Es lag aber nur an einem sehr schlimmen Heuschnupfen, gerade dessentwegen der junge Mann aus dem blühenden Göttingen in die reine Seeluft von Helgoland geflohen war, um Linderung zu suchen.

An diesen jungen Mann erinnert sich später sein Göttinger Universitätslehrer Max Born so:

"Er sah aus wie ein einfacher Bauernjunge mit seinen kurzen, hellen Haaren, klaren hellen Augen und einem strahlenden Gesichtsausdruck. Seine unglaubliche Schnelligkeit und Genauigkeit der Auffassung befähigten ihn, ständig eine ungeheure Arbeitsleistung ohne große Anstrengung zu vollbringen."

Dieser junge Mann hatte trotz seines noch sehr jugendlichen Alters von nur 23 Jahren schon seit zwei Jahren den Doktortitel, war bereits Privatdozent an der Universität Göttingen und war zudem über Göttingen und Deutschland hinaus bei den führenden Atomwissenschaftlern jener Jahre nicht nur bekannt, sondern schon hoch angesehen.

Die Tage auf Helgoland verbrachte er, indem er, wie er seinem Freund Carl Friedrich von Weizsäcker später sagte, so:

"Geschlafen hab' ich eigentlich gar nicht. Ein Drittel des Tages habe ich die Quantenmechanik ausgerechnet, ein Drittel bin ich in den Felsen herumgeklettert und ein Drittel hab' ich Gedichte aus dem Westöstlichen Divan auswendig gelernt."

Und so kam es zu dem, was man sicher zu den Sternstunden der Wissenschaft – zumindest des gerade vergangenen Jahrhunderts – zählen darf:

"In Helgoland war ein Augenblick, in dem es mir wie eine Erleuchtung kam, als ich sah, daß die Energie (gemeint ist die Energie eines einfachen Atommodells) zeitlich konstant war. Es war ziemlich spät in der Nacht. Ich rechnete es mühsam aus, und es stimmte. Da bin ich auf einen Felsen gestiegen und habe den Sonnenaufgang gesehen und war glücklich."

Der junge Bursch, Werner Heisenberg, hatte in jener Nacht einen Durchbruch in der Formulierung der atompyhsikalischen Gesetze erreicht, der die Physik zutiefst beeinflussen und ändern sollte.

In Erinnerung an diese geniale wissenschaftliche Leistung haben das Max-Planck-Institut für Physik in München und die Deutsche Physikalische Gesellschaft Sie hierher zur Enthüllung eines Gedenksteins eingeladen, und ich darf Sie dazu seitens des Max-Planck-Instituts – das zu Ehren seines langjährigen Direktors den Beinamen "Werner-Heisenberg-Institut" trägt – und seines Direktoriums sehr herzlich begrüßen. Wir freuen uns sehr, daß Sie so zahlreich gekommen sind, trotz, oder hoffentlich auch gerade wegen, der besonderen Lage dieser Insel.

Wir danken der Gemeinde Helgoland und ihrem Bürgermeister, daß sie unser Anliegen, hier einen Gedenkstein für Werner Heisenberg zu errichten, von Anfang an so freudig unterstützt und so freundlich empfangen haben.

Besonders begrüßen möchte ich von der Familie Heisenberg, von seinen Kindern, Professor Martin Heisenberg und Frau Barbara Blum.

Herzlich begrüßen möchte ich Herrn Dr. Rossmann, Abgeordneter des Landkreises Pinneberg im deutschen Bundestag

und die Mitglieder des Direktoriums des Deutschen Elektronensynchrotrons DESY in Hamburg und die zahlreichen Mitglieder des Wissenschaftlichen Rats.

Besonders begrüßen möchte ich auch Sie, verehrte Frau Klemm, und Ihnen für Ihre Unterstützung auch hier nochmals herzlich danken.

