Dunkle Materie: Die kosmische Energielücke [Gebundene Ausgabe]

Die Erfolgsgeschichte der Wissenschaft - wenn sie nicht ein großer Irrtum ist - besteht kurioserweise seit Neuestem darin, recht präzise erwiesen zu haben, was wir von der Welt (noch) nicht wissen: Und das sind über 95 Prozent von allem. Und damit ist lediglich die Gesamtbilanz von Energie und Masse gemeint. Denn nicht einmal 5 Prozent davon entfällt auf die Materie, die wir kennen und aus der wir selbst bestehen. Der überwältigende "Rest" entfällt auf die Dunkle Materie und die Dunkle Energie.

Dan Hooper hat dieser unbekannten dunklen Seite des Universums ein ganzes Buch gewidmet - und zeigt darin auf, was Kosmologen vielleicht doch schon wissen oder zumindest vermuten können. Der Professor für Theoretische Physik am Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), selbst einer dieser Forscher, beschreibt, welchen Einfluss das unbekannte Unsichtbare hat: Die Drehung der Galaxien, die Bewegung der Galaxienhaufen, die Gravitationslinsen-Effekte aus dem fernen Kosmos und die Strukturbildung der kosmischen Materieverteilung lassen sich ohne Dunkle Materie nicht verstehen. Hinzu kommt eine ominöse Kraft aus dem Vakuum, die die Ausdehnung des Alls seit rund fünf Milliarden Jahren beschleunigt, statt dass die Materie diese Expansion abbremst.

Hooper erklärt auch für Laien gut nachvollziehbar diese Phänomene und die großen Rätsel der modernen Kosmologie sowie die nicht selten nach Science Fiction klingenden Lösungsvorschläge - etwa andere Universen und zusätzliche Dimensionen. Leider ist das englische Original schon von 2006, so dass einige der aufregenden neuen Entwicklungen nicht mehr in das Buch eingegangen sind.

Was die Naturwissenschaften auszeichnet bzw. immer wieder begeistert, sind Rätsel und Puzzle, die noch nicht vollständig gelöst bzw. zusammengesetzt sind. Und wahrscheinlich fühlen sich daher viele Physiker, Theoretiker und Experimentatoren verschiedener Spezialgebiete von der Kosmologie angezogen. Der interessierte Leser wird es ihnen gleich tun, denn "nur wenige Geheimnisse der Natur bereiten den Forschern so viel Kopfzerbrechen wie die Beobachtungen der Astronomen in den letzten dreißig Jahren.", ist im Vorwort des vorliegenden Buches von Dan Hooper zu lesen, das von dem renommierten Physik- und Astronomieprofessor Lawrence M. Krauss verfasst wurde.

Los ging es, dass die Menschheit sich von dem Gedanken verabschieden musste, der Mittelpunkt des Sonnensystems zu sein und letztendlich endet es damit, dass die Erde, die Sonne und alle anderen Sterne und Galaxien wenn überhaupt, dann nur ein Staubkorn in einem Universum sind, "das nicht von gewöhnlicher Materie dominiert wird, sondern von Materie und Energie, die unsere irdische Erfahrung nicht kennt."

Unsere und auch alle für den Menschen sichtbaren Galaxien bestehen offensichtlich aus einem nicht sichtbaren Material, von dem die Forscher annehmen, dass es sich um noch unbekannte Elementarteilchen handelt. Hier hofft man sich von der Inbetriebnahme des LHC in Genf vielversprechende Ergebnisse und Erkenntnisse. Doch bis die Maschine "angeknipst" wird, verhalten sich die Physiker und Mathematiker nicht still. Theoretiker stellen und stellten derweil verschiedene Modelle auf.

Außer der Dunklen Materie scheint noch etwas anderes, noch exotischeres und verwirrenderes unser Universum zu beherrschen - die Dunkle Energie. "Wie auch immer sich die Dunkle Energie im Detail verhält, eins ist ziemlich sicher: Ihr Ursprung hängt mit dem Anbeginn des Universums zusammen, und ihre Entwicklung ist der Schlüssel zu seiner Zukunft. Bevor wir die Natur der Dunklen Energie nicht verstanden haben, können wir nicht hoffen, Antworten auf die uralten Fragen der Menschheit zu finden: Woher kamen wir, und wohin gehen wir?", so Lawrence M. Krauss.

Dan Hooper, der ähnlich wie Max Planck einen völlig artfremden Berufseinstieg wählte - er wollte Musik studieren -, blieb letztendlich über verschiedene andere Zweige wie Wirtschaft, Geschichte und Jura in der Physik "hängen". Nun hat er erstmals publiziert und gleich einen überaus gelungenen Einstieg geschafft. Auf verständliche Art und Weise gelingt es dem Autor ein überaus lesenswertes, auf hoch wissenschaftlichem Niveau angesiedeltes Buch über die großen Unbekannten in unserem All zu schreiben.

Dabei spannt er einen weiten Bogen und weiß immer anschaulich und interessant verschiedenste Aspekte zu beleuchten und zu durchdringen. Natürlich ist gerade in diesem Bereich vieles im spekulativen, theoretischen Rahmen angesiedelt, aber Hooper zeigt deutlich, was bereits bewiesen und was nur auf Annahmen begründet ist.

