Alan Turing: Der Mann, der es mit der Enigma aufnahm

Alan Turing kam 1931 an das King’s College in Cambridge und schloss 1934 sein Mathematikstudium mit Bestnote (First-Class Honours) ab. Der zentrale Grenzwertsatz ist ein grundlegendes Ergebnis der Wahrscheinlichkeitstheorie. Er bewies noch als Student eine Version davon und stellte sie in einer Arbeit vor, mit der er sich um ein Fellowship bewarb: „On the Gaussian Error Function“. Der Mathematiker J. W. Lindeberg hatte schon 1922 ein ähnliches Ergebnis bewiesen. 1936 gewann Turing außerdem einen Smith’s Prize, einen der Mathematikpreise von Cambridge. Er blieb bis 1952 Fellow des King’s College.

Der Aufsatz hieß „On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem“. Im Titel steht das Wort „Entscheidungsproblem“. Der Mathematiker David Hilbert hatte gefragt, ob ein festes Verfahren für jede mathematische Aussage entscheiden kann, ob sie sich beweisen lässt. Alan Turing lernte die Frage 1935 in Vorlesungen des Mathematikers Max Newman in Cambridge kennen und beantwortete sie mit Nein. In Princeton kam der Logiker Alonzo Church unabhängig davon zum selben Ergebnis, mit einer Methode ohne Maschinen. Church veröffentlichte einige Monate früher. Church nannte Turings gedachtes Gerät als Erster „Turingmaschine“. Derselbe Aufsatz beschrieb eine universelle Maschine, die die Arbeit jeder anderen solchen Maschine übernehmen konnte: die Grundidee des modernen Computers.

Das polnische Chiffrierbüro las Ende 1932 zum ersten Mal Enigma-Funksprüche mit. Der Mathematiker Marian Rejewski rekonstruierte mithilfe der Mathematik die Verdrahtung der Walzen. 1938 bauten die Polen die Bomba, eine Maschine, die Enigma-Einstellungen automatisch durchsuchte. Alan Turings Bombe übernahm diese Idee, prüfte die Einstellungen aber anhand von vermutetem Klartext. Großbritannien schickte Alastair Denniston, den Leiter seines Entzifferungsdienstes, und Dilly Knox, der die Arbeit an der Enigma leitete, zu dem Treffen bei Warschau. Bis Juli 1939 hatten Großbritannien und Frankreich Polen Beistand für den Fall eines Angriffs zugesagt, und die Polen erklärten sich bereit, ihr Wissen zu teilen. Im Januar 1940 traf Turing die polnischen Codeknacker in Frankreich, wohin sie nach dem Fall Polens geflohen waren.

Der Passagierdampfer Athenia wurde am Abend des 3. September 1939, dem Tag der britischen Kriegserklärung, von U 30 torpediert. Mehr als 110 Menschen starben. Experten hielten die Marine-Enigma für unknackbar. Ein Grund war, dass die deutsche Kriegsmarine die Enigma komplexer einsetzte als Heer und Luftwaffe. Die Funker von Heer und Luftwaffe wählten drei Walzen aus einem Satz von fünf. Jede Walze war ein Rad, das die Buchstaben verwürfelte, und die Reihenfolge der Walzen spielte eine Rolle. Die der Marine wählten aus acht. Damit stieg die Zahl der möglichen Walzenlagen von 60 auf 336, und eine vollständige Suche auf den Turing-Bomben dauerte viel länger. Die Marine-Enigma wurde zur Aufgabe von Hut 8, der Abteilung unter Alan Turings Leitung.

Das Banburismus-Verfahren ist nach Banbury benannt, der Stadt, in der die langen Papierbögen gedruckt wurden. Die Buchstaben eines abgefangenen Funkspruchs wurden als Löcher in einen Bogen gestanzt. Die Codeknacker schoben zwei Bögen übereinander und zählten die Löcher, die übereinanderlagen. Die Zahl gab einen Hinweis darauf, wie die Maschineneinstellungen der beiden Funksprüche zusammenhingen. Alan Turing maß die Stärke dieses Hinweises in Einheiten, die er „Ban“ nannte, und in Zehntel-Ban, „Deciban“. Das Verfahren verringerte die Zahl der Walzenlagen, die die Turing-Bomben durchprobieren mussten, und sparte so knappe Bombenzeit. Banburismus erforderte Geschick. Joan Clarke, die 1940 zu Hut 8 kam, beherrschte es sehr gut.

