Die Schließung der Zuckerfabrik ist sicher der Grund, die seinen Vater Fritz dazu bewegt, mit seiner Familie vom idyllischen Luftkurort Seesen, der Stadt am nordwestlichen Ausläufer des Harzes mit einigen tausend Einwohnern und für die damalige Zeit mit allem Komfort einer Kleinstadt ausgestattet, nach Brottewitz zu ziehen. Die kleine Gemeinde Brottewitz, unweit dem an der Elbe gelegenen sächsischen Dorf Mühlberg, hat wirklich nichts anderes zu bieten als eine Zuckerfabrik, ein paar Häuser und eine kleine achtklassige Dorfschule.
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Obwohl die Firma Reiss weit über die Grenzen Deutschlands hinaus bekannt ist, jeder Student, Ingenieur oder Architekt nennt seinen Zirkelkasten ausnahmslos sein ‚Reisszeug’, erkennt Emil, dass er sich hier seinen Fähigkeiten und Zukunftsvorstellungen entsprechend nicht weiter entfalten kann.  Als er sich bald bei der Firma Carl Zeiss in Jena bewirbt, wird er dort auch sofort eingestellt.  Am 23. April 1900 fängt er schon in der Astro-Versuchswerkstatt als Gehilfe an.  Was für ein Unterschied zwischen der strengen, disziplinierten Lehrzeit bei Maibuhr und Reiss und nun dem lockeren Lebenswandel in dem großen Industriebetrieb Zeiss.  Meister Gresitza, verantwortlich für die Astro-Versuchswerkstatt, hat offenbar ein sehr großes, weiches Herz und lässt so ziemlich alles durchgehen, was die vorwiegend jungen Männer in seiner Abteilung da so anstellen.

Im Jena dieser Zeit ist es für einen Feinmechaniker unumgänglich, sich einer Bruderschaft anzuschließen.  Der Beitritt wird natürlich in aller Formalität gebührend gefeiert, und sogar urkundlich beglaubigt.  Ein ‚Tauf-Zeugnis’ wird ausgestellt, in dem es da heißt:

• Im Jahre des Heils Anno Domini 1900 fand in den heiligen Hallen der Paraschken-Mühle zu Jena in feierlicher Andacht die Aufnahme des bis dahin ungläubigen Messingschusters Emil Mechau in das Reich des Allmächtigen Knoten-Bundes durch das Sacrament der hl. Taufe, welche der Weihbischof Hoffmann von Hessen Nassau umgeben von seiner ganzen bischöflichen Herrlichkeit nebst Dompfaffen u. Pröbsten im Beisein sämmtlicher strenggläubigen Knotenbrüder vollzog, statt.
  
  
•     Diese heilige Handlung bescheinigt u. beglaubigt
          Jena, den 23. Juni 1900
          Der Weihbischof:
          Der Ceremonienmstr.:    Der Domherr:
          Thiele von Trotha            von Mahler

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Abgesehen von einigen Rückfällen in den Schlendrian, gelegentliche Saufgelage und die damit verbundene Bummelei, besinnt sich Emil endlich nach etwa eineinhalb Jahren, dass es wohl so nicht weitergehen kann.  Er erkennt, dass er mit seiner  Dorfschulausbildung über den jetzigen Berufsstand nicht hinauskommt, wenn er nicht weiter an seiner Ausbildung arbeitet.  Er beschließt deshalb, sich von dem Philologen H. Weinmann in Jena in Englisch, Französisch, Latein, Mathematik und Physik unterrichten zu lassen.  Morgens, von 6:00 bis 8:00, Uhr geht er zu Weinmann zum Unterricht, und nach Feierabend studiert er dann noch bei sich zu Hause weiter.

Kurz vor Weihnachten 1902 ereignet sich ein Unfall im Labor, bei dem ein  Azetylen-Behälter explodiert. Durch die Detonation platzt Emil Mechaus rechtes Trommelfell, da er sich unmittelbar neben dem Behälter aufhält. Obwohl er vorübergehend auf seinem rechten Ohr nicht mehr hören kann, geht er jedoch ohne jede Unterbrechung seiner gewohnten Arbeit nach.

