Der 1920 in Buchs SG geborene Heinrich Rohrer ist seit 1963 am IBM-Forschungslabor in Rüschlikon (Zürich) tätig, dessen Physikabteilung er von 1986 bis 1988 leitete. Für die Erfindung des Rastertunnelmikroskops, das es ermöglicht, Materie bis in die atomaren Dimensionen sichtbar - und damit bearbeitbar - zu machen, erhielt er 1986, als zweiter Schweizer Physiker in diesem Jahrhundert, zusammen mit seinem Kollegen Gerd Binning den Nobelpreis. Der Vorstoss in den Nanokosmos, die Welt der Milliardstelmeter, eröffnet Perspektiven, deren Horizonte noch nicht absehbar sind. Heinrich Rohrer, der an der ETH Zürich studierte und sein Postdoktorat in den USA absolvierte, gilt als Wissenschafter, der sich über das Fachliche hinaus Gedanken zu philosophischen und politischen Fragen macht.
Herr Rohrer, Sie sind Physiker an einem Forschungslabor. Was ist ein Experiment?
Ich weiss nicht, ob man das allgemeingültig definieren kann. Ich sehe es als Spiel, als ein Spielen mit Erkenntnis. Meist wird es als handfester Messvorgang betrachtet. Aber wir reden auch von Gedankenexperimenten oder Computerexperimenten.
Das physikalische Experiment, sagt man, sei eine «Frage an die Natur». Aber die Natur, die man untersucht, ist immer eine künstlich präparierte; man betrachtet nur einen bestimmten Ausschnitt. Wie aussagekräftig sind Experimente überhaupt?
Die Kunst besteht darin, ein Experiment so zu interpretieren, dass ein Schluss daraus gezogen und ein Schritt weiter gegangen werden kann. Wobei man immer wieder sagen muss: Ein Experiment bestätigt nie eine Ansicht oder Theorie. Es kann höchstens im Einklang oder im Widerspruch dazu sein. Leider wird oft die Widerlegung einer anderen Theorie als Bestätigung der eigenen Theorie angenommen. Da ist man schon sehr voreingenommen. Ich glaube, es gibt sehr wenig, an das man nicht mit einem Vorurteil herangeht - was wiederum die Schlüsse beeinflusst, die man daraus zieht. Das ist in den anderen Naturwissenschaften wohl noch mehr der Fall als in der Physik. Wir gehen mitunter ein bisschen leichtfertig mit experimentellen Resultaten um.
Heutzutage, da Wissenschaft eine sehr grosse Rolle im alltäglichen Leben spielt, im politischen Leben, im Wirtschaftsleben, ist das ein Problem. Wir gehen zuwenig sorgfältig um mit unserem Wissen oder mit dem, was wir dafür halten. Irgend etwas wird als Tatsache verkauft und nicht als persönlicher Schluss aus einem Experiment, das unter bestimmten Bedingungen gemacht worden ist.
Man müsste also die Beschränkung einer Aussage immer mitliefern?
Ja. Es ist wichtig, auch dem Laien deutlich zu machen, dass es in vielen Fällen eine eindeutige Antwort nicht gibt. Sehr oft kann man sagen: es ist nicht das. Aber es ist sehr schwierig zu sagen: es ist nur das. Das würde voraussetzen, dass wir alles kennen, und das tun wir nicht.
Die Einschränkung ist ja auch dadurch gegeben, dass die Natur nur die Fragen beantwortet, die man ihr stellt. Kommen wir immer näher an die «Wahrheit» heran, oder zeigen unterschiedliche wissenschaftliche Theorien und Experimente uns einfach stets einen neuen Aspekt der Natur?
Ich glaube, die Natur beantwortet viel mehr als nur das, wonach man gerade spezifisch fragt. Stichworte Erfindungen und Entdeckungen: Erfindungen oder Entdeckungen sind ja nicht etwas, wonach gefragt wurde; sondern sie resultieren aus einem Experiment, das die Aufmerksamkeit auf einen Vorgang zum Beispiel in der Natur richtet, der nicht vorausgesehen war. Alles, was in dem Sinne neu ist, ist nicht erfragt worden, sondern passiert. Um es zu erkennen, muss man es allerdings vorurteilslos betrachten, bereit sein, eine vielleicht gegenteilige Ansicht aufzugeben.Etwas zu akzeptieren, das man sich nicht vorgestellt hat: das ist die Kunst der Erfindung. Sie besteht nicht so sehr darin, etwas aus Tatsachen zusammenzustellen. Sondern zu einem wesentlichen Teil darin, Tatsachen, die man nicht zusammengestellt hat, Aufmerksamkeit zu schenken.
