4 Wissenschaftlich und publikumsnah

Seit 23 Jahren vermittelt das private Sauriermuseum Aathal im Zürcher Oberland erfolgreich aktuelles paläon-tologisches Wissen an ein breites Publikum.

der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich NGZH

4 | 2015Jahrgang 160

Viertel jahrs schrift

Transparenz ist heute gefragt, in der Politik wie im Journalismus. Gerne gebe ich bekannt, dass Köbi Siber und ich vor mehr als 60 Jahren Schul-kameraden waren, zuerst im Scherr-Schulhaus in Zürich-Oberstrass, dann am Literargymna-sium Zürichberg. Ein anderer Schulkamerad, Max Meyer, verfasste 2014 eine Biographie von Köbi Siber mit dem Untertitel «Abenteuer mit Dinosauriern». Das Buch faszinierte mich und brachte mich auf eine Idee.

Das Sauriermuseum und die NGZHDas Hauptziel unserer Gesellschaft war seit ih-rer Gründung, durch Beobachtungen und Versu-che «zu genauer Erkenntniss der Natur» zu ge-langen. Dieses Bestreben ist bis heute erhalten geblieben. Es kennzeichnet aber auch die For-schung von Köbi Siber, die zum Sauriermuseum geführt hat. Zwei weitere Gemeinsamkeiten: Beide widmen sich der Vermittlung naturwissen-schaftlicher Erkenntnisse an ein allgemeines Publikum. Beide sind durch private Initiative entstanden und müssen sich immer neu die Auf-merksamkeit des Publikums erkämpfen. So lag es nahe, die Macher des Saurier-museums für einen Hauptartikel in der Viertel-jahrsschrift anzufragen. Der Geologe und Pa-läontologe Thomas Bolliger, Vizedirektor des Museums, beschreibt das Spannungsfeld zwi-schen paläontologischer Forschung, privater Sammeltätigkeit und Öffentlichkeit. Dass er nebenbei für das Sauriermuseum wirbt, ist an-

gesichts der gemeinsamen Ziele durchaus ver-tretbar. Zudem ist der Autor seit 1985 Mitglied der NGZH und steht für die immer erwünschte Mitwirkung der Mitglieder an unseren Publika-tionen und Veranstaltungen.

Das Kreuz mit den FormelnE = m·c2, die wohl bekannteste Formel der Phy-sik, wird untrennbar mit Albert Einstein verbun-den. Weniger bekannt ist, was die Formel aus-sagt. Einsteins spezielle Relativitätstheorie von 1905 und allgemeine Relativitätstheorie von 1915 gelten nicht als Mittelschulstoff. Formeln sind generell unbeliebt, obwohl sie mehr sagen als tausend Worte und bei der Lösung von Pro-blemen in Physik und vielen anderen Fächern wie Chemie, Genetik oder Ökonomie unschätz-bare Dienste leisten. In diesem Heft wagt Fritz Gassmann eine nicht ganz formelfreie Einfüh-rung in die Gedankenwelt Einsteins und dessen Freund Marcel Grossmann. Er führt uns vom bekannten Satz des Pythagoras bis zum schwer vorstellbaren Riemannschen Krümmungsten-sor. Wer «das Kreuz mit den Formeln» auf sich nimmt, wird mit dem 8 Milliarden Lichtjahre entfernten «Einstein-Kreuz» belohnt. Wer die Formeln lieber überspringt, lernt immerhin, dass das GPS auf seinem Mobiltelefon ohne Relati-vitätstheorie nicht funktionieren würde.

Martin Schwyzer

Wer Formeln liebt, findet sie in den Original-artikeln von Einstein und Grossmann in unserer VJS, zu finden auf www.ngzh.ch:Einstein, A. 1913. Physikalische Grundlagen einer Gravitationstheorie. VJS der NGZH 58: 284–290Grossmann, M. 1913. Mathematische Begriffsbildungen zur Gravitationstheorie. VJS der NGZH 58: 291–297

Brief des Präsidenten

E DI T O R I A L

Das Buch über Köbi Siber erschien 2014 im Verlag Wartmann Natürlich, CH-8102 Oberengstringen (ISBN 978-3-9524346-0-4).

NaturforschendeGesellschaft in Zürich www.ngzh.ch

BU L L E T I N

— AKTUELL

4 Das Saurier-museum Aathal

— PORTRÄT 8 Expertin für Ritualpflanzen

— RELATIVITÄTSTHEORIE11 Die Abschaffung der

Schwere als Kraft

—   BU C H BE S P R E C H U N G15 Marcel Grossmann – Brückenbauer

zwischen Mathematik und Physik

—   N E U JA H R S BL AT T16 Naturperle Pfäffikersee

—   J U G E N DP R E I S18 Mikroben, Schlüsselwörter

und Gletscher

—   I N M E M O R I A M21 Robert Schwyzer

2 2 I M P R E S S U M

2 3 AG E N DA

Titelbild: Vor 23 Jahren hat Hans-Jakob Siber das Sauriermuseum Aathal gegründet. Der Pionier und leidenschaftliche Fossiliensammler hat ein wichtiges Anliegen: Er will eine Brücke schlagen zwischen der paläontologischen Forschung und der interessierten Öffentlichkeit.

FORSCHUNG

FORSCHUNG4— AKTUELL

eine Truhe zum Erfühlen von Fossilien, eine Sand-kiste, um selber Spuren zu produzieren, oder den Spielplatz und Garten, wo neben beweglichen, riesi-gen Dinosauriermodellen auch ein Saurierskelett zum Ausbuddeln, ein Grillplatz und ein paläobotani-scher Garten eingerichtet sind. Alljährlich organisiert das Museum verschiedene Events, und diverse An-gebote können das ganze Jahr über gebucht werden. Führungen, Kindergeburtstage oder Museumsüber-nachtungen gehören heute zum Standardangebot.

Fossiliensammler, Dinosaurieraus-gräber, Museumsgründer

Köbi Siber stammt aus gutbürgerlicher Stadtzürcher Familie. Seine erste Leidenschaft galt dem Filmema-chen. Während seiner Ausbildungszeit in den USA wurde er jedoch von Vater Siber in die Schweiz zu-rückgerufen zur Gründung eines Mineraliengeschäf-tes. Vater und Sohn teilten die Faszination für Mine-ralien. Bei Köbi (Hans-Jakob) kam zunehmend die Begeisterung für Fossilien auf. Neben dem Handel unternahm er mit Gleichgesinnten selbst «Sammel-touren» und zunehmend auch Ausgrabungen. Mit dem Bergen fossiler Wale und Dinosau-rierknochen war er schliesslich bei seinem Wunsch-traum angelangt: Ganze Dinosaurierskelette aus-graben! Nachdem er eine eigene Grabungsstelle in Wyoming auf der aus der Literatur bekannten Howe-Ranch eröffnen konnte, war er nicht mehr zu brem-sen. Die Knochen kamen in die Schweiz, wurden hier präpariert und dem Publikum gezeigt – mit durchschlagendem Erfolg! Nach der Gründung des Sauriermuseums, das dank Unterstützung durch das Mineraliengeschäft auch die Krisenjahre überdauerte, wurde Siber mehr und mehr zum Dinosaurierausgräber und Museums-direktor. Der Handel mit Mineralien und Fossilien trat zunehmend in den Hintergrund. Siber war mit vielen bekannten Dinosaurierleuten unterwegs, mit Hobbypaläontologen und Wissenschaftlern, und wurde damit zum Selfmade-Paläontologen mit lang-jähriger Erfahrung und breitem Knowhow. Indem er später selber immer wieder angehende Paläontolo-gen auf eigene Grabungen mitnahm, entstanden neue, spannende Wissenschaftskontakte.

Auf Initiative von Hans-Jakob Siber entstand das Sau-riermuseum Aathal durch Umwandlung einer Son-derschau des Mineraliengeschäfts Siber+Siber. Die-se Schau richtete er in einem alten Spinnereigebäude im Unter-Aathal gegenüber dem Mineraliengeschäft Siber+Siber ein. Sie hatte derart riesigen Erfolg, dass der Verkehr im Aathal teils völlig zusammenbrach. Daraus resultierte die Idee einer permanenten Mu-seumseinrichtung. Nach zwei guten Jahren sackten die Besucherzahlen jedoch tief ab, und es folgten drei Durststreckenjahre mit ungewisser Zukunft. Durch viel Engagement, weiteren Ausbau und Geschick in Ausstellungskonzeption und Kommuni-kation erholten sich die Besucherzahlen und pendel-ten sich seither in einem Bereich von 70–90 000 Be-suchern ein. Neben der wachsenden Anzahl eigener Funde – Siber grub u.a. mit seinen Teams von 1990 bis 2004 an der berühmten Howe-Fundstelle in Wy-oming – wuchs auch der Bestand an Replikaten und Modellen von Sauriern aus aller Welt. Es entstanden auch einige Präsentationen zu anderen paläontolo-gischen Themen, etwa «Masterpieces» mit den 50 attraktivsten Fossilien der Sammlung Siber oder «Bernstein – das Gold des Meeres» mit vielen Stü-cken aus einer Schenkung (Sammlung Willy Kohler). Neben dem Ausstellen von Objekten in den Räumlichkeiten des Museums wurden auch die pä-dagogischen Einrichtungen für die jungen Besucher erweitert. So gibt es eine «Stegobox» zum Malen,

Wissenschaftlich und publikumsnahDas private Sauriermuseum Aathal im Zürcher Oberland wird seit seiner Gründung vor 23 Jahren stetig erwei-tert. Hier werden die vom Museums-team selbst ausgegrabenen Dinosau-rier präpariert und montiert, hier finden Spezialausstellungen, Sympo-sien und weitere Aktivitäten statt, die weit über die Deutschschweiz hinaus Aufmerksamkeit erlangen. Das Muse-um, das jährlich 70–90 000 Besu-cher empfängt, vermittelt aktuelles paläontologisches Wissen an ein möglichst breites Publikum, allen voran Kindern.

