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Am 30. April vor hundert Jahren hat Albert Einstein seine bahnbrechende Arbeit «Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen» abgeschlossen. Drei Monate später reichte er sie als Dissertation an der Universität Zürich ein. Sie ist eine der fünf bedeutenden Veröffentlichungen, die der damals 26-jährige Physiker innerhalb weniger Monate als Angestellter am Patentamt in Bern schrieb.
Unter anderem war das die Spezielle Relativitätstheorie, in der Einstein die physikalischen Grundbegriffe von Raum und Zeit revidierte und auswelcher die wohl berühmteste aller Gleichungen stammt: E = mc2. Ebenfalls darunter war die Veröffentlichung seiner kühnen Lichtquanten-Hypothese, für die Einstein 1922 der Nobelpreis für Physik verliehen wurde.
Und die Atome gibt es doch …
Von den fünf Arbeiten aus dem Jahr 1905 ist Einsteins Dissertation «Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen» am wenigsten bekannt. Zu Unrecht, denn sie ist nicht nur von prinzipieller Bedeutung – sie gehört auch zu den am häufigsten zitierten wissenschaftlichen Veröffentlichungen überhaupt. Anhand von Daten über Zuckerlösungen mit bekannter Konzentration und einer neuen Formel für die Diffusion zeigte er, wie sich aus der Zähflüssigkeit (Viskosität) die Molekülgrösse sowie die in der Chemie wichtige Avogadro-Zahl (Anzahl Moleküle in einem Mol) bestimmen lassen. Dies brachte Einstein den ersten grossen Erfolg bei seinen Bemühungen um Belege für die damals noch umstrittene Existenz der Atome.
17-seitige Dissertation mit breiter Wirkung
Die Dissertation hat eine ausserordentliche Breite von Anwendungen gefunden. Zum Beispiel wird sie in ökologischen Untersuchungen zitiert, welche die Ausbreitung von kleinsten Flüssigkeitstropfen (Aerosolen) in der Atmosphäre behandeln. Einsteins Arbeit findet aber auch in der Molkereikunde Erwähnung, etwa wenn es um das Verhalten von Kaseinpartikeln in Milch bei der Käsezubereitung geht. Andere Anwendungen finden sich in der Petrochemie oder der Bauindustrie.
Doch die Bedeutung von Einsteins Arbeit wurde anfangs nicht erkannt: Carl Seelig berichtet in seiner Einstein-Biographie, dass ihm Einstein lachend erzählt habe, wie ihm seine 17-seitige Dissertation zuerst von der Universität Zürich zurückgeschickt wurde mit der Bemerkung, sie sei zu kurz. «Nachdem er noch einen einzigen Satz eingeschaltet hatte, sei sie stillschweigend angenommen worden», schreibt Seelig.
Einstein hatte durch seine Arbeiten im Jahr 1905 und später in der Fachwelt Furore gemacht und war inzwischen zum anerkannten Physiker geworden. Überall wunderte man sich, dass der begabte Physiker nicht an einer Universität forschte, sondern immer noch am Patentamt in Bern arbeitete. Eine Berufung an eine deutschsprachige Universität war für Einstein jedoch nicht einfach, da zu dieser Zeit sein Fachgebiet, die theoretische Physik, noch schwach vertreten war und zudem keine der wenigen Stellen frei wurde.
Vier Jahre bis zur Berufung
Im Jahr 1909 klappte es dennoch: Einstein wurde zum Ausserordentlichen Professor für Theoretische Physik an die Universität Zürich berufen. Er konnte nun seinem Vorgesetzten am Patentamt kündigen. Dieser wusste offensichtlich nichts von Einsteins «Nebenbeschäftigung» und soll nach Berichten eines Arbeitskollegen ziemlich ungehalten auf den Kündigungsgrund reagiert haben: «Das ist nicht wahr, Herr Einstein – das glaube ich Ihnen nicht. Das ist ein fauler Witz!»
Einstein als begabter Lehrer
In Zürich ist Einstein von Beginn weg intensiv mit der Lehre beschäftigt. Dafür war er offensichtlich begabter, als dies aus seinen früheren Äusserungen zu schliessen ist. In der Einstein-Biografie von Carl Seelig erinnert sich der ehemalige Student und spätere Professor am Technikum in Winterthur, Hans Tanner, an die erste Vorlesung: «Als er in seiner etwas abgetragenen Kleidung mit den zu kurzen Hosen und der eisernen Uhrkette das Katheder betrat, waren wir eher skeptisch. Aber schon nach den ersten Sätzen hatte er durch die ungewohnte Art, in der er die Vorlesung hielt, unsere spröden Herzen erobert. Das ganze Manuskript, das er bei sich trug, bestand aus einem Zettel von der Grösse einer Visitenkarte, auf dem skizziert stand, was er mit uns durchnehmen wollte.»
Neben den zeitintensiven Vorlesungen gelang Einstein eine wichtige Studie zur «kritischen Opaleszenz», bei der er eine Formel für die Streuung von Licht an der Phasengrenze von Gas und Flüssigkeit herleitete. Zwar gefiel es Einstein in Zürich. Er war jedoch mit seinem Status als Extraordinarius nicht zufrieden und schaute sich deshalb nach einer anderen Möglichkeit um. Schon bald bot sich eine Gelegenheit: Die Deutsche Universität in Prag bot ihm eine Stelle als Ordinarius an. Einstein griff zu und verliess Zürich.
Veranstaltungen im Einstein-Jahr• Symposium: «Physics in the 21st Century – 100 Years after Einstein’s Annus Mirabilis», mit organisiert von der MNF und dem Institut für Theoretische Physik der Universität Zürich.7. bis 11. Juni 2005, ETH Zentrum, Audimax.7. bis 11. Juni 2005, ETH Zentrum, Audimax.• Ausstellung: «Einstein in Zürich» im ETH Zentrumvom 1. bis 29. Oktober.vom 1. bis 29. Oktober
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