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Horst Küppers

Heinrich Heesch (1906 - 1995)

Heinrich Heesch wurde am 25. Juni 1906 in Kiel als drittes Kind des Landeskanzleivorstehers Peter Heinrich Heesch und seiner Frau Bertha, geb. Herzer, geboren. Als er ein Jahr alt war, bezog die Familie eine Wohnung in der dritten Etage des Hauses Wilhelmplatz 4. Hier wuchs Heinrich Heesch auf. Nach dem Studium in München und der Assistentenzeit in Göttingen kehrte er wieder nach Kiel zurück und gab die Kieler Wohnung erst 1984 auf. An diesem Haus, das den Krieg überdauert hat, soll im Laufe des Jahres 2002 eine Gedenktafel angebracht werden. - Nach dem Besuch der Vorschule und des Reform-Gymnasiums wechselte er auf die Oberrealschule II am Königsweg, wo er 1925 ein hervorragendes Abitur ablegte. - Schon früh begann er, Geige zu spielen und brachte es zu früher Meisterschaft; er nahm an Hausmusikabenden mit den Professoren Scholz (Philosophie), Steinitz und Toeplitz (beide Mathematik) teil.

Im April 1925 begann er mit dem Studium in München. Er war einer von den ersten 110 Studenten, die durch die 1925 ins Leben gerufene "Studienstiftung des Deutschen Volkes" gefördert wurden. Er studierte zugleich Musik an der Staatlichen Akademie der Tonkunst (Meisterklasse Violine, bei Felix Berber) sowie Physik und Mathematik an der Universität München (insbesondere bei Arnold Sommerfeld und Constantin Caratheodory). 1928 erhielt Heesch das Meisterklassenzeugnis für Violine.

Zur Promotion wechselte Heesch 1928 nach Zürich zu Gregor Wentzel. Ein ihm zunächst zugewiesenes Thema über die Spektren zweifach ionisierter Atome machte die Anwendung gruppentheoretischer Methoden erforderlich. Bei der Einarbeitung in diesen Themenkreis faszinierte ihn zunehmend die Möglichkeit, Symmetrien gruppentheoretisch zu beschreiben. Seine Dissertation mündete daher schließlich in kristallographische Fragestellungen; er promovierte 1929 "summa cum laude" mit zwei in der Zeitschrift für Kristallographie veröffentlichten Arbeiten, in denen er die Schwarz-Weiß-Gruppen einführte. Hier wird das Konzept vierdimensionaler Gruppen im dreidimensionalen Raum entwickelt, wobei die vierte Koordinate einen Farb- oder Vorzeichenwechsel beschreibt. Heesch wies schon damals darauf hin, daß die vierte Koordinate stellvertretend für irgendwelche Eigenschaften stehen kann, die sich auf den Nenner "plus-minus" bringen lassen: z.B. magnetisches Moment, Verteilung elektrischer Dipole, Besetzung einer Lage mit verschiedenen Ionenarten. - 1933 führte der Basler Mathematiker J.J. Burckhardt bei der Behandlung der Raumgruppen des hexagonalen Systems die Bezeichnung "Heesch´sche Gruppe" ein. - Trotz des ausdrücklichen Hinweises auf mögliche Anwendungen gerieten die Arbeiten von Heesch bald in Vergessenheit. Erst nach dem zweiten Weltkrieg griff A.V. Shubnikov (Moskau) diese Problematik wieder auf, die in den fünfziger Jahren zu einer Domäne russischer Kristallographen wurde. Die Schwarz-Weiß-Gruppen wurden von da an "Shubnikov-Gruppen" genannt. Die Priorität Heeschs wurde in den russischen Publikationen nur zögerlich eingestanden; die zunächst noch ins Feld geführte These, Shubnikov habe die Schwarz-Weiß-Gruppen "unabhängig" von Heesch abgeleitet, läßt sich nicht halten, da ein Schriftwechsel Shubnikovs mit Heesch aus dem Jahre 1929 belegt ist; Shubnikov kannte die Arbeiten Heeschs zweifellos sehr genau. Unter Anerkennung der unbestreitbaren Verdienste Shubnikovs hat sich in jüngerer Zeit die Bezeichnung "Heesch-Shubnikov-Gruppen" eingebürgert. Die Heesch-Shubnikov-Gruppen haben ausgedehnte Anwendung bei der Beschreibung (anti-)ferromagnetischer Strukturen und Phasenumwandlungen gefunden. Weiterhin gestatten sie eine elegante systematische Beschreibung meroedrischer Zwillinge. In der Kristallchemie eignen sie sich zur Klassifizierung von Strukturen, in denen Plätze besetzt oder unbesetzt sein können, oder von Schichtsilikaten, in denen Tetraeder aufwärts oder abwärts gerichtet sein können.