In der klassischen Physik hat die Natur als etwas gegolten, das unabhängig vom Menschen ist, das man beobachten oder experimentell untersuchen kann. Seit der Quantentheorie weiss man, dass nicht nur das Experiment ein Eingriff in die Natur ist, sondern schon die Beobachtung.
Man kann praktisch nie ohne Eingriff etwas beobachten. Beobachten heisst immer, in eine Wechselwirkung mit etwas treten. Nehmen wir das Sehen: Wir sehen nur etwas, wenn es Licht abstrahlt. Also jenen Baum dort sehen wir nur, wenn Licht dahin gelangt. Wer sagt mir, dass sich der Baum nicht verändert, wenn er ins Licht gelangt? Ich sehe ihn vorher ja nicht. Es gibt Dinge, die die Farbe verändern, wenn sie vom Licht angestrahlt werden. Keine Beobachtung lässt ihren Gegenstand unbeeinflusst.
Die Quantenmechanik sagt einfach, dass man nur gewisse Zustände beobachten kann. Und dass man über andere Zustände nichts aussagen kann. Vielleicht das schlagendste Beispiel ist die Zeit. Im quantenmechanischen Sinn ist die Zeit nicht eine beobachtbare Grösse wie zum Beispiel der Ort oder der Impuls oder die Energie. Für unseren täglichen Umgang ist die Zeit jedoch etwas «Reelles». Das ist das Dilemma des Forschers. Ob das nur ein Dilemma der jetzigen Quantenmechanik ist oder ob es ein tieferes Dilemma ist, weiss ich nicht.
Jedes Experiment untersucht eine bestimmte Eigenschaft, und wenn man eine Vielzahl von Experimenten macht und sie zusammenfügt, ergibt sich als Resultat ein Bild. Wenn wir ein Experiment mit Licht durchführen, so benützen wir die Augen oder einen Augenersatz. Wir glauben dabei, dass Licht das Objekt mehr oder weniger ungestört lasse, was im grossen und ganzen auch stimmt.
Wir können einen Gegenstand aber auch untersuchen, indem wir ihn mit den Händen abtasten. Beim Abtasten beeinflussen wir das Objekt und sein Erscheinungsbild viel stärker. Tastet man einen Körper ganz fein ab, dann untersucht man die Haut. Gibt man mehr Druck, spürt man die Knochen. Gibt man noch mehr Druck, zerstört man ein Objekt vielleicht sogar. Man verändert es.
Man sieht doch nur, was man sehen will.
Das ist überall so! Nicht nur in der Wissenschaft, auch in der Politik. Wenn Sie die Misere des Nachbarn nicht sehen wollen, dann sehen Sie sie einfach nicht. Es gibt verschiedene Gründe, warum man etwas nicht sehen will.
Und ich glaube, Fortschritt bedeutet immer, dass man etwas sieht, das man eigentlich nicht hat sehen wollen. Das ist das wirklich Erstaunliche an jedem Lernprozess.
Es heisst, zweijährige Kinder hätten das gleiche Weltbild wie moderne Physiker: Wenn ein Objekt verschwindet, existiert es nicht mehr.
Wir sollten uns daran gewöhnen, dass es nur das gibt, was wir beobachten. Alles andere fügen wir hinzu. Wenn ich ein Experiment gemacht habe, schreibe ich das irgendwie in Zahlen nieder. Und ich kann natürlich wieder sagen: das Experiment existiert nur, solange ich es mache. Vielleicht kann ich dann einen Schritt weiter gehen und sagen: es existiert nur, solange ich die Zahlen betrachte. Wenn ich hingegen wegschaue oder die Zahlen vergessen habe, existiert es nicht mehr. Ich habe keine Schwierigkeiten, das so zu betrachten. Ich weiss allerdings nicht, ob dies Sinn macht und ob dies eine für den täglichen Bedarf relevante Fragestellung ist.
