Das hässliche Universum Warum unsere Suche nach Schönheit die Physik in die Sackgasse führt

Gravitationstheorie – Relativitätstheorie – Quantentheorie – String­theo­rie: die Phy­sik dringt immer wei­ter ins Innere der Natur vor. Jede neue Theo­rie wird dis­ku­tiert, das Für und Wider ab­ge­wo­gen und dann ak­zep­tiert oder ver­wor­fen. Experi­men­telle Be­weise sind dabei na­tür­lich wich­tig. Doch funktio­niert diese Vor­gehens­weise in der aktu­ellen theo­re­ti­schen Phy­sik über­haupt noch? Sabine Hossenfelder, selbst theoretische Physikerin, bezweifelt das. Dafür legt sie auch di­verse Belege vor und dis­ku­tiert diese mit Fach­kol­le­gen. Als Bei­spiel dient ihr bei­spiels­weise die Super­sym­me­trie, die eng mit dem Stan­dart­mo­dell der Ele­men­tar­teil­chen ver­floch­ten ist. Diese kam vor Jahr­zehn­ten auf, sie be­sagt, dass es zu den be­kann­ten Ele­men­tar­teil­chen je­weils kom­ple­men­täre Teil­chen geben muss. Die Grund­an­nahme wirkt ele­gant, die Theo­rie würde eine ganze Reihe von Pro­ble­men der Teil­chen­phy­sik lösen. Des­halb stürz­ten sich schnell zahl­rei­che theo­re­ti­sche Phy­si­ker auf die­ses Thema. Das Pro­blem war nur, dass die Mit­tel fehl­ten, die theo­re­ti­schen Ele­men­tar­teil­chen prak­tisch nach­zu­wei­sen. Dann kam die nächste Aus­bau­stufe des Teil­chen­be­schleu­ni­gers am CERN, die die Ener­gien er­reichte, in denen der Nach­weis mög­lich sein sollte. Nur konnte trotz­dem kein ein­zi­ges der ‚ver­miss­ten‘ Teil­chen ent­deckt wer­den. Aber was macht die inter­natio­nale Phy­si­ker­ge­mein­schaft? Eine so schöne Theo­rie auf­ge­ben? Nein. Statt­des­sen sucht man Gründe, wieso die be­rech­ne­ten Teil­chen bei den Ex­pe­ri­men­ten nicht ge­fun­den wer­den konn­ten – und korri­giert die eige­nen Be­rech­nungen ent­spre­chend. Und weil so viele an­er­kannte Wis­sen­schaft­ler an der un­be­wie­se­nen Theo­rie fest­hal­ten, wer­den immer neue For­schungs­gel­der für die seit Jahr­zehn­ten er­folg­lose Suche be­reit­ge­stellt. So­weit zu­min­dest die These der Auto­rin, die auch meh­rere andere Bei­spiele auf­führt. Die Super­sym­me­trie und andere Theo­rien sagen mit zwar etwas, doch kann ich nicht be­ur­tei­len, wie die Lage in der For­schung tat­säch­lich ist. Interes­sant ist der ge­bo­tene Ein­blick in die Welt der Grund­la­gen­for­schung aber alle­mal. Fazit: Ein interessanter Einblick in die Welt der Grundlagenforschung von einer Insi­derin, die in ihren Krei­sen als Nest­be­schmut­ze­rin gilt.