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Das Saueriermuseum in Aathal hat sich zu einem Publikumsmagneten im Zürcher Oberland entwickelt, das jährlich 70–90 000 Besucherinnen und Besucher anlockt.

Mit dem Sauriermuseum Aathal versucht Si-ber die Brücke zwischen Wissenschaft und Privat-sammlung zu spannen. Als Privatinstitution stellt er die museumseigenen Funde den seriös arbeitenden Paläontologen zur Untersuchung zur Verfügung. Da-bei sind bis heute auch invasive Methoden, bei denen den Knochen Material entnommen wird, bei gut be-gründeten Projekten nicht ausgeschlossen. Das Museum in Aathal arbeitet seit vielen Jah-ren mit der Universität Bonn zusammen (Prof. Mar-tin Sander), aber auch mit München (Prof. Oliver Rauhut), Zürich (PD Winand Brinkmann), Wien (Prof. Jürgen Kriwet) und anderen Instituten. Viele neuere Erkenntnisse über Dinosaurier, die in den vergangenen 15 Jahren erlangt wurden, konnten un-ter anderem an Material aus dem Museum in Aathal gewonnen werden. Und sogar zwei neue Gattungen von Langhalsdinosauriern wurden mit Hilfe von Di-nosaurierskeletten in Aathal definiert: Kaatedocus siberi und Galeamopus. Sibers Gesamtwerk wurde in den letzten Jah-ren mehrfach gewürdigt: 2011 Ehrendoktor der Uni-versität Zürich und Amanz-Gressly-Auszeichnung

der Schweizerischen Paläontologischen Gesellschaft, 2015 Sternberg Medaille der Vereinigung der Ange-wandten Paläontologischen Wissenschaften (AAPS) in den USA. Schliesslich brachte Max Meyer, ein ehe-maliger Schulkollege Sibers, mit ihm zusammen die Biographie «Köbi Siber – Abenteuer mit Dinosauri-ern» heraus. Und im Buch von Beat Glogger «Zür-cher Pioniergeist» ist Siber ebenfalls unter den 50 vorgestellten Zürcher Pionieren zu finden.

Spannungsfeld Wissenschaft– Sammler–Laien–Kommerz

Siber suchte also wiederholt den Kontakt zur Wis-senschaft, stiess jedoch als Nichtakademiker beson-ders in den USA auf Zurückweisungen. Gerade dort, wo gemäss Gesetz das Sammeln und Handeln mit Fossilien, Mineralien und anderen Rohstoffen der Erde auf Privatland seit jeher zum Grundrecht der Bürger gehört. In der Schweiz befinden sich demge-genüber Rohstoffe oder Fossilien von Bedeutung selbst auf Privatland in Staatsbesitz. Dies war u.a. ein Grund, dass sich Siber auf die USA konzentrierte. Durch einen Studienaufenthalt hatte er dort zudem

FORSCHUNG6— AKTUELL

Freunde gewonnen und kannte Land, Sprache und Kultur hinreichend, um schliesslich das Abenteuer eigener Ausgrabungen zu wagen – das Dinosaurier-Virus hatte ihn gepackt! Bis heute wird in Fachzeitschriften das Span-nungsfeld Wissenschaft-Sammlerkreise lebhaft und teils kämpferisch diskutiert und unterschiedlich be-urteilt. Progressive Wissenschaftskreise Kontinen-taleuropas erkennen den Wert der Leistung ernst-hafter Fossiliensammler und kooperieren gerne mit denselben, während sich manche Wissenschaftler in Grossbritannien und in den USA damit noch schwer tun und einzig ihre Arbeit mit Fossilien als wissenschaftlich wertvoll und korrekt erachten. Da-bei haben Wissenschaftsinstitute meist gar nicht die Zeit, systematische Fossiliensuche zu betreiben. Geldgeber wollen Resultate sehen – da ist es Erfolg

versprechender, bestehendes Sammlungsmaterial wissenschaftlich zu beschreiben. Der Privatsamm-ler sammelt dagegen in seiner Freizeit aus Interesse, Spass und Neugier und ohne Karrieredruck. Früher oder später landen bedeutende Funde aus Privatsammlungen meist in Wissenschaftshän-den. Daher ist es wichtig, dass die Wissenschaft die Kontakte zu Privatsammlern pflegt und diese in Funddokumentation schult, damit den Funden spä-ter auch die ihnen gebührende Wissenschaftsbedeu-tung zukommen kann. Denn ohne klare Herkunft von Funden ist deren wissenschaftlicher Wert oft sehr stark reduziert. Nur wenn unserer Jugend ein unbeschwertes Fossiliensammeln vielerorts erlaubt bleibt, kann die Freude zur Paläontologie überhaupt heranwachsen. Auch das Sauriermuseum Aathal möchte zur Begeisterung über Fossilfunde und zu

Oben: Das Museum verdankt seinen Erfolg einer engagierten Crew. Unten: Speziell für Kinder bietet das Saueriermuseum bei jedem Wetter ein vielfältiges Angebot.

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Köbi Siber (2. v. r.) beteiligt sich mit grosser Leidenschaft an den Dinosaurierausgrabun-gen, so wie hier in der Nähe von Ten Sleep in Wyoming (USA). Die Arbeit im Gelände ist schweisstreibend und buch-stäblich «Knochenarbeit».

den Erkenntnissen, welche wir daraus gewinnen kön-nen, seinen Beitrag leisten. Das Museum setzt sich für einen vernünftigen Umgang mit Fossilien und für eine Teilnahmemöglichkeit von jedermann an der paläontologischen Forschung ein.

Das Sauriermuseum heute ...Neben der wissenschaftlichen Basis sucht das Mu-seum auch die Nähe zum breiten Publikum und zu Sammlern: Es bietet Präparationskurse an und hilft bei der Fossilbestimmung. Spezielle Aktionen sol-len die Neugierde auf das Entdecken wecken, voran an den SteinBruchTagen. Dort geht es um das Auf-spalten fossilreichen Gesteins der Eozänzeit (50 Millionen Jahre vor heute) und das Aufspüren und Bergen fossiler Fische. Der Verein zur Förderung des Sauriermuse-ums Aathal (VFSMA) bietet für seine Mitglieder je-des Jahr einen spannenden Ausflug zu geologisch und paläontologisch interessanten Orten an. Da fast die Hälfte der Eintritte durch junge Besucher erfolgt (bei den Schulklassen dominieren die 3. bis 5. Pri-marklassen), ist die Ausrichtung des Museums ent-sprechend gewählt. Der Dinolehrpfad und der Gar-ten mit Spielplatz, aber auch Einrichtungen wie «Dinomat», «Stegobox» oder die «Spurenkiste» sind ganz speziell für dieses Alter gemacht. Andere Ausstellungsteile richten sich an ein gemischtes Pu-blikum, während etwa die Masterpieces oder die Bernsteine zu grossen Teilen ein erwachsenes Pu-blikum anziehen.

... und in ZukunftFür die Zukunft gibt es verschiedene Szenarien. Eine direkte Querfinanzierung durch das Mineralienge-schäft Siber+Siber gibt es nicht mehr. Andere Geld-quellen müssen gefunden werden. Das Museum kann sich zwar fast eigenständig mit Eintritten und Shop-Einnahmen finanzieren. Dennoch ist das Risiko hoch und es gibt keine Reserven für «Notzeiten». Hier müssen noch clevere Wege für die Zukunft gefunden werden. Auch eine Beteiligung durch den Kanton Zürich ist nicht ausgeschlossen: Immerhin handelt es sich bei den Exponaten um wertvolles Kulturgut, und die Institution Sauriermuseum Aathal führt jähr-lich 400 Schulklassen durch die Urwelt der Dinosau-rier und bietet damit einen wertvollen Bildungsbei-trag, den der Kanton selbst in dieser Form gar nicht bieten könnte. Thomas Bolliger

Der Autor ist Geologe und Paläontologe und Vizedirektor des Sauriermuseums Aathal.

