Wie man mit lauter alltäglichen Substanzen faszinierende Kristall-Landschaften erzeugen kann

Wer hat noch Platz für ein kleines Labor im Keller? Mit kleiner Chemikaliensammlung, Mikroskop, Rührgerät und der entsprechenden Fototechnik, die auch winzige Flächen abbilden kann? Dann mal los. Der in Chile geborene Physiker Mario Markus, der sich auch schon mit Gedichten zu Wort meldete, erzählt in diesem Buch von einem völlig ungewöhnlichen Hobby.
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Aber für einen Mann, der sich zeitlebens mit Selbstorganisation und Chaos in Biologie, Physik und Chemie beschäftigt hat, ist das natürlich kein ungewöhnliches Hobby. Auch wenn sich nicht jeder ehemalige Max-Planck-Forscher so ein Labor zulegen würde. Obwohl …

Man wird ja Forscher an einem Max-Planck-Institut, weil man neugierig ist, weil man fasziniert ist von den Phänomen unserer Welt und weil man Wege sucht, diese Phänomene zu ergründen und zu begreifen. Forscher sind Getriebene. Sie geben sich mit einmal gefundenen Antworten nicht zufrieden und suchen weiter. Und sie werden von den Rätseln, die ihre Kollegen hinterlassen, angeregt, selbst ihr Köpfchen anzustrengen und herauszufinden, wie unsere Welt eigentlich funktioniert.

Aber „funktioniert“ ist schon der falsche Begriff. Er verweist darauf, dass unser Weltverständnis lange Zeit von der Mechanik geprägt war. Seit der frühen Aufklärung versuchten Wissenschaftler, den Kosmos als eine gigantische Maschine, ein Uhrwerk zu begreifen, wo eins ins andere greift, alles seine Ordnung hat und logische Erklärungen für alles gefunden werden können.

Heute wissen wir, dass alles etwas komplizierter ist und die Gesetze, die unsere Welt beschreiben, nicht ganz so einfach und mechanisch sind, wie sie noch bei Newton aufscheinen. Wir wissen mehr über die winzige Welt der Teilchen, ihre Bindungskräfte und die wichtigsten Grundprinzipien der Selbstorganisation. Chemiker haben gelernt, wie komplex die Stoffe sind, die uns umgeben, und wie vielfältig sie miteinander reagieren. Vieles eigentlich wieder ganz simpel, wenn man in Chemie ein bisschen aufgepasst hat und weiß, was Ammoniak, Natrium, Kupfer und alle ihre Verbindungen so anrichten, wenn man sie falsch oder richtig verwendet. Jede Küche ist voller Chemikalien. Auch unser Körper besteht aus welchen. Und mit einigem Aufwand kann man aus den Ausscheidungen durchaus auch auf mögliche Organerkrankungen des Betroffenen schließen.

Aber um Erkrankungen geht es dem 1944 geborenen Wissenschaftler nicht, auch wenn einige Forscher immer wieder versucht haben, aus Kristallisationsbildern eine belastbare ärztliche Diagnose für bestimmte Erkrankungen zu entwickeln. Das schien zwar immer wieder zu gelingen, aber die Krux dabei: Die Ergebnisse waren nie reproduzierbar.

Was mit der Materie selbst zu tun hat: Winzigste Veränderungen in der Konzentration der ausgewählten Stoffe, in der Temperatur oder der Objektträger führten dazu, dass die Forscher immer neue Bilder erhielten. Teilweise spielten solche Kristallisationsbilder auch schon in der Forscherlaufbahn von Mario Markus eine Rolle. Aber eher nicht unter dem medizinischen Aspekt, sondern dem der Kristallisation selbst. Denn natürlich stecken trotzdem Gesetzmäßigkeiten hinter den Bildern, die man bekommt, wenn man bestimmte Stoffe auf kleinen gläsernen Objektträgern (die jeder aus dem Chemieunterricht kennt) kristallisieren lässt.

