Gary Greenberg: Bildschöne Nano-Details unserer Welt

Ich möchte ein bisschen darüber reden, wie es ist, die Welt aus einer ganz einzigartigen Perspektive zu sehen, und die Welt, über die ich reden werde, ist die Mikrowelt. Ich stellte nach vielen Jahren, die ich das nun mache, fest, dass es hinter der Wirklichkeit eine magische Welt gibt. Und das können wir direkt durch ein Mikroskop sehen und ich werde Ihnen heute einiges davon zeigen.

Betrachten wir zuerst etwas, das nicht ganz so klein ist, etwas, das wir mit dem bloßen Auge sehen können, und das ist eine Biene. Sehen wir sie uns an: Sie hat diese Größe, circa ein Zentimeter. Aber um die Biene detailliert zu sehen und sie wirklich schätzen zu können, muss man etwas näher hinsehen. Das ist nur das Auge der Biene durch das Mikroskop betrachtet, und jetzt kann man plötzlich erkennen, dass die Biene tausende individueller Augen hat, Ommatidien genannt, und sie haben tatsächlich Sinneshärchen in ihren Augen, damit sie wissen, wann sie ganz nah bei etwas sind, weil sie nicht stereo sehen können.

Vergrößern wir den Maßstab, sehen wir ein menschliches Haar. So ein Haar ist in etwa das kleinste, was das Auge sehen kann. Es misst circa einen Zehntel Millimeter.

Jetzt wird es noch kleiner, etwa zehnmal so klein. Wir sehen eine Zelle. Man könnte also zehn menschliche Zellen in den Durchmesser eines menschlichen Haars stecken.

Dieses Betrachten der Zellen hat mich wirklich in die Biologie und Wissenschaft hineingezogen, das Betrachten von lebenden Zellen im Mikroskop. Als ich das erste Mal lebende Zellen in einem Mikroskop sah, war ich absolut fasziniert und überrascht, wie sie aussahen. Wenn man sich so eine Zelle des Immunsystems ansieht, bewegen sie sich tatsächlich ständig. Diese Zelle sucht nach einem Fremdkörper, Bakterien, Dinge, die sie finden kann. Und sie sieht sich um und wenn sie etwas findet und es als Fremdkörper identifiziert, wird sie das tatsächlich umhüllen und essen. Schauen Sie mal hier. Sie findet das Bakterium, umschließt und frisst es. Wenn man ein paar Herzzellen von einem Tier nimmt und sie in eine Schale legt, liegen sie einfach da und schlagen. Das ist ihr Job. Jede Zelle hat eine Aufgabe in ihrem Leben, und diese Zellen, ihre Aufgabe ist es, das Blut durch den Körper zu bewegen. Diese nächsten Zellen sind Nervenzellen und gerade jetzt, während wir sehen und verstehen, was wir betrachten, tun unsere Gehirne und Nervenzellen genau das, gerade jetzt. Sie sind nicht einfach statisch. Sie bewegen sich und formen neue Verbindungen und das passiert, wenn wir lernen.

Wenn man diesen Maßstab weiter vergrößert, sehen wir ein Mikron, oder einen Mikrometer, und schließlich kommen wir zum Nanometer und zum Ångström. So ein Ångström hat die Größe vom Durchmesser eines Wasserstoffatoms. So klein ist es. Und die Mikroskope, die wir heute haben, können tatsächlich einzelne Atome sehen. Hier sind also ein paar Bilder von einzelnen Atomen. Jede Beule hier ist ein individuelles Atom. Das ist ein Ring von Kobaltatomen.

Also diese ganze Welt, die Nanowelt, dieser Bereich hier drin wird Nanowelt genannt und die Nanowelt, die ganze Mikrowelt, die wir sehen, in ihr ist eine Nanowelt enthalten und die gesamte – und das ist die Welt der Moleküle und Atome.

Aber ich möchte über die größere Welt sprechen, die Welt der Mikrowelt.

Wenn man also ein winziges Insekt in einer Blume ist, wie würde diese Blume aussehen, wenn die Blume so groß wäre? Sie würde nicht wie etwas aussehen oder sich anfühlen wie unsere Sicht auf eine Blume. Sieht man also diese Blume hier aus der Perspektive eines kleinen Insekts auf der Oberfläche dieser Blume, sieht so das Gelände aus. Die Blüte dieser Blume würde so aussehen, die Ameise kriecht also über all diese Objekte und wenn man ein bisschen genauer das Stigma und das Staubgefäß hier betrachtet, das ist der Stil dieser Blume, und man bemerkt, dass es diese kleinen – die sind wie kleine gelee-artige Dinger, die Sporen genannt werden. Das sind Nektarsporen. Diese kleine Ameise krabbelt also hier, sie ist wie in einem kleinen Willy-Wonka-Land. Es ist wie ein kleines Disneyland für sie. Es ist nicht so, wie wir es sehen. Das sind einzelne kleine Körner von Blütenstaub hier und hier, und hier ist ein – was Sie als ein kleinen gelben Punkt von Blütenstaub sehen, wenn man in einem Mikroskop schaut, besteht es in Wirklichkeit aus tausenden von kleinen Körnern. Also das hier, wenn man Bienen auf diesen kleinen Pflanzen herumfliegen sieht und sie sammeln Pollen, diese Pollenkörner, die sie sammeln, packen sie in ihre Beine und bringen sie zurück zu ihrem Bienenstock, und daraus entsteht erst der Bienenstock, das Wachs in dem Bienenstock. Und sie sammeln auch Nektar und daraus entsteht der Honig, den wir essen.

