Eine kurze Geschichte der Weltformel

Stephen Hawking hat zusammen mit seinem Koautor Leonard Mlodinow, der in Pasadena Statistik und Wahrscheinlichkeit lehrt und nebenbei Drehbücher fürs Fernsehen schreibt, in seinem neuen Buch Der große Entwurf die Existenz Gottes widerlegt. Zu Hilfe nehmen sich die beiden Wissenschaftler die als “theory of everything” schon länger bekannte Stringtheorie, die sich nun zur “M-Theorie” gemausert hat. Sie dürfte uns, so die beiden Autoren, bald die Weltformel liefern und braucht keinen Schöpfer mehr. Es handelt sich also nicht wirklich um eine Kleinigkeit.

Strahlkraft über ihr eigenes Gebiet hinaus haben immer nur sehr wenige Naturwissenschaftler besessen. Humphry Davy war der erste der Moderne, ein bunter Hund im London des frühen 19. Jahrhunderts. Albert Einstein wurde hundert Jahre später quasi über Nacht zum Popstar, als seine spektakuläre Relativitätstheorie von der Perihelverschiebung des Merkur bestätigt wurde. Er selbst war sich der Richtigkeit der Theorie allerdings vorher vollkommen gewiss. Warum? Er hatte sie anders nicht denken können. Sein manchmal kindlich wirkender Gestus war genauso ein Missverständnis wie die häufige Annahme, sein Satz, Gott würfele nicht, sei wohl ein Scherz gewesen. Selbstverständlich war Einstein ein todernster Mann.

Mit Stephen Hawking ist das genau anders herum. Er ist eine Erscheinung. Extrem erfolgreiche Bücher haben nach dem Krieg auch Richard Feynman oder Harald Fritzsch geschrieben. Wo der eine den Nobelpreis für die Theorie der Lichtquanten und der andere die Entdeckung des Quarks vorweisen kann, für die es komischerweise keinen Nobelpreis gab, hat Stephen Hawking immerhin den Lucasischen Lehrstuhl der Universität Cambridge anzubieten. Die Liste der Vorgänger flößt nicht nur wegen Isaac Newton Respekt ein. Dass Hawkings “kurze Geschichte der Zeit” zu den meist gekauften Büchern überhaupt gehört, kann mit Respekt allein allerdings nicht erklärt werden. Zu Hilfe kam dem Engländer neben der Thematik und Qualität seiner Prosa, dass er gerade nicht dem Bilde vom Genie entspricht, das Nietzsche einst entwarf. Das Verhältnis von Autor zu seiner Zeit oder zum Publikum war nicht das von stark zu schwach. Denn beeindruckend an Hawking ist auch sein freier Umgang mit seinem eigenen Bild in den Medien: Rollstuhl und Sprechgerät kriegen ihn nicht klein. So einem Mann hört man wirklich gern zu. Dass Hirnphysiologen annehmen, “Genie” brauche prinzipiell zunächst eine Hirnleistungsstörung, die das ungewöhnliche Denken erst trainiere oder ermögliche, sei nur am Rande bemerkt. Wer will schon Genie sein? Hawking jedenfalls geht es um Zuneigung.

Die Suche nach der Weltformel begann übrigens 1820 in Kopenhagen. Damals entdeckte der dänische Naturforscher Hans Christian Oersted während eines Versuches mit der zwanzig Jahre zuvor von Alessandro Volta erfundenen Batterie zufällig, dass eine Kompassnadel reagiert, wenn man in ihrer Nähe einen elektrischen Strom anschaltet: Sie stellt sich senkrecht zum Stromkabel. Oersted war zwar nicht der erste, der diesen Effekt beobachtete, begriff aber sofort seine Tragweite. Er schrieb einen Bericht, der in Europa schnell bekannt wurde, obwohl er in Latein abgefasst war und öfters erst in die anderen Sprachen übersetzt werden musste. Überraschend war, dass hier zwei Erscheinungen der Natur – Magnetismus und Elektrizität – offensichtlich miteinander verschränkt waren. Nach der herrschenden Meinung war das nämlich gerade nicht möglich. Nicht nur der große Charles Augustin de Coulomb, Namensgeber der Einheit für elektrische Ladung, war seit je überzeugt gewesen, dass Magnetismus und Elektrizität zwei Flüssigkeiten seien, die einander nicht durchdrangen.