Alan Turing entwarf die Turing-Bombe, um mögliche Enigma-Einstellungen in hohem Tempo zu prüfen. Die Bombe arbeitete mit einem „Crib“: einem kurzen Textstück, das nach Vermutung der Codeknacker in einem Funkspruch vorkam. Jeder Satz rotierender Trommeln bildete die Walzen einer Enigma nach. Fand die Bombe eine Einstellung, die zum Crib passte, hielt sie an, und die Einstellung wurde überprüft. Die British Tabulating Machine Company baute die Bomben in ihrem Werk in Letchworth, Hertfordshire, wo Harold „Doc“ Keen die Konstruktion leitete. Bedient wurden die meisten Bomben von Angehörigen des Women’s Royal Naval Service, den Wrens. Bis Kriegsende in Europa waren etwa 210 Bomben gebaut worden.

Gordon Welchman war ein Mathematiker aus Cambridge und leitete Hut 6, die Abteilung, die die Enigma-Schlüssel von Heer und Luftwaffe angriff. Das Diagonalbrett nutzte eine Regel des Steckerbretts der Enigma, einer Kabeltafel, die Buchstaben vor und nach den Walzen paarweise vertauschte. War A mit E verbunden, dann war auch E mit A verbunden. Mit dieser Regel in der Turing-Bombe brachte jede Annahme zusätzliche Prüfungen mit sich. Falsche Einstellungen fielen schneller heraus, und die Bombe kam mit einfacheren Cribs aus. Die erste Bombe mit Diagonalbrett, Spitzname „Agnus“, ging im August 1940 in Betrieb. Ab Ende 1940 machte die verbesserte Bombe das Mitlesen der Luftwaffen-Funksprüche zur Routine.

Joan Clarke studierte Mathematik am Newnham College in Cambridge und schloss beide Prüfungsteile mit Bestnote ab (Double First). Damals verlieh Cambridge Frauen keinen vollen akademischen Abschluss. Gordon Welchman, einer ihrer Betreuer, holte sie nach Bletchley Park, wo sie mit Alan Turing in Hut 8 arbeitete. Turing und Clarke verlobten sich im Frühjahr 1941. Die Familien wurden eingeweiht, vor den Kollegen blieb die Verlobung geheim. Nachdem sie gelöst war, blieben die beiden für den Rest von Turings Leben befreundet. Laut GCHQ war sie eine der Ersten, denen Turing nach seiner Festnahme 1952 schrieb. Später arbeitete sie wieder für das GCHQ, die Nachfolgebehörde von Bletchley Park.

Erbeutetes Material half auf zwei Arten. Schlüsseltabellen lieferten Hut 8 die genauen Einstellungen für die Tage, die sie abdeckten, und Codebücher halfen den Codeknackern, den Wortlaut späterer Funksprüche zu erraten. Am 9. Mai 1941 zwangen britische Kriegsschiffe U 110 im Nordatlantik zum Auftauchen. Ein Enterkommando nahm die Unterlagen und das Enigma-Material an sich. Der Kommandant von U 110, Fritz-Julius Lemp, der Offizier, der die Athenia versenkt hatte, kam dabei ums Leben. U 110 sank am nächsten Tag im Schlepp, und die Erbeutung blieb jahrzehntelang geheim. Ab August 1941 konnte Hut 8 den wichtigsten Marineschlüssel ohne erbeutete Schlüssel brechen.

Die vier Unterzeichner waren Alan Turing, Gordon Welchman, Hugh Alexander und Stuart Milner-Barry, erfahrene Codeknacker aus Hut 8 und Hut 6. Winston Churchill hatte Bletchley Park im September 1941 besucht, und der Brief begann mit einer Erinnerung an diesen Besuch. Dann zählte der Brief die Engpässe Abteilung für Abteilung auf. In Hut 8 hatte die Lochkartenabteilung (Hollerith), die beim Finden der Marineschlüssel half, die Nachtschichten aus Personalmangel eingestellt. Deshalb, so der Brief, wurden die Marineschlüssel jeden Tag mindestens 12 Stunden später gefunden. Weil die Arbeit so geheim war, brachte Milner-Barry den Brief persönlich in die Downing Street Nr. 10.