Wie weit Hossenfeld und damit wohl auch andere Physiker sich von Kants Philosophie und seiner Aufklärung entfernt haben, zeigt sich an einer seltsamen Erklärung von Hossenfeld, was »Information« eigentlich ist. Hossenfeld schreibt zunächst in ihrem Buch, dass in der Quantentheorie Informationen nicht vernichtet werden können. Als anschaulichen Vergleich dazu zieht sie das Verbrennen eines Buches heran, wobei es nur so scheint, „als ob die darin enthaltenen Informationen verlorengingen; in Wirklichkeit verwandeln sie sich nur zu Rauch und Asche“. Die in dem Buch enthaltene Information ist durch den Brand gemäß Hossenfeld also nicht verlorengegangen, sondern existiert als „Rauch und Asche“ weiter. (Wie sie weiter schreibt, ist „der einzige bislang bekannte Prozess, bei dem wirklich Informationen vernichtet werden, die Verdampfung eines schwarzen Lochs“.) Was bedeutet dieses Weiterexistieren der Information des Buches als „Rauch und Asche“? Existiert etwa auch unser geistiges Sein nach dem Tod und einer Verbrennung in dieser Weise weiter? Hier wird nicht nur gemäß dem herrschenden Paradigma das materielle Buch als eine vom Bewusstsein unabhängige Realität angesehen, sondern auch die darin enthaltene Information. Existieren Informationen sowie dann auch Sprache und Mathematik tatsächlich demgemäß als etwas vom Bewusstsein Unabhängiges, Reales? Nein, denn das ist im Grunde nichts anderes als ein klassischer metaphysischer Glaube an Geister und Götter. In einem Buch ist die Information lediglich mit Hilfe bestimmter schwarzer Striche codiert und kann darin nur von einem entsprechenden Bewusstsein (das die Codierung kennt) entschlüsselt oder eben gelesen werden. Wenn das Buch und damit die Codierung vernichtet wird, ist jedoch damit auch die darin enthaltene Information vernichtet (es sei denn, sie ist an anderer Stelle oder mit einem weiteren Buch noch einmal codiert), und zwar nur deswegen, weil „Rauch und Asche“ nicht mehr gelesen werden können. Informationen, Sprache und Mathematik machen nur Sinn mit einem codierenden Bewusstsein, wobei allerdings zur Codierung benutzte schwarze Striche nur schwarze Striche sind, ebenso wie Geldscheine ohne entsprechende Übereinkunft oder Abstimmung nur Papier sind. In einem Buch ist nicht eine real existierende Information enthalten, die nach dem Verbrennen des Buches als „Rauch und Asche“ oder sonstwie weiterexistiert. Das ist Aberglaube. Moderne Physiker scheinen die entscheidende Rolle des Bewusstseins und unserer Erkenntnisstrukturen und -vorgänge bis hin zu klassischen metaphysischen oder abergläubischen Erklärungen ganz und gar verbannen zu wollen. Wie sieht der dazu gegenteilige Weg aus, bei dem die Probleme der Quantenphysik mit Hilfe von Kants Philosophie gedeutet werden, der nach nicht objektive, unabhängige und reale Dinge bestimmen, was wir erfahren und erkennen, sondern revolutionär umgekehrt die Gegenstände unserer Wahrnehmungen von unserem eigenen Wahrnehmungs- und Erkenntnisapparat bestimmt werden? Und das gilt dann sowohl für Informationen als letztlich auch das, was uns als materielles Sein erscheint? Hypothetischer und kritischer Realismus unterscheiden sich deswegen vom sogenannten naiven Realismus, weil unser Bewusstsein und Erkennen gerade keine reine Abbildungsfunktion einer realen, vom Bewusstsein unabhängigen Welt darstellt. Die Überwindung des naiven Realismus bedeutet also vor allem, dass unser Wahrnehmungs- und Erkenntnisapparat das Erkennen zweifellos zumindest mit beeinflusst und bestimmt, wie etwa im Fall der Farbwahrnehmung. Denn die von uns erkannten Farben gibt es als solche nicht außerhalb unseres Bewusstseins als ein reales Sein an sich. Farben sind nur da, wenn jemand hinschaut. Nur weil wir hier alle die gleiche Sinneserfahrung machen und uns darüber austauschen können, meinen wir im naiven Realismus, dass Farben real und auch ohne erkennendes Bewusstsein in der Welt existieren. Auffällig ist jedoch, dass wir nicht unterscheiden können, was in unserer Erkenntnis real und unabhängig vom Erkennen ist und was Konstruktion ist und so nur im Erkennen und Bewusstsein existiert. Das weist auf das genaue Gegenteil des naiven Realismus hin, nämlich als den anderen Extremfall des