Die Erforschung unbekannter Welten

Von Kakteen, Mars-Höhlen und Weltmodellen.

Die Suche nach dem Unbekannten war die große Klammer von Herbert W. Frankes Schaffen.

Er suchte neue Welten ganz real als Wissenschaftler – etwa in dunklen Höhlen mit tagelangen Expeditionen – und virtuell in den Weiten des Kosmos und der irdischen Zukunft mit seinen literarischen Werken. In der Kunst suchte er das Unbekannte mit dem Einsatz neuer Maschinen zu ergründen und wollte damit auch die Ästhetik auf ein bisher unbekanntes rationales Verständnis bringen.

Neue Welten unter der Erde

Als Frankes größte wissenschaftliche Leistungen gelten seine höhlentheoretischen Arbeiten – darunter die Altersbestimmung von Stalagmiten mit Hilfe der C14-Methode und, darauf aufbauend, seine Forschungen zur Geochronologie, die er vor allem mit Mebus Geyh vom Niedersächsischen Amt für Bodenforschung realisierte. Für diese Arbeiten unternahm er zahlreiche Expeditionen, bei denen er mit Forschungsteams teils viele Tage unter der Erde lebte.

Kakteen und die Mathematik der Fibonacci-Zahlen

Kakteen waren für Franke seit den sechziger Jahren ein gern genutztes Forschungsobjekt; in seinem Kakteenhaus zog er hunderte dieser Pflanzen aus winzigen Samenkörnern. Mit Hilfe der damals brandneuen Rasterelektronen-Mikroskope gelang ihm der Blick in eine verborgene Welt. Das Wachstum kugelig wachsender Kakteen vom Typ Grusoni folgt dem Fibonacci-Prinzip, mit dessen fraktaler Mathematik sich Franke vertieft auseinandersetzte. Er suchte zudem nach biophysikalischen Alternativen zur Bestimmung von Sukkulenten: Rasterelektronen-Aufnahmen der Samen zeigten eine große Variabilität und boten eine eindeutige Klassifizierung auch außerhalb der Blütezeit – eine Methode, die sich bald durchsetzte und heute als Standard gilt.

Vom Höhlenfotografen zum generativen Künstler

Franke begann bereits bei seinen ersten Höhlenbegehungen mit fotografischen Dokumentationen. Die Schwierigkeit liegt in der Beleuchtung der Welt in Dunkelheit; er nutzte die Vielfachbelichtung – damals noch mit Magnesiumlicht –, um große Höhlenräume mit unterschiedlichen Lichtquellen auszuleuchten. So begann Frankes schriftstellerische Laufbahn ebenso wie sein bildkünstlerisches Werk tief unter der Erde. Abbildungen mit Licht waren für den Physiker aber nicht die einzige Möglichkeit, die Wirklichkeit zu „sehen“: Schon in den fünfziger Jahren experimentierte er auch mit Röntgenstrahlen, um alltägliche Objekte „in anderem Licht“ zu zeigen.

Blick ins Weltall: Vulkanhöhlen auf dem Mars

1997 sollte Franke auf der Jahrestagung der Vereinigung der Deutschen Höhlenforscher den Festvortrag halten. Statt eines Rückblicks fragte er, ob es auch außerhalb der Erde Höhlen geben könnte – eine bis dahin von der Planetenforschung nie aufgeworfene Frage. Da Kalkgebirge auf anderen Planeten unbekannt waren, dachte Franke an die zweite, vulkanische Art von Höhlen: die Lava-Höhlen. So blickte er zum Mars, wo der Olympus Mons mit 22 Kilometern Höhe der höchste bekannte Vulkan des Planetensystems ist – in den umliegenden Lavafeldern, so vermutete Franke, müssten sich ausgedehnte Höhlenräume befinden. Wenige Jahre später lieferte die NASA den Beweis: Auf Orbit-Fotos waren die schwarzen Öffnungen von Schachthöhlen und sogar Teile der Seitenwände zu erkennen. Der Mars wurde auch Schauplatz seines Romans Flucht zum Mars (dtv, 2007).

Alternative Universen: Weltmodelle zellularer Automaten

Historischer Text zur ZKM-Ausstellung „Wanderer zwischen den Welten“ (2010)

Aus moderner Sicht richtet sich die Frage, was die Welt zusammenhält, auf die Naturgesetze. Einen Hinweis, in welchem Sinn eine Erweiterung nötig sein könnte, liefert die Computerwissenschaft. Man kann es als Prinzip formulieren: Unsere Welt verhält sich so, als wäre sie mit bestimmten Zielsetzungen programmiert. Ich habe es in meinem Buch P-Prinzip (P für „Programm“) detailliert erklärt: Die fiktive Aufgabe wäre, eine Welt entstehen zu lassen, die „kreativ“ ist – fähig, sich zu entwickeln und immer wieder Neues hervorzubringen –, und das mit einem möglichst einfachen Programm. Zur Visualisierung bieten sich die zellularen Automaten an, deren bekanntester das Lebensspiel von John H. Conway ist.

Bei diesen Abläufen drängt sich eine Analogie zur Struktur unserer Welt auf: Das Schachbrett stellt den Raum dar, die Spielsteine fungieren als Elementarteilchen, und die Spielregeln übernehmen die Aufgabe der Naturgesetze. Stephen Wolfram entdeckte eine noch einfachere Möglichkeit – den eindimensionalen zellularen Automaten, bei dem die ganze Entwicklung in Bildfolgen überblickbar wird. Ich selbst habe in verschiedene zellulare Weltmodelle Zufallseinflüsse eingeführt – punktuell wirkende Störungen wie bei Quantensprüngen. Eine genauere Analyse führt zum überraschenden Ergebnis, dass sich nur in zufallsbeeinflussten Welten immer wieder neue Strukturen ausbilden können.

Vielleicht liegt das eigentliche Geheimnis unserer Welt im richtigen Verhältnis zwischen Ordnung und Zufall. Diese Situation erinnert daran, dass das ausgewogene Verhältnis zwischen Ordnung und Zufall auch für den Wert eines Kunstwerks maßgebend sein soll. Wenn das stimmt, dann kann die Kunst tatsächlich als ein Spiegelbild unserer Welt aufgefasst werden.Herbert W. Franke

Warum Tischtennis eigentlich unmöglich ist — und doch funktioniert

Der passionierte Tischtennisspieler Franke stieß in den sechziger Jahren auf die Frage, wie es einem Spieler überhaupt möglich ist, diesen Sport zu betreiben: Bei Schmetterbällen fliegt der leichte Ball mit bis zu 180 km/h hin und her – zu schnell, als dass das Gehirn aus der beobachteten Anfangskurve rechtzeitig die Flugbahn berechnen könnte. Franke kam zu dem Ergebnis, dass der geübte Spieler die Flugbahn bereits durch die Körper- und Schlägerhaltung des Gegenübers „antizipiert“ – schon bevor dieser den Schlag ausführt. Unter dem Titel Training der Antizipation veröffentlichte er dazu 1969 im Deutschen Ärzteblatt einen Artikel: Tischtennis bewegt sich an der Grenze des menschlichen Reaktionsvermögens und trainiert das Reagieren auf die Absicht, nicht auf die Handlung des Gegners.

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