Robert Oppenheimer – Ein Leben im Dienste der Wissenschaft

Der jüdisch-amerikanische Physiker Julius Robert Oppenheimer, der häufig als „Vater der Atombombe“ bezeichnet wurde, hat ein großes wissenschaftliches Vermächtnis hinterlassen. Seine Errungenschaften zählen bis heute zu den wichtigsten Meilensteinen der Physik. Unter seiner Leitung erbaute das Team des sogenannten „Manhattan-Projekts“ die erste Atombombe, deren Einsatz in Hiroshima und Nagasaki maßgeblich zum Ende des Zweiten Weltkriegs beigetragen hat. Die große Zerstörungskraft dieser Waffe stürzte Oppenheimer jedoch in eine existenzielle und moralische Krise. Er weigerte sich deshalb an der Entwicklung der noch tödlicheren Wasserstoffbombe mitzuarbeiten. Dieses Jahr wäre der jüdische Wissenschaftler 120 Jahre alt geworden. Der zu seinem Leben erschienene Film „Oppenheimer“ wurde gerade in Hollywood mit sieben Oscars prämiert. (JR)

Von David Schimanowsky

Das Interesse an Julius Robert Oppenheimer ist im vergangenen Jahr im Zusammenhang mit dem Erscheinen des epischen biografischen Thrillers von Regisseur und Drehbuchautor Christopher Nolan besonders gewachsen. Oppenheimer ging als herausragender amerikanischer theoretischer Physiker, wissenschaftlicher Leiter des Manhattan-Projekts zur Entwicklung von Atomwaffen und aktiver Kämpfer für die Nutzung der Atomenergie zu friedlichen Zwecken in die Geschichte ein. Auf seinem dornigen Lebensweg gab es viele triumphale wissenschaftliche Entdeckungen, gesellschaftliche Missverständnisse und ungerechtfertigte Verfolgungen.

 

„Die Liebe zur Weisheit ist der Wegweiser des Lebens"

Robert Oppenheimer wurde am 22. April 1904 in New York City als Sohn von Julius Seligmann Oppenheimer geboren, der im Alter von 14 Jahren aus Hanau in die Vereinigten Staaten ausgewandert war und später durch den Import von Stoffen reich wurde. Roberts Mutter, Ella Friedman, stammte ebenfalls aus Deutschland, ließ sich in Paris in Malerei ausbilden, hatte ein Atelier in New York und wurde Kunstlehrerin. Er hatte auch einen jüngeren Bruder Frank, ebenfalls ein zukünftiger Physiker. Seit 1912 lebten die Oppenheimers in Manhattan in einem Haus mit einer Sammlung von impressionistischen Gemälden. Im Alter von fünf Jahren sammelte Robert Proben von Mineralien, die ihm sein Großvater aus Deutschland schickte, und mit 11 Jahren wurde er als Mitglied des New York Mineralogical Club aufgenommen und eingeladen, einen Vortrag zu halten, ohne dass man das Alter des Teenagers kannte.

Robert zeigte schon früh eine Begabung für Geisteswissenschaften und exakte Wissenschaften, interessierte sich für englische und französische Literatur, Physik und Mineralogie und nahm Unterricht in Chemie bei einem Privatlehrer. Den Stoff der dritten und vierten Klasse meisterte er in einem Jahr, die achte Klasse in sechs Monaten und wechselte dann in die neunte. Später gab Oppenheimer ehrlich zu: "Meine Kindheit hat mich in keiner Weise auf die Tatsache vorbereitet, dass es in dieser Welt grausame, bittere Dinge gibt". Nur ein "behütetes Familienleben“ habe ihm nicht „die normale, gesunde Möglichkeit eingeräumt, jemals ein Lausbub zu sein. Nach seinem Schulabschluss erkrankte Robert während eines Familienurlaubs in Europa an Colitis ulcerosa und musste sein Studium um ein Jahr verschieben. Er verbrachte den Sommer 1922 in New Mexico auf einer Ranch, machte einen sechstägigen Ausritt durch die Wüste und erholte sich vollständig.

