Sehr seltsame Dinge müssen die Testpersonen in einem abgedunkelten Budapester Labor tun. Sie setzen sich in eine mit weißem Tuch verhängte Kabine. Vor sich haben sie bunte und einige farblose Kristalle, beweglich montiert auf Metallscheiben. Dann beginnen die Probanden die Steine im Licht zu drehen, das von jenseits des Vorhangs kommt.

Erstaunliches passiert. Farbeindruck und Helligkeit der Kristalle verändern sich, je nachdem, wie die Versuchspersonen die Objekte bewegen. Eine ihrer Aufgaben ist es, die Position, also den Winkel zum einfallenden Licht, so einzustellen, dass die Halbedelsteine möglichst dunkel wirken. Bei den farblosen Exemplaren ist die Aufgabe eine andere. Das Licht kann sie passieren und projiziert dahinter zwei umeinander tanzende kleine Lichtflecken: Jetzt versuchen die Testpersonen, diese Flecken entweder gleich hell einzustellen oder den maximalen Kontrast zu finden.

Vor tausend Jahren standen schon einmal Menschen vor ähnlichen Aufgaben – es waren Wikinger in den stürmischen Fluten der Nordmeere. Das vermutet Gábor Horváth, Physik-Professor von der Budapester Eötvös-Universität. Aus diesem Grund lässt er seine Probanden nichts anderes tun, als die damalige Arbeit eines Steuermanns auf hoher See zu simulieren. Die Wikinger schafften es nämlich, trotz Dämmerung, Flaute und dichtem Nebel den Kurs über den Nordatlantik gen Grönland zu halten. Wie gelang ihnen das? Ein Magnetkompass war schließlich nicht an Bord. Die Antwort, glaubt Horváth, liegt in den Kristallen.

Mit etwas Übung, erzählt der Professor, brauchen seine Probanden fünf bis zehn Sekunden, um an den Kristallen die gewünschten Winkel zu ermitteln – so wie damals wohl die Nordmänner auf Reisen. Seit Jahren versucht der Wissenschaftler mit seinem Team in immer neuen Versuchen, die Legende der sogenannten Sonnensteine aufzuklären. Mit diesen Navigationshilfen soll es den Wikingern gelungen sein, bei bedecktem Himmel oder in der Dämmerung den Stand der Sonne zu ermitteln.

Bisher gibt es dafür nur Hinweise in alten isländischen Sagen. Der einzige archäologische Fund eines solchen Kristalls an Bord eines Schiffswracks stammt aus dem 16. Jahrhundert – als die gefürchteten Nordmänner bereits 500 Jahre lang Geschichte waren. "Das Problem mit der Legende ist: Wir haben keine Hinweise, dass die Wikinger überhaupt Instrumente zur Navigation benutzten", sagt Morten Ravn, Kurator im Wikinger-Museum von Roskilde bei Kopenhagen. "Aber es ist faszinierend, dass jetzt Physiker nach geeigneten Kristallen suchen."

Horváth ist überzeugt, dass die Sonnensteine funktionierten. Seine Kalkulationen ergeben, dass die Wikinger bei Sonnenschein ihren Kurs auf drei Grad genau bestimmen konnten. War der Himmel bedeckt, ermöglichten ihnen Kalkspat-Kristalle, mit einem maximalen Fehler von sechs Grad zu navigieren. Eine Studie dazu veröffentlichte er jüngst in der Fachzeitschrift Open Science der Royal Society.

Dieser Artikel stammt aus der ZEIT Nr. 30 vom 14.7.2016.

Die Experimente in der Stoffkabine liefern Horváth so etwas wie den Schlussstein seiner Theorie. Mit den verwendeten Kristallen – Turmalin, Cordierit und Kalkspat – lässt sich die Polarisation von Licht ermitteln. Und die Versuche sollten klären, wie gut Probanden damit zurechtkommen. Bei der Polarisation handelt es sich um eine Eigenschaft von Licht, die der Mensch im Gegensatz zu Farbe und Richtung nicht direkt wahrnimmt. Nur mit Hilfsmitteln wie den Kristallen bekommt er eine Ahnung davon. Manche Tiere jedoch, Insekten oder Vögel, haben ein Organ dafür und nutzen es, um sich zu orientieren. Honigbiene und Wüstenameise erkennen auf diese Weise ein Muster am Himmel und finden nach der Nahrungssuche zurück zum Nest.

Lichtwellen sind normalerweise ungeordnet. Werden sie jedoch an horizontalen Flächen wie Wasser reflektiert oder dringen am Himmel durch die Atmosphäre, werden sie polarisiert und schwingen fast nur noch in eine Richtung. Diese Eigenschaft war für die Wikinger besonders interessant. Die Ordnung im polarisierten Licht ist nämlich am stärksten, wenn man im rechten Winkel zur Sonne in den Himmel blickt. Die Schwingungsrichtung der Lichtwellen bildet dann einen 90-Grad-Winkel mit dem einfallenden Sonnenschein. Kann man also durch Wolkenlücken zumindest die Polarisationsrichtung des Lichts bestimmen, dann lässt sich daraus bei verhangenem Himmel ermitteln, wo in diesem Moment die Sonne steht.