Gratis Newsletter !
Der Schultreff-Newsletter informiert Dich stets über neue Arbeiten und mehr rund um Schultreff.
Du kannst Dich jederzeit wieder abmelden.
 


Die Weltformel


;Unglaublich klug;der brillianteste Denker seit Einstein; ein einmaliger Zufall der Natur: wenn Physiker von Edward Witten sprechen ist ihnen kein Superlativ zu groß. Das Physikgenie aus Princeton gilt als Prophet einer kleinen Schar Wissenschaftler, die es sich zum Ziel gesetzt haben, die Rätsel des Universums zu lösen. Witten und seine Kollegen träumen von einer einzigen Gleichung, deren Lösung die ganze Welt beschreibt, von den Amerikanern ;Theory of everything genannt, nennen wir Deutschen es schlicht, die Weltformel.Diese Gleichung, so hoffen die Forscher, werde die Schönste aller sein. So schön, daß allein ihre Schönheit der Beweis für ihre Wahrheit ist.Schon Albert Einstein und Werner Karl Heisenberg verbrachten ein Großteil ihres Lebens damit, nach dieser einzigartigen Gleichung zu suchen, doch sogar diese großen Denker waren nur Teilweise erfolgreich. Sie und andere Physiker wie Murray Gell-Mann, der 1964 entdeckte, dass Neutronen und Elektronen aus Quarks bestehen, begründeten den heutige Stand der Physik. Albert Einstein, deutsch-amerikanischer Physiker und Nobelpreisträger war es, der 1905 die spezielle Relativitätstheorie und 1915 die allgemeine Relativitätstheorie der Welt veröffentlichte, welche alle naturgegebenen Gravitationsgesetze seit Newton über den Haufen warf.Auf der Basis der allgemeinen Relativitätstheorie, die Raum, Zeit und Materie untrennbar zu einem Ganzen verschmelzen lässt,
Werbung
erklärte Einstein die bis dahin unerklärbaren Schwankungen in der Bahnbewegung von Planeten und sagte die Beugung des Sternenlichtes in der Nachbarschaft großer und schwerer Körper, beispielsweise der Sonne, voraus. Die Bestätigung des letztgenannten Phänomens während einer Sonnenfinsternis 1919 wurde ein Ereignis; Einsteins Ruhm verbreitete sich in der ganzen Welt. Unter dem Einfluß von Massen, so Einstein, verformen sich Raum und Zeit, die Dellen und Beulen, im Raum bestimmen ihrerseits wie sich Massen bewegen. Eine weitere Formel der Relativitätstheorie ist die sogenannte Masse-Energie-Äquivalenz. Demzufolge lässt sich Masse in Energie umwandeln und umgekehrt.(e=mc2).Physiker preisen die Relativitätstheorie als schönstes aller wissenschaftlichen Gedankengebäude. Doch diese Schönheit hatte ihren Preis: Sie sprengte die Grenzen menschlicher Vorstellungskraft. Einzig dank mathematischer Formeln gelingt es, einen in sich gekrümmten Raum begreiflich zu machen, überhaupt gibt es ;nur 10 Menschen auf der Erde, die Einsteins Theorien vollständig verstehen.Ebenso wie Einstein hatte auch Heisenberg den Eindruck, er müsse sich von allem befreien, was seine Vorgänger für naturgegeben hielten. Seit Jahren hatten sich Physiker darum bemüht zu begreifen, warum Elektronen den Atomkern nur auf ganz bestimmten Bahnen zu umschwirren schienen, erst Heisenberg stellte die Frage, ob es überhaupt sicher ist, daß es Bahnen sind?Er beschloß Gleichungen zu formulieren, in die er nichts einfließen ließ, was er nicht mit Sicherheit wußte, und bald stellte er fest, daß der Begriff Bahn seinen Sinn verlor, die Gegenwart der Elektronen ist gleichsam über den Raum verschmiert. So wurde Heisenberg zum Begründer der sogenannten Quantentheorie, deren Kernaussage ist, daß Vorgänge in der Natur nicht kontinuierlich sondern sprunghaft erfolgen, Außerdem sind diese Vorgänge nicht beliebig genau vorhersagbar, sondern es sind nur Aussagen über die Wahrscheinlichkeit des Eintreten gewisser Erscheinungen möglich.Die Quantenmechanik und die Relativitätstheorie bilden seither die beiden Säulen der modernen Physik, nun glaubten die Physiker, sei die Zeit reif, diese Pfeiler mit einer Kuppel zu überwölben, der Begriff Weltformel wurde geprägt. Heisenberg glaubte sich schon 1958 am Ziel, doch wurde seine Theorie seiner Weltformel zu einer Blamage, und fand nie irgendwelche Anerkennung der