Eine besondere Rolle wird dabei der nur 1 ½ Jahre ältere und kongeniale Wolfgang Pauli spielen, mit dem Werner Heisenberg seit den frühen Tagen gemeinsamen Physikstudiums bei Arnold Sommerfeld in München fachlich eng verbunden war und auf dessen Meinung er zeitlebens großen Wert gelegt hat. Bereits seine zweite oder dritte eigene Arbeit, die er im Alter von nur 20 Jahren über einen interessanten atomphysikalischen Effekt, den sog. anomalen Zeeman-Effekt, verfaßt hat, schickt Heisenberg an Pauli mit dem Kommentar:

"Ich schicke Ihnen hiermit meinen Zeeman-Braten mit Quantensoße."

Am Rande sei vermerkt, daß Heisenberg, als er darauf angesprochen wurde, warum er diese Arbeit nicht als Dissertation verwende, darauf verweisen mußte, daß er noch nicht die für eine Promotion vorgeschriebene Mindestzahl von 6 Semestern habe.

Pauli war 1922 im Alter von 22 Jahren Assistent am Institut für theoretische Physik an der Universität Hamburg geworden und war, so wie bald auch Heisenberg, bereits so etwas wie ein "Star".

Die durch Niels Bohr in Kopenhagen und Arnold Sommerfeld in München geprägte Atomtheorie war in den frühen zwanziger Jahren in eine Krise geraten. Man hatte erkannt, daß die Bohr-Sommerfeld'sche Theorie, die spektroskopischen Messungen in komplizierten Fällen nicht richtig wiedergab. Es breitete sich die Überzeugung aus, daß nur eine radikale Änderung in den Grundannahmen zu der richtigen Theorie führen könne.

Pauli drückt sein Empfinden in einem Brief an den jungen Amerikaner Ralph Kronig aus:

"Die Physik ist momentan wieder sehr verfahren, für mich ist sie jedenfalls viel zu schwierig und ich wollte, ich wäre Filmkomiker oder so etwas und hätte nie etwas von Physik gehört. Nun hoffe ich aber noch, daß Bohr uns mit einer neuen Idee retten wird."

Die Rettung sollte von anderer Seite, nämlich von Heisenberg, kommen. Am 5. Juni, also kurz vor der überraschend notwendig gewordenen Abreise nach Helgoland, schreibt Heisenberg an Ralph Kronig:

"Nun will ich Ihnen noch ein bißchen von meinen eigenen Intensitätsbetrachtungen erzählen und ich hoffe auf Ihre möglichst scharfe Kritik. Der Grundgedanke ist: in der klassischen Theorie genügt die Kenntnis der Fourierreihe der Bewegung, um alles auszurechnen".

Heisenberg erläutert dies dann an einem einfachen mechanischen Modell, einer Art Pendel, genauer dem sog. anharmonischen Oszillator, und fährt fort:

"Es liegt nun nahe anzunehmen, daß auch in der Quantentheorie durch die Kenntnis der Übergangswahrscheinlichkeiten oder der korrespondierenden Amplituden alles gegeben ist. Man wird daher versuchen, die obigen Gleichungen quantentheoretisch umzudeuten, und zwar ergibt sich eine Umdeutung zwangsläufig... ."

Heisenberg führt dies dann mathematisch genauer aus und man kann sehen, wie eine neue und charakteristische Multiplikation quantenmechanischer Größen, die wenige Wochen später von Heisenbergs Mentor Max Born in Göttingen als sog. Matrizenmultiplikation erkannt wird, sich abzuzeichnen beginnt.

Nun wieder Heisenberg aus seinen Erinnerungen:

"In Helgoland gab es außer den täglichen Spaziergängen auf dem Oberland und den Badeunternehmungen zur Düne keinen äußeren Anlaß, der mich von der Arbeit an meinem Problem abhalten konnte und so kam ich schneller voran als es mir in Göttingen möglich gewesen wäre. Einige Tage genügten, um den am Anfang in solchen Fällen immer auftretenden mathematischen Ballast abzuwerfen und eine einfache mathematische Formulierung meiner Frage zu finden. In einigen Tagen wurde mir klar, was in einer solchen Physik, in der nur die beobachtbaren Größen eine Rolle spielen sollten, an die Stelle der Bohr-Sommerfeld'schen Quantenbedingungen zu treten hätte."

Mit dem letzten Satz wird der entscheidende Punkt in Heisenbergs neuer Formulierung der atomaren Gesetze ausgesprochen.

