschließlich auf den englischen Geologen Lyell zurückgeführt hat. Mit voller Klarheit geht das aus den Worten hervor, in denen von Hoff das Ergebnis seiner Untersuchungen zusammenfaßt. Sie lauten etwa folgendermaßen: »Weder die Überlieferungen noch die Beobachtungen geben uns Beweise für eine einmalige oder eine wiederholte allgemeine Umwandlung oder Zerstörung einer ganzen organischen Schöpfung. Überwiegende Gründe fordern vielmehr, daß man die Veränderungen, die man auf der Erdoberfläche wahrnimmt, allein den Wirkungen derjenigen Kräfte zuschreiben darf, durch die man noch jetzt jede Naturerscheinung hervorgebracht sieht«. Es genüge »die für uns unermeßliche Größe der Zeiträume, in welchen diese Kräfte allmählich und immerfort gewirkt« hätten, um die Veränderungen aus eben jenen Kräften zu erklären. Das Hauptverdienst um den weiteren Ausbau dieser Lehre gebührt jedoch Lyell. Es darf nur ein von Hoff, wie es so oft geschehen, nicht neben ihm ganz in den Hintergrund gestellt werden. Hatte letzterer die Frage mehr vom Standpunkte eines weitblickenden Historikers in Angriff genommen, so behandelte sie Lyell in seinen epochemachenden »Prinzipien der Geologie« mehr als Naturforscher246 . Charles Lyell wurde 1797 in Schottland geboren und starb 1875 in London. Er stammte aus einer reichbegüterten Familie und konnte sich infolgedessen ausschließlich der Wissenschaft und geologischen Forschungsreisen widmen. Der Erfolg seines Hauptwerkes, der Prinzipien, war ein beispielloser. Die Beseitigung teleologischer Vorurteile und mystischer Vorstellungen, sowie die Zurückführung alles Geschehens auf sichergestellte, aus der Erfahrung geschöpfte Begriffe wurde durch Lyell zur Losung. Nunmehr konnte die Geologie, die von jeher ein beliebter Tummelplatz der Hypothesen
gewesen war, nicht länger an der Katastrophentheorie Cuviers und seiner Annahme wiederholter Schöpfungen festhalten. Unter der Voraussetzung, daß die gestaltenden Kräfte während der verflossenen Perioden und der Jetztzeit gleichartig gewesen und der gesamte Naturverlauf ohne Unterbrechung vor sich gegangen sei, erklärte Lyell die gewaltigen Veränderungen, welche die Erdrinde aufweist, aus der vieltausendfachen Summierung der noch heute wirkenden Ursachen, der actual causes. Nach diesem von Lyell gebrauchten Ausdruck hat man die neue, durch von Hoff und Lyell begründete Lehre auch wohl als Aktualismus bezeichnet. Voraussetzung für diese Theorie war allerdings eine sehr viel größere Zeitdauer des Ablaufs der Erdgeschichte, als man bisher angenommen hatte. Für die ersten Geologen war es nach Lyell schon deshalb unmöglich zu richtigen Folgerungen zu gelangen, weil sie über das Alter der Welt und den Zeitpunkt der ersten Erschaffung lebender Wesen ganz falsche Vorstellungen hatten. Wenn die früheren Vorurteile noch heute beständen, so würden sie eine ähnliche Kette von Ungereimtheiten hinsichtlich der Zeitdauer geologischer Perioden zur Folge haben. Lyell erläuterte dies durch folgendes Beispiel: Angenommen man könnte mit einem Blicke alle in Island, Italien, Sizilien und anderen Teilen Europas während der letzten 5000 Jahre entstandenen vulkanischen Kegel und sämtliche in diesem Zeitraum ausgeflossenen Lavaströme überschauen, sowie die durch Erdbeben veranlaßten Verwerfungen, Senkungen und Hebungen, die den verschiedenen Deltas hinzugefügten Landmassen, wie auch diejenigen, welche das Meer verschlang. Würde man sich dann vorstellen, alle diese Begebenheiten hätten innerhalb eines einzigen Jahres stattgefunden, so muß man ganz andere Vorstellungen von der Wirksamkeit der geologischen Kräfte bekommen. Wenn man aber auf Jahrtausende schloß, wo die Sprache der Natur auf Jahrmillionen hindeutete, so konnten jene älteren Geologen, wenn sie logisch von solch falschen Voraussetzungen weiter gingen, zu keinem anderen Schluß gelangen, als daß mit der Weltordnung eine völlige Revolution vor sich gegangen sei.
Unermeßliche Zeiträume bilden die Voraussetzung, wenn man unter der Annahme der Gleichartigkeit der früheren mit den jetzigen Naturvorgängen die Bildung der gewaltigen sedimentären Schichten aus noch heute wirkenden Ursachen erklären will. Hinderlich für die Entwicklung richtiger geologischer Ansichten ist nach Lyell auch die Unkenntnis über die Vorgänge im Erdinnern und in der Tiefe der Ozeane gewesen. Erst die moderne Forschung hat auf diese geologischen Vorgänge einiges Licht geworfen. Lyell dagegen konnte noch sagen, der Geologe befinde sich diesen Vorgängen gegenüber in der gleichen Lage wie jemand, der Steine brechen und verfrachten sieht und sich nun abmüht, zu begreifen, was für ein Gebäude aus diesen Steinen hergerichtet werden soll. Während nämlich der Geologe auf das Land beschränkt sei und die Abtragung der Gebirge, sowie ihren Transport nach dem Meere beobachte, könne er sich die neuen Ablagerungen, welche die Natur am Grunde der Gewässer aufbaue, nur ausmalen. Daß in der Erdentwicklung auch außergewöhnliche Katastrophen vorgekommen seien, ja selbst in Zukunft vorkommen werden, stellt Lyell übrigens keineswegs in Abrede. Nur von dem gesamten regelmäßigen Verlauf abweichende Erscheinungen hält er für ausgeschlossen. Als ein Beispiel für die Möglichkeit der Überflutung eines beträchtlichen Teiles des festen Landes führt er die Verhältnisse Nordamerikas an. Die Existenz der ungeheuren mehrere hundert Fuß über dem Meeresspiegel gelegenen Süßwasserbecken jenes Landes genüge, um infolge der fortschreitenden erodierenden Tätigkeit des Niagaraflusses oder infolge einer durch Erdbeben hervorgerufenen Spaltenbildung oder Senkung eine plötzliche Verwüstung Nordamerikas herbeizuführen. Auch bei der Erklärung der durch die geologischen Befunde erwiesenen Klimaschwankungen betont Lyell immer wieder die Gleichartigkeit der früher wirkenden mit den heutigen Kräften. Er sucht solche Schwankungen aus der Verlegung von Meeresströmungen, dem Wechsel in der Verteilung von Wasser und Land und ähnlichen Einflüssen zu erklären.
Spekulationen über die frühesten Stadien der Erdentwicklung war Lyell nicht zugetan. Nach ihm wird unser Planet erst Gegenstand der wissenschaftlichen Erforschung und Betrachtung, nachdem sich auf ihm mit dem heutigen vergleichbare Zustände herausgebildet haben. Hinsichtlich der organischen Welt und ihrer durch die paläontologischen Forschungen erwiesenen Veränderungen stand Lyell, als er »die Prinzipien« schrieb, noch auf dem Standpunkte Linnés und Cuviers. Auch ihm schien damals jede Art mit den ihr eigentümlichen Merkmalen erschaffen worden zu sein. Auf eine wissenschaftliche Erklärung der Tatsache, daß sich die Faunen und die Floren früherer Perioden von der heutigen Lebewelt unterscheiden, war damit Verzicht geleistet. Sofort nach der Begründung der Deszendenztheorie durch Wallace und Darwin im Jahre 1858 änderte Lyell indessen seinen Standpunkt, indem er die schon von Lamarck behauptete Verknüpfung aller organischen Bildungen anerkannte. Er gehörte mit dem Philosophen Spencer und dem Biologen Huxley zu den ersten, die sich für den Transformismus in der von Wallace und Darwin ihm verliehenen Gestalt erklärten. Infolgedessen erblickte Lyell in seiner letzten Schaffensperiode seine wichtigste Aufgabe darin, die biologischen mit den geologischen Problemen in Beziehung zu setzen und unter dem neuen Gesichtspunkte auch die Herkunft und das Alter des Menschengeschlechts in den Kreis wissenschaftlicher Betrachtung zu ziehen247 . Unter den Forschern, welche die Lebewelt in ihrer geologischen Bedeutung erkannten und ihre Grenzen in Raum und Zeit beträchtlich erweiterten, ist vor allem Ehrenberg zu nennen. Christian Gottfried Ehrenberg248 (1795-1876) gehörte dem Kreise der Naturforscher an, die Alexander von Humboldt nach seiner Rückkehr aus Paris (1827) um sich vereinigte und auf jede Weise zu fördern wußte. Ehrenberg ist der hervorragendste Mikroskopiker jener Zeit. Wie kein anderer verstand er es, die Welt des kleinsten Lebens den über seine Entdeckungen staunenden Zeitgenossen zu erschließen. Schon seine Erstlingsarbeit, die er als
Dreiundzwanzigjähriger unter dem Titel »Sylvae rnycologicae Berolinenses« (Die Pilzflora Berlins) erscheinen ließ, machte ihn berühmt. Das Motto, das er ihr mitgab, blieb für alle späteren Arbeiten Ehrenbergs maßgebend. Es lautet: »Der Welten Kleines auch ist wunderbar und groß, Und aus dem Kleinen bauen sich die Welten«. Diese Arbeit vom Jahre 1818 bereicherte die Wissenschaft mit einer Menge neuer Formen. Bald darauf lieferte Ehrenberg den ersten Nachweis einer kryptogamischen Zeugung, nämlich der Konjugation (Zellpaarung) der Zweige eines Schimmelpilzes249 . Während der Zeit von 1820-1825 unternahm Ehrenberg in Gemeinschaft mit Hemprich eine naturwissenschaftliche Durchforschung der Nilländer. Die Expedition ist auch deshalb erwähnenswert, weil sie eine der ersten größeren derartigen Unternehmungen ist, die von Preußen aus mit staatlichen Mitteln ins Werk gesetzt wurden. Ihre Ergebnisse waren recht bedeutend. In zahlreichen Sendungen wurden 34000 Tier- und 46000 Pflanzenexemplare, im ganzen etwa 7000 Arten angehörend, nach Berlin gesandt. Dazu kamen noch Mineralien, Gesteine und ethnographische Gegenstände. Durchforscht wurden nicht nur Unter- und Oberägypten, sondern auch Nubien, die Küsten des roten Meeres und Syrien. Großer indessen als die Entdeckungen am Nil waren diejenigen, die Ehrenberg mit seinem Mikroskop nach der Rückkehr von einer mit Humboldt nach Mittelasien unternommenen Reise in den Tümpeln um Berlin gemacht hat. Mit einer Ausdauer sondergleichen widmete er sich seitdem (1829) der Erforschung derjenigen Mikroorganismen, die wir heute als Infusorien, Bakterien, Diatomeen und Rädertiere unterscheiden. Er war der erste, dem es gelang, Klarheit und Übersicht in den schier unendlichen, verwirrenden Formenreichtum zu bringen, welchen diese Wesen darbieten. Insbesondere widerlegte er den Wahn, daß sie von selbst entständen und sich ineinander umwandeln könnten. Die größte Überraschung rief die von Ehrenberg entdeckte Tatsache hervor, daß die blutähnliche Substanz, die sich mitunter auf Brot findet, aus
kleinsten Lebewesen besteht. Damit fand das Bluten der Hostien, das im Mittelalter so oft den religiösen Fanatismus erregt hatte, seine naturgemäße Deutung. Auch zur Aufklärung des Meerleuchtens und des blutigen Regens, einer Erscheinung, die so häufig ganze Völkerschaften in Schrecken versetzt hat, trug Ehrenberg bei. In diesem und in jenem Falle handelte es sich um die überraschende Gesamtwirkung massenhaft auftretender Mikroorganismen, deren Vorhandensein er für die Tiefen des Ozeans, die höchsten Bergspitzen und den Schnee der Polarzone nachwies. Die Zusammenfassung all dieser Forschungen war Ehrenbergs großes, »Die Infusorien als vollkommene Organismen« betiteltes Werk vom Jahre 1838250 . Der wesentlichste Mangel dieses Werkes, der aber klein ist gegenüber dem großen Gewinn, den es brachte, besteht darin, daß Ehrenberg die innere Organisation, welche die Rädertierchen darbieten, auch bei den Infusorien zu erblicken glaubte. Eine neue Richtung und eine ganz ungeahnte Erweiterung gewannen Ehrenbergs Untersuchungen, als er im Franzensbader Kieselgur die Kieselpanzer kleiner Organismen entdeckte. Dies führte ihn dazu, ähnliche jüngere und ältere geologische Bildungen zu untersuchen. Es ergab sich, daß zahlreiche sedimentäre Bildungen bis zu den ältesten Perioden, darunter solche, die man bisher für azoisch gehalten, die gleiche Zusammensetzung aus den Kalk- oder Kieselschalen kleinster Organismen aufweisen. Daß die Bildung sedimentärer Schichten noch heute durch die gleichen Umstände bedingt ist, vermochte Ehrenberg durch die Untersuchung des Meeresbodens und der Flußufer nachzuweisen251 . Selbst der Baugrund Berlins ist z.T. auf diese Weise entstanden, wie Ehrenberg zur größten Überraschung seiner Mitbürger nachwies. Diese Forschungen Ehrenbergs, in denen eine ganz neue Wissenschaft emporwuchs, gipfelten in seinem zweiten Hauptwerk, der Mikrogeologie252 . Einen treffenden Ausdruck fand die Tätigkeit Ehrenbergs in folgenden, ihm von der Akademie gewidmeten Worten253 : »Wir sahen durch Ehrenbergs Forschungen den Sand aus den Wüsten Afrikas
und vom Kreidegebirge des Jura, atmosphärischen Staub des atlantischen Ozeans, Blutregen und mittelalterliche Wundererscheinungen, Proben aus dem Tiefgrund des Golfstromes und aus dem mittelländischen Meere in mikroskopische Organismen sich auflösen und das unsichtbare Leben in die Systematik sich einordnen«. Durch die wissenschaftliche Erforschung des Ozeans gelangte man auch zu der Einsicht, daß neben den mikroskopisch kleinen Bewohnern des Meeres vor allem die Korallentiere eine im geologischen Sinne gestaltende Wirkung ausüben. Mit den gewaltigen Bauten, welche diese Geschöpfe aufführen, wurde man zum ersten Male genauer durch die Cooksche Weltumsegelung bekannt. Auch die russische Südseeexpedition, an der Chamisso teilnahm (1814- 1818), brachte manche wichtige Beobachtung. Die bedeutendste Arbeit über Korallen und Korallenriffe veröffentlichte 1842 Charles Darwin auf Grund der Ergebnisse der von ihm ausgeführten Beagle- Expedition254 . Von ihm rührt die Einteilung der Korallenbauten in Saumriffe, Wallriffe und Lagunenriffe (Atolle) her, sowie die Annahme, daß sich aus einem Saumriff infolge der säkularen Senkung des Meeresbodens zunächst ein Wallriff und schließlich ein Atoll bildet. Darwin geht, um jene eigenartigen Bildungen zu erklären, von einer mit Korallenriffen umsäumten Insel aus. Wenn eine solche Insel mit ihrem Riff sich langsam senkt, so wird die lebende Masse, die sich am Rande des Riffes in der Brandung badet, so lange wachsen, bis sie die Oberfläche wiedergewinnt. Das Wasser wird gleichzeitig an der Küste emporsteigen, so daß die Insel niedriger und kleiner, und dementsprechend der Kanal zwischen dem inneren Rande des Riffes und der Küste breiter wird. So entsteht ein Wallriff. Sinkt dieses langsam abwärts, so werden die Korallen fortfahren, kräftig aufwärts zu wachsen. In dem Maße wie die Insel sinkt, wird das Wasser Zoll für Zoll die Küste erobern, die Bergspitzen, die zuerst getrennte Inseln innerhalb des Riffes bildeten, werden verschwinden, bis endlich der letzte und höchste Gipfel untertaucht. In dem Augenblick, in dem dies eintritt, hat sich ein vollkommenes Atoll gebildet.
Wenn die Folgezeit auch lehrte, daß Darwins Theorie nicht sämtliche Probleme aufklärt, die uns die Korallenriffe und die Koralleninseln darbieten, so hat sie sich im großen und ganzen doch als zutreffend erwiesen. Auch die neuerdings als geologisches Forschungsmittel in Aufnahme gekommenen Tiefbohrversuche konnten Darwins Ansichten nur bestätigen. Die Bohrungen ergaben stellenweise eine Mächtigkeit der Korallenbildungen, die sich mit der Theorie, daß diese Bildungen durch Anschwemmungen entstanden seien, nicht vereinigen ließ. Auch die Pflanzenwelt wurde in dieser Periode in ihrer geologischen Bedeutung gewürdigt. Seit 1830 etwa bediente man sich zur Untersuchung der pflanzlichen Überreste des Mikroskops, das später, nachdem man das Verfahren der Dünnschliffe ausgebildet hatte, bei der Untersuchung der Gesteine eine solch große Rolle spielen sollte. Man vermochte mit immer größerer Sicherheit den pflanzlichen Ursprung der fossilen Brennstoffe und die auf einen gleichen Ursprung hinweisende Struktur der verkieselten Hölzer nachzuweisen. Die Mächtigkeit der pflanzlichen Überreste ließ auch schon erkennen, daß ihre Bildung unermeßliche Zeiträume erfordert hat. Wenn man sich auch von dem Dogma, daß die Arten konstant seien und daß eine Folge von Neuschöpfungen stattgefunden habe, nicht ganz frei zu machen wußte, so wurde dieses Dogma durch die Fülle der paläontologischen Entdeckungen doch immer mehr erschüttert. Unger zum Beispiel, der zu den Begründern der Phytopaläontologie gehört, nahm für die Entwicklung der Vegetation als sicher an, daß sich die Pflanzenwelt stufenweise mit den großen geologischen Perioden herausgebildet habe. Auch auf dem Gebiete der Gebirgskunde trat an die Stelle der Katastrophenlehre die Vorstellung einer allmählichen, aus den bekannten physikalischen Kräften zu begreifenden Entstehung. Während man vorher die großen Kettengebirge durch einen aus dem Innern der Erde in radialer Richtung wirkenden Druck entstehen ließ, begann man sie seit 1830 als Runzeln zu erkennen, die durch einen seitlichen Schub emporgefaltet werden. Beobachtungen, die im Schweizer Jura gemacht wurden, der noch heute als der reinste
Typus eines Faltengebirges gilt, ließen zuerst an den alten Anschauungen irre werden. Gleichzeitig griff auch eine richtige Vorstellung von dem Zustandekommen derjenigen Phänomene Platz, die man als glazial bezeichnet. Man begann, weit von den heutigen Gletschern entfernte Geschiebe und Gesteinsschrammen auf eine frühere gewaltige Vergletscherung unserer heutigen Gebirge zurückzuführen. Zur Erforschung des Erratikums gesellte sich, seitdem John Ross auf seiner Polarfahrt aus der Tiefe von 2000 Metern Schlamm vom Meeresboden heraufgeholt hatte, die Tiefseeforschung. Jetzt erst war man imstande, ein klares Bild von dem Aufbau der geologischen Schichten zu gewinnen. Wie diese Ansätze sich weiter entwickelten, wird an späterer Stelle gezeigt werden. Hier genügte der Nachweis, daß auch die Entwicklung der Geologie auf jene große Reform hindrängte, die um die Mitte des 19. Jahrhunderts die Naturwissenschaften umgestalten sollte.
9. Die Ausdehnung des Energieprinzips auf sämtliche Naturwissenschaften. Die Keime des Energieprinzips oder des Gesetzes von der Einheit und der Erhaltung der Kraft lassen sich bis in das 18. Jahrhundert und, wenn man nach den ersten Andeutungen sucht, sogar noch weiter zurückverfolgen. In der Entwicklung der Naturwissenschaften spielen die unlösbaren Probleme eine große Rolle. Das Bemühen Gold zu machen, hat zu vielen wichtigen chemischen Entdeckungen geführt. Eine ähnliche treibende Kraft wie das Goldproblem der Alchemisten besaß für die Mathematik das Problem der Quadratur des Kreises. In ihrem Suchen nach seiner Lösung wurde die Mathematik in hohem Grade gefördert, und das Problem kam erst zur Ruhe, als man die Unmöglichkeit seiner Lösung, nicht nur infolge der vielen vergeblichen Versuche eingesehen, sondern sie mathematisch bewiesen hatte. Auch die Physik hatte ihr unlösliches Problem. Ein jeder kennt es unter dem Namen des »Perpetuum mobile«. Eine Maschine, die ohne von außen zufließende Energie immerfort arbeitet! Was konnte es Wertvolleres geben? Das Nachgrübeln über das »Perpetuum mobile« dauerte so lange, bis im 18. Jahrhundert die Erkenntnis heranreifte, daß man auch hier Unmögliches gewollt habe. An die Stelle des unwissenschaftlichen Suchens nach einem »Perpetuum mobile« trat jetzt das wissenschaftliche »Prinzip vom ausgeschlossenen Perpetuum mobile« oder das Prinzip von der Erhaltung der Kraft. Hervorgegangen war das Prinzip aus der Mechanik, und auf diese blieb es zunächst beschränkt. Die Untersuchung des Pendels bietet ein leicht faßliches Beispiel. Die Pendelbewegung besteht ja im Grunde genommen in dem Herabfallen und dem Emporsteigen eines Körpers. In seiner Anwendung auf diesen Vorgang lautet das Prinzip von der Erhaltung der Kraft: Wenn man die Richtung eines frei fallenden Körpers ändert, so kann er nur bis zu seiner ursprünglichen
Höhe wieder emporsteigen, da die Wirkung stets der Ursache gleichwertig ist. Es dauerte lange, bis man diesen Grundsatz ausgehend von der Mechanik auf die übrigen Naturerscheinungen anwandte. Dies rührte daher, daß man die Wärme, das Licht, die Elektrizität, den Magnetismus als feine unwägbare Stoffe, als Imponderabilien, auffaßte. Natürlich war damit eine scharfe Grenze zwischen der Physik jener ungreifbaren Imponderabilien und der Mechanik gegeben, da diese nur ruhende und bewegte Massen kennt und nach der Ursache von Ruhe und Bewegung forscht. Die erste Brücke von der Mechanik als Massenbewegung wurde in das Gebiet der Wärmelehre hinübergeschlagen. Wo Massenbewegung vernichtet wird, tritt Erwärmung ein. Umgekehrt läßt sich Wärme in Massenbewegung verwandeln. So kam es, daß die Hypothese von einem unwägbaren Wärmestoff der Vorstellung wich, daß wir es in der Körperwärme gleichfalls mit einer Bewegung und zwar mit einer inneren Bewegung zu tun haben. Eine derartige, innere Bewegung ließ sich kaum anders denken als ein Schwingen der kleinsten Körperteilchen. Daraus ergab sich ganz von selbst die Wiederbelebung der schon im Altertum entstandenen atomistischen Hypothese. Auch die Entwicklung der Chemie hatte die Wiederaufnahme der atomistischen Hypothese notwendig gemacht. Die chemischen Vorgänge wurden als ein Zusammentreten der Atome zu Molekülen und ein Zerfallen der Moleküle in einfachere und schließlich in Atome gedeutet. Wie aus der Wärmelehre, so verschwanden die Imponderabilien auch aus den übrigen Gebieten der Physik. Der Lichtstoff, das elektrische Fluidum, die verschiedenen Magnetismen, sie alle mußten der mechanischen Naturerklärung das Feld räumen. Jede Kraft erschien als Bewegung und die Umwandlung der Kräfte nur als eine Änderung in der Form der Bewegung. Durch bloßes Reiben geeigneter Stoffe oder auch durch chemische Umsetzung erzeugt man Elektrizität. Man lernte sie in chemische Wirkungen, in Licht, in Wärme, in Magnetismus umwandeln. Auf diesen mannigfachen Umsetzungen beruht die überall in unser Leben eingreifende Elektrotechnik. Ihre Geburtsstunde fällt mit der
Entdeckung des Gesetzes von der Erhaltung der Kraft zusammen. Es ist das kein Zufall. Denn gerade die Umformungen des durch ein mechanisches Triebwerk erzeugten elektrischen Stromes haben neben anderen Beobachtungen zur Erkenntnis jenes großen, als Energieprinzip bezeichneten Gesetzes geführt. Das Energieprinzip darf nicht als die Entdeckung eines einzelnen betrachtet werden. Wir sahen in den vorhergehenden Abschnitten dieses Bandes, wie sich die große Verallgemeinerung, die es in sich birgt, auf nahezu sämtlichen Gebieten allmählich vorbereitete. Zum klaren Ausdruck gelangte das Prinzip im fünften Jahrzehnt des 19. Jahrhunderts durch drei Männer, die unabhängig voneinander dazu gelangten. Es waren dies die Deutschen Mayer und Helmholtz und der Engländer Joule. Auch der dänische Ingenieur Colding wird wohl zu den Begründern des Energieprinzips gezählt. Sein Verdienst ist jedoch weit geringer einzuschätzen als dasjenige der drei an erster Stelle genannten Forscher. Mayer255 ging bei der Aufstellung des Energieprinzips von physiologischen Beobachtungen aus. Als er sich im Jahre 1840 in Java aufhielt, fiel es ihm bei Aderlässen auf, daß das Blut der Armvene eine ungemeine Röte besaß, so daß man glauben konnte, eine Arterie getroffen zu haben256 . Den ansässigen europäischen Ärzten war dieses Verhalten des Blutes von Personen, welche den Übergang aus einem gemäßigten Klima zur Glut der Tropen durchmachen, wohl bekannt, ohne daß dadurch ihr Nachdenken besonders rege geworden wäre, während Mayer, ausgehend von dieser unscheinbaren Beobachtung, zu dem tiefsten Einblick in den Zusammenhang des Naturganzen gelangen sollte. Indem er die Farbenänderung, welche das Blut in den Kapillargefäßen erleidet, als den sichtbaren Reflex der in dem Körper vor sich gehenden Oxydation betrachtete257 , kam Mayer auf den Gedanken, nach einer Größenbeziehung zwischen der Wärmeentwicklung und dem oxydierten Material zu suchen, um, wie er sich ausdrückt, die Bilanz zwischen Leistung und Verbrauch des Organismus zu ziehen. Da nun ein Tier die Fähigkeit besitzt, Wärme auf mechanische Art, z. B. durch Reibung hervorzurufen, so erhebt sich die Frage, ob die gesamte,
teils unmittelbar, teils auf mechanischem Wege, vom Organismus erzeugte Wärme dem im Körper vor sich gehenden Verbrennungseffekte quantitativ entspricht oder äquivalent ist. Wenn wir dies bejahen, so ist auch zu vermuten, daß die zur Gewinnung von Wärme auf mechanischem Wege aufgewandte Arbeit einem bestimmten Bruchteil dieses Effektes entsprechen wird. So wurde Mayer darauf geführt, aus der physiologischen Verbrennungstheorie auf eine unveränderliche Größenbeziehung zwischen Wärme und Arbeit zu schließen. Die physikalische Forschung war damals schon auf dem Punkte angelangt, daß Mayer, ohne selbst Versuche anzustellen, das Äquivalent zwischen Wärme und Arbeit aus den vorhandenen Daten zu berechnen vermochte. Aus der Wärmemenge, die verbraucht wird, wenn ein Gas mit Überwindung eines darauf lastenden Druckes, also unter Leistung von Arbeit, sich ausdehnt, ergab sich, daß diejenige Arbeit, welche zum Emporheben eines Gewichtes auf die Höhe von 365 Metern erforderlich ist, einer Wärmemenge entspricht, welche die Temperatur des gleichen Gewichtes Wasser von 0° auf 1° erhöhen würde258 . Spätere Versuche haben für dieses mechanische Wärmeäquivalent den Wert von 423 Kilogrammetern ergeben. Mayers Berechnung und die ihn leitenden Überlegungen seien in folgendem kurz wiedergegeben. Mayer knüpft an den früher geschilderten Überströmungsversuch Gay-Lussacs259 an. Gay- Lussac hatte gezeigt, daß ein Gas unter Umständen sein Volumen vergrößern kann, ohne dabei im ganzen eine Temperaturveränderung zu erfahren. Mayer hat diesen Versuch richtig gedeutet und zur Grundlage für seine Ableitungen gewählt. Gay-Lussacs Versuch bewies ihm, daß mit der Ausdehnung eines Gases an sich kein Wärmeverbrauch verknüpft ist, wie man anfänglich im Banne der älteren Stofftheorie geglaubt hatte, sondern daß ein Gas nur dann eine Temperaturverminderung erfährt, wenn es bei seiner Ausdehnung einen Druck überwindet, mit anderen Worten, Arbeit leistet. Mit dieser Erkenntnis setzte Mayer die vor ihm bekannt gewordene und quantitativ untersuchte Erscheinung in Beziehung, daß ein Gas, wenn es sich unter konstantem Drucke ausdehnt, mehr
Welcome to our website – the perfect destination for book lovers and knowledge seekers. We believe that every book holds a new world, offering opportunities for learning, discovery, and personal growth. That’s why we are dedicated to bringing you a diverse collection of books, ranging from classic literature and specialized publications to self-development guides and children's books. More than just a book-buying platform, we strive to be a bridge connecting you with timeless cultural and intellectual values. With an elegant, user-friendly interface and a smart search system, you can quickly find the books that best suit your interests. Additionally, our special promotions and home delivery services help you save time and fully enjoy the joy of reading. Join us on a journey of knowledge exploration, passion nurturing, and personal growth every day! ebookbell.com