Radikalen Konstruktivismus. Hierbei geben restlos alle unsere Erkenntnisse nicht eine reale Welt wieder, sondern vielmehr wird die von uns erkannte Welt gänzlich von unserem Wahrnehmungs- und Erkenntnisapparat bestimmt, auch in ihrer Grundstruktur des in Raum und Zeit voneinander getrennten Seins. Das heißt nicht, dass es gar keine reale Substanz gibt (Kants „Ding an sich“), es heißt lediglich, dass wir diese Substanz und Realität nicht erkennen können, wobei wir sie im Extremfall eines Radikalen Konstruktivismus definitionsgemäß nie (er)kennen werden. In allen anderen Fällen, in denen wir neben unseren zweifellos vorhandenen eigenen Konstruktionen auch vom Bewusstsein unabhängige Realität erkennen könnten, könnten wir anhand dieser erkannten Realität die Zusammenhänge und Beziehungen zwischen Realität und Konstruktion aufdecken, erkennen und letztlich bis hin zu einer »Weltformel« erklären. Genau das ist jedoch im Extremfall des Radikalen Konstruktivismus nicht möglich, so dass hier vielmehr Kants Satz gilt: „Was die Dinge an sich sein mögen, weiß ich nicht und brauche es nicht zu wissen, weil mir doch niemals ein Ding anders als in der Erscheinung vorkommen kann (Kant KRV, B332-333). Substantielle Realität werden wir daher ebensowenig wahrnehmen können, wie wir die elektromagnetischen Wellen direkt sehen können, die die Farben bedingen. Der Physiker und Philosoph Lars Jäger bringt in seinem Buch „Die zweite Quantenrevolution – Vom Spuk im Mikrokosmos zu neuen Supertechnologien“ zwar Kant mit seiner, wie Jäger es ausdrückt, „Sprengkraft“ ins Spiel, und dazu noch den buddhistischen Philosophen Nagarjuna. Doch die „Sprengkraft“ von Kant kommt bei Jäger deswegen nicht zur Geltung, weil er sie ausdrücklich nur auf den Mikrokosmos beschränkt (den Kant gar nicht kannte), so dass in unserer Makrowelt das gegenwärtige Paradigma des (nur noch hypothetischen) Realismus nicht angetastet wird. Wie in der Religion wird hier dogmatisch an einem bestimmten Selbst- und Weltverständnis festgehalten, obwohl die Versuchsergebnisse das schon lange nicht mehr stützen, sondern diesem Selbst- und Weltverständnis vielmehr widersprechen.

Der Buchtitel auf Deutsch ist nicht schön eher häßlich, trifft den Inhalt aber besser als der englische Titel “Lost in Math”. Denn “Math is Lost” wäre richtig, auf Mathematikformeln verzichtet das Buch vollständig. “Was wir bislang über das Universum wissen” wäre auch ein besserer Titel gewesen, denn noch ist nichts entschieden über die Natur des Universums oder Multiversums. Sabine Hossenfelder nimmt den Leser an die Hand und reist mit Ihnen zu den führenden Physikern um sie zu fragen, was wir gerne wissen möchten aber uns nie trauen würden. Als gelernte Physikerin hat Sie das Selbstvertrauen unbequeme Fragen zu stellen. Sabine Hossenfelder schreibt, dass Sie sich für Physik entschieden hat, weil Sie die Menschen nicht verstand. Daher wohl der englische Titel “Lost in Math”. Das Buch vermittelt Wissen ohne Anstrengung, sodass diese Selbsteinschätzung aber total falsch sein muss. Als Leser verfolgt man Ihren Dialog mit den Physikern und Sie vermittelt dabei auch Ihre innere Gefühlslage. Wie bei Quantensprüngen werden zufällige Situationen witzig aufgenommen und entspannen dabei das Lesen. Das Buch hat von den Interviews mit den führenden Physikern sehr profitiert, denn viele Beispiele über die Theoriebildung mit Hilfe der Natürlichkeit, Schönheit und Symmetrie werden an anderer Stelle im Buch vertieft vorgestellt. Der Leser sollte dennoch Vorwissen mitbringen, denn sonst bkeiben die Antworten für Fragen am Rande der Erkenntnis unverständlich. Sabine Hossenfelder findet schöne Bilder zur Erklärung. So ist der gewundene Weg in bergiger Landschaft eine Analogie für den Weg des Lichtes in der gekrümmten Raumzeit. Elementarteilchen sind vergleichbar mit Wolken. Verschränkte Quanteneffekte werden auf den Kanarischen Inseln beobachtet. Das Buch stillt spannend den Bildungshunger des Lesers. Lesen Sie nicht auf der Straße, denn nicht alle Busfahrer nehmen Rücksicht auf Ihren Bildungshunger. Lesen Sie zu Hause. Es riecht nach Wissenschaft, das heißt nach Kaffee. Diesen Mondscheinspaziergang mit einer theoretischen Physikerin kann man nur empfehlen – Entschuldigung manchmal geht die Begeisterung mit mir durch :-)