Was da passiert, kennen die Meisten eher in der 3D-Variante, wenn man etwa Natriumchlorid zu schönen Salzkristallen wachsen lässt.

Die 2D-Variante kennt man eher nicht. Obwohl es derselbe Prozess ist. Nur dass die Stoffe, die trocknen und kristallisieren sollen, möglichst dünn auf einem gläsernen Objektträger aufgebracht werden und das Resultat dann unterm Mikroskop betrachtet werden kann. Oder – wie in diesem Buch – auf zahlreichen schwarz-weißen oder farbigen Fotoreproduktionen. Denn heute gibt es ja auch die nötige (und bezahlbare) Fototechnik, um die bizarren Gebilde festhalten zu können, die da nach einigen Minuten Wartezeit entstanden sind. Die Bilder in diesem Buch sind eine vielfache Vergrößerung dessen, was auf den Plättchen passierte. Denn was wie ein eindrucksvolles Kunstwerk aussieht, ist tatsächlich nur ein 1,2 mal 1,6 Millimeter großer Bildausschnitt.

Die Welt der Kristallisation ist eine winzige Welt. Und welche Strukturen da entstehen, das macht tatsächlich erst das Mikroskop sichtbar. Vor allem aber auch, welche Vielfalt von Strukturen. Denn jede Mischung kristallisiert anders aus, bildet andere, aber trotzdem beeindruckend klare Strukturen. Manches sieht wie Blätter aus, anderes wie beackerte Felder, wie ein kubistisches Gemälde oder eine expressionistische Zeichnung. In manchen Bildern vermeint man Vogelfedern zu erkennen, Gebirgslandschaften oder sogar ganze Wälder, die sich im Wasser spiegeln.

Mario Markus geht auf die natürlich daraus folgende Frage ein: Ist das noch (oder schon) Kunst? Er bezieht sich dabei auf Marcel Duchamp und seine „Objets trouvés“. Das berühmteste ist ja das Pissoir-Becken, das Duchamp einfach mit dem Titel „Fontäne“ in eine Ausstellung stellte. Aber möglicherweise ist das die falsche Richtung, die Markus hier einschlägt. Denn Duchamp machte ja mit seinen „Readmades“ eher sichtbar, wie viel Schönheit auch in den von Menschen gemachten Alltagsgegenständen steckt. Die Grenze zwischen Kunst und Handwerk ist tatsächlich fließend – war sie schon immer. Nur die Kunstwissenschaftler haben immer versucht, künstliche Grenzen einzurichten.

Womit die Kunstwelten der Menschen logischerweise auch wieder der Welt ähneln, in der wir leben – samt fließenden Übergängen, die der Forscher nicht nur erlebt, wenn er das Mischungsverhältnis oder die Zutaten ändert, sondern auch, wenn winzige Unreinheiten oder Temperaturschwankungen genügen, um das kristallisierte Bild auf dem Objektträger zu verändern. Man sieht noch, dass die ausgewählten Stoffe durchaus konsequente Gesetzmäßigkeiten in der Kristallisation zeigen – aber auch, wie wenig genügt, trotzdem immer wieder andere Bilder zu bekommen.

Tatsächlich sind die Formen, die Markus auf seinen Objektträgern fand, nicht zufällig. Sie erinnern auch nicht zufällig an die realen Objekte in unserer Welt. Übrigens ein Themenbereich, der in die Welt der Chaostheorie und der Fraktale entführt. Denn dieselben Organisationsmuster, die auf molekularer Ebene gelten, beeinflussen ja auch das Entstehen der vielen symmetrischen Formen, die unsere Welt ausmachen. Wer nur genau hinschaut, sieht überall, wo Leben ist, Symmetrien. Und diese „spiegeln“ sich eben nicht zufällig im Kleinen. Im Gegenteil: Auf jeder Ebene wirken dieselben Strukturmuster auf ähnliche Weise.

