Meine Rezension zu R. Vaas: „Vom Gottesteilchen zur Weltformel“ (Universitas, März 2015)

Der renommierte Wissenschaftsjournalist und Philosoph Rüdiger Vaas gibt mit seinem umfangreichen Werk „Von Gottesteilchen zur Weltformel – Urknall, Higgs, Antimaterie und die rätselhafte Schattenwelt“ rund um die Entdeckung des Higgs-Teilchens einen ebenso breiten wie tiefen Einblick in den Stand der Grundlagenforschung der modernen Kosmologie und Elementarteilchenphysik. Das Buch ist dabei in fünf umfangreiche Kapitel gegliedert, wobei das erste einen Steilkurs in das Nachdenken über Teilchen und Kräfte von der Antike bis zur moderne Teilchenphysik darstellt und zugleich in die Erfolgsgeschichte des Standardmodells der Elementarteilchen einführt. In diesem war das Higgs-Teilchen bis vor kurzem der letzte empirisch noch nicht bestätigte Baustein. Im zweiten Kapitel werden die Umstände der Vorhersage und Entdeckung des Higgs-Bosons geschildert (oder im Buch genauer erklärt: eines „neuen Teilchens“, das sehr gut mit der Vorhersage des Standardmodells vereinbar ist) – und es wird geklärt, nach welchen Zerfallsprozessen genau die Forscher eigentlich Ausschau halten, die das Standardmodell für das extrem kurzlebige Higgs-Teilchen vorhersagt. Dem folgt ein umfangreiches Kapitel mit einem systematischen Rundumschlag zur Geschichte und zum aktuellen Forschungsstand zur Antimaterie, ein Kapitel über dunkle Materie und mögliche Teilchen-Kandidaten dafür und schließlich ein weiterer Steilkurs in die Suche nach der Weltformel, wobei diese Suche letztlich den roten Faden des Buches darstellt.

Das hier mühsam zusammengetragene Spezialwissen aus den verwinkeltesten Ecken der Küche der modernen Physik ist schlichtweg begeisternd. Die Wahl der Inhalte verdeutlicht zudem ebenso wie der Titel des Buches, dass die Higgs-Thematik hier im Dienste eines größeren Szenarios steht, nämlich der Suche nach einer umfassenden physikalischen Theorie von (möglichst) allem, wie sie unter anderem auch vom theoretischen Physiker Steven Weinberg, der maßgeblich zum Standardmodell beitrug und für seine Leistungen in der Theorie der Elementarteilchen 1979 den Nobelpreis erhielt, mit dem stimmungsvollen Buchtitel „Dream of a Final Theory“ auf den Punkt gebracht wurde. Vaas Werk kann sowohl als eine aktuelle (und durchaus prunkvolle) Bestandaufnahme dieses Traumes gelesen werden, als auch als Plädoyer für die Sinnhaftigkeit und Notwendigkeit weiterhin keine experimentellen und theoretischen Mühen auf diesem Weg zu scheuen. In dieser durchaus nicht nur naturwissenschaftlichen, sondern auch philosophischen Perspektive auf eine im Grunde einheitliche Natur spielen die Eigenschaften der Elementarteilchen, ihre Wechselwirkungen auf fundamentaler Ebene und die Einbettung derselben in Raum und Zeit die entscheidende Rolle. Die betrachteten Gesetze sollen dabei so allgemein und so einfach wie möglich sein, wobei „einfach“ hier freilich ein „einfach“ auf hohem mathematischem Niveau bedeutet.

Der äußere Anlass für dieses Werk, in dem Vaas seine langjährigen Erfahrungen als intimer Kenner der experimentellen wie theoretischen Grundlagen-Forschungsfront gebündelt vorträgt, war die öffentliche Bekanntgabe des CERN vom Juni 2012. Das vor gut einem halben Jahrhundert aus theoretischen Gründen postulierte Teilchen – selbst das Nebenprodukt des viel grundsätzlicheren Higgs-Mechanismus – hatte nun endlich empirische Lebenszeichen gesendet, wodurch die Erfolgsgeschichte des Standardmodells wahrscheinlich zu einem würdigen Abschluss gekommen ist. Da aber weiterhin viele Fragen der Grundlagenphysik, die Vaas ausführlich thematisiert (dunkle Materie, Vereinheitlichung der fundamentalen Naturkräfte einschließlich der Gravitation etc.) vom Standardmodell nicht beantwortet werden, und CERN mittlerweile in einem Energiebereich arbeitet, für den viele Theorien jenseits des Standardmodells konkrete Vorhersagen machen, ist laut Vaas zu erwarten, dass CERN nach dem Higgs auch noch eine Reihe anderer bislang oft als spekulativ belächelter Theorien in den empirisch zugänglichen Bereich hievt. So weist Vaas darauf hin, dass bereits jetzt eine Reihe von Alternativen zum Standard-Higgs-Modell als Erklärung für Teilchen-Ruhemassen (im Standardmodell sind die Elementarteilchen aus Symmetriegründen zunächst masselos) experimentell zu Grabe getragen wurden, wie etwa die Technicolor-Hypothese.