Oersteds Beobachtung firmierte fortan denn auch nicht als neue Harmonie, sondern als “Konflikt der Elektrizität mit dem Magnetismus”, bevor sie auf dem Gebiet der Naturkräfte den größten Paradigmenwechsel triggerte. Statt der Trennung der Naturerscheinungen in isolierte Vorgänge der einen oder anderen Natur, suchten die berühmtesten Forscher wie André-Marie Ampère, Alexander von Humboldt und Humphry Davy nun hektisch nach dem Gesetz, dass die gesamte Wechselwirkung korrekt als eine einzige beschrieb. Jetzt ging es um die Formel, die alles erklärt. Erfolgreich war der vollkommen unbekannte Laborhelfer Michael Faraday, der das Rätsel in den Sommerferien im Keller der Londoner Royal Institution löste und damit jene Theorie auf dem Weg brachte, die später als Feldtheorie des Elektromagnetismus triumphierte. Ausformuliert hatten sie William Thompson alias Lord Kelvin und vor allem ein schräger Vogel namens James Clerk Maxwell aus Schottland. Die Theorie stützte sich auf Faradays Annahme, die Linien, die die Eisenspäne am Magneten bilden, markierten Kraftfelder und die Kräfte benötigen Zeit, um sich im Raum auszubreiten. Das Verhalten der Linien bei bewegten Ladungen nannte man Elektrodynamik, und ihr sensationelles Nebenprodukt war das Verständnis des Lichts als Welle in diesen Linienfeldern. Sie löste die bis dahin sakrosankte Ansicht Isaac Newtons ab, Licht sei ein Teilchen.

Die Elektrodynamik war von nie gesehener mathematischer Komplexität und Schönheit. Um 1890 herum galt diese erste Weltformel als “Ende der Physik”. Der Münchner Professor Philip von Jolly riet Heinrich Hertz, Max Planck und Albert Einstein gar vom Studium der Physik ab, da es nichts mehr zu entdecken gebe.

Aber kaum so ausgesprochen kamen Zweifel auf. Der fehlende Nachweis des Äthers als Träger der Welle, der von Heinrich Hertz beobachtete und mit Wellen nicht zu erklärende fotoelektrische Effekt, und die Lichtgeschwindigkeit, die, egal wie man sich zur Lichtquelle bewegt, immer dieselbe ist, führten innerhalb von wenigen Jahrzehnten zu den Theorien der relativistischen Quantenfelder mit ihrer friedlichen Koexistenz von Welle und Teilchen. Zu ihnen gehört auch das heute gültige so genannte Standardmodell. Es beschreibt elektromagnetische und Kernkräfte und ist experimentell sehr genau bestätigt worden. Nach der Weltformel aber sucht man noch immer, was mit der Bühne des Theaters der Welt zu tun hat: der Raumzeit.

Auch die Raumzeit hatte still und leise den Paradigmenwechsel vom Konstrukt aus starr getrennten Elementen zu einer dynamischen Einheit hinter sich. Gotthold Ephraim Lessing war in seiner berühmten Schrift “Laokoon oder die Grenzen der Mahlerey und Poesie” Mitte des 18. Jahrhunderts noch der Überzeugung, der Maler habe das räumliche gleichzeitiger Ereignisse festzuhalten und der Dichter die Bewegung der Körper im zeitlichen. Alles andere wirke auf Menschen geschmacklos.