Weitere ähnliche Inhalte

PDF
Minimalist Syntax 1st Edition Randall Hendrick
vondannobossaao
 
PDF
The Syntax Of Adjectives The Syntax Of Adjectives A Comparative Study
vonbiblekavefi82
 
PDF
Between Phonology And Phonetics Polish Voicing Eugeniusz Cyran
vonayustedrayfa
 
PDF
Between Phonology And Phonetics Polish Voicing Eugeniusz Cyran
vonayustedrayfa
 
PDF
Strength Relations In Phonology Kuniya Nasukawa Editor Phillip Backley Editor
vonkuruckulava
 
PDF
Strength Relations In Phonology Kuniya Nasukawa Editor Phillip Backley Editor
vonkuruckulava
 
PDF
Two Prime Movers Of Globalization The History And Impact Of Diesel Engines An...
vonbiblekavefi82
 
PDF
Health Informatics A Patientcentered Approach To Diabetes Barbara M Hayes Wil...
vonbiblekavefi82
 
Minimalist Syntax 1st Edition Randall Hendrick
vondannobossaao
 
The Syntax Of Adjectives The Syntax Of Adjectives A Comparative Study
vonbiblekavefi82
 
Between Phonology And Phonetics Polish Voicing Eugeniusz Cyran
vonayustedrayfa
 
Between Phonology And Phonetics Polish Voicing Eugeniusz Cyran
vonayustedrayfa
 
Strength Relations In Phonology Kuniya Nasukawa Editor Phillip Backley Editor
vonkuruckulava
 
Strength Relations In Phonology Kuniya Nasukawa Editor Phillip Backley Editor
vonkuruckulava
 
Two Prime Movers Of Globalization The History And Impact Of Diesel Engines An...
vonbiblekavefi82
 
Health Informatics A Patientcentered Approach To Diabetes Barbara M Hayes Wil...
vonbiblekavefi82
 

Empfohlen

PDF
Artificial Intelligence, Data and Competition – SCHREPEL – June 2024 OECD dis...
vonOECD Directorate for Financial and Enterprise Affairs
 
PDF
Storytelling For The Web: Integrate Storytelling in your Design Process
vonChiara Aliotta
 
PDF
Everything You Need To Know About ChatGPT
vonExpeed Software
 
PDF
How to Leverage AI to Boost Employee Wellness - Lydia Di Francesco - SocialHR...
vonSocialHRCamp
 
PDF
2024 State of Marketing Report – by Hubspot
vonMarius Sescu
 
PDF
2024 Trend Updates: What Really Works In SEO & Content Marketing
vonSearch Engine Journal
 
PDF
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
vonKurio // The Social Media Age(ncy)
 
PDF
Product Design Trends in 2024 | Teenage Engineerings
vonPixeldarts
 
PDF
5 Public speaking tips from TED - Visualized summary
vonSpeakerHub
 
PDF
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
vonThinkNow
 
PDF
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024
vonSearch Engine Journal
 
PDF
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search Intent
vonLily Ray
 
PDF
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd
vonClark Boyd
 
PDF
Getting into the tech field. what next
vonTessa Mero
 
PDF
Skeleton Culture Code
vonSkeleton Technologies
 
PDF
How to have difficult conversations
vonRajiv Jayarajah, MAppComm, ACC
 
PDF
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024
vonNeil Kimberley
 
PPTX
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024
vonAlbert Qian
 
PDF
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)
voncontently
 
PDF
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdf
vonmarketingartwork
 
Artificial Intelligence, Data and Competition – SCHREPEL – June 2024 OECD dis...
vonOECD Directorate for Financial and Enterprise Affairs
 
Storytelling For The Web: Integrate Storytelling in your Design Process
vonChiara Aliotta
 
Everything You Need To Know About ChatGPT
vonExpeed Software
 
How to Leverage AI to Boost Employee Wellness - Lydia Di Francesco - SocialHR...
vonSocialHRCamp
 
2024 State of Marketing Report – by Hubspot
vonMarius Sescu
 
2024 Trend Updates: What Really Works In SEO & Content Marketing
vonSearch Engine Journal
 
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
vonKurio // The Social Media Age(ncy)
 
Product Design Trends in 2024 | Teenage Engineerings
vonPixeldarts
 
5 Public speaking tips from TED - Visualized summary
vonSpeakerHub
 
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
vonThinkNow
 
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024
vonSearch Engine Journal
 
