Es begann vor 100 Jahren

Wie aber wurde dieses Göttingen, was es damals war und heute ist? Der Wissenschaftshistoriker Arne Schirrmacher von der Berliner Humboldt-Universität sagte kürzlich: „Die Geschichte der Quantenmechanik ist vielleicht gar nicht so viel einfacher zu verstehen, wie die Quantenmechanik selbst, weil sie mit so vielen Elementen und Einflüssen und auch so vielen Personen und Beiträgen konstruiert ist“.

Das Göttingen vor 100 Jahren war „eine kleine Wissenschaftsstadt“, erklärt Schirrmacher, „seit dem 19. Jahrhundert gekennzeichnet durch eine wunderbare Durchdringung, oder sollte ich sagen: ‚Überlagerung‘, von privaten und akademischen Räumen, in denen die Forschungstätigkeit stattfand, die Ideale eines Bildungsbürgertums widerspiegelnd und erst recht die praktizierte Meritokratie in den Wissenschaften, wie sie mit dem Aufkommen der Forschungsuniversität eingeführt worden war.“ Das Leben in den Göttinger Universitätskreisen hatte aber auch Schattenseiten, die beispielsweise der 1895 aus dem großen, weltoffenen Königsberg kommende Mathematiker David Hilbert zu spüren bekam. Er bemerkte über seine Anfangszeit: „Es war für meine Frau und mich keineswegs leicht, uns in der damals etwas kühlen Atmosphäre in Göttingen sofort heimisch zu fühlen. Wir wurden oft kopfschüttelnd angeschaut, wenn wir die strengen Rangunterschiede ignorierten und uns zwanglos mit Privatdozenten und sogar Studenten unterhielten. Das machte man nicht.“

Der Historiker Schirrmacher sieht David Hilbert als einen wichtigen Wegbereiter der Göttinger Quantenmechanik. Obwohl selbst Mathematiker, war ihm die Bedeutung der Quantentheorie früh klar geworden. Ab 1912 hatte Hilbert immer zwei Assistenten, einen für Mathematik und einen für Physik, den er sich von Arnold Sommerfeld aus München schicken ließ. Sommerfeld, früher als Mathematiker selbst wissenschaftlicher Assistent in Göttingen, war nach seinem Wechsel in die Physik 1906 auf den Lehrstuhl für theoretische Physik nach München berufen worden. Er war wohl ein besonders charismatischer Lehrer. Auch von Einstein ist überliefert, dass er ihn dafür bewundert hat, eine so große Zahl junger Talente wie aus dem Boden gestampft zu haben.

Davon profitierte Hilbert in Göttingen, der sich lieber von einem Assistenten die Neuigkeiten der Quantenphysik erzählen ließ, als selbst Veröffentlichungen zu lesen. In einer Personalliste ist festgehalten, welcher Assistent damals wie viel verdiente, und manchmal bekam der Physiker mehr als der Mathematiker – ein Zeichen dafür, wie wichtig er Hilbert war.

1914 setzte sich Hilbert für die Berufung von Peter Debye nach Göttingen ein, weil der sowohl theoretisch wie auch experimentell auf dem Gebiet der Quantenphysik aktiv war. Auch Debye hatte bei Sommerfeld studiert und war danach einige Zeit in Zürich und Utrecht. Debye war der Erste, der in Göttingen Lehrveranstaltungen zur Quantentheorie angeboten hat. Als 1921 quasi alle Physikprofessoren neu besetzt wurden, war Hilbert daran ebenfalls beteiligt und verteilte unter anderem Gelder in Richtung Physik um. Nachfolger von Debye wurde Max Born.

In diesen 1910er- und beginnenden 20er-Jahren wurden in Göttingen die Infrastrukturen wie Finanzierung, Personal und gute Arbeitsbedingungen für die Zusammenarbeit von Mathematik, theoretischer Physik und experimenteller Physik geschaffen, auf denen in den folgenden Jahren aufgebaut werden konnte.

Inhaltlich forschte Hilbert in dieser Zeit über Fragen der Analysis. Der von ihm entwickelte Hilbert-Raum wurde später als zentraler Begriff in der Quantenmechanik wichtig, um Zustände von Quantenobjekten zu beschreiben. Hilbert hat damit eine mathematische Sprache bereitgestellt, die entscheidend für die Entwicklung der Quantenmechanik war.

Echte Göttinger?

Max Borns erster Assistent am neu gegründeten Physikinstitut war 1921/22 Wolfgang Pauli, auch ein ehemaliger Sommerfeld-Student – genauso wie Werner Heisenberg, der im Oktober 1923 als Assistent Borns nach Göttingen kam. Beide waren allerdings letztlich nicht wirklich lange in Göttingen. Pauli ging nach wenigen Monaten zu Bohr nach Kopenhagen. Heisenberg habilitierte sich zwar 1924 in Göttingen und arbeitete als Privatdozent, jedoch war er im März/April 1924 und erneut von September 1924 bis Anfang April 1925 ebenfalls bei Niels Bohr in Kopenhagen. Im Herbst 1925 – kurz nach der bedeutenden Veröffentlichung der Matrizenmechanik – reiste er erneut dorthin ab. 1926 trat Werner Heisenberg eine Assistentenstelle am Bohr-Institut an.

