Physiknobelpreise Späte Ehre für die genialen Digital-Erfinder

Die Physiknobelpreisträger 2009 gehören zu einer illustren Altherrenriege: Gemeinsam mit einigen anderen haben sie die Grundlagen für die digitale Gegenwart gelegt. Einige der Gründerväter haben ihre Auszeichnung schon - andere gehen leer aus. Sie passen einfach nicht in die Preis-Kategorien.
Glasfaserkabel: "Versorgungssystem, das unsere Kommunikationsgesellschaft ernährt"

Glasfaserkabel: "Versorgungssystem, das unsere Kommunikationsgesellschaft ernährt"

Foto: Corbis

Len Kleinrock wird wohl nie einen Nobelpreis bekommen. Dabei hat er gemeinsam mit Kollegen vor gut 40 Jahren die erste Datenverbindung zwischen zwei Computern hergestellt. Tim Berners-Lee auch nicht. Dabei hat er das WWW erfunden. Vint Cerf auch nicht. Dabei ist er mit der Entwicklung des TCP/IP-Protokolls für einen Großteil dessen verantwortlich, was das Internet sonst noch so kann.

Cerf zumindest wird darüber nicht übermäßig traurig sein, immerhin wurde ihm für seine Leistungen gemeinsam mit Robert Kahn im Jahr 2004 ein Turingpreis verliehen - und der gilt als "Nobelpreis für Informatik". Viele andere Gründerväter gingen aber bis heute leer aus.

In diesem Jahr nun bekommen der britisch-amerikanische Forscher Charles Kuen Kao und seine US-Kollegen Willard Boyle und George Smith gemeinsam einen Physiknobelpreis. Sie haben lichtempfindliche Chips und Glasfaserkabel entwickelt - die Grundlagen für Digitalkameras einerseits und die für Hochgeschwindigkeits-Internetleitungen andererseits.

Willard Boyle und George Smith veröffentlichten ihren Artikel mit dem Titel "Charge coupled semiconductor devices" (CCD) im Jahr 1970, die Erfindung selbst entwickelten sie im Jahr 1969 - und zwar beinahe en passant. "Die eigentliche Erfindung ereignete sich eines Nachmittags in einer Diskussion zwischen uns, die etwa eine Stunde dauerte", berichteten die beiden später. Den ersten CCD-Prototypen zu bauen hätte dann "etwa eine Woche" in Anspruch genommen.

Ums Fotografieren oder Filmen ging es den beiden zunächst gar nicht: Die CCD sollten zunächst nur dazu dienen, eine Ladung an der Oberfläche eines Halbleiters entlangzutransportieren - es ging um Datenspeicherung. Heute, vierzig Jahre später, ist das damals entwickelte Konzept allerdings zum Kern einer Revolution geworden: Digitale Fotografie und digitale Bewegtbildaufnahmen haben nicht nur ihre analogen Vorläufer in rasendem Tempo beinahe vollständig abgelöst, sie sorgten auch ganz nebenbei dafür, dass sich auch das Internet rasant zu einem Multi-Medium entwickelte. Denn Daten, die ohnehin schon digital vorliegen, lassen sich auch einfach in Päckchen aufteilen, die sich dann wiederum durch Netz-Leitungen schicken lassen, ob als E-Mail-Anhang oder Web-Seite.

Die Gründerväter der digitalen Gegenwart werden langsam alt

Auf diesen Aspekt heben auch die Preisrichter in ihrer Begründung ganz explizit ab: "Das CCD ist das elektronische Auge der Digitalkamera", heißt es da, "es hat die Fotografie revolutioniert". Und: "Die digitale Form vereinfacht die Verarbeitung und Verteilung dieser Bilder." Daneben betont das Komitee, dass auch medizinische Verfahren, Teleskope für den Blick ins All und Spezialkameras für den in die Tiefen des Ozeans ohne CCD nicht möglich wären.

Auch wenn CCD-Fotosensoren schon seit Jahren Konkurrenz haben: Sogenannte Active-Pixel- oder CMOS-Sensoren sind empfindlicher, lassen sich in kleineren Formaten herstellen und verbrauchen viel weniger Energie - dafür produzieren sie mehr Bildrauschen. Viele Handy-Kameras arbeiten heute beispielsweise mit CMOS, nicht mehr mit CCD-Sensoren. Frank Wanlass, auf dessen Arbeiten die CMOS-Bauweise für integrierte Schaltkreise basiert, erfand die Technik übrigens 1963 - einen Nobelpreis hat er noch nicht bekommen. Ein Foto-Sensor wurde mit CMOS-Technik aber auch erst in den neunziger Jahren entwickelt.

