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INHALT

VORWORT

EINLEITUNG

KAPITEL 1   DAS BENENNEN DER DINGE

KAPITEL 2   FEMTOMENAL!

Kapitel 3   HÖRST DU MICH JETZT?

KAPITEL 4   ICH BIN GERADEZU DAS MODELL EINES MODERNEN MODELLORGANISMUS

KAPITEL 5   VOM WINKEL VERWEHT

KAPITEL 6   DIE SCHWERE DER LAGE

KAPITEL 7   SPRUDELNDE EINFÄLLE

KAPITEL 8   NEIN, NEIN, NEIN, NEIN!

KAPITEL 9   BESSERE BELEUCHTUNG DANK CHEMIE

KAPITEL 10   SPALTE UND STEINE

KAPITEL 11   SPEICHER FÜR ALLE

KAPITEL 12   MEINE ZAHL IST BESSER ALS DEINE!

KAPITEL 13   OCKHAM, DER ALTE KNAUSER

KAPITEL 14   KRAUT- UND RÜBENPHYSIK

KAPITEL 15   SMOOTS UND WHEATONS

KAPITEL 16   ÜBER DER GÜRTELLINIE

KAPITEL 17   BEHAUPTEST DU!

KAPITEL 18   TAUSEND LICHTPUNKTE

KAPITEL 19   ROH WIE EIN ROBOTER

KAPITEL 20   NACHTFISCHEN

KAPITEL 21   RUNDHERUM

KAPITEL 22   LASER FAIR

KAPITEL 23   SCHNICK, SCHNACK, SPOCK

KAPITEL 24   SYLLOGISCH!

KAPITEL 25   DIE WELT IST UNGEFÄHR

KAPITEL 26   DREI…, VIER… SECHSUNDZWANZIGDIMENSIONAL

KAPITEL 27   SPIEGLEIN, SPIEGLEIN AM TRABANT

KAPITEL 28   DIE ERFOLGE DER VERGANGENHEIT SIND KEINE GARANTIE FÜR DIE ZUKUNFT

KAPITEL 29   SINO-LOGIE

KAPITEL 30   DREIEINHALB LEBEN

KAPITEL 31   UND WENN SIE NICHT GESTORBEN SIND ...

KAPITEL 32   UND SO WIRD’S GEMACHT

DANKSAGUNG

ÜBER DEN AUTOR

VERWEISE

VORWORT

DIE EPONYMITÄT WAHREN

COLD OPEN

AUFBLENDE

INNEN – WOHNUNG – TAG

Sprecher (aus dem Off)

Die Wissenschaft, deren Zeuge Sie im Folgenden werden, beruht auf Tatsachen. Die Namen wurden geändert … um die Instrumente zu schützen. Nur Sheldon Leonard gab es wirklich – und Howard Wolowitz.

ABBLENDE

Nachdem ich im Jahr 1979 einen der ersten TRS-80-II-Computer in New York gekauft hatte, machte ich mich daran, verkäufliche Software dafür zu schreiben. Doch das Einzige, was der Computer verlässlich tat, war abstürzen. Man riet mir, mich an ein 19-jähriges Genie zu wenden, das bei Radio Shack in Manhattan arbeitete. Es hieß Bill Prady, erwies sich tatsächlich als Genie (mit bitterbösem Humor) und wurde innerhalb eines Jahres Vizepräsident und Partner in meiner kleinen Computerfirma, The small Computer Company.

Anfangs arbeiteten wir von meinem Apartment in Brooklyn aus, doch als wir in echte Büroräume in Manhattan zogen, bewies Bill, dass er nicht nur ein technisches und humoristisches Genie war, sondern auch einfallsreich: Er hängte einen rosa Angorapullover über den Stuhl unserer Empfangsdame – und die folgenden Jahre nahmen all unsere Kunden und Besucher schlicht an, sie sei nur mal kurz nicht am Platz. Dabei hatten wir gar keine Empfangsdame.

Comedy erwies sich als Bills wahre Liebe. Er versuchte sich abends als Stand-up-Comedian und bekam schließlich einen Job als Autor bei Jim Henson Associates. Als die Firma 1990 nach Hollywood umzog, ging Bill mit, um die Fernsehbranche aufzumischen.

Eines Tages fragte er mich, ob er eine Fernsehfigur nach mir benennen dürfe. Der Produzent Chuck Lorre war begeistert von Bills Idee gewesen, eine Fernsehserie über schräge Typen zu machen, wie wir sie beide aus der Software-Branche kannten. Bill meinte, er habe schon immer gefunden, Howard Joel Wolowitz sei der perfekte Nerd-Name. (Meine Mutter wäre ja so stolz.)

Chuck und Bill waren sich einig, dass ein Raum voller Leute, die auf Computerbildschirme starrten, möglicherweise nicht die allerbeste Form der Unterhaltung darstellte. Also entschied man sich für Physiker und Ingenieure als Hauptpersonen – was auch bedeutete, dass sie sich mit echten wissenschaftlichen Problemen herumschlagen konnten. Dieses Buch zeigt, wie erfolgreich dieser Ansatz war.

Bill und ich sind bis heute Freunde. Er verschaffte mir sogar meine 15 Millisekunden Ruhm in Form eines Gastauftritts während der Diner-Szene von »Armer Astronaut« (Staffel 6, Folge 4), wo ich hinter der Schulter meines Namensvetters zu sehen bin, bei einem Schild, auf dem passenderweise steht: Sorry – NO CREDIT.

Falls Sie sich jetzt fragen sollten – die Ähnlichkeiten mit der Figur aus der Serie enden mit dem Namen auch schon. Ich bin kein Frauenheld, Hemdeinsätze und knallenge Hosen sind nicht so mein Ding. Doch selbst jetzt, da ich über siebzig bin, verdiene ich mein Geld noch mit Programmieren und verwende noch immer die Software, die ich zusammen mit Bill und anderen vor so langer Zeit geschrieben habe. Und ich bin unheimlich stolz, an dieser Hommage an alle Nerds, die wir beide kannten und mochten, teilzuhaben.

 

HOWARD JOEL WOLOWITZ*

*(WIRKLICH)

 

Newton, Connecticut,
im März 2015

EINLEITUNG

WAS MEINT IHR MIT »ERKLÄRUNGEN, DIE SELBST PENNY VERSTEHEN WÜRDE«?

(Ein Mietshaus in Pasadena, Kalifornien)

Sheldons Mutter: Sheldon, wann lässt der Vermieter endlich den Lift reparieren?

Sheldon: Ich weiß nicht. Erst kürzlich haben wir darüber gesprochen, ihn in ein Raketensilo umzubauen.

Leonard: Ihr Sohn ist davon überzeugt, dass wir einen Präventivschlag gegen Burbank führen müssen.

Sheldon: Besser, wir erwischen sie, bevor sie uns erwischen.

»Mamis Liebling« (Staffel 5, Folge 6)

Was ist das, ein tödlicher Tanz nuklearen Wettrüstens auf südkalifornische Art, Stadt gegen Stadt? Die linken Genies des California Institute of Technology (Pasadena) gegen die rechten Köpfe von Warner Bros. Entertainment (Burbank)? Warum hat uns niemand gewarnt?

