20 Momente - Sternstunden der Wissenschaft Rock'n'Roll im Reagenzglas
Die Erfindung des Silicon Valley: Sie stecken in der Sonde Phoenix, die gerade die Oberfläche des Mars untersucht, und in den Toastern, die unsere Brötchen aufbacken - und sie gaben dem Silicon Valley seinen Namen: Siliziumchips. Ihr Erfinder war der smarte Hobbyschauspieler, Skifahrer und Kettenraucher Robert Noyce. Mit 31 kündigte er zusammen mit sieben Kollegen seinen Job bei William Shockley, dem Nobelpreisträger und Miterfinder des Transistors, und gründete die Firma Fairchild Semiconductor. Umgeben von Apfelsinenbäumen und Pflaumenplantagen erdachten die acht Deserteure im Kalifornischen Palo Alto den ersten Minichip aus Silizium. Damit lieferten sie nicht nur den Grundbaustein für das Computerzeitalter, sondern auch die Blaupause für alle erfolgreichen Start-Ups im Silicon Valley: Sie gründeten ihre Firma mit nichts als einer guten Idee. Später gründete Noyce Intel, den weltgrößten Produzenten von PC-Mikroprozessoren.
Robert Noyce (M.) und Kollegen posieren im Jahr 1978 vor einer übergroßen Abbildung eines Prozessors.
Mitten ins Herz: Konzentriert blickte der junge Assistenzarzt auf den Röntgenschirm im Keller des Auguste-Viktoria-Krankenhauses in Eberswalde. Immerhin legte der 25-jährige Werner Forßmann gerade den ersten Herzkatheter der Geschichte - bei sich selbst. Unter Experten galt der Eingriff 1929 als Lebensmüde. Forßmann jedoch ließ sich nicht von seinem Vorhaben abbringen, er hielt ihn für ein Schlüsselelement zur Verbesserung der Diagnostik bei Herzkrankheiten. Langsam schob er den eingeölten Katheter immer weiter in seine Armvene. Schmerzen habe er keine verspürt, berichtete er später, nur einen Hustenreiz und ein leichtes Wärmegefühl. Als der Schlauch in seiner Herzkammer anlangte, machte er eine Röntgenaufnahme. Ein halbes Jahr später veröffentlichte er einen zweiseitigen Aufsatz. Von der Presse wurde der riskante Selbstversuch als medizinischer Durchbruch gefeiert. Die Fachwelt und auch sein Chefarzt blieben jedoch unbeeindruckt. Auf Forßmanns Frage, ob er zu dem Verfahren habilitieren könne, kanzelte der Chefarzt ihn ab: "Mit solchen Kunststücken habilitiert man in einem Zirkus und nicht an einer anständigen deutschen Klinik." Heute gehört der Herzkatheter fest zum diagnostischen Repertoire. 1956 erhielt Forßmann den Nobelpreis für Medizin.
Medizin aus dem Mülleimer: Hoppla, was haben wir denn da?! Als der schottische Bakteriologe Alexander Fleming an einem Spätsommertag im Jahre 1928 zufällig in den Abfallbehälter seines Labors schaute, fiel sein Blick auf eine weggeworfene Petrischale. Sie enthielt Staphylokokken, einen bakteriellen Krankheitserreger. Doch offensichtlich hatte ein Pilz die Probe verunreinigt. Eigentlich keine Besonderheit, doch um den Schimmelpilz herum waren die Bakterien wie weggewischt. Vollständig verschwunden. Der Wissenschaftler untersuchte das merkwürdige Phänomen und fand heraus, dass ein Stoffwechselprodukt des Schimmelpilzes Penicillium Notatum die Krankheitserreger abgetötet hatte. Es war die Geburtsstunde des Penicillins, einem der ersten Antibiotika, und der Stoff, dem Millionen Menschen Gesundheit und Leben verdanken.
