Close

Feynman und seine Bongos: 10 Dinge, die du in „Oppenheimer“ verpasst hast

Christopher Nolans „Oppenheimer“ hat Physik wieder sexy gemacht. Für mich war der Film ein absolutes Highlight, weil viele große Physiker des 20. Jahrhunderts und der Quantenmechanik Gastauftritte hatten – Gold für ein Fangirl wie mich! Ich war mit meinen Physik-Freund:innen im Kino und wir haben im Anschluss darüber diskutiert, wen wir alles erkannt haben. Es gab im Film aber auch einige Details, die vielleicht nicht allen aufgefallen sind oder hinter denen mehr steckt, als auf den ersten Blick scheint. Deshalb teile ich heute mit euch zehn Dinge, die ihr in Oppenheimer vielleicht verpasst habt.

J. Robert Oppenheimer

Hinweis: Der Artikel enthält Spoiler. Da es sich aber um einen historischen Film handelt und die meisten in etwa wissen, was in Los Alamos passiert ist, sind die Spoiler nicht allzu groß. Es lohnt sich aber trotzdem, wenn ihr den Film gesehen habt, bevor ihr den Artikel lest, da ich mich häufig auf bestimmte Szenen beziehe.

1. Niels Bohr war der Superstar der Physik

Der junge Oppenheimer trifft am Anfang des Films auf Niels Bohr, als dieser einen Vortrag in Cambridge gibt. Obwohl heutzutage viele Namen vielleicht bekannter sind, war Bohr damals der Superstar unter den Superstars der Physik. Oppenheimer war mit Anfang 20 von 1924 bis 1926 in Cambridge und Bohr hatte gerade seinen Nobelpreis gewonnen. 1922 erhielt er ihn für die Entdeckung des Bohrschen Atommodells. Sein Modell wird heute noch gern in der Schule gelehrt, es besagt, dass Elektronen auf „Planetenbahnen“ um den Atomkern kreisen und mystischen Regeln gehorchen. Woher diese Regeln (die „Bohrschen Postulate“) stammten, wusste damals noch niemand. Das klärte sich erst wenige Jahre später mit der Ausarbeitung der Quantenmechanik.

Niels Bohr und Albert Einstein
Niels Bohr und Albert Einstein (1925)

Bohr war Teil des Manhattan-Projekts, aber hauptsächlich als Berater tätig. Er floh im Zweiten Weltkrieg vor den Nazis, da seine Mutter Jüdin war, über Schweden nach Schottland. Er besuchte Los Alamos (wo das Manhattan Projekt an der Atombombe forschte) erstmals 1943 und arbeitete dort aus Sicherheitsgründen unter dem Decknamen „Nicholas Baker“. Dort blieb er nicht, besuchte das Labor aber während der nächsten zwei Jahre regelmäßig. Bohr sagte, sie hätten seine Hilfe nicht gebraucht, die Bombe zu bauen. Oppenheimer hingegen meint, er hätte bedeutende Beiträge geleistet, die Rolle der Neutronen auszuarbeiten. Bohr wurde von vielen als „wissenschaftliche Vaterfigur“ angesehen. Das wird auch im Film angedeutet, als er bei einem Besuch während der Weihnachtsfeier groß bejubelt wird.

2. Oppenheimer sagte schwarze Löcher voraus

Ein schwarzes Loch

Es geht im Film so viel um die Atombombe, Spione und den Krieg, dass man ein kleines Detail zu Beginn des Films übersehen kann: Oppenheimer sagte während seiner Zeit an der University of California in Berkeley gemeinsam mit seinem Studenten Hartland Snyder die Existenz von schwarzen Löchern voraus. Bei diesem Thema denken viele nur an Albert Einstein und Stephen Hawking. Obwohl schwarze Löcher eine direkte Folge aus Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie sind, wehrte er sich dagegen und schrieb 1939 einen Artikel, dass schwarze Löcher unmöglich seien. Nur Monate später veröffentlichten Oppenheimer und Snyder ihr Paper „On Continued Gravitational Contraction“, in dem sie – basierend auf Einsteins Feldgleichungen – voraussagen, dass ein schwerer Stern, wenn ihm der Brennstoff ausgeht, zu einem schwarzen Loch kollabiert. Das Modell ist heute bekannt als Oppenheimer–Snyder-Modell und gilt als erste Voraussage schwarzer Löcher, auch wenn das Wort erst 1967 erfunden wurde.