PASADENA – Handlungsort von The Big Bang Theory.

BURBANK – Drehort von The Big Bang Theory.

In Wirklichkeit sieht es nicht ganz so düster aus. Weder Pasadena noch Burbank haben bisher den Wunsch geäußert, die jeweils andere Stadt in der näheren Zukunft vom Erdboden zu tilgen. Es handelt sich lediglich um einen Einfall der Drehbuchschreiber von The Big Bang Theory, der Sitcom mit intellektuellem Anspruch.

Die mal witzige, mal anrührende Serie bezieht ihren Humor aus dem Aufeinanderprallen (beziehungsweise Auseinanderklaffen) von Intelligenz und Emotionaler Intelligenz. Sie handelt von vier geistig hoch- und sozial minderbegabten jungen Männern und einem alltagsklugen, aber etwas naiven jungen Mädchen (oder, wie Chuck Lorre, der Miturheber der Serie, es überspitzt formuliert: »vier kluge Kerle und ein attraktives Girl«1).

Und jedes Mal, wenn die Jungs ihre höheren Abschlüsse in den Naturwissenschaften auspacken und zu diskutieren anfangen, weiß der Zuschauer, dass er sich auf einen Schwall Fachchinesisch einstellen kann.

Aber die Jungs reden keinen Blödsinn, (fast) alle Fachgespräche in der Serie haben wissenschaftlich Hand und Fuß. Nur wird das meiste nie erklärt. Soll es auch nicht. Schließlich sind wir bei Pro Sieben und nicht beim Schulfunk; der Zuschauer will unterhalten werden, nicht belehrt. Wenn geniale Leute Geniales tun, ist das nicht besonders lustig. Aber »geniale Menschen, die sich närrisch benehmen« – das ist ein altbewährtes Komödien-Rezept. (Umgekehrt ist »Narren, die etwas Geniales tun« ein gutes Rezept für Dramen. Und wenn man beobachten möchte, wie närrische Leute närrische Dinge tun, braucht man nicht einmal einen Fernseher.)

Trotzdem würden sich die meisten Zuschauer gelegentlich ein wenig mehr Hintergrundwissen zu den Themen wünschen, über die die Figuren gerade sprechen. Wüssten Sie zum Beispiel nicht gern,

 

was Leonard den ganzen Tag im Laser-Labor treibt?

warum Sheldon unbedingt der Wissenschaftler sein möchte, »der die String-Theorie beweist«, obwohl doch Leonard bei seinem ersten Date mit Penny sagt: »Man kann die String-Theorie nicht beweisen«2?

wann Howard, der in Staffel 1 in einem Labor für Astronautical Engineering (so das Türschild) arbeitet, in Staffel 5 aber in einem Labor für Mechanical Engineering (noch dazu in einer Restricted Area), die Zeit findet, sich noch dazu zu einem Software-Experten fortzubilden?3

wann Raj – tagsüber eine männliche Diva und nachts ein Sternengucker – eigentlich schläft?

 

All diese Fragen können wir nicht beantworten, aber an ein paar können wir uns versuchen und schauen, was herauskommt. Wobei all dieses Wissen natürlich nicht notwendig ist. Man kann auch als naturwissenschaftliche Totalnull über die Nerds in der Serie lachen. Andererseits ist es schön, wenn man gelegentlich kapiert, warum die Nerds unter den Zuschauern gerade gackern.

Na gut, »Nerds« ist unfair. Vielleicht sollte ich besser »die klugen und hochgebildeten Leute« schreiben. Schließlich kann man Wissenschaftler sein, ohne ein Nerd zu sein. (Lorre erklärte in einem ernsteren Augenblick einmal, die Serie handle nicht von Geeks oder Nerds, sondern einfach von außergewöhnlichen Leuten.4)

Leider gibt es da gewisse Vorurteile über Wissenschaftler, die möglicherweise auf diesen Nerd-Stereotypen beruhen. Wissenschaftler gelten allgemein als selbstsicher, aber in sich gekehrt. Sie sind wandelnde Lexika, haben aber keine Ahnung von Popkultur. Fragt man sie, wie es ihnen gehe, denken sie kurz nach und liefern dann einen medizinisch exakten Statusbericht. Spricht man das Wetter an, antworten sie mit seltsamem Gebrabbel über globale Thermodynamik und kausale Wechselwirkungen.

Doch es gibt unzählige Dinge, über die Wissenschaftler genauso wenig wissen wie der Rest der Welt. Fragen Sie mal einen Wissenschaftler, was Energie ist, Zeit, Raum, ein Feld oder freier Wille, und genießen Sie, wie er sich windet. Obwohl im Wort »Wissenschaft« natürlich »Wissen« steckt, geht es in der Wissenschaft nicht um den Besitz von Wissen, sondern um die Suche danach. (Bis Mitte des 19. Jahrhunderts sprach man gar nicht von Wissenschaft, sondern von Naturphilosophie, was so viel bedeutet wie »die Suche nach dem Wissen, wie alles funktioniert«.) Und die Suche endet nie. Die klügsten Leute wissen, dass ihr Wissen im Vergleich zu ihrem Nichtwissen verschwindend gering ist.

Glücklicherweise können auch Sie erstaunlich vertrackte Ideen verstehen, selbst wenn Sie glauben, überhaupt keinen Kopf für Wissenschaft zu haben. Wissenschaft ist ein Ausdruck von Neugier, und Neugier haben wir alle tief in uns drin. Haben Sie sich je gefragt, warum Baumstämme schwimmen und Steine untergehen? Warum es nie zwei identische Schneeflocken gibt? Ob man Bären etwas über Bienenzucht beibringen kann? Beim Streben nach Erkenntnis ist Neugier der wichtigste Faktor.

Was unsere »Erklärungen, die selbst Penny verstehen würde« anbelangt: Wie oft haben Sie schon »alles klar« gesagt, obwohl Sie nur noch Bahnhof verstanden? Wir alle haben uns so schon durch Gespräche gemogelt, die weit über unseren Horizont gingen. Der Vorteil dieser Strategie liegt darin, dass das Gespräch nicht zum Erliegen kommt. Allerdings kann das Vortäuschen von Kompetenz auch nach hinten losgehen. (Einmal fordert Sheldon Amy auf, einen außerordentlichen Gedankensprung zu rechtfertigen. Sie antwortet knapp: »Ist das nicht offensichtlich?« Worauf Sheldon lange nachdenkt und dann sagt: »Du hast recht. Bitte entschuldige.« Und wir müssen rätseln, ob da einer nur geblufft hat – oder gar beide geblufft haben.5)

Penny schämt sich glücklicherweise gar nicht zu sagen: »Okay, Schätzchen, ich weiß, dass du der Ansicht bist, jeder würde dich verstehen, aber das ist nicht so.«6 Sie weiß, dass die Verantwortung dafür, dass etwas auch verstanden wird, beim Sprecher liegt. Das bedeutet nicht, dass der Sprecher die Dinge vereinfachen oder kürzere Worte verwenden muss. Nein, es geht darum, dem Zuhörer die Werkzeuge an die Hand zu geben, dass er sich sein eigenes geistiges Bild machen kann.