Im Herbst schrieb er sich an der Harvard University ein. Zuerst wollte er Dichter werden, dann Architekt, studierte Griechisch und Latein, Geschichte und östliche Philosophie, schrieb Gedichte. Parallel dazu studierte er Chemie, Physik und Mathematik. In einem Semester meisterte er sechs Fächer und wurde in die studentische Ehrengesellschaft Phi Beta Kappa aufgenommen, was für die griechischen Worte steht: "Weisheitsliebe ist der Leitstern (eigentlich Kapitän oder Steuermann) des Lebens“. Bereits im ersten Studienjahr durfte er auf eigene Faust einen Masterstudiengang in Physik absolvieren und wurde von den Einführungsfächern befreit, um Leistungskurse zu belegen. Nachdem er die Vorlesungen über Thermodynamik von Professor Percy Williams Bridgman gehört hatte, begann er sich ernsthaft mit Experimentalphysik zu beschäftigen. Im Jahr 1925 schloss er sein Studium in Harvard mit Auszeichnung in drei statt vier Jahren ab.

Oppenheimer erfuhr, dass er am Christ's College in Cambridge angenommen worden war, und schrieb einen Brief an Ernest Rutherford, den Schöpfer des Planetenmodells des Atoms, mit der Bitte, in seinem Cavendish Laboratory arbeiten zu dürfen. Robert konnte unter der Bedingung, dass er einen grundlegenden Laborkurs absolvierte, dort seine Doktorarbeit beginnen. Er wurde beauftragt, Experimente unter Joseph Thomson durchzuführen, der das Elektron und die Isotope entdeckt hatte. Doch Oppenheimer merkte bald, dass er keine Lust auf Laborexperimente hatte. Nachdem er die psychologische Krise überstanden hatte, wandte er sich der theoretischen Physik zu, in der er bemerkenswerte Fähigkeiten zeigte.

1926 veröffentlichte Oppenheimer mehrere Arbeiten über die quantenmechanische Behandlung von Fragen der Atomstruktur, wodurch er Max Born kennenlernte und ihm ein Platz in seinem Promotionsstudium angeboten wurde. Robert nahm die Einladung an, in Deutschland bei einem der Begründer der Quantenmechanik, dem Direktor des Instituts für Theoretische Physik der Universität Göttingen, zu studieren. Dort lernte er die bekannten Physiker Niels Bohr, Paul Dirac und Enrico Fermi kennen. "Robert war sehr klug, so sehr, dass seine Kollegen am Ende froh waren, dass er in die USA ging", erinnert sich ein Freund. - Ich war erstaunt über sein Wissen. Bei Diskussionen unterbrach er ständig die Redner, stellte ihnen Fragen und beantwortete sie selbst.

In Göttingen interessiert sich Oppenheimer für die Theorie eines kontinuierlichen Farbspektrums bei der Zerlegung von Licht durch Brechung im Prisma. In Co-Autorenschaft mit Born veröffentlicht er einen Artikel "Über die Quantenbewegung von Molekülen", der die "Born-Oppenheimer-Näherung" enthält, die es erlaubt, Kern- und Elektronenbewegung im Rahmen der Quantentheorie zu trennen und die Berechnungen zu vereinfachen. Im März 1927 verteidigte der 23-jährige Oppenheimer dort seine Dissertation über theoretische Probleme der Spektren. Born bezeichnete sie als eine Arbeit von hohem wissenschaftlichem Wert, die weit über das Niveau gewöhnlicher Doktorarbeiten hinausgeht.

 

Führend in der theoretischen Physik

Im Jahr 1928 reiste Robert mit einem Forschungsstipendium nach Leiden. Beim Besuch des Paul-Ehrenfest-Instituts verblüffte er Professoren und Studenten mit einem Vortrag in niederländischer Sprache. An der UC Berkeley hält er Vorlesungen und arbeitet leidenschaftlich mit Doktoranden und Postdocs zusammen und beeindruckt sie mit seiner Gelehrsamkeit und seinem tiefen Intellekt. 1936 wurde Oppenheimer zum ordentlichen Professor in Berkeley befördert und war dort bis 1943 tätig. Er bildete eine Generation von Physikern aus, die von seiner Führung und intellektuellen Freiheit beeinflusst wurden.

Oppenheimers Forschungen in den 1930er Jahren konzentrierten sich auf Probleme der Quantenfeldtheorie, der Relativitätstheorie und der Energieprozesse subatomarer Teilchen. Sie wurden in der Richtung der theoretischen Astrophysik in Verbindung mit der allgemeinen Relativitätstheorie, der Kernphysik und der Quantenelektrodynamik durchgeführt. Im Jahr 1930 schrieb Oppenheimer auf der Grundlage von Diracs Arbeit eine Abhandlung, in der er die Existenz des Positrons vorhersagte. Zwei Jahre später wurde dieses Teilchen von K. Anderson in der kosmischen Strahlung entdeckt, wofür er den Nobelpreis erhielt.

