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Kurioses, Erstaunliches, &Uuml;berraschendes &mdash; was vor 50 Jahren in den &bdquo;Nachrichten aus der Chemie&ldquo; stand, die damals noch &bdquo;Nachrichten aus Chemie und Technik&ldquo; hie&szlig;en.

Vor 50 Jahren

<h2 type="main">Derbes aus anno dazumal</h2>Wenn es Anlass zum Lachen gibt, schmunzeln wir auch einmal – das gilt für die heutige Nachrichten-Redaktion genauso wie für die des ersten Aprilhefts des Jahres 1976. Zwei auch derzeit aktuelle Themen: rechts ein Schnipsel aus „Besuch im Großforschungszentrum“, Autor J. R. Swift-Gulliver; der untere Ausschnitt spricht für sich.<img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmncvlwirwhc706upevgpou0k" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264158180_gra_0001_a_8018a508ac.png"><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmncvlzrbxco506uqp1f61gwr" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264158180_gra_0002_a_d66e5b73e6.png">Noch mehr zum Kichern und Nachdenken aus den Blauen Blättern von früher lesen Sie in der GDCh-App: <a href="https://gdch.app/category/vor-50-jahren" target="_blank">gdch.app/category/vor-50-jahren</a>

Meldung

Derbes aus anno dazumalWenn es Anlass zum Lachen gibt, schmunzeln wir auch einmal – das gilt für die heutige Nachrichten-Redaktion genauso wie für die des ersten Aprilhefts des Jahres 1976. Zwei auch derzeit aktuelle Themen: rechts ein Schnipsel aus „Besuch im Großforschungszentrum“, Autor J. R....

Am 13. März 1926 veröffentlichte Erwin Schrödinger eine Gleichung in den Annalen der Physik, die auch der Chemie völlig neue Perspektiven eröffnen sollte. Max Planck las seine Ausführungen „wie ein neugieriges Kind“, 100 Jahre später brüten Supercomputer über Schrödingers Ergebnissen.Weihnachten 1925. <link href="#nadc20264157063-fig-0001">Eine Schneedecke hat <link href="#nadc20264157063-fig-0002">das Bergdorf <link href="#nadc20264157063-fig-0003">Arosa in den Schweizer Alpen in Weiß getaucht. Doch der Physikprofessor, der über die Ferien in der Villa Frisia Quartier bezogen hat, denkt nicht ans Skifahren. Erwin Schrödinger – Österreicher, 38 Jahre alt, runde Brille, eigentlich begeisterter Alpinist – wird von seinen Berechnungen in Bann gehalten.<figure xml:id="nadc20264157063-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmncvhb2ex2xs06uq33ki5t1t" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264157063_fig_0001_a_18c3528446.png"><figcaption><label>Abb.1: </label>Erwin Schrödinger in den 1930er Jahren, Dublin. Foto: Österreichische Zentralbibliothek für Physik, Universität Wien, F94–150</figcaption></figure></figure><figure xml:id="nadc20264157063-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmncvhf9ex36w06uqboybcut5" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264157063_fig_0002_a_05bcd3e3a7.png"><figcaption><label>Abb.2: </label>Die Schrödingergleichung</figcaption></figure></figure><figure xml:id="nadc20264157063-fig-0003"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmncvhidsx3aw06uqe85cbh85" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264157063_fig_0003_a_9a13a94eb5.png"><figcaption><label>Abb.3: </label>Schrödinger verbrachte seine Weihnachtsferien regelmäßig in der Villa Frisia im Kurort Arosa in Graubünden, hier ein Bild aus den 1920er Jahren. 1925 entwickelte er dort die Schrödingergleichung. Foto: Kulturarchiv Arosa</figcaption></figure></figure>„Im Augenblick plagt mich eine neue Atomtheorie“, schreibt er am 27. Dezember an seinen Kollegen Wilhelm Wien. „Wenn ich nur mehr Mathematik könnte!