Von der "Kopernikanischen Revolution" zur "Digitalen Revolution" mit der Schadt-Helfrich-Zelle als besonders wichtiges Bauelement

Der große Wissenschaftstheoretiker Thomas S. Kuhn (1922-1996) spricht im Zusammenhang mit Kopernikus seinem Hauptwerk nicht ohne Grund von einem Paradigmenwechsel, der entscheidend für die Entwicklung der Naturwissenschaft ab dem ausgehenden 17. Jahrhundert werden sollte. Die eigentliche Arbeit machte freilich erst Johannes Kepler, der auf die ausgezeichneten Beobachtungsdaten eines Tycho Brahe zurückgreifen konnte und erkannte, dass sich die meisten Probleme des heliozentrischen Systems durch die Einführung elliptischer Bahnen und durch die Annahme, dass diese Bahnen mit ungleichförmiger Geschwindigkeit von den Planeten durchlaufen werden, vermeiden ließen. Um so etwas leisten zu können, musste man sich erst einmal gedanklich vom „offensichtlichen“ Geozentrismus lösen, was Tycho Brahe (1546-1601) noch nicht, Galileo Galilei und Johannes Kepler aber entgegen dem Zeitgeist und mit viel innerem und äußerem Kampf gelungen ist. Oder, wie es einmal der berühmte Romancier Victor Hugo (1802-1885) ausgedrückt hat,

„Nichts ist mächtiger als eine Idee, deren Zeit gekommen ist“. 

Danach ging es Schlag auf Schlag. Immer mehr Gelehrte griffen zum Fernrohr, um den Himmel zu beobachten. 1675 wurde unter König Charles II. das Greenwicher Observatorium gegründet und John Flamsteed (1646-1719) sein erster „Astronomer Royal“. 1686 legte Isaak Newton (1643-1727) der Royal Society sein Werk „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“ vor, in dem er in Anlehnung an die Geometrie Euklids streng axiomatisch eine mathematische Theorie entwickelt, die später als die „Klassische Mechanik“ bezeichnet werden wird. Er entdeckt aus der Analyse des dritten Keplerschen Gesetzes das Gesetz der allgemeinen Gravitation und schuf somit die Grundlage für eine physikalische Begründung des heliozentrischen Systems. Und gerade einmal 100 Jahre später war quasi die „Himmelsmechanik“ vollendet und man konnte mit fast beliebiger Genauigkeit die Positionen von Sonne, Mond und Planeten aus wenigen Anfangsbeobachtungen, und, wie man meinte, „für alle Zeiten“, vorausberechnen. 

Die Etablierung einer neuen Weltsicht, die nicht nur auf die Astronomie beschränkt war, im Zeitalter der Renaissance und der beginnenden Neuzeit, stellte eine grundlegende Zäsur in der Geschichte des Abendlandes dar. Kunst und Wissenschaft begannen sich zu entfalten. Die Wiederentdeckung und Rezeption antiker Werke, ihre Verbreitung und Lehre in den artistischen Fakultäten der aufblühenden Universitäten brachte ein gelehrtes und wissbegieriges Bürgertum hervor. Geographische Entdeckungen, das Aufblühen des Seehandels und eine Neuinterpretation des Christentums taten ihr Übriges. Der Humanismus wurde zu der wesentlichsten Geistesbewegung jener Zeit und die Eliten versuchten aus dem durch Scholastik und Vulgärtheologie geprägtem geistigem Klima des Spätmittelalters zu entfliehen. Mitten in dieser Zeit erschien nun das Werk eines Ermländer Domherrn über die „Umschwünge der Himmelskreise“, welches unter den Fachgelehrten jener Zeit schnell Aufmerksamkeit erregte. Was die Veröffentlichung eines in erster Linie nur für Eingeweihte verständlichen „Fachbuches“ gesellschaftlich bewirkte, hat Friedrich Engels (1820-1895) in seiner „Dialektik der Natur“ sehr prägnant formuliert: 

„Der revolutionäre Akt, wodurch die Naturforschung ihre Unabhängigkeit erklärte und die Bullenverbrennung Luthers gleichsam wiederholte, war die Herausgabe des unsterblichen Werkes, womit Copernicus, schüchtern zwar, und sozusagen erst auf dem Totenbett, der kirchlichen Autorität in natürlichen Dingen den Fehdehandschuh hinwarf. Von da an datiert die Emanzipation der Naturforschung von der Theologie.“ 

Grund dafür war, dass letztendlich die Entscheidung zwischen Geozentrismus und Heliozentrismus einer Entscheidung zwischen religiös-idealistischem Weltbild und naturwissenschaftlichem Weltbild gleichkam. Das wurde von der damaligen Amtskirche zu Beginn des 17. Jahrhunderts auch in seiner ganzen Klarheit erkannt und führte zur öffentlichen Verbrennung Giordano Brunos‘ (1548-1600), zur Verurteilung Galileo Galileis‘ vor dem Inquisitionsgericht (1632) und im Jahre 1616 (!) zum Eintrag des „De Revolutionibus …“ in die Liste verbotener Bücher (Index Librorum Prohibitorum), wo es bis zum Jahre 1758 verblieb. Und es führte, wie wir wissen, zu einer Entwicklung, an deren Ende die heutige moderne Wissenschaft mit all ihren Errungenschaften steht. Deshalb sprechen wir auch mit Kant zu Recht von einer „Kopernikanischen Revolution“.