Obwohl das Trommelfell wieder zuwächst, hört er von nun an nicht mehr gut auf dem Ohr. Als er zwei Jahre später bei der Berufsgenossenschaft der Feinmechaniker einen Antrag auf Entschädigung stellt, wird er mit der Begründung abgelehnt, dass er ja weder Arbeitsausfall noch Erwerbsminderung erlitten habe.
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Mechau belegt im Wintersemester an der Universität Jena bei Prof. Knopf die Vorlesungen Sphärische Astronomie, Einleitung in die Theorie des Mikroskops und bei Prof. Ambronn Grenzen der Mikroskop-Wahrnehmung. Im nachfolgenden Sommersemester 1906 hört er Einleitung in die Philosophie bei Prof. Eucken und Differentialrechnung bei Prof. Haußner. Die durch das Studium am Tage versäumte Arbeitszeit bei Zeiss kann er im Einverständnis mit Prof. Siedentopf am Abend wieder nachholen.

Die Zusammenarbeit mit Prof. Siedentopf wird immer enger und fruchtbarer; der Jüngere mit dem ideenreichen Kopf und der Ältere ständig siebend und formend.  Mechau ist sich voll bewusst, dass er in dieser Zeit im optischen Labor eine zweite Lehrzeit, diesmal in Theorie und ihrer praktischen Anwendung durchgeht. Im Wintersemester 1906 belegt er dann noch bei Prof. Haußner Integralrechnung, um diesen wichtigen, elementaren Teil seiner mathematischen Ausbildung zu erweitern.

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In dieser Zeit erweckt Mechau auch die Aufmerksamkeit des Betriebsleiters Max Berger. Der bietet dem jungen, strebsamen Mechau bei mehreren Gelegenheiten Stellen als Werkmeister und Konstrukteur an. Zum völligen Unverständnis von Berger lehnt Mechau jedoch immer dankend ab.

In steter Aufwärtsentwicklung füllt Mechau nun die Zeit zielstrebig an der Universität mit Vorlesungen über Praktische Nationalökonomie, Arbeiterversicherung, Grundlagen der neueren Elektrizitätslehre, Technische Elastizitätslehre und Festigkeitslehre, Technische Thermodynamik, Wahrscheinlichkeitsrechnung und Methode der kleinen Quadrate, Analytische Geometrie der Ebene, Analytische Geometrie des Raumes, und auch Mathematische Geographie an der Jenaer Sternwarte aus.

Einen privaten Höhepunkt in seinem Leben erlebt Mechau, als er am 15. Oktober 1907 Anna Klemm aus Jena heiratet. Im nachfolgenden Jahr wird ihnen ihre Tochter Lieselotte  geboren.

Hiermit hören dann auch die bis dahin mit seinen Junggesellenkollegen so unvermeidlich gewesenen, gelegentlichen Rückfälle in alkoholische Gelage und die damit einhergehende Bummelei endgültig auf. Leb' wohl du schöner Montagsfrühschoppen bei Kümmel und Lichtenhainer Pils!
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Im Frühjahr 1909 tagen die Besitzer optischer Geschäfte Deutschlands in Jena und besichtigen bei dieser Gelegenheit auch eine Ausstellung Zeiss’scher Instrumente in den Zeisswerken.

Mechaus Aufgabe ist es, lebende Kristalle durch Schmelz- und Kristallisationsvorgänge, ein Verfahren nach Professor Lehmann, unter dem Mikroskop zu demonstrieren. Anlässlich einer dieser Demonstrationen tritt Oskar Messter, der Altmeister der deutschen Kinotechnik, buchstäblich zwischen Mechau und Siedentopf und beginnt eine tiefgründige Diskussion. Hierbei wird für Mechau ein Samenkörnchen auf völligem Neuland auf dem sich rapide entwickelnden kinematographischen Gebiet gepflanzt, das dann später zum Bau des Projektors mit optischem Ausgleich sprießen soll.

In der Diskussion dreht es sich um das dargestellte Problem, die in der kinematographischen Projektion so sehr störende Dunkelpause zu vermeiden.

Eine Lösung wäre, erläutert Oskar Messter, möglichst die jetzt übliche Flügelblende etwa durch einen Kippspiegel zu ersetzen, der sich abhängig vom Film bewegt und somit das sonst verloren gehende Licht dem Bildschirm zuleitet. Mechau erfasst die Problemstellung und reagiert sofort in der ihm eigenen, impulsiven Art, indem er argumentiert:

Wenn es gelingt, die Filmbewegung während des Schaltmoments auszugleichen, warum denn überhaupt die ruckweise Bewegung und nicht auch gleichzeitig einen gleichförmigen Durchlauf des Films schaffen?
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Das Thema des optischen Ausgleichs beherrscht von diesem Moment an sein Tun und Denken und lässt ihn nicht mehr los, bis er schließlich als Erster eine befriedigende Lösung in die Tat umsetzt.

