Raumzeit-Spekulanten

Wie wurde aus der Universumsmitte ein rotierendes Ei, das irgendwo im Nichts um eine Sonne tuckert, die ihrerseits als eine unter Milliarden in einer Galaxie unter Milliarden Galaxien, einem sich beinahe mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitenden All, wimmert und windet? Herzlich willkommen im gigantischen Umfeld der Weltraumforscher.

Wie steht es heute um unser Weltbild? Welches wird gerade am teuersten gehandelt? Brauchen wir überhaupt eines? Diese Fragen sind nicht hanebüchen, keinesfalls. Denn jetzt mal ehrlich, wer versteht schon tatsächlich Einsteins Relativitätstheorie? Und wer ist gut Freund mit den Grundgesetzen der Quantenmechanik? Beide Theorien haben das Weltbild des 20. Jahrhunderts geprägt – und komplett auf den Kopf gestellt. Doch die meisten haben es gar nicht bemerkt. Und wie angetönt wohl einfach auch nicht begriffen. Niels Bohr, dänischer Physik-Nobelpreisträger und Mitbegründer der Quantentheorie, sagte einst: «Wer über die Quantentheorie nicht entsetzt ist, der hat sie möglicherweise nicht verstanden.» Das ist zwar eine harsche Erkenntnis, ihr haftet aber durchaus etwas Wahres an.

Verstaubte Gravitationstheorie

Was Normalsterblichen in der Schule über Naturgesetze und Astronomie gelehrt wird, stammt zum Grossteil von 1687 aus Newtons «Principia Mathematica». Dessen Gravitationstheorie basiert auf der Annahme, dass Zeit und Raum konstant und absolut sind. Pierre–Simon Laplace, Mathematiker und Astronom, erweiterte Newtons Theorie mit dem Zusatz, dass nichts in der Natur zufällig geschehe. Die Gesetze des Universums gälten auch für die kleinsten Dinge auf der Erde. Klingt logisch. Geringfügig erweitert und angepasst funktioniert dieses System in Wissenschaft und Gesellschaft bis heute, von der philosophischen Logik bis hin zu modernen Wirtschaftstheorien.

Rationalität, Vernunft, Verstand sowie Moral sind allesamt unsere lieb gewonnenen Werte und Errungenschaften, die sich auf Newtons Gesetzmässigkeiten berufen. Kein halbwegs glaubwürdiger Wirtschaftsexperte behauptet, dass die Finanzkrise vielleicht auf reinem Zufall basiere. Kein Immobilienmakler hat vierdimensionale Räume in seinem Portfolio. Kein Wissenschafter würde je ein Experiment für gültig erklären, das bei immer gleicher Anordnung unterschiedliche Resultate hervorbringt.

Atomare Strahlkraft

Einstein jedoch liess in Newtons schöner heilen Welt keinen Stein auf dem anderen. Bekannt sind die berühmten Versuche mit der Atomuhr, die in Bewegung Zeit gewinnt, das heisst, langsamer geht als dieselbe Uhr im Stillstand. Anders ausgedrückt: Auf den Rücken eines Lichtteilchens geschnallt könnte die Uhr unendlich weit und lang mit Lichtgeschwindigkeit durchs All schiessen – auf «ihrem Zifferblatt» verginge keine Zeit. Einstein hat die Räume und das Licht gekrümmt, die Zeit verbogen, allesschluckende Schwarze Löcher vorhergesagt und uns weis gemacht, dass wir mit der Energie eines Sandkorns problemlos ein Auto bewegen könnten (obwohl er selber gar keinen Führerschein besass, immerhin aber wohl das eine und andere Sandkorn).

Einsteins Erkenntnisse schlugen in der beschaulichen 3D-Welt wie eine (Atom-)Bombe ein. An der Erfindung letzterer war er zwar nicht direkt beteiligt, doch bezeichnen wir ihn frech-frei als deren ungewollten Samenspender. Ganze (Atom-)Forschungsanlagen wurden nach seinem Erguss aus dem Boden gestampft. Aber auch in praktischen Anwendungen generieren seine Errungenschaften Umsatz. Das beginnt bei der Raumfahrt und geht hin zur Satellitennavigation.

