Rezension zu: Jenseits von Einsteins Universum (R. Vaas)

Dies ist meine Rezension zu “Jenseits von Einsteins Universum” (Kosmos 2016, 526 Seiten) von Rüdiger Vaas, die in der Mai-Ausgabe der Zeitschrift Universitas (2018) erschienen ist:

„Der Naturwissenschaftler findet seinen Lohn in dem, was Henri Poincaré die Freude des Begreifens nennt und nicht in den Möglichkeiten der Anwendung, zu denen Entdeckungen führen können“ – so zitiert der Kosmologieexperte, Philosoph und Wissenschaftsjournalist Rüdiger Vaas im vorliegenden Werk die Haltung des Physikers Albert Einstein zum Sinn der Naturwissenschaft und vergleicht ihn dabei mit den analog dazu denkenden Vorsokratikern. Man kann das Buch von Vaas zu großen Teilen als geradezu opulente Ausführung dieses Vergleichs lesen: Einstein als Wahrheit um ihrer selbst suchender Physiker und Philosoph, sein ganzes Leben hindurch. Das Buch basiert auf einer vielschichtigen und gründlichen Recherche und ist eingeteilt in fünf große Kapitel mit sehr unterschiedlichen Schwerpunkten, die zugleich zeigen, wie fruchtbar Einsteins Werk war und heute noch ist. Und vor allem: dass Einstein auch heute noch Inspiration sein kann, sowohl als Naturwissenschaftler, als auch als Philosoph und bescheidener Mensch.

Zu Beginn sei noch auch auf eine mögliche Erschwernis bei der Lektüre des Buches hingewiesen: Ein Stichwortregister vermisst man leider ebenso wie ein ausführlicheres Inhaltsverzeichnis, sodass man sich selbst zum nachträglichen Zurechtfinden im Buch eine Abhilfe hierzu schaffen sollte. Für die sehr dicht zusammengeführten und anspruchsvollen Themen des Buches lohnt sich dies in jedem Fall. 

Im ersten biografisch angehauchten Kapitel begegnet man einem sympathischen Einstein, der sich bereits in sehr jungen Jahren von einem ihm geschenkten Kompass und einem Buch über euklidische Geometrie für Wissenschaft begeistern lässt. Vaas lässt dabei zu vielen Stellen aus Einsteins Leben und geistigem Wirken nicht nur Einstein selbst zu Wort kommen, sondern auch seine zahlreichen prominenten Fachkollegen, mit denen er einen regen Austausch pflegte sowie Wissenschaftshistoriker. Die zahlreichen sorgsam ausgewählten Zitate vor allem Einsteins transportieren authentische Eindrücke und Gedankengänge und sind nicht nur anekdotenhaft zu verstehen. Damit gehören sie zu den Besonderheiten dieses Buches, die es von einem primär von Naturwissenschaft handelnden Buch unterscheiden.

Man erfährt, wie Einstein als junger Mann vor seinem Studium ein ganzes Jahr „herumbummelte“, nebenbei Kant las und zum bloßen Zeitvertreib Vorlesungen besuchte. Im Studium trifft man auf einen Einstein, der einmal im physikalischen Praktikum die schlechteste Note „wegen Unfleiß“ erhielt und sich auch nach dem Studium noch ernsthaft Gedanken um einen gesicherten Job machen musste. Nebenbei ging seine private Beschäftigung mit physikalischen Fragestellungen jedoch weiter, bis er als 26-jähriger „Technischer Experte III. Klasse“ am Patentamt in Bern seine ersten drei großen Durchbrüche erzielte, die die Physik verändert haben. Wie ist das möglich? Auf genau solche Fragen findet man hier unerwartete Antworten: Einstein erledigte seine Büroarbeit als „Tintenscheißer“ (so Einstein) in der Hälfte der vorhandenen Zeit – in der anderen Hälfte widmete er sich der theoretischen Physik, wobei er „seine Papiere rasch in die Schublade seines Schreibtisches verschwinden ließ, wenn jemand vorbeikam“ (J. Stachel). Es ist schwer diesen Menschen nicht sympathisch zu finden.

