Vielen Biergenießern zum Ärger ist die herrlich weiße Krone auf einem frisch gezapften Pils nur von kurzer Dauer. Schon allzu bald wird der Schaum grobkörnig, fällt nach und nach in sich zusammen und lässt den Gestensaft letztlich nackt zurück. So weit lassen es die meisten allerdings erst gar nicht kommen.

Eine andere Taktik, mit dem Problem umzugehen, haben der Mathematiker Robert MacPherson vom Institute for Advanced Study in Princeton und der Physiker David Srolovitz von der Yeshiva-Universität in New York: Sie versuchten sich mathematisch an dem leidigen Phänomen. Den Bierschaum betrachten sie nüchtern als Netzwerk aus gasgefüllten Bläschen, die durch Flüssigkeit getrennt sind. Anstatt stillzuhalten, bewegen sich die Wände zwischen den Bläschen unter dem Einfluss der Oberflächenspannung. Die Geschwindigkeit, mit der sie das tun, hängt von ihrer Krümmung ab, erklären die beiden Forscher. Benachbarte Bläschen schließen sich nun zu immer größeren Blasen zusammen, die schließlich verpuffen.

Klingt eigentlich nicht so kompliziert, doch das Entstehen und Vergehen von Schaum in Formeln zu packen, fordert Wissenschaftler schon seit mindestens fünfzig Jahren heraus. Dem Mathematiker John Neumann gelang es damals immerhin, das Verhalten der Bläschen in zwei Dimensionen in Gleichungen umzusetzen und damit quasi zwischen zwei Glasplatten eingeklemmten Schaum zu beschreiben. Das große Problem liegt darin, dass die Oberfläche der Bläschen sich in komplizierter Weise krümmen kann – etwa wie ein Sattel oder ein Kartoffelchip.

MacPherson und Srolovitz kramten also tief in der Werkzeugkiste der Mathematik und stießen auf die so genannte Euler-Charakteristik, die geschlossenen Flächen bestimmte Kennzahlen zuordnet. "Nach dieser Einsicht ging alles andere ganz schnell", kommentiert Srolovitz den Weg zur Schaumformel in 3-D. Für jede Blasenform können sie nun berechnen, ob sie schrumpfen oder anwachsen wird.

Ihre Forschung rechtfertigen die beiden Wissenschaftler allerdings nicht nur mit dem tieferen Verständnis von Bierkronen. Die Formel könne beispielsweise auch Ingenieuren helfen, schaumartige Materialen herzustellen oder Biologen, die Struktur von Gewebe zu untersuchen. Ob ihre Arbeit auch von Bierbrauern aufgegriffen wird, bleibt allerdings abzuwarten. (mp)