Auch UV-Spektroskopie liefert Nullergebnis für Homöopathika

Lieber Herr Behnke,

in den letzten Tagen wird infolge der Kontroverse um Ihr Interview mit Utz Anhalt ein Artikel von Ihnen in den sozialen Medien geteilt, in dem Sie sich vor einiger Zeit mit einer Forschungsarbeit zur Homöopathie befasst haben [1]. Sie vermuten in Ihrer Zusammenfassung und Wertung völlig zu Recht, dass die Kritiker in den Ergebnissen lediglich die Auswertung und Dokumentation des Messrauschens erblicken werden, das sich bei jedem elektronischen Messgerät bei offenen Eingängen ergibt. Warum das so ist, werde ich gleich im Anschluss erläutern, und was Messrauschen ist, wird im Anhang 1 dargestellt.

Ich verstehe auch Ihre Aussage nicht ganz, dass aus einem Messrauschen alleine dadurch ein valides Messergebnis werden soll, dass man in einer früheren Arbeit in ähnlichem Setting ebenfalls ein Rauschen gemessen hat [3]. Das generelle Nicht-Vorhandensein eines erkennbaren Signals in der Homöopathieforschung bestätigt nun mal eher nicht, dass in der Homöopathie reproduzierbare messbare Effekte auftreten, sondern dass hier mit viel Aufwand etwas gesucht wird, was offenbar nicht zu finden ist.

Auch müssen Sie mir erklären, Herr Behnke, wie man den Haken schlagen kann, dass Sie der Arbeit einerseits eine hohe methodische Qualität zubilligen, aber andererseits bemängeln, dass ein Messverfahren angewendet wurde, das in Ihren Augen für die Messaufgabe ungeeignet ist, denn es sei eigentlich für „stoffliche Proben gedacht“ und daher bei der „Analyse von Imponderabilien“ nur wenig sensibel. Vielleicht ist das für Sie neu, aber die Messmethodik gehört nun einmal zur Methodik, und wenn jene nicht geeignet ist, dann ist die Methodik insgesamt nicht geeignet.

Aber zurück zu der Arbeit von Klein et al. aus dem Jahr 2016, die Sie hier besprechen [2]. Dort werden sieben verschiedene homöopathische Mittel in jeweils sechs Potenzen mittels UV-Spektroskopie untersucht. Die Potenzen waren D6, D12, C30, C200, C200F, C10.000F, also von eher niedrigen bis zu ultrahohen Verdünnungen. Der Zusatz F bedeutet, dass dies in einem „Flotationsverfahren“ geschah, einem Prozess also, der extrem stark an das übliche Geschirrspülen erinnert: In einem Glas wird Lösungsmittel geschüttelt, dann weggeschüttet, neu aufgefüllt, wieder geschüttelt, wieder weggeschüttet usw. Das, was beim Wegschütten jeweils im Glas hängen bleibt ist … ja was eigentlich? Was soll es eigentlich sein, das dafür sorgt, dass die höheren Potenzen noch etwas mit dem Ausgangsstoff zu tun haben?

Bei der UV-Spektroskopie wird eine durchsichtige Probe mit ultraviolettem Licht bestrahlt, also mit Licht, das kleinere Wellenlängen aufweist als in dem für uns optisch wahrnehmbaren Bereich. Dabei werden nacheinander verschiedene Wellenlängen (das wären unterschiedliche Farben, wenn wir sie sehen könnten) verwendet und es wird gemessen, wie stark dieses Licht von der Probe absorbiert („verschluckt“) wird. Verschiedene Stoffe absorbieren das Licht der verschiedenen Wellenlängen auf ganz charakteristische Weise, was, wenn es im sichtbaren Bereich stattfindet, zu unterschiedlichen Farbeindrücken führt.

Bild1: Beispiel eines Absorptionsspektrums

So wie man anhand der Farbe Rotwein von Weißwein unterscheiden kann, kann man anhand des Absorptionsspektrums im UV-Bereich herausfinden, woraus die Probe besteht. Die UV-Spektroskopie ist somit ein Standardverfahren zur Analyse von Flüssigkeiten und anderen lichtdurchlässigen Materialien.

Dieses sehr leistungsfähige Messwerkzeug wird aber in der Arbeit von Klein et al. auf
etwas merkwürdige Weise angewendet: Man setzt eine Probe nacheinander UV-Licht von Wellenlängen von 200 nm (Nanometer, 200 nm = 0,000 200 mm) bis 340 nm, jeweils in Schritten von 1 nm, und misst die Absorption. Das ergibt 140 Messwerte, die dann einfach gemittelt werden. Der so gebildete Durchschnittswert der Absorption ist bei Klein der Messwert für eine Probe.