Penicillin unter dem Mikroskop
Ein merkwürdiges Möbel: "Ich war zu faul zum Berechnen", so salopp erklärte Konrad Zuse einmal seine Motivation, den ersten Computer zu erfinden. Seinen erster Versuch, den "Z 1", baute der damals 26-Jährige in der Wohnung seiner Eltern mit einer elektrischen Laubsäge als einzigem Hilfsmittel. Der handgezimmerte Computer arbeitete aber noch sehr ungenau. Zuverlässig rechnen konnte erst sein Nachfolger, der "Z 2", den ein Studienfreund Zuses nach einer Vorführung im Mai 1940 so beschrieb: "In einem großen Wohnzimmer, im Jugendstil möbliert, stand ein mechanisches undefinierbares Etwas, zusammengebaut aus Blech, Stabilbaukasten-Einzelteilen, Glasplatten, Kurbelarmen, Zahnrädern und einer Programmwalze wie bei einem Glockenspiel, in der Größe eines Esstisches für acht Personen." Dann rechnete das Ungetüm unter "Klappern von Relais, Stampfen und Rattern von Drehwählern" innerhalb einer Minute eine Determinante 3. Grades aus. Doch erst die dritte Version seiner Rechenmaschine, die er 1941 für die Henschel-Flugzeugwerke herstellte, gilt - dank damals neuester Relaistechnik - als erster Computer. Das Gerät arbeitete zuverlässig und ohne größere technische Probleme - und verstellte auch nicht mehr das Wohnzimmer von Zuses Eltern.
Das Jahr der Wunder: "Sie eingefrorener Walfisch", ranzte der 26-jährige Albert Einstein Conrad Habicht an, "Sie geräuchertes, getrocknetes, eingebüchstes Stück Seele". Der aufmüpfige junge Mann forderte von dem Älteren, dass ihm der Brieffreund öfter schreibe und kündigte ganz beiläufig "vier Arbeiten" an, die er ihm im Laufe des Jahres zusenden werde und die ihn "sicher interessieren". Selten wurden wahrhaft revolutionäre Ideen so salopp angekündigt. Denn die vier Artikel, die Einstein dem Mathematiker Habicht im Laufe des Jahres 1905 zusenden sollte, würden alle bisherigen Vorstellungen von Raum, Zeit, Energie, Strahlung und Masse hinwegfegen. In seinem sogenannten "Annus Mirabilis" stellte er die Relativitätstheorie vor, ebnete den Weg für die Quantenmechanik, führte den Beweis für die Existenz der Atome und entwickelte seine berühmteste Formel E=mc2 - Masse ist nichts anderes als geballte Energie. All das gelang Einstein neben seinem Job im Patentamt von Bern.
Der Koch der Ursuppe: Stanley Miller war noch Student - und ergründete trotzdem, wie erstes Leben auf der Erde entstanden sein könnte. In einer gläsernen Apparatur aus Kolben und Röhrchen ahmte er die Verhältnisse auf der unwirtlichen Urerde nach. Er vereinte Wasser, Methan und Ammoniak in dem Kreislauf und beschoss sein Ursuppen-Gemisch in Frankenstein-Manier mit einem elektrischen Funkenschlag: Der sollte die Blitze nachahmen, die in der urzeitlichen Erde ständig durch die lebensfeindliche Atmosphäre zuckten. Und tatsächlich, schon nach einer Woche befanden sich Aminosäuren in der Apparatur. Eine Sensation! Der Student hatte anorganische Verbindungen zusammengekocht und darin Bausteine des Lebens erzeugt.
Der erste Horrortrip: Zu Lebzeiten nannte der Pharmakologe den von ihm entdeckten Stoff sein Sorgenkind. Auf der Suche nach einem Kreislaufstimulans tröpfelte sich der Chemiker Albert Hofmann am 16. April 1943 eine Flüssigkeit auf die Haut und nahm so im Selbstversuch eine winzige Menge des eben synthetisierten Lysergsäurediäthylamids auf. Als Folge erlebte er einen rauschartigen Zustand und eine merkwürdige Unruhe. Dieser Effekt beschäftigte ihn. Drei Tage später machte er den Versuch mit einer größeren Menge und erlebte den ersten LSD-Trip der Menschheitsgeschichte. "Bei geschlossenen Augen (...) drangen ununterbrochen fantastische Bilder von außerordentlicher Plastizität und mit intensivem, kaleidoskopartigem Farbenspiel auf mich ein", notierte Hofmann später. In diesem Zustand nahm er das Fahrrad und fuhr vom Labor nach Hause - und kam dort auf einen Horrortrip: "Alles im Raum drehte sich, und die vertrauten Gegenstände nahmen groteske, meist bedrohliche Formen an. Die Nachbarsfrau, die mir Milch brachte, erkannte ich kaum wieder. Das war nicht mehr Frau R., sondern eine bösartige, heimtückische Hexe mit einer farbigen Fratze."