Nach seiner Rückkehr nach Göttingen am 19. Juni schreibt Heisenberg schon am 21. Juni und dann wieder am 24. Juni an Pauli nach Hamburg:

"Über meine eigenen Arbeiten habe ich fast keine Lust zu schreiben, weil mir selbst noch alles unklar ist und ich nur ungefähr ahne, wie es werden wird, aber vielleicht sind die Grundgedanken doch richtig. Grundsatz ist: Bei der Berechnung von irgendwelchen Größen, als Energie, Frequenz usw., dürfen nur Beziehungen zwischen prinzipiell kontrollierbaren Größen vorkommen."

Und wenige Tage später, am 29. Juni:

"Inzwischen bin ich etwas, aber nicht viel, weitergekommen und ich bin im Herzen wieder überzeugt, daß diese Quantenmechanik schon richtig ist."

10 Tage später beendet Heisenberg die Niederschrift seiner neuen Theorie unter dem Titel "Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen" und schickt das Manuskript am 9. Juli mit folgenden Anmerkungen an Pauli:

"... meine Meinung über die Mechanik ist seit Helgoland von Tag zu Tag radikaler. Es ist wirklich meine Überzeugung, daß eine Interpretation der Rydberg-Formel im Sinne von Kreis- und Ellipsenbahnen in klassischer Geometrie nicht den geringsten physikalischen Sinn hat und meine ganzen kümmerlichen Bestrebungen gehen dahin, den Begriff der Bahnen, die man doch nicht beobachten kann, restlos umzubringen und geeignet zu ersetzen."

Am 11. oder 12. Juli übergibt Heisenberg das Manuskript Max Born zur Veröffentlichung, der schon wenige Tage später an Albert Einstein schreibt:

"Heisenberg's neue Arbeit, die bald erscheint, sieht sehr mystisch aus, ist aber richtig und tief."

Einstein wiederum stellt am 20. September in einem Brief an seinen Freund, den Theoretiker Paul Ehrenfest in Leiden fest:

"Heisenberg hat ein großes Quantenei gelegt."

Wie schon angedeutet, fand Born schnell heraus, daß Heisenbergs noch etwas umständlich formuliertes Multiplikationsschema der Multiplikation zweidimensionaler mathematischer Größen – sog. Matrizen – entspricht und brachte es, da Heisenberg auf einer längeren Vortragsreise in Holland und England war ("Termzoologie und Zeemanbotanik"), zusammen mit seinem jungen Mitarbeiter Pascual Jordan innerhalb weniger Wochen in eine mathematisch elegantere und auch vollständigere Form.

Pauli in Hamburg war enthusiastisch über Heisenbergs Ansatz. Am 27. Juli schreibt er an Kramers in Kopenhagen:

"Ich habe Heisenbergs kühne Ansätze mit Jubel begrüßt. ... Was mich so sehr an den Heisenberg'schen Überlegungen gefreut hat ist die Methode seines Vorgehens und die Bestrebung, aus der heraus er diese Überlegungen angestellt hat. Überhaupt glaube ich, daß ich jetzt hinsichtlich meiner wissenschaftlichen Ansichten Heisenberg sehr nahe gekommen bin, und daß wir ziemlich in allem übereinstimmende Meinungen haben, soweit dies überhaupt bei zwei selbständig denkenden Menschen möglich ist."

In charakteristischer Manier fährt er dann aber fort:

"Mit Freude habe ich auch wahrgenommen, daß Heisenberg in Kopenhagen bei Bohr ein bißchen das philosophische Denken gelernt hat und sich vom rein Formalen doch merklich abwendet. Ich wünsche ihm deshalb von ganzem Herzen Erfolg bei seinen Bestrebungen!"

Und am 9. Oktober schreibt Pauli an den bereits erwähnten Ralph Kronig:

"Die Heisenberg'sche Mechanik hat mir wieder Lebensfreude und Hoffnung gegeben. Die Lösung des Rätsels bringt sie zwar nicht, aber ich glaube, daß es jetzt wieder möglich ist, vorwärts zu kommen. Man muß zunächst versuchen, die Heisenberg'sche Mechanik noch etwas mehr vom Göttinger formalen Gelehrtenschwall zu befreien und ihren physikalischen Kern noch besser bloßlegen."

