Marburg. Hüpf mal, hüpf mal, rufen die Jungs und Mädels vom Ufer. Nachdem in den vergangenen Tagen erst die Alten Herren der DLRG Marburg und auch die Feuerwehr unter Flutlicht den Einsatz auf der gefrorenen Lahn geprobt hatten, kamen am Samstagmittag der DLRG-Nachwuchs dran.

Eisrettung auf der Lahn (m_)
Eisrettung auf der Lahn (m_)

Jeder konnte kurz in den Trockenanzug und gesichert am Seil auf die Eisfläche der gefrorenen Lahn. Sacht und vorsichtig schritten die jungen Erwachsenen aufs Eis, einmal gehüpft, und schon der Durchbruch ins eiskalte Nass. „Ziel ist, die Gefahren auch am eigenen Leib zu erfahren und einschätzen zu können“, erklärt Dirk Bamberger, der Marburger Leiter der DLRG. Liegt man nämlich im Eisloch, ist es unheimlich schwer, wenn nicht unmöglich, gegen die scharfe Bruchkante wieder heraus zu kommen. Unterdessen drehten Schlittschuläufer ihre Runden. Bamberger: Fließende Gewässer werden grundsätzlich nicht für das Betreten frei gegeben. Alles geschieht auf eigene Gefahr und Verantwortung.


Chemiker Ralf Tonner erhält für wegweisende theoretische Arbeiten Wissenschaftspreis

Marburg. Ralf Tonner mag’s gern sportlich. Fast jeden Tag kämpft sich der Chemiker von östlicher Seite aus dem Ebsdorfergrund die Lahnberge hinan. Belohnt wird er dort mit dem vielleicht schönsten Ausblick: Der 38-jährige Nachwuchsforscher arbeitet in einem schmalen, sehr lichten Büro im 2. Stock des neuen Chemiegebäudes. Mit Blick nach Süden auf ein Birkenwäldchen.

Der theoretische Chemiker Ralf Tonner. (Bild: m_)
Der theoretische Chemiker Ralf Tonner. (Bild: m_)

Am Schreibtisch geht der Forscherkampf allerdings gleich weiter. Tonner hat den Berufswunsch Professor für Theoretische Chemie. Nicht jeder schafft das Ringen um die wenigen Plätze in Deutschland. Internationales käme für den Forscher zwar auch infrage. Doch haben er, seine Frau und die drei Kinder (2, 11, 13) vorerst in Deutschland und Marburg ihre Heimat gefunden.

Klein und fein

Jetzt ist der begeisterte Trekking- und Rennradfahrer seinem Karriereziel einen entscheidenden Schritt näher gekommen. Die Habilitation vor kurzem abgeschlossen erhielt Tonner den kleinen, aber sehr feinen Hans G. A. Hellmann-Preis für Theoretische Chemie. Klein, da das Preisgeld von rund 1000 Euro überschaubar ist. Fein allerdings, da drei Fachgesellschaften den Preis nur einmal im Jahr an ausgezeichnete Forscher im Fachgebiet vergeben: Die Deutsche Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie, die Deutsche Physikalische Gesellschaft und die Gesellschaft Deutscher Chemiker. Da kommt das zusammen, was Tonner auszeichnet: Er arbeitet Disziplin-übergreifend in Chemie und Physik und zeigt, wie die Theoretische Chemie dazwischen Brücken baut.

Wer sich beispielsweise mit Festkörpern und deren Verhalten an Grenzflächen oder mit andockenden Molekülen befasst, etwa rund zwei Dutzend Professoren und Professorinnen im Marburger Sonderforschungsbereich 1083 “Innere Grenzflächen” und im Graduiertenkolleg 1782 “Funktionalisierung von Halbleitern”, der kommt an Tonner nicht vorbei. Der Chemiker modelliert, was das Zeug hält, und sucht in Zusammenarbeit mit den Experimentatoren nach Erklärungsansätzen und neuen Wegen. In einem Experiment ging es ums Abscheiden von Molekülen auf Oberflächen – einer Disziplin, in der die Marburger Materialwissenschaftler auf den Lahnbergen öffentlich kaum bekannt, aber in der Fachwelt maßgeblich sind, – “die Moleküle schlugen genau den Zerfallsweg auf der Oberfläche ein, den wir voraus gesagt hatten”, freut sich Tonner noch heute.