1931 löste Robert Oppenheimer das als Ehrenfest-Oppenheimer-Theorem bekannte Problem, wonach Kerne, die aus einer ungeraden Anzahl von Teilchen-Fermionen bestehen, der Fermi-Dirac-Statistik und Kerne mit einer geraden Anzahl der Bose-Einstein-Statistik gehorchen sollten. Oppenheimer leistete einen wichtigen Beitrag zur Theorie der kosmischen Strahlenschauer und anderer hochenergetischer Phänomene, indem er die Formeln der Quantenelektrodynamik zu deren Beschreibung verwendete.

Zusammen mit seinen Studenten berechnete der Professor die Wirkungsquerschnitte für die Entstehung neuer Teilchen bei der Streuung energiereicher Gamma-Quanten im Bereich des Atomkerns. 1937 wandte er seine Ergebnisse über die Entstehung von Elektron-Positron-Paaren auf die Kaskadentheorie der kosmischen Strahlenschauer an. Zusammen mit W. Ferri verallgemeinerte er die Dirac-Theorie des Elektrons, indem er Positronen in sie einbezog und als Folge davon den Effekt der Vakuumpolarisation erhielt, und berechnete dann die Eigenschaften von Positronen. Mit seinem Doktoranden M. Phillips entwickelte er 1935 eine Theorie, die die Ergebnisse des Bombardements von massiven Kernen mit Teilchen hoher Energie erklärt. Sie besagt im Wesentlichen, dass ein Deuteron mit einem schweren Kern zusammenstößt und in ein Proton und ein Neutron zerfällt, wobei eines der Teilchen vom Kern eingefangen wird und das andere ihn verlässt (der "Oppenheimer-Phillips-Prozess"). Der Wissenschaftler berechnete auch die Dichte der Energieniveaus von Kernen, die Eigenschaften von Kernresonanzen, erklärte die Entstehung von Elektronenpaaren bei der Bestrahlung von Fluor mit Protonen und entwickelte die Mesonentheorie der Kernkräfte.

In den späten 1930er Jahren schrieb Oppenheimer eine Reihe von Artikeln über Astrophysik. Im ersten - "Über die Stabilität von Neutronenkernen von Sternen" - untersuchte er die Eigenschaften von Weißen Zwergen und schätzte die Mindestmaße des Neutronenkerns eines solchen Sterns unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen Neutronen. In dem gemeinsam mit seinem Schüler D. Volkoff verfassten Artikel "On massive neutron cores" (Über massive Neutronenkerne) zeigte er unter Berufung auf die allgemeine Relativitätstheorie, dass es eine Massengrenze für Sterne gibt, oberhalb derer sie die Stabilität von Neutronensternen verlieren und einen Gravitationskollaps erleben. Im Jahr 1939 verfassten Oppenheimer und sein Schüler H. Snyder eine Arbeit mit dem Titel "On Unlimited Gravitational Compression", in der sie die Existenz von Objekten vorhersagten, die heute als Schwarze Löcher bezeichnet werden. Die Autoren entwickelten ein Modell für die Entwicklung eines massereichen Sterns und stellten fest, dass für einen Beobachter, der sich mit der Sternmaterie bewegt, die Zeit des Kollapses endlich ist und für einen außenstehenden Beobachter die Größe des Sterns sich unendlich dem Gravitationsradius nähert. Diese Arbeiten sind die am häufigsten zitierten Veröffentlichungen Oppenheimers.

Robert Oppenheimer wurde dreimal für den Nobelpreis nominiert - 1945, 1951 und 1967. Er wurde für den Nobelpreis nominiert, gewann ihn aber nicht. Seine vielfältigen Interessen hinderten ihn daran, sich ganz auf eine bestimmte Aufgabe zu konzentrieren und sie zu Ende zu führen. Experten glauben, dass Oppenheimer einen Nobelpreis erhalten hätte, wenn er lange genug gelebt hätte, um eine experimentelle Bestätigung seiner Hypothesen zu erleben. Er wurde 1940 zum Mitglied der American Academy of Arts and Sciences gewählt, im Jahr darauf in die National Academy of Sciences aufgenommen und 1945 in die American Philosophical Society.