Von der „Kopernikanischen Revolution“ war es dann noch ein weiter Weg zur „Digitalen Revolution“, an deren Ergebnissen und technischen Errungenschaften wir uns heute erfreuen dürfen. Sie lässt sich im Gegensatz zur „Kopernikanischen Revolution“ nicht an einer Person festmachen, sondern nur an einer Vielzahl von Einzelentwicklungen und ist in ihrer Bedeutung ungefähr mit der industriellen Revolution – beginnend am Ende des 18. Jahrhunderts – vergleichbar, wo die Dampfmaschine in vielen Bereichen der Industrie die Muskelkraft ersetzte. Was damals die Dampfmaschine war, ist heute der Computer und dazwischen liegen ungefähr 200 Jahre technische Innovation und Schöpferkraft, fußend auf den wissenschaftlichen Erkenntnissen des 19. und 20. Jahrhunderts. Hier ist insbesondere die von Max Planck begründete Quantentheorie und ihre Anwendungen in der Festkörperphysik / Festkörperelektronik zu nennen, die uns Laser, Mikroschaltkreise, Computer, die flachen Displays unserer Fernseher, PC’s, Tabletts und Smartphones sowie „Roboter“ in allen Formen und Größen bescherten. Niemand wundert sich mehr darüber, dass es so etwas gibt. Und keiner – wenn er die Materie nicht gerade studiert hat - kann einem plausibel erklären, wie das alles funktioniert. Es wird dann zwar schnell mit Begriffen herumgeworfen wie Mikroprozessor, Grafikchip und Taktfrequenz, aber was sie eigentlich „machen“, wie sie hergestellt werden und was bestimmte Fachbegriffe oder Akronyme wie LCD oder TFT eigentlich bedeuten, entzieht sich größtenteils der allgemeinen Erkenntnis. Das ist sicherlich auch nicht weiter schlimm, solange es Leute gibt, die es einfach wissen wollen und die sich deshalb der Mühe unterziehen, das nicht ganz einfache Metier zu erlernen. Denn sie sind es schließlich, denen es obliegt, dass die Entwicklung nicht zum Stillstand kommt und wir „Nutzer“ uns jedes Jahr an einem neuen Smartphone mit noch geileren Funktionsmerkmalen und Apps erfreuen können. 

Verweilen wir ein bisschen bei den Displays jenseits der Elektronenstrahlröhre und ihrer Funktionsweise. Ihre Urform, den meisten von digitalen Armbanduhren her bekannt, ist die LCD-Anzeige, wobei das Akronym „LCD“ für „liquid crystal display“, also Flüssigkristallanzeige, steht. Aber kann es denn so etwas wie „flüssige Kristalle“ überhaupt geben? Kristalle sind doch der Inbegriff symmetrischer Festkörper, deren Farben- und Formenvielfalt man in mineralogischen Sammlungen bewundern kann. Sie begegnen uns als wunderschön geformte Quarze, als monokline Gipskristalle oder, ganz profan, als Salz- und Zuckerkörnchen. Und mancher nennt sogar einen schön geschliffenen Diamantkristall sein Eigen. Aber können Kristalle wirklich flüssig sein? Sie verlieren ja dann ihr wichtigstes Wesensmerkmal, ihre „kristalline“ Form. Aber das ist hier nicht das Ausschlaggebende. In unserem Zusammenhang geht es um eine andere Eigenschaft von Kristallen, die man in der Fachsprache als „Anisotropie“ bezeichnet. Darunter versteht man die Richtungsabhängigkeit von physikalischen Eigenschaften eines Kristalls. Das betrifft u. a. ihre elastischen Eigenschaften, Kennzahlen, die mit elektromagnetischen Ausbreitungsvorgängen im Zusammenhang stehen wie beispielsweise die Dielektrizitätskonstante, die magnetische Permeabilität oder der damit in Zusammenhang stehende Brechungsindex für elektromagnetische Wellen. Am Bekanntesten ist hier wohl der doppelbrechende Kalkspatkristall (Calcit). So beobachtet man hier in Richtung seiner Kristallachsen unterschiedliche Brechungsindizes, die teilweise auch noch vom Einfallswinkel des Lichts abhängen. Wenn man also einen Lichtstrahl durch einen doppelbrechenden Kristall schickt, dann wird er in zwei Teilstrahlen aufgespalten, die man sinnigerweise als den „ordentlichen“ (er hält sich an das Snelliussche Brechungsgesetz) und den „außerordentlichen“ Strahl bezeichnet. Sie sind jeweils unterschiedlich polarisiert, wie man leicht mit einem zweiten Kalkspatkristall feststellen kann, den man wie ein Polarisationsfilter gebraucht. 

Und genau um solche Eigenschaften geht es hier, denn es gibt durchaus auch Flüssigkeiten, die anisotrope Eigenschaften aufweisen und die genau deshalb als „Flüssigkristalle“ bezeichnet werden. 1888 wurde von dem aus Prag stammenden Österreicher Friedrich Reinitzer (1857-1927) der erste „Flüssigkristall“ in Form des Ester-Derivats der Fettsäure Cholesterin entdeckt (Cholesterylbenzoat). In umfangreichen Untersuchungen ermittelte er die außergewöhnlichen Eigenschaften dieser Substanz (er erkannte z. B. auch deren doppelbrechenden Eigenschaften), ohne sich jedoch recht einen Reim darauf machen zu können. Später konnten von anderen Chemikern noch weitere „anisotrope doppelbrechende Flüssigkeiten“ gefunden werden. Die Ergebnisse dieser frühen Forschungen schlugen sich schließlich in der 1904 erschienenen Monographie „Flüssigkristalle“ von Otto Lehmann (1855-1922) nieder, der in Nachfolge von Heinrich Hertz (1857-1894) in Karlsruhe seine Wirkungsstätte fand. Seine bahnbrechenden und im Nachhinein gesehen, durchaus nobelpreiswürdigen Ergebnisse fanden erst einmal wenig Resonanz, bis man sich Ende der 1960er Jahre wieder damit auseinandersetzte – und zwar mehr aus einem technischen Hintergrund. 