Ein zweites Leben - für 18 Tage: "Wirklich", sagte Professor Christiaan Barnard dem "Hamburger Abendblatt" am 27. Januar 1968, "das ist der merkwürdigste Augenblick bei einer Herzverpflanzung. Wenn Sie das alte Herz herausgenommen haben und in die leere Brusthöhle starren. So etwas hat noch niemand gesehen. Da liegt ein Mensch, den Sie heilen wollen, und er hat gar kein Herz in der Brust." Zwei Monate zuvor hatte der Chirurg mit einem 30-köpfigen Transplantationsteam die weltweit erste Herztransplantation durchgeführt. Am 3. Dezember 1967 verpflanzte er im Groote-Schuur-Hospital in Kapstadt das Herz der 24-jährigen Bankangestellten Denise Ann Darvall in die Brust des 55-jährigen Kaufmanns Louis Washkansky. Darvall war kurz zuvor bei einem Autounfall ums Leben gekommen. 18 Tage nach der Operation starb auch Washkansky. Sein Körper hatte das Organ abgestoßen.
Und sie bewegen sich doch! Als Alfred Wegener am 6. Januar 1912 in Frankfurt am Main zum ersten Mal seine Theorie von den wandernden Kontinenten vortrug, brach das Fachpublikum in schallendes Gelächter aus. Dass es vor Urzeiten einen einzigen Kontinent gegeben haben soll, der dann langsam auseinandergedriftet ist, schien den Experten einfach zu absurd. Wegeners Argument, dass die Westküste Afrikas fast wie ein Puzzleteil an die Ostküste Südamerikas passe, taten sie als Humbug ab. Selbst die Tatsache, dass Archäologen diesseits und jenseits des Atlantiks Fossilien derselben Pflanzen und Tiere gefunden haben, konnte die Geologen nicht überzeugen. In den folgenden vier Jahrzehnten wagte kein Geologe, die Kontinentalverschiebung überhaupt in Betracht zu ziehen. In den vierziger, fünfziger und sechziger Jahren häuften sich schließlich die Hinweise, dass Wegeners Theorie alles andere als abwegig war. Doch erst 1966 war man bereit, die Kontinentalverschiebung als Tatsache zu akzeptieren. Wegener durfte seine Rehabilitierung allerdings nicht mehr erleben. Er starb 1930.
Der Schlüssel zur Genforschung: Der Geistesblitz kam nach einem Date. Langsam ließ Kary Mullis seinen Honda Civic am Straßenrand ausrollen, damit er seine schlafende Freundin nicht weckte. Dann griff der 39-jährige Chemiker ein Stück Papier aus dem Handschuhfach und überprüfte seine soeben im Kopf berechnete Kalkulation. Ein leises "Heureka" entfuhr Mullis, dann startete er den Wagen und fuhr weiter. Die Eingebung, die dem Chemiker in einer Aprilnacht 1983 knapp 200 Kilometer von San Francisco entfernt kam, sollte die Welt der Genforschung verändern. Er hatte die Polymerase-Kettenreaktion erfunden, den "Schnellkopierer für das Erbgut", wie die Patentbezeichnung lautete - die Schlüsseltechnik der Genforschung.