Winston Churchill schickte den Brief der vier Codeknacker mit seiner handschriftlichen Anweisung an General Hastings Ismay, seinen wichtigsten militärischen Berater. Die Anweisung verlangte auch, dass Ismay Churchill meldete, sobald sie erledigt war. Laut der Akte in den National Archives wandte sich Ismay an das Arbeitsministerium und an die Abteilung der Admiralität, die den Women’s Royal Naval Service verwaltete. Angehörige dieses Dienstes bedienten viele der Turing-Bomben. Die Akte hält fest, dass Ismay anwies, den Personalbedarf von Bletchley mit höchster Priorität zu behandeln. Ismays Antwort vom 18. November 1941 liegt in derselben Akte. Darin hieß es, der Chef des Geheimdienstes habe gemeldet, dass der Bedarf sehr schnell, wenn auch nicht vollständig, gedeckt werde.

Die U-Boote im Atlantik und im Mittelmeer setzten eine neue Maschine ein, die Enigma M4 mit vier Walzen. Die M4 lief in einem eigenen Schlüsselnetz, das Hut 8 „Shark“ nannte. Der übrige Enigma-Funkverkehr der Kriegsmarine blieb lesbar, der Ausfall betraf also nur den Funkverkehr der U-Boote. Die Turing-Bomben von Hut 8 waren für Maschinen mit drei Walzen gebaut und kamen mit der vierten Walze nicht zurecht. Im November 1942 überquerte Alan Turing den Atlantik, um mit den Amerikanern an der Krise zu arbeiten. Britische und amerikanische Vier-Walzen-Bomben gingen erst im Sommer 1943 in Betrieb.

U 559 sank im östlichen Mittelmeer bei Port Said in Ägypten, als Seeleute der HMS Petard an Bord gingen. Lieutenant Anthony Fasson und Matrose Colin Grazier stiegen in das sinkende U-Boot, um die Unterlagen zu holen. Auch ein 16-jähriger Kantinengehilfe, Tommy Brown, ging an Bord von U 559 und überlebte als Einziger der drei. Tommy Brown hatte sich älter gemacht, um sich anwerben zu lassen. Fasson und Grazier erhielten postum das George Cross, Brown die George Medal. Unter den Unterlagen waren das Wetterkurzschlüssel-Heft der U-Boote und das Kurzsignalheft für Sichtmeldungen. Der Historiker Ralph Erskine urteilte, dass Shark ohne den Mut der drei Seeleute nicht vor dem Eintreffen der Vier-Walzen-Bomben gebrochen worden wäre, wenn überhaupt.

U-Boote sendeten kurze Wetterberichte mit der vierten Walze in einer neutralen Stellung, sodass die Maschine wie eine Enigma mit drei Walzen arbeitete. Ein von U 559 erbeutetes Wetterkurzschlüssel-Heft ließ Hut 8 den Wortlaut dieser Berichte erraten. Damit konnten die vorhandenen Drei-Walzen-Bomben von Hut 8 die Tageseinstellungen finden. Am 13. Dezember 1942 schickte Bletchley der Admiralität wieder die Positionen der U-Boote im Atlantik aus der Vorwoche. Laut dem Historiker Ralph Erskine waren es mehr als ein Dutzend. Im März 1943 tauschten die Deutschen das Wetterkurzschlüssel-Heft aus, doch Hut 8 fand binnen etwa 10 Tagen einen neuen Weg, Shark zu brechen. Erskine schreibt auch, dass die Erkenntnisse aus Shark, obwohl sie manchmal stark verspätet kamen, in der Atlantikschlacht eine entscheidende Rolle spielten.

Das National Physical Laboratory in Teddington bei London war ein staatliches Forschungsinstitut. 1945 gab ein amerikanischer Bericht über einen geplanten Computer, den EDVAC, den Anstoß für ein britisches Projekt des Labors. Das Labor stellte Alan Turing ein, um die Maschine zu entwerfen. ACE stand für Automatic Computing Engine. Laut dem Biografen Andrew Hodges schwebte Turing eine Maschine vor, die allein durch ein anderes Programm von Arithmetik zu Algebra, Codeknacken oder Schach wechseln konnte. Der Bau kam nicht voran. Hodges schreibt, dass die fehlende Zusammenarbeit Turing zutiefst frustrierte. Eine kleinere Testversion, der Pilot ACE, wurde nach Turings Entwürfen gebaut und lief 1950, als Turing schon gegangen war. Der Pilot ACE gehört heute zur Sammlung der Science Museum Group.