Er erzählt von toten Sternen, Schwarzen Löchern und anderen "dunklen Tierchen im Teilchenzoo", die vielversprechende Kandidaten für Dunkle Materie sein könnten und solch exotische Namen wie MACHOs und WIMPs (Feiglinge) tragen. Themen wie die Symmetrie, die Stringtheorie oder die Quantengravitationstheorie bzw. die experimentelle Suche nach supersymmetrischen Neutrinos oder der Weltformel werden aufgegriffen und diskutiert. Von Zeit zu Zeit lockern anschauliche Modellskizzen den Text auf.

Hoopers systematische Vorgehensweise und seine Betrachtungen aller Möglichkeiten, erlauben nicht nur hervorragend der Herangehensweise der Naturwissenschaftler zu folgen und diese zu begreifen, sondern sie lassen zudem eine Menge anderer "Unverständlichkeiten" und Unbekannter begreifen. Ein Zitat des Astrophysikers Michael Turner zur Suche nach der Dunklen Materie könnte auch stellvertretend für dieses Buch stehen: "Wir haben eine Reihe von Verdächtigen ausgeschlossen; jetzt steht eine Festnahme unmittelbar bevor. Wer an einem gro0en Fall arbeitet - denken Sie an JonBenet Ramsey oder O. J. - muss jeder heißen Spur nachgehen." Genau dies vermittelt Dan Hooper dem Leser.

"Solange wir nur die geringste Chance haben, eine Theorie zu finden, mir der sich unsere Welt erklären lässt", soll Dan Hooper ein letztes Mal zitiert werden, "sollten wir danach suchen. Kein Chirurg bricht eine Operation ab, weil der Patient sterben könnte; so sollten auch die Physiker nicht aufhörne, nach einer vollständigen Theorie des Universums zu streben, solange sie nicht vollkommen sicher sein können, dass diese Theorie nicht existiert. Anders ausgedrückt: Wir sollten niemals aufhören zu suchen."

Fazit:
"Nur scheinbar hat ein Ding eine Farbe, nur scheinbar ist es süß oder bitter, nur scheinbar heiß oder kalt; in Wirklichkeit gibt es nichts als Atome und leeren Raum." wusste schon Demokrit zu definieren. Gerade der leere Raum hat es wohl explizit in sich.
Ein großartiges, sehr gut verständliches populärwissenschaftliches Buch auf hohem Niveau über die dunklen Geheimnisse unseres Universums.

Das hinter uns liegende zwanzigste Jahrhundert war eine Zeit, in der die bisherigen wissenschaftlichen Grundannahmen in fast allen Bereichen der Wissenschaft und des Lebens auf das Tiefste erschüttert wurden, nicht zuletzt in der Physik. Werner Heisenberg Entdeckung der Unschärferelation hat die neutrale Position des beobachtenden Wissenschaftlers hinweggefegt. Albert Einsteins Relativitätstheorie warf einen vollkommen neuen Blick auf der Verhältnis von Zeit und Raum und in den revolutionären Erkenntnissen der Quantenmechanik veränderte sich ein komplettes Weltbild.

Diese Entwicklungen gingen weiter, und insbesondere im Bereich der Quantenphysik im unendlich Kleinen und der Astrophysik und Kosmologie im unendlich Großen scheinen sie in einem atemberaubenden Tempo voranzuschreiten. So schnell, dass der normalsterbliche Gebildete gar nicht mehr mitkommt. Dass das Universum sich nicht nur ständig ausdehnt, sondern dass sich diese Expansion auch noch ständig beschleunigt, dass wir deshalb den größten Teil des Alls gar nicht sehen können, ist eine von diesen Erkenntnissen.

Bücher wie das vorliegende von Dan Hooper, amerikanischer Professor für Theoretische Physik, füllen hier eine gar nicht hoch genug zu schätzenden Lücke, weil sie verständlich versuchen zu erklären, was doch so unverständlich und unbegreifbar scheint.

Alles, was sichtbar ist, sagt er, macht nur etwa 5 % des Universums aus, während fast 95 % vollkommen unsichtbar bleiben und sich nur indirekt durch den schwachen Einfluss auf die sichtbare Materie bemerkbar machen. In zweierlei Gestalt kommt das Unsichtbare daher: als Dunkle Materie und Dunkle Energie. Die erste hält das Weltall zusammen, die zweite treibt es sozusagen auseinander. Dennoch ist die wahre Natur von beiden immer noch ungeklärt, aber die neuen Arbeiten der Experimentalphysiker kommen der Lösung immer näher.

Dan Hooper differenziert in diesem Buch geistreich und unterhaltsam das , was wir wirklich wissen, und das , worüber wir nur spekulieren können. Er bewiest dabei ein sehr feines und bei Wissenschaftlern selten erlebtes Gespür dafür, wie sich das schier Unerklärliche erklären lässt: dieser unsichtbare Stoff, aus dem unser größtenteils dunkler Kosmos besteht.

Etwas, was dem Rezensenten in der letzten Zeit oft bei der Lektüre von Büchern wie dem vorliegenden begegnet, ist der skeptische Gedanke, ob es uns Menschen bei all diesen revolutionären Erkenntnissen, die geradezu exponential zunehmen, nicht manches Mal so geht wie dem Indianer in der berühmten Geschichte, in der er, mit einem Weißen unterwegs, einfach stehen bleibt , sich hinsetzt, und dem erstaunten Begleiter mitteilt, er müsse erst warten, bis seine Seele nachgekommen sei.