Es ist sicher einer der wesentlichen Fortschritte der letzten Jahrzehnte gewesen, dass man nichts als ewig-während und gesichert ansieht. Nehmen Sie die kalte Fusion. Wir müssen jetzt nicht darüber reden, ob sie Unsinn ist oder nicht. Relevant war, dass sehr viele Wissenschafter nicht einfach dagegen Sturm gelaufen sind, indem sie sagten, das ist unmöglich, weil sie etwas anderes gelernt hatten.
Das heisst nicht, dass man seine Überzeugung aufgeben muss. Aber wir müssen bereit sein, zu akzeptieren, was der andere gemacht hat und uns berichtet, und es nicht a priori als falsch betrachten. Und so ist auch die Quantenmechanik für mich noch nicht der Weisheit letzter Schluss. Einmal wird etwas Neues kommen.
Wo werden Sie am meisten überrascht? Wo stossen Sie auf Neues? In der Theorie oder in der Praxis?
Sowohl als auch. Ich glaube, man entwickelt keine Theorie, ohne gewisse Wahrnehmungen im Kopf zu haben, die durch irgendwelche Experimente geprägt sind. Man kann sich ohne theoretische Grundlagen aber auch selten neue Experimente ausdenken.
Auch Theorie ist sozusagen ein Experimentieren, einfach in anderer Art und Weise. Sie ist ein Wechselspiel zwischen Ansicht und Wahrnehmung, das zu neuer Erkenntnis führt. Diese kann darin bestehen, dass ein bis anhin unverstandenes Experiment auf Grund von schon Bekanntem verständlich wird oder dass etwas Neues eingeführt werden muss, um das theoretische Gebäude widerspruchsfrei zu machen. So sind viele der Elementarteilchen gefunden worden . . .
. . . erfunden worden . . .
Man hat sie erfinden müssen, um gewisse Dinge in Einklang zu bringen. Und man kann einen Schritt weiter gehen. Sehr viele Teilchen sind gefunden worden, nicht weil man sie gesucht hat, sondern weil man etwas anderes gefunden hat, als man gesucht hat.
Ich glaube, in diesem Sinne gibt es keine «Richtigkeit». Richtig ist etwas nur unter bestimmten Voraussetzungen. Und es ist nicht von Bedeutung, ob es jetzt «wirklich» ist. Ein Beispiel dafür ist der Feldbegriff. Ein magnetisches oder elektrisches Feld wirkt, ohne materiell zu sein. Man hat den Begriff des Feldes eingeführt, um etwas zu beschreiben. Aber niemand weiss wirklich, was ein Feld ist.
Galilei hat sehr einfach experimentiert, am Schiefen Turm von Pisa, Einstein hat nur Papier und Bleistift gebraucht, und eine der erfolgreichsten wissenschaftlichen Theorien überhaupt, die Evolutionstheorie Darwins, ist durch reine Beobachtung entstanden. Wie ist das heute: Gewinnt man nicht mit immer teureren und grösseren Apparaten immer geringere Erkenntnisse?
Das ist eine gefährliche Ansicht. Einstein hat nicht im luftleeren Raum theoretisiert, und auch Galilei hat sich auf Beobachtungen anderer gestützt. Vielleicht waren die damaligen Experimente an heutigen Massstäben gemessen weniger teuer. Ich denke, dass unsere Anforderungen höher sind. Das bedingt auch, dass wir kompliziertere Werkzeuge einsetzen. Dass alles komplizierter, aufwendiger wird, sei es jetzt geistig oder materiell, das ist eine natürliche Entwicklung.
Was Ihr Gebiet betrifft: Das Rastertunnelmikroskop hat den Vorstoss in den Nanokosmos, die Welt der Milliardstelmeter und der Atome, ermöglicht. Bald werden wir einzelne Atome mit der Pinzette zusammensetzen können. Was erwartet uns da?
Ich möchte es zunächst allgemeiner formulieren: Ich glaube, Wissenschaft ist grenzenlos. Es gibt keine Grenzen. Damit müssen wir uns auseinandersetzen. Nehmen wir die Biologie. Ich glaube, wir können wahrscheinlich jede gezielte Manipulation irgendwann einmal vornehmen. Das heisst nicht, dass wir je vollständige Kenntnisse zum Beispiel von der Wirkungsweise einer DNA, der Erbsubstanz, haben werden. Aber man wird sie entziffern können, und in zwanzig Jahren wird es wohl möglich sein, nach Belieben gezielt einzugreifen. Um diese Feststellung kommen wir nicht herum. Ob das zu können aber notwendig ist oder nicht, ob nicht die Entwicklung der Wissenschaft die Notwendigkeit ihres Gebrauchs selber schafft . . .
