Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Am 30. Januar 2009 führten die Schülerin Cerstin Claassen und die Schüler Thilo Mittag, Hauke Mönck und Wilko Neu (Berufsbildende Schulen 2 Aurich) ein Interview mit dem Nobelpreisträger für Physik 2007, Professor Dr. Grünberg. Betreut wurden sie von der Lehrkraft Brigitte Klaaßen.
Herr Professor Dr. Grünberg, als erstes möchten wir Sie darum bitten, uns einen kleinen Überblick über Ihren Werdegang zu geben.
Ich bin 1939, vor Beginn des Krieges – ein Friedenskind sozusagen – in Pilsen geboren. Mein Vater war Diplomingenieur bei den Skoda-Werken, meine Mutter kam aus dem Egerland, das ist auch nicht sehr weit von dort. Nach dem Krieg sind wir ausgesiedelt worden und kamen nach Nordhessen in eine Kleinstadt namens Lauterbach. Dort habe ich 9 Jahre lang das Gymnasium besucht. Ich empfinde es so, dass ich in dieser Kleinstadt aufgewachsen bin – ich habe auch noch sehr viele Kontakte dorthin. Nach dem Abitur fing ich in Frankfurt mit dem Physikstudium an und bin nach dem Vordiplom nach Darmstadt an die Technische Hochschule übergewechselt. 1966 habe ich dort mein Diplom gemacht und habe noch im selben Jahr geheiratet. 1969 promovierte ich und bin dann mit meiner Frau für 3 Jahre nach Ottawa, der Hauptstadt Kanadas, gegangen, wo ich bis 1972 an der Universität tätig war. Dann hat sich eine Möglichkeit aufgetan, in Jülich anzufangen als wissenschaftlicher Mitarbeiter in einem Institut für Magnetismus, und das habe ich auch gerne gemacht, da es ganz gut gepasst hat von meinen Interessen und meiner Ausbildung her. Dort bin ich seit 1972 tätig gewesen, unterbrochen durch einige Auslandsaufenthalte – ein Jahr war ich in den USA in Chicago und ein halbes Jahr in Japan. Inzwischen hatte ich einige hübsche Ergebnisse an diesen geschichteten magnetischen Strukturen, die aus verschiedenen Filmen bestehen, die übereinander gestapelt sind, gefunden. Der erste interessante Effekt war die antiferromagnetische Zwischenschichtkopplung, die benachbarte ferromagnetische Schichten in ihrer Magnetisierung antiparallel stellt. Das sind dünne Filme, gestapelte Strukturen, wie ich schon sagte, die aus ferromagnetischen und nichtferromagnetischen Materialien bestehen, und unter geeigneten Bedingungen richten sich diese durch die nichtferromagnetischen Schichten getrennten ferromagnetischen Schichten antiparallel zueinander aus. Das war das erste wirklich bemerkenswerte Ergebnis. Darauf aufbauend haben wir auch den Magnetowiderstandseffekt gefunden, der sich bei dieser antiparallelen Ausrichtung einstellt. Das ist dann sehr schnell von der Industrie aufgegriffen worden, und man hat erkannt, dass das geeignet ist für empfindliche Sensoren, die man sehr klein machen kann, ohne dass die Empfindlichkeit verloren geht, und dass man das ausnutzen kann in den Festplattenlaufwerken. Dafür sind diese Sensoren gut, das hat man weltweit eingeführt. Inzwischen ist man sogar ein bisschen darüber hinaus. Man hat einen anderen Effekt gefunden, der ähnlich ist diesem, der von uns entdeckt wurde, und der jetzt schon eingesetzt wird und in Zukunft noch mehr eingesetzt werden wird, aber ganz fern am Horizont erscheint schon wieder unser alter Effekt in einer neuen Konfiguration. Also, das ist so ein Wechselspiel. Mal wird es verwendet, mal erfindet man wieder etwas Neues und dann kommt man wieder zum Alten zurück, weil das Alte auch wieder verbessert worden ist. So ist es ja auch bei diesen Chips in Fotokameras, die stehen in harter Konkurrenz mit den Festplatten, es gibt ja auch Computer, in denen nur diese Chips verwendet werden und nicht die Festplatten. Das ist mit unserem Riesenmagnetowiderstandseffekt genauso. Mal erscheint er sehr attraktiv, dann geht man zu einer neuen Technik über, weil die schon wieder weiter entwickelt ist, um anschließend wieder zum Alten zurückzukehren. So geht es immer hin und her. Das war ein ganz kurzer Abriss meines Werdeganges.
Sie haben gerade gesagt, dass Sie verheiratet sind und mit Ihrer Familie auch Ihre Auslandsaufenthalte durchgeführt haben. Wie war das denn zu vereinbaren – Privates und Karriere? Wir stellen uns das recht schwierig vor.