3. Richard Feynman spielt Bongos und sah die Explosion mit eigenen Augen

Ein kleines Easter Egg, über das ich mich sehr gefreut habe, war das Bongosolo einer Person kurz nach der Explosion von der Atombombe „The Gadget“ beim Trinity-Test. Fan-Girls und -Boys wissen natürlich sofort, wer das ist: Richard Feynman. Er sagte einmal, dass, wenn er eingeladen wird, Bongo zu spielen, sich viele gar nicht die Mühe machen zu erwähnen, dass er übrigens auch theoretischer Physiker sei. Im Film spielt er gleich zweimal: nach der Explosion und auf der Weihnachtsfeier des Manhattan Projekts.

Feynman war eines der jüngsten Mitglieder im Manhattan Projekt: Er wurde 1918 geboren und war beim Trinity-Test gerade einmal 27 Jahre alt. Er erhielt das Angebot, nach Los Alamos zu fahren, noch bevor er seinen Doktortitel hatte. Seine Promotion schloss er kurz vor der Abfahrt in Princeton ab.

„Oh, also ist das ganze Zeug für Sie!“

Feynman war ein wahrer Witzbold und besonders geistreich: Viele Wissenschaftler reisten von Princeton nach New Mexico. Um das Projekt geheimzuhalten, wurde ihnen gesagt, sie sollten nicht direkt dorthin fahren, das sei zu auffällig. Feynman dachte sich: Wenn niemand von Princeton aus fährt, wird ein Ticket schon kaum auffallen. Er kaufte sich also ein Ticket von Princeton nach New Mexico und der Mann am Ticketschalter sagte: „Oh, also ist das ganze Zeug für Sie!“. Sie haben wochenlang Container voller Equipment in die Wüste gekarrt und niemand hatte sich darum gekümmert, dass das womöglich auffällig sein könnte.

Richard Feynman

Im Film fällt Feynman mit einem weiteren Detail auf. Fast alle Personen, die die Explosion von „The Gadget“ beobachten, tragen Brillen mit schwarzen Gläsern. Feynman dachte sich: In 32 Kilometern Entfernung sieht man mit schwarzen Gläsern doch absolut nichts. Das Einzige, was die Augen schaden könne, sei UV-Strahlung. Deshalb setzte er sich in einen Jeep, die Windschutzscheibe sollte ihn schützen, da UV-Strahlung Glas nicht durchdringen kann. Er nahm seine Brille ab und war laut eigenen Angaben die einzige Person, die die Explosion mit seinen eigenen Augen gesehen hat.

4. Es gab Frauen im Manhattan Projekt

Physik ist eine Männerdomäne, in den 1940er Jahren mehr noch als heute. Allerdings gab es weit mehr Frauen, als „Oppenheimer“ vermuten lässt: 640 Frauen arbeiteten in Los Alamos, das macht 11 Prozent. Nicht alle waren Schreibkräfte, sondern fast die Hälfte davon waren Wissenschaftlerinnen. Im Film ist lediglich eine zu sehen: Lilli Hornig. Sie hat zwei Auftritte: Erst verkündet sie, dass man im Chemie-Studium in Harvard „Tippen“ nicht unterrichtet hätte, und dann diskutiert sie, dass ihr Reproduktionssystem besser vor Strahlung geschützt sei als das der Männer. Leider bleibt es dabei.

Lilli S. Hornig
Lilli S. Hornig, Credit: Los Alamos National Laboratory

Hornig, geborene Schwenk, war damals auch junge 24 Jahre alt. Sie kam mit ihrem Ehemann Donald Hornig nach Los Alamos und wurde, wie im Film gezeigt, ins wissenschaftliche Team aufgenommen. Nach der Diskussion um den Einfluss von Strahlung auf den weiblichen Körper wurde Hornig allerdings in die Abteilung versetzt, die sich mit dem Bau der Sprenglinse (mehr dazu unter Punkt 8) befasste. Sie promovierte nach ihrer Zeit in Los Alamos in Harvard. Während ihrer akademischen Laufbahn setzte sie sich für die Rechte von Wissenschaftlerinnen ein. Neben Hornig arbeitete unter anderem auch Maria Goeppert Mayer in Los Alamos – die zweite Frau, die je mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde.