Als Ergebnis dieser Forschungen meldeten der Schweizer Physiker Martin Schadt und der aus München stammende deutsche Physiker Wolfgang Helfrich ein Patent an, welches die Grundlage für alle folgenden flüssigkristallbasierten Displaytechnologien werden sollte. Es wurde jedoch wegen fehlender „Erfindungshöhe“ vom Münchner Patentamt abgelehnt. Den Beamten erschien wahrscheinlich die Funktionsweise des Prototypen zu primitiv. In anderen Ländern, darunter in der Schweiz, erkannte man jedoch das Potential, welches sich hinter dieser Erfindung verbirgt. 

Erinnern Sie sich an die aus Segmenten zusammengesetzten Anzeigeelemente einer LCD-Armbanduhr oder eines Taschenrechners? Jedes Segment stellt vom Prinzip her eine sogenannte Schadt-Helfrich-Zelle dar, die aus zwei Glasplatten besteht, zwischen denen sich eine nur einige 10 µm dicke Flüssigkristallschicht befindet. Auf den sich gegenüberliegenden Glasflächen sind transparente leitfähige Schichten aus Indium-Zinn-Oxid aufgedampft, welche beliebig strukturierbare Segmente darstellen, aus denen sich später die jeweils gewünschten Zeichen (z. B. Buchstaben oder Zahlen) zusammensetzen lassen. Ihre Oberfläche ist außerdem so präpariert, dass die die Flüssigkeit bildenden Moleküle in ihrer Längsachse nach einer Achse dieser Glasplatte ausgerichtet sind. Sind beide Glasplatten zuerst gleich ausgerichtet und dreht man dann die obere Glasplatte um 90°, dann entsteht zwischen der unteren Glasplatte ein entsprechend verdrehter Stapel von Molekülen analog einer sogenannten Reuschschen Glimmersäule. Ein Strahl polarisierten Lichts, dessen Polarisationsebene parallel oder senkrecht zur Orientierung der Eintrittsglasplatte liegt, wird dann beim Durchgang durch den Flüssigkristall eine Drehung um 90° erfahren. Der Lichtstrahl tritt also in einem anderen Polarisationszustand durch die obere Glasplatte wieder aus. Jetzt stellen wir uns vor, dass sich auf der unteren Platte und der oberen Platte jeweils Polarisationsfilter, die auch jeweils um 90° gegeneinander gedreht sind, befinden. In dem beschriebenen Fall kann das Licht die Anordnung ohne wesentliche Absorption durchdringen, d. h. sie ist transparent. Legt man jetzt an die aufgedampften Elektroden eine Spannung an, dann werden sich die Moleküle des Flüssigkristalls langsam mit steigender Spannung entlang des elektrischen Feldes ausrichten, was ihre wendeltreppenartige Anordnung zerstört und die Schwingungsrichtung des durchgehenden Lichts wird durch sie immer weniger beeinflusst und trifft schließlich auf den Polarisationsfilter, der es ab einem bestimmten Spannungswert (z. B. 5 V) dann vollständig abblockt. In diesem Moment werden die entsprechend geschalteten Segmente als dunkle Flächen – wie bei der Digitalarmbanduhr oder dem Taschenrechnerdisplay – sichtbar. Der Aufbau eines solchen Displays kann man sich deshalb als Sandwich aus folgenden (von unten nach oben) Schichten vorstellen: Reflektierende Schicht – Polarisationsfilter – Glasplatte – Gegenelektrode in Form der anzuzeigenden Segmente – Flüssigkristall, eingebettet in einen entsprechenden Abstandshalter - Elektrode in Form der anzuzeigenden Segmente mit Kontakten – Glasplatte – um 90° zum unteren Polarisationsfilter gedrehter Polarisationsfilter. An diesem Grundprinzip hat sich auch bei den Displays unserer Flachbildschirme nicht viel geändert, nur dass man heute in der Lage ist mit den Fertigungsmethoden der modernen Mikroelektronik großflächige Displays, die quasi aus „Pixeln“ solcher Zellen aufgebaut sind (schauen Sie sich mal mit einer Lupe ihren Flachbildschirm oder Smartphonedisplay an), herzustellen. „Farbfilter“ für Rot, Grün und Blau ergänzen dabei das Sandwich, so dass man aus solch einem Triplett aus Subpixeln jeweils ein Pixel formen kann, mit dem sich jede beliebige Farbe nach dem RGB-Modell erzeugen lässt. Die reflektierende Schicht muss hier übrigens durch eine Hintergrundbeleuchtung ersetzt werden. Eine App übrigens, welche die Spannung aus allen Pixeln eines Smartphone-Displays nimmt, simuliert deshalb eine Taschenlampe… 