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search Intent
vonLily Ray
 
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd
vonClark Boyd
 
Getting into the tech field. what next
vonTessa Mero
 
Skeleton Culture Code
vonSkeleton Technologies
 
How to have difficult conversations
vonRajiv Jayarajah, MAppComm, ACC
 
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024
vonNeil Kimberley
 
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024
vonAlbert Qian
 
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)
voncontently
 
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdf
vonmarketingartwork
 

Localism Versus Globalism In Morphology And Phonology Embick

  • 1.
    Localism Versus GlobalismIn Morphology And Phonology Embick download https://ebookbell.com/product/localism-versus-globalism-in- morphology-and-phonology-embick-56399300 Explore and download more ebooks at ebookbell.com
  • 2.
    Here are somerecommended products that we believe you will be interested in. You can click the link to download. Patriot Verses Loyalist Si Sheppard Adam Hook https://ebookbell.com/product/patriot-verses-loyalist-si-sheppard- adam-hook-230213324 Localism And The Ancient Greek Citystate 1st Edition Hans Beck https://ebookbell.com/product/localism-and-the-ancient-greek- citystate-1st-edition-hans-beck-49152108 Localism Landscape And The Ambiguities Of Place Germanspeaking Central Europe 18601930 1st Edition David Blackbourn James Retallack https://ebookbell.com/product/localism-landscape-and-the-ambiguities- of-place-germanspeaking-central-europe-18601930-1st-edition-david- blackbourn-james-retallack-51589100 Localism And The Ancient Greek Citystate Hans Beck https://ebookbell.com/product/localism-and-the-ancient-greek- citystate-hans-beck-51762870
  • 3.
    Localism And NeighbourhoodPlanning Power To The People Sue Brownill Editor Quintin Bradley Editor https://ebookbell.com/product/localism-and-neighbourhood-planning- power-to-the-people-sue-brownill-editor-quintin-bradley- editor-51809648 Localism And The Ancient Greek Citystate Hans Beck https://ebookbell.com/product/localism-and-the-ancient-greek- citystate-hans-beck-23277242 Localism In The Mass Age A Front Porch Republic Manifesto Mark T Mitchell Editor Jason Peters Editor https://ebookbell.com/product/localism-in-the-mass-age-a-front-porch- republic-manifesto-mark-t-mitchell-editor-jason-peters-editor-42956650 Locating Localism Statecraft Citizenship And Democracy Jane Wills https://ebookbell.com/product/locating-localism-statecraft- citizenship-and-democracy-jane-wills-51808202 Media Localism The Policies Of Place 1st Edition Christopher Ali https://ebookbell.com/product/media-localism-the-policies-of- place-1st-edition-christopher-ali-42844574
  • 6.
    Localism versus Globalismin Morphology and Phonology
  • 7.
    Linguistic Inquiry Monographs SamuelJay Keyser, general editor A complete list of books published in the Linguistic Inquiry Monographs series appears at the back of this book.
  • 8.
    Localism versus Globalismin Morphology and Phonology David Embick The MIT Press Cambridge, Massachusetts London, England
  • 9.
    6 2010 MassachusettsInstitute of Technology All rights reserved. No part of this book may be reproduced in any form by any electronic or mechanical means (including photocopying, recording, or informa- tion storage and retrieval) without permission in writing from the publisher. MIT Press books may be purchased at special quantity discounts for business or sales promotional use. For information, please e-mail special_sales@mitpress.mit .edu or write to Special Sales Department, The MIT Press, 55 Hayward Street, Cambridge, MA 02142. This book was set in Times New Roman and Syntax on 3B2 by Asco Typesetters, Hong Kong. Printed and bound in the United States of America. Library of Congress Cataloging-in-Publication Data Embick, David, 1970– Localism versus globalism in morphology and phonology / David Embick. p. cm. — (Linguistic inquiry monographs) Includes bibliographical references and index. ISBN 978-0-262-01422-9 (hardcover : alk. paper) — ISBN 978-0-262-51430-9 (pbk. : alk. paper) 1. Grammar, Comparative and general—Morphology. 2. Grammar, Comparative and general—Phonology. 3. Grammar, Comparative and general—Word formation. I. Title. P241.E43 2010 4150 .9—dc22 2009054140 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
  • 10.
    Contents Series Foreword vii Prefaceix Acknowledgments xi 1 Introduction: (Morpho)syntax versus (Morpho)phonology 1 1.1 Localism versus Globalism; Serialism versus Parallelism 3 1.2 (Phonologically Conditioned) Allomorphy 5 1.3 Surface Forms, Competition, and the Schism 8 1.4 Prospectus: A Localist Theory 12 1.5 Prospectus: Localism versus Globalism 20 1.6 Implications 25 I A Localist Theory 2 A Localist Theory 29 2.1 Syntax and Morphology 30 2.2 Contexts for Allomorphy: Toward a Localist Theory 43 2.3 Implementation of the Localist Theory 49 2.4 Vocabulary Items 60 2.5 Potential ‘‘Long-Distance’’ E¤ects 63 2.6 Core Predictions of the C1-LIN Theory 66 3 Applications and Implications 69 3.1 Illustrations I: Visibility and Linear Intervention 70 3.2 Illustrations II: Cyclicity and Domain E¤ects 77 3.3 Case Studies: Inner/Outer A‰xation 92 3.4 Morphology and Phonology 97 3.5 Conclusion to Part I 108
  • 11.
    II Phonologically ConditionedAllomorphy 4 Phonologically Conditioned Allomorphy: The Globalist Intuition 111 4.1 Morphology-Phonology Relations 112 4.2 Allomorphy and Globalism 114 4.3 Generalizations and Formal Predictions 119 4.4 Outline 121 5 On the Intuition behind Phonological Selection 123 5.1 Phonological Selection and Ordering Allomorphs 125 5.2 Djabugay Case Allomorphy 133 5.3 Yidił Case Allomorphy 141 5.4 Conclusions 154 6 Potentially Global Interactions Are Resolved Locally 155 6.1 From Opacity E¤ects to Global Interactions 157 6.2 Allomorphy and Nonlocal Application 161 6.3 Case Study: Arguments for Global Optimization in Latin 172 6.4 Paradigm (Non)uniformity: Outward-Sensitivity Redux 183 6.5 Summary 186 7 Discussion 187 7.1 The Program I: Competition, Localism, Cyclicity 189 7.2 The Program II: Patterns in the Data 190 7.3 Epilogue: Phonology without Morphology/Syntax? 192 Notes 193 References 205 Index 215 vi Contents
  • 12.
    Series Foreword We arepleased to present the sixtieth in the series Linguistic Inquiry Monographs. These monographs present new and original research be- yond the scope of the article. We hope they will benefit our field by bring- ing to it perspectives that will stimulate further research and insight. Originally published in limited edition, the Linguistic Inquiry Mono- graphs are now more widely available. This change is due to the great in- terest engendered by the series and by the needs of a growing readership. The editors thank the readers for their support and welcome suggestions about future directions for the series. Samuel Jay Keyser for the Editorial Board
  • 14.
    Preface The research presentedin this book came about as a consequence of my thinking about competition in the grammar, a topic explored in Embick 2007a and Embick and Marantz 2008. The general picture that emerges in those papers is that the grammar allows no competition among com- plex objects (words, phrases, etc.); rather, competition is restricted to the allomorphy of individual nodes. This view, motivated primarily by inves- tigations on morphosyntax, is incompatible with the dominant view in phonological theory, Optimality Theory (OT), which posits competition among infinite sets of complex objects. The conflict between these posi- tions reduces to a form of the debate between derivational and non- derivational views of grammar: more specifically, whether the grammar functions in localist or globalist terms. Determining how to make empirical comparisons between such large positions like this, and the di¤erent frameworks that embody them, is at the heart of this book. The main argument is that patterns of allomorphy implicate general questions about locality, and specific questions about the manner in which (morpho)syntax relates to (morpho)phonology. Allomorphy in general thus provides a crucial test case for comparing localism and globalism. With its specific focus on allomorphy, this book presents two major results. First, it articulates a theory of cyclic derivation, which is central to understanding patterns of allomorphic interaction, and shows how lin- ear adjacency plays a further role in relationships in phonological form. Second, it shows that this type of localist theory and various globalist theories can be compared directly in the domain of phonologically condi- tioned allomorphy, and that the localist theory makes the correct empiri- cal predictions. The arguments presented below will stand or fall on their own. Further comments are in order, however, concerning how to interpret these results. In my view, it would be possible to conclude from the arguments
  • 15.
    in this bookthat the localist theory is correct for morphosyntax, but that, at least for certain parts of the phonology, a globalist architecture is required. That is to say, it could be discovered that there are generaliza- tions about phonology outside the domain of allomorphy that crucially require globalism. This conclusion is possible, but it should be treated with extreme caution. The idea that a large part of the phonological grammar operates in ways that are utterly indi¤erent to or incompatible with the system for generating complex objects is suspicious, or at the least unfortunate. It would mean that part of the way that complex objects receive their phonological form derives crucially from the manner in which these forms are generated, and that another part derives from a system that operates in radically di¤erent terms. More precisely, the mor- phosyntax would generate a structured representation of a complex form, linearize it, give phonological form to the morphemes, and so on; and then another system would start up, generate infinite competitors from this object, and assess them with respect to well-formedness. The empiri- cal argumentation required to motivate this type of hybrid architecture would have to show beyond any doubt that two fundamentally distinct systems like this are required. In my view, the most productive research program is to meet these issues head-on. Rather than assuming that morphosyntax and morpho- phonology might be fundamentally di¤erent, and ignoring questions about unification, it should be assumed that there is no extreme di¤erence between these facets of grammar. My hope is that the research presented here provides a basis for future work along these lines. While there are many areas that could be investi- gated as a follow-up to this line of inquiry, one general type of question for future work is whether the types of arguments developed for allomor- phy in this book can be constructed in other parts of phonology, to bring empirical (and not conceptual) arguments to bear on the question of localism versus globalism. These points are particularly relevant given some other directions of recent research. For example, some versions of OT have moved away from full globalism (e.g., stratal OT, in Kiparsky’s (2000) sense); other versions of OT that have emerged recently are radi- cally serialist in nature (see, e.g., McCarthy 2008; Wolf 2008). While I do not review the latter approaches in detail here, the move toward the kind of localism that arises from serial ordering certainly deserves to be noted. What remains to be seen is whether the remaining globalism in such theories (comparison of complex forms at individual derivational steps) leads to predictions that can be distinguished empirically from those of the type of theory presented in part I of this book. x Preface
  • 16.
    Acknowledgments I am gratefulto many people who have discussed these ideas with me during the time I was writing this book. For detailed comments on manuscript versions of the book, and for nu- merous discussions of its core substance, I thank Morris Halle and Alec Marantz. Morris deserves special mention for having read/commented on/su¤ered through innumerable prior versions, always insisting on improvements that made every aspect of the work better. Alec’s com- ments at a key point in the fall of 2008 led to a reformulation of many central proposals in part I of the book and to some significant clarifica- tions and extensions in part II. I hope that the end product is worthy of this attention. Many people have contributed substantially to the work presented here, both in discussions of this (and related) material and in providing comments on earlier versions of subparts of the book. To name a few, I would like to thank Jonathan Bobaljik, Gene Buckley, Andrea Calabrese, Andrew Carstairs-McCarthy, Aviad Eilam, Bill Idsardi, Tony Kroch, Laurel MacKenzie, Rolf Noyer, Marjorie Pak, and Don Ringe. Special mention is due to what I will call the Roca group, for arranging a seminar in July/August 2008 in the Maestrı́a en Lingüı́stica, Universi- dad Nacional del Comahue, General Roca, Argentina, where I lectured on a first version of this book. Thanks to Adriana Alvarez, Moira Alvarez, Mercedes Pujalte, Andrés Saab, and Pablo Zdrojewski for many discussions in the class and outside of it. Earlier versions of the material found in this book were presented at Cornell University (SPINE III); III Encuentro de Gramática Genera- tiva (Mendoza, Argentina); the University of Maryland, College Park; McGill University; the Spring 2008 morphophonology seminar at the University of Pennsylvania that I co-taught with Gene Buckley; and my Spring 2009 seminar in morphology. Thanks to the audiences at these
  • 17.
    talks and participantsin these seminars for o¤ering comments that improved this work in more ways than I could list easily. Finally, I would like to thank the MIT Press—Jay Keyser, Ada Brun- stein, and Anne Mark in particular—for working with me on this project. xii Acknowledgments
  • 18.
    1 Introduction: (Morpho)syntaxversus (Morpho)phonology Theories of grammar (and of language more generally) make specific claims about how the di¤erent facets of language are analyzed, often in ways that create partitions that are at odds with descriptive works, and, notably, at odds with each other. Although di¤erent theories propose very di¤erent models of the grammar at an architectural level, and the questions involved in distinguishing among competing theories are often quite subtle, the ultimate assessment of questions of this type is empir- ical. For example, there is no way of knowing based on conceptual or a priori considerations whether ‘‘phonology’’ and ‘‘morphology’’ consti- tute one component of the grammar, or more than one. This is a question that has to be answered by taking specific models that make competing claims about these facets of linguistic knowledge, and comparing the empirical predictions these models make. While conceptual considera- tions about a particular type of explanation are discussed to some extent below—mostly to highlight why the empirical questions are the most important—it must be emphasized from the outset that the crucial com- parisons are always to be found in the empirical predictions made by dif- ferent theories. The question central to this work concerns how the system (or systems) responsible for deriving and representing the syntactic and morphological properties of complex expressions is related to the system that computes the phonological form of these expressions. In terms that look ahead to the details examined below, this is the question of whether morphology is computed in the same system as phonology—in which case morpholog- ical and phonological computations can in principle interact globally with each other—or whether morphology and phonology are computed by distinct linguistic systems, organized serially in a way that restricts poten- tial interactions. This book is a sustained argument for the position that phonological form is computed in a way that is directly linked to the generative pro-
  • 19.
    cedure responsible forcreating complex expressions, and that (morpho)- syntax and (morpho)phonology interact in a limited way that reflects the serial organization of these parts of the grammar. In the particular model of grammatical organization that I argue for, phonological computations apply after syntactic structures have been spelled out cyclically and pro- cessed morphologically (perhaps with interleaving; see below). Morpho- logical operations—in particular, those responsible for allomorphy, in which the phonological forms of morphemes are determined—are con- strained by the cyclic organization of the grammar and by the local domains that are defined by syntax and syntactic relations. The deriva- tional properties of this approach thus place significant restrictions on potential interactions between morphosyntax and morphophonology. This derivational view of grammar di¤ers substantially from what has been the prevailing view in phonological theory, where much recent re- search has concentrated on developing nonderivational theories. The spe- cific questions addressed in this book are part of the more general debate between derivational and nonderivational theories, initiated in the recent theoretical context with the development of Optimality Theory and other surface-oriented theories of grammar. This book approaches the general debate between these opposing positions by looking at allomorphy in nat- ural language, a phenomenon that lies at the interface of morphosyntax and morphophonology. The central point is that allomorphic alternations provide decisive empirical evidence in favor of the derivational view. Before the discussion advances to technical points, a note is in order about the connotations of some of the terms used in this book. The de- bate between derivational and nonderivational theories has been at the center of some of the most significant and heated theoretical discussions in linguistic theory. In framing the particular questions that are addressed in this book, I will use another set of general terms for describing the opposing theoretical positions to be examined: specifically, I write in terms of localist versus globalist theories on the one hand, and serialist versus parallelist theories on the other. These terms are not as charged as derivational versus nonderivational are. Moreover, they identify di¤er- ences in theoretical approaches at a finer level of granularity than the der- ivational versus nonderivational distinction does. But the concession to greater detail that motivates this terminological choice—and the air of impartiality that might be associated with the new terms—should not mask the main line of argument of this book. The arguments presented here are part of the derivational versus nonderivational debate, and they come down squarely on one side. When morphosyntactic and morpho- 2 Chapter 1
  • 20.
    phonological data areexamined carefully in the domain of allomorphy, the empirical evidence in favor of the localist and serialist view—that is, for a strongly derivational model of grammar—is overwhelming. 1.1 Localism versus Globalism; Serialism versus Parallelism This book focuses on two ways in which derivational approaches to pho- nological form di¤er from nonderivational approaches. In both types of approach, the phonology characterizes the relation between abstract un- derlying representations, which consist of morphemes that are grouped into words and phrases by the syntax, and surface representations that are linear sequences of segments. In the derivational approach, this rela- tion is characterized by a series of local changes, each of which typically involves a single target in an environment that is locally determined. In nonderivational approaches like Optimality Theory, by contrast, neither of these restrictions holds: the relation between underlying and surface representations is not defined as the result of changes that are applied serially in local environments. To highlight these di¤erences between approaches, the derivational approach is referred to below as localist/ serialist, and the Optimality Theory alternative as globalist/parallelist. In the contemporary theoretical context, the prevailing views in syntac- tic theory and in phonological theory o¤er strikingly di¤erent stances on the question of localism/serialism versus globalism/parallelism. In syntactic theory, the Minimalist Program developed in Chomsky 1993 and subsequent work continues a great deal of earlier research in advancing a theory in which syntactic relations are inherently local. Par- ticular emphasis in this approach is placed on the idea that derivations are serial. Each computational operation is given a step in a derivation, and these computational steps are ordered so that the output of one step is the input to the next. Serial derivation enforces a kind of localism, by restricting the information that is available at any particular stage of computation. This program and the theories that derive from it are local- ist and serialist in nature. The phonological theory worked out in Chomsky and Halle 1968 is localist and serialist in the sense just described. However, phonological theory is at present dominated by Optimality Theory (OT) (McCarthy and Prince 1993; Prince and Smolensky 1993), which takes a globalist and parallelist view of the grammar. OT dispenses with many of the assump- tions of earlier generative phonology, in which an underlying represen- tation is subjected to a serially ordered set of rules that e¤ect local Introduction 3
  • 21.
    changes to therepresentation and ultimately derive a surface form. The earlier (localist and serialist) view is replaced by an architecture in which an input form is paired with a set of potential surface expres- sions, and a system of ranked constraints selects the winner of the competition among them. A defining property of this globalist and par- allelist type of view is that the factors that force a change in the output relative to the input need not be structurally close to the locus of the alternation. Another defining property of globalist theories like OT is that mor- phology and phonology are not serially related to one another, but are in- stead computed in the same system. This architectural premise constitutes another departure from earlier models of phonological computation. In Chomsky and Halle’s (1968) theory and later versions of generative pho- nology, morphological processes are followed by phonological rule appli- cation. Although these distinct systems are interleaved in some theories (e.g., Lexical Phonology and Morphology, as in Kiparsky 1982), the ways in which they can interact are restricted by their serial organization. The opposing positions defined by serialism versus parallelism and localism versus globalism are particularly acute in the domain of mor- phology, where current theories of (morpho)syntax and current theories of (morpho)phonology take positions that are incompatible with each other. The morphosyntactic theory developed here, Distributed Morphology, takes a localist and serialist view of syntax and sound (and meaning as well), holding that phonology interprets the output of the syntactic deri- vation. In frameworks like OT, as just mentioned, morphology and pho- nology are computed in the same system. It is thus predicted that phonological constraints may in some cases outrank syntactic or morpho- logical constraints, such that the morphological properties of an expres- sion could potentially be determined by output phonology or by the global properties of surface forms, in ways that cannot be formulated in localist and serialist theories. This prediction is especially important in the domain of allomorphy, as will be made clear below. While the theories discussed above di¤er in practical terms, in the sense that research in Distributed Morphology is more oriented toward syntax, and research in OT is more oriented toward phonology, they overlap con- siderably in terms of what they seek to explain, and it must be asked di- rectly why they di¤er so fundamentally. The opposing views of grammar hypothesized by these frameworks make for a sort of schism between (morpho)syntax and (morpho)phonology. To a first approximation, this 4 Chapter 1
  • 22.