5. Sie versuchten die gefährlichste Bombe ihrer Zeit mit einem Haufen Matratzen zu schützen

Ein anderes niedliches Detail ist zu sehen, als die Detonation der Bombe beim Trinity-Test vorbereitet wird. Arbeiter hieven die Bombe „The Gadget“ auf einen 30 Meter hohen Stahlturm – und legen einen Haufen Matratzen darunter. Sie händeln dort die gefährlichste Waffe ihrer Zeit, gefüllt mit 6,2 kg Plutonium-239, und falls sie herunterfällt, wird sie von einem Häufchen Matratzen aufgefangen? Das ist kein Filmfehler, sondern war tatsächlich so. Ich frage mich, ob das tatsächlich etwas genützt hätte, wenn die Atombombe aus voller Höhe auf den Boden gekracht wäre …

6. Keiner wusste, die stark die Bombe sein würde

Während die Mitglieder des Manhattan Projekts darauf warten, dass der Sturm nachlässt und der Trinity Test beginnen kann, vertreiben sie sich nervös die Zeit damit, darauf zu wetten, wie stark die Bombe sein wird. Das bedeutet: Niemand wusste, wie stark die Atombombe tatsächlich sein würde.

Die Wetten reichten von null – die Bombe ist ein Blindgänger, von Norman Ramsey (Pro-Hinweis: dem Entdecker des Ramsey-Interferometers, Nobelpreis 1989) – bis hin zu einer Wucht äquivalent zu 45 Kilotonnen des Sprengstoffs TNT, vorgeschlagen von Edward Teller, dem Erfinder der Wasserstoffbombe. Hans Bethe (Co-Entdecker des CNO-Zyklus in Sternen, auch Bethe-Weizsäcker-Zyklus genannt, Nobelpreis 1967) setzte auf 8 Kilotonnen, was dem Wert entsprach, den der Theoretiker Emilio Segrè (Entdecker des Antiprotons, Nobelpreis 1959) vorhergesagt hatte. Oppenheimer tippte auf läppische 0,3 Kilotonnen. Gewonnen hat schließlich Isidor Isaac Rabi (Entdecker der Rabi-Oszillation, Nobelpreis 1944), der auf 18 Kilotonnen tippte. Radiochemische Analysen des Kraters ergaben direkt nach dem Test eine Sprengkraft von 18,6 Kilotonnen. Neuere Analysen aus 2021 zeigen jedoch, dass es noch mehr waren: ganze 24.8 ± 2 Kilotonnen TNT. Vermutlich hätte also jemand anderes den Topf gewonnen!

Ihr seht auch: Das Manhattan Projekt war ein Who-is-Who der Physik! Sie haben sich nur die besten Physiker eingekauft, viele von ihnen haben später einen Nobelpreis gewonnen. Oppenheimer gehörte nicht dazu, vermutlich auch wegen seiner politischen Schwierigkeiten, die im Film ja ausführlich durchgekaut wurden. Und auch Edward Teller hat keinen bekommen. Dieser hat aber – haltet euch fest – 1991 den ersten Ig-Nobelpreis für Frieden gewonnen, den satirischen Nobelpreis, „für seinen lebenslangen Einsatz, die Bedeutung des Wortes ‚Frieden‘ zu verändern“.

7. Edward Teller trägt absurde Mengen Sonnencreme auf

Wo wir bei Edward Teller sind: Im Film ist zu sehen, dass dieser sich kurz vor der Explosion von „The Gadget“ anders verhält als die meisten anderen Leute auf dem Compania Hill. Die meisten Männer liegen auf dem Boden, mit dem Rücken zur Explosion, mit schwarzen Brillen auf der Nase. Teller hingegen sitzt auf einem Stuhl, schaut geradewegs zur Explosion hin, trägt aber lächerlich viel Sonnencreme auf, um sich zu schützen.

Sonnencreme schützt offensichtlich nicht vor Gammastrahlung, das muss ich vermutlich niemandem erzählen. Doch tatsächlich macht ionisierende Strahlung, wie sie von den radioaktiven Elementen Plutonium und Uran ausgehen, nur etwa fünf Prozent der gesamten Energie aus, die von der Bombe ausgesendet wird.