Noch am Abend dieses denkwürdigen Tages geht Mechau das erste Mal zum Kinotheater, um sich an Ort und Stelle mit der Materie vertraut zu machen.  Kurz entschlossen entscheidet er, selbst einmal einen Blick hinter die Kulissen zu werfen. Er besteigt in der Ecke eines kleinen rechteckigen Saales eine schmale Leiter und gelangt so in einen aus den Umfassungsmauern und drei Wänden gebildeten Vorführraum. Da der verfügbare Raum vom Kinoprojektor und dem ‚Operateur’ völlig ausgefüllt ist, kann Mechau nicht eintreten.

Schweißtriefend auf der Leiter stehend, verschlingt er das Konstruktionskonzept des vor ihm laufenden Schlägerapparates, mit dem der Film transportiert und vorgeführt wird. Viele weitere solcher Besuche  folgen, und schon bald hat er zwar erst nur unbestimmte Ideen, die jedoch ständig Form annehmen und auf eine Realisierung drängen.
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Das sich Mechau stellende Problem ist keineswegs neu, wie er bald in seiner intensiven Studie der Materie feststellt.  In der Tat, es ist älter als die Kinematographie selbst und beschäftigt seit vielen Jahren die hervorragendsten Erfinder und Konstrukteure auf diesem Gebiet.

Er findet den Versuch zu einem kontinuierlichen Lauf über einen Spiegelkranz schon beim Praxinoskop und dem optischen Theater von Reynaud. Auch eine der ältesten Formen eines wirklichen Kinematographen, eine Konstruktion von Jenkins aus dem Jahr 1895, enthält einen Kranz von Objektiven, der dem Film entgegenläuft, eine Idee, die er später wieder aufgibt, die aber neuerdings von Continsouza wieder aufgegriffen wird.

Ebenso meldete im unmittelbaren Anschluss an Lumiere, so stellt Mechau fest, Paul Mortier im Februar 1896 das französische Patent 254 090 auf einen optischen Ausgleich an, bei dem ein System von Spiegeln auf einem Pyramidenstumpf rotiert. Trotz der bestehenden Aufgabe und trotz der angestrengten Bemühungen hat aber keine der vielen Ideen zu einem praktischen Erfolg geführt.
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Schon nach wenigen Monaten meldet Mechau sein erstes Patent DRP 230 022 an. Es stellt seinen ersten Versuch dar, die Ursache des störenden Flimmerns bei Kinovorführungen zu beseitigen. Anstelle der üblichen Flügelblende im Vorführprojektor ist im Patent vorgesehen, unter 45º gegen die optische Achse geneigt, eine rotierende, zur Rotationsachse genau laufende Glasscheibe anzuordnen.

Die Glasscheibe ist halbkreisförmig versilbert. Während der Rotation soll das Lichtbüschel, zwischen Objektiv und Bildschirm, abwechselnd einmal nach oben reflektiert und danach gerade durchgelassen werden. In beiden Fällen trifft das Lichtbüschel dabei auf Wackelspiegel, die von Kurven auf der Rotationsachse der Scheibe gesteuert werden sollen. Ein fester Hilfsspiegel sorgt dann noch dafür, dass das durch die rotierende Scheibe hindurchgehende Büschel zum Bildschirm gelangt.

Ein in der Laboratoriumswerkstatt angefertigtes Holzmodell wird Dr. Wandersleb vom Zeisswerk vorgeführt, der es aber mit der Begründung ablehnt, es gebe in den Patentschriften schon bessere Lösungen, die besonders die in Mechaus Lösung vorhandenen, schwingenden Massen vermeiden. Außerdem wurde auch noch auf das rotierende Glaspolygon hingewiesen.
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Mechau holt sich am nächsten Tag alle einschlägige Patentliteratur und ist fürs erste sehr enttäuscht, erkennt aber nach einiger Überlegung die Wandersleb'schen Einwände an. Nun beginnt er, nach dem idealen optischen Ausgleich zu suchen, der vollständig auf dem Rotationsprinzip beruhen soll.  Er erkennt, die Rotation irgendwelcher optischer Teile sollte zugleich auch den Ausgleich besorgen. Er stellt schließlich fest, dass die ablenkende, bzw. die optische Wirkung der untersuchten Ausgleichselemente nicht proportional zur Rotationsgeschwindigkeit der Elemente ist. Trotz aller Überlegungen gelingt es Mechau jedoch noch nicht, eine Lösung des Problems zu finden.