Derartige Bemerkungen und Seitenhiebe von Pauli müssen Heisenberg wohl doch sehr getroffen und geärgert haben, denn am 12. Oktober schreibt er Pauli:

"Betreffend Ihrer beiden letzten Briefe muß ich Ihnen noch eine Predigt halten, und Sie entschuldigen, wenn ich auf Bayrisch fortfahre: Es ist wirklich ein Saustall, daß Sie das Pöbeln nicht aufhören können. Ihre ewigen Schimpfereien auf Kopenhagen und Göttingen sind einfach ein schreiender Skandal. Sie werden uns doch lassen müssen, da wir jedenfalls nicht mit bösem Willen die Physik zu ruinieren trachten; wenn Sie uns vorhalten, daß wir so große Esel seien, daß wir doch nie etwas physikalisch Neues fertig brächten, so mag das richtig sein. Aber dann sind Sie doch ein ebenso großer Esel, weil Sie's auch nicht fertig bringen ... (Die Punkte bedeuten einen Fluch von etwa zwei Minuten Dauer!) Nichts für ungut und viele Grüße."

Im gleichen Monat zeigt Pauli, daß die neue Heisenberg'sche Quantenmechanik zu richtigen Ergebnissen für das Spektrum des Wasserstoffs führt und am 3. November schreibt ihm daraufhin Heisenberg:

"Ich brauche Ihnen wohl nicht zu schreiben, wie sehr ich mich über die neue Theorie des Wasserstoffs freue."

Die Pauli'sche Arbeit überzeugte die meisten Physiker dann offenbar endgültig davon, daß die Heisenberg'sche Quantenmechanik, trotz ihres radikal neuen Ansatzes, als richtig anzusehen ist.

Dies umreißt das engere Umfeld der – man darf ganz sicher sagen: historischen – Begebenheit auf Helgoland.

Innerhalb weniger Wochen, nachdem er Heisenbergs Arbeit kennen gelernt hatte, entwickelte der bis dahin völlig unbekannte Engländer Paul Adrien Maurice Dirac (8 Monate jünger als Heisenberg) völlig unabhängig von Born und Jordan die formale mathematische Darstellung der Quantenmechanik. Von einer ganz anderen Seite, nämlich de Broglies Materiewellen her kommend, formulierte der Wiener Erwin Schrödinger die Wellenmechanik, die sich vor allem für die konkrete Berechnung von Atomprozessen als äußerst mächtig erwies.

Wie Sie wissen ist Werner Heisenberg 1933 mit dem Nobelpreis für Physik für das Jahr 1932 ausgezeichnet worden. Die Begründung vermerkt neben der Aufstellung der Quantenmechanik auch ihre Anwendung, die unter anderem zur Entdeckung der allotropen Modifikation des Wasserstoffmoleküls geführt habe. Im gleichen Jahr wurde der Nobelpreis für 1933 an Dirac für seine relativistisch formulierte Theorie des Elektrons mit der Vorhersage seines Antiteilchens, des Positrons, und an Schrödinger für die Aufstellung der Wellenmechanik verliehen.

Im Mai 1926 hatte Heisenberg eine Dozentur für theoretische Physik in Kopenhagen angetreten. In höchst intensiven Diskussionen waren Heisenberg und Bohr bemüht, die beiden so verschieden aussehenden, aber die gleichen Phänomene korrekt beschreibenden Atomtheorien – Heisenbergs Matrizenmechanik und Schrödingers Wellenmechanik – zu interpretieren und ihren gemeinsamen physikalischen Inhalt herauszuarbeiten. Eine wichtige Rolle spielt dabei aber wiederum der Gedankenaustausch mit Pauli. Auf einen Brief von Pauli vom 19. Oktober 1926 antwortet Heisenberg am 28. Oktober:

"Daß ich so spät antworte kommt daher, daß Ihr Brief hier dauernd die Runde macht und Bohr, Dirac und Hund uns darum raufen."