Als der Mathematiker Hermann Weyl - von Zürich aus - einen Ruf auf einen Lehrstuhl für Mathematik an die Universität Göttingen (als Nachfolger von David Hilbert) erhielt, nahm er Heesch 1930 als Assistenten mit. Damit kam Heesch an den Ort, wo die Elite der naturwissenschaftlichen Welt von damals versammelt war. - 1933 war Heesch Zeuge der "rassistischen Säuberungen" in Göttingen; James Franck, Max Born, Emmy Noether, Richard Courant, Walter Heitler, V.M. Goldschmidt und auch Hermann Weyl, der eine Jüdin zur Frau hatte, emigrierten. Ein Verbleib an der Universität und eine Habilitation wären Heesch nur über einen Beitritt zum "NS-Dozentenbund" möglich gewesen. Da dies für Heesch nicht in Frage kam, verließ er 1935 die Universität, war stellenlos und verbrachte die Jahre von 1935 bis 1948 als "Privatgelehrter" bei seinen Eltern in Kiel.

In dieser Zeit wandte er sich Problemen der Flächen- und Raumteilung zu, und erzielte die Lösung des sogenannten "regulären Parkettierungsproblems". Dies war die Lösung (für den zweidimensionalen Fall) des 18. Problems (Aufbau des Raumes aus kongruenten Polyedern) der 23 offenen mathematischen Fragen, die David Hilbert im Jahre 1900 formuliert hatte und zu deren Lösung er die Mathematiker der Welt aufgerufen hatte. Die entscheidende Idee zur Lösung des Parkettierungsproblems soll Heesch gekommen sein, als er über das Pflaster einer Kieler Straße (Jungfernstieg) in der Nähe des Wilhelmplatzes spazierte. Sichtbaren Ausdruck fanden diese Ergebnisse in den von seinem Vater hergestellten Holz-Furnierarbeiten, Schranktüren und Tischen(Tafel II, oben) sowie in zahlreichen graphischen Entwürfen ("Tapetenmustern", Tafel II unten). Dieses Prinzip des Flächenschlusses wurde unabhängig auch von dem holländischen Graphiker M.C.Escher angewandt. Escher hat seine Bilder intuitiv gezeichnet und erst später mit Kristallographen und Mathematikern Kontakt gehabt, die analytisch die mathematischen Prinzipien und Symmetrien darlegten, denen Eschers Bilder gehorchen. Heesch versuchte seine Entdeckungen zu vermarkten und suchte Kontakte zur Industrie, einerseits zu Herstellern von mit Mustern bedrucktem Geschenkpapier, zum anderen zu Herstellern keramischer Fliesen. Villeroy & Boch stellte damals mehrere Fliesensorten her (Tafel III, oben: Fliesen derselben geometrischen Form erzielen bei unterschiedlicher Färbung sehr unterschiedliche Muster und bilden "Farbsymmetrien" aus). Mit einer Kachel (Tafel III unten) wurden Wände des Göttinger Stadthauses gekachelt. In den 80er Jahren wurde das inzwischen zur Stadtbibliothek umgewidmete Haus renoviert und ein Großteil der Kacheln abgerissen; nur ein kleiner Rest über der Eingangstür ist heute noch zu sehen. Eine weitere Anwendung ergab sich im Verlauf des zweiten Weltkriegs: die Verknappung an Rohstoffen machte es wünschenswert, beim Stanzen von Blechteilen den Abfall zu minimieren; Heeschs theoretische Betrachtungen führten zu erheblichen Material- und Zeiteinsparungen.

1955 wurde Heesch zunächst Lehrbeauftragter, dann, nach der Habilitation im Jahre 1958, besoldeter Privatdozent und schließlich außerplanmäßiger Professor an der TH Hannover. - Nach dem Kriege hatte er sich dem "Vierfarbenproblem" zugewandt. 1852 hatte ein englischer Mathematiker die Frage aufgeworfen, ob vier Farben ausreichen, um die Länder einer Landkarte so zu färben, dass benachbarte Länder niemals dieselbe Farbe erhalten. Seither hatten sich viele Mathematiker an dieser Frage die Zähne ausgebissen. Der von Heesch aufgezeigte Lösungsweg machte umfangreiche Rechnungen erforderlich, die schließlich nur noch von Großrechnern bewältigt werden konnten. Hierzu weilte er zwischen 1967 und 1971 mehrfach in den USA, wo größere und schnellere Rechner zur Verfügung standen. Hier kam es zu Kooperationen mit Y. Shimamoto (Brookhaven) und W. Haken (Urbana, Illinois). Im entscheidenden Stadium der abschließenden Fertigstellung wurden jedoch die DFG-Forschungsmittel zur Unterstützung des Projekts gestrichen. Die 1977 schließlich von K.Appel und W.Haken veröffentlichte, von vielen Fachleuten jedoch, als zu voreilig publiziert, kritisierte Lösung basierte ganz wesentlich auf Heeschs Arbeiten. Heesch präzisierte danach noch verschiedene Detailprobleme der zahlreichen Fallunterscheidungen.

Heinrich HeeschAuch nach seiner Pensionierung arbeitete Heesch weiter am Vierfarbenproblem, indem er versuchte, den Einsatz des Computers zu reduzieren. Er starb am 26. Juli 1995 in Hannover und wurde im Familiengrab in Kiel beigesetzt.

Leben und Werk von Heinrich Heesch wurden in einer von H.-G. Bigalke verfassten Biographie (Birkhäuser-Verlag, Basel, 1988) ausführlich dargestellt.






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