“ Wenige Tage später wird er die Lösung für das größte Rätsel seiner Zeit in Händen halten.25 Jahre zuvor hatte Max Planck die Gewissheiten der Physik zu Grabe getragen. Sein Strahlungsgesetz ließ sich nur damit erklären, dass Energie ausschließlich in winzigen Paketen abgegeben werden kann. Es war die Geburtsstunde der Quantentheorie. Die Physiker mussten sich eingestehen, dass die Rätsel der Natur noch nicht annähernd so gut entschlüsselt waren, wie sie geglaubt hatten.Die Schockwellen der Planck’schen Erkenntnis dürften dem erst 13 Jahre alten Erwin Schrödinger damals entgangen sein. Im Jahr 1900 besuchte er noch in Wien, der glänzenden Kapitale des Habsburgerreiches, das Akademische Gymnasium. Schon <link href="#nadc20264157063-fig-0004">dort fiel er auf. „Niemals vergaß er eine lateinische oder griechische Vokabel“, erinnerte sich ein Mitschüler. Nur einmal fiel ihm bei einer Prüfung die Hauptstadt Montenegros nicht ein. „Er wurde feuerrot und war die ganze Pause missstimmt. Unter den Schülern wurde hiervon als von einem außergewöhnlichen Ereignis gesprochen.“<figure xml:id="nadc20264157063-fig-0004"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmncvhm6jxifk08t8k57a4x7j" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264157063_fig_0004_a_097d3d16e0.png"><figcaption><label>Abb.4: </label>Während seines Physikstudiums an der Universität Wien besuchte Schrödinger auch einige Vorlesungen und Laborpraktika in Chemie. Foto: Josef Herold / Österreichische Zentralbibliothek für Physik, Universität Wien, F226–112</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Kreischende Dissonanzen</h2>Zunächst wollte Schrödinger Dichter werden. Doch es kam anders. Im Jahr 1906 schrieb er sich an der Wiener Universität für Physik ein – eine Entscheidung, zu der ihn vielleicht sein Großvater, der Chemieprofessor Alexander Bauer, inspiriert hatte. Nach Promotion und Militärdienst übernahm Schrödinger 1911 eine Assistentenstelle am Physikalischen Institut.Noch immer waren die von Planck aufgeworfenen Fragen bei Weitem nicht zufriedenstellend beantwortet. 1913 wandte der dänische Physiker Niels Bohr das Prinzip der Energiequantelung auf das Atom an und postulierte, Elektronen könnten den Atomkern nur auf stabilen Bahnen umkreisen. Das Ergebnis war ein Modell, das zwar die Spektrallinien des Wasserstoffs zu erklären vermochte, aber dessen „innere Widersprüche klangen wie kreischende Dissonanzen“, wie Schrödinger später feststellte.Einstweilen machte er einen großen Bogen um die Quantenphysik, die damals noch im Ruf stand, eine spekulative Angelegenheit zu sein. Immerhin kündigte er für das Wintersemester 1914/15 eine Vorlesung über „Ausgewählte Kapitel aus der statistischen Mechanik und der Quantentheorie“ an. Doch die Vorlesung sollte nicht mehr stattfinden.Am 28. Juni 1914 erschoss ein serbischer Nationalist Franz Ferdinand, den Thronfolger der Habsburgermonarchie. Am 28. Juli erklärte Österreich Serbien den Krieg – nicht die letzte Kriegserklärung des Sommers. Drei Tage später klopfte Schrödingers Vater an die Tür von dessen Assistentenzimmer. In der Hand hielt er den Einberufungsbefehl.Schrödinger hatte Glück. Er blieb von den verlustreichen Kämpfen an der Ostfront und in Serbien verschont, bewachte stattdessen als Artillerieoffizier die Grenze zu Italien im Hochgebirge. Nach dessen Kriegseintritt <link href="#nadc20264157063-fig-0005">im Mai 1915 kommandierte er in den Isonzoschlachten einige Male Kanonenbatterien, wurde für seine Tapferkeit ausgezeichnet. Doch das dominierende Gefühl während der Kriegsjahre war Langeweile.