Literatur

Glogger, B. 2014. Zürcher Pioniergeist. Lehrmittel-verlag Zürich: 304 Seiten

Honegger, A. 2012. Museumsporträt: Das Sauriermuseum Aathal. Fossilien 29, 1/2012: 50-54

Meyer, M. 2014. Köbi Siber – Abenteuer mit Dinosauriern. Verlag Wartmann, natürlich: 280 Seiten

Siber, H.-J. 2009. Sauriermuseum Aathal. Eigenverlag: 65 Seiten.

FORSCHUNG8— PORTRÄT

kannte sie, dass Ritualpflanzen für die lokale Bevöl-kerung viel wichtiger sind. «In diesem Kulturraum herrscht eine ganz andere Vorstellung von Krankheit und Gesundheit», erklärt die Ethnobotanikerin. Dies bringt auch ganz andere Anwendungsformen mit sich. So werden Pflanzen zum Beispiel rituell verräu-chert, um eine Verbindung mit der Welt der Dämo-nen und Geister herzustellen und den Menschen mit dieser Welt wieder in Einklang zu bringen. Ethnobotaniker beobachten und protokollie-ren aber nicht nur, wie die verschiedenen Volksgrup-pen Pflanzen nutzen. Mit Rauchanalysen versuchen die Forscher und Forscherinnen beispielsweise den volatilen Inhaltstoffen auf die Spur zu kommen und herauszufinden, ob es Stoffe gibt, deren Wirksamkeit man pharmakologisch kennt. «Bei solchen Analysen ist es wichtig, dass der Verbrennungsprozess stan-dardisiert ist», erklärt Weckerle.

Ritual schafft Verbindung mit der Umwelt

Der Alltag im Shuiluo-Tal ist von vielen Ri-tualen geprägt. Besonders schön findet Weckerle beispielsweise die allmorgendlich von den Feuer-stellen auf den Flachdächern aufsteigenden weissen Rauchsäulen. Mit diesem Morgenritual stellen die Bewohner eine Verbindung zu ihrer Umwelt her, indem sie unter anderem Berge, Seen und Quellen anrufen. Die Altäre bei den Feuerstellen sind zudem liebevoll geschmückt, sei es im Haus oder auf den Flachdächern. Die Götter sollen sich schliesslich wohlfühlen, wenn sie zu den Menschen kommen. «Für die Rituale werden Pinienzweige, Wa-cholder, Zypressenholz oder auch mal Zweige einer Pistazienart verräuchert», erklärt Caroline Wecker-le. Pflanzen werden aber nicht nur selber gesam-melt, sondern auch getauscht. Besonders begehrt sind Pflanzen, die sehr hoch in den Bergen wach-sen, denn sie gelten als besonders rein, weil sie nahe bei den Berggottheiten wachsen. «Pilger, die auf Reise in grosser Höhe waren, oder Yak-Hirten, die ihre Tiere ins Tal treiben, tauschen zum Beispiel Wacholderpflanzen gegen Nahrung. So kommen auch jene Leute, die nicht ins Hochgebirge steigen

Pflanzen sind für die Menschen im tibetischen Kulturraum von zentraler Bedeutung. Die Ethnobotanikerin Caroline Weckerle erforscht in Süd-west-China seit bald zwei Jahrzehnten Ritual- und Medizinalpflanzen und das dahinter stehende Brauchtum.

Ihre Leidenschaft für Ethnobotanik hat Caroline Weckerle als junge Biologiestudentin entdeckt. «Beim Lesen eines ethnobotanischen Artikels er-kannte ich: Genau das will ich erforschen», erzählt die heute 43-Jährige in ihrem Büro am Institut für Systematische Botanik der Universität Zürich. Al-lerdings gab es in den 1990er-Jahren im deutsch-sprachigen Raum keinen solchen Studiengang. We-ckerle stellte deshalb an der Universität Zürich ein Gesuch, für ihre Diplomarbeit eine ungewöhnliche naturwissenschaftliche und geisteswissenschaftli-che Fächerkombination wählen zu können. Das Begehren wurde zum Glück bewilligt und 1996 konnte sie sich für Feldforschung einer Gruppe von Ethnologen und Sinologen anschliessen, die im südwestchinesischen Shuiluo-Tal arbeiteten. Diese Forschung hat sie seitdem nie mehr losgelassen und wurde durch ihre Zeit als Postdoktorandin zwischen 2004 bis 2006 am Kunming Institute of Botany, Chi-nese Academy of Sciences, weiter intensiviert. Stim-mungsvolle Fotos aus diesem Gebiet zieren die Wän-de ihres Büros und geben einen kleinen Einblick in die für uns eher fremde Welt.

Biodiversität-HotspotDas Shuiluo-Tal liegt im Süden der Hengduan-Berge zwischen China und Tibet auf einer Höhe von 2000 bis 6000 Metern über Meer. Das Klima ist charakte-risiert durch den saisonalen Monsun von Juni bis Ok-tober; die Waldgrenze liegt auf ca. 4400 Metern über Meer. Die Hengduan-Berge sind bekannt als reiche Quelle für Heilpflanzen der traditionellen chinesi-schen und tibetischen Medizin. «In diesem Gebiet leben viele verschiedene Ethnien und die Flora ist sehr artenreich – die Region gehört zu den Biodiver-sität-Hotspots», sagt Caroline Weckerle. Als sie das erste Mal dorthin reiste, ging sie davon aus, die Nutzung von Medizinalpflanzen zu erforschen. Doch im Shuiluo-Tal angekommen, er-

Expertin für Ritualpflanzen

—› Mit dem Morgenritual stellen die Bewohner des Shuiluo-Tals eine Verbindung zu ihrer Umwelt her.

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FORSCHUNG10— PORTRÄT

können, zu den begehrten Pflanzen», erzählt die Ethobotanikerin.

Heiler sind das GedächtnisDurch ihre verschiedenen Forschungsaufenthalte im Shuiluo-Tal ist Caroline Weckerle zu einer Expertin für Ritualpflanzen in Südwestchina geworden. Ihr Interesse gilt aber auch jenen Pflanzen, die in der traditionellen chinesischen und tibetischen Medizin verwendet werden. Die Ethnobotanik versteht We-ckerle als Brückenbau zwischen verschiedenen Wis-senssystemen. «Man arbeitet mit traditionellem Wis-sen und muss Übersetzungsarbeit leisten, damit dies auch aus einer wissenschaftlichen Perspektive zu-gänglich ist», erklärt sie. Da indigene Kulturen oft keine schriftlichen Aufzeichnungen kennen, ist es wichtig, dieses traditionelle Wissen zu erfassen, be-vor es verloren geht. Im Shuiluo-Tal gaben ebenfalls die Heiler, Dumbus genannt, ihr Wissen nur münd-lich weiter. Doch dies gehört leider bereits der Ver-gangenheit an. Die Dumbus sind mittlerweile alle ausgestorben. Auch nach ihrer Anstellung als Oberassisten-tin am Institut für Systematische Botanik der Univer-sität Zürich ist Caroline Weckerle noch ein paar Mal zwischen den beiden Welten gependelt. In den letz-

ten fünf Jahren ist sie aber nicht mehr nach Südwest-china gereist. «Das hat vor allem familiäre Gründe», erzählt die Mutter von vier Kindern. In Zürich betreut sie nun Master-Studenten und Doktorandinnen. Ge-rade steht eine ihrer Studentinnen vor dem Abschluss der Dissertation, welche sich mit Kräuterkundigen und Heilpflanzen in der Schweiz befasst. Caroline Weckerle leitet zudem den Weiter-bildungsstudiengang «Ethnobotanik und Ethnome-dizin» an der Universität Zürich, den sie zusammen mit dem Institut für Naturheilkunde aufgebaut hat. Besonders spannend findet Weckerle, dass die Teil-nehmenden aus ganz unterschiedlichen Bereichen kommen. «Wenn Mediziner, Ethnologinnen und Leute aus dem Umweltbereich, aus Naturheilkunde und Gartenbau über ethnobotanische Fragen disku-tieren, kreuzen sich sehr unterschiedliche Interessen und da wird auch einiges in Frage gestellt», sagt die Programmleiterin lachend. Und man nimmt ihr so-fort ab, dass sie diese unterschiedlichen Blickwinkel enorm inspirierend findet. Susanne Haller-Brem

Infos: www.weiterbildung.uzh.ch/programme/ethnobot/

Caroline Weckerle gibt ihr ethnobotanisches Wissen unter anderem in einem Weiterbildungsstudiengang an der Universität Zürich weiter.

