Warum kriege ich bei korrekten TikZ-Diagrammen mit beamer einen Fehler "Missing $ inserted"?

Question

Ich verwende TikZ zum Erstellen von Diagrammen, nun übertrage ich Text und Diagramme für einen Seminarvortrag in eine Präsentation. Jedoch funktionieren TikZ-Diagramme mit beamer nicht mehr, die einwandfrei mit scrartcl liefen. Scheinbar sind es die, wo ich das Diagramm mit einer TikZ matrix erstelle. Hier ein Beispiel:

\documentclass{beamer}
\usetheme{Montpellier}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{positioning,matrix,arrows}
\newcommand*{\mal}{\mathbin{\raisebox{0.3ex}{\scriptsize$\otimes$}}}
\DeclareMathOperator{\id}{id}
\begin{document}
 \title{Kategorientheorie}
 \section{Koalgebren}
 \begin{frame}
  \begin{center}
    Koassoziativitätsgesetz der Komultiplikation

    \bigskip
    \begin{tikzpicture}
      \matrix (m) [matrix of math nodes,row sep=3em,column sep=3em,]
      {
         A & A\mal A \\
         A\mal A & A\mal A \mal A \\
      };
      \path[-stealth]
        (m-1-1) edge node [left] {$\scriptstyle\varphi$} (m-2-1)
                edge node [above] {$\scriptstyle\varphi$} (m-1-2)
        (m-2-1.east|-m-2-2) edge node [above]
                {$\scriptstyle\varphi\otimes\id$} (m-2-2)
        (m-1-2) edge node [right]
                {$\scriptstyle\id\otimes\varphi$} (m-2-2);
    \end{tikzpicture}
  \end{center} 
\end{frame}
\end{document}

Ich erhalte die Fehlermeldung

! Missing $ inserted.
<inserted text> 
                $
l.32 \end{frame}

Warum ist das so, und wie kann ich es reparieren?

Accepted Answer

Das Problem ist, dass TikZ das Zeichen & aktiv macht und als \pgfmatrixnextcell definiert. Es gibt zwei mögliche Lösungen: die Option fragile zur frame Umgebung hinzufügen:

\begin{frame}[fragile]
  \begin{center}
    Koassoziativitätsgesetz der Komultiplikation

    \bigskip
    \begin{tikzpicture}
      \matrix (m) [matrix of math nodes,row sep=3em,column sep=3em,]
      {
         A & A\mal A \\
         A\mal A & A\mal A \mal A \\
      };
      \path[-stealth]
        (m-1-1) edge node [left] {$\scriptstyle\varphi$} (m-2-1)
                edge node [above] {$\scriptstyle\varphi$} (m-1-2)
        (m-2-1.east|-m-2-2) edge node [above]
                {$\scriptstyle\varphi\otimes\id$} (m-2-2)
        (m-1-2) edge node [right]
                {$\scriptstyle\id\otimes\varphi$} (m-2-2);
    \end{tikzpicture}
  \end{center} 
\end{frame}

Zweite - und meiner Meinung nach vorzuziehende - Lösung: TikZ sagen, dass die Matrix ein anderes Makro verwenden soll mit der Option /tikz/ampersand replacement=<macro name>, zum Beispiel \&:

\begin{frame}
  \begin{center}
    Koassoziativitätsgesetz der Komultiplikation

    \bigskip
    \begin{tikzpicture}
      \matrix (m) [matrix of math nodes,row sep=3em,column sep=3em,ampersand replacement=\&]
      {
         A \& A\mal A \\
         A\mal A \& A\mal A \mal A \\
      };
      \path[-stealth]
        (m-1-1) edge node [left] {$\scriptstyle\varphi$} (m-2-1)
                edge node [above] {$\scriptstyle\varphi$} (m-1-2)
        (m-2-1.east|-m-2-2) edge node [above]
                {$\scriptstyle\varphi\otimes\id$} (m-2-2)
        (m-1-2) edge node [right]
                {$\scriptstyle\id\otimes\varphi$} (m-2-2);
    \end{tikzpicture}
  \end{center} 
\end{frame}

Warum kriege ich bei korrekten TikZ-Diagrammen mit beamer einen Fehler "Missing $ inserted"?

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