Nach der Rückkehr gibt es Meinungsverschiedenheiten wegen der Spesenabrechnung für die Reise. Mechau hat während der Reise nach Österreich täglich 14 Mark verbraucht; nach der neuesten Firmenregel werden jedoch nur maximal 8 Mark vergütet. Da Mechau auf seine 14 Mark besteht und zu keinem Kompromiss bereit ist, kündigt Geschäftsleiter Fischer Mechaus (Straf-) Versetzung aus dem Siedentopf'schen Labor an.  Noch schlimmer, Fischer und Betriebsleiter Berger entscheiden sogar allen ernstes, dass Mechau fortan bei Meister Rausch in dessen Fabrikationsabteilung für Militärinstrumente arbeiten soll.  Obwohl beide Herren wissen, dass Mechau schon seit einigen Jahren Vorlesungen an der Universität besucht, soll er also jetzt wieder in der Produktion im Akkord arbeiten!

Ohne Umschweife und ohne viel Überlegung, wie es oft seine Art ist, teilt Mechau daraufhin Dr. Siedentopf mit, an dem Tag zu kündigen, an dem er zu Meister Rausch versetzt wird. Schließlich setzt Siedentopf doch noch, quasi als Kompromiss, Mechaus Versetzung in das allgemeine Konstruktionsbüro durch, was er, um Zeit zu gewinnen, auch annimmt.

Viel wird jedoch nicht daraus, da Mechau für mehrere Monate an einer vereiterten Mittelohrentzündung schwer erkrankt.  Als Folge dieser Krankheit und der früher erfolgten Verletzung seines Trommelfells durch die Explosion des Azetylen-Gasbehälters hört er von nun an noch schwerer, was ihm leider später in seinem Leben einmal zum Verhängnis werden soll. Während seiner Genesung hat er nun Zeit, in aller Ruhe seine Lage zu überdenken.
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Mechau hat früh erkannt, wie häufig der rein wissenschaftlich geschulte Optiker oder Physiker in der Industrie versagt, und wie auch dem aus der Praxis hervorgegangenen Empiriker die Übung im abstrakten Denken fehlt. Ihm schwebt vor, seit er in Dr. Siedentopfs Laboratorium eintrat, etwas ganz Anderes, als eine mit den Schwächen einseitiger Ausbildung behafteten Entwicklung. Obwohl er sein Studium noch nicht ganz zum Abschluss gebracht hat, glaubt er doch, getrieben von seiner schöpferischen Ungeduld, dass er keine Zeit mehr vergeuden kann. Er möchte endlich seine eigenen Ideen verwirklichen und nicht weiter in der starren Hierarchie einer großen Firma daran gehindert werden. Der Weg in eine Zukunft, wie er sie sich vorstellt, scheint ihm bei Zeiss jedoch nicht offen zu stehen.

Als Mechau zur Firma zurückkehrt, stellt er am 15. November 1909 den Antrag als wissenschaftlicher Mitarbeiter für die Kinematographie beschäftigt zu werden, da er an der ihm zugewiesenen reinen konstruktiven Arbeit nicht interessiert ist.  Falls seinem Wunsch nicht nachgekommen wird, so lässt er durchblicken, sieht er keine andere Möglichkeit, als zum 1. Januar 1910 zu kündigen und seine Dienste bei einer anderen Firma der gleichen Branche aufzunehmen.
 
Dr. Roth, Leiter des Konstruktionsbüros, vermittelt Mechaus Ultimatum an die Geschäftsführung und dort wird der Antrag umgehend und ohne Verhandlung von Dr. Bauersfeld, Professor Staubel und Herrn Fischer abgelehnt. Von Dr. Roth erhält er noch am gleichen Tag den folgenden schriftlichen Bescheid:

• Geehrter Herr Mechau!
  Nach Rücksprache mit der Geschäftsleitung teile ich Ihnen hierdurch mit, daß die Firma nicht in der Lage ist, Ihnen eine Stellung anzubieten, die Ihren mir heute geäußerten Wünschen entsprechen würde. Die Firma nimmt also Ihre Kündigung zum 1. Januar 1910 an. Mit Rücksicht darauf, daß Sie zu einer Konkurrenzfirma übergehen, wünscht die Geschäftsleitung, daß Sie die Werkstätten nicht mehr betreten, sich aber bis zum 1. Januar zu unserer Verfügung halten, für Arbeiten, die Ihnen noch zugewiesen werden. Ihr Gehalt können Sie selbstverständlich Ende November und Ende Dezember an unserer Kasse persönlich in Empfang nehmen.
          Hochachtungsvoll
          Dr. Ing. P. Roth