Dieses Buch stellt den Versuch dar, Ihnen einige dieser Werkzeuge an die Hand zu geben. (Und wenn es dabei versagt, liegt die Schuld nicht bei Penny oder dem Leser, sondern allein beim Autor.) Stürzen wir uns also ins Vergnügen, das man mit Naturwissenschaften, Technik und The Big Bang Theory haben kann. Und wer weiß? Vielleicht lernen wir unterwegs ja auch ein bisschen darüber, wie alles funktioniert. Und das fängt schon mit diesem Buch und seinen Kästen an.

 

[ACHTUNG, WISSENSCHAFT!]

Mit dieser Warnung überschreiben wir, was manche Menschen als Korinthenkackerei bezeichnen würden.

Die allerwenigsten Autoren beim Fernsehen kennen sich mit Wissenschaft gut aus (auch das ist keine Überraschung). Weshalb auch? Sheldons Whiteboards könnten mit mathematischem Blödsinn vollgekritzelt sein statt mit echten Gleichungen und Diagrammen »mit etwas String-Theorie hier unten hingekritzelt«7 und nur ein paar siebenmalgescheite Blogger würden grummeln. Den meisten Zuschauern wäre es egal, wenn die Serie voll wäre von pseudowissenschaftlichem Blabla – wie sich am Erfolg von Serien wie CSI und Star Trek: Voyager zeigt.

Doch das ist bei The Big Bang Theory nicht der Fall. Dankenswerterweise haben Bill Prady und Chuck Lorre darauf bestanden, dass es in der Serie jederzeit wissenschaftlich korrekt zugeht. Sie engagierten extra einen Experten, der Fehler eliminieren, abgedroschene Phrasen tilgen und auf die richtige Terminologie achten sollte: Dr. David Saltzberg. Auch er hat einen Kurzauftritt als Statist in der Cafeteria, als der verblüfft wirkende Howard aller Welt verkündet: »Das ist meine Freundin Bernadette.« 8

Im richtigen Leben ist Saltzberg Professor für Teilchen-Astrophysik an der UCLA, in der Serie ist er verantwortlich für die allermeisten wissenschaftlichen Aussagen, und er hat mindestens einen Witz beigesteuert (den über Galileo und den Papst).9 In gewissen Sinn wurde dieses Buch erst durch seine Arbeit möglich.

Leonard: Das wird dich interessieren. Ich versuche gerade, die [Achtung, Wissenschaft!] zu replizieren.

Diese eckigen Klammern stehen für die Unwissenheit des Drehbuchautors. In jedem Skript-Entwurf stehen mindestens einmal solche Klammern, und es ist Saltzbergs Aufgabe, den Satz zu vervollständigen. Diese Herausforderung macht ihm offenkundig Spaß, und er genießt es, hochgradig technischen Jargon zu verwenden, »der wie pseudowissenschaftliches Hollywood-Blabla klingt, aber nicht nur korrekt, sondern hochaktuell ist«.10 Aus seiner Feder stammen etliche Zungenbrecher, darunter (im Original) »honorificabilitudinitatibus«, das längste Wort in Shakespeares Werk. Oder Sheldons Erklärung, er habe einmal ein Jahr »mit der Untersuchung von Störungsamplituden in n = 4 supersymmetrischen Theorien gefolgt von einer erneuten Überprüfung der UV-Eigenschaften der multischleifen n = 8 Super-Gravitation unter der Twister-Theorie«11 verbracht.

Solches Fachchinesisch klingt fast so abgedreht wie Sheldons erschöpfende Aufzählung einer Liste geklauter Videospiel-Titel*, ist aber ebenso korrekt wie seine witzige »Parodie der Born-Oppenheimer-Approximation«. 12

Bei allergrößtem Respekt weisen diese Kästen auf die ganz seltenen Augenblicke hin, in denen es in der Serie nicht ganz wissenschaftlich korrekt zugeht.

 

EUREKA!@CALTECH.EDU

Ich strebe nach der Intensität der Kalkulation

Leonard, Sheldon, Howard und Raj mögen alle fiktional sein (oder ein Amalgam verschiedener realer Personen), doch ihr Arbeitgeber ist sehr real, und die Forschung, die am Caltech tatsächlich betrieben wird, stellt alles weit in den Schatten, was auf Sheldons Whiteboards vorkommt.

Caltech (ein Wort, nur C ist großgeschrieben)** steht kurz für California Institute of Technology. Gemeinsam mit dem Jet Propulsion Laboratory, das von Caltech gegründet wurde und betrieben wird, ist Caltech der größte Arbeitgeber in Pasadena. Trotz der bescheidenen Zahl von gerade einmal 2000 Studenten haben schon 19 Absolventen der Uni einen Nobelpreis gewonnen – und fast ebenso viele Lehrstuhlinhaber sind ebenfalls Nobelpreisträger.

Bei seiner Gründung 1891 hieß das Institut noch Throop University, seitdem durchlief es ein paar Namensänderungen, doch es hieß nie Cal Tech, Cal-Tech, Cal Poly[tech], Southern California Institute of Technology oder gar Throop Institute of Technology. Das sind die Namen einer Karosseriewerkstatt in Milpitas, einer Softwarefirma in San Antonio, einer Justierfirma in Quebec und einer Bauunternehmung in Osttimor. Zwei fiktionale Institutionen – CalSci in Numbers Die Logik des Verbrechens und Pacific Tech in Was für ein Genie – beruhen auf dem Vorbild des Caltech. Normalerweise spricht man vom »Institut«, nie von »der Universität«, und »Caltech University« geht gar nicht, okay, Amy?13

Glaubt man der Serie, könnte man den Eindruck bekommen, die Forscher am Caltech verbringen ihre gesamte Zeit damit, einander Streiche zu spielen, über ihr Liebesleben zu klagen oder über die Verwaltung zu meckern. Doch es wird auch ein kleines bisschen geforscht – die Wissenschaftler lösen nämlich auch einige der vertracktesten und komplexesten Probleme, mit denen die Menschheit je zu tun hatte. Ein paar davon werden wir in diesem Buch näher betrachten.

 

FRAG EINE IKONE

Jeder Fan der Serie wird bestätigen können, dass man kein Naturwissenschafts-, Comedy- oder Fernsehunterhaltungsexperte sein muss, um die einzigartige Mischung dieser drei Elemente in The Big Bang Theory zu genießen. Doch wäre es nicht interessant zu erfahren, was weltberühmte Promis – anerkannte Experten auf diesen Gebieten – von der Serie halten? Fragen kostet nichts, also haben wir ein paar Topwissenschaftler gefragt. Und einige haben sogar geantwortet.

 

JENSEITS DES HORIZONTS

Jedes Jahr machen gerade einmal 500 Menschen am Caltech einen Abschluss, und es werden (erstaunlicherweise) nicht alle von ihnen Programmierer, Professoren oder Physiker.

Ob Sie es glauben oder nicht: Viele Caltech-Absolventen beschließen, mit ihrem Leben etwas anderes anzufangen, als interplanetare Raumschiffe zu entwerfen, Transurane zu entdecken, jahrhundertealte Theorien zu widerlegen oder alle Dialoge der Star Wars-Filme auswendig zu lernen. Unter den etwa 30000 Absolventen der Uni findet man Opernsänger, Oscar-Gewinner, Science-Fiction-Autoren, professionelle Rock’n’Roller, Landwirte, Wagniskapitalgeber und CEOs. Der letzte Mensch, der den Mond betreten hat, ist ein Caltech- Absolvent, ebenso ein Expremier von Island, ein Mitglied der Ruhmeshalle des Internationalen Motorsports und einer der Autoren von Shakespeare für Dummies.***

In diesem Buch werden wir gelegentlich darauf zurückkommen, wie man am Caltech lernt, Stereotype zu überwinden.