Und doch liegt der eigentliche Fokus des Buchs nicht auf dem Leben, sondern auf dem Werk Einsteins. Schon im ersten Kapitel werden die wissenschaftlichen Arbeiten und Thesen Einsteins vertieft behandelt. Es gelingt Vaas auch an schwierigen Stellen anschaulich zu bleiben und viele physikalische Grundideen Einsteins anhand leicht zugänglicher Veranschaulichungen und Zahlenbeispiele darzustellen. Allzu technische Details vor allem von Einsteins Relativitätstheorie sind in separate Exkurse ausgelagert. Dennoch sind bestimmte Teile des Buches ohne ein grundlegendes Interesse an moderner Physik nur schwer verständlich. Wenn es an manchen Stellen konzeptionell anspruchsvoll wird, werden Grundkenntnisse in theoretischer Physik und Mathematik gute Dienste leisten, was es wiederum für philosophisch interessierte Naturwissenschaftler reizvoll machen kann. Da das Buch aber nicht als Physikbuch, oder als systematische Behandlung von Einsteins Theorie konzipiert ist, geht es oft schon wenige Seiten später wieder mit leichter verdaulichen Ausführungen weiter.

Sehr aufschlussreich und für den praktizierenden Forscher inspirierend ist die detaillierte Darstellung von Einsteins Weg von der speziellen zur allgemeinen Relativitätstheorie – also wie er nach der Ausharmonierung der klassischen Mechanik und Elektrodynamik in seiner speziellen Relativitätstheorie über viele Jahre nach einer Theorie suchte, die auch beschleunigte Bewegungen und die Gravitation beschrieb und die kompatibel zur speziellen Relativitätstheorie war. Die ersten Gedanken zu einer allgemeinen Relativitätstheorie, hatte Einstein wieder im Patentamt in Bern. Erstaunlich ist der Weg danach: Einstein entwickelte Ideen und revidierte diese geradezu jährlich, also praktisch zwölfmal bis zur Vollendung der Theorie. Als er an die Grenzen seiner mathematischen Kenntnisse gestoßen war und erkannt hatte, dass für die weitere Arbeit eine „mächtige, aber den Physikern damals noch ganz unbekannte Mathematik“ vonnöten war, schrieb er einem befreundeten Mathematiker: „Grossmann, hilf mir, sonst werde ich verrückt“. So stellt man sich kein isoliertes und arrogantes Genie vor, oder eines, dem Einsichten wie Wunder in den Schoß fallen. Es ist ein Verdienst dieses Buches zahlreiche solcher Korrespondenzen samt ihren menschlichen und fachlichen Hintergründen gebündelt vorzustellen, auch der weniger harmonischen, etwa als Wolfgang Pauli über Einsteins späteren häufigen Revisionen spottete, gar manchen Ansatz auf dem Weg zu einer einheitlichen Feldtheorie als „typische Bieridee der großen Herren Einstein und Schrödinger“ bezeichnete. Ergreifend sind wiederum manche Fazits Einsteins, etwa als seine Theorie erstmals einen seit Jahrhunderten unverstandenen Teil der Periheldrehung des Merkurs sehr genau erklären konnte, worauf er festhielt: „Es ist der wertvollste Fund, den ich in meinem Leben gemacht habe.“

Für den an konkreter Theoriegenese interessierten Leser sind die tiefen Einblicke in die ganz und gar nicht geradlinige Entwicklung von Einsteins Ideen jedenfalls von großem Wert, da sie genau auf jene Prozesse des Wissenschaftsbetriebs verweisen, die in den Lehrbuchdarstellungen von Naturwissenschaft oft untergehen. Insofern kann das Buch auch als Einführung in wissenschaftliches Problemlösen am Beispiel Einsteins verstanden werden.

Einsteins Werk war und ist auch lange nach seinem Tod von großem Einfluss. Eine ganze Palette solcher Diskussionen aus dem Grenzgebiet von Physik und Philosophie findet man in Kapitel drei des Buches. Hier geht es um weiterführende Fragen zum Wesen von Raum und Zeit und man findet hier einen Einblick in naturphilosophische Kontroversen, die im Wesentlichen Fußnoten zu Einstein darstellen. Manche dieser Diskussionen, etwa über den Status von Zeit, Zukunft und Vergangenheit, können auch für den eigenen Weltzugang von Bedeutung sein. Man erfährt von der eternalistischen Lesart der vierdimensionalen Raumzeit als Blockuniversum, in dem sich alle Zeitpunkte vom Standpunkt der vierdimensionalen Welt als geradezu „gleichzeitig“ darstellen und erst in der Projektion in unser „die Zeit entlang kriechendes“ Bewusstsein als sich zeitlich wandelnde dreidimensionale Welt erscheinen. Solchen durchaus ernst zu nehmenden philosophischen Positionen, denen auch Einstein nahestand, werden von Vaas stets auch die entsprechenden Gegenpositionen vorgestellt, etwa ein Präsentismus, der nur die Gegenwart als real anerkennt. Vaas liefert hier also auch wissenschaftlich fundierte Grundlagen als Stoff zum Weiterdenken und Philosophieren.