<figure xml:id="nadc20264157063-fig-0005"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmncvhph7x40d06uqf8wo6wgf" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264157063_fig_0005_a_67bb812619.png"><figcaption><label>Abb.5: </label>Im Ersten Weltkrieg diente Schrödinger (3. v. r.) als Artillerieoffizier in den Alpen. Foto: Österreichische Zentralbibliothek für Physik, Universität Wien, F33-RB-141</figcaption></figure></figure>Im Jahr 1917 kehrte er nach Wien zurück. Das Kriegsministerium hatte erkannt, dass sich die Talente des jungen Physikers sinnvoller einsetzen ließen als hinter der Front. Bis Kriegsende unterrichtete er Flakoffiziere in Meteorologie.<h2 type="main">Ruhelose neue Welt</h2>Der Erste Weltkrieg endete für Österreich im Desaster. Nicht nur wurde das stolze Habsburgerreich zerschlagen, im Winter 1918 bis 1919 herrschten Hunger und Elend auf den Straßen Wiens. Auch für Schrödinger hatten die Umwälzungen direkte Konsequenzen: Ihm hatte eigentlich eine Berufung als Professor nach Czernowitz in Aussicht gestanden. Doch von heute auf morgen lag die Stadt nicht mehr in Österreich, sondern in Rumänien.Er blieb daher zunächst als Assistent in Wien, aber im geschrumpften Österreich gab es für ihn keine Perspektive. 1920 nahm er daher einen Lehrauftrag für Quantenlehre an der Universität Jena an, zog noch im selben Jahr weiter nach Stuttgart und wurde 1921 Professor für Theoretische Physik in Breslau, damals ebenfalls Teil Deutschlands.Schrödinger beschäftigte sich in Deutschland eingehend mit Quantentheorie und Atombau. Aber das politische Gären auf den Straßen der jungen Republik, die Gewalt, der Zulauf für die Kommunisten, die galoppierende Inflation – all das stieß ihn ab: „Ich habe manchmal das Gefühl, nur fort von diesem Pulverfass!“, schrieb er aus Stuttgart einem Wiener Freund.Er zögerte daher nicht, als sich noch im selben Jahr die Gelegenheit ergab, als Professor an die Universität Zürich zu wechseln. „Wenn ich mir denke, dass ich jetzt wieder nach Deutschland sollte, so graut mir“, stellte er 1922 fest. Man brauche zum Arbeiten doch etwas Sorgenfreiheit und die gebe es nicht, wenn der Preis der Butter vom Kurszettel abhänge.Doch kaum waren er und seine Frau Annemarie in der Schweiz angekommen, musste er seine Lehrtätigkeit wieder unterbrechen. Die Rastlosigkeit, vier Umzüge in zwei Jahren, hatte ihre Spuren hinterlassen. „Ich war … so kaputt, dass ich keinen vernünftigen Gedanken mehr fassen konnte“, bekannte er später. Die Ärzte verordneten ihm eine Liegekur im Hochgebirge.Im Jahr 1922 fuhr Erwin Schrödinger daher erstmals an den Ort, an dem er vier Jahre später Geschichte schreiben würde: Arosa, ein kleines Bergdorf in Graubünden. Er nahm Quartier in der Villa Frisia beim Deutschen Arzt Otto Herwig, der in der Höhenluft ein Sanatorium betrieb.<h2 type="main">Des Rätsels Lösung</h2>Schrödinger blieb sechs Jahre in Zürich. An schönen Sommertagen hielt er seine Vorlesungen gern im Strandbad statt im stickigen Hörsaal: „In einer ruhigen Ecke saßen wir dann im Gras, und vor uns stand Schrödinger in der Badehose und führte uns auf einer improvisierten <link href="#nadc20264157063-fig-0006">Tafel in die Zauberwelt der Theoretischen Physik ein“, erinnerte sich einer seiner Studenten.<figure xml:id="nadc20264157063-fig-0006"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmncvhsq8x42k06uqa9m4sr29" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264157063_fig_0006_a_ce4315844d.png"><figcaption><label>Abb.6: </label>Schrödinger im Jahr 1926 mit Freunden aus dem Physikalischen Institut. An heißen Sommertagen verlegte Schrödinger (Mitte) seine Vorlesungen gern ins Strandbad am Zürichsee. Foto: Österreichische Zentralbibliothek für Physik, Universität Wien, F33-RB-51c</figcaption></figure></figure>Schrödinger befasste sich nun hauptsächlich mit der Quantentheorie, die noch immer in der Krise ihrer scheinbaren Widersprüche steckte. Doch das sollte sich jäh ändern, als er im Herbst 1925 die Doktorarbeit eines jungen französischen Physikers in die Hände bekam. Als einer der wenigen erkannte er das Potenzial dessen kühnen Vorschlags, dass auch Materie Welleneigenschaften besitze. Im November notierte er: „Ich habe mich dieser Tage stark mit Louis de Broglies geistvollen Thesen beschäftigt. Ist außerordentlich anregend.