»Jenseits des Horizonts« zitiert übrigens eine Ode, die Manton M. Barnes 1919 auf seine Alma Mater gedichtet hat. Sie beginnt typisch bombastisch:

In Southern California with grace and splendor bound

Where the lofty mountain peaks look out to lands beyond ...

(In Südkalifornien, an Anmut und Glanz so überreich,

wo luftige Bergeshöhen über den Horizont hinausblicken.)

Leider sorgten Industrialisierung und Autoverkehr im 20. Jahrhundert dafür, dass Himmel und Flüsse im Großraum Los Angeles so dreckig wurden wie in Pittsburgh, sodass die Worte lange unfreiwillig komisch klangen. Als strengere Umweltschutzstandards schließlich ihre Wirkung zeigten, kursierte schon lange ein verballhornter Text:

In Southern California with smog and sewage bound

Where lofty mountain peaks are seldom ever found ...

(In Südkalifornien, an Smog und Schmutzwasser so überreich, wo luftige Bergeshöhen kaum je erblickt werden können.)

 

IN WELCHEM UNIVERSUM?

»Ich kenne deine Adresse schon«, schnurrt die Doktorandin Ramona Nowitzki. Doch Sheldon bleibt davon unbeeindruckt. Selbst als Kathy O’Brien, ein weiteres Cooper-Super-Groupie, ihm das ebenfalls sagt.14 Tatsächlich weiß jeder, wo Sheldon lebt. Die Adresse seines Mietshauses, in dem ein Großteil der Handlung spielt, taucht in mehreren Episoden auf: 2311 North Los Robles Avenue, Pasadena, Kalifornien, USA.

Es gibt nur ein Problem: Diese Adresse findet sich auf keiner Karte. Dabei handelt es sich übrigens nicht um einen Fehler. Die Produzenten der Serie wollten nicht, dass die Handlung an einem identifizierbaren Ort stattfindet. Geben Sie also die Hoffnung auf, vor dem Haus herumzulungern und Sheldon anzubieten, ihn zu seinem Modelleisenbahnladen zu fahren. Sorry.

Trotzdem ist im Internet eine ganze Subkultur darum entstanden, anhand der in der Serie gelieferten Indizien den genauen Standort des Gebäudes festzumachen. Das ist natürlich sinnlos, aber unterhaltsam.

Probieren wir es an dieser Stelle einmal selbst. Man braucht: detektivisches Gespür, Logik und möglichst alle verfügbaren Indizien. Nicht nur gelegentliche Blicke aus dem Fenster oder Kamerafahrten entlang des Bürgersteigs, sondern erheblich mehr.

Aber nehmen Sie es uns nicht krumm, wenn wir die Suche nicht allzu ernsthaft betreiben. Schließlich reden wir hier über eine Serie, wo man aus einem Genfer Hotelzimmer einen tollen Blick auf das direkt dahinter aufragende Matterhorn genießt. (In Wirklichkeit liegen über einhundert Kilometer zwischen den beiden Orten.) In welchem Universum wäre das wohl möglich?15


* Nur übertroffen vom Titel des Formblatts 5213 der amerikanischen Steuerbehörde: Formblatt zum Aufschub der Entscheidung über die Gewinnerzielungsabsicht hinsichtlich einer Tätigkeit.

** Ignorieren Sie alle anderen Schreibweisen, etwa mit großem T oder Getrenntschreibung.

*** Shakespeare und Caltech sind alte Kumpel. Der dritte Mensch, der in der US-Version von Wer wird Millionär? die Million abräumte, Joe Trela (Caltech, Abschluss 1997), nahm sich bei der Frage zu Heinrich VI., Teil 2, die Zeit, seine Shakespeare-Dozentin am Caltech, Dr. Jenijoy LaBelle, zu grüßen.

KAPITEL 1

DAS BENENNEN DER DINGE

Planetarium in New York.

Sheldon: Ich bin vertraut mit Dr. Tysons Biografie. Er ist verantwortlich dafür, dass Pluto der Planetenstatus aberkannt wurde. Ich mochte Pluto. Ergo kann ich Sie nicht leiden.

»Besuch vom FBI« (Staffel 4, Folge 7)

Wissenschaftler gelten, ebenso wie Anwälte und Kreditsachbearbeiter, als unverbesserliche Haarspalter. Und das sind sie auch. Sie müssen es sein. Wissenschaft ist schon kompliziert genug; schlampiger Sprachgebrauch würde alles nur noch schwieriger machen. Als Wissenschaftler versucht man deshalb, Dinge exakt beim Namen zu nennen:

»Tolle Neuigkeiten – wir haben das Higgs-Boson entdeckt!«

»Falls du es nicht wissen solltest: Das ist der Beweis für eine Schlüsselkomponente des Standardmodells der Elementarteilchenphysik.«

Als Laie versucht man, Dinge exakt beim Namen zu nennen und das Ganze dann mit anderen Begriffen noch einmal zu umschreiben. Typisch für diese Art der Umformulierung ist das Wörtchen »oder«:

»Ich habe in den Nachrichten gesehen, dass sie dieses Dingsda entdeckt haben, das Higgs-Boson oder so.«

»Liefert das nicht den Beweis für ein einen ganz wichtigen Teil des Standardmodells der Elementarteilchenphysik oder so ähnlich?«

Egal, ob man jetzt die korrekte Terminologie verwendet oder mit einem angehängten »oder so« verrät, dass man sich seiner Worte nicht ganz sicher ist: Wir alle sind uns einig, wie wichtig es ist, die Dinge beim Namen zu nennen. Niemand in der Serie verkörpert diesen Anspruch, sich hundertprozentig korrekt auszudrücken, besser als Sheldon. Penny beschreibt es so: Er bekommt ein Glitzern in den Augen, »wenn jemand ›wen‹ sagt statt ›wem‹ oder den Mond für einen Planeten hält«1. Deswegen ist auch seine Verteidigung des Pluto so völlig untypisch für einen Wissenschaftler. Wenn Menschen – und erst recht Wissenschaftler – sich sinnvoll über Planeten austauschen wollen, sollten sie sich schon einig sein, was überhaupt ein Planet ist. Niemand, auch nicht Dr. Tyson, trägt die Schuld daran, dass Pluto nach einer Neudefinition des Begriffs »Planet« nicht mehr in diese Kategorie fällt.

Was ist überhaupt ein Planet? Schlicht »ein großes Ding, das die Sonne umkreist«? Leider trifft diese Beschreibung potenziell auf Millionen Objekte zu, je nachdem, wie man »groß« definiert.

EUREKA!@CALTECH.EDU

Was hast du nur für große Augen, Gaia!

