Die Zukunft der Physik: Probleme der String-Theorie und wie es weitergeht Gebundene Ausgabe – 14. April 2009

Bis vor kurzem war ich von der Welt der Physik sehr angetan, als ich "DAS ELEGANTE UNIVERSUM von BRIAN GREEN" gelesen habe.
Mit Begeisterung von der Idee, die "STRINGTHEORIE" könnte die lang ersehnte Lösung für die Suche nach der "WELTFORMEL" sein und die "RELATIVITÄTSTHEORIE mit der QUANTENTHEORIE" vereinigen, versetzt Physiker LEE SMOLIN mir geradezu einen heftigen Schlag auf die Synapsen und lehmt meine Freude auf soviel Fortschritt.

Schon in der Einleitung macht LEE SMOLIN auf ehrliche und schockierend-mutige weiße klar, dass die Physik am Ende ist, vor großen Problemen steht und seit den 70 er'n kaum ein weiterkommen im Bereich der Teilchenphysik stattfindet.
Viele Theorien sind fasifiziert worden, weil sie keine klaren vorhersagen machen und an den jetzigen Technologien scheitern,
da diese noch nicht ausgereift sind.

Und doch gibt es in einigen Forschungsfeldern wie z.B. Quantengravitation, Teilchenphysik und der Kosmologie neue Ansätze und Ideen und doch gibt es kein vorbeikommen an der "STRINGTHEORIE", die mathematisch schön anzusehen ist, aber eine Theorie offenbart, die 1000 andere Theorien beinhaltet und in keiner weiße durch experimentaler Seite bewiesen sind.

"Wenn ein Versuch, eine eindeutige Theorie der Natur zu entwickeln, statt dessen zu 10/500 Theorien führt, ist die Widersinnigkeit dieses Ansatzes erwiesen".

Mit "DIE ZUKUNFT DER PHYSIK" spricht LEE SMOLIN provozierenten Klartext und zeigt uns, wie die "WISSENSCHAFT" wirklich funktioniert, da die Wirklichkeit eine andere ist, als wie wir sie von den Medien serviert bekommen.

Als Mathematiker interessieren mich die theoretische Physik und insbesondere die Stringtheorie schon seit langer Zeit. Die Bücher von Brian Greene (Der Stoff aus dem der Kosmos ist sowie Das elegante Universum), Lisa Randall (Verborgene Universen) und Stephen Hawking (Das Universum in der Nussschale) behandeln diese Themen so, dass man auch als Laie einen sehr guten Eindruck bekommen kann. Aber je mehr man über die Stringtheorie liest, umso skeptischer kann man werden. Zwar wirkt die Grundidee, alle Teilchen und Kräfte einschl. der Gravitation, als Schwingungen von Strings zu interpretieren, durchaus überzeugend. Aber die Theorie fordert zusätzliche sechs oder sieben Raumdimensionen und führt unweigerlich zur Existenz sehr, sehr vieler verschiedener Universen, für die es, zumindest bisher, keinen einzigen konkreten Nachweis gibt. Für jeden, der eine solche Skepsis verspürt oder zumindest bereit ist, das Thema kritisch zu beleuchten, ist das Buch von Lee Smolin hervorragend geeignet.

In einem frühen Teil seines Buches stellt er die fünf großen Probleme, mit denen die theoretische Physik heute zu kämpfen hat, und die laut Smolin den theoretischen Physikern weltweit den Schlaf rauben, überzeugend dar. Eines dieser Probleme lautet: Man verbinde die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie zu einer einzigen Theorie, die von sich behaupten kann, die vollständige Theorie der Natur zu sein." Auch bei den übrigen vier Problemen geht es um Quantenmechanik, Teilchenphysik und das kosmologische Standardmodell. Im weiteren Verlauf des Buches kommt Smolin zum Ergebnis, dass die Stringtheorie bis heute nicht in der Lage ist, eines dieser Probleme vollständig zu lösen. Und das, obwohl mehr als 1.000 hoch qualifizierte Stringtheoretiker seit mehr als 35 Jahren auf diesem Gebiet intensiv arbeiten und über hohe Forschungsetats verfügen. Am ehesten hat sich die Stringtheorie zur Vereinheitlichung von Teilchen und Kräften bewährt, die in einem der fünf großen Probleme angesprochen wird. Ansonsten gesteht Smolin nur zu: Wenn die Stringtheorie überhaupt Bedeutung für die Physik hat, dann nur, weil sie Hinweise auf die Existenz einer fundamentaleren Theorie liefert." Woran liegt das? Laut Smolin sind das die wichtigsten Gründe: Keine einzige Vorhersage der Stringtheorie wurde bis heute bestätigt oder widerlegt, es gibt nicht einmal eine realistische Möglichkeit, dies mittels eines heute durchführbaren Experimentes zu tun, kein Wunder, denn sie weist eine unendliche Zahl verschiedener Varianten auf. Dann ist die Theorie noch nicht als hintergrundunabhängige Theorie formuliert worden, ja sie liegt immer noch nicht als vollständig formulierte Theorie vor. Und von dem, was formuliert wurde, wurde noch nicht bewiesen, dass es endlich ist. All dies begründet Smolin sehr überzeugend in einer klaren, verständlichen und durchaus unterhaltenden Sprache. Aber man kann sicher sein, dass viele Stringtheoretiker ihm inhaltlich widersprechen würden. Allerdings: mit welchen Argumenten?