In seinem Brief diskutiert Pauli die Rolle der Impulskomponenten und Ortskoordinaten eines Teilchens und stellt fest, daß man nicht beiden gleichzeitig gewöhnliche Zahlen zuordnen dürfe:

"Man kann die Welt mit dem p-Auge (: mit p sind die Impulskomponenten gemeint) und man kann sie mit dem q-Auge (: damit sind die Ortskoordinaten gemeint) ansehen, aber wenn man beide Augen zugleich aufmachen will, dann wird man irre."

Pauli kann sich übrigens eine "Retourkutsche" auf Heisenbergs "Predigt" nicht verkneifen und beendet seinen Brief mit:

"Ich freue mich schon sehr auf Ihre Antwort. Jetzt können Sie einmal kritisieren und pöbeln!"

In seiner Antwort verschärft Heisenberg Paulis Beobachtung dahingehend:

"Die (Matrizen-) Gleichung pq – qp = ih/2pi 1 entspricht also immer in der Wellenvorstellung der Tatsache, daß es keinen Sinn hat, von einer monochromatischen Welle in einem bestimmten Zeitpunkt zu sprechen. (Pauli bemerkt dazu am Briefrand: In einem gegenüber der Periode kurzen Zeitintervall hat es auch keinen Sinn, vom Zustand, d.h. Energiewert, zu sprechen.) Analog hat es keinen Sinn, von der Lage einer Korpuskel bestimmter Geschwindigkeit zu reden. Nimmt man es aber mit Geschwindigkeit und Lage nicht so genau, so hat das sehr wohl einen Sinn."

Hier deutet sich offenbar die später so berühmt gewordene Heisenberg'sche Unbestimmtheitsrelation an. Heisenberg war sich aber über die noch bestehende "Unschärfe" seiner Einsichten sehr im Klaren und schreibt am 23. November an Pauli:

"Über den eigentlichen Sinn dieser ganzen formalen Zusammenhänge denke ich oft nach, aber es ist schauderhaft schwer, daraus klug zu werden."

Das Ringen von Bohr und Heisenberg um die richtige Interpretation der Quantenmechanik war offenbar so anstrengend und ermüdend gewesen, daß sie im Winter 1926/27 eine Diskussionspause einlegten, um, jeder für sich, alleine weiterzuarbeiten.

Am 23. Februar legt Heisenberg Pauli dann seine Überlegungen genauer dar und stellt und beantwortet Fragen wie:

"Was versteht man unter dem Wort "Ort des Elektrons"? Was versteht man unter der "Bahn" des Elektrons?"

Und begründet die berühmt gewordene Formulierung:

"Die Bahn entsteht erst dadurch, daß wir sie beobachten."

Paulis Reaktion war viel positiver, als Heisenberg erwartet hatte:

"Es wird Tag in der Quantentheorie", so etwa lautete nach Heisenbergs Erinnerung Paulis Antwort (der Brief ist verlorengegangen), die ihn ermutigte, den Inhalt des Briefes unter dem Titel "Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik" zu veröffentlichen. Dies ist die berühmt gewordene Arbeit über die Unbestimmtheitsrelation.

Pauli war, wie Heisenberg später konstatiert, der erste außerhalb des eigentlichen Kopenhagener Kreises, der der neuen Deutung, zu der er selber so viel beigetragen hatte, ohne Vorbehalt zustimmte. Auf einer bedeutenden Konferenz im Herbst 1927 in Brüssel – der Solvay-Konferenz – mußte dann auch Einstein trotz anhaltender Skepsis gegenüber der eigentlichen Interpretation der Quantenmechanik schließlich zugeben, daß sie zumindest in sich geschlossen und widerspruchsfrei ist.

Die Quantenmechanik gehört neben der Quantenhypothese von Max Planck und der Relativitätstheorie von Albert Einstein zu den großen und bleibenden Errungenschaften der Physik des 20. Jahrhunderts.

Heisenberg hat nach seinen Arbeiten zur Quantenmechanik weitere sehr bedeutende wissenschaftliche Leistungen vollbracht, die ebenfalls von besonderer physikalischer Intuition geprägt waren. Erwähnt seien hier nur seine Beiträge zur Beschreibung und Theorie der Atomkerne.