Meine Frau hat mich natürlich schon sehr unterstützt und hat sich um
die Familie gekümmert. Ich habe mich allerdings auch sehr für die Familie
eingesetzt. Die Familie empfinde ich mehr als Hilfe für mich. Man braucht
ja auch menschliche Unterstützung, das ist sogar die Hauptsache. Die
Hemden kann ich mir auch selber waschen, damit habe ich kein Problem.
Wichtiger ist, dass man einen Partner hat, mit dem man sich austauschen,
mit dem man alles diskutieren kann. Viele Dinge merkt man erst, wenn man
sie ausspricht, wenn man mit jemandem darüber reden kann. Man kann sich
viel in seinem Kopf zurechtlegen und Ideen haben, aber man merkt oft
erst, ob es richtig oder falsch ist, wenn man es mit jemandem diskutiert,
wenn man es ausspricht und eine Widerrede bekommt, wenn nicht alles
akzeptiert wird.
Die Familie sehe ich also eher als Hilfe denn als Handicap.
Was genau hat Sie dazu bewogen, in die Forschung zu gehen?
Ich würde sagen, reine Neugier. Mich haben eigentlich schon immer verschiedene Themen sehr interessiert. Im Moment bewegt mich außer der Physik und den Regeln des Magnetismus auch die Frage, wie es zu einem musikalischen Empfinden kommt. Warum empfinden wir z. B. gewisse Akkorde als sehr wohltuend, konsonant, während wir andere wieder als dissonant empfinden. Wie hängt das zusammen? Ich denke, ich bin in vielen Dingen einfach nur neugierig und möchte das gerne wissen. Aber das ist wahrscheinlich auch normal, dass einem viele Dinge auffallen und man wissen möchte, wie das zusammen hängt.
Sie haben gerade schon mal angesprochen, dass Sie für drei Jahre nach Kanada gegangen sind. Was hat Sie dazu bewogen, nach Ottawa zu gehen?
Abenteuerlust in erster Linie. Ich habe dabei gar nicht so sehr an Physik gedacht. Es hatte sich aber so ergeben, dass in Ottawa jemand war, der genau auf dem gleichen Gebiet gearbeitet hat wie ich in meiner Doktorarbeit. Ich habe ihn angeschrieben und dann ergab sich das so. Aber ich kann allgemein sagen, dass ich immer versucht habe – das sieht man auch an diesem Beispiel – eine gewisse Kontinuität zu bewahren, also nicht zu sehr in ein ganz anderes Gebiet hineinzuspringen, so dass man das wieder neu erarbeitet, sondern zu versuchen, von einem Gebiet langsam neue Gesichtspunkte aufzunehmen, Kontinuität zu bewahren in der Forschung. Damit bin ich auch ganz gut gefahren. Es gibt auch andere, die wollen etwas Neues, Aufregendes haben und lassen sich auch gerne stimulieren durch ganz neue Ideen, durch ein ganz neues Gebiet, aber das ist nicht so mein Ding. Mein Ding ist ein ständiger langsamer Wechsel von einem zum anderen, zu versuchen, möglichst das, was man schon gelernt hat, neu einzubringen, aber auch nicht stehenzubleiben, sondern einen gewissen Wechsel zu machen.
Sie haben für die Erforschung und die Entdeckung des GMR-Effektes (giant magnetoresistance – Riesenmagnetowiderstandseffekt) den Nobelpreis bekommen. Gab es auch Forschungsbereiche, die Sie persönlich interessanter fanden?
Ich bin jetzt in der Situation, dass ich auch eine gewisse Freiheit habe, mir neue Themen zu suchen. Ich bin aus dem Labor raus, d. h., die direkte Arbeit im Labor mache ich jetzt nicht mehr mit, die wird von meinem Nachfolger betreut, deswegen habe ich eine gewisse Freiheit, mich nach neuen Themen umzuschauen, die ich gerne aufarbeite und die ich in die Vorträge, die ich halte, einfließen lasse. Ich bekomme sehr viele Einladungen und möchte nicht immer nur über den Riesenmagnetowiderstandseffekt erzählen, sondern auch andere Themen haben. Die meisten Leute, die mich einladen, wollen natürlich auch wissen, wofür ich denn den Nobelpreis bekommen habe. Aber ich möchte nicht dabei stehen bleiben, weil es dann für mich irgendwann langweilig wird, wenn man immer nur dasselbe erzählt, deshalb versuche ich auch andere Themen aufzunehmen. Im Moment beschäftige ich mich mit der quantenmechanischen Verschränkung und dem EPR-Experiment. Das ist z. Z. ein sehr aktuelles und interessantes Thema. Ich versuche das für mich ein bisschen aufzuarbeiten und einigermaßen zu verstehen und dann auch in meine Vorträge einzubauen. Das ist dadurch möglich, dass man diese Experimente mit Elektronen machen kann, und zwar mit spinpolarisierten Elektronen, wobei der Elektronenspin die Hauptrolle spielt, und dort die Ablenkung eines Silberstrahls erhält. Das ist eines der fundamentalen Experimente für die Quantenmechanik, das auch in vielen Lehrbüchern als Beispiel angeführt wird. Auf diesem Experiment baut man die Quantenmechanik auf. Das sind Dinge, die eine starke Bedeutung für unser Verständnis von Natur haben. Verstehen wir heute schon alle quantenmechanischen Effekte in der richtigen Weise? Es gibt z. B. die Heisenbergsche Unschärferelation, die Einstein ja nicht glauben wollte. Das ist erkenntnistheoretisch alles noch ziemlich im Fluss, was letztendlich richtig und was falsch ist. In meinen Vorträgen versuche ich dann eine Brücke zu schlagen von meinem Forschungsgebiet zu einem anderen Gebiet.