    schism suggests twopossible outcomes to the research now in progress. The first is that one of the two theories is simply incorrect. The second is that they are both correct, and that morphosyntax and phonology are dis- tinct and disconnected systems, in some profound sense. These are funda- mental points, and progress can be made by comparing the di¤erent predictions made by localist/serialist and globalist/parallelist theories in key domains like allomorphy, where each has something to say. Since the primary issue here is whether grammar functions in local terms or whether at least some global considerations play a role in com- putation, the terms localist and globalist are used throughout the book for the two types of architectures just outlined. These terms refer both to dif- ferent types of architectures and to specific theories that can be framed within them. As the discussion unfolds, the specifics of di¤erent proposals are articulated. In this book, one of the primary questions that is addressed is whether there is a single computation in which the morphological form and the phonological form of morphemes is determined simultaneously, with the potential for global interaction. Di¤erent types of globalist answers can be framed to this general question. A fully globalist theory of mor- phology and phonology would hold that the morphology and phonology of entire words is computed in a way that allows for interaction among structure, allomorphy, and sound—perhaps with syntax included in this computation as well (see McCarthy 2002, 142). Limited global interaction can also be implemented. For example, in stratal or cyclic versions of OT, only subparts of a given word are subject to simultaneous morphological and phonological computation (Kiparsky 2000 and subsequent work). While theories of this type rule out fully global interactions across entire words, they nevertheless predict that in a given cyclic domain, there should be global interaction between morphology and phonology. In the course of examining specific theories below, I make the finer dis- tinctions between full and limited globalism when required. The overall point, though, is that theories with even limited global interaction be- tween morphology and phonology make very di¤erent predictions from localist theories about how phonology and morphology can interact, and this allows for direct comparison of the di¤erent frameworks. 1.2 (Phonologically Conditioned) Allomorphy This book examines the predictions that localist and globalist theories each make for allomorphic interactions. Allomorphy in the broad sense is Introduction 5
  • 23.
    a term thatcovers any variations in the surface form of a morpheme. Whether all such variations are the result of one type of operation in the grammar, or di¤erent operations, is something that di¤erent theories make di¤erent claims about. As an initial example of allomorphy, consider the behavior of the past tense morpheme T[past] in English. According to a standard analysis, the default shape of this morpheme is -d, as in play, play-ed. As is well- known, the past tense morpheme has allomorphs besides -d that appear when T[past] occurs next to other verbs; putting aside changes in the pho- nology of the verb stem itself (such as broke from break), a rudimentary description is given in (1): (1) Allomorphs of T[past] in English a. -Ø: hit/hit-Ø, sing/sang-Ø, break/broke-Ø, etc. b. -t: bend/ben-t, leave/lef-t, buy/bough-t, etc. c. -d: elsewhere Allomorphic interactions of this type appear to be highly constrained. Informally, for allomorphic purposes one node sees another only when the two nodes are ‘‘close’’ to each other in a way that must be made precise. The kind of allomorphy exhibited by English T[past] is grammatically conditioned. Knowing whether a particular verb selects a particular allo- morph from (1) is something that does not follow from other factors. In particular, it is not predictable from the phonology of the verb. Rather, the conditioning element is a locally visible, grammatical object: in the case of (1), the identity of the particular verb that the node T[past] is attached to. This kind of allomorphy is called contextual allomorphy. Something in the grammar specifies that the pronunciation of T[past] has one of the nondefault forms in (1) (i.e., either (1a) or (1b)) when it occurs in the con- text of a specific verb. Part of any theory of morphology is the theory of the conditions under which elements can show contextual allomorphy in this way. Part I of this book develops a localist and serialist theory of allomorphy, in which linear adjacency and cyclic locality interact to pro- duce a constrained theory of allomorphic interaction. A second type of allomorphy, which allows for direct comparison of localist and globalist frameworks, is phonologically conditioned allomor- phy (see Carstairs 1988 and subsequent work). This is a type of contextual allomorphy in which the choice of a particular allomorph of some mor- pheme is determined by phonological factors. Some examples are given in (2): 6 Chapter 1
  • 24.
    (2) a. Koreannominative su‰x Allomorph Env. Example Gloss -i /C pap-i ‘cooked rice’ -ka /V ai-ka ‘child’ b. Seri passive su‰x (Marlett and Stemberger 1983) Allomorph Env. Example Gloss p- / V -p-eši ‘be defeated’ a:/- elsewhere -a:/-kašni ‘be bitten’ c. Haitian Creole definite su‰x Allomorph Env. Example Gloss -la /C liv-la ‘book’ -a /V tu-a ‘hole’ These examples are chosen to illustrate di¤erent types of e¤ects that are found in phonologically conditioned allomorphy, as viewed from the per- spective of the output phonology of the a‰xed word. In the first case (2a), Korean -i and -ka, the distribution of allomorphs could be seen as having a phonological motivation. The vowel -i after consonants creates syllables that are ‘‘better’’ than those that would be created by a‰xing -ka to such forms, on the assumption that the sequence CVCV is preferred to, say, CVCCV. Similarly, a‰xing -ka to vowel-final hosts avoids the hiatus that would be created by a‰xing -i. In this sense, it might appear that the ‘‘morphological’’ choice of allomorphs is driven by the output phonology, in a way that fits nicely with a globalist phono- logical theory in which syllable-structure markedness constraints that favor CV- syllables without codas can determine allomorph selection. The behavior of the Seri passive morpheme in (2b) is ambiguous. The prevocalic form p-eši supports the idea that a‰xation should produce sequences of an optimal kind. However, preconsonantal forms like a:/- kašni are not phonologically optimal. In terms of the phonological forms that the language happens to provide for realizing the passive morpheme, however, the distribution of allomorphs could be seen as phonologically optimal; that is, while a:/- does not produce optimal syllables with C- initial hosts, it produces better phonological forms than would be created by a‰xing p-. Finally, the Haitian Creole allomorphy is ‘‘perverse’’ from the perspec- tive of syllable-structure markedness. A‰xing -la to consonant-final hosts creates syllable codas, and a‰xing -a to vowel-final hosts creates hiatus between syllables. Both of these results are nonoptimal, and both of these Introduction 7
  • 25.
    problems would disappearif the reverse distribution of allomorphs obtained. Intuitively, phonologically conditioned allomorphy is important as a case study because it involves the interaction of morphological and pho- nological factors in determining a form. In the localist theory developed in part I of this book, all the cases of contextual allomorphy seen above receive the same analysis. The theory says that the phonological realization of a morpheme, which occurs in a process called Vocabulary Insertion, can be sensitive to items that are in the local environment of the morpheme being spelled out. While this theory can account for the distributions in (2), it cannot say within the grammar itself that these distributions happen for a reason—that is, that they are driven by surface phonological optimization. This theory can generate the forms that it derives mechanically, but it does so without ref- erence to ultimate output forms; in this sense, it is a theory of morphol- ogy without teleology. In globalist theories like Optimality Theory, the architecture allows phonological constraints to determine allomorph selection. The reason for this is that morphology and phonology are one system, in which phonological constraints can outrank morphological ones. It is therefore possible in such theories to say that allomorph selection—part of the morphology—happens the way it does because of the way that a‰xation creates particular phonological patterns. In the Korean case (2a), for ex- ample, it is possible to give an analysis in which the competing candidates consist of the host plus each of the di¤erent allomorphs, so that both pap-i and pap-ka are generated for the input ‘‘nominative of pap-.’’ The constraint ranking—and phonological constraints governing syllable structure in particular—then work together to derive the pattern of allo- morph selection. In such a theory, it is possible to say in the grammar that the distribution of allomorphs is the way it is for a reason. 1.3 Surface Forms, Competition, and the Schism Taking grammars to be theories of how sound-meaning connections are derived, one can ask at a very general level what di¤erent theories have to say about the factors that may play a role in determining the surface form of an expression. OT implements global and parallel computation by generating an infi- nite set of output candidates for any given input, with constraints select- ing a winner from these competitors. The output candidates di¤er from 8 Chapter 1
  • 26.
    the input inways that potentially involve more than one phonological ‘‘change.’’ This computation of forms is global in at least two ways: first, because it is antimodular, phonological and morphological constraints can interact in a manner that is not possible in alternative theories; and, second, because the constraints can be ranked in such a way that nonlocal interactions take place within a word. The central principle that allows output forms to be compared for well- formedness is competition. Competition is a fundamental concept in grammatical theory. It is implicated in morphological discussions in the study of blocking e¤ects, initiated in the modern era in work by Arono¤ (1976). According to Arono¤, for example, the word *gloriosity is derived by the rules of the grammar, but it cannot be the ‘‘abstract noun for GLORY’’ because glory exists and blocks it. For this analysis to work, the grammar must supply more than one object for the potential expres- sion of a particular meaning (in this example, both *gloriosity and glory), and it must supply a means of determining the winner of the competition between them. Part of the OT program is based on the idea that surface forms are the way they are for a reason, and that the grammar must state these reasons directly. For this idea to be implemented, competition is required. From the infinite set of possible output forms, the winner is the one that is opti- mal with respect to the constraint ranking. If there were not multiple competitors—if the grammar made just one representation available in any given computation—then there could be no ‘‘optimization.’’ The potentially global interactions mentioned above are a consequence of this type of infinite competition. The fact that phonological and mor- phological constraints interact to select a winner means that in principle, phonological properties of surface forms could determine what happens morphologically, by forcing a particular a‰x to be selected because of its e¤ects on the phonology of the whole word. The globalist perspective on phonological form is incompatible with the view of the grammar that is advanced in localist morphosyntactic theories like Distributed Morphology. The prevailing view of ‘‘blocking e¤ects’’ in the broad sense is that they require competition of the type outlined by Arono¤. More recent work argues that there is no blocking of the type discussed above; this is the conclusion presented in Embick 2007a and Embick and Marantz 2008. These papers examine arguments for blocking among words and larger expressions, and they conclude that there is no motivation for a competition-based analysis of such phenom- ena. Rather, put somewhat simply, what surfaces in the grammar is what Introduction 9
  • 27.
    is derived bythe grammar; other putative competitors for a particular meaning are simply never derived and therefore do not need to be blocked. In particular, on this view, the grammar of English does not generate *glorios-ity any more than it creates *good-ity or *bad-ity. According to the theory proposed in Embick and Marantz 2008, com- petition is strictly local: it is restricted to the procedure that determines the phonology of a single node, the Vocabulary Insertion operation men- tioned above. A consequence of this view is that there is no competition among complex objects—that is, no word/word, word/phrase, or phrase/ phrase competition. In short, complex objects are assembled in syntactic structures, and this fact accounts for both how they are represented and how they are distributed. This localist theory has consequences for phonological relatedness, es- pecially the shared properties of lexically related forms like plays, played, and so on, where it places a number of restrictions. Specifically, the theory says that the phonological form and phonological relatedness are determined by the following factors: Complex, lexically related forms are built in syntactic structures and contain the same Root. In a given structure (with a Root and functional heads), a single output is derived; this output is what exists and therefore what must be used in that grammatical context. Complex, lexically related forms share phonological material in a con- sistent way because — they are based on the same Root, which has a given underlying repre- sentation (UR); — they appear in syntactic structures whose heads have consistent pho- nological expression (up to allomorphy); and — the phonology involves the same rules/constraints (up to exceptional- ity that must be listed). The particular restrictions imposed by these factors are directly related to the fact that this theory involves no competition among complex objects. In any derivation, only one output object is produced. It is thus not possible to generate multiple competitors and select a winner based on properties of the output. This precludes, among other things, generat- ing a word with all of the di¤erent allomorphic possibilities the language allows and then choosing the winner on the basis of, say, phonological well-formedness. 10 Chapter 1
  • 28.
    This localist viewcontrasts sharply with some basic aspects of the glob- alist program. The essence of globalism as manifested in OT is unlimited competition, and the essence of competition is that there must be multiple possible outputs for any given input. This is exactly what the localist morphosyntactic theory says is impossible. Putting these di¤erent incom- patibilities into focus, it is clear that these views of morphosyntax and morphophonology define a schism:1 (3) The schism Globalist theories of morphophonology require competition between multiple potential expressions of a given input. According to the localist morphosyntactic theory, this is impossible because the competitors are not derived by the grammar. This book brings empirical arguments to bear on the large-scale archi- tectural matters implicated by (3). As mentioned in section 1.1, there are two possible outcomes that could stem from focus on the schism, and each of them is significant. The first possible outcome is that (morpho)phonology is simply pro- foundly di¤erent from (morpho)syntax. In principle, it is possible to con- struct a theory in which each of the two views above is correct: that is, ‘‘no competition’’ is correct for morphosyntax, and ‘‘competition’’ is cor- rect for morphophonology. In such a theory, the syntax and the morphol- ogy operate in terms of local, serial derivations, but the output of this system in some part of the phonological computation involves multiple or infinite competitors, so that global considerations can play a role in determining surface forms. One question to ask is whether this would be a sort of ‘‘worst case’’ scenario, architecturally speaking, since it would divorce the system of combinatorics from the system for computing sound forms in an extreme way. The second possible outcome of the schism is that either the localist theory or the globalist theory is untenable: that is, either (i) the ‘‘genera- tive’’ localist view of (morpho)syntactic theory is incorrect, or (ii) the globalist, competition-based theory of (morpho)phonology is incorrect. These are large points, and they resonate with other aspects of gram- matical theory in numerous ways. This book is divided into two major components. Part I develops a localist theory of allomorphy. Part II explicitly compares the predictions of globalist theories with the core predictions of the localist theory of part I. The fundamental results are that the localist theory of part I makes Introduction 11
  • 29.
    correct predictions aboutallomorphy in natural language and that the predictions of globalist theories examined in part II are not supported by the data. 1.4 Prospectus: A Localist Theory Part I of this book articulates a localist theory of contextual allomorphy. The defining property of this theory, a version of Distributed Morphol- ogy, is that patterns of contextual allomorphy are restricted by both phase-cyclic and linear notions of locality. Contextual allomorphy in Distributed Morphology results from the op- eration of Vocabulary Insertion. This is a procedure by which morphemes in a syntactic structure are assigned a phonological form. I assume that morphemes are terminals in a syntactic structure. Some of these mor- phemes, the functional heads, have no phonological form as part of their underlying representation. Rather, these morphemes receive phonological content in the PF (Phonological Form) component of the grammar. This is the role of Vocabulary Insertion; individual Vocabulary items (VIs) compete for insertion at a given node, and the most specific one that can apply gives that node its phonological matrix. In the example of the English past tense, the syntax generates a struc- ture that contains the past tense node T[past]. In the PF computation, the VIs in (4) compete for insertion into this node: (4) Vocabulary items for Tense T[past] $ -t/ { ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Leave p , ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Bend p , . . . } T[past] $ -Ø/ { ffiffiffiffiffiffiffiffi Hit p , ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Sing p , . . . } T[past] $ -d When Roots like ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Bend p and ffiffiffiffiffiffiffiffi Hit p are present, Vocabulary Insertion inserts -t and -Ø into the T[past] node, respectively; in other cases, it inserts the default -d. The general research question that motivates this work centers on the factors that play a role in contextual allomorphy. According to the view developed below, possible patterns of allomorphy are determined by the interaction of two distinct (and independent) sets of locality constraints. The core intuition is as follows. Contextual allomorphy, where one node X can see another node Y for the purposes of Vocabulary Insertion, is possible only when X and Y are concatenated—that is, in the most local linear relationship possible. A further set of restrictions on allomorphic locality is imposed by the assumption that syntactic derivation proceeds 12 Chapter 1
  • 30.
    in terms ofphases (in the sense of Chomsky 2000, 2001) that are spelled out cyclically. Phase-based derivation places sharp constraints on the amount of information that is available in a particular cycle of PF com- putation, and it restricts potential allomorphic interactions accordingly. The key elements of this proposal can be outlined in a few steps, begin- ning with the cyclic (phase-based) aspect of the theory. For cyclic deriva- tion, the theory presented below assumes with Marantz 2007 and Embick and Marantz 2008 that category-defining heads like v, n, and a define phases. According to this view, heads of this type categorize the elements that they attach to. For example, a head v that is merged syntactically with a p P headed by a category-neutral ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Root p creates a vP (5); when the Root and the v head are combined into a single complex head as shown in (6), the result is a ‘‘verb’’: (5) v merged with p P (6) Complex head The category-defining heads are cyclic in the sense of phase theory. What this means is that when they are merged with a structure, they trigger Spell-Out: the operation that sends part of the syntactic structure (to be defined below) to the interface components PF and LF (Logical Form). Other heads that appear in complex words, such as tense mor- phemes and plural morphemes, are not cyclic in this way. This di¤erence between cyclic and noncyclic heads is manifested in many domains, including possible allomorphic interactions. The example in (5)–(6) shows a single cyclic head v attached to a Root. Category-defining heads may also be merged with structures that are al- ready categorized. For example, a verb like break, which is a Root com- bined with v, may be combined with a ‘‘potential’’ adjective head a to yield breakable, an adjective derived from a verb, as shown in (7): (7) [[ ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Break p v] a] When a category-defining head is the first that is merged with a Root, as is the case with v in (5) and (7), this head is said to be Root-attached, or in the inner domain. When a category-defining head is attached to a struc- ture that has already been categorized, like the a in (7), the additional cy- clic head is said to be in the outer domain. Introduction 13
  • 31.
    A central ideain linguistic theory is that cyclic domains define possible interactions in syntax, phonology, and semantics. One proposal that has been discussed in the literature is that syntactic configurations in which a Root is merged with a category-defining head—the inner domain— appears to be special for the purposes of both sound and meaning. In Embick and Marantz’s (2008, 11) formulation, the generalizations about what is special about this inner domain are these: (8) Cyclic generalizations a. Allomorphy: For Root-attached x, special allomorphy for x may be determined by properties of the Root. A head x in the outer domain is not in a local relationship with the Root and thus cannot have its allomorphy determined by the Root. b. Interpretation: The combination of Root-attached x and the Root might yield a special interpretation. When attached in the outer domain, the x heads yield predictable interpretations. For the purposes of a localist account of allomorphy, what (8a) highlights is the possibility that contextual allomorphy could be found only with Root-attached cyclic nodes. An important discovery in this context is that a ‘‘Root-attached’’ theory of contextual allomorphy is too restrictive. This point was dis- cussed with reference to allomorphy in participles in Embick 2003, and it arises in cases like the English past tense as well. English past tense verbs have a structure consisting of a Root, a v head, and the node T[past]: (9) English past tense The T[past] node shows contextual allomorphy, yielding the familiar allo- morphs in (e.g.) ben-t and hit-Ø versus the default -ed in (e.g.) play-ed. Crucially, the T[past] node is not Root-attached; nevertheless, it shows ir- regular allomorphy conditioned by the Root, contrary to what is pre- dicted by (8a). Importantly, T[past] is not a cyclic head. The conclusion that emerges from such examples is that the theory of contextual allomorphy must allow at least some outer heads to have their 14 Chapter 1
  • 32.