Davon ungerührt äußerte sich 1837 Charles Babbage, der zusammen mit Lord Byrons Tochter Ada Lovelace als Computerpionier gilt, über den Schall so: Er treffe auf Atome, speichere dort seine Energie und erstelle dadurch ein Archiv alles jemals Gesagten. Lügen inklusive. Schon beim Ausbreiten in der Luft sind die Worte, die sich eines nach dem anderen, also zeitlich nacheinander formten, nun räumlich sortiert. Im Wasser zum Beispiel könnte man den Schall direkt einfrieren. Aber auch ohne diesen Idealfall kommt hier endlich Gott ins Spiel. Der Allmächtige kann dieses Archiv natürlich immer benutzen, egal wie komplex das Lesen ist. Er wird jeden Mörder damit ausfindig machen, vom Ungläubigen ganz zu schweigen. Fast unbemerkt ist hier erstmals die Zeit zum Raum geworden, der Raum zum Speicher und Überwinder der Zeit. Schließlich ist nicht prinzipiell unterscheidbar, ob man beim Zuhören die Zeit nimmt oder an einer in Materie festgehaltenen Information entlang läuft, die der Schall hinterlassen hat. Von dieser einfachen Überlegung geht eine der größten Revolutionen im menschlichen Denken aus.

Den nächsten Schritt machte der preußische Jurist Felix Eberty, indem er Babbages Überlegung auf das Licht übertrug. Der Mann im Mond sieht nämlich, dass Sie, verehrter Leser, sich vor einer Sekunde an der Stirn gekratzt haben, denn solange braucht das Licht bis zu ihm. Und jener Kollege auf der fernen Galaxie, beobachtet Sie bei dem, was Sie im letzten Jahr oder Jahrzehnt unternahmen. Schlimmer noch: Unterwegs ist jede Einzelheit gespeichert. Laut Eberty ist es Gottes Auge, das an diesen Lichtbildarchiven entlang fährt und jeden vergangenen Zeitpunkt aufsuchen kann. Eberty publizierte seine Schrift “Die Gestirne und die Weltgeschichte” 1846 anonym, er hatte wohl Angst vor der Kirche. Die kurze Abhandlung hat mit Hawkings neuem Buch seine begnadete Eleganz und den raschen Welterfolg gemein. Karl Clausberg gab Ebertys Schrift jüngst neu und weitläufig kommentiert heraus. Nicht ohne Grund: 1923 war eine Auflage mit einem Vorwort von Albert Einstein erschienen, der den kritischen Geist lobt und die glückliche Beziehung zur Relativitätstheorie anmerkt.

Höchst wahrscheinlich hatte er das Buch schon 1889 in Händen, als seine Familie Schwabing mit einer elektrischen Straßenbeleuchtung ausstattete. Die kleine Nachbarstadt Münchens war die erste Stadt der Welt, in der man vor lauter Licht nicht mehr jenen Nachthimmel sehen konnte, der den Menschen so viel Respekt und die Gottesfurcht einflößte, die damit gebrochen war und von Hawking und Mlodinow nun endgültig abgeschafft wird.

Einstein war damals neun Jahre alt. Er fragte sich den Rest seines Lebens, wie es sei, auf der Lichtwelle zu reiten. Raum und Zeit mit der kuriosen Konstanz der Lichtgeschwindigkeit zusammen zu bringen, fiel ihm später leicht: Man musste sie nur entsprechend hinbiegen. Das Universum dachte Einstein aber noch als statisch. Erst Edwin Hubbles Beobachtungen der kosmischen Hintergrundstrahlung führten uns auf das heutige Modell des expandierenden Universums, das einmal sehr klein und heiß gewesen muss. Im Urknall freilich, bei unendlicher Dichte hört der Geltungsbereich der aktuellen Theorien auf. Das ist unbefriedigend. Und damit nicht genug: Wenn man sich über die mittlerweile noch komplexeren und schöneren Formeln beugt, um physikalische Aussagen über Teilchenreaktionen lange nach dem Urknall zu machen, fühlt man sich, als stünde man in Unterhose mit rohen Eiern in der Hand auf der Kegelbahn. Quantenfeldtheorien gehen mit der Raumzeit nicht zusammen, viele Tricks sind nötig, um für massive Teilchen überhaupt etwas näherungsweise ausrechnen zu können. Die Masse ist seit Einstein die Ladung der Gravitation: An allen Ecken fehlt die Quantengravitation.