200 Jahre Evolution des Fahrrades - von der Draisine zum E-Bike...

1817

2017

Etwas völlig anderes als Sinnfreiheit ist bekanntlich die Bewegungsfreiheit - und zwar im körperlichen Sinn. Das häufige Fehlen von Letzterer beim modernen (Stadt-) Menschen hat eine Erfindung wieder zu Ehren kommen lassen, welches dem Autofahrer lange Zeit verhasst war, das Fahrrad. Die Verkaufszahlen (ca. 4 Millionen im letzten Jahr allein in Deutschland) lassen im Vergleich dazu die Automobile alt aussehen. Mit der Einführung des Mountainbikes in den 1990er Jahren hat seine Beliebtheit stetig zugenommen und zwar sowohl als Gebrauchsgegenstand (Fahrt zur Arbeit, innerstädtisches Verkehrsmittel), als auch als Sportgerät und Fortbewegungshilfe im Freizeitbereich. Es ist in seiner klassischen Form technisch gesehen weitgehend ausgereizt, in vielen Details „Hightech“, und vom energetischen Standpunkt her (Reichweite und Geschwindigkeit bei einer durchschnittlichen Antriebsleistung von ~150 W) unerreicht. Es dürfte also nicht uninteressant sein, etwas über seine nun mehr als 200-jährige Geschichte zu erzählen, die sich wahrscheinlich bis zum Jahr 1801 zurückverfolgen lässt. In diesem Jahr soll angeblich ein russischer Bauer aus dem Ural mit Namen Jefim Artamanow so etwas wie einen „Trittroller“ am Zarenhof vorgeführt haben, was sich aber nicht mehr eindeutig belegen lässt. Die eigentliche „Erfindung“ eines zweirädrigen Gefährts geht auf den badischen Forstbeamten Karl Friedrich Christian Ludwig Freiherr Drais von Sauerbronn (1785-1851) zurück, der damit im Jahre 1817 eine erste Ausfahrt unternahm. Sein von ihm „Veloziped“ benanntes Laufrad wurde dabei von seinen Zeitgenossen eher als Kuriosum angesehen als eines ernsthaften, einer Entwicklung fähigen Personenbeförderungsmittels. So schrieb ein Jahr nach dieser denkwürdigen Ausfahrt über die nun bereits „Draisine“ genannte Fortbewegungsmaschine eine Pariser Postille 

„Diese Maschine wird nicht von großem Nutzen sein; denn man kann sich ihrer nur in gut erhaltenen Alleen oder Parks bedienen... Das Fahrzeug ist gut, um Kindern im Garten zum Spielen zu dienen...“ 

Im gewissen Sinne hatte hier der Autor sogar Recht, denn so etwas, was wir heute als vernünftige Straße bezeichnen würden, gab es zu jener Zeit nur ganz, ganz vereinzelt. Aber von Drais hatte trotzdem den Nerv der Zeit mit seiner Erfindung getroffen und so begannen sich eine Vielzahl weiterer „Erfinder“ und Techniker damit zu beschäftigen, wobei einige unter ihnen ein paar wahrlich abenteuerliche Konstruktionen ablieferten. 

Das uns heute „schlechte Wege“ beim Radfahren nicht sonderlich mehr stören (höchstens ärgern, es sei denn, man fährt Rennrad), liegt an der Erfindung des luftgefederten Reifens (Pneu, Patent 1888). Zuvor sahen „Fahrradräder“ wie „Kutschenräder“ aus, d. h. sie hatten eine Holzfelge, die zu deren Zusammenhalt und Schutz mit einem Metallreif ausgestattet war. Die erste wichtige Frage, mit der sich die Ingenieure zu beschäftigen hatten, war die Frage a) der Antriebstechnik und b) der Größe der Räder. Dass das Antriebsprinzip, welches von Drais für seine „Draisine“ genutzt hat, nicht ideal ist, kann jeder nachvollziehen, dem einmal bei einer Radtour die Kette gerissen ist. Die erste Idee war deshalb, das Vorderrad mit einem Pedalantrieb auszustatten. Das erforderte ein möglichst großes Vorderrad und ein um einiges kleineres hinteres Stützrad. Die Vorderradgröße war dabei durch die Sattellage begrenzt, denn es musste ja eine optimale Kraftübertragung auf die Pedalenkurbel gewährleistet werden. Eine Pedalenkurbelumdrehung war in diesem Fall gleich einer Radumdrehung und der dabei zurückgelegte Weg entsprach einem Radumfang. Damit ließen sich im Vergleich zum Veloziped höhere Geschwindigkeiten erreichen und es war auch robuster gegenüber Wegunebenheiten. Dieses als „Hochrad“ bezeichnete Fahrrad kam um 1845 auf und erfreute sich einer gewissen Beliebtheit, bis es von besseren Konstruktionen abgelöst wurde. „Evolutionsbiologisch“ gesehen wurde dabei das Vorderrad immer größer, das Hinterrad immer kleiner, das „Aufsitzen“ immer schwieriger und die Folgen von Unfällen für den Fahrer immer bedrohlicher. Schlicht, dass Hochrad war in eine evolutionäre Sackgasse geraten, ähnlich wie am Ende der letzten Eiszeit der amerikanische Säbelzahntiger. Während letzterer bekanntlich ausgestorben ist, wird das Hochrad heute in geringen Stückzahlen wieder produziert und bei Schauveranstaltungen gern als Blickfang genutzt.

Eine hinreichend fortgeschrittene Technologie... - für Freunde des sowjetischen Films

Das Internet im Allgemeinen und das World Wide Web im Besonderen kann man im Sinn von Arthur C. Clarke (1917-2008) sicherlich als eine „hinreichend fortgeschrittene Technologie“ betrachten, die von Magie nicht mehr zu unterscheiden ist. Arthur C. Clarke war im „Westen“ derjenige, der der Science-Fiction – Literatur zum Durchbruch verholfen hat. Man denke nur an den großen Roman „Odyssey im Weltraum“ von 1968, der auch verfilmt wurde. 