Schwarzkörperstrahlung
Wärmestrahlung verteilt sich je nach Temperatur auf verschiedene Frequenzanteile. Die rote Kurve zeigt die Strahlung einer Herdplatte und wurde im Bild 100 Mal verstärkt, um auf der Skala sichtbar zu sein. Die gelbe Kurve zeigt die Strahlung der Sonne. Die blaue Kurve zeigt die Strahlung eines sehr heißen, blau leuchtenden Sterns.

Etwa die Hälfte der Energie geht in die Explosion und die Schockwelle. 35 Prozent ist Wärmestrahlung. Ähnlich wie die Sonne sendet die Bombe ein breites Spektrum von Strahlung aus, die von sichtbarem Licht übers Infrarote ins Ultraviolette reicht. Vor UV-Strahlung schützt Sonnencreme in der Tat (oder eine Glasscheibe, wie Feynman (übrigens: Mitbegründer der Quantenelektrodynamik, Nobelpreis 1965) sich richtig dachte). Nach Explosionen von Atombomben kommt es zu Verbrennungen und Verletzungen der Augen aufgrund dieser thermischen Strahlung, sie können sogar Feuer entzünden. In Tellers Fall war die Sorgfalt aber vermutlich übertrieben. Die Männer waren mehr als 30 Kilometer von der Explosion entfernt und die Stärke der Wärmestrahlung nimmt mit der Distanz ab. Meines Wissens nach gibt es keine Berichte, dass andere Mitglieder auf dem Testgelände starken „Sonnenbrand“ davongetragen hätten.

8. „The Gadget“ war eine ingenieurstechnische Meisterleistung

Man könnte meinen, eine Atombombe zu bauen, sei leicht. Man nehme einfach genug Plutonium und wenn man die von einem 30 Meter hohen Turm schmeißt, sollte es schon von alleine Boom machen, oder?

Es gibt mehre Feinheiten, die man beachten sollte. Am wichtigsten ist: Man will auf keinen Fall, dass es zu früh Boom macht. Deshalb wird das Plutonium-239 erst im Moment der Zündung so weit komprimiert, dass man eine kritische Masse erreicht, bei der sich die Kernspaltung in Form einer Kettenreaktion schlagartig fortsetzt und die Bombe explodiert. Die Bombe besteht aus weiteren Schichten, Uran-238, Bor und Aluminium, die letztendlich dafür gut sind, dass die Bombe nicht zu früh hochgeht.

Die Atombombe The Gadget
Die Atombombe „The Gadget“ besteht aus diversen Schichten (von innen nach außen): Einem Kern aus Polonium-Beryllium (hellgrün), Plutonium (rot), Uran (blau), Bor (gelb), Aluminium (grau) und Sprengstoff (Farbverlauf und Wabenmuster). Außen herum sitzt eine Hülle aus Metall (schwarz).

Besonders beeindruckend finde ich die Bienenwaben-artige Hülle der Bombe. Diese ist im Film sehr schön zu sehen. Dies ist eine polygonale Sprenglinse. Hier werden zwei Arten von Sprengstoff kombiniert, einer der schnell und einer der langsam explodiert, damit an der Plutoniumkugel eine glatte, runde Explosionsfront ankommt. Das funktioniert ähnlich wie eine Linse, die Licht bricht – nur eben mit einer Druckwelle. Das ist nötig, damit der Kern schnell und gleichmäßig komprimiert wird, so in den kritischen Zustand versetzt wird und die Kettenreaktion starten kann.

9. Die Verzögerung der Explosion: Wie weit waren die Beobachter tatsächlich entfernt?

Vermutlich ist euch im Film aufgefallen, dass es nach der Explosion von „The Gadget“ erst einmal sehr still wurde. Wir sehen beeindruckende Bilder vom Atompilz, Oppenheimer sagt (bzw. denkt) seine ikonischen Worte aus der Bhagavad Gita (der „hinduistischen Bibel“): „Jetzt bin ich der Tod geworden, der Zerstörer der Welten.“ Es dauert im Film circa 90 Sekunden, bis die Schockwelle die Beobachter erreicht. Das ist kein cineastischer Effekt, sondern liegt daran, dass die Beobachter so weit von der Explosion entfernt sind und dass die Druckwelle und der Schall die Distanz zu ihnen erst einmal zurücklegen müssen.