Ernst Pascual Jordan, der Dritte im Göttinger Dreigestirn der Quantenmechanik, studierte ab 1923 an der Universität Göttingen und wurde 1924 bei Max Born promoviert. Er war der Jüngste in der Quantenmechanik-Arbeitsgruppe und arbeitete vor allem an der mathematischen Struktur der Quantenmechanik. Nach seiner Habilitation 1927 in Göttingen ging Jordan ebenfalls für ein halbes Jahr zu Niels Bohr nach Kopenhagen.

Kopenhagen, Kopenhagen, immer wieder. Warum dieser Drang dorthin? War das Bohr-Institut eine unselige Konkurrenz? Mitnichten: Niels Bohr war in den 1920er-Jahren oft an der Universität Göttingen zu Gast. Seine Vorträge im Sommer 1922 sind als „Bohrfestspiele“ in die Wissenschaftsgeschichte eingegangen.

Schirrmacher verweist auf die damalige Zeit: „Wir befinden uns in der Zeit der Inflation. Man konnte von dem akademischen Gehalt in Deutschland, insbesondere als Assistent oder Privatdozent, kaum leben. Wer mit Rockefeller-Dollars nach Kopenhagen ging, war reich.“ Was waren das für Dollars?

1923 war in den USA mit finanzieller Unterstützung von John D. Rockefeller Jr. das International Education Board (IEB) gegründet worden – mit dem Ziel, die Bildung in der Welt zu fördern. Gleich im Gründungsjahr reiste sein Direktor Wickliffe Rose in das noch immer von den Auswirkungen des Ersten Weltkriegs erschütterte Europa. Er wollte hier Institutionen und Personen identifizieren, die die IEB-Dollars am meisten verdienten.

Eine der ersten und wichtigsten institutionellen Zuwendungen des IEB ging an Niels Bohr und das Institut für Theoretische Physik der Universität Kopenhagen. Bohr hatte in seinem Antrag geschrieben, er brauche Laborausstattung und mehr Räume für die wachsende Zahl ausländischer Physiker, damit diese bei ihm die Atomphysik weiter vorantreiben könnten und durch deren Ausbildung eine Zusammenarbeit mit vielen anderen Instituten möglich werde. Er erhielt 40.000 Dollar, die Universität später weitere Unterstützung.

1925 war keiner der jungen Quantenphysiker ein Star, sie standen in der Hierarchie noch weit unten. Schirrmacher zitiert einen Brief Heisenbergs vom November 1923 an dessen Eltern: „Solange ich hier in Göttingen bin, muss ich tun, was Born wünscht, so wie ich in München tun musste, was Sommerfeld wünschte.“ In Kopenhagen musste er vermutlich tun, was Bohr wollte – auch wenn man sich durch die gemeinsame Arbeit vielleicht persönlich durchaus nahe war. Heisenberg hätte die Matrizenmechanik möglicherweise auch mit Bohr in Kopenhagen entwickeln können. Doch er blieb damit in Göttingen und machte gemeinsam mit seinen Mitstreitern diese Stadt zum Geburtsort der Quantenmechanik.

Wobei man durchaus auch gewisse spukhafte Fernwirkungen vermuten könnte. Als Max Born 1921 Professor in Göttingen wurde, wurde Erwin Schrödinger im selben Jahr nach Zürich berufen. Und so wie ein Helgoland-Urlaub für Heisenbergs Matritzenmechanik bedeutend war, war es wenig später ein Arosa-Urlaub für Schrödingers Wellenmechanik.

Nutzen und Gefahr für die Menschheit

Während die Formulierung der grundlegenden Gesetze der Quantenmechanik in den 1920er-Jahren die erste Quantenrevolution bedeutete, findet seit etwa dem Jahr 2000 eine zweite Quantenrevolution statt. Mit den Erkenntnissen der Quantentheorie werden nun ganz neue, umwälzende Quantentechnologien entwickelt. Anlässlich der Göttinger Feierlichkeiten veröffentlichte die EPS gemeinsam mit 13 nationalen physikalischen Fachgesellschaften eine Deklaration zur Quantenwissenschaft in Europa. Sie hebt hervor:

So halten etwa heute übliche Sicherheitscodes der Rechenleistung von Quantencomputern nicht mehr stand. Es ist wie so oft: wo viel Chance, da viel Risiko. Es bleibt also viel zu tun, oder wie es das Motto der DPG zum Quantenjahr ausdrückt: 100 Jahre sind erst der Anfang. ■