Theorien – vereinigt euch!

Doch Einstein wollte mehr. Unschweizerisch unbescheiden suchte er nach der alles vereinenden Feld-theorie – der Weltformel. Sie sollte seine Gravitationslehre mit den Erkenntnissen aus der elektromagnetischen Forschung verbinden. Den Makro- mit dem Mikrokosmos. Für die subatomaren Quarks und Quanten hatten Einsteins Forscherkollegen mit der Quantentheorie aber ganz andere Überraschungen auf Lager. Werner Heisenberg, Max Planck, Niels Bohr und weitere Koryphäen entdeckten zwischen 1925 und 1935 dank Experimenten mit Photonen und anderen Lichtteilchen, dass sich diese völlig anders verhalten als der ganze Materienrest.

Forscher stellten fest, dass Quanten an mehreren Orten gleichzeitig auftauchen können. Mal sind sie Teilchen, mal Wellen. Je nachdem, ob sie beobachtet werden oder nicht. Ja, ganz richtig, beobachten wir Elektronen, tauchen sie auf. Schauen wir nicht hin, wummern sie irgendwo in den metaphysischen Sphären der Heisenberg’schen Unschärferelation herum. Das übersteigt unsere Vorstellungskraft und wirft sämtliche Erfahrungen aus 2000 Jahren Wissenschaftsgeschichte über den Haufen. Auch Einstein tat sich schwer mit diesem Gedanken und liess sich zum berühmten, nicht aber ruhmvollen Ausspruch hinreissen: «Der Mond ist auch da, wenn keiner hinschaut.»

Mystische Strings

Der Mond blieb. Doch die Weltformel schmolz für Einstein aufgrund der revolutionären Quantentheorie wie das Eis im Photonenhagel. Eine Verbindung mit der Gravitationslehre schien unmöglich. Die Mehrheit der Physikergilde nahm diese Tatsache demütig hin. Das war der Anfang einer Ausdifferenzierung der Wissenschaftslehre – die einen forschten hier, die anderen da. Zuviel gab es noch zu entdecken und zuviel zu beweisen.

Einen nächsten Kupplerversuch starteten die Stringtheorien (oder M-Theorie, wie sie Stephen Hawking in seinem Werk «Der gros-se Entwurf» mystifizierend nennt). Dass diese Versuche etwas verkrampft wirken, zeigt allein die Tatsache, dass sie gleich bis zu elf Dimensionen ummanteln, die winzig klein und unsichtbar sind. Solch eindimensionale Strings würden viele erwünschte Eigenschaften aufweisen, die sowohl mit der Quantenmechanik als auch mit der Quantengravitation vereinbar seien. Experimentell nachweisen lässt sich die Stringtheorie bis heute nicht. Und bei Hawking bleibt am Schluss ein viel versprechendes Nichts, das für die Entstehung des Universums verantwortlich ist.

Teures Weltbild dank LHC?

Die letzte Hoffnung kreist im LHC – steht für Large Hadron Collider steht –, dem 27 Kilometer langen und somit grössten Teilchenbeschleuniger der Welt. Aus der Kollision von zwei Protonenstrahlen soll das sogenannte Higgs-Boson-Teilchen entstehen. Die Eigenschaften dieser Teilchen helfen vielleicht, die Wechselformen der verschiedenen Energiezustände zu erklären und in Einklang zu bringen. Drei Milliarden Franken hat der Bau des LHC gekostet. Dieser ist am Europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf angesiedelt. Die Tests verschlingen monatlich Millionen von Franken. Findet man dieses Higgs, avanciert das neue Weltbild definitiv zum teuersten in der Geschichte.

Angenommen, jemand findet den letzten Baustein zur Weltformel. Was geschieht anschliessend mit uns? Öffnet sich das Schwarze Loch und die Weltgeschichte beginnt von vorne? Erfahren wir es nie, weil Forscher die Formel verbrennen, wie Möbius in Dürrenmatts «Die Physiker»? Oder, und so viel steht fest, wir verstehen die Formel schlicht und einfach nicht. Die Welt, ja, die Welt, sie dreht sich weiter, weiter und weiter. Das nächste Weltbild kommt bestimmt.