FORSCHUNG11— RELATIVITÄTSTHEORIE

Die Abschaffung der Schwere als KraftVor genau einem Jahrhundert formu-lierte Albert Einstein die allgemeine Relativitätstheorie. Die mathematisch anspruchsvolle Theorie überfordert das menschliche Vorstellungsvermö-gen, hat aber alle Tests bis heute erfolgreich bestanden.

1905 formulierte Einstein die spezielle Relativitäts-theorie. Ein wesentliches Element dieser Theorie ist die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Um die beobachtete Unveränderlichkeit der Licht-geschwindigkeit c gegenüber Relativbewegungen in seine Theorie einbauen zu können, entwickelte er das Konzept, die Zeit als vierte Raumdimension zu betrachten. Diese vierte Raumdimension ct erhält man, indem man die Zeit t mit der Lichtgeschwin-digkeit c multipliziert.

Mathematiker vereinfachen die TheorieEinsteins ETH-Mathematikprofessor Hermann Min-kowski formulierte die spezielle Relativitätstheorie auf äusserst elegante Weise um. Es ist kaum zu glau-ben, aber die gesamte Theorie steckt im folgenden Satz: «Die Transformation von Zeit (ausgedrückt als Raumdimension ct) und Ort x in ein mit der Ge-schwindigkeit v bewegtes Koordinatensystem muss so sein, dass das sogenannte Linienelement ∆s un-verändert bleibt. Dabei gilt: ∆s2 = c2·∆t2 - ∆x2.» Als Beispiel für die Anwendung dieses Satzes diene ein Flugzeug, das mit einer Geschwindigkeit v fliegt und jede Sekunde (gemäss Flugzeuguhr) ei-nen Blitz aussendet. Die Veränderung auf der Zeit-achse beträgt im Flugzeug-Koordinatensystem c·∆tF = 300 000 Kilometer. Die Position der Blitzlampe im Flugzeug verändert sich nicht: ∆xF = 0. Bei der Transformation ins Bodensystem mit Koordinaten c tB und xB soll sich ∆s nicht verändern:∆s2 = c2·∆tF2 = c2·∆tB2 - ∆xB2. Die Veränderung der Position ∆xB der Blitzlampe vom Boden aus betrach-tet im Zeitintervall ∆tB beträgt v·∆tB. Damit erhalten wir: ∆tF2 = ∆tB2·(1 - v2/c2). Da der Klammerausdruck kleiner ist als 1, sind die am Boden gemessenen Zeitintervalle ∆tB etwas grösser als ∆tF. Oder anders gesagt: Vom Boden aus

betrachtet läuft die Zeit im Flugzeug etwas langsa-mer als am Boden. Diesen Effekt nennt man Zeitdi-latation. Auf ähnliche Weise werden in bewegten Systemen auch die Längen verändert (Längenkon-traktion). Daraus ergibt sich auch die Relativität der Gleichzeitigkeit. Eine weitere Folgerung der speziellen Relati-vitätstheorie war auch die Gleichwertigkeit von Ener-gie E und Masse m, ausgedrückt durch die wohl be-kannteste Formel der Physik: E = m·c2.

Entscheidende IdeePhotonen besitzen als Lichtteilchen eine ganz be-stimmte Energie E und werden deshalb wie Massen m = E/c2 durch die Schwerkraft angezogen. Deshalb stellt sich die Frage: Wie lässt sich die Gravitation in die Relativitätstheorie einbeziehen? Einsteins ent-scheidende Idee war das Äquivalenzprinzip: In einem frei fallenden Kasten (Abb. 1) fühlt es sich gleich schwe-relos an wie in einer Raumsonde weit weg vom Son-nensystem. Oder anders gesagt: In jedem physikali-schen System, das sich ohne Antrieb frei bewegt, gelten die gleichen physikalischen Gesetze. Wie müsste man die Beziehung zwischen Ko-ordinaten und dem Linienelement umformen, um die Gravitationskraft zu berücksichtigen? Hier kommt der Beitrag des Schweizer Mathematikers Marcel Grossmann (vgl. Buchbesprechung S.15) ins Spiel. Er kannte die im 19. Jahrhundert durch den deutschen Mathematiker G. F. B. Riemann entwickelte nicht-euklidische Geometrie bestens und konnte Einstein die passenden mathematischen Hilfsmittel zur Ver-fügung stellen. Ein zentrales Element der nichteuklidischen Geometrie ist der Riemannsche Krümmungstensor, eine Art verallgemeinerter Vektor mit D4 Kompo-nenten für einen D-dimensionalen Raum (vgl. Kas-

ten). Für eine zweidimensionale Fläche sind dies also 24 = 16 Komponenten, die alle null werden, wenn die Fläche eben ist. Eine Kugeloberfläche ist gekrümmt, denn eine der 16 Komponenten ist nicht null, son-dern eins. Ebenso ist die Oberfläche eines Kegels ge-krümmt, nicht aber diejenige eines Zylinders. Die abstrakte mathematische Krümmung deckt sich also nicht ganz mit dem Alltagsgebrauch des Begriffes.

FORSCHUNG12— RELATIVITÄTSTHEORIE

Abb. 1: Null-g-Parabolflug (entspricht frei fallendem Kasten) mit 30 Lehrpersonen und 2000 Bällen

Um den Krümmungstensor zu berechnen braucht man die Metrik gik, eine Verallgemeinerung des Satzes von Pythagoras (vgl. Kasten). Die Formel für die Bestimmung der Komponenten des Krüm-mungstensors ausgehend von der Metrik gik ist auf-wändig (und wird daher nicht wiedergegeben), lässt sich aber mit Mittelschulmathematik bewältigen.

Raumkrümmung statt SchwerkraftDie Metrik kann nicht nur für zweidimensionale Flä-chen formuliert werden, sondern auch für die vier-dimensionale Raumzeit der Relativitätstheorie. Da-bei ist es nebensächlich, dass die Krümmung der Raumzeit unser Vorstellungsvermögen übersteigt! Der Krümmungstensor der vierdimensionalen Raum-zeit umfasst 44 = 256 Komponenten. Einstein und Grossmann erkannten jedoch bereits 1913 in Zürich, dass ein vom Krümmungstensor abgeleiteter Ricci-Tensor Rik mit «nur» 16 Komponenten bereits aus-reicht, um den Einbezug des Gravitationsfeldes zu ermöglichen. Aber erst im November 1915 war Ein-stein in Berlin so weit, dass er seine Feldgleichungen formulieren konnte. Das Entscheidende an der allgemeinen Rela-tivitätstheorie ist, dass die Schwerkraft nicht als ei-gene Kraft betrachtet wird. Vielmehr werden die Be-wegungen sowie andere Phänomene, die sich aus ihr ergeben, auf die Krümmung der Raumzeit zurück-geführt.

Das Wesen der Gravitationstheorie lässt sich am einfachst möglichen Beispiel verstehen, das der deutsche Physiker und Astronom Karl Schwarzschild 1915 als erster untersuchte. Er berechnete, wie eine kugelförmige, nicht rotierende Masse die vierdimen-sionale Raumzeit krümmt. Die Einsteinschen Feldgleichungen reduzie-ren sich für das Vakuum um die Masse herum zu den 16 Gleichungen, die durch Nullsetzen aller Kompo-nenten des Ricci-Tensors entstehen. Zur Lösung die-ser Problemstellung muss also eine Metrik gefunden werden, so dass der daraus abgeleitete Ricci-Tensor null wird. Wir wissen a priori nur, dass eine solche Metrik stationär und kugelsymmetrisch sein muss. Mit einem entsprechenden Ansatz und der Forde-rung, dass weit weg von der Masse das Newtonsche Gravitationsgesetz gelten soll, erhält man nach be-achtlicher Rechenarbeit die sogenannte Schwarz-schildmetrik g*ii:

r* ist der sogenannte Schwarzschildradius, r die Ent-fernung vom Zentrum der Masse M, G die Gravita-tionskonstante und c die Lichtgeschwindigkeit. Setzt man die Massen von realen Himmels-körpern in die Gleichung ein, resultiert für die Erde ein Schwarzschildradius von rund 9 Millimetern und

13 Vierteljahrsschrift — 4| 2015 — Jahrgang 160 — NGZH

Abb. 3: Der Hulse-Taylor-Pulsar und sein Begleit-stern sind beides Neutronensterne mit je 1,4 Sonnenmassen, die mit einer Umlaufzeit von nur 7,75 Stunden um ihren gemeinsamen Schwerpunkt rotieren. Die während 30 Jahren gemessene Umlaufzeit wird durch die Abstrahlung von Gravitationswellen immer kürzer. Aufgetragen ist die quadratische Abweichung der Periastron-Zeit-punkte (nächste Annäherung der beiden Neutro-nensterne) von einer linearen Funktion in Sekun-den, entsprechend einer Verkürzung der Umlaufzeit um 67 Nanosekunden bei jedem Umlauf: rote Punkte. Die blaue Parabel ist die Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie.