Im „Osten“ war sein Pendant ohne Zweifel Stanislaw Lem (1921-2006), der ein genauso genialer Utopist war wie auch Clarke. Sein berühmtestes Werk ist „Solaris“ aus dem Jahre 1961, das vielen Kennern in der Verfilmung von Andrei Arsenjewitsch Tarkowski (1932-1986) ein Begriff ist. Dass es sich hier um ein außergewöhnliches Werk handeln muss, erkennt man an den mittlerweile drei Verfilmungen und einem halben Dutzend Bühnenstücken, die Teile des Werkes adaptieren. Und natürlich daran, dass es in der DDR 1962 keine Druckerlaubnis erhalten hat. Erst 1983 erschien es dann doch noch im Verlag „Volk und Welt“, nachdem bis dahin schon zwei sowjetische Filmfassungen vorlagen. Dabei gilt die Fassung, die unter Widerständen der große sowjetische Regisseur Andrei Arsenjewitsch Tarkowski 1972 abgeliefert hat, als ein Highlight der Filmgeschichte. Es ist nicht unbedingt ein Film, der es nur auf Unterhaltung abgesehen hat. Seine Bedeutung liegt darin, dass er die Parabel über Tod, Liebe und Auferstehung (die in Lem’s Roman nur ein Nebenzweig darstellt) in stiller, aber überaus beeindruckender Weise umgesetzt hat. Aber auch die US-Verfilmung von Steven Soderbergh mit George Clooney in der Hauptrolle ist eine durchaus gelungene Umsetzung des komplexen Stoffes. Stanislaw Lem war übrigens mit beiden Verfilmungen nicht zufrieden, da sie doch zu sehr von der Romanvorlage abwichen.

Zu "sowjetischen Zeiten" ist in der damaligen Sowjetunion eine große Zahl von Filmen entstanden, die durchaus das Prädikat „Meisterwerk“ verdienen. Ich meine damit nicht nur die vielen Märchenfilme, die die Kindheit vieler DDR-Bürger geprägt und die auch heute noch nicht ihren ganz eigenen Charme verloren haben. Hier soll nur „Abenteuer im Zauberwald“ von 1964 als Beispiel unter Vielen erwähnt werden. Und wer russische Befindlichkeiten verstehen will, der sollte sich unter anderem wieder einmal den Märchenfilm von Alexander Ptuschko (1900-1973) von 1956 „Ilja Muromez“ anschauen. Ich meine in diesem Zusammenhang Filme, die auf eine subtile Art und Weise Gesellschaftskritik üben und es schwer hatten, durch die damalige Zensur zu kommen. Sie wurden meist nur auf diversen Festivals gezeigt und waren so gut wie nicht im DDR-Fernsehen zu sehen. 

Aber auch die russische Geschichte barg immer wieder Themen, denen sich sowjetische Regisseure wie Sergei Fjodorowitsch Bondartschuk (1920-1994, „Krieg und Frieden“, „Waterloo“), Sergei Michailowitsch Eisenstein (1898-1948, „Iwan der Schreckliche“, „Alexander Newski“), Andrei Arsenjewitsch Tarkowski („Andrej Rubljow“, „The Mirror“, „Nostalghia“, „Stalker“) und Elem Germanowitsch Klimow (1933-2003, „Agonia“) widmeten. Dabei will ich die heroischen Kriegsfilme, die mit massivem materiellem Aufwand den „Großen Vaterländischen Krieg“ glorifizierten, gar nicht im Einzelnen nennen. Ich meine eher stille Filme, wie „Abschied von Matjora“ (Elem Germanowitsch Klimow, Larissa Schepitko (1938-1979) aus dem Jahre 1983, „Dersu Usala“ (Akira Kurosawa (1910-1998)) aus dem Jahre 1975 und „Briefe eines Toten Mannes“ von Konstantin Lopuschanski aus dem Jahre 1986. Er ist quasi die sowjetische Antwort auf den Hollywood-Film „The Day After – der Tag danach“ (1983) mit Jason Roberts (1922-2000) in der Hauptrolle. 

Der Film „Briefe eines Toten Mannes“ ist dabei noch weitaus verstörender als „The Day After“. Ich habe den Film 1986 anlässlich des „Festivals des sowjetischen Films“ in Leipzig gesehen, wo ich einen Freund besuchte, der auch die durchaus begehrten Karten besorgt hatte. Was sich dabei eingebrannt hat, war weniger der Inhalt des Filmes, sondern dessen Schluss. Normalerweise beginnen schon mit dem Abspann die ersten Gäste den Kinosaal zu verlassen. Hier mitnichten. Erst als das Licht anging, standen die ersten Gäste auf – und zwar ohne auch nur ein Wort zu sagen. Stumm leerte sich der Kinosaal… Es war der reinste Wahnsinn. Ob der Film auch heute noch derartige Emotionen hervorrufen würde, wage ich indes zu bezweifeln. Ein versehentlicher Atomkrieg (oder ein von der Journaille herbei geschriebener) ist heute offensichtlich kein Thema mehr in der Bevölkerung. Themen sind hier eher „Castor-Transporte“ sowie „genmanipulierte Lebensmittel“, um nur die beiden echten „Highlights“ neben dem noch viel schrecklicheren CO2 zu nennen. Dabei gilt genauso auch heute noch der Satz „Wir sind noch nicht davongekommen“. Die Doomsday Clock steht im Jahre 2017 bei 2 1/2 Minuten vor Zwölf. Diesen Stand hatte sie das letzte Mal im Jahre 1984 zur Zeit des Höhepunktes des atomaren Wettrüstens. Aber niemand scheint das irgendwie zu interessieren. Man denkt, dass der Fortschritt in den Informationstechnologien das zufällige Auslösen eines Atomkrieges irgendwie unwahrscheinlicher machen wird. Aber das ist ein Irrtum. Indem Entscheidungsketten immer mehr automatisiert werden, nehmen im gleichen Maße auch die menschlichen Einflussmöglichkeiten ab.