Das eigentliche „große Sterben“ im Dschungel der Theorien hat jedoch gerade erst begonnen. Das ist ein Punkt, den Vaas gesondert hervorhebt: Viele exotische Theorien müssten demnach eben doch als Teil der empirischen Naturwissenschaft gesehen werden, weil manche ihrer Prognosen mit CERN nunmehr falsifizierbar geworden sind. Konzeptionen wie Zusatzdimensionen, supersymmetrische Partnerteilchen, Kandidaten für dunkle Materie und letztlich auch zumindest einige Facetten und Voraussetzungen der Stringtheorie müssten demnach ganz in kritisch-rationalistischer Tradition als empirische Naturwissenschaft verstanden werden. Hier könnte man freilich kritisch einwenden, dass der empirische Gehalt gerade der ganz fundamentalen Theorien jedoch sehr vieldeutig und nicht sehr hoch ist. Das könnte aber auch dem aktuellen Forschungsstand geschuldet sein, der nicht statisch ist. Das „große Sterben“ der Theorien müsste im Grunde erwarten lassen, dass einige der besseren Theorien überleben werden – sei es durch Bestätigung spezifischer Vorhersagen, oder (weniger günstig) durch ausbleibende Falsifikation. In jedem Fall bietet sich Vaas hier als kompetenter und geduldiger Führer durch einen dichten und bizarren Theoriedschungel an, der so groß ist, dass sich dann doch zahlreiche Lichtungen von Verifizierbarkeit und Falsifizierbarkeit finden lassen – auch an entlegensten Stellen, die man als Nichtexperte wohl leider nie vollständig überschauen wird.

Das ist auch schon ein großer Nachteil des Werkes, den Vaas jedoch bewusst in Kauf nimmt: Zwischen vielen allgemein verständlichen und gut veranschaulichten Passagen finden sich auch immer wieder welche, die im Grunde ein ganzes Physikstudium mit einer Vertiefung in Quantenfeldtheorie erfordern würden, um vollauf verstanden zu werden. Andererseits sind das aber auch die Stellen, an denen die eigentlichen physikalischen Konzepte erst zur Geltung kommen. In diesem Dilemma hat Vaas in seinem Werk gar nicht erst versucht eine systematische Einführung in die mathematischen Theorien der modernen Physik zu bieten, sondern neben einigen heranführenden Sätzen und Veranschaulichungen immer wieder Passagen, die Spezialwissen erfordern, und solche, die leichter bekömmlich sind, abgewechselt. Der physikalisch ganz und gar Unkundige wird über vieles im Buch staunen, aber nicht weit darüber hinauskommen. Insofern ist das Gesamtwerk eher etwas für Lernwillige und Fortgeschrittene, auch wenn keine Formeln vorkommen – außer freilich ein paar historisch bedeutsame Gleichungen und die monumentale ganzseitige „Lagrange-Dichte“ des Standardmodells auf Seite 60, die die mathematische Grundgröße der erfolgreichsten naturwissenschaftlichen Theorie der Menschheit überhaupt darstellt, und die die meisten Leser nach der Lektüre des Buches wohl ihr Leben lang nirgends sonst mehr zu Gesicht bekommen werden.

Andererseits gibt es auf leichtem bis mittelschwerem Niveau auch viel im Buch zu lernen, z. B. in Exkursen, die darüber informieren, dass 10% des Sonnenlichts auf die Zerstrahlung von Materie und Antimaterie im Sonneninnern zurückgehen. Oder in einer Darstellung der zahlreichen technischen Rekorde der haushohen CERN-Detektoren. Oder in quantenphilosophischen Anmerkungen („niemand weiß eigentlich, was Materie ist“), die verdeutlichen, dass außer einigen erhalten gebliebenen „metaphysischen Intuitionen“ (R. Vaas) der Vorsokratiker ein komplett andersartiger Atomismus entstanden ist, dessen ontologische Grundfragen offener denn je sind. Man erfährt von Theorien, die dunkle Materie als gravitative Schatten eines Paralleluniversums interpretieren, dass es Syntheseversuche von Stringtheorie und kosmischer Inflation gibt und auch Identifikationsversuche des Inflatonfeldes mit dem Higgs-Feld. Auch an wissenschaftshistorisch interessanten Details mangelt es nicht.

Was dem Buch ganz klar fehlt ist ein Stichwortregister und ein ausführlicheres Inhaltsverzeichnis. Stellenweise hätte man dem Leser auch innerhalb des Buches etwas mehr Orientierung durch die langen Kapitel geben können. So muss der Leser selbst sich notieren, wo er was finden kann, um es später nochmals nachzulesen oder mit anderen Kapiteln zu verknüpfen. Im spekulativeren Teil kommen leider die String-Theorie-Alternativen, die Vaas in älteren Werken thematisiert, zu kurz. Ferner wäre eine ausführlichere Diskussion um Komplexität und Reduktionismus von philosophischer Warte her wünschenswert gewesen, jedoch verkraftet das Buch dies durch seinen thematischen Fokus problemlos. Unter dem Strich bleibt ein beeindruckendes und intellektuell herausforderndes Werk, das nicht nur auf den Stand der Grundlagenforschung bringt, sondern auch vermittelt, unter welchen Umständen Theorie und Experiment heute gemeinsam an den großen, teilchenphysikalisch codierbaren Welträtseln arbeiten und worin dabei die Grenzen der Beweisbarkeit und Verstehbarkeit liegen. Insgesamt schimmert ein ontologisch-naturalistischer Geist durch das ganze Buch, das jedoch stets kritisch bleibt und auch andere Denkoptionen nicht ausschließt. Letztlich wird sich jemand, der unter den Bedingungen der Moderne auch einen Traum von der Einheit des Universums träumt, dem hier vorgelegten Sach- und Erkenntnisstand nicht entziehen können.

(Diese Rezension erschien in: Universitas, März 2015, S. 98 – 101; das Buch von Rüdiger Vaas erschien im Kosmos-Verlag)


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