“Was, wenn de Broglie recht hat? Ist der Schlüssel zum Verständnis der Eigenschaften der Atome nicht die Beschreibung des Elektrons als Teilchen auf Bohrs Kreisbahnen, sondern als stehende Welle im Raum, die den Kern umgibt? Dieser Gedanke sollte Schrödinger nicht mehr loslassen.Seit seiner Liegekur kehrten er und seine Frau jedes Jahr für ihren Weihnachtsurlaub in die Villa Frisia nach Arosa zurück. So auch 1925. Doch dieses Mal war alles anders. Als der Dekan der Fakultät ihn nach seiner Rückkehr fragte, ob er das Skifahren genossen habe, antwortete er, er sei durch einige Berechnungen abgelenkt gewesen.Schrödinger entwarf in Arosa und den Tagen nach seiner Rückkehr ein Atommodell, in dem Elektronen als stehende Wellen im Atom betrachtet werden, beschrieben durch Schrödingers Wellenfunktion ψ. So ergaben sich die rätselhaften, überall in der Quantentheorie auftretenden ganzen Zahlen völlig natürlich. „Bestimmte Schwingungsmoden sind möglich, andere sind es nicht.“Herzstück der Theorie ist die Gleichung, mit der sich die Energie einer Schwingungsmode – heute Orbital genannt – berechnen lässt. Sie trägt den Namen ihres Entdeckers.Der erste einer Reihe von Artikeln, in denen Schrödinger seine Theorie niederlegte, erschien am 13. März 1926 in den Annalen der Physik unter dem Titel „Quantisierung als Eigenwertproblem“.In den ersten Monaten des Jahres 1926 arbeitete Schrödinger sich in einen Rausch. „Die Zeit vergeht wie im Fluge. Jeder zweite oder dritte Tag bringt wieder eine kleine Neuigkeit“, schrieb er im Februar an Wilhelm Wien, und seinem Studienfreund Hans Thirring bekannte er, die Sache mache ihm einen Mordsspaß.Wie er bald zeigte, war sein Ansatz mathematisch äquivalent, aber weniger umständlich als die Überlegungen, die Heisenberg und Born wenige Monate zuvor veröffentlicht hatten. Planck, der Vater der Quantentheorie, schrieb ihm, er lese die Abhandlung „wie ein neugieriges Kind die Auflösung eines Rätsels, mit dem es sich lange geplagt hat“.<h2 type="main">Eine neue Chemie</h2>Den weitsichtigsten Kommentar zu Schrödingers Durchbruch lieferte Paul Dirac: „Die physikalischen Gesetze, die der mathematischen Theorie eines Großteils der Physik und der gesamten Chemie zugrunde liegen, sind somit vollständig bekannt. Die Schwierigkeit besteht nun lediglich darin, dass die exakte Anwendung dieser Gesetze zu Gleichungen führt, die viel zu kompliziert sind, um gelöst werden zu können.“ Keine kleine Schwierigkeit, wie sich herausstellen sollte.Nur für das Einelektronensystem des Wasserstoffatoms lässt sich die Gleichung geschlossen, also ohne vereinfachende Annahmen, lösen; Mehrelektronensysteme entziehen sich einer analytischen Lösung. Doch schon 1927 versuchten Schrödingers <link href="#nadc20264157063-fig-0007">Assistenten Fritz London und Walter Heitler sich an einer numerischen Lösung, also einer Näherungslösung für den wahren Wert des H2-Moleküls; damit wurden sie zu Pionieren der Quantenchemie.