Der Atommeiler in der Squashhalle: Der Bau des ersten Atommeilers der Geschichte begann am 16. November 1942 - in einer Squashhalle mitten in Chicago. Ein Team um den italienischen Physiker Enrico Fermi schichtete tausende Ziegel aus über 400 Tonnen Graphit und 34 Tonnen Uran auf. Als Teil des "Manhattan Project", dem gigantischen Unternehmen, das zum Bau der Atombombe führte, diente dieser Versuch dazu, die nukleare Kettenreaktion zu erforschen. Am Nachmittag des 2. Dezember postiert Fermi drei Männer mit Eimern voller Kadmiumsulfatlösung am Rande des Versuchsaufbaus. Der Stoff bindet Neutronen und ist die einzige Versicherung für den Fall, dass die Kettenreaktion außer Kontrolle gerät - denn der erste Meiler verfügte weder über einen Strahlenschutzmantel noch über ein Kühlsystem. Um exakt 3 Uhr 25 Minuten lässt Fermi die kadmiumbeschichteten Kontrollstäbe aus der Konstruktion ziehen, der Versuch beginnt. Innerhalb von Sekunden wird das gemächliche Ticken des Neutronenzählers schneller bis es sich zu einem gleichmäßigen Summen überschlägt. Die Kettenreaktion läuft. 28 Minuten später stoppt er das Experiment. Sie hatten die Urkraft entfesselt - und wieder unter Kontrolle gebracht. "Chicago Pile-1", der erste Atommeiler der Welt, hat in dieser Zeit ein halbes Watt Energie produziert. Und ein kleines bisschen Wärme, die ungenutzt verpuffte.
Von Schmetterlingen und Wirbelstürmen: Er wollte das Wetter vorhersagen und entdeckte das Chaos. Der Mathematiker und Meteorologe Edward Lorenz war überzeugt, dass sich mit einem leistungsstarken Computer das Wetter mit absoluter Präzision vorhersagen ließe. Doch an einem Tag in den frühen sechziger Jahren machte er eine verblüffende Entdeckung: Er saß in seinem Büro im Massachusetts Institute of Technology und fütterte seinen Computer mit Daten für eine Wettersimulation. Um Zeit beim Eintippen der Zahlen zu sparen, rundete der die Daten bis zur dritten Dezimalstelle hinter dem Komma. Er ging davon aus, dass das Ergebnis nicht wesentlich von dem seiner früheren Berechnungen mit diesem Datenmaterial abweichen würde. Welch ein Irrtum: Statt Sonnenschein prognostizierte der Computer Sturm. Lorenz erkannte, dass kleinste Veränderungen - in diesem Fall durch die Rundung der Zahlen - einen enormen Einfluss auf den Lauf der Dinge haben können. Und er musste einsehen, dass Entwicklungen in der Natur nicht berechenbar sind, weil sie von zu vielen, auf den ersten Blick unscheinbaren Faktoren abhängen. Als Lorenz seine Entdeckung 1962 in einer Fachzeitschrift veröffentlichte, schenkte ihr kaum jemand Beachtung. Erst zehn Jahre später erregte er Aufmerksamkeit mit seiner Chaos-Theorie. Grund dafür war der smarte Titel seines Vortrags auf der Jahrestagung der " American Association for the Advancement of Science": "Vorhersagbarkeit: Kann der Flügelschlag eines Schmetterlings in Brasilien einen Tornado in Texas auslösen?" Ja, er kann.
Der Jahrhundertfang: Fast hätte der Jahrhundertfund nicht im Taxi mitfahren dürfen. Doch nach einer aufgeregten Diskussion zwischen dem Fahrer und Marjorie Courtenay-Latimer, der Kuratorin des East London Museum in Kapstadt, durfte der riesige Fisch auf der Rückbank deponiert werden. Eigentlich wollte Courtenay-Latimer den Blick ins Netz des Fischkutters "Nerine" nur nutzen, um dem befreundeten Kapitän am 23. Dezember 1938 noch schnell frohe Weihnachten zu wünschen. Doch dann machte sie eine Flosse stutzig, die aus dem Fischhaufen ragte. Das eineinhalb Meter lange Tier sei der schönste Fisch, den sie je gesehen habe, notierte die Kuratorin später in ihrem Tagebuch. Das Problem: Sie war eigentlich Vogelexpertin und wusste tagelang nicht, was für einen Fang sie da gemacht hatte. Als ein Meeresbiologe ihr bestätigte, dass sie ein lebendes Fossil entdeckt habe, einen Fisch, von dem man annahm, er sei vor 70 Millionen Jahren ausgestorben, war der Quastenflosser schon fast verdorben. In letzter Minute konnte er schließlich noch konserviert werden.