    form determined bythe Root. The challenge is therefore to present a theory that is capable of accounting for the attested patterns of contextual allomorphy, while being restrictive enough to make strong empirical predictions. Part of the work presented in part I sharpens the empirical questions that are at the heart of this discussion. While the type of case represented by the English past tense shows that a head outside of the inner cyclic head may show Root-determined allomorphy, the possibilities for allo- morphic interaction are still restricted in significant ways. The restrictions are of two types. First, it appears that a morpheme can show contextual allomorphy de- termined by another morpheme only when these two pieces are linearly adjacent to one another, that is, when no overt morpheme appears be- tween the two. This generalization suggests a strict linear constraint on allomorphic interactions. Second, although the cyclic theory based on (8a) is too restrictive, cy- clic structure is still relevant for allomorphic interactions. This is clear from another fact: it appears that outer cyclic heads cannot show contex- tual allomorphy that is determined by elements in the domain of an inner cyclic head. For example, in a ‘‘category-changing’’ structure with two cyclic heads x and y like (10), the outer cyclic head y never shows Root- determined allomorphy: (10) Structure with two cyclic heads An example of this is provided by English gerunds, like John’s destroy- ing the files. Unlike special nominals, like laugh-ter, marri-age, destruct- ion, and so on, where nominalization involves di¤erent su‰xes (i.e., a great deal of Root-determined allomorphy), gerunds always take the suf- fix -ing: laugh-ing, marry-ing, destroy-ing, and so on. In special nominals, the n head realized as -ter, -age, -(t)ion, and the like, is Root-attached. In gerunds, on the other hand, the nominalizing n morpheme attaches to structure that is verbalized by v. The structures at play here are those in (11) and (12): Introduction 15
  • 33.
    (11) marriage (12) marrying Theouter n in (12) shows no Root-determined allomorphy: it always has the phonological form -ing, even though it is superficially adjacent to the Root. This pattern seems to be completely general: that is, there are evi- dently no cases in which an outer cyclic head shows Root-determined allomorphy. There is thus an asymmetry between noncyclic and cyclic heads in allo- morphy: outer noncyclic heads can see across an inner cyclic node, but outer cyclic heads cannot; in this way, (8a) is correct, but only for cyclic heads. The important generalizations are schematized in (13), where low- ercase x, y are cyclic heads, uppercase Z is a noncyclic head, and a repre- sents the element that conditions the allomorphy: (13) a. . . . a] x] Z] Generalization: Noncyclic Z may show contextual allomorphy determined by a, as long as x is not overt. b. . . . a] x] y] Generalization: Cyclic y may not show contextual allomorphy determined by a, even if x is not overt. The asymmetry in (13) presents a basic empirical challenge for a re- strictive theory of allomorphy: not only must the cyclic theory be extended to allow cases like (13a), but also the extension must be exe- cuted in such a way that outer cyclic heads as in (13b) cannot be sensitive to elements in x’s complement. The theory of part I proposes that the key generalizations are accounted for by a theory based on the hypotheses (H1) and (H2): (H1) Contextual allomorphy is possible only with elements that are concatenated. 16 Chapter 1
  • 34.
    (H2) Cyclic Spell-Outdomains define which nodes are present in a given cycle of PF computation and thus potentially ‘‘active’’ (capable of being referred to) for the purposes of contextual allomorphy. In some cases, superficially adjacent nodes cannot influence each other allomorphically because in terms of cyclic Spell-Out, they are not active in the same PF cycle. The linear condition in (H1) is straightforward: it holds that one node can show contextual allomorphy determined by another node only when the two are immediately next to one another, that is, when no morpheme intervenes. The essential properties of the cyclic part of the theory, (H2), can be illustrated with reference to (14) and (15), where lowercase x, y are cyclic heads and uppercase W, Z are noncyclic heads. (14) shows the constituent structure prior to a‰xation, and (15) the complex heads that are created in the structures in (14): (14) a. Structure 1 b. Structure 2 Introduction 17
  • 35.
    (15) a. Complexhead created in structure 1 b. Complex head created in structure 2 The basic premise of the theory is that cyclic heads trigger Spell-Out; in particular, when a cyclic head is merged, it triggers the Spell-Out of cyclic domains in its complement. With reference to (14) and (15), this means that when x is merged syntactically in (14a), there are no cyclic domains in the complement of x, so that there is no Spell-Out in this particular case. A subsequent step in the syntactic derivation, (14b), merges noncyclic W and Z. When the head y is merged, the Spell-Out of cyclic domains in y’s complement is triggered. In this example, this means that the cyclic domain headed by x is spelled out and, in particular, that a PF cycle is run on this cyclic domain. The cyclic domain headed by x includes the Root, x, and the noncyclic heads W and Z. In this cycle, Vocabulary In- sertion occurs at x, W, and Z, giving phonological form to these mor- phemes. Since all of these heads are co-present in the same PF cycle, any one of them could potentially show Root-determined allomorphy, as long as no overt morphemes intervene. Later in the derivation, another cyclic head (not shown in (14) and (15)) triggers Spell-Out of material in its complement, which includes the phase centered on y. The elements that are present in this PF cycle are x (the edge of the xP phase), W, Z, and y. Crucially, while y could show contextual allomorphy determined by x, W, or Z, it could not show Root- conditioned allomorphy. The reason for this is that the PF cycle in which 18 Chapter 1
  • 36.
    y is givenphonological form does not involve the Root; it (and other ele- ments that could be in the complement of x) are derivationally closed o¤. The principles just outlined account for the asymmetries in (13). This point can be seen by comparing the structure for a gerund with that of a past tense form: (16) Gerund marrying (17) English past tense When the n head in (16) undergoes Vocabulary Insertion, it is in a PF cy- cle that does not contain the Root ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Marry p . Thus, this outer cyclic head cannot show Root-determined allomorphy. In the past tense structure in (17), on the other hand, the T[past] head undergoes Vocabulary Insertion in a PF cycle in which the Root is present, Thus, this head can show Root-determined allomorphy, as long as it is linearly adjacent to the Root. The cyclic aspect of the theory restricts the amount of information that is available to condition allomorphy in two ways. First, in a complex word that contains multiple cyclic domains, the computation of the pho- nological form of inner domains takes place at a stage when ‘‘outer’’ ma- terial is not present. This outer material can therefore play no role in determining the phonological form of inner nodes. Second, for computa- tion on outer cyclic domains, certain parts of the inner material are inac- cessible, because they are closed o¤ in the way outlined above. As a result, there are cases where outer cyclic nodes cannot be influenced by certain nodes in the inner domain, further restricting potential allomor- phic interactions. In sum, the guiding insight of the theory presented here is that the in- teraction of (phase-) cyclic domains and a strict linear notion of locality are responsible for possible patterns of contextual allomorphy. Reflecting the interaction of cyclic and linear factors, the approach advanced in chapter 2 is called the C1-LIN theory, where C1 stands for the cyclicity condition and LIN stands for the linear condition. After developing the details of this theory in chapter 2, I present illus- trations and consequences of the approach in chapter 3. This includes a Introduction 19
  • 37.
    discussion of (linear)intervention e¤ects and cyclic edge e¤ects, along with a series of more complex case studies examining how ‘‘the same’’ pieces of morphology can appear in di¤erent cyclic domains. I also com- ment on how morphosyntax and morphophonology interact in the theory, paving the way for some aspects of the comparison between frameworks in part II. 1.5 Prospectus: Localism versus Globalism Part II of this book returns to the fundamental tension between localist morphosyntax and globalist phonology outlined earlier in this chapter, by looking at the empirical predictions that these theories make for allomorphy. Returning to some of the themes introduced in the first part of this chapter, the morphosyntactic theory developed in part I of the book restricts competition in the grammar to allomorphy of a single node: this is the process of Vocabulary Insertion. The theory thus disallows competitions in which multiple competitors like ‘‘words’’ are derived and compared for well-formedness. This e¤ectively restricts the factors condi- tioning a case of contextual allomorphy to elements in the immediate context of the node being spelled out. This view di¤ers fundamentally from that o¤ered by a globalist theory of the type assumed in much current work on phonology. In a theory like OT, in which the grammar generates an infinite number of candidate expressions that are potential surface realizations of a given input, the inputs are complex; that is, they involve more than one morpheme. Thus, this theory is responsible for morphology as well as phonology. Since morphological and phonological properties are determined in the same computational domain, this type of framework allows for global interactions in which, for example, nonlocal properties of surface forms play the defining role in allomorphic selection. The full range of predictions that separate the localist and globalist views on allomorphy emerge from examining these closely interconnected questions: Global morphology/phonology interactions: Is there evidence that mor- phology and phonology are computed in a single, global/parallel system (global-MP)? Or do the facts on interaction suggest an organization in which phonology acts on the output of allomorph selection, as in the localist theory? 20 Chapter 1
  • 38.
    Phonological Selection: Isthere Phonological Selection, in which sur- face phonological well-formedness forces a choice among allomorphs, such that phonology drives allomorphy in ways that are impossible in a localist theory? Global considerations over local: Is there evidence that the factors determining allomorphy are global in any sense? That is, are there cases in which localist and globalist approaches make di¤erent predictions about which allomorph should be chosen for a particular position, and the globalist considerations win out, in a way that cannot be stated in a localist theory? Part II of the book begins in chapter 4 with the answers to these ques- tions that derive from globalist theories. The discussion centers on the types of arguments that could conceivably provide evidence for such an architecture. While the emphasis in this discussion is on empirical argu- ments, some steps are taken to frame the important issues with reference to conceptual arguments found in the literature. As discussed in section 1.2 with regard to examples of allomorphy from Korean, Seri, and Hai- tian Creole, a localist theory cannot say that a pattern of allomorph selec- tion arises because of some output property, phonological or otherwise. To the extent that there are generalizations to be made about surface forms, the localist theory can make them, but they must be derivative of another part of language in the broad sense. That is, the explanations cannot be part of the grammar in the narrow sense; instead, they are the result of diachrony, acquisition, and so on. As noted in section 1.2, these considerations lead to a kind of concep- tual argument that is often advanced in favor of globalist theories. In theories of this type, it is possible to say that patterns of allomorphy hap- pen for a reason, within the grammar. For example, the case of Korean -i/-ka allomorphy can be treated in terms of syllable structure constraints. An OT analysis can then say that the (phonological) grammar forces the attested distribution of allomorphs and, moreover, that the grammar explains the distribution by having morphological selection driven by optimization of the phonology of the output. The charge that is leveled against localist theories is that, while they might account for the distribu- tion of allomorphs, they do not provide (within the grammar) a reason for the distribution. This type of argument against localist theories is based on their putative loss of generalization. In the domain of phonolog- ical rules, the question of whether localist theories are missing generaliza- tions about outputs has been actively discussed since at least Kisseberth Introduction 21
  • 39.
    1970. The samekind of considerations about patterns in surface forms motivate globalist views of morphology-phonology interactions, and allo- morph selection in particular. In many cases that have been studied in the literature, localist theories and globalist theories are both able to account for the facts. In such cases, only conceptual arguments, such as appeal to putative loss of generaliza- tion, can be deployed against a localist theory; there is no empirical basis for determining which of the two frameworks is to be preferred. Rather, the choice reduces to whatever combination of conceptual, aesthetic, or other factors regulate the intuitions that individual researchers have about what explains what. Such nonempirical arguments are not decisive. A key point that moves the argument presented here from the conceptual to the empirical is that globalist theories predict a number of types of global interaction that simply cannot be expressed in the localist theory. The comparison of frameworks must be directed at such cases. The decisive predictions are examined here in two steps. Chapter 5 begins by outlining the best-case scenario for globalist theories: the hy- pothesis that the phonological grammar determines all cases of phonolog- ically conditioned allomorphy (PCA), and nothing more needs to be said about allomorph distribution. This position was shown to be incorrect in early works exploring the globalist research program like Kager 1996. However, the possibility remains that there are some instances in which surface phonology drives allomorph selection, in ways that cannot be analyzed in a localist framework. To highlight the empirical issues, and the motivation behind the global- ist program, chapter 5 then examines systems of PCA. This part of the discussion is not a formal argument against globalism or for localism. Rather, it examines the intuition that globalist theories are based on: the idea that patterns of PCA are the way they are for reasons that should be expressed in the grammar, and that these reasons should be phonological in nature. The empirical basis for this chapter is provided by systems of case endings found in two Australian languages, Djabugay and Yidił, where there is a large amount of PCA. Although examining isolated sub- parts of such systems might make it look like there is motivation for a globalist theory in which output phonology determines allomorph selec- tion, this impression is shown to be illusory once the systems are analyzed in detail. The particulars of the analysis show that the case systems in these languages derive from the interaction of stored information about the shape of morphemes with (sometimes exceptional) phonological and morphological rules, in a way that implicates serial organization between 22 Chapter 1
  • 40.
    morphology and phonology.A further argument, extending this, is that although at first glance Yidił case allomorphy looks as though it might be driven by simple phonological constraints, analyzing the system in surface-based terms obscures key generalizations about other aspects of the language’s morphophonology. Chapter 6 is centered on the fact that theories with even a restricted form of global interaction between morphosyntax and phonology predict e¤ects that cannot be stated in a localist theory. These e¤ects can be seen in cases in which a morpheme X has more than one phonologically con- ditioned allomorph—say, x1 and x2—and X appears in words with other morphemes like Y and Z: (18) Root-X-Y-Z There are cases of this type in which the local environment predicts inser- tion at X of the x1 allomorph, while the global environment, because of the phonological properties of the entire word, predicts insertion of the x2 allomorph. In a localist theory of the type developed in part I, choice of allomorph at X must be determined by grammatical or phonological information that is visible at the point when insertion occurs. Thus, the localist theory predicts that in cases like (18), the locally selected x1 allomorph will be found. On the other hand, in a globalist theory in which morphology and pho- nology are computed in the same system it is possible for the x2 allo- morph to be inserted, in a way that is driven by the output phonology. This prediction is not the exclusive property of ‘‘full’’ globalist theories. Even restrained, cyclic globalist theories make the same prediction, as long as the a‰xes in question are not in di¤erent strata. That is, the pre- diction that Z’s form (or the form of the entire word) could a¤ect allo- morphy at X is made by any theory in which the computation of the morphophonology of X, Y, and Z occurs in the same domain. The allomorphy of perfect heads in certain Latin verbs, discussed in Mester 1994, provides an example of the type schematized in (18). The perfect head in question has two allomorphs: -u, generally taken to be the default, and -s.2 Mester argues that choice between these allomorphs is determined by the prosodic structure of a‰xed words. Specifically, the nondefault -s allomorph is inserted only when the -u allomorph creates a form with an unfooted medial syllable, called a (medial) trapping configu- ration. The idea is that the prosodic undesirability of trapping is what drives the insertion of the nondefault -s allomorph with certain verbs. Introduction 23
  • 41.
    The e¤ects ofthis analysis are shown for the verbs monēre ‘warn’ and augēre ‘grow’ in (19). These verbs di¤er in the metrical weight of the stem (light mon- versus heavy aug-), which results in di¤erent metrical parses with the -u a‰x. As seen in (19a) versus (19b), these verbs show di¤erent allomorphs of the perfect head: (19) a. Perfect allomorph: -u with light Root [monu]hı̄i b. Perfect allomorph: -s with heavy Root *[au]guhı̄i (trapping) [aug]hsı̄i According to the globalist theory advanced by Mester, the perfect mor- pheme has its allomorphy determined by the output prosody of the word. The grammar generates both auguı̄ (with the default -u allomorph) and augsı̄ (with the -s allomorph) and prefers the latter because of its surface phonological form. In cases of this type, the globalist theory predicts—unlike the localist theory—that the allomorph choice for the perfect may vacillate, depend- ing on the phonological properties of outer a‰xes. In the Latin example, the globalist theory predicts that in pluperfects like those in (20), the allo- morph selected for augēre should switch from -s to -u, because this yields a better prosodic structure (20b). In fact, this does not happen; the gram- matical form has the -s allomorph as in (20a), even though this creates trapping: (20) 1sg pluperfect of augēre a. With -s allomorph: augseram ¼ [s̄]s̆hs̄i b. With -u allomorph: *augueram ¼ [s̄][s̆s̆]hs̄i In this and other cases, the locally determined allomorph is selected, and there is no evidence for the type of global interaction—allomorph vacillation based on output phonology—that would provide evidence for globalism. The general line of argument in chapter 6 is that any sort of interaction of the type outlined above would be an argument for a globalist view, but that no such interactions are found. In cases where this type of prediction can be tested, languages show local determination of allomorphs of the type predicted by the localist theory. 24 Chapter 1
  • 42.
    As stressed above,the di¤erences in predictions between globalism and localism are clearest when a ‘‘fully’’ globalist position—one with interact- ing syntax, semantics, phonology, and so on—is considered, but cyclic theories with limited global interaction also make predictions that go be- yond what the localist theory allows. The arguments advanced in this book extend to theories with even highly restricted forms of global inter- action: there is no evidence for global interaction in even the restricted form that could be stated in a cyclic OT theory. 1.6 Implications Chapter 7 synthesizes the consequences of parts I and II of the book. If the localist theory of part I is correct, then allomorphy is subject to strict locality conditions of a type that derive from a localist syntactic theory. If the conclusions of chapters 5 and 6 are correct, then there is nothing beyond cyclic and linear locality in the grammar of allomorphy; in partic- ular, there are no empirical arguments for the strong predictions of glob- alism. This point has implications for the status of generalizations about surface forms, along the lines of what was discussed under the heading of putative loss of generalization above. To account for why certain patterns of allomorphy occur, a theory must have global interactions between morphology and phonology. It is only in such a theory that the grammar can refer to properties of output forms in the allomorph selection process. However, theories with this type of globality make formal predictions about morphology-phonology interactions that are not borne out. Taken as a whole, the facts discussed here thus constitute an argument against the globalist architecture and an argument against the idea that the gram- mar itself must say why certain patterns of allomorph selection are found. A second implication of this argument is that OT is a theory of phonol- ogy without a theory of morphology. There are many potential responses to this line of argument, and almost all of them have deep consequences for theories of grammar. One obvious response would be to hold that there are fundamental di¤erences between morphosyntax and (certain aspects of ) phonology, and OT is a theory of the latter. Another possibil- ity is that the type of globalist system espoused by OT must be aban- doned, or modified in some extreme way. Importantly, since incorrect predictions about allomorphy appear to arise even in systems with a lim- ited amount of global interaction, appealing to stratal or serial versions of OT either does not appear to be an adequate response, or results in a theory that is essentially localist and serialist in nature. Introduction 25
  • 43.
    The central importanceof cyclicity, locality, and serial organization is a theme that characterizes this entire work. These are, of course, the cen- tral principles that emerged in early work in generative grammar, and I take this work to show empirically that these notions must be at the heart of the theory of morphology-phonology interactions, and grammatical theory more generally. The particular emphasis in this book is on allo- morphic phenomena, but the results presented here have ramifications that go beyond this area. While it would always be possible to try and avoid the conclusions of this work by, for example, holding that part of phonology is ‘‘special,’’ my view—a research intuition—is that the success of the localist theory of morphosyntax and morphophonology motivates a return to a phonological theory in which the sound form of complex expressions is linked as closely as possible to the generative pro- cedure that builds them. This work is a step toward making this intuition concrete. 26 Chapter 1
  • 44.
  • 46.