Richtungsweisend

Für seine laut Jury “richtungsweisenden” Leistungen erhielt Tonner den Preis. Was der Chemiker genau macht, lässt sich nicht so einfach beschreiben. Er arbeitet ausschließlich am Computer und berechnet, wie sich Moleküle und Festkörper verhalten, wie sie reagieren und sich verbinden. Die Modelle laufen je nach Grad der Kompexität auf dem gruppeneigenen PC-Cluster, einem Marburger Rechencluster, dem Hochleistungsrechenzentrum in Frankfurt oder dem Höchstleistungsrechenzentrum in Stuttgart. Ganz wichtig ist Tonner das grundlegende Verständnis des Verhaltens der Elektronen in chemischen Verbindungen. Sie entscheiden beispielsweise über die Leitfähigkeit von Materialien. In neuen Konzepten für elektrische Schaltkreise und Anwendungen, etwa der Mikroelektronik, sieht Tonner die – wenngleich nur in Kooperationen realisierbare – Anwendung der Forschung seiner 4-köpfigen Arbeitsgruppe.

Der frische Wind auf den Lahnbergen tut den Forschern gut. Tonner et al haben dieses Jahr über 16 Publikationen in Fachjournalen veröffentlicht. Weitere drei sind eingereicht. Diese Publikationen sind die Währung im Forscherleben. Tonner ist in der Nähe von Trier aufgewachsen und schon fürs Diplomstudium nach Marburg gekommen, wo er auch promoviert hat. Nach einem 2-jährigen Aufenthalt als Postdoc im neuseeländischen Auckland (“Das einzige was mir jetzt in Marburg fehlt, ist das Meer”) startete der Chemiker in Marburg durch.

Mehr sinnvolle Infrastruktur auf den Lahnbergen

Das Preisgeld ging zu einem Drittel für die Preis-Feierlichkeiten in Familienkreis und Arbeitsgruppe drauf. Ein weiteres Drittel steckte Tonner in sein Rennrad-Hobby, das er jetzt wieder intensivieren will. Eine der vergangenen Konferenzen, in Bochum, erreichten er und zwei Kollegen mit dem Rennrad. “Das letzte Drittel ist noch offen”, sagt Tonner. Der Forscher fühlt sich auf den Lahnbergen wohl, hätte aber gern eine bessere Anbindung des Campus an die Innenstadt. Da er von Rauischholzhausen die Lahnberge erklimmt, kommt er eher selten in die Stadt an der Lahn. Und wenn er einen Wunsch frei hätte? “Auf den Lahnbergen wird an Uni und Klinikum gut und lange gearbeitet. Etwas mehr Infrastruktur wäre sinnvoll. Ein Fitnessstudio, oder ein Supermarkt”, formuliert Tonner seinen Wunsch.


Gießen. Die Energiewende in Deutschland ist und war alternativlos (also das Abschalten aller AKWs bis 2020, sowie der favorisierte Ausbau der erneuerbaren Energien wie Wind, Solar, etc), die Durchführung der Energiewende ist zuweilen planlos. Letzteres spielt ihren Gegnern in die Hände, die sich etwa an der zunehmenden Verspargelung der Landschaft in Mittelhessen und darüber hinaus aufregen.

Diesen Kritikern fehlt das große Bild.

Daher war es aufrüttelnd, dass Mojib Latif -- derzeit Deutschlands bekanntester Klimaforscher -- in einem Gastvortrag der jüngsten Klimakonferenz der Pflanzenforscher an der Justus-Liebig-Universität Gießen diese Gesamtbild nochmal zeichnete.

Christoph Müller und Mojib Latif (r.) auf der Klimakonferenz in Gießen. (Bild: m_)

Der Kieler Klimaforscher Latif blieb dabei weitest gehend optimistisch: Wir können das noch schaffen, nämlich das 2-Grad-Ziel (soweit darf sich die Erdatmosphäre bis 2100 erwärmen), um die Auswirkungen des Klimawandels noch einigermaßen zu beherrschen.

