Der Krieg um das Schwarze Loch: Wie ich mit Stephen Hawking um die Rettung der Quantenmechanik rang [Gebundene Ausgabe]

Das Buch beschreibt das Informationsproblem. Dies entsteht, wenn ein Objekt den Ereignishorizont überschreitet. Ein Schwarzes Loch wird durch eine handvoll Parameter bestimmt (Masse, Spin und Ladung). Durch Erzeugung von virtuellen Teilchen- Antiteilchenpaaren nahe des Horizontes können Teilchen mit positiver Energie dem schwarzen Loch entkommen, während Teilchen mit negativer Energie in das Schwarze Loch hineinfallen und ihm auf diese Weise Energie entziehen. Die daraus resultierende Strahlung hat ein thermisches Spektrum. Sobald das Schwarze Loch komplett verdampft ist bleibt nur die thermische Strahlung übrig. Grundlegende Gesetze verlangen aber das die Prozesse umkehrbar sein müssen, die grundlegenden Gleichungen sind invariant unter Zeitumkehr. Dieser Widerspruch ging als "Informationsparadoxon" in die Geschichte ein.
Dieses Problem bestand seit einigen Jahrzenten und es gab zwei Lösungsansätze: Teilchenphysiker neigten eher zu der Vermutung dass es Mechanismen geben müsste, die diesen Informationsverlust verhindern sollten, während Gravitationsphysiker überwiegend der Ansicht waren, die Quantenmechanik müsse abgeändert werden.

Susskind bemüht sich dies Problem in über 500 Seiten aufzuzeigen. Das Buch enthält viel interessante Physik. Er bemüht sich allerdings, nur soviel Physik aufzuzeigen, wie er zur Beschreibung des Problems benötigt. Das Buch ist kein Crashkurs in die ALR oder Quantenmechanik. Susskind vermeidet auch nicht, die ein oder andere Gleichung zu verwenden. So wird auf wenigen Seiten, die Bekenstein-Hawking-Entropie hergeleitet, die einen Zusammenhang zwischen der Oberfläche des Ereignishorizonts und der Entropie eines schwarzen Lochs herstellt.

Der Autor hat einiges zur Lösung beigetragen, obgleich die Lösung dann von Juan Martín Maldacena kam.

Zu bemängeln ist allerdings, dass der Titel des Buchs ein wenig übertrieben ist. Wenn es einen Krieg gab, so wurde dies wohl nur vom Autor so gesehen. Hawking dürfte den Autor wohl zu Beginn kaum gekannt haben Es gab eine Wette zwischen Kip Thorne, Stephen Hawking und John Preskill. John wettete um eine Enzyklopädie, dass es einen Mechanismus geben müsse, der den Informationsverlust verhindert - Kip und Stephen wetteten dagegen.

Es wird immer wieder verschiedene Standpunkte in der Forschung geben, die sich im Laufe der Zeit abreiben.
Das Buch wirkt nach den ersten 200 Seiten eher wie ein Patchwork. Die klare Linie geht verloren. Mir scheint, dass der Autor den Werken von Feynman (populärwissenschaftliche Werke, wie "Sie belieben zu scherzen Mr. Feynman") folgen wollte, ohne dessen Fähigkeiten zu haben. Man könnte das Buch gut um ein Drittel kürzen. Manche Passagen fand ich sehr gewöhnungsbedürftig.

Wenn man mehr über die Physik in diesem Buch erfahren möchte, so kann man dies in dem Fachbuch von Susskind "An Introduction To Black Holes, Information And The String Theory Revolution: The Holographic Universe" nachlesen. Ein Buch, eher für das Fachpublikum.

Ein wunderbares Buch für alle, die von (Quanten-)Physik, schwarzen Löchern und den Mysterien des Alltags fasziniert waren, aber die Mathematik dahinter nicht nachvollziehen/verstehen können.
Susskind erklärt hier die verqueren Theorien moderner Physik mit Witz und Verstand, so dass man als Laie später in der Tat deutlich klüger dasteht, als zuvor!

Mir hat dieses Buch extrem viel Spaß gemacht und viele Dinge (Theorien von Einstein, Feynmann, Heisenberg etc.) sind mit in der Tat klarer als vorher, obwohl man einige Phänomene (langsamer gehende Uhren, der Zusammenhang zwischen freiem Fall und Schwerelosigkeit ...) schon x Mal erklärt bekam!

Ich kann dieses Buch wirklich jedem Physikfan empfehlen, der von den Geheimnissen und teils verrückt anmutenden Theorien der modernen Physik verzauubern lassen möchte!