Der Wildgans-Vater: Schuld war "Die wunderbare Reise des kleinen Nils Holgersson mit den Wildgänsen". Das Kinderbuch von Selma Lagerlöf brachte Konrad Lorenz auf eine fixe Idee: Er wollte eine Gans werden. Als er merkte, dass dies nicht möglich ist, überredete er seine Mutter im Sommer 1908, ihm ein Gänseküken zu schenken, und er erlebte, wie es aufwuchs. Von dieser Erfahrung geprägt, verschrieb er sich später als Mediziner und Zoologe der Beobachtung von Tieren und veränderte in den dreißiger Jahren das Bild, das der Mensch bis dahin von seinen Mitgeschöpfen hatte. Bisher galten sie als rein reflexgesteuerte Wesen, die nur auf äußere Reize reagieren. Lorenz aber entdeckte, dass Verhaltensweisen auch angeboren sein können.
DPA
Das Material, das unsere Welt veränderte: Leo Hendrik Baekeland gehörte nicht zu der Sorte von Erfindern, die mittellos und weltfremd in ihrem kleinen, staubigen Labor sitzen. Im Gegenteil: Der Chemiker war sehr geschäftstüchtig und versuchte stets, aus seinen Erfindungen Kapital zu schlagen. Die Elektroindustrie boomte. Es gab aber kein Material, das sich für Isolationszwecke eignete und zugleich synthetisch herstellen ließ. Die Industrie war auf Schellack angewiesen. Die Nachfrage überstieg aber bei weitem das Angebot. Und so wurde der Ruf nach einem Ersatzstoff immer lauter. Drei Jahre tüftelte Baekeland in seinem neuen Labor, bis ihm 1907 der Durchbruch gelang: Er verkochte in einem gasdicht verschließbaren Druckbehälter Phenol mit Formaldehyd zu Bakelit. Dieser Kunststoff, den sich Baekeland 1909 patentieren ließ, revolutionierte nicht nur die Elektroindustrie, sondern wurde der Vorreiter für alle weiteren Kunststoffe. Schon Baekeland stellte aus seinem Bakelit Billardkugeln, Knöpfe, Rohre, Schallplatten und andere Gegenstände des Alltags her.
Das topografierte Gehirn: "Gehirnchirurg ist ein schrecklicher Beruf", beklagte sich Wilder Penfield einmal über seine Arbeit. Als Neurochirurg hatte er sich auf Epilepsie-Patienten spezialisiert. Doch oft genug blieben seine Eingriffe ohne Erfolg. So begann er in den dreißiger Jahren, die Erkrankten nur mit örtlicher Betäubung am offenen Gehirn mit einer dünnen Nadel schwach elektrisch zu stimulieren, um den Epilepsie-Herd zu lokalisieren. Dabei machte er eine erstaunliche Entdeckung: Die leichten Stromstöße auf der Hirnrinde lösten bei den Patienten komplexe Sinneseindrücke wie Halluzinationen oder Träume aus, provozierten spontane Bewegungen oder weckten Erinnerungen an längst Vergessenes. So entwickelte er nicht nur eine Methode, um Epilepsie besser zu bekämpfen. Es gelang ihm auch, die Areale der Gehirnoberfläche mit den verschiedenen Teilen des Körpers in Verbindung zu bringen. So schuf Penfield eine Körperlandkarte des Gehirns, die bis heute genutzt wird.
Das Echo des Urknalls: Zuerst vermuten die beiden Radioastronomen einen Fehler der Radio-Antenne. Der Deutsche Arno Penzias und der Texaner Robert W. Wilson wollen 1963 mit dem hochempfindlichen Messgerät die Milchstraße untersuchen. Doch wohin sie es auch ausrichten - überall messen sie eine seltsame Strahlung, die ein Detektor als Rauschen erfasst. Doch das vermeintliche Störsignal ist kein technisches Problem, sondern gilt heute als Beweis für die Urknall-Theorie. Die von Penzias und Wilson gemessene Hintergrundstrahlung wurde schon 1948 vorausgesagt. Sie gilt als Nachhall des unvorstellbar heißen und dichten Anfangszustandes des Universums.