Abb. 2: Einstein-Kreuz: Der verwaschene Fleck ist eine 400 Lichtjahre entfernte Galaxie. Ein fast exakt dahinter liegender Quasar in 8 Milliarden Lichtjahren Entfernung wird durch ihr Gravitations-feld viermal abgebildet und verstärkt (Gravitations-linseneffekt). Mit Hilfe der kugelsymmetrischen Schwarzschildmetrik ergäben sich zwei Kreisbö-gen. Da die Massenverteilung der Galaxie elliptisch ist, entstehen vier Abbildungen.

für die Sonne von 3 Kilometern, also ungeheuer klei-ne Werte! Deshalb sind die Auswirkungen der Raum-krümmung auf der Erde kaum messbar. Für grosse Entfernungen r werden die beiden Komponenten der Metrik annährend 1 und -1. Sie geht also wie gefordert in diejenige einer flachen Raumzeit ohne Gravitation über und wird identisch mit der Me-trik (1, -1) der speziellen Relativitätstheorie.

Gravitation verlangsamt die ZeitBemerkenswert ist, dass sich die Krümmung der Raumzeit auch auf die Zeit auswirkt. Um dies zu il-lustrieren, betrachten wir in einem fiktiven Beispiel eine Bodenstation mit einer Uhr, die via Radiowellen übermittelte Sekundenpulse einer Raumsonde emp-fängt. In einem globalen Koordinatensystem befin-det sich das Zentrum der Erde im Nullpunkt und die Bodenstation auf einer Raumachse im Abstand r. Die Raumsonde liegt auf derselben Achse weit ausser-halb des Sonnensystems. In diesem globalen Koor-dinatensystem wird die Gravitation durch die oben formulierte Schwarzschildmetrik beschrieben. Die Theorie sagt nun, dass für kurze Zeit ein lokales, beschleunigtes Koordinatensystem um die Bodenstation herum immer so gewählt werden kann, dass die Schwerkraft durch die Beschleunigung er-setzt wird. In diesem lokalen Koordinatensystem gilt die Metrik (1,-1) der speziellen Relativitätstheorie, und bei der Umrechnung vom globalen zum lokalen Koordinatensystem bleibt das Linienelement ∆s un-verändert. Da sich die Uhr der Raumsonde im glo-balen System nicht bewegt und die Uhr der Boden-station im lokalen System ebenfalls nicht, sind beide ∆x = 0 und das durch c2 dividierte Linienelement wird: ∆s2/c2 = (1 - r*/r)·∆tR2 = ∆tB2. Da (1-r*/r) ganz wenig kleiner als 1 ist, kom-men die Sekundenimpulse (∆tR = 1s) der Raumson-de bei der Bodenstation in Abständen ∆tB an, die etwas kleiner als eine Sekunde sind: Die Zeit im Gravitationsfeld läuft langsamer! Das GPS-System beweist, dass dies auch quan-titativ genau zutrifft: Die Satellitenuhren gehen pro Tag auf Grund des dort kleineren Gravitationsfeldes um 45 Mikrosekunden schneller als diejenigen auf der Erde. Da die Satellitenuhren wegen der Relativ-geschwindigkeit von 4 km/s um 7 Mikrosekunden langsamer ticken, sind sie insgesamt 38 Mikrosekun-den pro Tag schneller. Die Atomuhren werden des-halb vor dem Start um diesen Betrag verlangsamt,

um die Synchronisation mit den Bodenuhren zu ge-währleisten. Sind die GPS-Satelliten auch nur um eine Mikrosekunde asynchron, entstehen Positions-fehler von bis zu 300 Metern (Lichtweg in einer Mi-krosekunde).

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FORSCHUNG14— RELATIVITÄTSTHEORIE

Schwarze LöcherEine interessante Situation ergibt sich, wenn r = r*

ist. In diesem Fall wird die erste Komponente der Schwarzschildmetrik 0 (die Zeit steht still, vgl. obi-ge Rechnung mit 1 - r*/r = 0) und die zweite unend-lich. Dies kann jedoch nur passieren, wenn die Mas-se M innerhalb des Radius r* Platz hat, d.h. im Falle der Erde innerhalb von 9 Millimetern! Bei Neutro-nensternen mit Massen ab etwa 10 Sonnenmassen ist dies erstaunlicherweise möglich. Die Oberfläche der Kugel mit Radius r* wird Ereignishorizont ge-nannt, weil innerhalb dieser Kugel nicht einmal mehr Licht entweichen kann. Innerhalb der Kugel wech-seln die Vorzeichen der Zeit-Metrikkomponenten g*00 und der Radial-Metrikkomponenten g*11. Dies bedeutet: Hinter dem Ereignishorizont sind die Rol-len von Radius und Zeit vertauscht – eine äusserst seltsame Welt!

Neue Einsichten für die AstronomieAus der Relativitätstheorie folgt, dass Lichtstrahlen, die nahe an der Sonne vorbeigehen, wegen der Raum-krümmung abgelenkt werden. Die Verzerrungen der Sternpositionen betragen rund 1,8 Bogensekunden, was 1919 näherungsweise und 1960 mit einer rela-tiven Genauigkeit von 1 Prozent bestätigt werden konnte. Im Falle von schwarzen Löchern oder Ga-laxien ergeben sich Krümmungen, die Gravitations-linsen erzeugen und der Astronomie neue Horizon-te eröffnet haben (Abb. 2). Eine weitere Bestätigung der Relativitätsthe-orie ergab sich bei der Bewegung des Merkurs. Auf Grund der Störung durch andere Planeten dreht sich die grosse Achse der stark elliptischen Bahn des Mer-kur gemäss Rechnungen um 531 Bogensekunden pro Jahrhundert (531”/Jh), entsprechend einem vollen Umlauf der Achse in 244 000 Jahren. Beobachtun-gen ergaben jedoch eine Rotation um 574”/Jh. Die Differenz wird durch die Berechnung der Planeten-bahnen mit Hilfe der Schwarzschildmetrik perfekt erklärt. Bei diesen Rechnungen wird keine Gravita-tionskraft verwendet, sondern die Planeten bewegen sich kräftefrei durch die gekrümmte Raumzeit!

GravitationswellenBereits Einstein bemerkte, dass seine Feldgleichun-gen Gravitationswellen zulassen. Dies sind Schwin-gungen der Metrik, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Die daraus entstehenden Oszillationen

der Distanz zwischen zwei Punkten mit festen Koor-dinaten sind jedoch so klein (etwa ein Tausendstel eines Protondurchmessers auf drei Kilometer), dass sie noch nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden konnten. Die Theorie erlaubt aber eine Berechnung der Energieabstrahlung durch Gravitationswellen bei Doppelsternsystemen, was deren Umlaufzeit ver-kleinert. Die Übereinstimmung mit Beobachtungen ist perfekt (Abb. 3). Fritz Gassmann

Der Autor ist Physiker und arbeitete früher am Paul Scherrer Institut PSI in Villigen.

Die Metrik sagt, wie Linienelemente zu berechnen sindEin Vektor Vi = (x1, x2, … xD) hat in einem D-di-mensionalen Raum D Komponenten. Sein einzi-ger Index i läuft von 1 bis D. Ein Tensor hingegen hat mehrere Indices und deshalb auch viel mehr Komponenten.Der Metriktensor gik hat D2 Komponenten. Da wir hier nur speziell einfache Koordinatensysteme be-trachten, verschwinden jedoch alle Komponenten mit i ungleich k. Daraus ergibt sich folgende Defi-nition der Länge ∆s eines Linienelementes:

In einem krummlinigen Koordinatensystem (z.B. Polarkoordinaten) ist diese Definition nur korrekt, wenn Verbindungslinien von nahe benachbarten Punkten verwendet werden. Die Strecken ∆xi sind dann infinitesimal klein und werden als dxi be-zeichnet.

Beispiele für zwei Dimensionen:Kartesische Koordinaten:gii = (1, 1) ∆s2= ∆x2 + ∆y2 (Satz von Pythagoras)Polarkoordinaten:gii = (1, r2) ∆s2= ∆r2 + r2·∆φ2

spezielle Relativitätstheorie:gii = (1, -1) ∆s2 = c2·∆t2 - ∆x2

Mit Hilfe von Standardformeln lassen sich Trans-formationen in beliebige krummlinige Koordina-ten elegant berechnen, sobald die Metrik bekannt ist: Für Einstein ein unschätzbares Hilfsmittel!