Caltech hat einige der gewaltigsten optischen Teleskope aller Zeiten gebaut und betrieben. Vor einhundert Jahren hatte das größte Teleskop der Welt einen Hauptspiegel von etwa eineinhalb Metern Durchmesser. Der Entwurf stammte von George Ellery Hale, einem Mitbegründer des Caltech. Das auf dem Mount Wilson nahe Pasadena installierte Teleskop ist bis heute in Betrieb.

Als Nächstes konstruierte Hale ein Teleskop mit einem fast zweieinhalb Meter großen Spiegel, dann eines mit einem noch einmal doppelt so großen Spiegel. Dieser Gigant von 5,08 Metern Durchmesser, der im berühmten Hale-Teleskop am Mount Palomar nahe San Diego verbaut ist, lotet die Grenzen dessen aus, was sich aus einem einzigen Glasstück bauen lässt.

Heutzutage kann man Spiegel als eine Anordnung individuell beweglicher Segmente konstruieren, wodurch sich ihre Größe immer weiter steigern ließ. Die aktuellen Rekordhalter, die Zwillings-Teleskope des Keck Observatoriums auf Hawaii (an dem das Caltech mit 36 Prozent beteiligt ist), verfügen über Spiegel von jeweils zehn Metern Durchmesser. Und das Caltech arbeitet bereits am nächsten Giganten, einem 30-Meter-Teleskop. Dem entgeht kein Zwergplanet mehr!

Diese Fragen sind kein neues Problem für die Menschheit. Frühe Astronomen meinten mit »Planet« tatsächlich »ein großes Ding, das um die Sonne kreist«. Tausende Jahre kannte man nur fünf oder sechs Planeten (die Zunft war sich uneins, ob die Erde um die Sonne kreist, bis Kopernikus diese Frage endgültig klärte).

Dann erfand jemand das Teleskop, und schnell wurden etliche weitere Objekte entdeckt, die groß waren und um die Sonne kreisten. Mitte des 19. Jahrhunderts war die Zahl der Körper, die als Planeten galten, auf mehr als zwanzig gestiegen. Interessanterweise stammten alle Neuzugänge aus der gleichen Region des Sonnensystems: einem Ring um die Sonne, der heute Asteroidengürtel heißt. In ihm tummeln sich nicht nur ein paar, sondern Millionen mehr oder minder großer Gesteinsbrocken (die Bausteine von Planeten). Die Hälfte der gesamten Masse konzentriert sich auf vier Objekte, doch selbst das größte von ihnen, Ceres, kommt gerade einmal auf ein Prozent der Masse unseres Mondes.

Würde man alle Brocken des Asteroidengürtels zusammenkleben, entstünde eine Kugel von etwa 1600 Kilometern Durchmesser. Das ist nicht groß; man könnte mit ihr gerade einmal Vorderasien bedecken – was natürlich niemand vorhat. Könnte man die Masse wie Frischkäse verstreichen, ließen sich die Ozeane dieser Erde bis zum Rand damit füllen. Das ist eine Menge Frischkäse, aber für einen Planeten doch etwas wenig.

Hätte man daran festgehalten, weiterhin jedes neu entdeckte große Objekt, das um die Sonne kreist, als Planeten zu bezeichnen, hätte das zu einer schlimmen Inflation geführt. Also beschlossen die Astronomen Mitte des 19. Jahrhunderts, die Definition derart zu verengen, dass nur noch die acht größten Objekte, die um die Sonne kreisen, als Planeten gelten. Ceres und seine kleinen Artgenossen landeten in der neue Kategorie »Asteroid« (»sternähnliches Objekt«).

ASTEROIDENGÜRTEL – Eine Ansammlung von unzähligen Gesteinsbrocken, von denen keiner die Bezeichnung Planet verdient, zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter.

Klingt sinnvoll, oder? Doch eineinhalb Jahrhunderte später stellte sich das gleiche Problem erneut. Jenseits der Umlaufbahn des Neptun kreist eine Reihe von Objekten, die zwar kleiner sind als unser Mond, aber größer als Ceres. Nach der Definition des 19. Jahrhunderts wären sie groß genug, um als Planeten gelten zu können. Folglich brauchte man eine noch engere Definition, damit der Begriff »Planet« nicht weiter verwässert wurde. So entstand unterhalb von »Planet« die Kategorie »Zwergplanet«.

Der erste Zwergplanet, der je entdeckt wurde, heißt ... Pluto. Wie Ceres und die anderen ehemaligen Planeten und heutigen Asteroiden der 1850er spielte er eine wichtige Rolle: Denn das Gerangel um seine Einstufung zeigte, wie ungenau die Terminologie noch immer war. Deshalb setzten sich Dr. Tyson und andere entschieden für eine Neukategorisierung der Objekte im Sonnensystem ein. Sie argumentierten, die Präzisierung sei ganz im Interesse der Wissenschaft und auch der Öffentlichkeit, und eine Abstimmung auf der 26. Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union (IAU) im Jahr 2006 machte das Ganze offiziell.

Leider war Pluto, der Zwerg unseres Sonnensystems, in den sieben Jahrzehnten seit seiner Entdeckung der Menschheit erstaunlich ans Herz gewachsen, und so widerstrebte seine »Degradierung« vielen – auch wenn ihre Argumente eher emotionaler denn rationaler Natur waren. Ungewohnte Gesellschaft für Sheldon.

FRAG EINE IKONE: Mike Brown

Mike Brown ist Professor für planetare Astronomie am Caltech. Im Jahr 2005 entdeckte er Eris, ein Objekt, das größer schien als Pluto, aber deutlich eher einem Asteroiden ähnelte als einem Planeten. Eris führte die IAU dazu, die Kategorie »Zwergplanet« einzuführen, dessen erstes Mitglied Pluto ist.

Brown nannte seine Memoiren ganz unverfroren: Wie ich Pluto zur Strecke brachte. Und warum er es nicht anders verdient hat.

Frage: Warum seid ihr Astronomen so gemein zu dem kleinen Pluto?

Mike Brown: Sind wir doch gar nicht! Die meisten Astronomen mögen Pluto, genau wie Sheldon. Vielleicht grämt Sheldon sich weniger, wenn er versteht, dass weder Dr. Tyson noch die Internationale Astronomische Union schuld sind an der Degradierung Plutos. Die Astronomen der 1930er-Jahre sind schuld. Pluto wurde von Anfang an falsch eingeordnet, weil wir einfach noch nicht genug über das Sonnensystem wussten. Mit unserem heutigen Erkenntnisstand können wir Pluto in die richtige Kategorie stecken. Ich bin mir sicher, er fühlt sich da viel wohler.

KAPITEL 2

FEMTOMENAL!

Sheldon: Diese Tabelle, sie ist in Quadratzentimetern. Ich dachte in Quadratmetern. Weißt du, was das bedeutet?

Amy: Dass Amerikaner keine Ahnung vom metrischen System haben?

»Ein erfreulicher Fehler« (Staffel 7, Folge 6)

Amy wundert sich nicht als Einzige darüber, wie standhaft sich Amerika weigert, das metrische System zu übernehmen. Der Rest der Welt hat schließlich schon lange erkannt, wie bemerkenswert unkompliziert es ist. Es kann nicht daran liegen, dass Amerikanern die Mathematik dahinter zu kompliziert wäre, denn das ganze metrische System baut strikt auf dem Zehnersystem auf (100, 1000, 10 000 usw.).