Latif analysierte die Ursachen: Die Menschheit verbraucht zu viel Energie, insbesondere verbrennt sie zu viele fossile Energieträger dafür, die dann als Treibhausgas CO2 die Erdatmosphäre erwärmen. Die Folgen: Klimazonen verschieben sich. Wetterphänomene wie etwa Extremereignisse (Starkregen in Europa, Hurrikane im Golf von Mexiko) nehmen zu. Der Meeresspiegel steigt (derzeit rund 3,4mm pro Jahr). Der Eispanzer von Grönland schmilzt dahin. Bald ist das Nordpolarmeer im Sommer eisfrei (friert im Winter allerdings wieder zu).

Klimaforscher Latif zitierte dazu Roger Revelle (1909-1991), der schon in den 1980er Jahren sagte, die Menschen starten ein gigantisches geophysikalisches Experiment, das es in der Erdgeschichte so noch nicht gab und auch nie wieder geben wird.

Seit den Aufzeichnungen der Erdoberflächen-Temperaturen aus dem Jahr 1880 bis heute stiegen die Durchschnittstemperaturen um 1 Grad Celsius. "Das hört sich wenig an", sagt Latif, "doch zwischen Eiszeit und Warmzeit liegen auch nur 5 Grad Celsius."

"My question is: which world do we want" -- welche Welt wollen wir, fragte Latif sich und das Publikum. Das 2-Grad-Ziel ist erreichbar. Alle Techniken dafür sind verfügbar. Und dass Politiker und andere Entscheidungsträger das Kostenargument anführen: Alles zu teuer; das hält Latif schlicht für kurzsichtig und dumm. Selbst das 2-Grad-Ziel als Absichtserklärung und Ergebnis des jüngsten Klimaschutzkonferenz in Paris (COP21) vermeide bestenfalls das Schlimmste, meint Latif.

In seiner Argumentationskette hat Mojib Latif da gewichtige Schützenhilfe, indem er den US-Präsidenten Barack Obama zitiert, der wiederum den Bürgerrechtler Martin Luther King Jr. zitiert mit:

"There is such a thing as being too late."


Marburg. Der Baum steht. Die Bombe im Wurzelwerk ist zerstört. Davon überzeugen sich Gerhard Gossens und seine Helfer vom Kampfmittelräumdienst mithilfe zweier Spaten.

Feuerwerker sprengen Fliegerbombe im Marburger Wald. (Bild: m_)

(Bild: Gerhard Gossens vor dem Bombenloch nach der Sprengung. Das rote Kreuz bezeichnet den Baum, dessen Wurzeln die Bombe festhielten.)

Die Sprengung einer Fliegerbombe aus dem zweiten Weltkrieg war erforderlich geworden, weil das 75cm lange Projektil mit dem Zünder nach unten im Waldboden steckte. "Da kamen wir nicht ran", sagt der Leiter des Kampfmittelräumdienstes Gerhard Gossens vom Regierungspräsidium Darmstadt.

Die Spezialisten befestigten an der 50-Kilo-Bombe (mit geschätztem Sprengstoffgehalt von 25 Kilogramm) rund 750 Gramm eines militärischen Spezialsprengstoffs. Damit Splitterteile nicht umher fliegen, wurde die Stelle mit einem 20.000 Liter Wasser fassenden Dämmkissen überdeckt.

Um die Fundstelle im Wald hatten die Behörden zunächst einen Sicherheitbereich mit Radius von 500 Metern gezogen. Darin wohnende Menschen wurden für die Zeit von 08 bis 12 Uhr evakuiert. Die Polizei, die sämtliche Häuser kontrollierte, musste aber kaum nachhelfen. Die Bewohner waren an der Arbeit oder in der Schule und nahmens ansonsten gelassen.

"Das größte Risiko wären Schaulustige", sagt der Marburger Oberbürgermeister Thomas Spies. Doch dem hatten Polizei und Behörden durch Absperrungen vorgebeugt.