 

"Ich bin der Tod, der Zerstörer der Welten"

Während dieser ganzen Zeit verfolgte Oppenheimer besorgt die tragischen Ereignisse in Europa. Unter Physikern wurde über die Möglichkeit gesprochen, auf der Grundlage der kürzlich entdeckten Kettenreaktion in den Kernen schwerer Atome Naziwaffen von superzerstörerischer Kraft zu schaffen. Oppenheimer dachte über Möglichkeiten nach, Uran-235 aus natürlichem Uran abzuspalten und dessen für eine Kernreaktion erforderliche kritische Masse zu bestimmen. Und der Physiker Leó Szilárd, der die Emission von Neutronen bei der Spaltung von Urankernen entdeckt hatte, überredete 1939 Albert Einstein, F. Roosevelt vor der Gefahr für die Menschheit zu warnen, falls es den Nazis gelänge, eine Atombombe herzustellen.

Am 6. Dezember 1941 genehmigte das Weiße Haus ein beschleunigtes Programm zum Bau von Atomwaffen. Im Mai 1942 bot der Vorsitzende des Nationalen Komitees für Verteidigungsforschung, James Conant, Oppenheimer an, eine Gruppe in Chicago zu leiten, die sich mit Berechnungen für das beste Modell einer Atombombe mit schnellen Neutronen befassen sollte. Robert Oppenheimer nahm diese Arbeit mit Begeisterung auf und organisierte eine theoretische Sommerschule in Berkeley. Die Gruppe bestand aus den Physikern Hans Bethe, Edward Teller und seinen besten Studenten. Sie beschäftigte sich mit der Frage, was in welcher Reihenfolge getan werden musste, um eine Bombe zu bauen.

Um die Kernenergie für militärische Zwecke zu nutzen, wurde die Verantwortung für die Zusammenführung der Wissenschaftler der US-Armee übertragen. General Leslie Groves wurde zum militärischen Leiter dieser Aufgabe, die als Manhattan-Projekt bezeichnet wurde, ernannt. Er beauftragte Oppenheimer, ein geheimes Forschungslabor einzurichten und zu leiten, obwohl die Wahl des Kandidaten nicht allen gefiel. Viele zweifelten zwar nicht an den theoretischen Kenntnissen des Wissenschaftlers, aber sie waren sich nicht sicher, ob er die experimentelle Arbeit kontrollieren, ein Organisator und Verwalter werden konnte. Und ob man einem Mann, der in der Vergangenheit mit linken Gruppen in Verbindung gebracht worden war, vertrauen konnte.

Auf einer Hochebene in einer abgelegenen Gegend von New Mexico gründete Robert das Los Alamos Laboratory, das für die Erzeugung einer nuklearen Ladung verantwortlich war. In kürzester Zeit wurden Hunderte von Anlagen gebaut, und das Forschungszentrum beherbergte rund 3.000 Menschen. Oppenheimer vereinte bedeutende Wissenschaftler aus Europa, den Vereinigten Staaten und Kanada (darunter 12 Nobelpreisträger) in einem internationalen Team, das das Problem in kürzester Zeit löste. Im Sommer 1944 waren 129.000 Menschen an dem Projekt beteiligt, und 99 Prozent der Teilnehmer wussten nicht, wofür sie arbeiteten.

Die erste Atombombe der Welt, Gadget genannt, wurde am 16. Juli 1945 auf dem Trinity-Testgelände in der Wüste von New Mexico getestet. Robert war schockiert, er erinnerte sich an Zeilen aus der Bhagavad-Gita, der heiligen Schrift des Hinduismus: "Wenn das Licht von tausend Sonnen plötzlich am Himmel aufblitzen würde, wäre es wie ein Glanz, und ich wäre der Tod, der die Welten erschüttert." Zwanzig Jahre später erinnerte er sich: "Wir wussten, dass die Welt nie wieder dieselbe sein würde. Ein paar Menschen lachten, ein paar weinten, die meisten schwiegen. Und drei Wochen später, am 6. August, wurde die Uranbombe "Little Boy" über Hiroshima abgeworfen, drei Tage später über Nagasaki die Plutoniumbombe "Fat Man". Beide Bomben töteten 126.000 Menschen, und 90.000 weitere starben an den Folgen der Strahlung.