Wissenschaftler.Auch Einstein widmete sich die letzten drei Jahrzehnte seines Lebens dem großen Vereinigungswerk. Einsam in seine Gedankenwelt eingesponnnen, starb er 1955, ohne der Nachwelt die ersehnte Urgleichung hinterlassen zu können.Jetzt regt sich die Hoffnung, die Physik könne bald am Ende ihrer großen Suche angekommen sein, die Elite der Physik glaubt, am Horizont bereits Konturen jener Formel erkennen zu können, der die Wissenschaft bereits seit mehr als 300 Jahren hinterherjagt. Das zur Vollendung der Weltformel fehlende Werkzeug, sei die mathematische Beherrschung von sogenannten Superstrings, die sich zu einer Symphonie zusammensetzten, die den Namen Universum trägt.Kaum ein Feld der Wissenschaft ist so bestimmt von einer herausragenden Persönlichkeit wie das der Superstrings. Dennoch tummeln sich in Edward Wittens Schatten eine Vielzahl anderer brillianter Wissenschaftler. So z.B. der Brite Michael Green, der einst die Euphorie für die Superstrings entfachte, oder Ashoke Sen, der aus einem kleinen indischen Städtchen seine Ideen ins Internet einspeist.Durchbrüche auf dem Weg zur Weltformel werden ohnehin nicht mehr von Einzelnen vollbracht. Die Suche nach dem Urgesetzt ist längst zum Verbundprojekt einer weltweit verstreuten Gemeinde mit rund 3000 Mitgliedern geworden. Die Stringforscher waren unter den ersten, die das Internet als zentralen Sammelpunkt ihrer Gedanken nutzten.Oft sind es nur Ideen, Vorschläge, Vermutungen, die in die Sprache der Mathematik gekleidet , ins Netz eingespeist werden. Damit ist ein völlig neuer Stil von Wissenschaft (Green) entstanden. Mußten Forscher früher oft viele Monate warten, bis ihre Arbeiten von einer Fachzeitschrift veröffentlicht wurden, so hat das Internet dazu geführt, daß ein revolutionärer Gedanke oft hastig in den PC eingetippt und sofort der Öffentlichkeit kundgetan wird. Kritiken finden sich teilweise schon am nächsten Tag in der Mailbox.Die Superstringtheorie an sich nahm ihren Anfang in den 70er Jahren als die Physiker Michael Green und John Schwarz einen bis dahin völlig fremden Pfad beschritten. Sie kamen zu der Überzeugung, daß viele Gleichungen deshalb nicht aufgehen, weil darin Teilchen als unendlich kleine Punkte betrachtet werden. Was, wenn diese Teilchen eine Ausdehnung hätten, nicht Punkte wären sondern Fäden mit einer endlichen Länge?Die beiden Pioniere machten sich daran eine Quantentheorie winziger, vibrierender Fäden zu entwickeln. Schon früher hatte es diese Idee schon gegeben, doch waren viele Physiker bei der Behandlung der „Strings“ kläglich gescheitert.Die größte Hürde der neuen Theorie war, daß die Strings sich weigerten im dreidimensionalen Raum zu vibrieren.Schwarz und Green wurden deshalb gezwungen mit Gleichungen zu rechnen, in denen Raum und Zeit noch 6 weitere Raumrichtungen hinzugefügt wurden, so entstand eine zehndimensionale Raumzeit. Natürlich war es fraglich, ob diese Gleichung etwas mit der Wirklichkeit zu tun hat, doch Green und Schwarz meinten, auch Einstein habe alte Vorstellungen von Raum und Zeit beiseite lassen müssen, um zu seinem Ziel zu gelangen.Da die beiden Physiker aber nicht in Zweifel ziehen wollten, daß die Welt vor unseren Augen dreidimensional ist, nahmen sie an, die Zusatzdimensionen seien zu so winziger Größe zusammengeknüllt, daß sie unserer Wahrnehmung verborgen bleiben. Ähnlich wie ein Schlauch aus bestimmter Entfernung wie eine eindimensionale Linie aussieht, so löse das menschliche Auge die Feinstruktur des Raumes nicht auf. Nach dem Urknall entfalteten sich dem Weltbild der Stringforscher zufolge nur vier Dimensionen, Raum und Zeit, um sich zu kosmischer Größe aufzublähen, die übrigen sechs Dimensionen verharrten in ihrer Ursprungsgestalt, wie nicht erblühte Knospen.Doch Green und Schwarz ließen sich davon nicht beirren, denn die Theorien ihrer Superstrings zeigten ein außergewöhnliches Schwingungsspektrum. Als die Physiker dieses genauer untersuchten, stellten sie fest, daß die verschiedenen Vibrationen aussahen wie