„Jetzt bin ich der Tod geworden, der Zerstörer der Welten“

Es gab Schutzräume in etwa 9,1 Kilometern Entfernung von der Bombe. Viele der VIPs waren hingegen auf dem Compania Hill in 32 Kilometern Entfernung. Schall hat eine Geschwindigkeit von knapp 340 m/s. Zum Schutzraum braucht der Schall also knapp 30 Sekunden, zum Compania Hill aber etwa anderthalb Minuten. Genau so lang wie die Stille im Kino!

Leslie Groves und Robert Oppenheimer
Leslie Groves, militärischer Leiter des Manhattan Projekts, und Robert Oppenheimer. Credit: United States Department of Energy

Im Film sieht es allerdings so aus, als wäre Oppenheimer in einem der Schutzräume, während Groves und die anderen Männer, die auf Matratzen auf dem Boden liegen, auf dem Compania Hill wären. Die Schockwelle erreicht sie aber alle gleichzeitig. Berichte zufolge war Oppenheimer mit Groves auf dem Compania Hill und dort sollte die Schockwelle nach anderthalb Minuten eintreffen.

10. Die Kettenreaktion, die nicht mehr aufhört, sind eigentlich zwei

Die Physiker diskutieren im Film über ein großes Risiko der Atombombe: Was, wenn die Kettenreaktion nicht mehr aufhört, die Atmosphäre in Flammen aufgeht und „The Gadget“ das Ende unserer Welt bedeutet? Hier habe ich doch sehr gestutzt, als ich das im Trailer zum ersten Mal gehört habe.

Brennende Erde
Bild von Tumisu auf Pixabay

Die Idee kam wohl von Arthur Compton (Entdecker des Compton-Effekts, Nobelpreis 1927), die er mit Oppenheimer diskutierte. Kurz gesagt ist der Gedankengang folgender: Die Sonne bezieht ihre Energie aus der Fusion von Wasserstoffkernen (also Protonen) zu Helium. Dabei wird Energie frei. Dafür sind aber extreme Bedingungen nötig, wie hohe Temperatur und Druck. Wäre es nicht möglich, dass die Explosion einer Atombombe diese extremen Bedingungen erzeugt? Und Kernfusion in der Atmosphäre und in den Ozeanen auslöst, wo Wasserstoff, in Form von Gas oder Wasser, zuhauf vorhanden ist? Dadurch würde eine unvorstellbare Menge Energie freiwerden: Die Erde würde in Flammen aufgehen.

„Die Erde würde verdampfen“

Was mich geärgert hat: Es wurde so formuliert, dass „die Kettenreaktion nie wieder aufhört“. Eigentlich ist es aber so, dass die erste Kettenreaktion in der Atombombe (die Kernspaltung) eine zweite Kettenreaktion (die Kernfusion) auslöst. Nennt mich haarspalterisch, aber es sind zwei verschiedene, physikalische Prozesse!

So oder so: Unser Planet ist noch da. Bis heute kämpfen Wissenschaftler:innen damit, eine stabile Kernfusion in Reaktoren in Gang zu bringen und – noch viel schwieriger – aufrechtzuerhalten. Das macht Fusionsreaktoren auch so sicher: Brechen die extremen Bedingungen einer Kernfusion zusammen, kommt die Reaktion zum Stillstand, so als würde man eine Kerze auspusten. Es gab also keinen Grund, sich damals Sorgen zu machen. Aber es sei ihnen verziehen, sie wussten es nicht besser. Und eine metaphorische Kettenreaktion, wie Einstein und Oppenheimer am Ende des Films diskutiert haben, haben die Physiker und Physikerinnen des Manhattan Projekts allemal ausgelöst.


Ich habe für den Tagesspiegel einen Artikel darüber geschrieben, wie Oppenheimer Vater der Atombombe wurde, und ob Künstliche Intelligenz die nächste Atombombe ist – vielleicht interessieren dich auch diese Texte. Um keinen Beitrag zu verpassen, vergiss nicht meinen Blog zu abonnieren. Wenn dir gefällt, was du liest, kannst du mir hier einen Kaffee spendieren!


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.