Das Lehrbuchbeispiel ist mit dem Namen Stanislaw Jewgrafowitsch Petrow verbunden, von dem die Welt erst im Jahre 1998 etwas erfahren hat. Es könnte sein, dass wir ihn unser aller Leben verdanken. 

1983 war das Jahr, als ein sowjetischer Abfangjäger die koreanische Passagiermaschine abschoss, die aus immer noch nicht vollständig geklärten Gründen in den sowjetischen Luftraum eingedrungen war. Alle 269 Insassen der Boeing 747 kamen dabei ums Leben. Damals hatte in den USA Ronald Reagan (1911-2004) und in der Sowjetunion der bereits schwer kranke Juri Wladimirowitsch Andropow (1914-1984) das Sagen. Die politische Stimmung zwischen den Supermächten war aufgeheizt wie schon lange nicht mehr. Zu genau dieser Zeit, am 26. September 1983 (also 26 Tage nach dem Abschuss der Korean Air 007 über Sachalin) schrillten im Kommandostand von Serpuchow-15, der Computerzentrale des satellitengestützten Raketenwarnsystems „Oko“, die Sirenen. An diesem Tag war Oberst Petrow der diensthabende Offizier. Der riesige Bildschirm zeigte den Start einer Interkontinentalrakete auf einer amerikanischen Militärbasis an, registriert vom militärischen Spionagesatelliten Kosmos 1382. In rund 25 Minuten wird sie irgendeine Stadt in der Sowjetunion erreichen. Was jetzt streng nach Vorschrift zu tun ist, war jeden der im Komplex diensthabenden Militärs bekannt. Der Countdown zur Apokalypse begann zu ticken. Aber Oberst Petrow war ein Quereinsteiger, von der Ausbildung her Ingenieur, und er fragte sich, wie wahrscheinlich denn ein Erstschlag mit nur einer Rakete ist, wenn dem ein massiver Gegenschlag entgegensteht. Und er kam zu dem Schluss, dass es sich um einen Fehlalarm handeln muss. Davon ließ er sich auch nicht abbringen, als der Satellit kurz hintereinander noch eine zweite, dritte, vierte und fünfte abgefeuerte Rakete meldete. Nach Meinung amerikanischer Militäranalysten war die Welt niemals wieder so nahe an ihrer atomaren Selbstauslöschung wie in jener Nacht vom 25. zum 26. September 1983. Zwar hätte der diensthabende Oberst nicht die letzte Entscheidungsgewalt gehabt (die oblag dem schwerkranken Andropow), aber er konnte immerhin an entscheidender Stelle eine fatale Ereigniskette, die u. U. unbeabsichtigt zu einem nuklearen Schlagabtausch hätte führen können, noch rechtzeitig unterbrechen. Dass er damit entgegen den Dienstvorschriften recht getan hat, zeigte der folgende Morgen. Denn „Oko“ hatte Reflexionen der aufgehenden Sonne an Wolken in der Nähe der Malmstrom Air Force Base in Montana, wo auch US-amerikanische Interkontinentalraketen stationiert waren, als Raketenstarts fehlinterpretiert. Die Frage, die uns alle angeht, die aber von der Mehrheit der Bevölkerung ignoriert wird, ist die Frage, ob solch eine Situation, die unbeabsichtigt in einen Nuklearkrieg ausarten kann, heute auch möglich wäre. Und diese Frage ist ganz eindeutig und ohne Abstriche mit „ja“ zu beantworten. Solange Kernwaffen mit einer Overkill-Kapazität auf der Welt existieren, bleibt die Gefahr, dass sie auch einmal eingesetzt werden – ob beabsichtigt oder unbeabsichtigt – latent bestehen. Darüber sollte man sich keiner Illusion hingeben. 

Mit dem 21. Jahrhundert kündigen sich unruhige Zeiten an. Globale Finanzkrisen erschüttern den sozialen Zusammenhalt ganzer Staaten, das Bevölkerungswachstum geht mit einer zunehmenden Ressourcenverknappung einher, die Kräfteverhältnisse zwischen den wirtschaftlich entscheidenden Staaten verschieben sich, Feindbilder, die man überwunden glaubte, werden neu gepflegt und auch anachronistische religiöse Konflikte, bei denen tiefstes geistiges Mittelalter auf Moderne trifft, sind kaum mehr beherrschbar. Dazu kommt noch die ständig fortschreitende Vernetzung aller Lebensbereiche mit den Mitteln der Informationstechnologien, die nicht nur offensichtliche Vorteile bringen, sondern auch neue Eingangstore für Terror und Zerstörung mit kaum vorhersagbaren Folgen öffnen. 