    2 A LocalistTheory This part of the book develops a theory of allomorphic locality that is centered on the interaction of cyclic and linear locality domains. This theory is developed as an account of a number of empirical generaliza- tions that are presented in the course of the discussion. If something like this theory is on the right track, then morphology and phonology show the kinds of properties that are expected in a localist view of grammatical architecture. In particular, if the key generalizations about allomorphy in natural language can be explained in a theory with sharp locality condi- tions and do not require a theory that makes reference to (e.g.) competing forms or to the phonological properties of outputs—things that can be re- ferred to in globalist architectures—then we have support for a localist view. This part of the book presents the details of a localist view; explicit comparisions with globalist alternatives are made in part II. The theory of allomorph selection that is developed in these chapters is part of a localist, serialist theory of grammar. An important aspect of this theory, a version of Distributed Morphology, is that the syntax generates hierarchical structures that are subjected to further computations in the interface components PF and LF. I assume that the syntax operates in terms of locality conditions that arise from cyclic derivation. A further assumption, one that is automatic in a syntactic approach to morphology like the one advanced here, is that conditions on locality in syntax also define behavior in the interface com- ponents. By reducing at least a certain amount of morphological interac- tion to cyclic derivation, this theory follows a long line of earlier theories, originating with the theory of the transformational cycle in Chomsky and Halle’s (1968) The Sound Pattern of English and other pioneering works in generative phonology. The basic empirical question that is addressed in this chapter and the next concerns the conditions under which a node may have its phonology determined by items in its context. That is:
  • 47.
    (1) Locality ofallomorphy question For the contextual allomorphy of some node, what factors in the environment of that node are visible? Given the architectural premises of the theory that I assume, the key theoretical questions center on how morphological e¤ects are determined in a system that has (i) cyclic derivation, (ii) structural (i.e., hierarchical) relations determined by the syntax, and (iii) linear relations derived from the hierarchical structure (in the PF component of the grammar, by hy- pothesis). It is important to distinguish (i)–(iii) in this way because condi- tions stated in terms of cyclic, hierarchical, and linear representations enforce conditions on locality that are in many cases distinct from one another. The relations that are important for di¤erent types of e¤ects in morphology broadly speaking could thus be defined in di¤erent ways, and, ultimately, empirical evidence must determine which of (i)–(iii) (or a combination) is active for any particular phenomenon. The theory presented below explores the idea that a kind of strict linear adjacency is required for contextual allomorphy, in a way that interacts with a cyclic theory of what is ‘‘active’’ at a particular stage of a deriva- tion. The central idea is that a node can be sensitive to another node for the purposes of allomorphy only when the two nodes are linearly adjacent to one another. There are, however, cases in which surface linear adja- cency is not enough, and this is where cyclic structure plays a role: it is only when two nodes are present in the same PF cycle that they may po- tentially interact. The cyclic and linear notions of locality appealed to in this theory are logically independent of each other. It is an empirical hy- pothesis of this work that these two distinct types of locality interact to account for attested patterns of allomorphy in natural language. 2.1 Syntax and Morphology The theory presented here is a piece-based, syntactic theory of morphol- ogy: Distributed Morphology, along the lines of Embick and Marantz 2008 in particular. Complex expressions are built out of discrete pieces (morphemes), and it is in the syntax (or in terms of relations derived from syntactic structures) that the composition of morphemes takes place. Another fundamental component of the theory is the idea that morphol- ogy is realizational. This means that at least some morphemes possess no phonology as part of their basic representation; rather, phonological ma- terial is added to such morphemes in the PF component of the grammar, after they have been combined in syntactic structures. 30 Chapter 2
  • 48.
    2.1.1 Basics: Typesof Morphemes The syntax creates complex objects out of di¤erent types of morphemes, the Roots and the functional morphemes, corresponding for the most part to the lexical and functional categories of syntactic theory: (2) Terminals a. Functional morphemes: Terminal nodes consisting of (bundles of ) grammatical features, such as [past] and [pl]; these do not have phonological representations. b. Roots: Members of the open-class or ‘‘lexical’’ vocabulary: items such as ffiffiffiffiffiffiffiffiffi Cat p , ffiffiffiffiffiffiffi Ox p , and ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Kick p .1 The Roots are assumed to be category-neutral. They are categorized in syntactic structures by category-defining functional heads: v, n, a, and so on, to yield ‘‘verbs,’’ ‘‘nouns,’’ and so on. A further assumption is that these category-defining heads are cyclic in the sense of phase theory; see below. The morphemes in (2) are the primitives of syntactic derivations. In the course of such derivations, complex objects are built in the narrow syntax and then spelled out, that is, subjected to a further series of computations in the interface components. While the nature and number of the compu- tations that constitute PF are a matter of ongoing research, at a mini- mum, the theory holds that certain nodes must be given phonological content via the process of Vocabulary Insertion. 2.1.2 Vocabulary Insertion As noted above, it is assumed that the functional morphemes have no phonology as part of their basic representation. When such morphemes occur in a syntactic structure, the process of Vocabulary Insertion adds phonological material to them in the PF component of the grammar. As an initial illustration, (4) shows the Vocabulary items (VIs) for the past tense head T[past] in English, which are competing for insertion into the T[past] node in (3): (3) Structure A Localist Theory 31
  • 49.
    (4) Vocabulary itemsfor Tense T[past] $ -t/ { ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Leave p , ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Bend p , . . . } T[past] $ -Ø/ { ffiffiffiffiffiffiffiffi Hit p , ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Sing p , . . . } T[past] $ -d The VIs are objects stored in memory. When they apply to a node in a syntactic structure, the phonological matrix that is part of the VI—the exponent—occurs in the position of that node.2 There are two important assumptions about how this process works. The first is that the items are ordered (see Halle 1997 for one view); the second is that nodes may be phonologically instantiated only once: (5) Properties of Vocabulary Insertion a. Ordering: VIs are ordered (according to specificity, in the normal case). b. Uniqueness: Only one VI may apply to a terminal node. Taken together, (5a,b) enforce a competition for the realization of the phonological form of functional morphemes. In principle, more than one VI in (4) could apply to a T[past] node, and which one actually applies is determined by ordering. When a more specific VI wins out over less spe- cific ones, the other potentially applying VIs are precluded from having an e¤ect, such that blocking occurs. 2.1.3 Linearization It is assumed for present purposes that syntactic structures contain only hierarchical information. Thus, in a hypothetical structure like [X YP], which results from applications of syntactic Merge, the linearization pro- cedure could produce either a structure in which X precedes YP or a structure in which X follows YP. When structures like [X YP] are interpreted by the PF component, in- formation concerning the linear order of elements in this phrase marker must be added to the representation. There are di¤erent kinds of informa- tion that figure in linear order. At the level of categories, information about linear order may be relatively abstract. For example, in a head- initial language, a VP like [V DP] is ordered so that the verb precedes the DP, whereas in a head-final language, the opposite order is derived. Thus, part of what is involved in linearization involves generalizations about categories and their headedness. In linearization representations of this type, the operative factor is a set of statements that encode general- izations that go beyond the properties of individual terminals.3 32 Chapter 2
  • 50.
    Making this concrete,I assume a linearization procedure along the lines proposed in Sproat 1985 and related work (see, e.g., Marantz 1984, 1988). As an initial example, consider the assignment of linear order to the VP in the sentence John wants to eat the apple. Simplifying so that V and N are used in place of v/n- ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Root p , the syntax generates the structure in (6): (6) Structure When this structure is interpreted at PF, the first stage of the lineariza- tion procedure makes use of the information that verbs precede their complements in English (the same thing occurs within the DP as well, where D precedes its complement).4 It then assigns to the PF representa- tion of this VP a statement that encodes this information in terms of the binary *-operator, which can be read as ‘is left-adjacent to’: (7) (V * DP) As mentioned, there are corresponding statements for the DP, in this case (8): (8) (D * NP) In e¤ect, these are representations in which the bracketing provided by the syntactic derivation is retained; the added information in terms of * concerns whether particular elements are to the left or to the right of other elements in the structure. While this information is shown in terms of individual statements above, it could also be presented in one state- ment like the following: (9) (V * (D * NP)) As noted above, the generation of *-statements of this type orders ele- ments at a relatively abstract level. By ordering heads with respect to A Localist Theory 33
  • 51.
    phrases (or phraseswith respect to phrases), *-statements contain one type of information necessary for the ultimate linearization of a structure. Many alternatives to the one outlined here—such as deriving precedence relations—could be employed, and these alternatives might have conse- quences for particular phenomena.5 However, it is not clear that these alternatives have direct implications for allomorphy, and I therefore do not consider other formulations. Beyond the information that heads and phrases are next to one an- other, a more specific type of information must be present in the PF deri- vation: the terminal nodes must be concatenated with one another. In this book, concatenation refers to a representation that is exclusively linear. While * encodes that the V is next to the constituent containing D and NP (i.e., that it is to the left of the DP), there must be an explicit state- ment of which head in the DP the V is immediately adjacent to. Continu- ing with the example from above, this can be thought of in the following way. The information that V is left-adjacent to the DP is represented, and this must ultimately lead to the statement that V is to the left of the first element of the DP, whatever that may be. What this means is that V is directly concatenated with the first node inside of the DP, which in this example is D. For clarity, I represent the concatenation of terminals with y; this is a binary operator that encodes immediate precedence. For the example above, the following statements of concatenation are derived: (10) VyD DyN Finally, concatenated elements must be ‘‘chained’’ into a linear repre- sentation that can be employed by the input/output system. I will have little to say about the representations implicated in chaining here; I will assume without argument that the chained representation is something like (11c), where the hyphen - is used as a general-purpose boundary sym- bol. While these statements do not play a role in the discussion below, they have been implicated in other domains, notably, in the locality con- ditions on ‘‘prosodic’’ phonological rules; see in particular Pak 2008. Putting things together, then, we have the following linear representa- tions for the VP in question: (11) a. Linear relations by *: (V * DP), (D * NP) b. Linear relations by y: VyD, DyN c. Chained: V-D-N 34 Chapter 2
  • 52.
    In the localistspirit of the framework, it is assumed that these di¤erent representations are derived sequentially in the PF component. It is pos- sible that distinct stages with * and y operators might not be necessary for the full set of generalizations that implicate linear relations at PF. From the perspective of the present investigation, what is important is that the PF component contain representations in which terminal nodes are concatenated with each other. While other aspects of this concate- nation operator might be crucial for, say, postsyntactic reorderings (see the discussion of a‰xation under adjacency in Embick 2007b), the key relation for allomorphy is immediate precedence, and I focus on this below. 2.1.4 Words/Terminals/Linearization The discussion of allomorphy below is, for the most part, devoted to ‘‘word-internal’’ cases of allomorphy. This calls for some clarification, since the theory of Distributed Morphology does not have a primitive no- tion of ‘‘word.’’ Rather, the theory makes available an inventory of prim- itive elements (the morphemes in (2)) and a set of procedures for (i) combining these objects syntactically (syntactic Merge) and (ii) combin- ing heads into complex heads. 2.1.4.1 ‘‘Words’’ I assume that the theory of constituent structure pro- vides a way of deriving objects in which multiple syntactic terminals have been combined into one internally complex head. The ‘‘packaging’’ of heads in this way is something that correlates with standard phonolog- ical definitions of wordhood, at least to a first approximation. For exam- ple, when two terminals X and Y are not combined in a complex head, these nodes constitute a two-word or ‘‘analytic’’ expression; when they are combined, they constitute a one-word or ‘‘synthetic’’ expression: (12) Analytic (‘‘two words’’) (13) Synthetic (‘‘one word’’) One way of forming complex heads like that in (13) is with the opera- tion of head movement. As has been discussed elsewhere, it appears that, in addition to head movement (assumed for convenience to be part of the A Localist Theory 35
  • 53.
    syntax), there areoperations that a‰x terminals to each other to create complex heads in the PF component (see, e.g., Embick and Noyer 2001 for one view). The overwhelming majority of synthetic realizations like (13) show the phonological characteristics of ‘‘word-level’’ phonology.6 It is for this reason that, informally speaking, when the heads are packaged as one complex head they are ‘‘one word,’’ whereas terminal nodes realized as separate heads are ‘‘two words.’’ Overall, then, the theory proposes that the di¤erence between ‘‘words’’ and ‘‘phrases’’ is not architectural; it has to do with how the terminals in a syntactic structure are assembled. Importantly, the ‘‘special domains’’ for various types of interaction, whether involving sound or meaning, do not correspond to the informal notion of ‘‘word’’ employed above. Rather, they are defined in terms of cyclic structure. For one version of this view, see Marantz 2007 and the discussion in section 2.2.1. In addition to the role played by cyclic structure, it appears that struc- tural relations like ‘‘complex head’’ have some relevance to the phonol- ogy as well. As mentioned above, the basic generalization is that objects created by a‰xation (i.e., by the creation of complex heads) behave as phonological words—or, more cautiously, show ‘‘close’’ phonological connections. Moreover, certain phonological processes, such as ‘‘word- final devoicing,’’ target the word boundary in the informal sense intended here, indicating that there is a connection between the ‘‘complex head’’ in syntactic terms and the domains required for phonological rule applica- tion. Beyond this rough characterization, however, there are many other cases of interest that must be examined. For example, the phonological behavior of elements inside compounds is not identical to that of non- compounds, despite certain similarities in terms of structural properties. In addition, asymmetries in the morphophonological behavior of certain (classes of ) a‰xes might in some cases reflect important structural di¤er- ences, while in other cases the phonological di¤erences might result from the diacritic properties of particular exponents (as discussed in, e.g., Halle and Vergnaud 1987). Looking at the larger picture, the general goal within the kind of ap- proach outlined here is a theory of the connections between domains of phonological interaction on the one hand and structural configurations on the other. A fundamental question is which aspects of phonological behavior are reducible to (cyclic) structure and which are reducible to properties of individual exponents. (For some research along these lines, see among others Marvin 2002 and Oltra-Massuet and Arregi 2005 for 36 Chapter 2
  • 54.
    ‘‘word-internal’’ investigations, andfor larger objects, Wagner 2005 and Pak 2008.) 2.1.4.2 Some Definitions Returning to the PF relations relevant for allo- morphy and other e¤ects, the linearization procedures outlined above are general in the sense that the same operations apply both to heads, as in the examples given, and within complex heads. These points are clear in the context of a hypothetical structure like (14): (14) Hypothetical structure What (14) represents is a structure typical of head movement, in which a Root moves to functional head b, and the resulting complex then moves to functional head c.7 Structures like this with complex heads im- plicate the manner in which the PF component employs di¤erent types of objects, such as those defined in the two-level ontology of Embick and Noyer (2001) (see also Embick 2007b): (15) Definitions a. M-Word: (Potentially complex) head not dominated by another head projection b. Subword: Terminal node within an M-Word (i.e., either a Root or a bundle of morphosyntactic features) Illustrating with reference to (14), boldfaced c is an M-Word, while ital- icized b, c are Subwords. The theory of typing discussed in Embick and Noyer 2001 and Embick 2007b holds that M-Words enter relations with respect to other M-Words, and Subwords with respect to other Subwords. The concatenation of M-Words was illustrated above. Within a head, Subwords are concatenated with other Subwords. This is illustrated with reference to the word breakability, which has the hierarchical structure in (16): A Localist Theory 37
  • 55.
    Random documents withunrelated content Scribd suggests to you:
  • 56.
    biophysikalischer Grundlage führteauch zu einer Erschütterung der alten philosophischen Vorstellung, daß der Organismus von Lebensgeistern oder von einer besonderen Lebenskraft beherrscht werde. Von dieser Vorstellung waren selbst noch Liebig und Müller beherrscht. Liebig nennt die Lebenskraft eine eigentümliche Kraft, weil ihr Äußerungen zukämen, zu denen keine andere Kraft befähigt sei. So soll nach ihm ein Zuckerteilchen sich nicht künstlich aus den Elementen aufbauen lassen, weil es dazu einer Mitwirkung der Lebenskraft bedürfe213 . Mit jedem neuen Erfolge, den die Anwendung chemischer und physikalischer Untersuchungsweisen auf physiologische Probleme zeitigte, wurde die Annahme einer die übrigen Kräfte sozusagen in Fesseln haltenden Lebenskraft hinfälliger. Am schärfsten wurde sie von Dubois Reymond und dem Botaniker Schleiden bekämpft. Diese Forscher betrachteten es als die nächstliegende Aufgabe der Physiologie das Leben aus den physikalischen und chemischen Kräften zu erklären. Von keiner dieser Kräfte kenne man bis jetzt die Grenzen ihrer Wirksamkeit im Organismus. Wolle man selbst nicht in Abrede stellen, daß es neben jenen Kräften im organischen Körper noch eine diesem eigentümliche Lebenskraft gäbe, so sei doch so viel einleuchtend, daß erst dann von ihr die Rede sein könne, wenn man die Wirkungssphäre aller anorganischen, im Organismus tätigen Kräfte durchforscht habe. Dann erst sei man imstande zu bestimmen, ob nun noch von dem Ganzen, das wir Leben nennen, ein größerer oder geringerer Teil übrig bleibt, der sich nicht auf die anorganischen Kräfte zurückführen läßt. Gewiß war das Problem des Lebens nicht etwa, wie die Materialisten wollten, durch diese Preisgabe schon gelöst. Andererseits läßt sich aber auch nicht verkennen, daß man von einer Lebenskraft als einem Etwas, das außer Zusammenhang mit der übrigen Natur steht, absehen mußte, wenn man zu einer Ausdehnung des Energieprinzips auf den gesamten Ablauf des Geschehens gelangen wollte.
  • 57.
    7. Die Zellewird als das Grundorgan der pflanzlichen und tierischen Organismen erkannt. Auf dem Gebiete der Botanik ist für die ersten Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts das Wiederaufblühen der seit ihrer Begründung durch Grew und Malpighi sonderbarerweise fast ganz vernachlässigten anatomischen Forschung bemerkenswert. Der Wert der Pflanzenanatomie wurde von den Männern, die sich der reinen Systematik widmeten, so sehr verkannt, daß z. B. ein Linné die Phytotomen gar nicht zu seinen Fachgenossen, sondern zu den bloßen Liebhabern der Botanik rechnete. Diese andauernde Verkennung einer der wichtigsten Grundlagen der eigentlichen botanischen Wissenschaft rächte sich dadurch, daß man in die sonderbarsten Irrtümer verfiel. So betrachtete Linné selbst z. B. das Mark als den wichtigsten Teil der Pflanze, angeblich weil es die Stelle des Gehirns der Tiere vertrete. Um die Wende zum 19. Jahrhundert herrschten bezüglich der Zusammensetzung und der Tätigkeit des Pflanzeninnern so viele Widersprüche, daß sich die Akademie der Wissenschaften zu Göttingen veranlaßt sah, über diesen Gegenstand für das Jahr 1805 einen Preis auszuschreiben. Der Erfolg dieses Ausschreibens war so erfreulich, daß man dieses Jahr in der Folge als den Wendepunkt in der Entwicklung der Pflanzenanatomie bezeichnet hat. Der Preis wurde Link214 zuerkannt, dessen Bestreben darauf hinauslief, die Systematik mit der Pflanzenanatomie und der Physiologie zu verbinden. Wie gering die Einsicht in den Bau der pflanzlichen Organismen damals war, geht auch daraus hervor, daß Link erst nachweisen mußte, daß auch die Flechten und die Pilze aus Zellen bestehen. Von hervorragender Seite waren nämlich Zweifel dagegen geäußert und diesen Organismen die pflanzliche Natur
  • 58.
    infolgedessen überhaupt abgesprochenworden. Ein anderer Botaniker215 hatte die im Innern der Zellen auftretenden Stärkekörner für junge in der Bildung begriffene Zellen gehalten. Auch diesen Irrtum widerlegte Link216 . Doch beging er den neuen Irrtum, die jüngeren Zellen zwischen den älteren entstehen zu lassen, während sie sich tatsächlich durch Teilung bilden. Die Frage der Vermehrung der Zellen konnte eben erst entschieden werden, nachdem man als den wesentlichsten Bestandteil der Zelle ihren protoplasmatischen Inhalt erkannt hatte. Der Aufschwung, den die Anatomie der Pflanzen zu Beginn des 19. Jahrhunderts erfuhr, hing also nicht nur mit der Verbesserung des Mikroskops, sondern vor allem mit der besseren Würdigung jenes Wissenszweiges und auch mit dem Fortschritt der mikroskopischen Technik zusammen. Während man anfangs die zu untersuchenden Pflanzenteile durch ziemlich gewaltsame Mittel (Zerquetschen) zerkleinerte, lernte man feine Schnitte nach verschiedenen Richtungen machen und suchte aus den so erhaltenen Befunden sich ein der Wirklichkeit entsprechendes Bild vom Zellenaufbau zu kombinieren. Kleine, uns heute als selbstverständlich erscheinende Kunstgriffe, wie das Befeuchten feiner Objekte, um ihr sofortiges Austrocknen zu verhindern, die Verwendung von Deckgläsern, die Trennung der Gewebselemente durch Mazeration und anderes mehr: alles das waren Dinge, die damals erst in die mikroskopische Technik eingeführt wurden. Das wertvollste Ergebnis der neueren Mikroskopie bestand in der Erkenntnis, daß zwischen den Elementen der Pflanze und des Tieres kein grundsätzlicher Unterschied besteht. Diese enge Verknüpfung der Botanik mit der Zoologie vollzog sich durch Schwann, der nachwies, daß sämtliche Lebewesen aus denselben Elementargebilden zusammengesetzt sind. Während man zuerst das Hauptgewicht auf die formbestimmende Zellwand gelegt hatte, erkannte man die letztere jetzt als das Sekundäre und den Zellinhalt als den eigentlichen Sitz der Lebensvorgänge. Die schon während des 18. Jahrhunderts217 in der Pflanzenzelle wahrgenommenen Bewegungen wurden als ein Kreisen dieses Zellinhalts, des
  • 59.