Endlich spricht es eine aus, dass der Kaiser keine neuen Kleider hat, sondern nackt ist. Seit Jahren frage ich in meinen Rezensionen, wo die empirischen Beweise der modernen Kosmologie bleiben und Hossenfelder bestätigt mein seit Jahren bestehendes Unbehagen: Seit 40 Jahren gibt es keine neuen empirischen Daten, sondern nur wunderschöne Theorien ohne jeden Beweis. Das ist eine interessante Umkehr der wissenschaftlichen Rollen: Bis 1970 hatte die Tiefenpsychologie wunderschöne Theorien hervorgebracht, die man aber laut positivistischer Empirie nicht überprüfen kann. Wenn man die Seele und das Unbewusste nicht beobachten kann, dann existieren sie aus Sicht der Wissenschaft nicht. Wir Studenten mussten uns daher auf überprüfbare Experimente beschränken, wenn wir unser Studium abschließen wollten. Inzwischen ist die Psychologie wie die damalige Physik geworden, hat jede Menge überprüfbare Details hervorgebracht und dabei die eleganten Theorien aus den Augen verloren. Die Physik wiederum scheitert mit ihren neuen Experimenten und hat sich in die Schönheit eleganter Theorien verliebt. Anfangs gefiel mir das gut: Vor 30 Jahren war ich von Hawkings Geschichte der Zeit begeistert, da sie die Entstehung der Elemente erklärte und ein Universum postulierte, das sich ausdehnt und dann wieder zusammenzieht, was inzwischen falsifiziert ist. Vor 20 Jahren war Michio Kakus Hyperspace mein Favorit, der ein unendlichdimensionales Universum beschrieb. Vor 10 Jahren verstand ich die Stringtheorie als allumfassende Theorie, die versprach alle Energieformen als Raumschwingungen zu erklären. Dann wurde es mir zu bunt: Ich diskutierte mit Prof. Oberhummer wie man von der beschleunigten Rotlichtverschiebung (eine nichtlineare Kurve) auf den Nullpunkt Urknall zurückrechnen könne und seine Antwort von der Verschiebung von dunkler Materie zu dunkler Energie schien mir nicht logisch, vor allem hat man beides noch nie beobachtet. Als eine weitere Physikerin das Aussterben der Dinosaurier durch die dunkle Materie der Milchstraße erklärte, fühlte ich mich in die wunderbare Ursprungszeit der Tiefenpsychologie zurückversetzt, als man alle Ideen niederschreiben durfte, ohne sie beweisen zu müssen. Dass in der Urknallsingularität die Gesetze der Physik nicht gelten, führt diese für mich ad absurdum. Als sich dann noch herausstellte, dass selbst die Hawking-Strahlung der schwarzen Löcher nicht beobachtbar ist, fragte ich mich, warum sich die psychologische Forschung jemals den empirischen Prinzipien unterworfen hat. All dies beklagt auch Hossenfelder und beschreibt Schönheit als zentrales Theorem der Supersymmetrie, für die es leider auch keine Daten gibt. Schönheit und Natürlichkeit sind psychologische Dimensionen des Menschen und somit völlig subjektiv. Jede Tierart findet wohl das als schön, was sich in ihrer Evolution bewährt hat, für einen intelligenten Affen ist es die Spiegelsymmetrie, für einen Tintenfisch die Vielarmigkeit, für ein Insekt der Chitinpanzer. Eine Spinne, die uns hässlich vorkommt, findet sich selbst wohl wunderschön. Schönheit ist somit eine psychologisch-subjektive Projektion des eigenen Zustandes auf die Welt. Die Gesetze der Welt aus dieser Schönheit abzuleiten ist ein geistiges Selbstgespräch und hat nichts mit Forschung zu tun. Dies ist auch die zentrale These von Hossenfelder, die befürchtet, dass die theoretische Physik derzeit auf dem Holzweg ist. Ein gewisser Ludwig Fleck hat vor 100 Jahren die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten von Theorien beschrieben. Eine neue Idee erweist sich anfangs als kreativ und liefert damit viele neue Erklärungen. Dadurch wird sie zum Mainstream einer Community, die sie immer dogmatischer vertritt, je weniger neue Daten sie liefert. Bald darauf wird die Theorie verworfen und durch eine andere abgelöst. Glaubt man Hossenfelder, dann ist die theoretische Physik in diesem Endstadium angekommen und auch noch größere Teilchenbeschleuniger werden daran nichts ändern. Man darf gespannt sein, welche neue Theorie das 21. Jhdt. gebären wird. Dr. Rüdiger Opelt, Autor von „Die Kinder des Tantalus.“

Sehr interessant auch für Nicht-Wissenschaftler.