BU L L E T I N—   BU C H BE S P R E C H U N G

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Vor 100 Jahren veröffentlichte Albert Ein-stein in Berlin die allgemeine Relativitätstheo-rie. Die wesentlichen Grundlagen dafür entstan-den bereits 1913 an der ETH Zürich in einer engen Zusammenarbeit mit dem Mathematiker Marcel Grossmann (1878–1936) und sind in ei-ner gemeinsamen Publikation niedergelegt, die im Anhang des Buches als Faksimile erscheint. Wer war dieser Mann, der als Einsteins «Helfer in der Not» bezeichnet wird? Der spätere ETH-Professor Grossmann begann seine Studien 1896 an der «Schule für Fachlehrer» der jungen und sehr aufgeschlos-senen ETH. In seiner Klasse mit 11 der insge-samt 841 Studierenden waren auch Albert Ein-stein und Mileva Marić (Einsteins erste Frau). Die Autorin Claudia E. Graf-Grossmann, Marcel Grossmanns Enkelin, geht auf Spuren-suche der Höngger Unternehmerfamilie in die Republik Mulhouse und führt den Leser in die pulsierende Donaustadt Budapest, wo Marcel seine Jugend verbringt. Spannend und biswei-len humorvoll lässt sie die Pferdekutschen-Zeit aufleben mit Hoffnungen und Sorgen. Letztere überwiegen schliesslich und erzwingen eine Rückkehr in die Schweiz nach Basel und später Thalwil. Die Autorin zeichnet das Bild eines feu-rigen, vielseitig begabten jungen Mannes und schildert mit Hingabe ein facettenreiches Bild des Lebens in dieser Zeit. Äusserst spannend sind die nach dem Studienabschluss einsetzenden Entwicklungen der Lebensläufe der beiden Freunde Marcel und Albert. Während ersterer sofort eine Stel-le als Mathematiklehrer findet, kommt Albert nicht zurecht. Ohne die wärmsten Empfehlun-gen von Marcels Vater an den Leiter des Pa-tentamtes in Bern, seinen Budapester-Freund, wäre Albert wohl nie dort gelandet. Marcel wie auch Einstein publizieren neben ihrer Tätigkeit wissenschaftliche Artikel und Marcel hat das Glück, für seinen kranken Geometrie-Professor an der ETH einzuspringen, dessen Lehrstuhl er schliesslich übernehmen kann. Einstein er-

Marcel Grossmann – Brückenbauer zwischen Mathematik und Physik

lebt in Bern sein Wunderjahr 1905 und wird an die Universität Zürich und dann nach Prag ka-tapultiert. Enttäuscht bittet er jedoch Marcel, sich für eine Stelle für ihn an der ETH einzu-setzen. Der inzwischen gut etablierte Freund schafft dies auch fast im Handumdrehen und der Wissenschaftskrimi um die allgemeine Re-lativitätstheorie kommt in die entscheidende Phase. Mit viel Intuition und Sachverstand ge-lingt es Grossmann, genau die passenden ma-thematischen Hilfsmittel zu finden und in eine für Physiker verständliche Sprache zu über-setzen, die Einstein in der Formulierung der Theorie weiterbringen – eine echte Brücken-funktion! Sehr aufschlussreich und lebendig sind auch die Briefe, die im Wortlaut abgedruckt sind, und man staunt über die Offenheit und das Vertrauen in die Freundschaft, wenn Grossmann in späteren Jahren an Einstein schreibt: «Dein Ansatz ist eben falsch… » oder «Deine jetzigen Grundlagen sind mathematisch naiv…». Fritz Gassmann

Claudia E. Graf-Grossmann 2015: Marcel Grossmann – Aus Liebe zur Mathematik. Römerhof-Verlag, Zürich. 328 S., Fr. 38.–, ISBN 978-3-905894-32-5.

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In der von Gletschern gebildeten Drum-lin-Landschaft des Zürcher Oberlands befindet sich mit dem Pfäffikersee und der angrenzen-den Moorlandschaft eines der bedeutendsten und schönsten Naturschutzgebiete des Schwei-zer Mittellands. Berühmt sind Pfäffikersee und Robenhauser Riet vor allem für ihre Vogelwelt, Insektenfauna und eine entsprechend reichhal-tige Flora. Berühmt sind auch die Reste prähis-torischer Pfahlbauten im Robenhauser Riet. Das zeigt, dass wir Menschen seit Jahrtausen-den das Areal des Pfäffikersees nutzten: zuerst als Wohnraum und zum Nahrungserwerb, spä-ter auch zum Torfabbau und heute vor allem als wichtigen Naherholungsraum für die Bevölke-rung der Grosszürcher Agglomeration. Mit über 200 Seiten sprengt die reich il-lustrierte und verständlich formulierte Schrift zum Pfäffikersee den für ein NGZH-Neujahrs-blatt sonst üblichen Rahmen. Dies wurde nur möglich dank grosszügiger Unterstützung durch die Vereinigung pro Pfäffikersee (VPP), deren Präsident Ernst Ott als Herausgeber erfolgreich auf Sponsorensuche ging. Mit dem seit vielen Jahren im Zürcher Oberland tätigen Botaniker und Ornithologen John Spillmann als weiterem Herausgeber wurde auch die wissenschaftliche Korrektheit der aufgenommenen Texte sicher-gestellt. Die Pfäffikersee-Schrift wurde von ins-gesamt 20 eingeladenen Autorinnen und Auto-ren verfasst. Der Leser erhält auf oft vergnüg-liche Weise Einblick in die Lebewelt am See und im Moor. Blütenpflanzen und Moose, Kieselal-gen, Krebse, Schmetterlinge, Vögel und Fische zeigen, dass der Pfäffikersee bis heute ein Hot-spot der Artenvielfalt im nordöstlichen Schwei-zer Mittelland darstellt. Nicht zu übersehen sind jedoch negative Veränderungen, zum Beispiel bei den Vögeln. Weitere Kapitel befassen sich mit der Landschafts- und Vegetationsgeschich-te, der Besiedlung seit der Jungsteinzeit und der heute zum Glück wieder wesentlich besse-ren Seewasserqualität. Um die «Naturperle Pfäffikersee» länger-fristig zu erhalten, braucht es heute und morgen einen griffigen Naturschutz und schonende Be-

Naturperle Pfäffikerseewirtschaftungsmassnahmen der Moorflächen. Landschaftsarchitekten und Raumplaner der Hochschule für Technik Rapperswil (HSR) ha-ben dazu ein zum Teil kontroverses Kapitel zu vorhandenen und potenziellen Nutzungskon-flikten (z.B. Natur vs. Erholung) und entspre-chenden Zukunftsperspektiven beigesteuert. Zu diesem Thema erscheint auch das viersei-tige Jugendneujahrsblatt, verfasst von Elio Pescatore und Benjamin Müller, zwei ehema-ligen HSR-Studenten. Der als NGZH-Neujahrsblatt anfangs 2016 erscheinenden Pfäffikersee-Schrift ist eine weite Verbreitung und ein entsprechendes Medienecho zu wünschen. So dürfte auch das von der Vereinigung pro Pfäffikersee (VPP) in Pfäffikon geplante Naturzentrum bald einmal Wirklichkeit werden. Rolf Rutishauser

Der Pfäffikersee – Naturperle an Zürichs östlichem Agglomerationsrand und dauerhaft schützenswerter Lebensraum. Herausgegeben von Ernst Ott und John Spillmann. Neujahrsblatt der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich NGZH 218. Stück | 2016. 208 Seiten, 122 Abbildungen (die meisten davon farbig)

Verkaufspreis: 30 Franken (am 2.1.16 in der Zentral- bibliothek 25 Franken).

Bezugsort: Sekretariat der NGZH, Fritz Gassmann, Limmatstrasse 6, 5412 Vogelsang, sekretariat@ngzh.ch

—› Oben: Blick vom Aussichtspunkt Rosinli hinunter auf den Pfäffikersee; unten, grosses Bild: Hochmoorfläche mit Birken im Robenhauser Riet; unten, kleines Bild: Alpenhaarbinse (Trichophorum alpinum) zur Fruchtzeit (weisse Köpfchen) und Braune Schnabelbinse (Rhyncho-spora fusca mit den braunen Ährchen)

Vierteljahrsschrift — 4 | 2015 — Jahrgang 160 — NGZH17

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Insgesamt acht Arbeiten wurden dieses Jahr für den Jugendpreis eingereicht, den die NGZH seit 2003 jährlich für herausragende Maturi-tätsarbeiten in den Fächern Mathematik, Infor-matik, Physik, Chemie, Biologie und Geografie im Kanton Zürich vergibt. Aus dem weitgefä-cherten Themenspektrum hat die Fachjury im Oktober drei Arbeiten ausgewählt, die sie ex aequo ausgezeichnet hat. Die nachfolgenden drei Laudationes, welche an der Preisübergabe am 2. November an der Universität Zürich ge-halten wurden, zeigen, was die drei prämierten Maturitätsarbeiten auszeichnet.