POTENZIEREN – Mathematische Rechenoperation, bei der ein Faktor wiederholt mit sich selbst multipliziert wird. Potenzen werden durch hochgestellte Zahlen angezeigt (die Exponenten), die hinter der normal geschriebenen Basis, der Grundzahl, stehen. Beispiele:

31 = ein Dreier = 3

32 = zwei Dreier miteinander multipliziert = 3 x 3 = 9

23 = drei Zweier miteinander multipliziert = 2 x 2 x 2 = 8

103 = drei Zehner miteinander multipliziert = 10 x 10 x 10 = 1 000

An fehlender Erfahrung kann es auch nicht liegen. Dank gemeinsamer Bemühungen von Wirtschaft und Gesetzgeber finden sich auch in den USA immer mehr metrische Angaben: auf Getränkedosen, Waagen, Tachos usw. Nur in den Köpfen setzt sich das System nicht durch. Die Öffentlichkeit sträubt sich ebenso stur wie unsinnigerweise dagegen.

Vielleicht ist das einfach eine Art, Solidarität mit den anderen Ländern zu zeigen, die das metrische System ebenfalls nicht übernommen haben: Liberia und Myanmar.

Vielleicht geht es der amerikanischen Öffentlichkeit einfach gegen den Strich, dass das System nicht aus dem englischen Kulturkreis kommt und die verschiedenen Zehnerpotenzen mit den schrulligsten un-englischen Präfixen ausdrückt.

Einige der Grundzahlen in der folgenden Tabelle haben negative Exponenten. Wir wissen, 103 bedeutet »drei Zehner miteinander multipliziert«. Doch was bedeutet 10-3? Wie soll man bitte negative drei Zehner miteinander malnehmen? Und was macht man, wenn der Exponent null ist? Was kommt denn raus, wenn man null Zehner miteinander multipliziert? Etwas Undefiniertes? Minus unendlich? Eine Woche voller Samstage?*

Vor langer Zeit haben sich Mathematiker darauf verständigt, auch Exponenten kleiner eins zuzulassen. Jede Zahl (außer null) hoch null ist eins. Das klingt erst einmal komplett willkürlich, setzt aber ein mathematisches Muster fort: 102 ist ein Zehntel von 103 (100 = 1.000 : 10), 101 wiederum ist ein Zehntel von 102, also liegt nahe, dass 100 ein Zehntel von 101 ist – in anderen Worten eins.

Nach diesem Muster sollte 10-1 ein Zehntel von 100 sein (also 1/10), 10-2 sollte 1/100 ergeben und ganz allgemein jeder negative Exponent einen Bruchteil von eins. (Vielleicht haben Sie bemerkt, dass eine negative Potenz das gleiche bedeutet wie eins geteilt durch die korrespondierende positive Potenz, also 10-2 = 1 : 102 = 1/100. Das klingt vielleicht schräg, aber mathematisch passt alles zusammen.)

Man bemerke, dass alle Präfixe, die auf a enden, für positive Exponenten stehen und alle Präfixe, die auf i oder o enden (mit Ausnahme von Hekto- und Kilo-) negativen Exponenten entsprechen. Stellen Sie sich Endungen auf i und o als Entsprechungen zum deutschen »-stel« vor. Betont werden die Präfixe alle auf der ersten Silbe. Und sie alle haben keine eigenständige Bedeutung im Deutschen, sie sind allein dazu da, Maßeinheiten zu konkretisieren. Und das macht das System so ungeheuer praktisch.

 

Dezimal-Präfixe

Niemand muss diese Tabelle verstehen oder gar auswendig lernen. Wissenschaftler und Ingenieure sind so ziemlich die einzigen Leute, die die Präfixe jenseits von »Pico« überhaupt verwenden.

Nicht nur das revolutionäre Frankreich war radikal – auch das damals dort eingeführte metrische System. Es war gleichzeitig einfach und elegant konstruiert: einfach, weil es für jede Größe genau eine Maßeinheit gab statt einer verwirrenden Abfolge wie Zoll/Fuß/Yard/Meile. Und elegant war es, weil scheinbar unzusammenhängende Größen wie etwa Gewicht und Größe miteinander in Verbindung gesetzt wurden. Beispielsweise ist ein Kubikzentimeter ein Würfel von einem Zentimeter Kantenlänge (etwa das halbe Volumen Ihres kleinen Zehs). Ein Gramm wird durch das Gewicht der Menge Wasser definiert, die (unter genau festgelegten Umständen) in diesen Würfel passt. Ein Liter wird durch das Volumen definiert, das tausend Gramm Wasser einnehmen, folglich heißt ein Kubikzentimeter auch ein Milliliter.

Jedes Präfix lässt sich frei mit jeder Maßeinheit kombinieren und bedeutet immer das Gleiche: Ein Zentimeter ist ein hundertstel Meter, ein Zentiliter ein hundertstel Liter, ein Cent ein hundertstel Dollar (die Tatsache, dass es das Wort »Centidollar« nicht gibt, soll uns dabei nicht stören) und – in Frankreich – ein Centime ein hunderstel Euro.

In der The Big Bang Theory-Folge von Family Guy gibt die »Sheldon«-Figur an: »Lass dir gesagt sein, dass ich beim Bankdrücken 690 Milliarden Nanogramm schaffe!«1 Ganz schön beeindruckend, bis man die 690 Milliarden Nanogramm umrechnet: 690 x 109 x 10-9 Gramm ergibt 690 Gramm, was keine sensationelle Leistung darstellt.

Dezimal-Präfixe tauchen in den verschiedensten Zusammenhängen auf und verbinden sich mitunter so eng mit der ursprünglichen Maßeinheit, dass diese völlig in Vergessenheit gerät. So kennt so ziemlich jeder die Maßeinheit Dezibel (für Lautstärke), aber die Grundeinheit Bel fast niemand.** Der Stromzähler bei Ihnen zu Hause misst verbrauchte Kilowattstunden, was 1000-Watt-Stunden entspricht oder der tausendfachen Energie, die man braucht, um eine Ein-Watt-Birne eine Stunde lang leuchten zu lassen.

Anfangs gab es im metrischen System nur für die ersten drei Zehnerpotenzen Präfixe, allesamt Variationen der lateinischen bzw. griechischen Wörter für zehn, hundert und tausend. Da die alten Griechen und Römer nur selten über tausend hinaus zählen mussten, selbst wenn sie alte Griechen oder Römer zählten (damals war die Welt kleiner), haben sie uns keine Worte für höhere Zehnerpotenzen hinterlassen. Und das war schlecht, denn nach dem Zweiten Weltkrieg erkannten viele Regierungen, dass Wissenschaft und Wirtschaft Standard-Präfixe für Million(stel), Milliarde (Milliardstel) und Billion(stel) brauchten.

Jenseits von Tausend erwies sich als praktischer, nicht mehr in Zehnerpotenzen, sondern in Tausenderpotenzen zu denken. Aus diesem Grund werden sehr große Zahlen auch mit kleinen Abständen (bzw. Kommas oder Punkten) alle drei Ziffern optisch unterteilt. Unser Wort »Million« stammt aus dem Italienischen und bedeutet »Großtausend«, während in »Billion« »bi-million« steckt, also »eine Million Millionen«. Stimmt genau – wenn man einen Deutschen oder Franzosen fragt. Für Engländer und Amerikaner ist eine »billion« aber nur tausend Millionen (siehe Kasten unten).

