„Kommissar Zufall“ in der Wissenschaft

Die größten Errungenschaften der Menschheit werden oft durch Zufall entdeckt.

Eine der beliebtesten Geschichten ist die Entdeckung des Gravitationsgesetzes. Es heißt, Newton wäre im Jahre 1665 ein Apfel auf den Kopf gefallen. Dieser Vorgang habe ihm die Kraft der Erdanziehung schmerzlich in Erinnerung gerufen und ihn schließlich zum Aufstellen des Gravitationsgesetzes inspiriert.

Auch die Entdeckung des Penicillins wäre ohne die entscheidende Mitwirkung des Zufalls kaum denkbar gewesen. Der Arzt Alexander Fleming ließ im September 1928 seine Petrischalen mit Streptokokken-Kulturen offen in seinem Labor herumstehen und fuhr in Urlaub. Bei seiner Rückkehr bemerkte er, dass ein Schimmelpilz Teile seiner Bakterienkulturen abgetötet hatte. Der Pilz hieß Penicillium notatum.

Ähnliches gilt für den Physiker Wilhelm Conrad Röntgen. Er hätte seine bedeutendste Entdeckung wohl nicht gemacht, wenn er in seinem Labor mehr Ordnung gehalten hätte. Er experimentierte im November 1895 mit Gasentladungs-Röhren. Eines Tages bemerkte er, dass fluoreszierende Kristalle, die zufällig in der Nähe lagen, beim Einschalten der Röhre leuchteten. Eine bis dahin unbekannte Art von Strahlen war ausgetreten. Röntgen überließ nach dieser Entdeckung nichts mehr dem Zufall: Systematisch untersuchte er diese Strahlen, die er "X-Strahlen" nannte und die heute seinen Namen tragen. Eine andere immer wieder gern erzählte Geschichte ist die von den "Post-It"-Haftetiketten. Der Kleber, der nicht richtig klebte, war schon erfunden – nur wusste niemand, wozu er gut war. Der Zufall kam ins Spiel, als ein Mitarbeiter der Herstellerfirma in seinem Gesangbuch die Lieder markieren wollte, die im Gottesdienst zu singen waren. Ein Klebe-Etikett, das man mühelos wieder entfernen konnte, war die Lösung.

Der Zufall allein bringt meistens nicht den Durchbruch. In der Regel ist es jahrelange Forschungsarbeit, die dazu führt, dass der Zufall das entscheidende Quäntchen an Erkenntnis hinzufügen kann. So geschehen im Fall des französischen Malers Louis Jacques Mandé Daguerre.

Daguerre malte große Dioramen (Durchscheinbilder) mit Hilfe der Anfang des 19. Jahrhunderts in Mode gekommenen Camera obscura. Er projizierte die Bilder auf große Leinwände und malte sie ab. Deshalb lag der Gedanke nahe, ein Verfahren zu entwickeln, das ihm die mühsame Arbeit abnahm: die Fotografie. Daguerre experimentierte jahrelang, bis er herausfand, dass Silberplatten, die mit Jod oder Brom bedampft waren, das Bild der Camera obscura festhalten konnten – allerdings brauchte er dazu stundenlange Belichtungszeiten. Der Zufall kam ins Spiel, als er eines Tages im Jahr 1829 eine Belichtung abbrechen musste, weil sich Wolken vor die Sonne geschoben hatten. Er legte die Platte zurück in seinen Chemikalien-Schrank. Doch als er ihn später wieder öffnete, stellte er fest: Die Platte war entwickelt und sie zeigte sogar ein klareres und deutlicheres Bild als bei seinen früheren Versuchen. Den Grund für die überraschende Entwicklung fand er erst, als er nach und nach sämtliche Chemikalien aus dem Schrank geräumt hatte: In den Fugen des Schrankes hatten sich Quecksilberkügelchen gesammelt. Die Quecksilberdämpfe hatten das Bild der belichteten Platte entwickelt.

Noch spektakulärer war die Entdeckung der Benzolformel. Im Jahre 1865 löste Kekulé das Benzolproblem mit seiner berühmten „Sechseckregel“. Ihr zufolge besaß Benzol die einfache Formel C6H6 und die Struktur entsprach einem regelmäßigen Sechseck mit je einer CH-Gruppe in den Enden. Mit einem Schlage konnte Kekulé alle bis dahin bekannten „Familienmitglieder“ charakterisieren und weitere Reaktionen vorhersagen. Von dieser Erkenntnis profitierten sowohl die die chemische als auch die pharmazeutische Industrie im letzten Drittel des 19. Jahrhunderts beträchtlich.