Yael GesùVon Mikroben und ihrer Zuneigung zu Zürcher TramsBetreuer: Daniel Egli, Kantonsschule Wiedikon

Bakterien haben einen schlechten Ruf! Sie wer-den fast immer als unsere Feinde – als «bad guys» – betrachtet, die es mit «antibakteriellen» Mitteln zu bekämpfen gilt. Begriffe wie «Bak-terienschleudern» oder «Fäkalkeime» lassen bei den meisten Leuten ein mulmiges Gefühl aufkommen. Dabei sind wir von einem Meer von Mikroorganismen umgeben – notabene zu einer überwältigenden Mehrheit von «good guys»! Mi-

Mikroben, Schlüsselwörter und Gletscher

kroben sind überall. Sie kommen in sämtlichen Ökosystemen der Erde vor und finden sich in Gewässern, im Boden und in der Luft. Die Prä-senz und Aktivität von Mikroorganismen ist auch entscheidend, ob ein Leben höherer Organis-men überhaupt möglich ist. Auch der Mensch ist von Mikroben besiedelt und trägt Billionen von Bakterien am und im Körper, so auf der Haut, in der Mundhöhle oder im Darm. Ohne diese Mikroflora wären wir Menschen nicht über-lebensfähig. Pro Jahr transportieren die Zürcher Ver-kehrsbetriebe in Trams und Bussen über 300 Millionen Passagiere. Jede dieser Personen ist von einer individuellen «Wolke» von Mikroorga-nismen umhüllt und gibt diese an die Umgebung ab. Neueste Messungen zeigen, dass von einem Individuum pro Stunde bis zu einer Million bio-logische Partikel emittiert werden können. Hier kommt die Arbeit von Yael Gesù ins Spiel: Im Inneren von Tramfahrzeugen als relativ klein-volumige abgeschlossene Systeme müsste ei-gentlich eine hohe Zahl von Mikroorganismen zu finden sein, die sich dann auf Glasscheiben, Haltestangen und Polstern niederlassen. Die Studie zeigt aber, dass auf Oberflä-chen in Tramwaggons nur eine kleine Zahl von Bakterien nachgewiesen werden kann, was kei-nen Anlass zur Beunruhigung gibt. Mikroben lassen sich vor allem an den Scheiben und Hal-tegriffen finden. Auch scheint die Anzahl pro Fläche im vorderen Wagenteil höher zu sein. Ebenso erkennt man einen zeitlichen Verlauf: Morgens sind in den Trams weniger Mikroorga-nismen zu finden als am Abend. Als ein wichti-ges Fazit meint Yael Gesù in ihrer originellen und äusserst aktuellen Maturaarbeit: «Wer etwa täglich seinen Küchentisch oder das Essgeschirr mit dem Spüllappen reinigt und seine Einkäufe mit einem Geldschein bezahlt, kommt mit gros-ser Wahrscheinlichkeit mit massiv mehr Bak-terien in Kontakt, als wenn er Tram fährt.»

Prof. Dr. Helmut BrandlInstitut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaf-ten, Universität Zürich

Vierteljahrsschrift — 4 | 2015 — Jahrgang 160 — NGZH19

Viviane WolferEin Schlüssel zu besserem Lernen? Eine Studie zur Schlüsselwort-Methode beim VokalbellernenBetreuer: Felix Stauffer, Kantonsschule Zürcher Oberland, Wetzikon

Viviane Wolfer untersuchte den Effekt der Schlüsselwort-Methode auf das Lernen von Vokabeln einer Fremdsprache an unterschied-lichen Altersgruppen. Sie findet keinen Effekt dieser Lerntechnik, aber interessante Lernun-terschiede in den verschiedenen Alterskatego-rien abhängig davon, ob das Kurzzeitgedächtnis oder das Langzeitgedächtnis beansprucht wird und ob es sich um eine aktive oder passive Wis-sensabfrage handelt. Die Arbeit ist originell, obwohl die getes-tete Lerntechnik bereits vor 40 Jahren stark im Fokus der Wissenschaft war. In dieser Arbeit werden aber zusätzliche Faktoren, wie Alter, Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis und die Art, wie das Wissen abgerufen wird, getestet. Um gezielte Hypothesen zu testen, wurde ein ent-sprechender experimenteller Aufbau gewählt und sehr gut begründet. Die Daten sind statis-tisch ausgewertet worden. Die Resultate sind entsprechend mit übersichtlichen ‘Box plots’ dargestellt und die Interpretation in der Diskus-sion ist vollständig gestützt durch die gefunde-nen Daten, welche in den Zusammenhang mit früheren Arbeiten gestellt werden. Der Aufbau der Arbeit mit der üblichen Struktur einer wissenschaftlichen Publikation ist sehr übersichtlich. Der Text ist gut und ver-

ständlich formuliert. Es werden zwar oft Abkür-zungen gebraucht, diese werden aber immer erklärt und so gewählt, dass sie einfach verstan-den werden können. Prof. Dr. Marta Manser

Institute of Evolutionary Biology and Environmental Studies, Universität Zürich

Erik BydalDocumentation of the Bernina Range Deglaciation During the Last 150 YearsBetreuerin: Ursula Zehnder, Kantonsschule Hohe Promenade, Zürich

Erik Bydal dokumentiert den Rückzug von vier Gletschern in der Berninaregion im südöstlichen Graubünden. Die Gletscher (Roseg, Tschierva, Morteratsch und Palü) sind verschiedener Grö-sse und liegen auf nordgerichteten Talhängen.Der Autor verwendet zur eindrücklichen Illust-ration der Gletscherrückzüge historische Foto-grafien (z.T. mit Poststempel datierte Postkar-ten), Archivbilder und eigene Aufnahmen aus dem Herbst 2014. Mit Hilfe von Google Earth-Panoramaansichten (Screenshots) hat er die Positionen der historischen Aufnahmen vorgän-gig rekonstruiert, um seine eigenen fotografi-schen Abbildungen von den gleichen Punkten aus zu machen. Das ist ihm recht gut gelungen, z.T. trotz der Notwendigkeit, heute unwegsames Gelände zu durchqueren und unerwartetem, jüngerem, die Sicht verstellenden Baumwuchs.

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Die bildliche Dokumentation vergleicht der Autor mit Messreihen der Gletscherstände des Schweizerischen Gletschermessnetzes und Klimadaten (Temperaturen und Niederschläge) von Meteo-Schweiz. Deren Korrelation ist ein-deutig und ausführlich diskutiert. Zusammenfassend stelle ich fest, dass der Autor die Arbeit mit grossem Einsatz und Begeisterung durchgeführt hat. Die Resultate wurden persönlich und selbständig erarbeitet. Das Thema und die Methodik sind aktuell, und die Arbeit überzeugt durch die Menge und Un-mittelbarkeit der Information über die Rück-züge der vier Gletscher. Die formale Qualität der Darstellungen ist exzellent. Der Text, in sehr gutem Englisch, ist gut strukturiert und flüssig zu lesen. Die gewählten Methoden wer-den kompetent erklärt und wurden zielführend eingesetzt. Die ursprünglichen Fragestellun-gen wurden umfänglich beantwortet. Mit die-ser Arbeit beweist der Autor ein ausgeprägtes analytisches Talent.

Prof. em. Dr. Wilfried WinklerETH Zürich, Departement Erdwissenschaften

Tschierva- und Roseggletscher im Jahr 1867 und 2014. Der Bildvergleich aus der Maturiätsarbeit von Erik Bydal zeigt deutlich, wie schnell sich Gletscher in weniger als 150 Jahren zurückgezogen haben.

Jugendpreis 2016Der traditionelle Jugendpreis der Naturfor-schenden Gesellschaft in Zürich wird für be-sonders spannende und kreative Arbeiten aus den Fächern Mathematik, Physik, Che-mie, Biologie und Geografie vergeben. Die Preisverleihung findet jeweils im Herbstse-mester anlässlich eines NGZH-Vortrages (zwischen September und Dezember 2016) statt. Die Laudatio wird in der Vierteljahrs-schrift der NGZH veröffentlicht. Wir ermuntern Schülerinnen und Schü-ler sowie Lehrerinnen und Lehrer aller Gym-nasien im Kanton Zürich, besonders interes-sante, herausragende Maturitätsarbeiten für den Wettbewerb einzureichen. Einsende-schluss ist der Samstag, 16. April 2016.