    Protoplasmas, gedeutet. Manbemerkte, daß ein Teil des letzteren eine gewisse Beständigkeit besitzt, und nannte diesen Kern218 . Ferner war auf die Ähnlichkeit des Gefüges gewisser tierischer Gewebe mit dem zelligen Bau der Pflanzen schon öfter hingewiesen worden219 , als Schwann es unternahm, durch seine über alle Teile des Tieres sich erstreckenden »Mikroskopischen Untersuchungen« die Übereinstimmung in dem Aufbau und dem Wachstum aller Lebewesen darzutun. Nach Schwanns Ausspruch ist die Zellenbildung das gemeinsame Entwicklungsprinzip für die verschiedensten Teile der Organismen. Diese kühne Verallgemeinerung, deren Nachweis bis in alle Einzelheiten erst im Laufe der nachfolgenden Jahrzehnte geschehen konnte, hat nicht weniger wie alle übrigen in dieser Periode geschehenen Fortschritte das wissenschaftliche Denken in neue Bahnen lenken helfen. Theodor Schwann wurde 1810 in der Rheinprovinz220 geboren. In Bonn schloß er sich an den großen Physiologen Johannes Müller221 an. Er folgte diesem nach Berlin. Dort entstand unter Müllers Einfluß und Mitwirkung Schwanns Lehre von dem Aufbau des gesamten Organismus aus Zellen oder metamorphosierten, auf Zellen zurückführbaren Gebilden. Als Physiologe ist Schwann als der Entdecker des Pepsins und durch seine Versuche über Gärung und Fäulnis bekannt geworden222 . Auf seine Zellentheorie wurde Schwann durch zwei Umstände geleitet. Einmal lagen viele Einzelbeobachtungen vor, die eine Analogie in der Zusammensetzung des Tier- und Pflanzenkörpers vermuten ließen. So hatte, wie erwähnt, schon Müller bei der Untersuchung des Knorpelgewebes und der Chorda dorsalis der niederen Wirbeltiere eine an die Zellen der Pflanzen erinnernde Zusammensetzung aufgefunden. Auf die gleiche Analogie führte auch das Studium der ersten Entwicklungsvorgänge. Seitdem von Baer das menschliche Ei entdeckt hatte, sah man, daß die Entwicklung durch die ganze Reihe der Lebewesen mit einem einfachen Bläschen anhebt, das sich durch wiederholte Teilung zunächst zu einem zelligen Gebilde, der Keimblase, gestaltet. Dieser als Furchung bezeichnete Vorgang wurde zuerst am Froschei entdeckt223 , dann an
  • 60.
    Fischeiern nachgewiesen undendlich als das erste Entwicklungsstadium aller Tiere mit alleiniger Ausnahme der Protozoen erkannt. Die Protozoen oder Urtiere bilden gleich einigen Formen der niedersten Pflanzen dadurch eine Ausnahme, daß sie während ihres ganzen Lebens auf dem Standpunkt eines einzelligen Wesens verharren, also morphologisch stets der Eizelle gleichwertig bleiben. Die Entwicklung der übrigen Lebewesen war somit nichts anderes als eine fortgesetzte, von bestimmten Wachstumsgesetzen beherrschte und durch Teilung bewirkte Vermehrung von Zellen, auf deren Anordnung und Umbildung sich alle Organe zurückführen ließen. So war man auf dem Wege der Histologie sowohl als durch die Entwicklungsgeschichte zu dem Ergebnis gelangt, daß alle Lebewesen entweder einzellige Gebilde oder Zellvereinigungen, Zellenstaaten sind, in welchen jede einzelne Zelle als Elementarorganismus in den Dienst des Gesamtorganismus gestellt ist. Eine systematische Darstellung gab Schwann seiner Lehre in der Schrift: »Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen«224 . Während es ein Leichtes war, den zelligen Bau der Pflanzen nachzuweisen, boten die tierischen Gewebe mit ihren weitgehenden Abänderungen des Grundtypus der Zelle besondere Schwierigkeiten. Dieser Schwierigkeiten wußte Schwann durch die Ausbildung der mikroskopischen Technik und ein beharrliches Verfolgen des leitenden Grundgedankens Herr zu werden. Eine entscheidende Rolle bei der Beantwortung mancher Frage spielte das Studium der Entwicklung. Nur an der Hand der Entwicklungsgeschichte ließ sich dartun, daß im fertigen Zustande so außerordentlich verschiedenartige Dinge wie Muskeln, Nerven und Nägel aus Zellen entstehen, welche durchaus den Pflanzenzellen entsprechen.
  • 61.
    Indessen erwies sichnicht jede Zelle des Tieres als ein den Pflanzenzellen entsprechendes Gebilde. Wollte Schwann Zellen tierischer Gewebe jenem Elementargebilde der Pflanzen zur Seite stellen, so konnte dies mit Sicherheit nur auf einem der folgenden Wege geschehen. »Entweder zeigt man«, sagt Schwann, »daß ein großer Teil der tierischen Gewebe aus Zellen, von denen jede ihre besondere Wand haben muß, entsteht oder besteht. Oder man weist bei einem einzelnen, aus Zellen bestehenden tierischen Gewebe nach, daß in diesen Zellen ähnliche Kräfte wirken, wie in den Pflanzenzellen, d. h. daß Ernährung und Wachstum auf dieselbe oder eine ähnliche Art vor sich gehen.« Von diesem Gesichtspunkte aus betrachtete er z. B. die Sache, als er gelegentlich seiner Untersuchungen über die Nervenendigungen in dem Schwanze der Froschlarven nicht nur die schöne zellige Struktur der Chorda dorsalis225 sah, sondern auch die Kerne in den Zellen der Chorda entdeckte. Auch das Innere der Chorda von Fischen gleicht ganz dem Zellgewebe der Pflanzen (siehe Abb. 28). Schwann erkannte an den Berührungsstellen dreier Zellen, daß jede Zelle der Chorda von einer besonderen Haut umgeben ist. Die Zellen waren von sehr verschiedener Größe, sie hatten eine unregelmäßige, polyedrische Gestalt; ihre Wände waren sehr dünn, farblos, glatt, fast vollkommen durchsichtig, fest und wenig dehnbar.
  • 62.
    Abb. 28. DieZellen der Chorda dorsalis einer Plötze. (Aus Schwanns Untersuchungen.) Bei weitem die meisten dieser Zellen enthielten einen sehr deutlichen Kern. Er stellte ein etwas gelblich gefärbtes Scheibchen dar, von ovaler Form, etwas kleiner als ein Froschblutkörperchen und fast ebenso platt. In diesem Scheibchen erblickte Schwann einen oder zwei dunkle, scharf umschriebene Flecken. Das Scheibchen glich also durchaus dem Kern der Pflanzenzellen mit seinen Kernkörperchen und war mikroskopisch gar nicht davon zu unterscheiden. Als ein Gewebe, das sich gleichfalls zum Nachweis der zelligen Struktur des Tierkörpers vortrefflich eignete, erkannte Schwann das
  • 63.
    Knorpelgewebe. Es zeigtesich aus kleinen, polyedrischen, dicht aneinander liegenden Zellen mit abgerundeten Ecken zusammengesetzt. Der Zellinhalt war durchsichtig und ließ an einigen Zellen schon im frischen Zustande, an anderen erst nach der Einwirkung von Wasser einen kleinen, blassen, runden Kern erkennen. Jede Zellhöhle zeigte sich mit einem dicken Ring, ihrer Wand, umgeben, deren äußere Begrenzung bald mehr, bald weniger deutlich war. Zwischen zwei Zellen flossen diese äußeren Umrisse zu einer Linie zusammen, liefen aber auseinander, wenn die Berührung der Zellwände aufhörte, so daß oft ein drei- oder viereckiger Zwischenraum, gefüllt mit einer Art Interzellularsubstanz zwischen den Zellwänden übrig blieb. So führte die Untersuchung über die Chorda dorsalis und die Knorpel zu dem Hauptergebnis, daß diese Gewebe aus Zellen bestehen, welche durchaus den Zellen der Pflanzen entsprechen. Indem Schwann seine Untersuchung auf die Knochen, Muskeln, Nerven, Gefäße und Oberhautbildungen ausdehnte, kam er bezüglich dieser Gewebe zu dem gleichen Schluß. Es war somit eine Hauptscheidewand zwischen Tier- und Pflanzenreich, die vermeintliche Verschiedenheit des Gefüges nämlich, gefallen. Von jetzt an entsprachen bei der Untersuchung von tierischen Geweben die Bezeichnungen Zelle, Zellhaut, Zellinhalt, Kern, Kernkörperchen durchaus den gleichnamigen Teilen der Pflanzenzellen. Mit der Erkenntnis, daß sich jeder Organismus aus Einzelwesen niederer Ordnung zusammensetzt und gleichsam einen Staat bildet, änderte sich auch die Auffassung vom Leben. Es erschien nicht mehr an ein bestimmtes Zentrum, wie das Nervensystem, gebunden. So sagt Virchow, der in seiner Zellularpathologie226 Schwanns Lehren ausbaute und auf das medizinische Gebiet übertrug, jedes Tier erscheine als eine Summe vitaler Einheiten, von denen jede den vollen Charakter des Lebens an sich trage. Die Einheit des Lebens könne also nicht an einem gewissen Punkte, z. B. dem Gehirn, gesucht werden, sondern nur in der bestimmten Einrichtung, die jedes Element in sich trage. Jeder Organismus erscheint danach als eine Art von gesellschaftlicher Verknüpfung, in der die einzelnen
  • 64.
    Existenzen aufeinander angewiesensind. Jede Zelle übt wie die einzelnen Bürger des Staates ihre besondere Tätigkeit aus. Sie ist indessen auf die Anregung, die sie von den anderen Zellen und Zellkomplexen her empfängt, angewiesen. Auch die abnormen Vorgänge, die wir Krankheiten nennen, spielen sich nach der von Virchow begründeten und als Zellularpathologie bezeichneten Lehre an den einzelnen Zellen oder an bestimmten Zellgebieten ab. Damit wurde dem seit alters geführten Streit, ob die Krankheit wie eine geheimnisvolle Macht den ganzen Organismus beherrscht (Solidarpathologie) oder ob sie in einer Veränderung der Säfte, insbesondere des Blutes, besteht (Humoralpathologie) der Boden entzogen. Daß man bald nach der Begründung der Zellularpathologie immer deutlicher die Bazillen als die Erreger mancher Krankheiten kennen lernte, führte keine Änderung an der durch Virchow begründeten Auffassung herbei. Man erkannte nämlich, daß es sich bei den durch parasitäre Mikroorganismen bewirkten Infektionskrankheiten um Giftwirkungen der von den Parasiten ausgeschiedenen Stoffe handelt. Einen wichtigen Fortschritt bedeutete Virchows Auffassung von der Entstehung der Zelle. Schwann und andere hatten noch angenommen, daß die Zellen aus gewissen, zwar aus organischer Substanz bestehenden, aber noch nicht organisierten Bildungsflüssigkeiten (Cytoblastem) hervorgehen. Virchow dagegen zeigte, daß es eine derartige Zellenentstehung ebensowenig gibt wie eine Generatio aequivoca, d. h. eine Urzeugung von Organismen. Wo eine Zelle entsteht, da muß eine Zelle vorausgegangen sein, ebenso wie das Tier nur aus dem Tiere, die Pflanze nur aus der Pflanze entstehen kann. Auf diese Weise ist, wenn es auch einzelne Punkte gibt, wo der strenge Nachweis noch nicht geführt werden konnte, doch als Prinzip gesichert, daß in der ganzen Reihe alles Lebendigen ein ewiges Gesetz der kontinuierlichen Entwicklung herrscht227 . War auch der Kern der neu gewonnenen Anschauung ein richtiger, so hat man sie in ihrer Bedeutung als Erklärungsprinzip zunächst doch, wie es mit allem, was neu ist, zu geschehen pflegt, erheblich überschätzt. »Die Zelle wurde für die Biologie, was das Atom für die
  • 65.
    Chemie bedeutet. Alleallgemeinen Begriffe wurden beseitigt und durch die Zellentheorie angeblich erklärt. Die Erblichkeit, die Variabilität, das Leben, die Beseeltheit und andere noch so dunkle Erscheinungen wurden auf Zellen und ihre Teile zurückgeführt«228 . Am meisten schoß Schwann selbst, von der Wichtigkeit seiner Entdeckung durchdrungen, in seiner Theorie der Zellen über das Ziel hinaus. Die Zellbildung betrachtete er als eine Art Kristallisationsprozeß, und die Organismen erschienen ihm als die Formen, unter denen imbibitionsfähige Stoffe kristallisieren. Der Organismus entsteht »nach blinden Gesetzen der Notwendigkeit, die ebenso durch die Existenz der Materie gesetzt sind, wie die Kräfte in der anorganischen Natur«. Jeder Elementarteil soll ein selbständiges Leben besitzen und der ganze Organismus nur durch die Wechselwirkung der einzelnen Elementarteile bestehen. Den eifrigsten Bundesgenossen fand Schwann bei seiner Begründung der Zellenlehre in dem Botaniker Schleiden. Schon vor dem Erscheinen von Schwanns »Untersuchungen« hatte Schleiden den Satz ausgesprochen, daß die Zelle das eigentliche Elementarorgan der Pflanze sei. Auch auf den Inhalt und die Entstehung der Zelle lenkte Schleiden das Augenmerk, wenn es ihm selbst auch nicht gelang, richtige Vorstellungen über diese Dinge zu gewinnen. Schleiden229 widmete sich in Göttingen und in Berlin der Botanik und der Physiologie und wurde 1839 nach Jena berufen. Er wirkte vor allem als Reformator der Botanik, indem er an die Stelle des immer noch die überwiegende Tätigkeit der Botaniker ausmachenden Sammelns und Beschreibens von Pflanzen eine mit den Hilfsmitteln der Chemie und der Physik ausgerüstete Untersuchungsweise zu setzen und die Erforschung des Pflanzenlebens als das würdigste Ziel der botanischen Wissenschaft hinzustellen suchte. In diesem Sinne bahnbrechend wirkte Schleiden vor allem durch sein Werk »Die Botanik als induktive Wissenschaft« (1842). Weitere Kreise machte Schleiden mit diesem neuen und echten Gehalt der Botanik durch das populäre Werk »Die Pflanze und ihr Leben« bekannt230 .
  • 66.
    Auf den Inhaltder Zelle lenkte sich die Aufmerksamkeit der Botaniker, als man in den Zellen eigentümliche Bewegungen wahrnahm231 , die sich nur als Lebensäußerungen deuten ließen. Anfänglich war man sich über das Substrat, an dem sich diese selbsttätigen Bewegungen abspielen, gar nicht im klaren. Man sprach zuerst nur von Bewegungen des Zellsaftes, bis man außer dieser von dem reinen Wasser nur wenig abweichenden Lösung noch eine schleimige Substanz wahrnahm und als den eigentlichen Sitz des Lebens erkannte. Daß sich ein Teil dieser Substanz durch größere Konsistenz auszeichnet, hatte man schon 1831 wahrgenommen232 . Man sah, daß dieser Zellkern bei der Zellteilung eine ganz wesentliche Rolle spielt. Er zerfällt, wie 1835 wahrgenommen wurde233 , in zwei Hälften, die darauf durch eine Scheidewand getrennt werden. Die schleimige, den Zellkern als Bestandteil einschließende Substanz, die man zuerst für Gummi hielt, wurde als ein stickstoffhaltiger, in seiner ganzen Beschaffenheit dem tierischen Eiweiß ähnlicher Stoff erkannt und als Protoplasma bezeichnet234 . Daß man in dem Protoplasma der Pflanzen und der entsprechenden Substanz der tierischen Zelle, der Sarkode, den eigentlichen Träger des Lebens vor sich habe, wurde durch die Entdeckungen der vierziger und der fünfziger Jahre des 19. Jahrhundert immer mehr zur Gewißheit. Man bemerkte nicht nur die Bewegungserscheinungen, die sich im Innern der Zelle an dem Protoplasma abspielen, sondern man sah, daß letzteres auch ohne Zellhaut lebensfähig ist, und daß die Zellhaut von dem Protoplasma erzeugt wird, wie etwa die Schnecke ihr Haus absondert. Als Schwärmspore sah man das Protoplasma der Pflanzen sogar rasche, fast willkürlich erscheinende Ortsveränderungen durchmachen235 . An all diese für das Verständnis der Natur der Zelle äußerst wichtigen Tatsachen schloß sich die Entdeckung, daß die Chlorophyllkörner, in denen sich die Assimilation, die Erzeugung neuer organischer Substanz aus anorganischen Verbindungen, abspielt, wie die Zellkerne, geformte Teile des Protoplasmas sind. Als erstes sichtbares Assimilationsprodukt sah man in den Chlorophyllkörnern die Stärke auftreten. Die Natur dieses Stoffes wurde 1858 durch Nägeli
  • 67.
    ergründet236 . Nägeli schufin seinem Werke über die Stärkekörner die Theorie des Wachstums der organisierten Körper. Er zeigte, daß ihre Zunahme nicht in Analogie mit der Kristallbildung durch Anlagerung neuer Substanz an die bestehende erfolgt, sondern daß die organischen Körper durch Einlagerung neuer Moleküle zwischen die vorhandenen wachsen237 . Nägeli238 hat auch die Kryptogamenkunde und die Einsicht in die Entwicklungsvorgänge durch bahnbrechende Untersuchungen gefördert. Die Frage nach der Entwicklung der Zelle und der Entstehung der Gewebeformen, d. h. der von bestimmten Wachstumsgesetzen beherrschten Zellverbände, hatte Schleiden besonders in Fluß gebracht. Er war indessen so wenig zur Einsicht in diese schwierigen Gegenstände gelangt, daß sich seine Ansichten als unhaltbar erwiesen und durch Nägelis in den Grundzügen noch heute gültige Theorie ersetzt wurden. Nägeli239 erkannte vor allem, daß die Bildung neuer Zellen sich stets an dem Protoplasma schon bestehender Zellen vollzieht, während man vor ihm, als man das Protoplasma in seiner Bedeutung als Sitz des Lebens noch nicht erkannt hatte, die Entstehung neuer Zellen zwischen den vorhandenen älteren für möglich hielt. Ferner zeigte Nägeli, daß die Vermehrung der Zellen in den wachsenden vegetativen Organen auf Zellteilung beruht. Der Vorgang hebt mit einer Teilung des Zellinhalts an und ist beendet, wenn sich zwischen den individualisierten Massen ein Stück Zellhaut als Scheidewand gebildet hat. Diese, sowie jede andere Zellwandbildung besteht nach Nägeli in der Abscheidung stickstoffreier Zellulose aus der stickstoffhaltigen Substanz des Protoplasmas. Andere Arten der Zellbildung, darunter die sogenannte freie, kommen nach Nägeli nur gelegentlich, z. B. bei der Fortpflanzung vor. So entstehen die Keimzellen vieler Pilze durch Abschnürung, während bei anderen Pilzen der Inhalt einer Zelle sich in viele kleine Massen sondert, aus welchen dann durch Membranbildung die Sporen hervorgehen. Indessen auch das Gegenteil findet nach Nägeli statt, indem eine Keimzelle aus der Vereinigung des plasmatischen Inhalts mehrerer Zellen entsteht.
  • 68.
    Groß war derAbstand zwischen diesen Befunden, auf welchen die Anatomie und die Entwicklungslehre sicher weiterbauen konnten und der Ansicht des 18. Jahrhundert, nach der die Zellen als Hohlräume in einer ursprünglich gleichartigen Masse240 etwa so entstehen sollten, wie sich die Luftblasen in dem Brotteig bilden. Erst nachdem man die Natur und die Entstehung der Pflanzenzelle in der Hauptsache richtig erkannt hatte, ließ sich die Entwicklung der Gewebe von Zelle zu Zelle verfolgen. Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts galt keine pflanzenanatomische Aufgabe für gelöst, wenn sich die Kenntnis des fertigen Organes oder Gewebes nicht mit der Einsicht in seine durch möglichst zahlreiche Stadien verfolgte Entwicklung verknüpfen ließ. Man erkannte, daß sich nur auf diesem Wege mit der Einsicht in den physiologischen Vorgang die durch ihn bestimmte morphologische Natur der pflanzlichen Gewebe erkennen läßt. Auch nach dieser Richtung waren vor allem Nägelis Forschungen bahnbrechend, weil sie zu einer Einteilung der Gewebearten nach morphologischen Gesichtspunkten führten241 . Nägeli unterschied das im Zustande der Teilung begriffene Gewebe (Meristem) von dem Dauergewebe. Beide werden nach der Form der Zellen in Prosenchym (Fasergewebe) und Parenchym (Füllgewebe) eingeteilt. Das Teilungsgewebe der jugendlichen Organe (Urmeristem) z. B. besitzt parenchymatische, das der Bildungsschichten prosenchymatische Zellen (Kambiumring). Diese von Nägeli aufgefundenen Grundzüge einer genetischen Gewebelehre sind für die weitere Entwicklung der Pflanzenanatomie maßgebend geblieben. Mit Nägelis großer Arbeit über die Stärkekörner beginnt eine neue Phase für die Untersuchung der Gewebselemente. Hatte man sich bis dahin darauf beschränkt, die Bestandteile der Zellen in ihrer Form und in ihren Beziehungen zu einander kennen zu lernen, so suchte man von jetzt an auch in die innere Struktur, in den molekularen Aufbau der Stärke, der Zellwand und später auch des Kernes und des Protoplasmas einzudringen. Zu diesem Zwecke mußte die mikroskopische Technik242 stetig vervollkommnet und mit neuen, der Rüstkammer der Chemie und der Physik entlehnten Hilfsmitteln
  • 69.
    versehen werden. Andie Stelle des bloßen Schauens trat das Experimentieren unter dem von Jahr zu Jahr verbesserten Mikroskop. Infolge der Anwendung der verschiedenartigsten chemischen Reagentien, die man auf die mikroskopischen Präparate wirken ließ, erwuchs als ein besonderer Wissenszweig die Mikrochemie. Durch die Verbindung des Mikroskops mit dem Polarisationsapparat war es ferner unter Benutzung aller Methoden der physikalischen Kristallographie möglich, aus dem optischen Verhalten der Zellbestandteile auf die innere Struktur der organisierten Substanzen zu schließen. Das Ergebnis war eine auffallende Analogie ihrer Teile mit kristallinischen Gebilden. Nägeli wies nach, daß sich die Mizellen (Molekularverbände) der organisierten Substanzen wie optisch zweiachsige Kristalle verhalten. Die Mizellen als die kleinsten Teile der organisierten Substanz sind nach ihm winzige, jenseits der Beobachtung liegende Kristalle, die aus tausenden von chemischen Molekülen kristallinisch aufgebaut sind. Das Wachstum, das durch bloße Anlagerung nicht erklärt werden konnte, besteht nach dieser Theorie darin, daß sich neue Moleküle an vorhandene Mizellen anlagern oder daß sich neue Mizellen in den zwischen den alten befindlichen, Wasser enthaltenden Zwischenräumen bilden. Der Bau des Protoplasmas, dessen Kenntnis zu den ersten Voraussetzungen für ein tieferes Eindringen in das Wesen dieser Substanz gehört, bedarf nach vielen Richtungen noch der Aufklärung, zumal die neuesten mikroskopischen Untersuchungen das unerwartete Resultat ergeben haben, daß die Plasmakörper der einzelnen Zellen durch feine Fäden miteinander in Verbindung stehen. Hierdurch erleidet die bisherige Auffassung von der Individualität der Elementarorganismen eine weitgehende Einschränkung, während andererseits nach Erkenntnis dieser Sachlage sich für manches bisher wenig zugängliche Problem, wie z. B. die Reizfortpflanzung und die Saftleitung, die Möglichkeit einer Lösung eröffnet.
  • 70.
    8. Die Geologieim Zeitalter des Aktualismus und in engerer Verknüpfung mit den übrigen Naturwissenschaften. Wie man in der Physik mit den Imponderabilien und in der Physiologie mit der Lehre von der Lebenskraft aufräumen mußte, um dem Zeitalter des Energieprinzips den Boden zu bereiten, so mußte auch aus der Erdgeschichte ein Begriff verschwinden, der einer einheitlichen Auffassung des Naturgeschehens im Wege stand. Es war dies der mit dem Namen der Katastrophentheorie243 verbundene Lehrbegriff. Wir haben bereits an früherer Stelle244 erfahren, daß schon im 18. Jahrhundert geologische Anschauungen entstanden, welche den modernen Lehren der Geologie darin sehr nahe kamen, daß man außergewöhnliche und übernatürliche Einflüsse für die Geschichte unseres Planeten nicht in Anspruch nahm, sondern alles geologische Geschehen aus den noch heute wirkenden Kräften zu erklären suchte. Von dieser heute allgemein als richtig anerkannten Auffassung wurde die Wissenschaft durch Cuviers Katastrophentheorie für mehrere Jahrzehnte wieder abgedrängt. Allein schon im ersten Viertel des 19. Jahrhunderts tauchten gewichtige Zweifel an dieser Theorie auf. Die Akademie zu Göttingen fühlte sich deshalb veranlaßt, eine Preisaufgabe auszuschreiben, worin sie »die gründlichste und umfassendste Untersuchung über die Veränderungen der Erdoberfläche« verlangte. Und zwar sollten nicht nur diejenigen Veränderungen in Betracht kommen, von denen die Geschichte Kunde gibt. Sondern es handelte sich vor allem um die Schlüsse, die sich aus den in historischer Zeit erfolgten Änderungen auf die in vorgeschichtlicher Zeit erfolgten ziehen lassen. Eine geradezu bewundernswerte Lösung dieser Preisaufgabe brachte die Arbeit des Deutschen von Hoff245 . Naturgemäß baute sich von
  • 71.
    Hoffs »Geschichte derdurch Überlieferung nachgewiesenen natürlichen Veränderungen der Erdoberfläche« in erster Linie auf historisches Quellenstudium auf, das mit erstaunlicher Gelehrsamkeit in kritischer und gedankenreicher Darstellung verwertet wurde. Indessen wurde auch der zweite Teil der Aufgabe gelöst, und zwar durchaus im Sinne der Anschauungen, die man später oft mit Unrecht ausschließlich auf den englischen Geologen Lyell zurückgeführt hat. Mit voller Klarheit geht das aus den Worten hervor, in denen von Hoff das Ergebnis seiner Untersuchungen zusammenfaßt. Sie lauten etwa folgendermaßen: »Weder die Überlieferungen noch die Beobachtungen geben uns Beweise für eine einmalige oder eine wiederholte allgemeine Umwandlung oder Zerstörung einer ganzen organischen Schöpfung. Überwiegende Gründe fordern vielmehr, daß man die Veränderungen, die man auf der Erdoberfläche wahrnimmt, allein den Wirkungen derjenigen Kräfte zuschreiben darf, durch die man noch jetzt jede Naturerscheinung hervorgebracht sieht«. Es genüge »die für uns unermeßliche Größe der Zeiträume, in welchen diese Kräfte allmählich und immerfort gewirkt« hätten, um die Veränderungen aus eben jenen Kräften zu erklären. Das Hauptverdienst um den weiteren Ausbau dieser Lehre gebührt jedoch Lyell. Es darf nur ein von Hoff, wie es so oft geschehen, nicht neben ihm ganz in den Hintergrund gestellt werden. Hatte letzterer die Frage mehr vom Standpunkte eines weitblickenden Historikers in Angriff genommen, so behandelte sie Lyell in seinen epochemachenden »Prinzipien der Geologie« mehr als Naturforscher246 . Charles Lyell wurde 1797 in Schottland geboren und starb 1875 in London. Er stammte aus einer reichbegüterten Familie und konnte sich infolgedessen ausschließlich der Wissenschaft und geologischen Forschungsreisen widmen. Der Erfolg seines Hauptwerkes, der Prinzipien, war ein beispielloser. Die Beseitigung teleologischer Vorurteile und mystischer Vorstellungen, sowie die Zurückführung alles Geschehens auf sichergestellte, aus der Erfahrung geschöpfte Begriffe wurde durch Lyell zur Losung. Nunmehr konnte die Geologie, die von jeher ein beliebter Tummelplatz der Hypothesen
  • 72.