<figure xml:id="nadc20264157063-fig-0007"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmncvhvyhw7p606upd7x2flir" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264157063_fig_0007_a_93b7c1f88f.png"><figcaption><label>Abb.7: </label>Schrödingers Assistenten Walter Heitler, Linus Pauling und Fritz London, hier auf einem Foto von 1926 mit Paulings Frau Ava Helen Pauling. Sie wandten die Wellenmechanik auf Mehrelektronensysteme an und legten so den Grundstein für die quantenmechanische Beschreibung der chemischen Bindung. Foto: Ava Helen and Linus Pauling Papers (MSS Pauling), 1926i.116, Oregon State University Special Collections and Archives Research Center, Corvallis, Oregon</figcaption></figure></figure>Noch im selben Jahr reiste auch der 25-jährige US-amerikanische Chemiker Linus Pauling nach Zürich, um sich in die neue Wellenmechanik einführen zu lassen. Wenige Jahre später veröffentlichte er seine Arbeiten über die „Natur der chemischen Bindung“, in denen er etwa das Konzept der Orbitalhybridisierung entwarf. Fritz London entwickelte in den frühen 1930ern die Vorstellung vom Mechanismus chemischer Reaktionen als Pfad über Berge und Täler einer Potenzialenergiehyperfläche.Doch bald kamen die Fortschritte ins Stocken. Werner Kutzelnigg schreibt in seinem Standardwerk zur Quantenchemie aus dem Jahr 2001 dazu: „Etwa um 1935 machte sich die Ansicht breit … , dass die Probleme, die man durch Denken lösen kann, erschöpft waren und dass für diejenigen, für die man rechnen musste, die Zeit noch nicht reif war.“Nur am Rande verfolgte Schrödinger die Versuche seiner Assistenten, seine Erkenntnisse für die Chemie nutzbar zu machen. 1927 war er als Nachfolger Plancks nach Berlin berufen worden. Da er den Nazis kritisch gegenüberstand, ging er nach der Machtergreifung nach Oxford. Einige Jahre später wechselte er nach Graz, wo er, wohl in der Hoffnung, so seine Stellung an der Universität retten zu können, nach dem Anschluss Österreichs das unrühmliche „Bekenntnis zum Führer“ veröffentlichte. Bald darauf wurde er trotzdem wegen politischer Unzuverlässigkeit seiner Professur enthoben und emigrierte nach Dublin. Erst 1956 kehrte er in seine Heimatstadt Wien zurück, wo er drei Jahre später starb.Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden immer leistungsstärkere Rechner entwickelt; numerische Lösungen für die komplizierten Gleichungen, von denen Dirac 1929 gesprochen hatte, rückten um 1955 in Reichweite. Der Schatz, auf dem man jahrzehntelang gesessen hatte, war bereit, gehoben zu werden.Heute lösen Supercomputer und effiziente Näherungsverfahren numerisch die Schrödingergleichung für komplexe chemische Systeme, wodurch sich die Eigenschaften von Molekülen und Routen chemischer Reaktionen errechnen lassen.Die Schrödingergleichung hat sich als Schlüssel zum Verständnis von Prozessen auf der molekularen Ebene erwiesen. Obwohl ihn selbst die Anwendung seiner Ergebnisse auf die Welt der Moleküle wenig interessierte: Erwin Schrödinger hat aus der Chemie eine andere Wissenschaft gemacht.<h2 type="main">Auf den Punkt</h2>Erwin Schrödinger entwickelte im Winter 1925/26 im Bergdorf Arosa ein Atommodell mit Elektronen als stehende Wellen und leitete daraus die nach ihm benannte Gleichung ab.Die Schrödingergleichung beschreibt Elektronen als Materiewellen, die im Atom nur bestimmte diskrete Schwingungsformen annehmen können.Zuvor war Schrödinger vielen Widrigkeiten ausgesetzt: als Soldat den Fronten des Ersten Weltkriegs, der mangelnden Perspektive in Österreich und der Erschöpfung durch die Unsicherheiten in Deutschland.<h2 type="main">Der Autor</h2>Chemiker und Wissenschaftsjournalist Jan Krüßmann hätte auch gerne mal eine Vorlesung in Badehosen besucht. Im Aasee in Münster, wo er studiert hat, hindern ihn jedoch die giftigen Blaualgen am Schwimmen.

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