Die Sprengung um 11:09 Uhr war denn auch wenig spektakulär. Ein dumpfes "Bumm" war nur in der Nähe zu hören. Von außen war die Sprengung im Wald auch nicht zu sehen.

Nach Angaben von Gossens beseitig der Kampfmittelräumdienst pro Jahr rund 40 bis 60 Weltkriegsbomben in Hessen. In Marburg hatten die allierten Bomber den Hauptbahnhof und die Schienenverbindung im Visier. Mit weiteren Funden sei auch in Zukunft zu rechnen, berichten die Behörden.


Marburg. In der ersten Juniwoche trafen sich Physiker und Chemiker an der Uni Marburg. Ihr Tagungsthema: Welche Prozesse laufen da eigentlich an den Grenzflächen verschiedener Materialien ab. Die Ergebnisse sind interessant für moderne Bauelemente: Sensoren, Displays, Mikrochips. Ich sprach mit Tagungsleiter Ulrich Höfer.

Laserphysiker Ulrich Höfer (Bild: Uni Marburg)

4 Tage Konferenz, 120 Physiker auf einem Fleck. Herr Höfer, was kommt dabei heraus?
Zunächst interessante Diskussionen. Die Resultate sind da oft verblüffend und nicht vorhersehbar. Kollegen aus Berkeley in Kalifornien und New York interessieren sich für unsere Messtechnik mit dem Laser. Jetzt planen wir gemeinsame Projekte mit der Columbia Universität in New York. Immerhin eine der Top-Unis der USA.

New York — das verspricht ja interessante Dienstreisen für die Marburger Physiker?
Die Wissenschaft steht immer im Mittelpunkt (lacht). Eine Forschungsreise sieht ja vielfach so aus, dass man morgens mit dem Flieger ankommt, die Konferenz besucht und am übernächsten Tag wieder abfliegt.

Also kein Musical am Broadway?
Das steht noch nicht zur Debatte. Für mich ohnehin lieber die MET.

Was bringt das Ganze?
Wir sind für die Weiterentwicklung unseres Sonderforschungsbereichs ein gutes Stück voran gekommen. Die US-Kollegen wollen mitmachen. Das verspricht spannende Physik und beste Chance für die Zukunft.

Spielt der Ort einer Konferenz eine Rolle?
Natürlich bieten die historischen Orte wie die Alte Aula und das Schloss in Marburg eine besondere Anregung, um ins Gespräch und auf neue Ideen zu kommen. Unsere Gäste waren jedenfalls begeistert und werden gerne wiederkommen.


Daphne Tokas fischt Mikroplastik. (Bild: m_)
(Bild: Daphne Tokas fischt Mikroplastik.)

Marburg. Das Gefährliche am Mikroplastik sieht man nicht, auch wenn Daphne Tokas mit Kaffeefilter die Minikügelchen aus Peeling und Shampoo heraus fischt: Die Kügelchen gelangen übers Abwasser in Vorfluter und Flüsse (Kläranlagen halten sie nicht zurück) und dann in die Meere. Dort sinken sie auf den Grund. Giftstoffe lagern sich an den Kügelchen an. Plankton nehmen die Stoffe auf. Sie gelangen in die Nahrungskette zurück. Mikroplastik findet man nunmehr überall in der Natur. Laut Greenpeace-Aktivistin Daphne Tokas hat der Verbraucher das in der Hand: Seine Kaufentscheidung beeinflusst den Lauf der Dinge. In der Zutatenliste etwa von Kosmetika stehen die Plastikbestandteile drauf: AC, ACS, EVA, Nylon-6, Nylon-12, P-7, PE, PET, PP, PUR gilt es zu meiden. Doch der Verbraucher ist nicht allein schuld. Auch die Industrie trägt dazu bei, mit immer neuen Kunststoffideen Produkte dem Verbraucher anzudienen und in die Umwelt zu entlassen.


