Wenn der Würfel rollt

Der Zufall spielt in der Forschung eine entscheidende Rolle - sowohl im Forschungsprozess selbst als auch als Forschungsthema

Nachfolgend einige Beispiele, die dies belegen: Vieles ist dem Zufall überlassen. Ohne kreative Freiräume wird daraus aber kein Wissen entstehen.

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Im Grunde ist Forschen ja wie Fußball spielen: Bei zwei von fünf Fußballtoren ist der Zufall im Spiel, sagte der Sportwissenschafter Martin Lames von der Universität Augsburg gegenüber der Zeit. Abgefälschte Schüsse, Abpraller, ab und zu ist auch das Bein eines Verteidigers im Spiel. Der Ball fällt ins Netz, obwohl er eigentlich eine ganz andere Richtung als die zum Tor der Gegner genommen hat. Man kennt die berühmtesten zufälligen "Tore", die in der Forschung erzielt wurden: Der Naturforscher und Philosoph Isaac Newton soll 1665 unter einem Baum sitzend von einem Apfel auf dem Kopf getroffen worden sein, was ihm auf schmerzliche Weise verdeutlichte, wie die Erdanziehungskraft funktioniert. Schließlich formulierte er das Gravitationsgesetz.

Dem Zufall und möglicherweise auch einem gewissen Hang zur Vergesslichkeit ist die Entdeckung des Penicillin zu verdanken: Der Arzt Alexander Fleming ließ 1928 eine Streptokokken-Kultur in einer Petrischale im Labor stehen - und ging auf Reisen. Als er zurückkam, fand er Schimmelpilz vor, die einen Gutteil der Bakterien zerstörten. Bis zur Entwicklung des lebensrettenden Penicillins dauerte es zwar noch zehn Jahre - ein Anfang war aber getan. Als sich der amerikanische Ingenieur Percy Spencer nach dem Zweiten Weltkrieg einem Radargerät näherte, schmolz ein Schokoriegel in seiner Hosentasche. Das Magnetron im Gerät erzeugte Hitze. Nach Versuchen mit Maiskörnern, die aufplatzten, wurde schließlich die erste Mikrowelle gebaut, die zentrale Kochstelle vieler Singlehaushalte.

Aber auch die gegenwärtige Grundlagenforschung lebt von Zufällen: Erst kürzlich haben Forscher der ETH Zürich bei einer populationsgenetischen Untersuchung an Haien in freier Wildbahn ein Hybrid zwischen dem australischen und dem gewöhnlichen Schwarzspitzenhai entdeckt, das besonders robust gegenüber dem Klimawandel ist.

Die drei Prinzen

"Der Zufall spielt im Forschungsprozess eine wichtige Rolle, geht es doch darum, dass besonders in der Grundlagenforschung niemals genau feststeht, welche Ergebnisse am Ende dabei herauskommen oder wann man damit rechnen kann." So formuliert die aus Österreich stammende Wissenschaftsforscherin Helga Nowotny, Präsidentin des European Research Council (ERC), das Mantra von Wissenschaftern, die frei und ohne Zwänge arbeiten wollen. Man spricht von "Serendipity", in Anlehnung an das alte persische Märchen mit dem Titel The Three Princes of Serendip, in dem drei Prinzen einige zufällige Entdeckungen machen. Übertragen auf den Forschungsprozess heißt das für Nowotny: "Forscher erkennen die Bedeutung einer zufälligen Beobachtung, die nicht beabsichtigt war."

Zufall kann dabei Glück, aber auch Pech bedeuten: Ein französisches Forscherteam hatte zum Beispiel dieselbe Zusammensetzung der chemischen Elemente, die zur Supraleitung notwendig sind, buchstäblich vor Augen, erkannte jedoch nicht deren Bedeutung, die bei den späteren Nobelpreisträgern Karl Alexander Müller und Johannes Georg Bednorz zum wissenschaftlichen Durchbruch und 1987 zum Nobelpreis geführt hat. Der Freiraum, den sich Wissenschafter wünschen, inkludiert also auch die Gefahr des Scheiterns - und die Möglichkeit, dabei auf eine "andere Piste" zu gelangen, die nicht weniger spannend ist. Reneé Schroeder, Molekularbiologin an den Max F. Perutz Laboratories, erzählt oft, dass "man nur so etwas Neues entdeckt". In der industrienahen, von unternehmerischen Interessen gesteuerten Forschung vermutet man engere Grenzen.