Hier ist eine Nahaufnahme, eigentlich ist das ein normales Foto von einer Wasserhyazinthe. Wenn man eine richtig gute Sehkraft hat, kann man das mit dem bloßen Auge genauso gut sehen. Hier sind Staubgefäß und Blütenstempel. Aber schauen Sie, wie das Staubgefäß und der Blütenstempel im Mikroskop aussehen. Das ist das Staubgefäß. Also hier sind tausende von kleinen Pollenkörnern und hier ist der Blütenstempel und diese kleine Dinger hier werden Trichome genannt. Sie geben den Blumen ihren Duft und Pflanzen kommunizieren tatsächlich über Duftstoffe miteinander.

Ich möchte über etwas wirklich Normales sprechen, nur einfachen Sand. Ich begann mich vor zehn Jahren für Sand zu interessieren, als ich zum ersten Mal Sand aus Maui sah, und hier ist sogar ein bisschen Sand aus Maui. Sand hat ungefähr eine Größe von einem Zehntel Millimeter. Jedes Sandkorn hat eine Größe von einem Zehntel Millimeter. Aber schauen Sie mal genauer hin. Sehen Sie das? Es ist wirklich erstaunlich. Es gibt hier Mikromuscheln. Es gibt Dinge wie Korallen. Es gibt noch mehr Muschelfragmente. Man findet Olivin. Es gibt Stücke von Vulkanen. Hier ist etwas von einem Vulkan. Es gibt Röhrenwürmer. Eine überraschende Anzahl unglaublicher Dinge existieren im Sand. Und das liegt daran, dass an so einem Ort viel Sand aus Bio-Material besteht, weil die Riffs all diesen winzigen Tierchen eine Heimat bieten, und wenn sie sterben, lösen sich ihre Schalen, ihre Zähne und ihre Knochen auf und formen Sandkörner, Dinge wie Koralle und so weiter. Hier ist zum Beispiel ein Bild von Sand aus Maui. Dieser ist aus Lahaina, und wenn wir einen Strand entlang laufen, laufen wir in Wirklichkeit über Jahrmillionen biologischer und geologischer Geschichte. Wir merken es nicht, aber es ist tatsächlich eine Aufzeichnung der ganzen Ökologie. Also hier sehen wir, zum Beispiel, eine Schwammnadel, hier zwei Stücke einer Koralle, das ist der Stachel eines Seeigels. Wirklich unglaubliches Zeug.

Als ich das nun das erste Mal ansah, war ich – ich dachte, Mann, das hier ist wie eine kleine Fundgrube, ich konnte es nicht glauben und ich begann, die kleinen Stücke herauszulösen und Fotos von ihnen zu machen. So sieht der meiste Sand auf unserer Welt aus. Das sind Quarzkristalle und Feldspat, auf dem Festland besteht der meiste Sand in unserer Welt aus Quarz und Feldspat, der Auswaschung von Granit. Die Berge bauen sich auf und werden durch Wasser komplett abgetragen und durch Regen und Eis und so weiter, und sie werden zu Sandkörnern. Es gibt Sand, der wirklich sehr viel bunter ist. Das ist Sand aus der Nähe der Großen Seen, und man kann sehen, dass er voller Mineralien ist, wie rosa Granat und grüner Epidot, alle möglichen Dinge, und wenn man Sand von verschiedenen Orten betrachtet, jeder einzelne Strand, jeder einzelne Ort, dessen Sand man anschaut, ist unterschiedlich. Dieser aus "Big Sur" ist wie kleine Juwelen. Es gibt Orte in Afrika, wo sie Juwelen abbauen und wenn man den Sand in den Flüssen anschaut, die den Sand zum Meer bringen, ist es förmlich, als wenn man winzige Juwelen durch ein Mikroskop ansieht. Jedes Sandkorn ist also einzigartig. Jeder Strand ist anders. Jedes Korn ist anders. Es gibt keine zwei Sandkörner in der Welt, die gleich sind. Jedes Sandkorn kommt von irgendwo und geht irgendwo hin. Sie sind eine Momentaufnahme in der Zeit.