Die sagenumwobene Enigma gab den Auftakt zu einer Geheimsprachen-Reihe am Mathematikum in Gießen

Gießen. Geheimsprachen faszinieren. Schon Kinder erfinden mit der Löffelsprache spielerisch einen Code, um sich von Erwachsenen mit spitzen Ohren abzugrenzen. Die Kinder verdoppeln den Vokal einer Silbe, etwa „a“ zu „alewa“, und verschlüsseln die Frage „Hast du Zeit?“ zu „Halewast dulewu Zeileweit?” Erwachsene Ohren sind dafür zu träge oder zu ungeübt. Sie verstehen nur einen Einheitsbrei. In Schriftform ist der Code indes sofort geknackt, da das Muster offenbar wird.

In der Geschichte des Verschlüsselns haben denn auch Heerscharen an Mathematikern versucht, Geheimsprachen – also Verschlüsselungssysteme – zu erfinden, die keinerlei Muster aufwiesen. Andere wiederum setzten alles ein, um eben doch solche Muster fürs Codeknacken zu finden. Die einen meinten, das System sei sicher. Die anderen haben es dann doch geknackt. So auch bei der Enigma.

Albrecht Beutelspacher und die Enigma im Mathematikum. (Bild: m_)
(Bild: Albrecht Beutelspacher und die Enigma im Mathematikum.)

Das Mathematikum in Gießen hat jetzt so eine sagenumwobene Verschlüsselungs-Maschine des Zweiten Weltkriegs erworben. Ein Nachbau. 30.000 Euro teuer, 12 Kilogramm schwer. Für besondere Anlässe holt Museumsdirektor Albrecht Beutelspacher das Scheibmaschinen-artige Gerät aus der Vitrine. Dann dürfen unter Aufsicht und Anleitung auch Besucher in die Tasten hauen. Der Auftritt von Joel Greenberg aus den englischen Bletchley Park war so ein Anlass.

Der Mathematiker und Historiker Greenberg erläuterte im Rahmen einer dreiteiligen Enigma-Vortragsreihe die Entstehungsgeschichte der Maschine, ihre Verwendung durch nazideutsche Militärs und Behörden sowie die Entschlüsselung. „Durch das knacken der Enigma ist der 2. Weltkrieg sicher um zwei Jahre verkürzt worden. Das hat ungezählten Menschen das Leben gerettet“, erklärt Greenberg.

Nazideutsche Einheiten verschlüsselten Botschaften, wie etwa Befehle oder Wetterberichte, mit der Enigma in eine Art Buchstabensalat. Der wurde dann über Funk per Morse-Alphabet versandt. Jeder konnte mithören und mitschreiben (ähnlich wie heute im offenen Internet), doch der Buchstabensalat blieb erst mal ungenießbar. Fürs Codeknacken und die Entschlüsselung bauten die Briten ab 1938 einen Landsitz, den Bletchley Park, zu einer Baracken-Kleinstadt mit rund 10.000 Beschäftigten aus. Darunter befanden viele Spezialisten etwa für Mathematik wie Alan Turing und Gordon Welchman oder für Sprachwissenschaften wie Dilly Knox. Die Mathematiker suchten beispielsweise nach Mustern und Lücken im System. Ein Fauxpas in der Konstruktion der Enigma war beispielsweise, dass beim Drücken eines Buchstabens nie der gleiche Buchstabe heraus kam. Die Sprachwissenschaftler versuchten „wahrscheinliche Worte“ zu raten, etwa „Oberkommando“ oder „Wetterbericht“, um das Entschlüsseln zu vereinfachen und abzukürzen.

Albrecht Beutelspacher und Joel Greenberg. (Bild: m_)
(Bild: Albrecht Beutelspacher und Joel Greenberg)

Wenngleich viele Informationen noch unter Verschluss sind, Bletchley Park ist seit dem Jahr 1991 für die Öffentlichkeit zugänglich und als Museum hergerichtet. „Hunderttausende Funksprüche wurde dort im zweiten Weltkrieg entschlüsselt“, erklärt der Historiker Greenberg. In Teilen wurde die elektro-mechanisch arbeitende Enigma nachgebaut und simuliert, ferner setzten die Codeknacker auf eine automatisierte Datenverarbeitung, den Vorläufern moderner Computer. Dauerte es Anfangs etliche Stunden, einen Funkspruch zu dekodieren, brauchten die Briten später nur Minuten.