Hier kommt die neue M-Theorie zum Einsatz. Dabei steht M für Mutter oder für Mysterium oder für was-du-willst: So cool sind sie in Cambridge! Zufrieden stellt man fest, dass es in der M-Theorie nicht mehr nur Saiten sind, mit denen man die einst punktförmigen und dennoch schweren, also mit Grundenergie ausgestatteten Elementarteilchen ersetzt hat, die genau wie das Universum im Urknall unendliche Energiedichte besitzen müssten und somit ein Ding der Unmöglichkeit sind. Das Konzept der Strings war ästhetisch so ungenügend, dass es nie die Mehrheit der Physiker überzeugt hatte, obwohl es ein Graviton – das hypothetische Quantenteilchen der Gravitation – aus dem Hut zauberte. Aber nun ist die Einfachheit, die die Strings für ihre Fans einst so sexy machten, dahin.

Früher waren auch schon zehn, heute sind elf Dimensionen der Raumzeit zur Konsistenz nötig. Das macht einem Physiker zwar noch keine Angst, denn beim Fernsehen haben wir ja auch nur drei: Höhe und Breite des Bildschirms und die Zeit, die wir beim Zuschauen auch noch sehr schnell vergessen. Man hätte aber gerne einen Anhaltspunkt dafür, dass es diese weiteren Dimensionen auch wirklich gibt. Auch, dass man die bislang konkurrierenden fünf Stringtheorien als Teilmengen dabei hat, spricht weder zwingend für noch gegen die M-Theorie. Man weiß eben nicht, bis wann man sie gut genug versteht, um sie so vereinfachen zu können, dass mit höchstens einer zu messenden Zahl alle anderen Phänomene der Natur ableiten kann. Vor der Entdeckung der Trägheit durch Newton oder Einsteins Äquivalenzprinzip, auch vor Faradays neue Einsicht in die Kraftentfaltung in der Raumzeit wirkt die M-Theorie momentan aber wie Technophilie.

Hawkings Stärke ist in seinen Büchern dieselbe wie in den wissenschaftlichen Arbeiten: Einen einmal eingeschlagenen Weg verfolgt er mit äußerster Konsequenz. Natürlich ist das auch seine Schwäche. Wer Informationen über den aktuellen Stand der Physik sucht, ist hier falsch. Andere Ideen zur Quantisierung der Raumzeit, wie es etwa Quantengruppen mit Unschärferelationen Heisenbergscher Art nicht nur zwischen Bewegung und Ort, sondern auch zwischen zwei Orten und zwei Bewegungen tun und damit die Symmetrien auf eleganteste Weise brechen, finden keine Erwähnung. Auch die von Martin Bojowald gefundene Symmetrie, die ein auf links gedrehtes Universum vor dem Urknall postuliert, kennen Hawking und Mlodinow nicht. Das sind vielleicht Einzelfälle. Schwerer könnte wiegen, dass sie sich nicht grundsätzlich fragen, was und ob die Quantisierung der Gravitation eigentlich sein muss. Vielleicht wäre gar ein anderes Wort als Quantisierung nach all den Jahrzehnten und der totalen Verschiedenheit von Relativität und Quantenfeldern angebrachter als die direkte Übertragung Feynmanscher Techniken für subatomarer Kräfte, wie sie Hawking hier vornimmt. Die Raumzeit verhält sich schließlich zu den Quanten wie die Intelligenz zur Genetik: Wir verstehen das System gar nicht und werden beide Begriffe überarbeiten müssen. Vielleicht stellen wir in aller Agilität nicht mal die richtigen Fragen.

