SZ-Magazin: Brauchen gute Erfindungen einen guten Namen?
Ernst Peter Fischer: Um sich leichter durchzusetzen, unbedingt.
Warum ist "Laser" ein guter Name?
Weil er so viele Bedeutungen hat: Er bezeichnet den Lichtstrahl, den Apparat, das ganze technische System, mittlerweile kennt man auch das Verb lasern. Das Wort ist in den Sprachgebrauch eingegangen; man hat schon fast vergessen, dass Laser ja ursprünglich eine Abkürzung darstellt: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Bitte ganz einfach: Was ist ein Laser?
Ein zusammenhängender Lichtstrahl, dessen Licht aus einer Wellenlänge besteht und deswegen auf den Punkt bündelbare Energie ist.
Der Erfinder des Wortes "Laser" ist reich geworden.
So heißt es, ja, aber erst 1989 nach einigen Patentprozessen. Gordon Gould war ein Wissenschaftler, der jede Idee schnell beim Notar fixieren ließ, auch die Idee zum Namen, denn er ahnte drei Jahre vor dem ersten Laserlicht, dass sich damit viel Geld verdienen ließe. Damals genoss man in den USA schon Patentschutz, selbst wenn man eine Idee noch nicht in der Praxis umsetzen konnte. Das meiste Geld werden wohl die Anwälte eingesteckt haben, und Goulds Name ist in der Wissenschaftsliteratur sonst nie wieder aufgetaucht. Eine merkwürdige Geschichte.
Theodore Maiman, der am 16. Mai 1960 das erste Laserlicht erzeugte, ist nicht reich geworden. Er hat nicht einmal den Nobelpreis erhalten.
Das halte ich für äußerst unfair, wenn man bedenkt, dass in der Folge elf Nobelpreise für verschiedene Laseranwendungen vergeben wurden, und wie stark Maimans Erfindung unseren Alltag prägt: Das reicht vom Bleichen der Jeans, über die Holografie, dem Schweißen von Autoblechen bis hin zur Behandlung von Karzinomen, Warzen, Netzhautablösungen. Laser können Metalle bohren und Löcher in Baby-Sauger. Handybeschriftungen lasert man schon, bald werden Fahrgestellnummern gelasert. Mit Laserlicht kann man sogar DNA sequenzieren.
Hat das Laserlicht nicht auch die digitale Welt massentauglich gemacht?
Richtig. Mit DVD- und CD-Spielern. Und Laserscannern an der Supermarktkasse.
Sie sind Wissenschaftshistoriker und haben ein Buch über den Laser geschrieben – weil kaum eine Erfindung des letzten Jahrhunderts den Alltag ähnlich beeinflusst hat wie der Laser?
Der Mikrochip noch, und 1947 der Transistor, diese beiden Erfindungen haben das elektronische Zeitalter ermöglicht, aber die Laser-Forscher träumen schon vom photonischen Zeitalter, in dem Photonen, die Teilchen des Lichts, die Rolle der Elektronen beim Strom übernehmen. Datenspeicherung wird photonisch gemacht werden. Magnetische Speicher sind viel empfindlicher, Elektronen muss man viel vorsichtiger behandeln als Photonen.
Dabei hieß es nach der Erfindung des Lasers noch: "Jetzt haben wir eine Lösung, die nach einem Problem sucht."
Der Satz stammt von einem Mitarbeiter Maimans, der hatte das Gefühl, der Laser sei eine Spielerei ohne jeden Nutzen. Maiman selbst war die Bedeutung seiner Erfindung sofort klar, auf einer Pressekonferenz hat er gleich viele Anwendungsmöglichkeiten benannt. Schon Francis Bacon hat ja von einem manipulierten Licht-strahl geträumt, es gibt schon eine Darstellung so eines Strahls aus dem 16. Jahrhundert. Durch Licht gewinnt der Mensch Erkenntnis.