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Nach Inbetriebnahme des Versuchsmusters wird sogleich die Fabrikation des Modells 2 eingeleitet. Gegenüber dem Vorgängermodell sind jetzt sämtliche Spiegel auf der Rückseite versilbert und die Optik etwas stärker gewählt.  Beide Modelle sind mit je einem Haupt- und einem Teleobjektiv und einer gekrümmten  Filmbahn  ausgestattet.  Das von Prof. Berek errechnete Hauptobjektiv hat eine für diese Zeit weit vorauseilende relative Öffnung von 1: 2,1.  Daraus erklärt sich auch die für die derzeitigen Bildhelligkeiten ausreichende Stromstärke von 18 Ampere, bei 5 Meter Bildbreite und 30 Meter Entfernung, im Kaiser-Theater in Wetzlar.
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Natürlich spricht es sich auch in kinematischen Kreisen herum, dass in Wetzlar Filme vorgeführt werden, bei denen das übliche, störende Flimmern nicht mehr vorhanden ist.  Interessierte Herren auf dem Gebiet fragen vorsichtig beim Theaterinhaber, Herrn P. Stübe, an, um Einzelheiten zu erfahren.  Sogar Dr. Siedentopf aus Jena (!), recherchiert und glaubt erfahren zu haben, dass die Vorführmaschine mit 80, statt mit 18 Ampere betrieben wird.  Das hat zur Folge, dass der Projektor für ihn und Andere als wenig bedrohliche Konkurrenz betrachtet wird.  Ein Zufall will es jedoch, dass Dr. Siedentopf viele Jahre später Mechau einmal darauf anspricht, der ihn dann bei dieser Gelegenheit über den Irrtum entsprechend aufgeklärt.
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Im Juli 1914, also unmittelbar vor Ausbruch des Ersten Weltkrieges, lagern im Hamburger Hafen je ein Mechau-Projektor der Modelle 1 und 2, die nach England verschifft und auf der für den 1. August in London geplanten Kinoausstellung vorgestellt werden sollen.  Durch die sich zuspitzende politische Lage gelingt es Leitz noch rechtzeitig, die Lieferung zurückzuhalten.  Das Modell 2 aus dieser Lieferung wird wieder im Kaisertheater in Wetzlar aufgestellt.  Wegen des durch den Krieg entstehenden Personalmangels fungiert Mechau, natürlich auch im eigenen Interesse, für die nächsten achtzehn Monate als Vorführer.  Hierdurch wird er nun auch völlig mit dem Theaterbetrieb vertraut und hat dadurch in der täglichen Routine Gelegenheit, noch bestehende Mängel seiner Maschine kennen zu lernen.

Er ist sich bewusst, dass die fehlende Proportionalität zwischen Spiegeldrehung und Filmwanderung beim Bildwechsel einen noch störenden Widerstreit erzeugt. Das ausscheidende Spiegelpaar erfordert eine zunehmende Verlangsamung der Filmbewegung, während das eintretende Paar eine Beschleunigung verlangt. Dieser Umstand kann bei langsamer Vorführung vom Betrachter visuell wahrgenommen werden.  Außerdem ist es bei Paaren optischer Teile fast unmöglich, das Licht nur über zusammengehörige Glieder zu leiten. Wegen des vom Hauptobjektiv bis zum Bildschirm sich vergrößernden Lichtbüschels erfordert der große Abstand des Teleobjektivs auch einen großen Durchmesser dieses Objektivs, was sich leider nicht realisieren lässt.  Hierdurch entsteht naturgemäß ein Lichtverlust.  Ferner ist es unwirtschaftlich, eine separate Vorrichtung für die Mitführung der Beleuchtung zu benutzen, während die eigentliche Ausgleichsvorrichtung nur zu einem kleinen Teil benutzt wird. Durch den Ausbruch des Krieges muss Mechau jedoch seine Aufmerksamkeit anderen Projekten widmen. Trotzdem grübelt er auch in dieser Zeit unermüdlich weiter, und neue Ideen reifen heran, um die ihm nun bekannten Mängel zu beheben.