Die Umrechnung von Tausenderpotenzen in Zehnerpotenzen ist einfach, man multipliziert die Hochzahl einfach mit drei:

10001 = 103 = 1000

10002 = 106 = 1 000 000

10003 = 109 = 1 000 000 000

Schwierig ist dann nur noch die Einigung darauf, wie man diese Zahlen nun nennt.

Es gibt keine hundert Rs in »Hektor«

Manche Wörter sehen aus wie metrische Angaben, sind aber keine: Pentameter kennt man aus der Poesie. Es handelt sich um ein Versmaß mit sechs Hebungen pro Zeile (fragen Sie nicht; »penta« heißt auf Griechisch fünf, die Bezeichnung ist schlicht irreführend). Ein Piktogramm ist ein Information vermittelndes Symbol, eine Nanoröhre ist eine Röhre mit einem Durchmesser von weniger als 100 Nanometern, Milli Vanilli ist keine winzige Eiskugel usw.

Das Wort »Mikrometer« bedeutet entweder Millionstelmeter* (wenn die Betonung auf der ersten Silbe liegt) oder eine besonders engmaschige Strichplatte zum genauen Messen von Winkeln oder Strecken.

Auch wird üblicherweise nicht jede mögliche Kombination von Präfix und Maßeinheit verwendet. Die Küste Hawaiis ist etwa einen Megameter lang, und drei Gigasekunden entsprechen etwa einem Jahrhundert, dennoch wird man diese Ausdrücke in der Regel nie hören. Was schade ist, denn mit solchen Kombinationen lässt sich der Zeitstrahl, der im Vorspann zu The Big Bang Theory erscheint, wunderbar anschaulich beschreiben. Bei der »Eine Milliarde Jahre vor Christus«-Marke kurz nach Beginn schrumpft der Maßstab um den Faktor zehn, von Gigajahre zu Megajahrhunderte. Jede Markierung links steht für so viele Jahre wie rechts die ganze Strecke bis zu Christi Geburt (BC).

Eine ähnliche Verkleinerung um den Faktor zehn findet an den nächsten drei Marken statt, wo die Skala von »Megadekaden« über »Megajahre« zu »Kilojahrhunderten« heruntertickt. Beim Jahr 100 000 v. Chr. springen wir um den Faktor 100 nach unten: »Kilodekaden« werden übersprungen, es geht direkt zu »Kilojahren« (wofür es auch einen gebräuchlichen Ausdruck gibt: Millennium). Dann bleiben wir bis 10 000 BC bei Millennia (mit Ausnahme des seltsamen Schreibfehlers bei 91 000 9C).

Danach bringen uns »Hektojahre« zum unerklärlichen Jahr Null** und darüber hinaus. Beim Jahr 1000 fällt der Maßstab auf »Dekajahre« (Dekaden). Nach dem Jahr 2000 ist jeder Strich nur noch zwei Jahre wert – oder, in den ersten fünf Staffeln der Serie, ein Jahr.

* Die Bezeichnung Mikron für Mikrometer wäre zwar eindeutig, ist aber veraltet.

** Egal nach welchem Kalender Sie persönlich die Zeit messen, ob Sie das neue Jahrtausend 2000 oder 2001 begrüßt haben: Auf Silvester des Jahres 1 v. Chr. folgte der Neujahrstag des Jahres 1. Vom Jahr 0 zu reden ist ebenso sinnlos, wie vom nullten Jahr einer Epoche zu sprechen.

Wer wird kurzer Billionär?

Für riesige und winzige Zahlen verwenden die meisten englischsprachigen Regionen der Welt die sogenannte kurze Einteilung, während woanders die lange Einteilung gilt. Die Geister scheiden sich nach der Million (106 oder 10002), die noch überall gleich heißt. Die Zahl 1 000 000 000 (109 oder 10003) heißt im Deutschen »Milliarde«, im Englischen »billion«. Eine deutsche »Billion« hat zwölf Nullen (1012 oder 10004) – diese Zahl heißt in der kurzen Einteilung »trillion«. Und wenn ein Deutscher von Billiarde (1015) spricht, denkt ein Amerikaner überhaupt nicht mehr an große Zahlen, sondern an ein Spiel, bei dem man Kugeln auf einen Tisch legt, Geld setzt und dann schaut, was als Erstes verschwindet.

Für beide Einteilungen gibt es gute Gründe, wir wollen hier gar nicht Partei ergreifen. Für meine Tantiemen aus diesem Buch spielt die Frage nach der Einteilung leider ohnehin keine Rolle.

Vor dem Kongress zum Internationalen Einheitensystem, das 1960 verabschiedet wurde, blätterten die Wissenschaftler durch ihre Wörterbücher und bildeten einen Satz Präfixe, die auf sechs optisch auffallenden Wörtern beruhten, fünf griechischen und einem italienischen. Innerhalb der nächsten vier Jahre wurden aber zwei weitere Tausenderpotenzen nötig, um auch Milliarden Milliarden und Milliardstel Milliardstel prägnant benennen zu können. Bei dieser Erweiterung wandten sich die Wortschöpfer von den bildhaften Ausdrücken ab und kehrten wieder zu Zahlen zurück: zwei griechischen und zwei dänischen. (Dänischen? Wären da andere Sprachen, die weltweit von mehr als sieben Menschen gesprochen werden, nicht vielleicht eher dran gewesen?) Aber warum eigentlich nicht? Schließlich hat Dänemark in Relation zu seiner Größe bemerkenswert viel zu den Wissenschaften beigetragen. Und eine Sprache, die der Welt den herrlichen Zungenbrecher »rødgrød med fløde« geschenkt hat, den jedes dänische Kind mühelos aussprechen kann, aber kein anderes Kind dieser Welt, verdient einen Platz auf der Zunge von Wissenschaftlern und Ingenieuren weltweit.

Die Präfixe »Peta« und »Exa« bildete man, indem man einen Konsonanten von »penta« (gr.: »fünf«) und »hexa« (gr.: »sechs«) für die Bezeichnung der entsprechenden Tausenderpotenzen wegließ. Dabei handelte es sich um ein bewusstes Wortspiel. Denn wie der Zufall es so wollte, galt dieses Muster schon bei »tera« (10004). »Tera« hatte zwar eigentlich das griechische »Monster« als Ursprung, doch wenn man bei »tetra« (gr.: »vier«) einen Konsonanten weglässt, bleibt eben »tera« übrig.

RØDGRØD MED FLØDE – Rote Grütze mit Sahne. Bitten Sie mal einen Dänen, das für Sie auszusprechen, und staunen Sie. Zum Nachsprechen bitte eine Kartoffel in den Mund nehmen und dabei versuchen, die Zunge herauszustrecken.