Teilchen, die auf verblüffende Weise den Quarks und Elektronen gleichen.1984 dann, begann Edward Witten sich für die Stringtheorie zu interessieren, und wurde zu ihrem lautstärksten Fürsprecher. Seine Stimme fand Gehör. Witten, der in den USA als noch einflußreicher gilt als Bill Gates, rief die Stringrevolution aus und verkündete, die Physik der nächsten 50 Jahre werde von dieser Theorie so sehr bestimmt sein, wie die letzten 50 Jahre von der Quantentheorie. Wie kein anderer verschrieb sich Witten dem neuen Forschungsfeld, er nennt sie magisch und majestätisch und auch seltsam, es klingt als ob er sich bemüht die Strings so gut in Worte zu fassen, wie es die Sprache erlaubt.Doch auch der „brillianteste Denker seit Einstein“ vermochte die Skeptiker nicht zum Verstummen zu bringen. Mehr noch als die unbegreifbar scheinende Idee der vielen Dimensionen, ist ihnen die Tatsache suspekt, daß sich die Existenz der Strings jeder experimentellen Beweisbarkeit zu entziehen scheint, denn Superstrings sind kürzer als kurz. Unter einem Mikroskop, wo sie mit der Größe eines O erscheinen würden, gliche ein Atom einer ganzen Galaxie.Aber nicht nur Zweifler machten den Stringforschern zu schaffen, auch theoretische Schwierigkeiten schienen unlösbar, denn bald hatten die Physiker nicht nur eine sondern fünf verschiedene Stringtheorien gefunden. Die Frage drängte sich auf, daß wenn eine Theorie unsere Welt beschreibt, wer lebt dann in den anderen.Wieder einmal war es Edward Witten der Licht in das Dunkel der Theorien brachte. Vor vier Jahren auf der Stringkonferenz, als sich wie jedes Jahr die berühmtesten aller Stringforscher trafen, hatte Witten wohl seinen spektakulärsten Auftritt. Drei Stunden lang dozierte er und dann war eingebrochen, was den Forschern unter der zweiten Stringrevoluton bekannt ist. Witten war es gelungen, die fünf Stringtheorien zu einem einzigen Urgesetz von größter Schönheit und Eleganz umzuformulieren, und diese Gleichung müsse nicht in 10 sondern in 11 Dimensionen formuliert werden.Die Lieblingsmetapher der Stringforscher ist seither der Elefant. Bis 1995 so erklärten sie, hätten sie nur Teile des ganzen Tiers erblickt, manche hätten ihre Aufmerksamkeit auf das Ohr gerichtet und eine Membran zu erkennen geglaubt. Andere, die ihre Aufmerksamkeit auf den Schwanz gerichtet hätten, hätten das Ganze für eine Art Strick gehalten. Erst Witten gelang es, die Umrisse des Elefanten zu erkennen: ein großes Theoriegebäude, das alle anderen überwölbt und das er M-Theorie taufte. Wofür der Buchstabe M stehen solle, überließ er der Öffentlichkeit, beliebt unter den Stringforschern sind vor allem die beiden Alternativen: ;Mysterium; und ;Magie;Noch allerdings ist ungewiß, ob sich dieses Mysterium jemals in mathematische Formeln zwängen lassen wird, denn Witten hatte nicht mehr als seine Existenz beschreiben können, niederzuschreiben vermochte auch er die Theorie bisher nicht. Es könnte noch Jahrzehnte dauern dieses Ziel zu erreichen.An sich wäre die M-Weltformel der Abschluß eines bestimmten Teils der Physik, keinesfalls aber das Ende der Wissenschaft. Es wird auch im physikalischen Bereich noch viele ungeklärte Fragen geben, auf die die Wissenschaft noch keine Antworten gefunden hat.Viele Menschen stellen sich die Frage, ob eine Weltformel die Religion entscheidend beeinflussen würde, ob Gott ersetzt werden würde. Am Besten kann diese Frage wohl mit einem Zitat von Professor Steven Weinberg, anerkannter Physiker und Nobelpreisträger, beantwortet werden:“ Nein, Gott würde nicht ersetzt werden. Die Weltformel wäre der letzte Schritt auf einem Weg, den Newton und Kopernikus als erste beschritten haben: ein Bild der Welt, das ohne Gott auskommen kann. Ein Gott würde auch durch die Weltformel nicht unmöglich gemacht werden, aber es wäre ein anderer Gott als der alte, der mit Blitzen schleudert...; Ein ähnlich passendes Zitat stammt von Einstein, dem geistigen Ahnen der Stringforscher:“ Das Unbegreifbarste des Universums ist, daß es begreifbar ist..