Der OBE (Officer of the Order of the British Empire, Offizier des Ordens des Britischen Empire) ist eine britische Auszeichnung. Die London Gazette führte Alan Turing unter den zusätzlichen Offizieren der zivilen Abteilung des Ordens auf. Die Gazette beschrieb ihn nur als Mitarbeiter einer Abteilung des Foreign Office, ohne Bletchley Park zu erwähnen. Joan Clarke, Turings Kollegin aus Hut 8, erhielt für ihre Arbeit im Krieg den MBE. Das Geheimnis um die Arbeit von Bletchley Park hielt bis 1974, als Frederick Winterbothams Buch The Ultra Secret es enthüllte. Da war Turing schon seit 20 Jahren tot.

Alan Turing begann nach dem Krieg ernsthaft zu laufen, als er am National Physical Laboratory arbeitete, und trat dem Walton Athletic Club bei. Das Rennen war die Marathonmeisterschaft der Amateur Athletic Association in Loughborough. Es diente als Qualifikation für die Olympischen Spiele 1948 in London. Der Argentinier Delfo Cabrera gewann den olympischen Marathon ein Jahr später in 2:34:51,6 Stunden. Danach setzte eine Verletzung Turings Wettkampfläufen ein Ende.

Mind ist eine philosophische Fachzeitschrift, und der Aufsatz hieß „Computing Machinery and Intelligence“. Alan Turing lehnte den Test an ein Partyspiel an, in dem ein Fragesteller schriftlich Fragen stellt und versucht, einen Mann von einer Frau zu unterscheiden. In seiner Version nimmt eine Maschine einen der Plätze ein. Er sagte auch voraus, dass Computer das Spiel in etwa 50 Jahren gut spielen würden. Ein durchschnittlicher Fragesteller hätte dann nach fünf Minuten höchstens eine 70-prozentige Chance, die Maschine zu erkennen. Der Test, den der Aufsatz beschreibt, ist heute als Turing-Test bekannt.

Der junge Mann war Arnold Murray, ein 19-Jähriger aus Manchester, den Alan Turing im Dezember 1951 kennengelernt hatte. Murray erzählte Turing, der Einbrecher sei ein Bekannter von ihm. Bei der Vernehmung durch die Polizei beschrieb Turing seinen Informanten zunächst falsch und gab dann die Beziehung zu. Beide Männer wurden wegen „grober Unzucht“ angeklagt. Der Straftatbestand stammte aus dem Criminal Law Amendment Act von 1885 und wurde genutzt, um jeden sexuellen Kontakt zwischen Männern zu verfolgen. Turing war 1948 an die Universität Manchester gewechselt und hatte sein erstes Haus gekauft, in Wilmslow, Cheshire, südlich der Stadt.

Der Prozess fand am Gericht in Knutsford, Cheshire, statt. Alan Turing bekannte sich schuldig, obwohl er, wie der Biograf Andrew Hodges schreibt, nichts Falsches an seinem Handeln sah. Der Richter stellte Turing für ein Jahr unter Bewährungsaufsicht, mit der Auflage, dass Turing Östrogenspritzen akzeptierte, die seinen Sexualtrieb unterdrücken sollten. Weil Turing seine Sicherheitsfreigabe verlor, konnte er nicht mehr für das GCHQ arbeiten, die Nachfolgebehörde von Bletchley Park nach dem Krieg. Er hatte im Geheimen weiter für das GCHQ gearbeitet. Er behielt seine Stelle an der Universität Manchester und forschte weiter. Sex zwischen Männern im Privaten, wenn beide über 21 waren, war in England und Wales erst ab 1967 keine Straftat mehr.

