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StartseiteForschung aktuellQuasikristalle im Ornament26.02.2007

Quasikristalle im Ornament

Geometrische Muster aus dem Orient verblüffen Physiker

<strong>Physik. - Quasikristalle sind geometrische Figuren, die scheinbar regelmäßig, in Wahrheit aber aperiodisch angeordnet sind. Erst 1982 wurde diese Struktur von Physikern entdeckt. Doch bereits seit rund 500 Jahren schmücken die Muster orientalische Kunstarbeiten.</strong>

Von Michael Stang

Kachelschmuck in der Grünen Moschee von Bursa. (Science/W. B. Denny)
Kachelschmuck in der Grünen Moschee von Bursa. (Science/W. B. Denny)

Eigentlich wollte Peter Lu nur ein paar entspannte Tage in Usbekistan verbringen. Die US-Regierung hatte den Physiker von der Harvard Universität eingeladen, dort einige Vorträge über seine Forschungen zu halten. Nicht im Traum hätte er daran gedacht, dass er bei einem Spaziergang etwas Ungewöhnliches entdecken würde.

"Als ich mir in der Stadt Buchara die mittelalterlichen Gebäude anschaute, sah ich auf einigen Wandfliesen perfekte zehnzackige Sterne in einem großen Gebilde. Ich war etwas verwirrt, vermutete aber sofort, dass ich dort noch auf ganz andere Strukturen stoßen könnte."

Als er wenig später nach Harvard zurückkehrte, ging Peter Lu sofort in das Kunstarchiv der Universität und suchte nach weiteren geometrischen Ornamenten in der islamischen Architektur des Mittelalters. Schon nach kurzer Zeit entdeckte er mehrere hundert solcher Figuren an orientalischen Gebäuden aus dieser Zeit.

"Am häufigsten fand ich so genannte Knotenmuster. Da gibt es viele zehn- und fünfeckige Figuren, die sich periodisch wiederholen. Bei einem Gebäude im Iran aus dem Jahr 1453 wiederholten sich die Strukturen jedoch nicht. Ich sah sofort, dass es dort zwei Ebenen von zehneckigen Figuren gab. Und ich dachte, dass dies so genannte Quasikristalle sein könnten."

Bei einem normalen Kristall sind die einzelnen Einheiten in einer periodischen Struktur angeordnet, die sich dreidimensional wiederholt. Jede Einheit ist von denselben Formen umgeben, die ein identisches Muster bilden. Bei einem Quasikristall sind die Einheiten, in diesem Fall Zehnecke, nicht periodisch angeordnet. Zwar befinden sich einzelne Figuren in einer regelmäßigen Struktur, im großen Maßstab eines Kachelmosaiks etwa sind sie jedoch nicht periodisch angeordnet, da jedes Vieleck von einem anderen Muster umgeben ist. Das Besondere an den Quasikristallen ist, dass sie eine fünfzählige Symmetrie ermöglichen. Das ist in einem richtigen Kristall nicht der Fall. Die Entdeckung der Quasikristalle half dabei, neu zu definieren, was einen Kristall ausmacht. Obwohl die Quasikristalle der Physik erst seit 1982 bekannt sind, entdeckte sie Peter Lu an mehreren mittelalterlichen Gebäuden.

"Mit der Zeit wurden die Strukturen immer komplexer. Das mathematische Wissen in der islamischen Kultur war zu dieser Zeit unglaublich weit entwickelt: ein Großteil der griechischen mathematischen Schriften war bereits übersetzt, es gab auch schon Observatorien für astronomische Beobachtungen und das alles, noch bevor in Europa die Renaissance begann."

Bislang hatte sich noch kein Mathematiker mit den historischen Mustern beschäftigt. Was die westliche Welt erst vor wenigen Jahren entdeckte, war im Orient schon vor Jahrhunderten nichts Ungewöhnliches. Peter Lu konnte zudem nachweisen, dass die mittelalterlichen Designer die Quasikristalle mit Schablonen arrangiert haben und so diese perfekten Gebilde auch ohne Zirkel und Lineal anfertigen konnten. Diese Entdeckung war für den Forscher ein Aha-Erlebnis.

"Ich glaube, das wichtigste Ergebnis dieses Projekts ist die Erkenntnis, dass die damaligen Künstler perfekte Formen mit einfachen Methoden erschaffen konnten. Hinzu kommt, dass in einer Gegend mitten im Iran, die heute im aktuellen Focus der Politik steht, vor 500 Jahren Menschen Formen erschaffen haben, die wir im Westen bis vor 20, 30 Jahren noch nicht verstanden haben."

Heutige Wissenschaftler müssen also nicht immer das Rad neu erfinden. Manchmal genügt schon der Blick über den Tellerrand des eigenen Kulturkreises hinaus.

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