Dieses Vorgehen vergewaltigt das Prinzip der UV-Spektroskopie gleich in zweifacher Weise:

Erstens ist bei diesem Verfahren ein Einzelwert gar nicht so interessant. Es kommt vielmehr auf die Gesamtheit der Werte an, die zusammen grafisch aufgetragen ein Spektrum ergeben, das mit bekannten Spektren von Stoffen verglichen werden kann (s. Bild 1). Genau genommen ist es viel wichtiger, bei welchen Wellenlängen die Extremwerte auftreten, und weniger, wie hoch diese sind. Jedes UV-Spektroskop, auch das von Klein et al. verwendete, ist standardmäßig darauf eingerichtet, solche Diagramme „auf Tastendruck“ zu liefern.

Zweitens führt die Durchschnittsbildung der Absorption der einzelnen Wellenlängen zu einem völlig sinnlosen Zahlenwert, der nirgendwo tatsächlich festgestellt werden kann. Dies liegt daran, dass die Absorption in einer logarithmischen Einheit gemessen und angegeben wird. Damit ich den vielleicht in der Mathematik weniger kundigen Leser nicht vollends überfordere, habe ich den Grund dafür, dass dieses Vorgehen Unsinn ist, in Anhang 2 dargestellt.

Schlicht und einfach: Das, was die Autoren hier tun, ist nicht nur vom Ansatz her völlig ohne Sinn, sondern wird zudem auch noch mathematisch falsch ausgeführt.

Für jedes der sieben Mittel in den jeweils sechs Potenzen wurden fünf Proben verwendet, für die 140 Einzelwerte angefallen sind. Jeder einzelne in der Arbeit angegebene Messwert ist daher ein aus 700 Einzelwerten gebildetes Resultat. Und – heureka! – es zeigen sich unterschiedliche Ergebnisse sowohl für die Mittel untereinander als auch für die verschiedenen Potenzstufen. Wer sagt denn, dass homöopathische Mittel ununterscheidbar wären? Unterschied ist Unterschied, auch wenn man auf abenteuerlichen Wegen dazu gekommen ist.

Wer etwas dagegen sagen kann, ist der Hersteller des Messgeräts, die Firma Shimadzu Deutschland GmbH. Auf ihrer Webseite findet man die Spezifikation des Gerätes (Link) und erfährt dort, dass die „photometrische Reproduzierbarkeit“ bei +- 0,001 Abs liegt. Das heißt, wenn man mehrfach die gleiche Probe misst, wird das Messergebnis um +- 0,001 Abs streuen. Für den Fachmann: Das wäre die Amplitude des Messrauschens, das das Gerät erzeugt.

Die in der Arbeit veröffentlichten Messwerte liegen jedoch allesamt unterhalb von 0,000 5 Abs, und das zum Teil sehr deutlich. Sie sind also weit weniger als halb so groß wie die Streuung des Messgeräts. Bildlich kann man sich das so vorstellen, als würde man mit einem Zollstock untersuchen wollen, ob die Zahnstocher in einer Packung alle den gleichen Durchmesser aufweisen: 1,9 mm? 2,0 mm? 2,1 mm? (s. Bild 2).

Bild 2: 1,9 mm? 2,0 mm? 2,1 mm?

Man hat also alle Werte für eine Probe zu einem Mittelwert zusammengefasst und freut sich, dass sich unterschiedliche Werte ergeben haben. Dies ist allerdings genau das Ergebnis, das man misst, wenn man nichts misst, denn die unregelmäßige zufällige Streuung der gemessenen Einzelwerte wird immer mehr oder weniger stark von Null abweichende Resultate liefern.

Nun mag die Homöopathengemeinde schon höchst zufrieden sein, wenn es (vermeintlich) überhaupt Unterschiede in den Eigenschaften der Hochpotenzen gibt, was wir Kritiker ja verneinen. Allerdings: Gäbe es tatsächlich einen realen Effekt, dann müsste sich dies in einer gewissen Systematik innerhalb des Spektrums, also der grafisch aufgetragenen Messwerte für die einzelnen Wellenlängen, zeigen. Etwa, dass sich mehr oder weniger deutlich ausgeprägte Kurvenverläufe ergeben, wie im Bild 1 beispielhaft zu sehen. Man erkennt dort Maxima und Minima, und dazwischen einen gleichförmigen Verlauf.