    gewesen war, nichtlänger an der Katastrophentheorie Cuviers und seiner Annahme wiederholter Schöpfungen festhalten. Unter der Voraussetzung, daß die gestaltenden Kräfte während der verflossenen Perioden und der Jetztzeit gleichartig gewesen und der gesamte Naturverlauf ohne Unterbrechung vor sich gegangen sei, erklärte Lyell die gewaltigen Veränderungen, welche die Erdrinde aufweist, aus der vieltausendfachen Summierung der noch heute wirkenden Ursachen, der actual causes. Nach diesem von Lyell gebrauchten Ausdruck hat man die neue, durch von Hoff und Lyell begründete Lehre auch wohl als Aktualismus bezeichnet. Voraussetzung für diese Theorie war allerdings eine sehr viel größere Zeitdauer des Ablaufs der Erdgeschichte, als man bisher angenommen hatte. Für die ersten Geologen war es nach Lyell schon deshalb unmöglich zu richtigen Folgerungen zu gelangen, weil sie über das Alter der Welt und den Zeitpunkt der ersten Erschaffung lebender Wesen ganz falsche Vorstellungen hatten. Wenn die früheren Vorurteile noch heute beständen, so würden sie eine ähnliche Kette von Ungereimtheiten hinsichtlich der Zeitdauer geologischer Perioden zur Folge haben. Lyell erläuterte dies durch folgendes Beispiel: Angenommen man könnte mit einem Blicke alle in Island, Italien, Sizilien und anderen Teilen Europas während der letzten 5000 Jahre entstandenen vulkanischen Kegel und sämtliche in diesem Zeitraum ausgeflossenen Lavaströme überschauen, sowie die durch Erdbeben veranlaßten Verwerfungen, Senkungen und Hebungen, die den verschiedenen Deltas hinzugefügten Landmassen, wie auch diejenigen, welche das Meer verschlang. Würde man sich dann vorstellen, alle diese Begebenheiten hätten innerhalb eines einzigen Jahres stattgefunden, so muß man ganz andere Vorstellungen von der Wirksamkeit der geologischen Kräfte bekommen. Wenn man aber auf Jahrtausende schloß, wo die Sprache der Natur auf Jahrmillionen hindeutete, so konnten jene älteren Geologen, wenn sie logisch von solch falschen Voraussetzungen weiter gingen, zu keinem anderen Schluß gelangen, als daß mit der Weltordnung eine völlige Revolution vor sich gegangen sei.
  • 73.
    Unermeßliche Zeiträume bildendie Voraussetzung, wenn man unter der Annahme der Gleichartigkeit der früheren mit den jetzigen Naturvorgängen die Bildung der gewaltigen sedimentären Schichten aus noch heute wirkenden Ursachen erklären will. Hinderlich für die Entwicklung richtiger geologischer Ansichten ist nach Lyell auch die Unkenntnis über die Vorgänge im Erdinnern und in der Tiefe der Ozeane gewesen. Erst die moderne Forschung hat auf diese geologischen Vorgänge einiges Licht geworfen. Lyell dagegen konnte noch sagen, der Geologe befinde sich diesen Vorgängen gegenüber in der gleichen Lage wie jemand, der Steine brechen und verfrachten sieht und sich nun abmüht, zu begreifen, was für ein Gebäude aus diesen Steinen hergerichtet werden soll. Während nämlich der Geologe auf das Land beschränkt sei und die Abtragung der Gebirge, sowie ihren Transport nach dem Meere beobachte, könne er sich die neuen Ablagerungen, welche die Natur am Grunde der Gewässer aufbaue, nur ausmalen. Daß in der Erdentwicklung auch außergewöhnliche Katastrophen vorgekommen seien, ja selbst in Zukunft vorkommen werden, stellt Lyell übrigens keineswegs in Abrede. Nur von dem gesamten regelmäßigen Verlauf abweichende Erscheinungen hält er für ausgeschlossen. Als ein Beispiel für die Möglichkeit der Überflutung eines beträchtlichen Teiles des festen Landes führt er die Verhältnisse Nordamerikas an. Die Existenz der ungeheuren mehrere hundert Fuß über dem Meeresspiegel gelegenen Süßwasserbecken jenes Landes genüge, um infolge der fortschreitenden erodierenden Tätigkeit des Niagaraflusses oder infolge einer durch Erdbeben hervorgerufenen Spaltenbildung oder Senkung eine plötzliche Verwüstung Nordamerikas herbeizuführen. Auch bei der Erklärung der durch die geologischen Befunde erwiesenen Klimaschwankungen betont Lyell immer wieder die Gleichartigkeit der früher wirkenden mit den heutigen Kräften. Er sucht solche Schwankungen aus der Verlegung von Meeresströmungen, dem Wechsel in der Verteilung von Wasser und Land und ähnlichen Einflüssen zu erklären.
  • 74.
    Spekulationen über diefrühesten Stadien der Erdentwicklung war Lyell nicht zugetan. Nach ihm wird unser Planet erst Gegenstand der wissenschaftlichen Erforschung und Betrachtung, nachdem sich auf ihm mit dem heutigen vergleichbare Zustände herausgebildet haben. Hinsichtlich der organischen Welt und ihrer durch die paläontologischen Forschungen erwiesenen Veränderungen stand Lyell, als er »die Prinzipien« schrieb, noch auf dem Standpunkte Linnés und Cuviers. Auch ihm schien damals jede Art mit den ihr eigentümlichen Merkmalen erschaffen worden zu sein. Auf eine wissenschaftliche Erklärung der Tatsache, daß sich die Faunen und die Floren früherer Perioden von der heutigen Lebewelt unterscheiden, war damit Verzicht geleistet. Sofort nach der Begründung der Deszendenztheorie durch Wallace und Darwin im Jahre 1858 änderte Lyell indessen seinen Standpunkt, indem er die schon von Lamarck behauptete Verknüpfung aller organischen Bildungen anerkannte. Er gehörte mit dem Philosophen Spencer und dem Biologen Huxley zu den ersten, die sich für den Transformismus in der von Wallace und Darwin ihm verliehenen Gestalt erklärten. Infolgedessen erblickte Lyell in seiner letzten Schaffensperiode seine wichtigste Aufgabe darin, die biologischen mit den geologischen Problemen in Beziehung zu setzen und unter dem neuen Gesichtspunkte auch die Herkunft und das Alter des Menschengeschlechts in den Kreis wissenschaftlicher Betrachtung zu ziehen247 . Unter den Forschern, welche die Lebewelt in ihrer geologischen Bedeutung erkannten und ihre Grenzen in Raum und Zeit beträchtlich erweiterten, ist vor allem Ehrenberg zu nennen. Christian Gottfried Ehrenberg248 (1795-1876) gehörte dem Kreise der Naturforscher an, die Alexander von Humboldt nach seiner Rückkehr aus Paris (1827) um sich vereinigte und auf jede Weise zu fördern wußte. Ehrenberg ist der hervorragendste Mikroskopiker jener Zeit. Wie kein anderer verstand er es, die Welt des kleinsten Lebens den über seine Entdeckungen staunenden Zeitgenossen zu erschließen. Schon seine Erstlingsarbeit, die er als
  • 75.
    Dreiundzwanzigjähriger unter demTitel »Sylvae rnycologicae Berolinenses« (Die Pilzflora Berlins) erscheinen ließ, machte ihn berühmt. Das Motto, das er ihr mitgab, blieb für alle späteren Arbeiten Ehrenbergs maßgebend. Es lautet: »Der Welten Kleines auch ist wunderbar und groß, Und aus dem Kleinen bauen sich die Welten«. Diese Arbeit vom Jahre 1818 bereicherte die Wissenschaft mit einer Menge neuer Formen. Bald darauf lieferte Ehrenberg den ersten Nachweis einer kryptogamischen Zeugung, nämlich der Konjugation (Zellpaarung) der Zweige eines Schimmelpilzes249 . Während der Zeit von 1820-1825 unternahm Ehrenberg in Gemeinschaft mit Hemprich eine naturwissenschaftliche Durchforschung der Nilländer. Die Expedition ist auch deshalb erwähnenswert, weil sie eine der ersten größeren derartigen Unternehmungen ist, die von Preußen aus mit staatlichen Mitteln ins Werk gesetzt wurden. Ihre Ergebnisse waren recht bedeutend. In zahlreichen Sendungen wurden 34000 Tier- und 46000 Pflanzenexemplare, im ganzen etwa 7000 Arten angehörend, nach Berlin gesandt. Dazu kamen noch Mineralien, Gesteine und ethnographische Gegenstände. Durchforscht wurden nicht nur Unter- und Oberägypten, sondern auch Nubien, die Küsten des roten Meeres und Syrien. Großer indessen als die Entdeckungen am Nil waren diejenigen, die Ehrenberg mit seinem Mikroskop nach der Rückkehr von einer mit Humboldt nach Mittelasien unternommenen Reise in den Tümpeln um Berlin gemacht hat. Mit einer Ausdauer sondergleichen widmete er sich seitdem (1829) der Erforschung derjenigen Mikroorganismen, die wir heute als Infusorien, Bakterien, Diatomeen und Rädertiere unterscheiden. Er war der erste, dem es gelang, Klarheit und Übersicht in den schier unendlichen, verwirrenden Formenreichtum zu bringen, welchen diese Wesen darbieten. Insbesondere widerlegte er den Wahn, daß sie von selbst entständen und sich ineinander umwandeln könnten. Die größte Überraschung rief die von Ehrenberg entdeckte Tatsache hervor, daß die blutähnliche Substanz, die sich mitunter auf Brot findet, aus
  • 76.
    kleinsten Lebewesen besteht.Damit fand das Bluten der Hostien, das im Mittelalter so oft den religiösen Fanatismus erregt hatte, seine naturgemäße Deutung. Auch zur Aufklärung des Meerleuchtens und des blutigen Regens, einer Erscheinung, die so häufig ganze Völkerschaften in Schrecken versetzt hat, trug Ehrenberg bei. In diesem und in jenem Falle handelte es sich um die überraschende Gesamtwirkung massenhaft auftretender Mikroorganismen, deren Vorhandensein er für die Tiefen des Ozeans, die höchsten Bergspitzen und den Schnee der Polarzone nachwies. Die Zusammenfassung all dieser Forschungen war Ehrenbergs großes, »Die Infusorien als vollkommene Organismen« betiteltes Werk vom Jahre 1838250 . Der wesentlichste Mangel dieses Werkes, der aber klein ist gegenüber dem großen Gewinn, den es brachte, besteht darin, daß Ehrenberg die innere Organisation, welche die Rädertierchen darbieten, auch bei den Infusorien zu erblicken glaubte. Eine neue Richtung und eine ganz ungeahnte Erweiterung gewannen Ehrenbergs Untersuchungen, als er im Franzensbader Kieselgur die Kieselpanzer kleiner Organismen entdeckte. Dies führte ihn dazu, ähnliche jüngere und ältere geologische Bildungen zu untersuchen. Es ergab sich, daß zahlreiche sedimentäre Bildungen bis zu den ältesten Perioden, darunter solche, die man bisher für azoisch gehalten, die gleiche Zusammensetzung aus den Kalk- oder Kieselschalen kleinster Organismen aufweisen. Daß die Bildung sedimentärer Schichten noch heute durch die gleichen Umstände bedingt ist, vermochte Ehrenberg durch die Untersuchung des Meeresbodens und der Flußufer nachzuweisen251 . Selbst der Baugrund Berlins ist z.T. auf diese Weise entstanden, wie Ehrenberg zur größten Überraschung seiner Mitbürger nachwies. Diese Forschungen Ehrenbergs, in denen eine ganz neue Wissenschaft emporwuchs, gipfelten in seinem zweiten Hauptwerk, der Mikrogeologie252 . Einen treffenden Ausdruck fand die Tätigkeit Ehrenbergs in folgenden, ihm von der Akademie gewidmeten Worten253 : »Wir sahen durch Ehrenbergs Forschungen den Sand aus den Wüsten Afrikas
  • 77.
    und vom Kreidegebirgedes Jura, atmosphärischen Staub des atlantischen Ozeans, Blutregen und mittelalterliche Wundererscheinungen, Proben aus dem Tiefgrund des Golfstromes und aus dem mittelländischen Meere in mikroskopische Organismen sich auflösen und das unsichtbare Leben in die Systematik sich einordnen«. Durch die wissenschaftliche Erforschung des Ozeans gelangte man auch zu der Einsicht, daß neben den mikroskopisch kleinen Bewohnern des Meeres vor allem die Korallentiere eine im geologischen Sinne gestaltende Wirkung ausüben. Mit den gewaltigen Bauten, welche diese Geschöpfe aufführen, wurde man zum ersten Male genauer durch die Cooksche Weltumsegelung bekannt. Auch die russische Südseeexpedition, an der Chamisso teilnahm (1814- 1818), brachte manche wichtige Beobachtung. Die bedeutendste Arbeit über Korallen und Korallenriffe veröffentlichte 1842 Charles Darwin auf Grund der Ergebnisse der von ihm ausgeführten Beagle- Expedition254 . Von ihm rührt die Einteilung der Korallenbauten in Saumriffe, Wallriffe und Lagunenriffe (Atolle) her, sowie die Annahme, daß sich aus einem Saumriff infolge der säkularen Senkung des Meeresbodens zunächst ein Wallriff und schließlich ein Atoll bildet. Darwin geht, um jene eigenartigen Bildungen zu erklären, von einer mit Korallenriffen umsäumten Insel aus. Wenn eine solche Insel mit ihrem Riff sich langsam senkt, so wird die lebende Masse, die sich am Rande des Riffes in der Brandung badet, so lange wachsen, bis sie die Oberfläche wiedergewinnt. Das Wasser wird gleichzeitig an der Küste emporsteigen, so daß die Insel niedriger und kleiner, und dementsprechend der Kanal zwischen dem inneren Rande des Riffes und der Küste breiter wird. So entsteht ein Wallriff. Sinkt dieses langsam abwärts, so werden die Korallen fortfahren, kräftig aufwärts zu wachsen. In dem Maße wie die Insel sinkt, wird das Wasser Zoll für Zoll die Küste erobern, die Bergspitzen, die zuerst getrennte Inseln innerhalb des Riffes bildeten, werden verschwinden, bis endlich der letzte und höchste Gipfel untertaucht. In dem Augenblick, in dem dies eintritt, hat sich ein vollkommenes Atoll gebildet.
  • 78.
    Wenn die Folgezeitauch lehrte, daß Darwins Theorie nicht sämtliche Probleme aufklärt, die uns die Korallenriffe und die Koralleninseln darbieten, so hat sie sich im großen und ganzen doch als zutreffend erwiesen. Auch die neuerdings als geologisches Forschungsmittel in Aufnahme gekommenen Tiefbohrversuche konnten Darwins Ansichten nur bestätigen. Die Bohrungen ergaben stellenweise eine Mächtigkeit der Korallenbildungen, die sich mit der Theorie, daß diese Bildungen durch Anschwemmungen entstanden seien, nicht vereinigen ließ. Auch die Pflanzenwelt wurde in dieser Periode in ihrer geologischen Bedeutung gewürdigt. Seit 1830 etwa bediente man sich zur Untersuchung der pflanzlichen Überreste des Mikroskops, das später, nachdem man das Verfahren der Dünnschliffe ausgebildet hatte, bei der Untersuchung der Gesteine eine solch große Rolle spielen sollte. Man vermochte mit immer größerer Sicherheit den pflanzlichen Ursprung der fossilen Brennstoffe und die auf einen gleichen Ursprung hinweisende Struktur der verkieselten Hölzer nachzuweisen. Die Mächtigkeit der pflanzlichen Überreste ließ auch schon erkennen, daß ihre Bildung unermeßliche Zeiträume erfordert hat. Wenn man sich auch von dem Dogma, daß die Arten konstant seien und daß eine Folge von Neuschöpfungen stattgefunden habe, nicht ganz frei zu machen wußte, so wurde dieses Dogma durch die Fülle der paläontologischen Entdeckungen doch immer mehr erschüttert. Unger zum Beispiel, der zu den Begründern der Phytopaläontologie gehört, nahm für die Entwicklung der Vegetation als sicher an, daß sich die Pflanzenwelt stufenweise mit den großen geologischen Perioden herausgebildet habe. Auch auf dem Gebiete der Gebirgskunde trat an die Stelle der Katastrophenlehre die Vorstellung einer allmählichen, aus den bekannten physikalischen Kräften zu begreifenden Entstehung. Während man vorher die großen Kettengebirge durch einen aus dem Innern der Erde in radialer Richtung wirkenden Druck entstehen ließ, begann man sie seit 1830 als Runzeln zu erkennen, die durch einen seitlichen Schub emporgefaltet werden. Beobachtungen, die im Schweizer Jura gemacht wurden, der noch heute als der reinste
  • 79.
    Typus eines Faltengebirgesgilt, ließen zuerst an den alten Anschauungen irre werden. Gleichzeitig griff auch eine richtige Vorstellung von dem Zustandekommen derjenigen Phänomene Platz, die man als glazial bezeichnet. Man begann, weit von den heutigen Gletschern entfernte Geschiebe und Gesteinsschrammen auf eine frühere gewaltige Vergletscherung unserer heutigen Gebirge zurückzuführen. Zur Erforschung des Erratikums gesellte sich, seitdem John Ross auf seiner Polarfahrt aus der Tiefe von 2000 Metern Schlamm vom Meeresboden heraufgeholt hatte, die Tiefseeforschung. Jetzt erst war man imstande, ein klares Bild von dem Aufbau der geologischen Schichten zu gewinnen. Wie diese Ansätze sich weiter entwickelten, wird an späterer Stelle gezeigt werden. Hier genügte der Nachweis, daß auch die Entwicklung der Geologie auf jene große Reform hindrängte, die um die Mitte des 19. Jahrhunderts die Naturwissenschaften umgestalten sollte.
  • 80.
    9. Die Ausdehnungdes Energieprinzips auf sämtliche Naturwissenschaften. Die Keime des Energieprinzips oder des Gesetzes von der Einheit und der Erhaltung der Kraft lassen sich bis in das 18. Jahrhundert und, wenn man nach den ersten Andeutungen sucht, sogar noch weiter zurückverfolgen. In der Entwicklung der Naturwissenschaften spielen die unlösbaren Probleme eine große Rolle. Das Bemühen Gold zu machen, hat zu vielen wichtigen chemischen Entdeckungen geführt. Eine ähnliche treibende Kraft wie das Goldproblem der Alchemisten besaß für die Mathematik das Problem der Quadratur des Kreises. In ihrem Suchen nach seiner Lösung wurde die Mathematik in hohem Grade gefördert, und das Problem kam erst zur Ruhe, als man die Unmöglichkeit seiner Lösung, nicht nur infolge der vielen vergeblichen Versuche eingesehen, sondern sie mathematisch bewiesen hatte. Auch die Physik hatte ihr unlösliches Problem. Ein jeder kennt es unter dem Namen des »Perpetuum mobile«. Eine Maschine, die ohne von außen zufließende Energie immerfort arbeitet! Was konnte es Wertvolleres geben? Das Nachgrübeln über das »Perpetuum mobile« dauerte so lange, bis im 18. Jahrhundert die Erkenntnis heranreifte, daß man auch hier Unmögliches gewollt habe. An die Stelle des unwissenschaftlichen Suchens nach einem »Perpetuum mobile« trat jetzt das wissenschaftliche »Prinzip vom ausgeschlossenen Perpetuum mobile« oder das Prinzip von der Erhaltung der Kraft. Hervorgegangen war das Prinzip aus der Mechanik, und auf diese blieb es zunächst beschränkt. Die Untersuchung des Pendels bietet ein leicht faßliches Beispiel. Die Pendelbewegung besteht ja im Grunde genommen in dem Herabfallen und dem Emporsteigen eines Körpers. In seiner Anwendung auf diesen Vorgang lautet das Prinzip von der Erhaltung der Kraft: Wenn man die Richtung eines frei fallenden Körpers ändert, so kann er nur bis zu seiner ursprünglichen
  • 81.
    Höhe wieder emporsteigen,da die Wirkung stets der Ursache gleichwertig ist. Es dauerte lange, bis man diesen Grundsatz ausgehend von der Mechanik auf die übrigen Naturerscheinungen anwandte. Dies rührte daher, daß man die Wärme, das Licht, die Elektrizität, den Magnetismus als feine unwägbare Stoffe, als Imponderabilien, auffaßte. Natürlich war damit eine scharfe Grenze zwischen der Physik jener ungreifbaren Imponderabilien und der Mechanik gegeben, da diese nur ruhende und bewegte Massen kennt und nach der Ursache von Ruhe und Bewegung forscht. Die erste Brücke von der Mechanik als Massenbewegung wurde in das Gebiet der Wärmelehre hinübergeschlagen. Wo Massenbewegung vernichtet wird, tritt Erwärmung ein. Umgekehrt läßt sich Wärme in Massenbewegung verwandeln. So kam es, daß die Hypothese von einem unwägbaren Wärmestoff der Vorstellung wich, daß wir es in der Körperwärme gleichfalls mit einer Bewegung und zwar mit einer inneren Bewegung zu tun haben. Eine derartige, innere Bewegung ließ sich kaum anders denken als ein Schwingen der kleinsten Körperteilchen. Daraus ergab sich ganz von selbst die Wiederbelebung der schon im Altertum entstandenen atomistischen Hypothese. Auch die Entwicklung der Chemie hatte die Wiederaufnahme der atomistischen Hypothese notwendig gemacht. Die chemischen Vorgänge wurden als ein Zusammentreten der Atome zu Molekülen und ein Zerfallen der Moleküle in einfachere und schließlich in Atome gedeutet. Wie aus der Wärmelehre, so verschwanden die Imponderabilien auch aus den übrigen Gebieten der Physik. Der Lichtstoff, das elektrische Fluidum, die verschiedenen Magnetismen, sie alle mußten der mechanischen Naturerklärung das Feld räumen. Jede Kraft erschien als Bewegung und die Umwandlung der Kräfte nur als eine Änderung in der Form der Bewegung. Durch bloßes Reiben geeigneter Stoffe oder auch durch chemische Umsetzung erzeugt man Elektrizität. Man lernte sie in chemische Wirkungen, in Licht, in Wärme, in Magnetismus umwandeln. Auf diesen mannigfachen Umsetzungen beruht die überall in unser Leben eingreifende Elektrotechnik. Ihre Geburtsstunde fällt mit der
  • 82.
    Entdeckung des Gesetzesvon der Erhaltung der Kraft zusammen. Es ist das kein Zufall. Denn gerade die Umformungen des durch ein mechanisches Triebwerk erzeugten elektrischen Stromes haben neben anderen Beobachtungen zur Erkenntnis jenes großen, als Energieprinzip bezeichneten Gesetzes geführt. Das Energieprinzip darf nicht als die Entdeckung eines einzelnen betrachtet werden. Wir sahen in den vorhergehenden Abschnitten dieses Bandes, wie sich die große Verallgemeinerung, die es in sich birgt, auf nahezu sämtlichen Gebieten allmählich vorbereitete. Zum klaren Ausdruck gelangte das Prinzip im fünften Jahrzehnt des 19. Jahrhunderts durch drei Männer, die unabhängig voneinander dazu gelangten. Es waren dies die Deutschen Mayer und Helmholtz und der Engländer Joule. Auch der dänische Ingenieur Colding wird wohl zu den Begründern des Energieprinzips gezählt. Sein Verdienst ist jedoch weit geringer einzuschätzen als dasjenige der drei an erster Stelle genannten Forscher. Mayer255 ging bei der Aufstellung des Energieprinzips von physiologischen Beobachtungen aus. Als er sich im Jahre 1840 in Java aufhielt, fiel es ihm bei Aderlässen auf, daß das Blut der Armvene eine ungemeine Röte besaß, so daß man glauben konnte, eine Arterie getroffen zu haben256 . Den ansässigen europäischen Ärzten war dieses Verhalten des Blutes von Personen, welche den Übergang aus einem gemäßigten Klima zur Glut der Tropen durchmachen, wohl bekannt, ohne daß dadurch ihr Nachdenken besonders rege geworden wäre, während Mayer, ausgehend von dieser unscheinbaren Beobachtung, zu dem tiefsten Einblick in den Zusammenhang des Naturganzen gelangen sollte. Indem er die Farbenänderung, welche das Blut in den Kapillargefäßen erleidet, als den sichtbaren Reflex der in dem Körper vor sich gehenden Oxydation betrachtete257 , kam Mayer auf den Gedanken, nach einer Größenbeziehung zwischen der Wärmeentwicklung und dem oxydierten Material zu suchen, um, wie er sich ausdrückt, die Bilanz zwischen Leistung und Verbrauch des Organismus zu ziehen. Da nun ein Tier die Fähigkeit besitzt, Wärme auf mechanische Art, z. B. durch Reibung hervorzurufen, so erhebt sich die Frage, ob die gesamte,
  • 83.
    teils unmittelbar, teilsauf mechanischem Wege, vom Organismus erzeugte Wärme dem im Körper vor sich gehenden Verbrennungseffekte quantitativ entspricht oder äquivalent ist. Wenn wir dies bejahen, so ist auch zu vermuten, daß die zur Gewinnung von Wärme auf mechanischem Wege aufgewandte Arbeit einem bestimmten Bruchteil dieses Effektes entsprechen wird. So wurde Mayer darauf geführt, aus der physiologischen Verbrennungstheorie auf eine unveränderliche Größenbeziehung zwischen Wärme und Arbeit zu schließen. Die physikalische Forschung war damals schon auf dem Punkte angelangt, daß Mayer, ohne selbst Versuche anzustellen, das Äquivalent zwischen Wärme und Arbeit aus den vorhandenen Daten zu berechnen vermochte. Aus der Wärmemenge, die verbraucht wird, wenn ein Gas mit Überwindung eines darauf lastenden Druckes, also unter Leistung von Arbeit, sich ausdehnt, ergab sich, daß diejenige Arbeit, welche zum Emporheben eines Gewichtes auf die Höhe von 365 Metern erforderlich ist, einer Wärmemenge entspricht, welche die Temperatur des gleichen Gewichtes Wasser von 0° auf 1° erhöhen würde258 . Spätere Versuche haben für dieses mechanische Wärmeäquivalent den Wert von 423 Kilogrammetern ergeben. Mayers Berechnung und die ihn leitenden Überlegungen seien in folgendem kurz wiedergegeben. Mayer knüpft an den früher geschilderten Überströmungsversuch Gay-Lussacs259 an. Gay- Lussac hatte gezeigt, daß ein Gas unter Umständen sein Volumen vergrößern kann, ohne dabei im ganzen eine Temperaturveränderung zu erfahren. Mayer hat diesen Versuch richtig gedeutet und zur Grundlage für seine Ableitungen gewählt. Gay-Lussacs Versuch bewies ihm, daß mit der Ausdehnung eines Gases an sich kein Wärmeverbrauch verknüpft ist, wie man anfänglich im Banne der älteren Stofftheorie geglaubt hatte, sondern daß ein Gas nur dann eine Temperaturverminderung erfährt, wenn es bei seiner Ausdehnung einen Druck überwindet, mit anderen Worten, Arbeit leistet. Mit dieser Erkenntnis setzte Mayer die vor ihm bekannt gewordene und quantitativ untersuchte Erscheinung in Beziehung, daß ein Gas, wenn es sich unter konstantem Drucke ausdehnt, mehr
  • 84.
    Welcome to ourwebsite – the perfect destination for book lovers and knowledge seekers. We believe that every book holds a new world, offering opportunities for learning, discovery, and personal growth. That’s why we are dedicated to bringing you a diverse collection of books, ranging from classic literature and specialized publications to self-development guides and children's books. More than just a book-buying platform, we strive to be a bridge connecting you with timeless cultural and intellectual values. With an elegant, user-friendly interface and a smart search system, you can quickly find the books that best suit your interests. Additionally, our special promotions and home delivery services help you save time and fully enjoy the joy of reading. Join us on a journey of knowledge exploration, passion nurturing, and personal growth every day! ebookbell.com