Schwarze Löcher sind real. Das Universum ist voll von ihnen, und sie gehören wohl zu den bizarrsten, gewaltigsten und spektakulärsten Körpern der Astrophysik. Es handelt sich um besonders kompakte und dichte Objekte, aus denen nicht einmal das Licht zu entkommen vermag. Verstehen lassen sich diese Merkwürdigkeiten der Natur nur sehr schwer. Die Gravitation nimmt bei ihrer Deutung eine entscheidende Rolle ein. "Schwarze Löcher sind nicht nur dichte Sterne; sie sind vielmehr die ultimativen Informationsspeicher, in denen die Bits so dicht gepackt sind wie ein zweidimensionaler Haufen Kanonenkugeln, aber in einem vierunddreißig Größenordnungen kleineren Maßstab.", schreibt der Physiker Leonard Susskind

Genau um diese gespeicherten Informationen entbrannte ein "Krieg" oder besser ein Widerspruch oder Konflikt, der das Lager der angesehensten Physiker spaltete. Auf der einen Seite Stephen Hawking, der behauptete, dass Information in diesen ultimativen Fallen unwiederbringlich verloren sei, da "Schwarze Löcher letztendlich verdunsten und verschwinden, ohne von dem, was hineingefallen war, eine Spur zu hinterlassen". Auf der anderen Seite der Autor, der sich dieser so scheinbar harmlosen Behauptung vehement entgegenstellte, da sie doch das ganze Gebäude der modernen Physik untergraben würde. Ein elementares Naturgesetz, die Erhaltung der Information, wäre gefährdet.

"Über Kosmologen sagt man, sie seien oft im Irrtum, aber nie im Zweifel. Wenn das zutrifft, dann ist Stephen nur zur Hälfte ein Kosmologe: nie im Zweifel, aber kaum jemals im Irrtum. In diesem Fall irrte er. (...) unabhängig wie groß er auch immer sein mag, hat Stephen Hawking mindestens einmal den Überblick über seine Bits verloren, und dadurch entstand der Krieg um das Schwarze Loch." (Leonard Susskind)

Dieses Buch handelt von diesem interessanten, geistigen und scharfen intellektuellen Kampf und der Frage: Wie rettet man die Physik vor der Anarchie des Informationsverlustes? Vorweg: Es ist allerhand abstrakte Hirnakrobatik von Nöten, denn hier "wird eine Welt erklärt, die unseren Sinnen bei weitem verschlossener ist als die Quantenmechanik und die Relativitätstheorie." Und der Autor setzt noch eines drauf: "Um die Quantenwelt zu grokken, benötigt man eigentlich abstrakte Mathematik: unendlichdimensionale Hiberträume, Projektionsoperatoren, unitäre Matrizen und eine Menge weiterer avancierter Konzepte, die zu erlernen einige Jährchen erfordert." Entmutigend? Nein, denn Leonard Susskind ist es gelungen, ein Buch zu schreiben, dass dem physikalisch interessierten Laien immerhin über weite Strecken einen durchaus verständlichen Blick hinter die Gedankengebäude der Wissenschaftler ermöglicht.

Auf über 500 dichtgepackten, informativen Seiten erklärt Susskind, warum Hawkings Behauptung so problematisch war. Er beginnt mit grundlegenden Erläuterungen zur Gravitation und zu Einsteins Relativitätstheorie, mäandert danach durch die Grundlagen der Quantenmechanik und der Schwarzloch-Physik, um sich letztendlich bis zur Erklärung der Stringtheorie zu steigern. Das Buch ist zugleich die Chronik einer Entdeckung, nämlich des Holografischen Prinzips - eine der unintuitivsten Abstraktionen der gesamten Physik. Einschlägige Vorkenntnisse von der Materie sind bei der Lektüre generell von Vorteil. Allerdings gelingt es dem Autor, selbst abstrakte Dinge wie die Entropie eines Schwarzen Loches plastisch und anschaulich zu erklären. Ein weiteres großes Plus: Susskind beschäftigt sich nicht nur mit wissenschaftlichen, sondern er fängt auch emotionale Aspekte ein und würzt das Ganze mit einer gehörigen Portion Humor. Herausgekommen ist eine intellektuell anspruchsvolle Herausforderung, die zuweilen eine Neuverdrahtung im "Oberstübchen" erforderlich macht, aber trotzdem nicht entmutigt. Ganz nach dem Motto: "Neugier ist wie ein Juckreiz - sie will gekratzt werden."