Stress und Katastrophenstimmung kam immer dann auf, wenn die Deutschen ihre Verschlüsselungssysteme änderten. Dann mussten die Briten unter Umständen das Puzzlestück ganz von vorn beginnen. Dabei half aber, dass man Engimas in aufgebrachten U-Booten samt Anleitungen und Codebüchern fand. Meist machten die Analysten von Bletchley Park, das rund 50 Kilometer nördlich von London liegt, genau dann Fortschritte, wenn den deutschen Bedienern der Enigma ein Bedienungsfehler unterlief.

Und die traten zuhauf auf. Beispiele sind: Ein Fernmelder sendet den Text zweimal. Beim zweiten Eintippen auf der Schreibtastatur entstehen aber unwillkürlich Tippfehler oder -varianten. Anhand der unterschiedlichen Codierung des gleichen Texts können die Analysten besser auf den zugrunde liegenden Schlüssel schließen. Die Engländer nannten so einen Treffer einen „kiss“ (Kuss). Oder: Dieselbe Nachricht wird mit verschiedener Verschlüsselung an mehrere Adressaten versandt.

Häufig provozierten die Engländer solche Konzept- oder Bedienfehler. Das nannten sie dann „Gartenpflege“. Ziel war immer, den für den aktuellen Tag, ab exakt 00:00 Uhr gültigen Tagesschlüssel zu knacken. Dann lagen alle Funksprüche für den Mithörer offen. Da die Deutschen über rund 120 Enigma-Netzwerke verfügten, mussten entsprechend viele Codes geknackt werden.

Militärische Anwendungen stehen hier ganz klar als Geburtshelfer der modernen Datenverarbeitung und Computerei. Und auch sonst hatte Greenberg noch einige Überraschungen parat. Genauso wie heute die sogenannten Meta-Daten helfen, Bewegungsprofile oder Freundeskreise von Personen zu erstellen, konnten auch die Briten im 2. Weltkrieg aus Daten wie „Wer mit wem kommuniziert“ Kommandostrukturen herausarbeiten. Für jede entschlüsselte Person wurde eine Karteikarte angelegt, worauf jegliche Information zu dieser Person gesammelt wurde.

Inzwischen ist die Sammelwut in der digitalen Wirtschaft angekommen. Auch die Onlinedienste wie Amazon, Facebook und Google legen systematisch ihre Kundenprofile an. Und der US-amerikanische Geheimdienst NSA saugt im Internet alles ab, was verwertbar erscheint. Seine Mathematiker scheinen sich aber an aktuellen Verschlüsselungssystemen die Zähne ausgebissen zu haben, sodass der Geheimdienst sogenannte Hintertüren fordert oder Computerkonzerne wie Apple zur Kooperation zwingen will. Am Grundsatz hat sich über einhundert Jahre nichts geändert. Die Geheimdienste setzen alles ein, um den Code der Anderen zu brechen: Spionage, Drohung, viel Personal und extreme Rechenpower.
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In weiteren Enigma-Vorträgen gehen zwei hochkarätige Forscher auf die Kunst des Verschlüsselns ein. Am 15. März referiert Ansgar Heuser über „Von der Magie zur Wissenschaft - Kryptographie in Vergangenheit und Gegenwart”. Heuser war einmal der Chef-Kryptograph des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI). Spannend wird’s auch am 25. April. Dann stellt sich Jörg Schwenk mit seinem Vortrag “Der Algorithmus AES und wie man ihn knacken kann” der Frage, wie sicher unsere Bankgeschäfte und Kommunikation sind. Die beruhen nämlich auf dem Verschlüsselungsalgorithmus AES. Jörg Schwenk erforschte Sicherheitstechniken bei der Deutschen Telekom und hat jetzt einen Kryptographie-Lehrstuhl an der Ruhr-Universität Bochum. Die Vorträge finden jeweils um 19.30 Uhr im Mathematikum Gießen statt. Eintritt für fünf Euro. Für Schülerinnen, Schüler und Studierende ist der Eintritt dann frei.


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