Der Chemiker Peter Schuster, ehemaliger Präsident der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, zog bei einer Podiumsdiskussion das Beispiel Christoph Columbus heran, um seine diesbezüglichen Bedenken auszudrücken: Columbus hätte als Grundlagenforscher, der Indien entdecken wollte und in Amerika landet, wohl den Nobelpreis gewonnen. In der Industrieforschung wäre er gekündigt worden.

ERC-Präsidentin Helga Nowotny sieht den Unterschied nicht ganz so drastisch: Auch in der Industrieforschung spiele Kreativität eine Rolle, und es gebe auch dort die begehrten Freiräume. "Der gravierende Unterschied zur akademischen Forschung besteht darin, dass es strikte Zeitlimits gibt: Wenn es innerhalb eines festgesetzten Zeitraums keine erfolgversprechenden Ergebnisse gibt, wird das Projekt eingestellt."

Die Freiräume für Geistesblitze in langfristigen Projekten müsse man daher durch öffentliches Geld schaffen. Nur so könne sich die Kreativität der Wissenschafter entfalten. Nowotny zeigt sich aber auch von neu geschaffenen Strukturen, in denen sich "Serendipity" einstellen kann, beeindruckt. Das von der University of Washington entwickelte Onlinespiel "Fold it" wurde entwickelt, um ein gut gefaltetes Protein zu entwickeln, also ein Protein im Energieminimum. Dieses Crowdsourcing führte zur Entschlüsselung des Enzyms, das Aids beim Rhesusaffen hervorruft.

"Die Vorstellung ist weitverbreitet, dass Zufall einen unverzichtbaren Bestandteil kreativer Tätigkeit bilde", schrieb Douglas Hofstadter in der Logikbibel Gödel, Escher, Bach, die 1979 zum Bestseller wurde. Er verweist aber gleichzeitig auf die Programmierbarkeit von Kreativität. Ein Ansatz, der im Spiel "Fold it" wohl umgesetzt wurde.

Wissenschafter sind aber nicht nur Beobachter von zufälligen Ereignissen in Forschungsprojekten. Sie haben den Zufall längst auch als Thema ihrer Arbeit entdeckt. Berühmt ist das vom Psychologen Carl Gustav Jung als Synchronizität bezeichnete zufällige Aufeinandertreffen von Ereignissen, die für den Beobachter im inhaltlichen Zusammenhang stehen. Jung hörte von einer schwierigen Patientin, sie hätte von einem goldenen Skarabäus geträumt. Da sah er am Fenster einen europäischen Verwandten des Käfers und gab ihn ihr mit den Worten "Ihr Skarabäus".

Berechenbarer Zufall

Der Zufall kann nicht beeinflusst werden, lässt sich aber durch die Wissenschaften in manchen Fällen vorhersagen: Das Wetter von morgen, ein Ansammlung von Zufällen, wird dank Wahrscheinlichkeitsrechnung als "kalt" oder "warm" bezeichnet.

In der Quantenphysik ist sogar der Zufall nicht mit ähnlichen Ereignissen in der realen Welt vergleichbar, Innsbrucker Wissenschafter haben ein Kugelspiel mit Hindernissen für ihre Zwecke adaptiert. Die Kugeln passierten die Hindernisse entweder links oder recht. In der Quantenwelt trugen die Atome die Möglichkeit in sich, sowohl auf der einen als auch nach der anderen Seite zu passieren. Die Wissenschafter sind darauf übrigens nicht ganz zufällig gestoßen. Das Ergebnis war aufgrund der bekannten Überlagerung von zwei Quantenzuständen durchaus vorhersehbar. (DER STANDARD, Printausgabe, 01.02.2012)