Der Aufsatz „The Chemical Basis of Morphogenesis“ erschien in den Philosophical Transactions of the Royal Society. Die Morphogenese untersucht, wie Lebewesen ihre Form und ihre Muster entwickeln. Alan Turing zeigte, wie zwei chemische Stoffe von sich aus eine gleichmäßige Mischung in Flecken oder Streifen verwandeln können. In seinem Modell reagieren die beiden Stoffe miteinander und breiten sich unterschiedlich schnell aus. Um die Idee zu prüfen, ließ er die Berechnungen auf dem elektronischen Computer in Manchester laufen. Der Biograf Andrew Hodges sieht darin den ersten ernsthaften Einsatz eines Computers in der mathematischen Forschung. Biologen nennen solche Muster heute „Turing-Muster“, und Studien zur Haut des Zebrabärblings haben solche Muster gefunden.

Alan Turings Haushälterin fand ihn tot im Bett, neben dem Bett lag ein halb gegessener Apfel. Der Coroner stellte Suizid fest. Turings Mutter hielt den Tod für einen Unfall: Turing machte zu Hause chemische Experimente und könnte versehentlich Zyanid geschluckt haben. Der Wissenschaftler Jack Copeland weist darauf hin, dass der Apfel nie auf Zyanid untersucht wurde. Copeland weist auch darauf hin, dass Turing für seine Experimente Zyanid zu Hause aufbewahrte, in einem kleinen Gästezimmer. Copeland argumentiert, dass die Beweise heute keinen Befund auf Suizid tragen würden und ein Unfall ebenso wahrscheinlich ist. Der Biograf Andrew Hodges hält Suizid für glaubwürdiger, so arrangiert, dass allein Turings Mutter an einen Unfall glauben konnte.

Die Petition startete der Informatiker John Graham-Cumming, und mehr als 30.000 Menschen unterschrieben sie. Gordon Brown rief Graham-Cumming an, bevor die Entschuldigung als Erklärung der Downing Street Nr. 10 veröffentlicht wurde. Darin schrieb Brown über Alan Turing: „Ohne seinen herausragenden Beitrag hätte die Geschichte des Zweiten Weltkriegs durchaus deutlich anders verlaufen können.“ Brown fügte hinzu, dass Turing und viele Tausend andere schwule Männer, die wie er nach Gesetzen gegen Sex zwischen Männern verurteilt wurden, „furchtbar behandelt wurden“. Brown schloss mit den Worten: „Es tut uns leid, Sie hatten so viel Besseres verdient.“ Die Entschuldigung hob Turings Verurteilung nicht auf.

Turings Begnadigung 2013 sprach die Queen aus, auf Grundlage des königlichen Gnadenrechts (Royal Prerogative of Mercy) und auf Antrag von Justizminister Chris Grayling. Danach setzten sich seine Angehörigen für die Begnadigung anderer Männer ein, die nach alten Unzuchtsgesetzen verurteilt worden waren. Das neue Gesetz entstand durch Änderungsanträge zum Gesetzentwurf Policing and Crime Bill, zuerst eingebracht von Lord Sharkey und weiteren Mitgliedern des Oberhauses. Etwa 49.000 Männer, die nach den alten Gesetzen verurteilt worden waren, wurden postum begnadigt. Lebende Männer konnten dieselbe Begnadigung erhalten, aber erst nachdem sie die Löschung ihrer Verurteilungen beantragt hatten. Sam Gyimah, Parlamentarischer Staatssekretär im Justizministerium, nannte es „einen wahrhaft historischen Tag“.

Die Bank of England gab im Juli 2019 bekannt, dass Alan Turing auf dem neuen 50-Pfund-Schein zu sehen sein würde. Die Bank teilte mit, dass ihr öffentlicher Aufruf, Wissenschaftler vorzuschlagen, 227.299 Vorschläge für 989 infrage kommende Personen gebracht hatte. Mit dem 50-Pfund-Schein schloss die Bank of England die Umstellung ihrer Banknoten von Papier auf Polymer, einen dünnen Kunststoff, ab. Auf dem Schein steht ein Satz, den Turing 1949 der Times sagte. „Dies ist nur ein Vorgeschmack auf das, was kommen wird, und nur der Schatten dessen, was sein wird.“ Ein Lochstreifen zeigt sein Geburtsdatum im Binärcode. Der Schein zeigt außerdem den Computer Pilot ACE und technische Zeichnungen der Turing-Bombe.