Offenbar ist die Physik in einer Sackgasse gelandet. Smolin sieht die Ursachen in dem Stil der stringtheoretischen Gemeinschaft, also der Physiker, die auf diesem Gebiet arbeiten. Ihren Stil bezeichnet er als ungestüm, aggressiv und kompetitiv. Viele von ihnen seien arrogant und würden Wissenschaftler, die sich anderen Gebieten widmen, gering schätzen und verunglimpfen. Sie schaffen es, ihr Gebiet so offensiv zu vertreten, dass Forschungsgelder und akademische Stellen überproportional in die Stringtheorie fließen. So bauen sie ihre beherrschende Stellung aus, obwohl keine vorzeigbaren, nachgewiesenen Ergebnisse produziert werden und es wohl nie einen Nobelpreis auf dem Gebiet der Stringtheorie geben wird. Die Physik der letzten 35 Jahre hat sich blamiert. Ein Ausweg ist dringend notwendig. In welchen Schritten dies möglich ist, führt Smolin überzeugend aus.

Drei Dinge sind aus meiner Sicht zu bemängeln. Zum einen sind manche Ausführungen, vor allem in Bezug auf die Arbeitsweise der Wissenschaftler, oft langatmig und zu ausführlich. Das Buch hätte 100 Seiten kürzer sein können. Das zweite ist: Smolin beurteilt das Arbeitsgebiet der Quantengravitation, in dem er selbst aktiv ist, wesentlich positiver, obwohl auch hier die Ergebnisse zu wünschen übrig lassen. Kultur und Arbeitsstil seien auf diesem Forschungsgebiet ganz anders, offener und ehrlicher, geprägt von Achtung vor individuellen Ideen, Misstrauen gegenüber Moden und Vertrauen in mathematisch saubere Argumente. Ist das eine objektive Darstellung? Ich kann es nicht beurteilen. In diesen Unterschieden, so jedenfalls Smolin, spiegelt sich eine Spaltung der theoretischen Physik wider, die vor mehr als 50 Jahren begann.

Der dritte Kritikpunkt geht auf den Verlag zurück. Das Buch weist (geschätzt) mehr als 1.000 Schreibfehler auf, von denen Suppesymmetrie" statt Supersymmetrie" einer der nettesten ist. Diese drei Mängel veranlassen mich zum Abzug eines Sterns. Schade, das wäre sicherlich vermeidbar gewesen.

Bei diesem Buch fällt mir zuerst "unbedingt lesenswert" ein, denn es ist
wirklich gut geschrieben, und behandelt Einiges mehr als das Übliche, was zum Populärwissenschaftlichen so gehört. Vorneweg also: eines der Besten, die mir
letztens untergekommen sind.

Der Autor hat Verve, Wissen und eine Offenheit, die plausibel macht, dass seine mitunter polemischen Betrachtungen nicht bloßes politisches Manöver sind, sondern Ausdruck der echten Sorge.

Zwei inhaltliche Stränge sind ineinander verwoben: 1) die Stringtheorie (was will diese, was bisher erreicht, was noch im Argen liegt, bzw. nicht machbar scheint, etc) und 2) die Missstände in der universitären Physik, die dem Autor besonders am Herzen liegen (der Hierarchisierungsmechanismus ist starr geworden, jungen Forschern werden Themen "nahegelegt", das System neigt somit zur Parthenogenese, unter den Personen der Wissenschaft menschelt es sehr, etc).

Eingangs wird ein historisches Panorama der modernen Physik geboten (Kap. 1: "die unvollendete Revolution" behandelt die ungelösten Fragen der Physik, mit Einblicken in die Gedankenwelt der großen Physiker), was vor allem LeserInnen entgegenkommt, die keine Zeit haben, sich durch Unmengen von Sekundärliteratur durchzuarbeiten.

Gut finde ich, dass Lee Smolin philosophische Implikationen zur Rolle der Wissenschaft als solche diskutiert, etwa die Thesen von Lakatos, Feyerabend und Kuhn, wobei er (erfahrener Theorieprofessor) - in angenehmem Kontrast zu vielen der heutigen philosophischen Plustertruthähne - wirklich Ahnung von der Physik hat.

Ein wenig enttäuschend ist seine Neigung, Dinge zu wiederholen - was sich aber glücklicherweise weniger auf die Physik-Aspekte bezieht, sondern eher auf die Seitenhiebe gegen die Zunft der Stringtheoretiker. Diese scheinen sich wohl selbst zur absoluten Elite hoch zu stilisieren, da sie ja am 'ultimativen Problem' arbeiten, was dazu führt, dass sonstige Gebiete der Theoretischen Physik materiell und geistig verarmen, bzw. dazu, dass sich der theoretische Horizont insgesamt einengt.

Ich habe den Eindruck, dass der Autor seine kritische Haltung gegenüber der Stringtheoretiker als heikel empfindet (warum auch immer) und sich daher ganz oft rechtfertigen zu müssen meint. Er unterstreicht ständig, dass er auch auf dem betreffenden Gebiet gearbeitet hat, dass er die Fakten kennt, etc, um glaubhaft zu machen, dass seine Kritik nicht bös' gemeint ist, sondern quasi einem mitfühlenden Herzen entströmt. Das nimmt man ihm aber sowieso ab (leidenschaftlich, wie er schreibt), also hätte er sich meines Erachtens weit weniger Sorgen machen müssen.

Fazit: ein ehrlicher Mahner vom Fach gibt einen Überblick der S-Theorie (oder ist diese doch keine? - Details werde ich hier aber nicht verraten, um das Lesevergnügen nicht zu trüben).