Dieses Versäumins einem Buch wie “Dem großen Entwurf” vorzuhalten, hieße freilich, das Bier der Mönche aus dem Weinglas zu saufen, nachdem man es wie ein echter Kenner ins Licht gehalten hat. Im Interesse der Autoren liegt nicht das Abwägen. Folglich geht auch nicht um die Frage, ob es ganz in Innern der Teilchen, zwischen ganz nah am Urknall und dem Urknall selbst nur endlich viele andere Naturgesetze geben kann. Wahrscheinlich ist das bei exponentiell steigender Temperatur Richtung Urknall eigentlich nicht. Hawking stellt das Konzept der Weltformel, wie es nach Oersteds Entdeckung Mode wurde, nicht in Frage. Zu danken ist ihm und Leonard Mlodinow für dieses Buch aber trotzdem. Dass man die M-Theorie nicht wirklich mal eben komplett verstehen kann, wie einst noch Ebertys Lichtbildarchive, muss man ihm nicht ankreiden. Schon gar nicht weil “Der große Entwurf” sich unbedingt mit großem Gewinn liest. Das liegt an der ungeheuren Eleganz, mit der die einzelnen Fragen zum Leben erweckt werden. Selbst als Vielleser bekommt man äußerst selten solch ein literarisches Juwel vor die Augen.

Wo in der “kurzen Geschichte der Zeit” gebändigte Eloquenz war, ist jetzt schiere Brillanz. Mit traumwandlerischer Sicherheit umreißen Hawking und Mlodinow schon in wenigen ersten Sätzen worum es geht: Existenz, Beschränkung, Suche, Wirklichkeit, Schöpfung in dieser “mal gütigen, mal grausamen Welt”. Es geht um die letzten Fragen, oder sagen wir einfach: ums Ganze hoch einer Million. Sofort erklären die Autoren die Philosophie für tot, damit die Physik die Macht übernehme. Man kennt solchen Atem sonst nur aus Bekehrungstexten, deren sprachliche Ökonomie sich aus dem Mangel an Zweifeln speist. Das sieht aus wie Erhabenheit. Hawking und Mlodinow exekutieren ihr Programm denn auch mit ebenso viel Liebe und Wissen wie ohne Pardon. Zügig und von ihrer eigenen Brillanz auf dem Weg zur Erlösung getrieben, wird beweisen, dass quantisierte Uni- und Multiversen aus dem Nichts fluktuieren, ganz wie man es eben von virtuellen Teilchen kennt. Zeit, wie wir sie kennen, gibt es da gar nicht. Das Ganze, das Nichts und wir: ein Traum, der übrigens auch keinen Gott nötig hat, weil er ja aus dem Nichts kommt. Vielmehr gilt das anthropische Prinzip: Alles ist so, weil wir Zerbrechlichen hier sind. Vergessen sind die Kränkungen die Kopernikus, Darwin und Freud dem Menschen zugefügt haben. Das ist maximal schelmisch, es ist dem Leser zugewandt, und den plötzlich überflüssigen Gott wird es nicht wirklich stören.

Das wissen auch Hawking und Mlodinow. Sie haben ihre Vorgänger gut studiert und erzählen perfekt sortierte Anekdoten, wie jene von Johans Keplers Idee, Planeten besäßen Sinne, mit denen sie die Naturgesetze wahrnähmen. Ihr Witz funktioniert wie ihre Bildsprache in der tollen Übersetzung von Hainer Kober reibungslos. Natürlich wissen sie auch, was schon der Sandemanier Michael Faraday wusste: Dass Religion das Unkritisierbare ist. Denn das Geheimnis des Seins bewegt die Menschen, wie Hawking im ersten Absatz so bestechend feststellt, und produziert Antworten. Deshalb schreibt auch er darüber. Und er tut gut daran: Schöner, anregender und kühner hat man kaum je vom Universum und den letzten Fragen unseres Daseins lesen dürfen. Allein das letzte Kapitel, es handelt vom freien Willen und dem Naturgesetz, ist ein Leckerbissen, der in jedes Regal gehört. Am besten gleich neben andere heilige Texte.

Copyright Ralf Bönt