Tut sie das nicht in gewissem Sinne schon?
Die Natur zeigt, dass es bis zum Auftreten des Menschen ohne Wissenschaft ging. Vielleicht ist es das, was den Menschen ausmacht. Aus irgendeinem Grund hat er ja das Bedürfnis, nachzudenken und Wissenschaft zu betreiben.
Im Nanokosmos wissen wir ungefähr, was wir machen können bis hinunter auf die Stufe der Atome. Im Moment sehe ich aber nicht, wie wir je mit Kernen in der gleichen Art umgehen könnten, wie wir mit Atomen oder mit Molekülen umzugehen lernen, und was dies bringen würde. In eher ferner Zeit wird das vielleicht möglich sein, und dann werden vielleicht auch die Bedürfnisse anders sein. Sicher gibt es Bedürfnisse, die durch die Wissenschaft selbst erzeugt werden, andererseits entsteht wissenschaftlicher Fortschritt selber aus dem Bedürfnis, etwas zu lernen und damit zum Wohle der Menschheit beizutragen.
Weltanschaulich ist derzeit wieder eher die Tendenz zum Kleinen festzustellen, nicht zum Gigantischen wie in den fünfziger und sechziger Jahren, als es um die Eroberung des Weltraums ging. Heute schaut man ins Mikroskop. Gibt es in den Wissenschaften auch Moden?
Die ergeben sich aus gewissen Entwicklungen. Zurzeit ist sicher «Nano» eine der Moden. Vor zwanzig oder dreissig Jahren, als die Mikrotechnik und Mikroelektronik aufkamen, hätte das Nanometerdenken noch wenig Beachtung gefunden. Sogar auch dann, wenn die notwendigen Werkzeuge vorhanden gewesen wären. Da hat man immer noch mit Mikrometern zu tun gehabt. Aber heute ist die Perspektive eine andere. Wir kommen an gewisse Grenzen, wo neue Konzepte gefunden werden müssen, um die Grenzen - sofern es nicht prinzipielle sind - zu überschreiten oder zu umgehen.
Der Nanokosmos bringt uns viele neue Konzepte, rein wissenschaftlich wird die Beschäftigung damit wahrscheinlich zu einem der sogenannten Quantensprünge führen, inspiriert zum Beispiel von der Biologie. Biologische Vorgänge sind so kompliziert, dass wir heute nicht einmal die einfachsten Dinge nachvollziehen oder im Modell darstellen können.
Glauben Sie, dass Fortschritte in einer Wissenschaft eher von Aussenseitern kommen? Sie haben sich ja selber schon als solchen bezeichnet.
Ich möchte da keine Regel aufstellen. Aussenseitertum kann ein Gegengewicht zum Expertentum sein. Der Aussenseiter, der nicht glaubt, alle Ecken und Flächen einer Sache zu kennen, sieht leichter etwas, was ein Experte übersieht oder nicht sehen will. Es gibt aber viele Neuentwicklungen von Leuten, die seit langem auf ihrem Gebiet arbeiten.
Überdies können auch ganz praktische Dinge einen hindern, etwas Neues anzufangen: im Neuen ist man verglichen mit den anderen Anfänger, nicht etabliert, hat weniger Profil und damit auch weniger Chancen, Mittel für seine Arbeit zu erhalten. Das erschwert einen Wechsel. Und es ist schade, denn ich finde, er kann sehr viel Gutes bringen.
Sie haben einmal gesagt, man müsse Fehler machen dürfen. Steht dem nicht die institutionalisierte Wissenschaft entgegen?
Es gibt Fehler, die man sich leisten kann, und es gibt solche, die man sich besser nicht leistet. Aber im grossen ganzen sollten wir uns wieder mehr Fehler leisten können. Wenn ein Fehler weiterhilft, dann war es ein Vorteil, ihn gemacht zu haben.
Aber die Entwicklung läuft doch - was Fehler machen und Aussenseitertum betrifft - in die entgegengesetzte Richtung?