Im Rahmen der Feier zur Entdeckung der Benzolformel hielt Kekulé eine bemerkenswerte Rede, in der er erwähnte, dass ein Traum ihn zur Aufstellung der Benzolformel inspiriert habe. Wörtlich äußerte er: „Während meines Aufenthaltes in Gent in Belgien bewohnte ich elegante Junggesellenzimmer in der Hauptstrasse. Mein Arbeitszimmer aber lag nach einer engen Seitengasse und hatte während des Tages kein Licht. Für den Chemiker, der die Tagesstunden im Laboratorium verbringt, war dies kein Nachteil. Da saß ich und schrieb an meinem Lehrbuch; aber es ging nicht recht; mein Geist war bei anderen Dingen. Ich drehte den Stuhl nach dem Kamin und versank in Halbschlaf. Wieder gaukelten die Atome vor meinen Augen. Kleinere Gruppen hielten sich diesmal bescheiden im Hintergrund. Mein geistiges Auge, durch wiederholte Gesichte ähnlicher Art geschärft, unterschied jetzt größere Gebilde von mannigfacher Gestaltung. Lange Reihen, vielfach dichter zusammengefügt; Alles in Bewegung, schlangenartig sich windend und drehend. Und siehe, was war das? Eine der Schlangen erfasste den eigenen Schwanz und höhnisch wirbelte das Gebilde vor meinen Augen. Wie durch einen Blitzstrahl erwachte ich; auch diesmal verbrachte ich den Rest der Nacht um die Konsequenzen der Hypothese auszuarbeiten.“ Auch dem Amerikaner Roy Plunkett half der Zufall kräftig auf die Sprünge. Offensichtlich war der 26 Jahre junge Chemiker frisch verliebt und hatte ein Date im Kopf, als er aus Versehen eine Gasflasche mit der Fluorverbindung Tetrafluorethylen (TFE) auf dem Labortisch stehen ließ, statt sie wie geplant in den Eisschrank zu verfrachten. Vergleichbares war ihm zuvor noch nie passiert! Als am Morgen des 6. April des Jahres 1938 Plunketts Laborassistent Jack Rebok das Ventil aufdrehte, um das komprimierte TFE zu entnehmen, wollte die Flasche partout kein Gas mehr von sich geben. Sie konnte aber unmöglich leer sein! Da sich Plunkett keinen Reim darauf machen konnte, sägte er kurz entschlossen den Stahlzylinder auf und fand einen weißen Belag vor. Nachfolgende Tests bewiesen: ein neuer Kunststoff war entstanden – das Polytetrafluorethylen, später Teflon genannt. Carl Gustav Jung, ein Schüler Sigmund Freuds, glaubte nicht an Zufälle. Vielmehr sah er hinter dem Phänomen des Zufalls eine höhere Ordnung, die unser Leben steuert. Das von ihm entwickelte Synchronizitätsprinzip beschreibt, in welcher Weise so genannte Zufälle unser Leben beeinflussen können. Dabei sind synchronistische Ereignisse akausal miteinander verknüpft – also nicht durch eine Kette von Ursache und Wirkung.

Die Erweiterung der Synchronizitätsforschung wurde von dem Los Angeles lebenden Forscher Alan Vaughan fortgesetzt. In seinem Buch „Incredible Coincidence. The Baffling World of Synchronicity“ in dem er 152 mit Quellenangabe dokumentierte Fälle ausbreitet, entwirft er eine vierfach gestufte Klassifikation synchronistischer Ereignisse, die von trivialen Gleichzeitigkeiten bis zu tief greifenden Erlebnissen reicht. Er betont die Häufigkeit synchronistischer Ereignisse und sieht sie als Hinweis auf ein zugrunde liegendes Ordnungsprinzip im Universum. Er glaubt, dass Synchronizität durch das menschliche Bewusstsein miterschaffen wird. „Jedes Element hat Kenntnis vom Ganzen. So wie jede Zelle unseres Körpers Informationen über den ganzen Körper hat…so hat jeder Mensch Informationen über das ganze Universum“, so seine These.

Als berühmtes Beispiel aus der Naturwissenschaft für einen synchronistischen Zusammenhang wird gerne die Entdeckung des Periodensystems der Elemente sowohl von dem deutschen Arzt und Chemiker Lothar Meyer als auch von dem russischen Chemiker Dmitri Mendelejew in den Jahren 1868/1869 zitiert. Die für die Chemie fundamentale Erkenntnis entstand völlig unabhängig und parallel, da beide Wissenschaftler nichts voneinander wussten.

Ein weiteres Beispiel stammt direkt von Carl Gustav Jung. Er berichtet in seinen gesammelten Werken (Band 8, Seite 497) über folgendes Erlebnis: „Eine junge Patientin hatte in einem entscheidenden Moment ihrer Behandlung einen Traum, in welchem sie einen goldenen Skarabäus zum Geschenk erhielt. Ich saß, während sie mir den Traum erzählte, mit dem Rücken gegen das geschlossene Fenster. Plötzlich hörte ich hinter mir ein Geräusch, wie wenn etwas leise an das Fenster klopfte. Ich drehte mich um und sah, dass ein fliegendes Insekt von außen gegen das Fenster stieß. Ich öffnete das Fenster und fing das Tier im Fluge. Es war die nächste Analogie zu einem goldenen Skarabäus, welche unsere Breiten aufzubringen vermochten, nämlich ein Scarabaeide (Blatthornkäfer), Cetonia aurata, der gemeine Rosenkäfer, der sich offenbar veranlasst fühlte, entgegen seinen sonstigen Gewohnheiten in ein dunkles Zimmer gerade in diesem Moment einzudringen.“ Rolf Froböse

Der Text ist ein Auszug aus dem Buch „Die geheime Physik des Zufalls. Quantenphänomene und Schicksal“. Verlag BoD Norderstedt, ISBN 3833474203, Preis EUR 14.90.