Maiman betrieb Grundlagenforschung. Sollte man allen Wissenschaftlern nur genügend Platz zum Spielen einräumen, damit sie beiläufig wichtige Dinge erfinden?
Ein Naturwissenschaftler muss Neugierde mitbringen, aber er muss auch ein lösbares Problem vor Augen haben. Wenn ich mir spielerisch überlege, wie der Kosmos aufgebaut ist, ohne jede Ahnung vom Stand der Forschung, kommt dabei nichts heraus. Aber die Entwicklung des Masers, einer Vorstufe des Lasers, der mit Mi-krowellen statt Lichtwellen arbeitet, wurde allein dadurch möglich, dass ein Physiker sich in ein Molekül verliebt hat: Charles Townes, der spätere Nobelpreisträger, spielte so lange mit dem Ammoniakmolekül herum, bis mit dem Maser etwas Brauchbares dabei abfiel. So eine Lust am Stoff braucht wohl jeder Naturwissenschaftler. Man kann niemanden beauftragen, einen Laser zu erfinden, das funktioniert nicht.
(Lesen Sie auf der nächsten Seite: Wie der Laser zu seinem verhängnisvollen Ruf kam, warum die Finanzierung der Forschung aus dem Verteidigungshaushalt nicht immer ein Vorteil ist.)
Wurde Maiman nicht von der US-Armee bezahlt, wie viele amerikanische Wissenschaftler?
Maiman arbeitete für das Howard- Hughes-Institut, das vom Verteidigungsministerium ein anständiges Budget für Grundlagenforschung erhielt. Das amerikanische Militär hat verstanden, dass es am meisten von Wissenschaftlern profitiert, denen man Ruhe und Raum lässt. Man muss Forschern Raum lassen. Aber schon auf seiner ersten Pressekonferenz wurde Maiman gefragt, ob man den Laser auch für militärische Zwecke nutzen könnte. Die Schlagzeile am Tag darauf lautete: Kalifornischer Forscher entdeckt Todesstrahl. Seit James Bonds Goldfinger denkt nun die ganze Welt, der Laser sei eine verhängnisvolle Erfindung.
Während des Kalten Krieges steckten die Amerikaner viel Geld in die Forschung. Die Finanzierung durch den Verteidigungshaushalt war und ist doch ein enormer Vorteil für amerikanische Wissenschaftler?
Im Fall des Lasers spielte das Geld aus dem Verteidigungshaushalt sogar eine eher negative Rolle: Ende der Siebziger-, Anfang der Achtzigerjahre versteifte sich die amerikanische Industrie wegen Ronald Reagans SDI-Fantasien auf die Erforschung irgendwelcher Laserkanonen. In Europa freute man sich, Deutschland wurde zum Marktführer bei zivilen Laseranwendungen, vor allem in der Automobiltechnik, wo Lasersysteme Karosserien schweißen und Bleche formen. Aber auch in Europa werden viele Doktoranden mit NATO-Geldern gefördert. Woher das Geld für die Forschung kommt, spielt letztlich keine Rolle. Während des Kalten Krieges waren ohnehin nur diejenigen Forscher erfolgreich, die sich von den genauen Zielvor-
gaben des Militärs gelöst haben.
Immerhin gelang den USA nach dem Sputnik-Schock 1957 mit einem Zehn-Jahres-Plan die Mondlandung.
Bei der Krebs- und der Genomforschung misslangen solche Zehn-Jahres-Pläne.
Was also hatte Maiman seinen Kollegen voraus?
Er arbeitete zur richtigen Zeit mit den richtigen Leuten am richtigen Ort. Man kannte den Maser-Effekt, das gleiche Phänomen wie der Laser, nur mit Mikrowellen- statt Lichtstrahl. Maiman wollte wissen, ob man diesen Strahl mit sichtbarem Licht erzeugen kann. Einige russische Kollegen liefen herum und sagten, es werde nicht funktionieren, schon gar nicht mit einem Rubinkristall, mit dem Maiman experimentierte. Das ärgerte ihn sicherlich.