Die letzten Neuzugänge zur Liste der Präfixe beruhen wieder auf griechischen Zahlen, denen Konsonanten weggenommen und dafür vorne einzelne Buchstaben angehängt werden. Und wie wurden diese Präfixe zu den Präfixen ausgewählt? Indem man beim englischen Alphabet (England! Als ob die das verdient hätten!) hinten anfängt und sich nach vorn arbeitet. Man muss also nur das englische Alphabet von hinten aufsagen und auf Griechisch und Dänisch zählen können, dann hat man keinerlei Probleme mit Zahlen zwischen 10-24 und 1024.

Die weise Voraussicht des Vorbild-Hofstadters

Als man schon lange wusste, dass Atome nur einen Durchmesser von wenigen Millionstel Millionstel Millimetern haben, gab es noch immer keine offizielle Bezeichnung für eine derartig kleine Strecke. Deshalb erfand der Physiker Robert Hofstadter (der somit den gleichen Familiennamen trägt wie Leonard) im Jahr 1956 einfach eine. Er prägte den Ausdruck »fermi« (zu Ehren des Physikers Enrico Fermi) für eine Entfernung von 10-15 Metern. Fermi, der kurz zuvor verstorben war, hatte sich intensiv mit den Prozessen in Atomkernen beschäftigt. Auch das Element mit der Ordnungszahl 100 (Fermium, Symbol Fm) war kurz zuvor nach ihm benannt worden.

Mit Übernahme des Präfixes Femto im Jahr 1964 wurde aus der Strecke, die vorher Fermi hieß, ein Femtometer, der wiederum mit fm abgekürzt wird. Netter Zufall.

Und das war’s. Es gibt keine offiziellen Präfixe für die Werte 1027 (10009) und 10-27 (1000-9). Doch irgendwann kommen die auch. Wirtschaftswissenschaftler brauchen (bisher) keine derart extremen Werte, Wissenschaftler vielleicht schon. Schließlich beträgt das Volumen der Sonne mehr als 1027 Kubikmeter, und das Plancksche Wirkungsquantum ist mit etwa 6,6 x 10-34 Joulesekunden sogar noch einmal um etliche Größenordnungen kleiner als 10-27.

Unglücklicherweise ist der nächste englische Buchstabe das X und das griechische Wort für neun »ennea«. Wenn man von ennea aber den Konsonanten wegnimmt, bleibt nur noch ein »eea« übrig, zu wenig.

Zeit also, das Konsonanten-Weglassen zu beenden. Vorgeschlagen wurden als Präfixe Xenia und Xenio (nicht verwandt mit dem griechischen »xenos«, Fremder, wie in Xenophobie, der Angst vor dänischen Kindern). Infrage kommen auch noch Xenna/Xenno, Xenta/Xento und sogar das dreist anglozentrische Paar Nina/Ninto (mit langem I).

Alternativ könnten die Wächter des Internationalen Einheitensystems einen Vorschlag von Studenten der University of California in Davis aufnehmen und zu beschreibenden Namen aus der Mega-, Giga- und Teraphase zurückkehren. Sie plädieren für ein wohlklingendes »Hella«.

Während über all das noch diskutiert wird, können Amerikaner ja schon einmal anfangen, ihr Navi so einzustellen, dass es Entfernungen in Kilometern angibt. (Wenn sie schon dabei sind, können sie auch gleich eine Stimme mit britischem Akzent für die Ansagen wählen. Klingt einfach angenehmer.) Sie könnten sich auch angewöhnen, ihre Größe in Zentimetern anzugeben, das Gewicht in Kilo und die Mengenangaben für ihren Lieblingsdrink in Millilitern. Wenn sie nur ein wenig daran arbeiten, klingen sie schon bald wie Weltbürger.

Fehler häufen sich nicht nur auf, sie potenzieren sich

Sheldon beklagt sich bei Amy, durch die Verwechslung von Quadratzentimetern mit Quadratmetern liege sein Ergebnis um den Faktor 10 000 daneben. Hä? Schließlich gehen doch nur 100 Zentimeter in einen Meter. Warum liegt Sheldon nicht nur um den Faktor 100 daneben?

Weil in einen Quadratmeter nicht 100 Quadratzentimeter passen, sondern 10 000. Stellen Sie sich vor, Sie nehmen ein Blatt Papier mit der Kantenlänge ein Meter und schneiden es in 100 einen Zentimeter breite und einen Meter lange Streifen. Schneiden Sie diese 100 Streifen jetzt gedanklich in je 100 Quadrate von einem Zentimeter Kantenlänge. So erhalten Sie aus Ihrem Blatt genau 10 000 kleine Quadratzentimeter aus Papier.

Auf drei Dimensionen wirkt sich dieser Effekt noch dramatischer aus. So lässt sich begreifen, warum in einen Fingerhut nur ein winziger Bruchteil dessen passt, was in ein Trinkglas geht.

Stellen Sie sich vor, Sie hätten eine würfelförmige Hutschachtel. Alles, was Sie machen, um diese Schachtel niedriger oder schmaler zu machen, verringert ihr Volumen entsprechend. Könnten Sie die Schachtel auf ein Zehntel ihrer ursprünglichen Höhe komprimieren (ohne die anderen Maße zu verändern), sodass sie aussähe wie ein Pizzakarton, dann müssten Sie zehn (101) dieser Pizzakartons übereinanderstapeln, um wieder das Volumen der Hutschachtel bekommen.

Drückt man die Pizzaschachtel nun auf ein Zehntel ihrer Breite zusammen, bekommt man ein Objekt in der Form einer Spaghettipackung, von denen wiederum zehn das gleiche Volumen einnehmen wie der Pizzakarton oder einhundert (102) das gleiche Volumen wie die Hutschachtel.

Und wenn man die Spaghettipackung wiederum auf ein Zehntel ihrer Länge zusammenstaucht, bekommt man eine Mini-Hutschachtel: würfelförmig wie das Original, aber in jeder Dimension nur ein Zehntel so groß. Ein Zehntel so lang, ein Zehntel so hoch, ein Zehntel so breit. Von diesen Mini-Hutschachteln würden dann nicht zehn oder hundert, sondern tausend (103) in die alte Hutschachtel passen.

EUREKA!@CALTECH.EDU

Think small!

Ende der Fünfzigerjahre hielt der Physiker Richard Feynman am Caltech einen Vortrag mit dem Titel: »Unten ist jede Menge Platz«. Darin formulierte er eine Herausforderung an alle Physiker und Ingenieure, die bald weltberühmt werden sollte.

Feynman spekulierte über die ungeheure, bisher ungenutzte Chance, Maschinen zu bauen, mit denen sich submikroskopisch kleine Objekte bearbeiten ließen – heute nennt man das Nanotechnologie. Mit »unten« meinte Feynman Entfernungen mit sehr großen negativen Exponenten, also extrem kurze: kleiner als Millimeter, kleiner als Mikrometer, kleiner als Nanometer. Er rief Physiker und Ingenieure dazu auf, in Femtometern zu denken – der Größe von Atomen.

Und mit »jede Menge Platz« hat er nicht übertrieben. Im Prinzip, so Feynman, ließen sich die kleinsten Dinge, die wir bauen können, so konstruieren, dass sie wiederum noch kleinere Dinge machen. Er träumte davon, dass aus einzelnen Molekülen zusammengesetzte Mikroapparate Atom für Atom von den kleinsten Roboterarmen der Welt gebaut würden, in der kleinsten Fabrik der Welt.