Sehen, entdecken und wissen

Fotografie zeichnet Wissenschaft auf, und Fotografie ist Wissenschaft

Mit freundlicher Genehmigung von Hubble.

Als Physiker mit Leidenschaft für die Fotografie blicke ich gerne auf die Höhepunkte der Entdeckung zurück, die die Fotografie in allen Bereichen der Wissenschaft festgehalten hat.

In meinem eigenen Gebiet der Physik wird Fotografie nicht nur verwendet, um Entdeckungen aufzuzeichnen, sondern auch, um Entdeckungen zu machen. In diesem Stück zeige ich Ihnen, wie die Fotografie seit 150 Jahren an der Spitze der menschlichen Entdeckung steht.

Edwin Hubble und Andromeda

Der Astronom Edwin Hubble erkannte zunächst, dass Andromeda (oder M31) kein so genannter Spiralnebel war. Er verwendete Cepheid-Sterne, die in regelmäßigen Abständen pulsieren und deren Helligkeit bekannt war, um die Entfernung zu Andromeda zu berechnen, und fand sie viel zu weit entfernt, um in unserer eigenen Milchstraße zu sein. Er entdeckte, dass Andromeda sein eigenes "Inseluniversum" war. Diese Universen wurden später in Galaxien umbenannt.

Seine Entdeckung veränderte über Nacht unsere Wahrnehmung des Universums. Die Milchstraße war nicht mehr die einzige Galaxie; es gab andere, von denen jede Dutzende von Milliarden bis Hunderte von Milliarden von Sternen enthielt. Das Universum wurde über Nacht doppelt so groß. Fotografie war der Schlüssel.

Hubbles Originaldia mit eigener Beschriftung. Bild mit freundlicher Genehmigung von Himmel und Teleskop.

Hubble benutzte ein 100-Zoll-Teleskop am Mount Wilson, um eine vierstündige Belichtung auf einer lichtempfindlichen Glasplatte vorzunehmen. Dieses Bild und nachfolgende Bilder zeigten ihm die Existenz von Cepheid-Variablen, was seine Entdeckungen ermöglichte.

Das Hubble-Weltraumteleskop wurde 1990 gebaut und auf den Markt gebracht, zu Ehren von Hubble und in Anerkennung der Bedeutung seiner Entdeckung. Das Bild oben in diesem Stück ist eine Deep Field-Fotografie, die von diesem Teleskop aufgenommen wurde.

Rosalind Franklin und DNA (‘Photo 51’)

Foto 51. Mit freundlicher Genehmigung der BBC.

Foto 51 war das fehlende Stück bei der Entdeckung der DNA-Struktur. Es ist ein Röntgenbeugungsbild von kristallisierter DNA, das auf einer lichtempfindlichen Platte wie Hubbles Bilder aufgenommen wurde.

Mit Foto 51 konnten Watson und Crick die Struktur der DNA bestimmen: eine Doppelhelix aus antiparallelen Strängen, die durch Basenpaare miteinander verbunden sind. Das Foto von Rosalind Franklin gab nicht nur Auskunft über die Struktur der DNA, sondern auch über die Parameter für ihre Größe.

Franklins Foto wird kontrovers diskutiert, da Watson und Crick es ohne ihre Erlaubnis verwendeten, um daraus die endgültige Struktur der DNA abzuleiten. Zusammen mit Maurice Wilkins erhielten Watson und Crick den Nobelpreis für ihre Entdeckung. Franklin wurde nicht berücksichtigt, da sie vor vier Jahren gestorben war.

Die Mondlandungen

Bootprint auf der Mondoberfläche. Mit freundlicher Genehmigung der NASA.

Es gibt wenige Momente in der Wissenschaft, in denen die Fotografie so im Mittelpunkt stand wie die Mondlandungen. Neil Armstrong und Buzz Aldrin waren mit Hasselblad-Kameras ausgestattet und konnten die Momente festhalten, in denen Menschen zum ersten Mal einen Himmelskörper betraten, der nicht die Erde war.

Bei allen Mondlandungen verwendeten Astronauten die Fotografie nicht nur, um Momente auf einer anderen Welt festzuhalten, sondern auch für echte wissenschaftliche Forschung.

Zu den fotografischen Zielen gehörten hochauflösende Panoramabilder des Mondes zur präzisen Kartierung der Mondoberfläche und zur Untersuchung der Reflexionseigenschaften von Mond und Erde. Die Dokumentation betrieblicher Aufgaben und Experimente war ebenfalls von zentraler Bedeutung.

Buzz Aldrin auf dem Mond. Mit freundlicher Genehmigung der NASA.

Nahaufnahmen

Während wir mit Hubble die Macht der Fotografie gesehen haben, Dinge auf der tiefsten und größten Ebene zu betrachten, enthüllt die Fotografie auch die winzigen Kosmologien der Natur. Ecken der materiellen Realität zeigen sich, wenn die Makrofotografie Universen enthüllt, die für das menschliche Auge nicht verfügbar sind.

Mit freundlicher Genehmigung von Monovisions.

Der deutsche Fotograf Albert Renger-Patzsch war einer der Ersten, der die Welt aus dieser neuen Perspektive betrachtete. Obwohl seine Bemühungen in ihren Absichten nicht wissenschaftlich waren, zeigen sie doch, wie die Fotografie eine grandiose Brücke zwischen Kunst und Wissenschaft schlagen kann.

Künstler und Wissenschaftler stellten fest, dass durch das Zerkleinern der Realität in immer kleinere Stücke neue Formen des ästhetischen und wissenschaftlichen Interesses entstanden. Das Bestreben, die Welt in immer kleinere Teile zu zerlegen, setzt sich auch heute noch mit der Verwendung der Elektronenmikroskopie fort, um eine Vielzahl faszinierender Phänomene zu untersuchen. Eine solche Mikroskopie ist so leistungsfähig geworden, dass sie einzelne Atome auflösen kann.

Der Higgs Boson

Mit freundlicher Genehmigung der New York Times.

Die Fotografie dient natürlich nicht nur dazu, Entdeckungen zu machen, sondern sie auch zu dokumentieren. Das Foto oben stammt von einer Konferenz am CERN im Jahr 2012 und zeigt den Moment der Enthüllung der Entdeckung des Higgs-Bosons. Wir können die Freude sehen, die ein 50-jähriges wissenschaftliches Experiment hervorgebracht hat.

Für mich ist diese Begeisterung der Inbegriff dafür, warum Menschen forschen und warum es sich lohnt, Wissenschaft zu betreiben.

Sehen, entdecken und wissen.