Das Hobby, das sich Mario Markus zugelegt hat, ist also so ein richtiges Wissenschaftler-Hobby, bei dem sich das Rätsel um die zugrundeliegenden Organisationsregeln mit der Faszination der entstehenden Muster mischt. Über 170 der von ihm erzeugten 2D-Kristalle hat Mario Markus dem Buch als Bild beigefügt. Im Textteil erklärt er, wie er es gemacht hat, was man dazu braucht und worauf man bei der Auswahl der Substanzen achten sollte, die man kristallisieren lassen möchte. Und einen recht großen Teil nehmen die Erläuterungen zu den von ihm verwendeten Substanzen ein, von denen die meisten in jedem Haushalt stehen oder im Baumarkt erworben werden können.

Und natürlich lässt er auch die wichtigste Geschichte nicht weg, auch wenn man diese Art Kristallisation in heutigen Wohnungen kaum mehr beobachten kann: die von Eiskristallen an kalten Glasscheiben, wenn draußen richtig Frost ist und drinnen die nötige Luftfeuchte. Und natürlich erzählt er, was diese so schönen Eisblumen mit der Kristallisation von Schneeflocken zu tun haben. Womit man mit einem Schritt schon draußen ist in der Vielfalt unserer Welt, in der sich die Stoffe fortwährend neu organisieren und dabei faszinierenden Organisationsmustern unterliegen, die in ihrer Art allesamt logisch und sogar berechenbar sind, wenn man nur den nötigen Riesencomputer hat. Aber Markus erzählt auch am Beispiel des Wetters, wie schon allein die Schaffung eines dafür notwendigen Messstellen-Netzes die Menschheit völlig überfordern würde. Winzigste Änderungen auf lokaler Ebene können das große Ganze beeinflussen und verändern. Nie bekommen wir dasselbe Wetter und Meteorologen müssen sich auslachen lassen, weil sie weiter als vier Tage nicht vorhersagen können, was sich da zusammenbraut.

Das Buch ist also auch eine schöne bildhafte Einführung in die zumindest sichtbar werdenden Gesetzmäßigkeiten unserer Welt, die uns oft so chaotisch vorkommt. Es ist auch ein Buch zum Wieder-bescheiden-Sein: Wir besitzen keinen Laplaceschen Dämon, der alles vorhersagen kann. Und wir sind selbst auch nicht in der Lage, alles bis zur letzten Konsequenz durchzurechnen. Wir leben in einer Welt, deren Komplexität uns weit übersteigt, die wir auch nie wirklich beherrschen werden. Und – das ist dann für die Aufmerksamen, die in Chemie und in Biologie aufgepasst haben: Wir sind selbst das Ergebnis dieser Komplexität, das Produkt einer scheinbar chaotischen Entwicklung, die aber auf atomarer und molekularer Ebene schon Organisationsgesetzen unterliegt, die geradezu zur Selbstorganisation drängen.

Was man dann bei Richard Dawkins schön nachlesen kann, der ja die Leute, die immer noch an den großen Uhrmacher glauben, mit dem „egoistischen Gen“ erschreckte, das gar nicht egoistisch ist, sondern regelrecht getrieben von den Prozessen der Selbstorganisation, die sich immerfort in immer neuen komplexen und sehr symmetrischen Lebewesen vererbt.

Bleibt noch die unbeantwortete Frage: Ist das Kunst? Sind das Ready Mades? Es ist ungefähr das, was begabte Fotografen machen, die in der Lage sind, Bildkonstellationen zu erkennen, die durch ihre Ästhetik unverwechselbar und eindrucksvoll sind. Dass der Mensch Kunst macht, hat nämlich ursprünglich mit der Fähigkeit zu tun, in der Welt auch Schönheit zu erkennen, beeindruckende Muster und Symmetrien. Genau das passiert hier unterm Mikroskop. Und wer schon immer so ein kleines Labor haben wollte, hat jetzt einen guten Grund dafür, sich eins zuzulegen.

Mario Markus Bildkraft der Substanzen, Arnshaugk Verlag, Neustadt an der Orla 2017, 22 Euro.

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