Die Beteiligung von Wissenschaftlern an der militärischen Forschung war beispiellos. Nach dem Krieg wurde das Manhattan-Projekt öffentlich, und als Ergebnis seiner Durchführung wurden Tausende von Entdeckungen patentiert. Oppenheimer wurde zum nationalen Symbol der Wissenschaft, zum "Vater der Atombombe" erklärt.

 

Verfolgung und Rechtfertigung

Angesichts der Folgen von Atombombenabwürfen setzte sich Oppenheimer für ein internationales Programm zur Kontrolle von Atomwaffen ein: "Sie ist eine Waffe der Aggression, des Angriffs und des Terrors. Wenn sie jemals wieder eingesetzt wird, könnte es viele neue Opfer geben." Die US-Behörden glaubten, dass die UdSSR die Atomenergie erst in einem Dutzend Jahren beherrschen würde, und verlangten, dass die Entwicklung der Wasserstoffbombe beschleunigt werden sollte. Oppenheimer wusste jedoch um den Stand der Forschung in der UdSSR und versuchte, das tödliche Wettrüsten zu stoppen und eine internationale Agentur zur Entwicklung der Atomindustrie zu gründen. Von 1947 bis 1952 war er Vorsitzender des Allgemeinen Beratenden Ausschusses und sprach sich gegen die Entwicklung der Wasserstoffbombe aus. Er geriet in Konflikt mit Teller, der an thermonuklearen Waffen arbeitete.

Oppenheimers Anti-Kriegs-Haltung zog den Zorn einiger US-Politiker während der neuen Welle der Roten Gefahr auf sich. Am 21. Dezember 1953, kurz nachdem der Wissenschaftler aus England zurückgekehrt war, wo er eine Reihe brillanter Radiovorträge gehalten und die Ehrendoktorwürde von Oxford erhalten hatte, wurde er vom Vorsitzenden der Atomenergiekommission, L. Strauss, vorgeladen und ihm ein Schreiben überreicht, das eine Anklage darstellte, die auf Geheimdienstberichten aus zehn Jahren beruhte. In dem Schreiben wurden Zweifel an Oppenheimers "Wahrhaftigkeit, seinem Verhalten und sogar seiner Vertrauenswürdigkeit" geäußert.

 

Vermächtnis und Gedenken

Robert Oppenheimer war, so ein Freund, "einer der seltsamsten und komplexesten Menschen". Er war labil, melancholisch und tat oft Dinge, die eindeutig zu seinem eigenen Nachteil waren, vor allem bei Ermittlungen über seine Loyalität. Im Laufe seines Lebens erlebte er mehr als einmal Phasen der Depression. "Ich brauche die Physik mehr als meine Freunde", sagte er einmal.

Oppenheimer wies in seinen Reden und Artikeln immer wieder auf die Komplexität des Umgangs mit der Macht des Wissens in der Welt hin. Im Jahr 1953 hielt er im Radio eine Vortragsreihe "Science and Understanding", 1955 veröffentlichte er eine Sammlung von Vorträgen "Open Mind" über Atomwaffen und Kultur. Oppenheimer besuchte Europa und Japan mit Vorträgen über die Geschichte der Wissenschaft, ihre Rolle in der Gesellschaft und die Natur des Universums. Im September 1957 verlieh ihm Frankreich den Orden der Ehrenlegion, und im Mai 1962 wurde er zum ausländischen Mitglied der Royal Society of London gewählt.

Ab 1954 verbrachte Oppenheimer mehrere Monate im Jahr auf der Insel St. John (Jungferninseln). Er kaufte dort ein Stück Sandstrand, baute ein Strandhaus und segelte mit seiner Frau Kitty, Tochter Toni und Sohn Peter. Robert war seit seiner Jugend ein begeisterter Raucher, und 1965 wurde bei ihm Kehlkopfkrebs diagnostiziert. Nach einer erfolglosen Operation unterzog er sich einer Radio- und Chemotherapie, doch die Behandlung blieb wirkungslos, und er starb am 18. Februar 1967 in seinem Haus. An einem Gedenkgottesdienst an der Princeton University nahmen 600 seiner Kollegen und Freunde teil. Oppenheimer wurde eingeäschert, Kitty brachte die Urne nach St. John's und verstreute die Asche von einem Schnellboot aus über dem Meer.