Noch viele der Schöpfer der digitalen Gegenwart warten darauf, dass ihnen ein Platz im wissenschaftlichen Pantheon zuteil wird. Neben dem Licht als verbindender Komponente ist die stärkste Verknüpfung zwischen den Arbeiten der Preisträger des Jahres 2009 genau diese: Sie legten in ihren jeweiligen Bereichen Grundsteine für die digital vernetzte Gegenwart. Vor vielen Jahren.

"Der Menschheit den größten Nutzen geleistet"

Charles Kuen Kaos entscheidende Arbeit stammt aus dem Jahr 1966. Damals errechnete er, wie man Licht auf langen Strecken durch Glasfasern schicken konnte - er kam damals auf eine geschätzte Entfernung von über 100 Kilometern, verglichen mit den 20 Metern, die damals möglich waren. Erst vier Jahre später wurde das erste hochreine Glasfaserkabel überhaupt hergestellt. Heute geht ohne Glasfaserkabel im internationalen Datenverkehr fast nichts mehr. Aus der Begründung des Komitees: "Heute bilden optische Kabel das Versorgungssystem, das unsere Kommunikationsgesellschaft ernährt."

Einmal mehr zeichnet das Komitee Forscher aus, deren Arbeiten die digitale Gegenwart erst möglich gemacht haben - was zweifellos im Sinne des Stifters wäre. Auch wenn der diese Gegenwart nicht vorausahnen konnte.

Das Nobelpreiskomitee steht vor einem fundamentalen Problem: Einige der am weitesten reichenden Entdeckungen und Erfindungen der vergangenen Jahrzehnte, Entwicklungen, die weltweite Auswirkungen haben, die das Alltagsleben von Milliarden Menschen verändern, fallen schlicht nicht in ihren Bereich. Als Preisstifter Alfred Nobel seine Stiftung gründete, gab es schlicht noch keine Computer, keine Informatik, keine Programmierung. Nobelpreise gibt es nur für Physik, Medizin/Physiologie und Chemie, dazu den Literatur- und den Friedensnobelpreis (der Preis für Wirtschaftswissenschaften kam erst später dazu, in Nobels Testament wird er nicht erwähnt). Das aber kollidiert aus heutiger Sicht mit Nobels Intention für seine Stiftung.

Verknüpfung der Preise eher lyrisch als logisch

Denn eigentlich, so schrieb Nobel es in sein Testament, sollten die Zinserträge der Stiftung "als Preise denen zugeteilt werden, die im verflossenen Jahr der Menschheit den größten Nutzen geleistet haben." Das mit dem verflossenen Jahr hat sich schon seit einiger Zeit erledigt - das Tempo, mit dem wissenschaftliche Erkenntnisse heute generiert und veröffentlicht werden, ist einerseits zu hoch. Andererseits dauert es oft Jahrzehnte, bis die tatsächliche Tragweite einer Entdeckung tatsächlich absehbar ist. Der zweite Aspekt aber, die Sache mit dem "größten Nutzen" für die Menschheit, wird in den Zeiten der digitalen Revolution zunehmend schwierig, wenn man eben keine Preise für Software-Ideen vergeben darf.

Das Nobelpreiskomitee hat dieses Dilemma schon vor vielen Jahren erkannt, und es geht damit auf seine eigene Weise um. Die Auszeichnung für Kao, Boyle und Smith ist einerseits ein Hybridpreis - Datenleitung durch Glasfaserkabel und lichtempfindliche Chips haben wenig miteinander zu tun - andererseits werden hier wieder einmal stellvertretend einige Wegbereiter der digitalen Revolution geehrt.

Das entwickelt sich zum Trend, wenn auch reichlich spät: Im Jahr 2000 etwa bekam Jack Kilby einen Nobelpreis für die Entwicklung der integrierten Schaltung - Kilby galt als der Vater des Mikrochips. Und erst 2007 bekamen den Preis der Deutsche Peter Grünberg und der Franzose Albert Fert für die Entdeckung des "Riesenmagnetowiderstands", durch den sich die Speicherkapazität von Computer-Festplatten drastisch erhöhen ließ. Die digitale Gegenwart hat viele Väter (und einige wenige Mütter) und die, so scheint es, sollen nach und nach nun doch - zumindest wenn sich das irgendwie begründen lässt - mit dem immer noch berühmtesten Wissenschaftspreis der Welt ausgezeichnet werden.

Heute käme die Welt ohne ihre Entdeckungen nicht mehr aus. Es ist übrigens fast sicher, dass auch dieser Artikel Teile seines Weges zu Ihnen in Glasfaserkabeln zurückgelegt hat.

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