Laut dem „Spiegel“ hätten Sie lieber eine bedeutende Entdeckung im Bereich Umwelt oder Energieeinsparung gemacht. Können Sie das erläutern?
Wenn man sich überlegt, was für die Zukunft wichtig sein wird – wo müssen wir wirklich etwas tun? –, dann ist es vor allem die Energiefrage. Im Braunkohlerevier rund um Aachen und Jülich erlebt man, dass dieses Tagebaugelände täglich immer größer wird und die Grube immer tiefer, und man weiß, dass alles endlich ist. Was sind schon 50 Jahre, wenn man das mit den geologischen Zeiträumen vergleicht, in denen diese Stein- und Braunkohlelager gebildet wurden? Das ist eine Sache, die man da erlebt, wie schnell das ausgebeutet wird. Was werden wir machen, wenn in 50 oder spätestens 100 Jahren alles ausgebeutet ist, im Vergleich zu geologischen Zeiträumen? Ich glaube, dass wir einen recht hohen Lebensstandard haben. Ich war öfter in Japan, und die Japaner haben diese Ressourcen, die Bodenschätze, die wir noch haben, nicht. Es gibt deutliche Unterschiede im Lebensstandard, wir genießen schon ein sehr hohes Niveau. Die Japaner sind sehr fleißig und bringen immer wieder neue Produkte auf den Weltmarkt, das tun wir nicht so, obwohl es immer heißt, unsere Außenbilanz sei sehr gut, so ganz schlecht stehen wir auch nicht da. Aber in Japan sieht man, wie sehr ein Volk darauf angewiesen sein kann zu produzieren und Außenhandel zu betreiben. Das darf uns nicht verloren gehen, denn dann haben wir gar nichts mehr. Die Japaner haben sich das noch ziemlich erhalten, sie haben von vornherein nicht so viele Bodenschätze. Wir leben viel stärker von unserer Braunkohle und brauchen die Energie nicht einzuführen. Deswegen haben wir auch einen deutlich höheren Lebensstandard als die Japaner. Aus all diesen Gründen bewegt mich diese Frage auch sehr, wie werden wir irgendwann die Braunkohle ersetzen können, wenn das ausläuft.
Ich möchte dann noch einmal auf den GMR-Effekt zurückkommen. Wie Sie vorhin schon erwähnt haben, sind durch diesen Effekt sehr kleine Festplatten mit sehr großen Kapazitäten möglich geworden und darauf basierend komplett neue Industriezweige entstanden, z. B. die ganze MP3-Entwicklung und insbesondere auch die iPod-Entwicklung. Haben Sie das Potential dieser Entwicklung von vornherein erkannt oder waren Sie selbst von dem Ausmaß überrascht?
Das letzte ist der Fall. Ich weiß nicht, ob ich wirklich sehr überrascht war. Was diese neue Technologie zur Folge haben kann, das habe ich schon gewusst, aber ich hatte nie an iPod oder ähnliches gedacht. Das hat mich dann schon überrascht. Natürlich freut es einen. Man hat da jetzt auch eine Anwendung bzw. sieht, was jetzt möglich geworden ist, das hat mich schon sehr gefreut. Ich hatte mich mehr um mein Labor und um die aktuelle Forschung gekümmert, ich war technisch nicht so auf dem Laufenden, was da vielleicht alles möglich wäre, sonst hätten wir vielleicht noch weitere Patente angemeldet. Das haben wir nicht getan, wir sind damals stehen geblieben bei der Patentierung von diesem neuen Riesenmagnetowiderstandseffekt und hatten vor allem an die Festplattenlaufwerke gedacht. Das hat auch wiederum seine Vorgeschichte. Damals war ein anderer, auch Magnetowiderstandseffekt, in der Diskussion, der sogen. anisotrope Magnetowiderstandseffekt, den man schon an einer einzelnen Schicht beobachten kann, der entdeckt wurde von Thomson. Dieser Effekt war der Vorläufer in den Festplattenlaufwerken ab ca. 1992. Der Riesenmagnetowiderstandseffekt war bereits bekannt, und so gab es eine parallele Entwicklung, so dass sie einige Zeit in Konkurrenz zueinander standen. Der anisotrope Effekt hat den Weg geebnet für den GMR, da die Technologie sehr ähnlich ist. Aber der Riesenmagnetowiderstandseffekt ist empfindlicher und besser geeignet und hat sich deshalb durchgesetzt und hat den anisotropen Effekt, der sozusagen Wegbereiter für unsere Technologie war, schnell abgelöst.