Das Wesen der UV-Spektroskopie liegt, wie schon gesagt, gerade darin, solche Spektren zu erzeugen. Das von Klein verwendete Messgerät ist auch dafür eingerichtet, dies auf einfache Weise zu tun und das Resultat anzuzeigen. Schließlich beruht die UV-Analytik, wofür das Messgerät ja gebaut ist, darauf, solche Spektren zu identifizieren und anhand von bekannten Mustern bestimmten Stoffen zuzuordnen.

Klein hingegen verzichtet darauf, solche Spektren zu zeigen, die auf systematische Effekte hindeuten würden. Warum das? Der Kritiker unterstellt, wenn man so etwas gefunden hätte, dann hätte man es sicher hier auch publiziert, und zwar mit großem Getöse. Irgendetwas Systematisches, was auf einen regelhaften Unterschied zwischen einzelnen Mitteln und deren Potenzen hindeuten könnte – genau das ist es, wonach die Homöopathen händeringend zum Teil seit Jahrzehnten suchen. Man hat aber offenbar nichts gefunden, das vielleicht wie in Bild 4 (siehe unten) aussehen könnte. Daher vermutet der Kritiker, dass das Spektrum vielleicht wie in Bild 3 aussieht.

Der Fachausdruck für das, was man hier gemessen hat, tut mir leid, ist nun mal „Messrauschen“.

Tja, Herr Behnke: War nix.

Viele Grüße

Ihr Norbert Aust

Anhang 1: Messrauschen

Unter Messrauschen ist der Effekt zu verstehen, dass Messgeräte, insbesondere elektronische, selbst dann, wenn nichts zu messen da ist, nicht genau Null anzeigen. Selbst wenn nichts zu messen da ist, gibt es kleine Schwankungen um den Nullpunkt, die man bei hinreichend großer Verstärkung auch sichtbar machen kann (Bild 3). Einen ähnlichen Effekt erzielt man, wenn man eine Stereoanlage voll aufdreht, ohne dass ein Tonträger eingelegt ist. Würde man ein solches Signal aufzeichnen, ergäbe sich ein Verlauf wie in diesem Bild:

Bild 3: Messrauschen

Erkennbare Messwerte müssten sich von diesem Rauschen abheben, wie in Bild 4:

Bild 4: Ein deutliches Messignal

Es sollte deutlich werden, dass sich ein Messwert umso besser erkennen lässt, je größer er im Vergleich zur Streuung ist.

Anhang 2: Mittelwert der Absorption

Die „absorbance“ (deutsch: Extinktion) ist das Verhältnis zwischen der Energie des Lichts beim Eingang in die Probe E1 und der Energie des wieder austretenden Lichts E2. Dies wird aber als Logarithmus ausgedrückt, ähnlich wie beispielsweise bei der Angabe von Schallpegeln oder bei der Richterskala zur Beschreibung der Stärke von Erdbeben (Link).

Abs = log (E1 / E2)

Wenn also das einstrahlende Licht eine Leistung von E1 = 1W aufweist, dann bedeutet

Abs = 1,0

E1 / E2 = 10^1 = 10

Die abgestrahlte Leistung E2 beträgt dann

E2 = E1 / 10 = 1 / 10 = 0,1 W

Die Lichtleistung, die von der Probe absorbiert wurde, liegt somit bei

Eabs = E1 – E2 = 1 – 0,1 = 0,9 W

Die gleiche Rechnung für Abs = 0,1 liefert für Eabs einen Wert von 0,206 W. Als Mittelwert beider Fälle wurden also

(0,9 + 0,206) / 2 = 0,553 W

absorbiert. Dies analog dem obigen Vorgehen wieder auf eine mittlere „absorbance“ umgerechnet ergibt

AbsMittel = 0,35

und nicht 0,55, was der Mittelwert von Abs = 1,0 und Abs = 0,1 wäre. Folge: Die arithmetische Mittelung ergibt eine völlig sinnlose Zahl ohne jede Aussage für den betrachteten Fall.

Literatur und Quellen:

[1] Behnke J: Homöopathische Arzneimittel im UV-Spektroskop, Artikel unter der Rubrik  „Studien kurz und knapp“ auf der Webseite der Carstens-Stiftung, abgerufen 30.06.2017, Link

[2] Klein SD, Wolf U: Comparison of homeopathic globules prepared from high and ultra-high dilutions of various starting materials by ultravilot light spectroscopy, Complement Ther in Med (2016) 24: 111-117 (Link zum Volltext)

[3] Klein SD, Sandig A, Baumgartner S, Wolf U: Differences in median ultraviolet light transmission of serial homeopathic dilutions of copper sulfate, Hypericum perforatum and Sulfur, eCAM2013; 307609; (1-11) (Link zum Volltext)