Auch Nils Bohr, ein Begründer der Quantenphysik, glaubte nicht an die Möglichkeit eines Lasers.
All diesen Leuten wollte er es zeigen. Vor allem, weil er ja nicht an einem renommierten Ostküsten-Institut wie den Bell Laboratories arbeitete, sondern bei einem obskuren Howard-Hughes-Institut in Kalifornien. Die Nähe zu Hollywood stellte sich allerdings als Vorteil heraus: Genügend Geld hatten ja auch die Bell Laboratories, aber Maiman konnte genügend Blitzlichtlampen aus den Hollywood-Filmstudios besorgen, mit denen er seinen Kristall energetisch hochpumpen konnte, sodass Laserlicht entstehen konnte.
Wie bitte, hochpumpen?
Man benötigt ein laseraktives Medium, im Fall Maimans war das ein Rubinkristall, es könnten auch ein Gas, ein Halbleiter oder freie Elektronen sein. Dieses Material muss mit Energie versorgt werden, Physiker sprechen von Pumpen, mit Blitzlicht, mit Batterien, heute fügt man einem Laser die Energie durch einen anderen Laser zu, da gehen nicht, wie bei einem Blitzlicht, 99 Prozent der Energie verloren.
Und dazu hatte Albert Einstein bereits die Idee?
Nein, Einstein war theoretischer Physiker, die Praxis interessierte ihn wenig. Er dachte über die allgemeine Vorstellung von Licht nach: Atome nehmen Licht auf, wenn ihre Elektronen von einem Grund- in angereicherten Zustand übergehen. Und sie geben Licht ab – Absorption und Emission. Einstein zeigte 1916, dass es theoretisch einen weiteren Prozess geben müsste, den der stimulierten Emission: Wenn ich in ein Atom, das sich bereits in einem höheren energetischen Zustand befindet, eine bestimmte Lichtenergie hineinschicke, rege das andere Atome an, Licht abzugeben. Der eigentliche Gag an Einsteins Überlegungen: Einfallendes und ausfallen-des Licht haben dieselbe Richtung und Wellenlänge. Ich rege also Atome eines Materials mit etwas Blitzlicht einer Wellenlänge an, sodass immer mehr Lichtimpulse stimuliert werden, die einen Laserstrahl bilden.
Einstein prophezeite das Laserlicht und sagte dennoch, nach 50 Jahren Physik verstehe er die Natur des Lichts immer noch nicht.
Wir können mit dem Laser heilen oder schweißen; was Licht eigentlich ist, verstehen wir deswegen auch nicht besser. Der Laser bestätigt die Quantenmechanik, aber er erklärt die geheimnisvolle Doppelnatur des Lichts als Welle und Teilchen nicht.
Was ist die nützlichste Laseranwendung?
Der Airbag, den gäbe es ohne Laser nicht. Die Nähte werden mit Laserlicht verschweißt.
Sind noch mehr neue Anwendungen zu erwarten?
Das Potenzial ist lange nicht ausgeschöpft. In Kalifornien versucht man, mit vielen hundert Lasern die Zündung einer Kernfusion herbeizuführen. Der Laser wird helfen, Energie einzusparen. Genauer und sparsamer als mit Laserlicht kann man nicht arbeiten. Man wird mit ihm bald Straßen perfekt reinigen können oder Auffahrunfälle verhindern. Laser werden Tabletten beschriften und Menschen nach Waffen durchsuchen: Lasern ist besser als nacktscannen. Unsere Welt wird eine Lichtwelt.
Ernst Peter Fischer, 62, ist promovierter Naturwissenschaftler und Professor für Wissenschaftsgeschichte an der Universität Konstanz. Er ist Autor zahlreicher Bücher, darunter der Bestseller Die andere Bildung. Sein Buch Laser erscheint im April.
Interview: Lars Reichardt Foto: Dieter Mayr