Sand gibt es nun nicht nur auf der Erde, er ist auch im ganzen Universum allgegenwärtig. Tatsächlich ist das Weltall mit Sand angefüllt und Sand verbindet sich, um unsere Planeten und den Mond zu bilden. Sie können diese Mikrometeoriten sehen. Das sind Mikrometeoriten, die mir die Armee gegeben hat, sie hatte sie aus Trinkwasserquellen am Südpol. Sie sehen ziemlich faszinierend aus und sie sind die winzigen Komponenten, aus denen die Welt besteht, in der wir leben – die Planeten und der Mond.

Die NASA wollte nun, dass ich Fotos vom Mondsand mache, daher schickten sie mir Sand von allen Landungen der Apollo-Mission, die vor 40 Jahren stattfand. Und ich begann, Fotos mit meinem 3D-Mikroskop zu machen. Das war das erste Bild, das ich machte. Es war ziemlich beeindruckend. Ich fand, dass es ein bisschen wie der Mond aussah. Irgendwie faszinierend. Nun, Mikroskope funktionieren normalerweise so, dass man in einem Mikroskop nur sehr wenig auf einmal sieht, man muss also das Mikroskop beim Fotografieren immer wieder neu ausrichten, und dann benutze ich ein Computerprogramm, das alle Bilder in ein Bild zusammenfügt, damit man sehen kann, wie es wirklich aussieht, und ich mache das in 3D. Also hier sehen Sie eine Ansicht von links. Das ist eine Ansicht von rechts. Also quasi linkes Auge, rechtes Auge.

Nun, das ist interessant. Das sieht ganz anders aus, als aller Sand auf der Erde, den ich je gesehen haben, und ich habe eine Menge Sand auf der Erde gesehen, glauben Sie mir. (Gelächter) Betrachten Sie dieses Loch in der Mitte. Dieses Loch entstand durch einen Mikrometeorit, der auf den Mond traf. Nun, der Mond hat keine Atmosphäre, daher treten die Mikrometeoriten dauernd ein und die ganze Mondoberfläche ist jetzt mit Staub bedeckt, weil sie über vier Milliarden Jahre von Mikrometeoriten bombardiert wurde und wenn Mikrometeoriten mit bis zu 100 000 km/h eintreten, verdampfen sie bei Kontakt. Und hier können Sie sehen, dass das – das ist quasi verdampft und das Material hält diesen kleinen Klumpen aus Sandkörnern zusammen. Das ist ein ganz kleines Sandkorn, das ganze Ding. Und das nennt sich agglutinierter Ring. Und viele der Sandkörner auf dem Mond sehen so aus, und man würde sie nie auf der Erde finden. Der meiste Sand auf dem Mond, besonders – und Sie wissen, wenn Sie den Mond anschauen, gibt es dunkle Flächen und helle Flächen. Die dunklen Flächen sind Lavaströme. Es sind basaltische Lavaströme, und so sieht dieser Sand aus, sehr ähnlich wie der der Sand, den man in Haleakala sehen würde. Anderer Sand, wenn diese Mikrometeoriten eintreten, verdampfen sie und bilden Fontänen, diese mikroskopischen Fontänen, die hoch steigen in die – ich wollte sagen "hoch in die Luft", aber es gibt dort keine Luft – die irgendwie hoch steigen und diese mikroskopischen Glasperlen bilden sich direkt und sie härten aus, und zu der Zeit, wenn sie wieder auf die Oberfläche des Mondes runterfallen, bilden sie diese schönen farbigen Glaskügelchen. Und die sind eigentlich mikroskopisch; man braucht ein Mikroskop, um sie zu sehen.

Hier ist nun ein Sandkorn, das vom Mond ist, und man kann sehen, dass die komplette Kristallstruktur immer noch da ist. Dieses Sandkorn ist wahrscheinlich so dreieinhalb oder vier Milliarden Jahre alt, und es war nie einer Erosion ausgesetzt, wie der Sand auf der Erde erodiert, durch Wasser und Bewegung, Luft und so weiter. Alles, was man sehen kann, ist ein kleines bisschen Erosion hier unten durch die Sonne, sie hat diese Eruptionen, und das ist Erosion durch Sonnenstrahlung.

Heute habe ich versucht, Ihnen zu zeigen, dass auch solche gewöhnlichen Dinge wie ein Sandkorn wirklich außergewöhnlich sein können, wenn man genau hinsieht und man aus einem anderen und neuen Blickwinkel schaut. Ich denke, dass es William Blake am besten ausdrückte, als er sagte: "Um die Welt in einem Sandkorn zu sehen und den Himmel in einer wilden Blume, halte die Unendlichkeit in der flachen Hand und die Stunde rückt in die Ewigkeit." Danke. (Applaus)