Genauso beunruhigend ist, dass sich durch bloße technische Missgeschicke Katastrophen anbahnen können, die eine Eigendynamik entwickeln und sich letztendlich kaum mehr beherrschen lassen. Man denke nur an die versehentliche Freisetzung eines als biologische Waffe konzipierten letalen Krankheitserregers oder an einen Softwarefehler, der vielleicht eine chemische Fabrik a la Bhopal in die Luft fliegen lässt. Und hier lassen sich noch viele Beispiele finden. 

Ein Begriff, der in diesem Zusammenhang immer wieder zu hören ist, ist der Begriff der „Sicherheitslücke“. Manche Softwarefirmen kommen gar nicht mehr hinterher, derartige „Sicherheitslücken“ zu schließen, wie sie von ambitionierten Hackern gefunden und gnadenlos ausgenutzt werden. Solange sie nur den heimischen PC betreffen, sind sie vielleicht noch verschmerzbar. Wenn sie aber Einfallstore in wichtige, lebenserhaltene Systeme wie die der Energiewirtschaft oder in militärische Systeme ermöglichen, dann reicht ein einziger Irrer mit der Einstellung von Leuten aus, die heute mit Computerviren die Welt verseuchen, um Katastrophenszenarien wahr werden zu lassen, von denen man eigentlich nichts Näheres wissen möchte. Von allen globalen Katastrophen, die uns heimsuchen können (Meteoriteneinschläge, Supervulkanausbrüche), sind die selbstfabrizierten die bei weitem Wahrscheinlichsten. 

Und hier zeigt sich ein interessantes Phänomen, welches die Risikowahrnehmung betrifft. Risiken werden nämlich immer inhärent subjektiv empfunden. Objektiv lässt sich dagegen ein Risiko beispielsweise durch eine Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensbilanz quantifizieren. So kann es sein, dass man als Individuum ein objektiv unwahrscheinliches Ereignis (Flugzeugabsturz) als ein größeres Risiko wahrnimmt als der bedeutend wahrscheinlichere Fall, Opfer eines Verkehrsunfalls zu werden. Diese Diskrepanz zwischen Risikowahrnehmung und objektivem, genau quantifizierbaren Risiko ist mittlerweile auch ein probates Mittel politischer Einflussnahme geworden. Ein schönes neues neudeutsches Wort, an dem auch die Brüder Grimm sicherlich ihre Freude gehabt hätten und dass diesen Sachverhalt wie die Faust aufs Auge beschreibt, ist „German Angst“. Der größte Feind des Deutschen scheint nähmlich z. Z. neben dem „Gen“ und dem Kohlendioxidmolekül das „Atom“ zu sein. Grüne Indoktrinationen haben hier fern jeder Objektivität ganze Arbeit geleistet. Das ist immer dann verhängnisvoll, wenn reine Ideologie auf Defizite im Bildungssystem stößt. 

Wer kennt noch Georg Imbert?

Nicht nur einen Benzin-, Diesel- oder Elektromotor, nein, auch einem Gasmotor kann man für den Antrieb eines Fahrzeuges verwenden, wodurch ich auf einen Erfinder zu sprechen komme, den noch vor nicht einmal 70 Jahren jeder einigermaßen gebildete Deutsche vom Namen her kannte: Georg Christian Peter Imbert (1884-1950). Er erfand um 1920 herum den „Holzvergaser“ und etwas später das „Holzvergaserautomobil“. Sein „Treibstoff“ besteht zumeist aus Holzspänen, die man in einem entsprechenden Behälter mitführen kann. Und wenn der Treibstoff einmal knapp zu werden droht, muss man halt kurz anhalten, um im Wald Holz sammeln zu gehen... Aber Scherz beiseite. Der Holzvergasermotor war damals, besonders in den Kriegsjahren, eine sehr angesehene Antriebsquelle, so dass es sich durchaus lohnt, sich seine Funktionsweise einmal zu vergegenwärtigen. Immerhin erhoffte sich das Naziregime mit dieser „Wunderwaffe“ trotz der zuletzt immer aussichtsloseren Rohstofflage den „Endsieg“ doch noch zu erringen. Die beiden Grundtechnologien - die Erzeugung von Gas durch Verschwelung organischer Stoffe (dabei entsteht bekanntlich Kohlenmonoxid) sowie der Gasmotor - waren in den 1920er Jahren selbstverständlich wohlbekannt. Selbst die ersten Zwei- und Viertaktmotoren, die u. a. von Nicolaus Otto um 1865 entwickelt wurden, waren „Gasmotoren“, die man mit Leuchtgas betrieben hat. Dieses „Leuchtgas“ fiel in großer Menge bei der Herstellung von Koks aus Steinkohle an, denn Koks brauchte man wiederum in riesiger Menge bei der Eisen- und Stahlherstellung. Das Verdienst Georg Imbert’s war es, den Gaserzeuger (also das Teil, in dem aus Holzspänen „Leuchtgas“ erzeugt wird, welches man in diesem speziellen Fall als „Kraftgas“ bezeichnet hat) so zu verbessern und zu optimieren, dass man damit längere Zeit einen leichten Gasmotor betreiben kann. Stationär aufgebaut ließen sich damit Maschinen antreiben (z. B. Dreschmaschinen) oder, wenn die Anlage in einen LKW integriert wurde, konnte man damit benzinlos durch die Gegend schippern... 