Kapitel vier ist einem der größten aktuellen Triumphe der allgemeinen Relativitätstheorie gewidmet, nämlich dem Nachweis von Gravitationswellen im Jahre 2015, deren Existenz von Einsteins Feldgleichungen vorhergesagt wurden. Dieses Kapitel ist in erweiterter und aktualisierter Form als eigenes Buch erschienen (Rüdiger Vaas: „Signale der Schwerkraft“, Kosmos 2017) und wird an anderer Stelle besprochen. Die noch nicht nachgewiesenen, aber laut Vaas mittlerweile prinzipiell erforschbar gewordenen Nachfolgertheorien zu Einstein, allen voran Versuche einer Quantengravitationstheorie, sowie andere Alternativen und Erweiterungen zu Einsteins Gravitationstheorie werden in der zweiten Hälfte von Kapitel 5 vorgestellt, wenn auch auf relativ kurzem Raum im Vergleich zum Umfang des Buches.

Am Anfang des fünften Kapitels geht es nochmals ans philosophisch Eingemachte. Zum einen lernt man den Wissenschaftstheoretiker Einstein näher kennen und stellt fest, dass zahlreiche Positionen in Karl Poppers kritischem Rationalismus wie etwa die der steten Vorläufigkeit von Theorien bereits vor Popper auch schon von Einstein in sehr ähnlicher Form vertreten wurden. Ferner zeichnet Vaas die bis an Einsteins Lebensende reichende vergebliche Suche nach einer vereinheitlichen Feldtheorie (manchmal auch „Weltformel“ genannt) nach. Einsteins Ziel war es eine Theorie zu finden, die die Elektrodynamik und die allgemeine Relativitätstheorie als zwei Seiten eines einzigen vereinheitlichten Formalismus beschreibt. Jahrzehnte vergingen mit etlichen Entwürfen und Revisionen – und mit einem philosophischen Wandel, den Vaas als einen von mehreren möglichen Faktoren für das Scheitern von Einsteins Versuch diskutiert: Einstein war auf seinem Forschungsweg von einem Positivismus, über eine Doppelstrategie empirisch-physikalischer und rein mathematischer Suche schließlich zu einem Punkt gekommen, an dem die „innere Vollkommenheit“, also die Eleganz der mathematischen Struktur einer Theorie zum immer zentraler werdenden Kriterium wurde. Auch wenn Einstein, wie Vaas begründet, nie ganz mathematischer Platoniker wurde, so vertrat Einstein nun deutlicher denn je die Möglichkeit eines „Erfassens des Wirklichen“ durch „reines Denken“ etwa in  Form algebraischer Symmetrien von Grundgleichungen. Vaas dokumentiert diesen Wandel anhand einer Fülle von geradezu drastisch anmutenden Aussagen Einsteins. Für einen Moment wirkt es fast so, als ob Vaas im Blockuniversum (oder in einer quantenmechanischen Überlagerung der Blockuniversen?) vermittelnd den jungen Einstein auf mögliche Denkfehler des alten Einstein aufmerksam machen und ihn dazu bewegen möchte seinen Erfolgskurs aus seinen jungen Jahren beizubehalten, sich nicht vom mit dem Alter lockenden Einschluss in ein Weltbild von apodiktischen Gewissheiten (die er einst kritisierte) verführen zu lassen.

Man mag diese Skepsis gegenüber Einsteins Zuwendung zur Mathematik als letztlichem Wahrheitskriterium teilen, oder auch nicht – aus der Seele spricht Vaas allen von Einstein Inspirierten mit Sicherheit, wenn er von ihm sagt, dass Einstein in Anbetracht der Entwicklung der gegenwärtigen Welt ein guter Grund dafür ist „nicht ganz am menschlichen Denken und Handeln [zu] verzweifeln“. Dieses Buch vermittelt das nötige Hintergrundwissen für dieses Urteil.

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. Weiterlesen