Ein merkwürdiges Pulver: Der junge Chemiker Roy J. Plunkett hatte die Flasche einfach vergessen. Auf der Suche nach Gasen, die als Kältemittel für Kühlschränke geeignet sind, hatte er das farb- und geruchlose Tetraflourethylen unter hohem Druck in eine Gasflasche gefüllt. Als er sich Tage später an die Flasche erinnerte, zeigte die Druckanzeige an, dass kein Gas mehr in der Flasche sei. Doch das Gewicht des Behälters war das gleiche wie zuvor. Plunkett fragte sich, wo das Gas geblieben war, und sägte die Kartusche kurzerhand auf. Und siehe da: Auf ihrem Boden hatte sich ein weißes, wachsartiges Pulver gebildet. Bei Tests mit dem Stoff stellte sich heraus, dass er extrem hitzebeständig und korrosionsresistent war. Zudem bot er wenig Oberflächenhaftung. Das Material machte eine steile Karriere. Der Stoff isolierte nicht nur den Raumanzug von Neil Armstrong, dem ersten Mann auf dem Mond, gegen die gefährliche Weltraumstrahlung und diente als Korrosionsschutz beim Bau der ersten Kernwaffen - der High-Tech-Wunderstoff ist heute auch in beinahe jeder Küche zu finden, als Beschichtung der praktischen Teflon-Pfannen.
Schwarzes Loch an Bord: In der Schiffskabine spielte sich eine Katastrophe kosmischen Ausmaßes ab. Statt friedlich als weiße Zwerge zu verglühen, kollabierten ehemalige Himmelskörper reihenweise zu unglaublich kompakten Objekten, zu Neutronensternen - oder sogar Schwarzen Löchern. Zwar fand das galaktische Schauspiel nur auf einem Blatt Papier statt, die Welt war danach trotzdem aus den Angeln gehoben. Dabei hatte der 19-jährige Inder Subrahmanyan Chandrasekhar noch kein einziges Semester Physik studiert, als ihn die Muse küsste. Er setzte gerade von Madras nach Southhampton über, um am Trinity College in Cambridge genau das zu tun, als er die Antwort auf die Frage fand, was eigentlich mit Sternen am Ende ihrer Lebensspanne geschieht. Mit seinem Geniestreich machte er sich bei den englischen Gelehrten allerdings keine Freunde. Sir Arthur Eddington, damals Englands absolute Autorität in Sachen Astrophysik, kochte vor Wut. Niemals würden sich Sterne "auf eine solch absurde Weise" verhalten, erklärte er. Doch Chandrasekhar behielt Recht - und erhielt für seine Erkenntnisse 1983 den Nobelpreis in Physik.
Die babyblaue Raute: Die Forscher des Pharma-Konzerns Pfizer waren mit den Ergebnissen ihrer klinischen Tests alles andere zufrieden. Der Wirkstoff Sildenafil, den sie Anfang der neunziger Jahre als Mittel gegen Bluthochdruck testeten, schlug bei den Patienten nicht wie erhofft an. Zur Marktreife würde es nicht reichen, diese Erkenntnis dämmerte allen Beteiligten. Umso erstaunter waren sie, dass einige Patienten die Präparate nach den Tests nicht zurückgeben wollten. Wenig später stellte sich heraus, dass sogar Sildenafil-Pillen aus dem Labor geklaut worden waren. Sollte den Forschern etwas entgangen sein? Und ob! Sie hatten sich keine Gedanken über die Nebenwirkungen von Sildenafil gemacht: Das Präparat verlängert und verbessert die Erektion, die männlichen Probanden waren begeistert. Auch gut, dachte sich Pfizer und brachte statt eines Mittels gegen Bluthochdruck kurzerhand den Penis-Aufrichter Viagra auf den Markt.