Wir haben diese Grosszügigkeit in der ganzen Gesellschaft nicht mehr. Durch jede Regel, die wir aufstellen, möchten wir Fehler vermeiden. Ob im wissenschaftlichen Bereich oder im politischen: in beiden Gebieten schränkt man sich mit mehr Regeln immer mehr ein, und trotzdem stellt man immer mehr Regeln auf. Auch diejenigen, die nach weniger Regeln rufen, stellen mehr Regeln auf, einfach andere. Man will nur die Regeln nicht haben, die einem nicht passen. In den Wissenschaften sind die Auswirkungen dieser Eingrenzung viel dramatischer, weil das Neue, das ja noch nicht geregelt ist, die wichtigste Triebfeder für die Wissenschaft ist.
Den Aussenseiter sieht man gerne scheitern.
Das ist überall so. Der Grund ist wahrscheinlich einfach der Neid. Es braucht einen gewissen Mut, Aussenseiter zu sein, und sei er nur irgendwo hinter den Ohren verborgen.
Sie haben das Experiment Spiel genannt. Man sagt, Wissenschafter seien grosse Kinder mit einem ausgeprägten Spieltrieb. Denken Sie, den erwachsenen Heinrich Rohrer verbindet mehr mit dem Kind Heinrich Rohrer, als das bei anderen Menschen der Fall ist?
Wenn Sie meine Frau fragten, würde sie das sicher so sagen.
Sie hat Sie doch wohl nicht als Kind gekannt?
Nein, aber sie weiss es dennoch. Wir haben selbst Kinder grossgezogen. Ich habe zu vielen Dingen ein ungezwungenes Verhältnis. Ich spiele gerne herum, und ich habe auch die Gelegenheit dazu. Ob man den Beruf wählt, der einem die Gelegenheit dazu bietet, weil man die entsprechende Neigung hat, oder ob die Neigung Hand in Hand geht mit dem Beruf, den man wählt - wahrscheinlich trifft beides zu. Hätte ich nicht den Spieltrieb, hätte ich vielleicht im Wissenschaftsbetrieb einen anderen Weg eingeschlagen.
Sie haben schon als Jugendlicher experimentiert?
Ich war bei den Pfadfindern, und mir hat es da gefallen. Pfadfinderei ist ja zum Teil ein Spiel. Wahrscheinlich ist auch Fussball ein Spiel . . . Sie lachen, aber heutzutage scheint Fussball ein Geschäft zu sein wie jedes andere.
Was man als Spiel betrachtete, ist kein Spiel mehr. Viele nehmen das Fussballspielen viel ernster als ich die Wissenschaft. Und ich glaube, viele nehmen auch ein Fussballresultat viel ernster als ich ein wissenschaftliches Resultat.
Der Ernst des Lebens beginnt früh. Wie steht es mit unserer Ausbildung - befürworten Sie auch da mehr Experimente, weniger Einschränkungen?
Wir sollten möglichst früh sehr viel Spielraum schaffen. Man muss spielen können. Ich könnte mir die Mittelschulbildung spielerischer vorstellen, möchte vor allem unseren Mittelschülern mehr Lebensraum zugestehen, als sie heutzutage haben. Auch den Sekundarschülern natürlich. Mir ist es einigermassen gut gegangen, weil ich mir das, was ich gebraucht habe in der Schule, in relativ kurzer Zeit aneignen konnte. Die Welt krankt nicht an den Gehirnzellen, sie krankt am Herzen. Das übersehen wir in unserem Erziehungssystem. Wir sollten zusehen, dass wir nicht über der beruflichen Tüchtigkeit das Spielerische am Leben verlieren.
In der Schweiz herrscht oft die Meinung, mehr naturwissenschaftliche Fächer an der Mittelschule würden dem Land als Technologie- und Industriestandort wesentlich mehr bringen. Ich meine, die Mittelschulen sollten mehr als humanistische Bildungsanstalten betrachtet werden. Leider hat man auch die humanistische Bildung verwissenschaftlicht. Man macht aus allem eine Wissenschaft, aus der Kunst, der Literatur, der Geschichte. Das ist wohl einer der Gründe dafür, dass die humanistische Bildung ins Hintertreffen geraten ist; sie unterscheidet sich in sehr vielem gar nicht mehr von der Naturwissenschaft. Wir denken zuviel an Ausbildung und zuwenig an Bildung.