Informationen zum Jugendpreis der NGZH finden sich unter: www.ngzh.ch/jugend/jugendpreis

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Im Januar 1940 musste Robert in die Re-krutenschule einrücken. Im selben Jahr bestand er die Matura, wurde zum damals jüngsten Of-fizier der Schweiz brevetiert und begann ein Medizinstudium an der Universität Zürich. We-nig später wechselte er zur Chemie, 1947 schloss er seine Doktorarbeit bei Paul Karrer über Vit-amine und Antivitamine ab. Er habilitierte sich 1951 an der Universität Zürich und baute ab 1952 an der CIBA eine Forschungsgruppe über Peptidhormone auf. Dort gelangen ihm Synthe-sen immer längerer Peptidketten. Nach dem Wechsel Schwyzers zur ETH war das von ihm gegründete Institut zuerst in einem Provisori-um im Vorgarten des Chemiegebäudes unter-gebracht. Es zog 1970 in ein eigenes Gebäude auf dem Hönggerberg und wurde zu einem «Mek-ka der Molekularbiologie», zumal es gelang, die Molekulargenetik von Charles Weissmann im selben Haus unterzubringen (eine frühe Koope-ration zwischen ETH und Universität Zürich). Robert Schwyzer leistete bis zur Emeri-tierung 1988 bahnbrechende Forschung und wurde für seine Arbeit vielfach ausgezeichnet. Er zog hervorragende Mitarbeiter an wie den späteren Nobelpreisträger Kurt Wüthrich und war auch ein begnadeter Lehrer; persönlich (als Neffe 2. Grades) verdanke ich ihm meine Be-rufswahl, die mich von der Chemie zur Moleku-larbiologie und Virologie geführt hat. Robert Schwyzer trat 1952 der NGZH bei, im Jahr bevor Watson und Crick mit der Struk-turaufklärung der DNA ein Fundament zur Mo-lekularbiologie legten. Er war auch Mitglied der «Gelehrten Gesellschaft» in Zürich und verfass-te für sie das Neujahrsblatt auf das Jahr 1980 mit dem Titel «Erforschung des Lebendigen. Eine molekularbiologische Betrachtung für Lai-en». In seinem Schlusswort schreibt er: «Der Sinn unseres Lebens ist wohl der, unserem Le-ben einen Sinn zu geben. Ob es nun durch Zufall entstanden oder von Gott geschaffen sei, ändert daran nichts. So oder so ist das Leben ein derart grosses Wunder, dass es in uns tiefste Ehrfurcht und höchstes Verantwortungsbewusstsein allem Lebendigen gegenüber hervorrufen müsste.»

Martin Schwyzer

Robert Schwyzer war einer der ersten Moleku-larbiologen der Schweiz. Er wurde 1963 als Pro-fessor an die ETH Zürich berufen und gründete das Institut für Molekularbiologie und Biophy-sik. Kurz zuvor hatte Eduard Kellenberger in Genf das erste Institut für Molekularbiologie in der Schweiz (und das dritte in Europa) gegrün-det. Während Kellenberger als Physiker von der Elektronenmikroskopie her kam, hatte Schwy-zer als Chemiker bereits ein Jahrzehnt lang bei der CIBA die Peptidsynthese entwickelt. Aus dem Zusammenspiel verschiedener Fächer ent-stand die damals noch unbekannte Molekular-biologie. Robert Schwyzer hat das neue Fach zu grosser Blüte gebracht. Am 29. September 2015 ist er im 95. Altersjahr verstorben. Robert Schwyzer wurde am 8. Dezember 1920 auf der Insel Reichenau geboren, wo sei-ne Mutter bei ihrer Schwester zu Besuch weilte. Sein Vater Robert Schwyzer senior wanderte mit der Familie 1924 in die USA aus, eröffnete zuerst im Norden von Minnesota eine Landarzt-praxis und praktizierte dann bis 1933 in Minne-apolis, bevor er als Chefarzt des Spitals Bülach heimberufen wurde. Die Jugendjahre in den USA haben Robert Schwyzer junior stark geprägt.

Robert Schwyzer

8. Dezember 1920 – 29. September 2015

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Die Vierteljahrsschrift (VJS) erscheint viermal jährlich: März, Juni, September, Dezember

HerausgeberNaturforschende Gesellschaft in Zürich NGZH

NGZH-VorstandProf. em. Dr. Martin Schwyzer (Präsident)Dr. Stefan Ungricht (Vizepräsident)Dr. Fritz Gassmann (Quästor)Dr. Heinzpeter Stucki (Archivar)Prof. Dr. Helmut BrandlProf. em. Dr. Conradin A. BurgaDr. Susanne Haller-BremProf. Dr. Edi KisslingProf. em. Dr. Dr. h.c. Frank KlötzliDominik LetschProf. Dr. Marta ManserProf. Dr. Cristina Nevadolic. phil. Dominik OgilvieProf. em. Dr. Rolf RutishauserProf. Dr. Traudel SaurenmannProf. Felix StaufferDr. Kurt ToblerProf. Dr. Wilfried Winkler

RedaktionskomiteeFritz GassmannSusanne Haller-BremRolf RutishauserMartin SchwyzerDominik Letsch

GestaltungskonzeptBarbara Hoffmannwww.barbara-hoffmann.com

Redaktion und SatzDr. Felix Würsten, Zürichwww.felix-wuersten.ch

DruckKoprint AG, Alpnach Dorf

Auflage1600

KontaktSekretariat der NGZHFritz GassmannLimmatstrasse 65412 Vogelsangsekretariat@ngzh.ch

redaktion@ngzh.chwww.ngzh.ch

Redaktionsschluss31. Januar / 30. April31. Juli / 31. Oktober

ISSN0042-5672

Quellen

AbbildungsnachweiseS. 1: Sauriermuseum AathalS. 5-7: Sauriermuseum AathalS. 9: Franz Hubers. 10: uzh mediadeskS. 12: Northrop Grumman Corp. USA S. 13, o.: ESA/Hubble & NASAS. 13, u.: Wikipedia, public domain, user:inductiveloadS. 17, o.: Ernst OttS. 17, u.g.: Andreas ScheideggerS. 17, u.k.: Norbert SchnyderS. 18-19: NGZHS. 20, l.: ETH-BibliothekS. 20, r.: Erik BydalS. 21: Robert Schwyzer

NachdruckMit Quellenangabe erlaubt

Mit Unterstützung von:

AG E N DA

JanuarSamstag, 2. Januar 2016, 10:00–12:00 UhrZentralbibliothek Zürich, Zähringerplatz 6

Stubenhitze und Neujahrsblätter. Die NGZH verkauft: «Der Pfäffikersee» (s. S. 16)www.zb.uzh.ch

Dienstag, 12. Januar 2016, 18:30–20:00 UhrSphères, Hardturmstrasse 66, 8005 Zürich

Mensch nach Mass – Ein Blick ins GehirnPodiumsdiskussion mit Dr. Beatrix Rubin und Dr. Markus Christenhttp://menschnachmass.ch/auf-ins-gespraech

Mittwoch, 13. Januar 2016, 18:15–19:00 UhrZoologisches Museum, Karl Schmid-Strasse 4, Hörsaal KO2 E 72 a/b

Krokodile – Echsen mit Geschichte Prof. Dr. Eberhard «Dino» Frey, Naturmuse-um Karlsruhe. Begleitvortrag zur Ausstellung «Das Krokodil im Baum» bis 31. Januar.www.zm.uzh.ch/sonderausstellungen/ 2015krokodil.html

Mittwoch, 27. Januar 2016, 18:15–19:45 UhrETH Zürich, Hauptgebäude E 1.2

Nachhaltige Tourismusformen in Kerala GEGZ Reihe Alte und neue Welt(um)ordnungenProf. Dr. Tatjana Thimm, HTWG Konstanzwww.zm.uzh.ch

FebruarMittwoch, 3. Februar 2016, 18:00 UhrfocusTerra, ETH Zürich, Hörsaal NO C60, Sonneggstrasse 5

Seltene Metalle in Zukunftstechnologien – vom geogenen zum anthropogenen Roh-stofflagerDr. Patrick Wäger, EMPA St. GallenBegleitvortrag zur Ausstellung «BodenSchätze Werte» bis 28. Februarwww.focusterra.ethz.ch

Mittwoch, 3. Februar 2016, 19:30 UhrMuseum Rietberg, Vortragssaal Park-Villa Rieter

Die Welt in Zeichen und BildernProf. Nicole Wenderoth, ETH Zürich; Prof. Markus Gross, ETH Zürich und Disney Research; Prof. Sarah Owens, ZHdKBegleitveranstaltung zur Ausstellung «Magie der Zeichen» bis 20. Märzwww.rietberg.ch

Sonntag, 14. Februar 2016, 11:00–12:00 UhrVölkerkundemuseum, Pelikanstrasse 40

Führung für Kinder mit Melanie de Visser Ausstellung «Florence Weiss – Fotografien vom Sepik» bis 13. Märzwww.musethno.uzh.ch

Samstag, 27. Februar 2016, 9:30–16:00 UhrUniversität Zürich, Grosser Hörsaal KOH B 10

Internationaler Tag der seltenen Krankheitenwww.proraris.ch/de/journees-internationale-maladies-rares/

MärzETH Campus Hönggerberg

Der (un)perfekte MenschFrühlingsausgabe der Reihe «Treffpunkt Science City» zum Thema GesundheitDas Programm wird Anfang Februar aufge-schaltet.www.treffpunkt.ethz.ch

Weitere Daten von Veranstaltungen werden laufend in unserer Agenda auf www.ngzh.ch veröffentlicht.

NaturforschendeGesellschaft in Zürich www.ngzh.ch