Wenn man zum ersten Mal einen Holzvergaser sieht, so sieht er in etwa aus wie ein Kanonenofen. Unten glimmt ein Feuer und oben schüttet man Holzspäne hinein… Es kommt aber auf sein genaues Innenleben an. Denn in einen „Ofen“ entsteht nicht nur ein Gemisch aus Kohlenmonoxid (hochgefährlich!), Kohlendioxid und Wasserstoff, sondern noch eine Vielzahl weiterer Substanzen, die man in ihrer Gesamtheit schlicht als „Holzteer“ bezeichnet. Diese übelriechende zähe Flüssigkeit muss unbedingt permanent aus dem Holzvergaser entfernt werden, damit es nicht in den Motor gelangt, der ansonsten schnell seinen Geist aufgeben würde. Der „Ofen“ benötigt also zusätzlich noch einen Gaskühler, eine Teerauffangschale und schließlich auch noch einen Nachreiniger, und alles möglichst optimal für eine hohe Gasausbeute ausgelegt. Im Idealfall sollte der anfallende Teer gleich weiter verbrannt werden, damit gar nicht erst größere Mengen davon anfallen. Georg Imbert hat in dieser Beziehung viele Versuche unternehmen müssen, bis er „seine“ Optimalauslegung erreichte. Stichwörter dafür sind „Ringdüse“, Holzkohlenbett und Luftführung mit Umkehr. Trotzdem blieb der Energiegehalt des entstehenden Gases mit ~1,2 kWh pro Kubikmeter im Vergleich zu reinem Methan (Erdgas, ca. 10 mal höher) doch recht gering. Deshalb musste der Motor eine hohe Verdichtungsstufe (z. B. 1:9) erreichen, was wiederum dessen Konstruktion und Bau erschwerte. Schon zur Zeit seiner Erfindung war deshalb ein Holzvergasermotor, was die Leistungsfähigkeit betraf, einem „Benziner“ hoffnungslos unterlegen. Er wurde höchsten in speziellen LKW’s eingebaut (natürlich gibt es Ausnahmen, auch PKW’s und sogar Motorräder gab es mit Holzvergaser), die wiederum gerne von Gewerken erworben wurden, die selbst viel mit Holz zu tun hatten (z. B. Möbelbetriebe, Tischlereien etc.). Das änderte sich aber ab der zweiten Hälfte des zweiten Weltkrieges, wo Treibstoffe immer knapper wurden. Hier erlebte der Holzvergasermotor auf einmal eine Renaissance, die in Deutschland nach Kriegsende noch einige wenige Jahre anhielt. Dann gab es wieder Benzin und Diesel in Hülle und Fülle und dem Holzvergaser ging es wie den Sauriern - er starb aus. Und auch der Name seines Erfinders geriet schnell in Vergessenheit. 

Wie muss man sich nun eine Ausfahrt mit einem Holzvergaserauto, beispielsweise einem „Opel Blitz“ - LKW, vorstellen? Zündschlüssel umdrehen und starten war nicht. Als erstes musste man den „Ofen“ anheizen. Dazu legte man auf den „Herd“ eine ca. 10 Zentimeter dicke Schicht aus guter Holzkohle und darüber ein paar Späne. Etwas Brennspiritus hilft beim Anzünden. Also eine Arbeit, die jedem, der häufig grillt, leicht von der Hand geht. Sobald sich genügend Glut gebildet hat, kann man den Deckel öffnen und den Holzvergaser mit Holzspänen oder anderweitig zerkleinerten Holz befüllen. Man darf am Ende natürlich nicht vergessen, den Deckel wieder aufzusetzen. Sobald der „Vergaser“ genügend Gas produziert, heißt das, den Motor anzuwerfen. Dafür gibt es die berühmte Kurbel, die man von vorn in den Motor stecken musste - so wie man es in alten Filmen manchmal noch sehen kann. Damit musste man quasi händisch die Kurbelwelle ein paarmal drehen, damit die niedergehenden Kolben das Gas ansaugen können und der Holzvergaser auf diese Weise „Zug“ bekommt – so wie der Kamin durch den Schornstein. Mit etwas Glück springt jetzt der Motor an und es steht einer Spritztour nichts mehr im Wege. So alle 100 km muss man jedoch anhalten, um Holzspäne „nachzutanken“. Weitere 50 km weiter ist Termin, um den Gasreiniger zu reinigen. Und nach rund zweitausend Kilometer ist schließlich eine gründliche Reinigung des „Imbertgenerators“ in Erwägung zu ziehen, möchte man nicht, dass die Karre irgendwann in der Botanik stehen bleibt oder der Holzvergaser Feuer fängt und dabei abfackelt. Was man einem bezahlten LKW-Fahrer vielleicht noch zumuten kann, geht jedoch für einen Privat-PKW nun mal gar nicht (schon die Optik entsetzt). Kein Wunder also, dass das Holzvergaserauto kaum jemals wahre Freunde gefunden hat. Übrigens, so wie sich aus den mittlerweile ausgestorbenen Dinosauriern Vögel entwickelt haben, so hat sich aus dem Holzvergaser die Holzpelletheizung entwickelt. Irgendwie lebt die Erfindung Georg Imberts doch noch weiter. Und wenn man deren Technik zugrunde legt (Computersteuerung etc.), dann hätte heute vielleicht sogar ein Holzvergaserauto wieder eine Chance, vielleicht ökologisch CO2-neutral beheizt mit Biomaispellets. So gesehen ist es echt verwunderlich, dass man im Zuge der Energiewende auf diese Technologie noch nicht aufgesprungen ist. Der Gesamtwirkungsgrad sollte sogar besser sein, als wenn man aus Holz oder anderen organischen Stoffen zuerst Biodiesel herstellen und dann als Sprit verwenden würde.