Hat Sie eigentlich die Entdeckung und Erforschung des GMR-Effektes vor besonders große Hindernisse und Herausforderungen gestellt?
Wir haben das nicht wirklich in die Anwendung gebracht, das macht ja dann die Industrie. Wir machen Grundlagenforschung und haben uns sehr gefreut, dass wir so einen hübschen Effekt gefunden haben. Die Größe des Effektes war nicht so riesig, aber man hat damals schon gesehen, dass es noch weitergeht, das sind nur erste Beispiele, wenn man die richtigen Materialien verwendet, dann kann man das Ergebnis noch steigern. Wir haben damals sofort gesagt, dass das als Patent angemeldet werden muss. Durch geeignete Materialien wird das sicher noch besser, aber dann muss das Prinzip schon patentiert sein.
Was macht Ihnen an Ihrer Arbeit besonders Spaß?
Ich habe selbst sehr viel im Labor gearbeitet und konnte das eigentlich nie lassen. Das war wie eine Sucht für mich, obwohl ich schon eine größere Arbeitsgruppe damals hatte – zehn Personen, Techniker und Studenten, denen ich auch mal die Arbeit hätte überlassen sollen. Aber mich hat es immer in den Fingern gekribbelt, ich musste selbst ins Labor, das macht mir einfach Spaß, ein schönes Experiment durchzuführen und es auszuwerten. Ich arbeite einfach gern im Labor.
Häufig ist Physik neben Mathematik für Schüler ein Fach, über das sie sagen: „Davor habe ich Angst.“ Haben Sie eine Idee, wie Schulen Unterricht so umstrukturieren können, dass sie die Schüler besser ansprechen?
Gerade mit der Mathematik stand ich auch oft in einem Zwiespalt. Ich finde, Mathematik ist schon schwierig, aber manchmal entdeckt man einfach die Schönheit einer Formel und denkt, warum die Natur das so macht und nicht anders. Sie hat auch eine gewisse Faszination und man müsste versuchen, diese Faszination mehr zu vermitteln. Man könnte ja Gedankenexperimente machen, wie wäre es, wenn das jetzt nicht so wäre, wenn die Formel anders aussähe – das könnte man ja mal diskutieren. Aber eine gute Idee habe ich da eigentlich auch nicht, wie man das noch verbessern könnte. Manche Dinge sind schwierig und man muss sich ihnen stellen. Da muss man sagen: „Ja, das ist harte Arbeit und ich tue mich schwer, das zu verstehen, aber ich muss da durch, ich muss das jetzt anpacken.“ Manches ist ja auch Gewöhnungssache, das merkt man immer wieder. Bei manchen Formeln denkt man, dass man das überhaupt nicht versteht und gibt sich nicht damit zufrieden und nach einiger Zeit akzeptiert man das und nimmt es an im Sinne einer Formelsammlung. Da haben sich genügend andere den Kopf drüber zerbrochen, ich akzeptiere das jetzt. Manchmal muss man die Dinge auch glauben.
Eine letzte Frage noch. Man hört in den Medien, dass gerade in den Naturwissenschaften der Nachwuchs fehlt. Sehen Sie das genauso?
Da gibt es widersprüchliche Meldungen. Ich war neulich in Wuppertal und die haben mir erzählt, dass sie gar nicht Herr werden der vielen Anmeldungen, die sie haben. Ich kann das nicht diskutieren, ich bin auch so wenig im Hochschulbetrieb drin. Wenn das heute so ist, kann sich das morgen schon wieder ändern. Man stellt Bedarfsanalysen auf und dann kommt es doch wieder anders. Ich kann nur feststellen, dass es widersprüchliche Aussagen hierüber gibt. Wenn man sich allerdings zu den Naturwissenschaften hingezogen fühlt, muss man sich bewusst sein, dass es harte Arbeit ist und man sich konzentrieren muss. Ohne harte Arbeit geht es nicht, man muss sich Selbstdisziplin angewöhnen und die Dinge durchziehen.
Herr Professor Dr. Grünberg, wir bedanken uns recht herzlich dafür, dass Sie sich Zeit genommen haben für uns. Wir wissen das sehr zu schätzen.