Das Buch offeriert einen hervorragenden Überblick über den derzeitigen Stand der physikalischen Wissenschaften, und zwar von der Entstehung des Kosmos über die Theorie der Materie bis hin zu den Ursprüngen des Lebens. Richard Morris zeichnet die Geschichte des Universums nach und beweist, dass Gegenkräfte zur Schwerkraft existieren. Damit stellt er sich gegen die, die behaupten, dass der "big bang" zu einem "big crunch" verkommt. Im zweiten Teil "zappt" Morris durch die Entdeckungen des 20. Jahrhunderts in den Naturwissenschaften von Planck über Einstein zu Hawking - auf der Suche nach dem einzigen System, der "einen Formel". Morris diskutiert die Frage nach den Ursprüngen des Lebens und bietet eine Reihe unterschiedlicher Erklärungen für den rasanten Evolutionsprozess. Und zuletzt macht er klar: Ohne Vision, ja, Imagination ist keine Wissenschaft möglich. Um Fortschritte zu erzielen, bedarf es unserer kreativen Intelligenz.
Wie es Gott gefällt: Richard Morris' Einführung in die moderne Physik durchstudiert die groß' und kleine Welt
Wenn Astronomen mit ihren Teleskopen zehn Milliarden Lichtjahre weit ins All blicken, schauen sie auch zehn Milliarden Jahre weit zurück in die Vergangenheit, in eine Zeit, in der das Universum noch sehr jung war. Vor zehn - vielleicht auch vor fünfzehn Milliarden Jahren - begann alles mit einer gewaltigen Explosion. Im Urknall war die gesamte im heutigen Weltall vorhandene Materie in Form purer Energie auf einem winzigen Raum konzentriert - unendlich heiß und unendlich dicht. In der frühesten Phase formten sich die Elementarteilchen, die Grundbausteine aller späteren Materie. Das Universum, Bruchteile einer Sekunde alt, expandierte rasch und kühlte schnell ab. Jetzt formten sich die ersten Strukturen. Jeweils drei Quarks vereinigten sich zu einem Neutron und einem Proton. Die Temperatur - etwa eine Billion Grad - war aber noch viel zu hoch, als daß sich Elektronen an die Protonen hätten binden können, um Wasserstoffatome zu bilden.
Als die erste Minute verstrichen war - die Temperatur betrug "nur" noch eine Milliarde Grad -, verschmolzen Protonen und Neutronen zu Helium- und Lithiumkernen sowie zu schweren Formen des Wasserstoffs.. Dreihunderttausend Jahre nach dem Urknall war der Kosmos nur noch 3000 Grad heiß. Die Voraussetzung war günstig, daß sich die ersten Atome bilden konnten, hauptsächlich Wasserstoff und Helium. Die Gase verteilten sich allerdings nicht gleichmäßig über den sich weiter expandierenden Raum, sondern bildeten Bereiche größerer und kleinerer Dichte. Aus diesen größeren Zusammenballungen der Materie formten sich eine Milliarde Jahre nach dem Urknall die Galaxien und schließlich die Sterne. Aber es sollte noch viel länger dauern, bis unser Sonnensystem mit seinen Planeten entstand und die Voraussetzung geschaffen war, daß sich Leben auf der Erde bilden konnte.
Die Zeitreise vom Urknall bis hin zur Entwicklung des Lebens auf unserem Heimatplaneten bietet eigentlich Stoff für ein ganzes Buch. Daß Richard Morris die fünfzehn Milliarden Jahre kosmische Evolution auf neunzig Seiten seines Buches "Gott würfelt nicht" zu erzählen vermag, ist erstaunlich. Der Autor berichtet in kompakter Weise ausschließlich darüber, was heute als sicher gilt. Spekulativen Theorien räumt er wenig Platz ein. So erzählt er im ersten Teil seines Buchs eine spannende Geschichte vom Ursprung der Welt.
Im zweiten Teil begibt sich Morris in die Welt der Atome und Elementarteilchen. Der Leser erfährt wenig über die Eigenschaften der Quarks, der Bausteine von Protonen und Neutronen, und anderen Elementarteilchen wie Elektronen oder Neutrinos. Der Autor berichtet vielmehr darüber, wie es zu den modernen Theorien über den Aufbau der Materie kam. Er beginnt im neunzehnten Jahrhundert mit James Clerk Maxwell und seiner Theorie vom Elektromagnetismus, in der er die damals bekannten Naturkräfte, die Elektrizitätslehre und den Magnetismus, zusammenfaßte. Die beiden Kräfte waren zusammen mit der Gravitation damals die drei bekannten Naturkräfte. Das änderte sich im zwanzigsten Jahrhundert mit dem Aufkommen der Quantentheorie. Mit ihr konnte man das Verhalten der Atome, ihrer Atomkerne, der Moleküle und des Lichts erklären. Man wies immer mehr subatomare Teilchen nach und entdeckte die Kräfte, die zwischen ihnen wirken. Zu der Schwerkraft, dem Elektromagnetismus traten die starke Kraft, die die Protonen und Neutronen eines Atomkerns zusammenhält, und die schwache Kraft, die für den radioaktiven Beta-Zerfall verantwortlich ist.
Heute, da man ein umfassendes Bild vom Aufbau der Materie und den wirkenden vier Naturkräften hat, stehen die Forscher vor dem gleichen Problem wie einst Maxwell. Sie suchen nach einem besseren Verständnis der Natur und einer Theorie, mit der sich alle vier Naturkräfte durch eine Wechselwirkung beschreiben lassen. Allerdings bereitet dies allergrößte Schwierigkeiten, weil es unter anderem eine Quantentheorie der Gravitation verlangt. Einer der aussichtsreichsten Kandidaten ist die Stringtheorie. Mit ihr ließe sich möglicherweise einmal das Universum von den kleinsten bis zu den größten Dingen beschreiben.
An dieser Stelle muß Richard Morris seinem Grundsatz untreu werden, nur gesicherte Erkenntnisse dazustellen. Die Stringtheorie macht nämlich einige seltsame Aussagen. Danach sind die Elementarteilchen nicht punktförmig, sondern haben die Form kleiner Schlaufen, die wie winzige Saiten schwingen. Zudem bewegen sich die Strings in elf statt in den vertrauten vier Dimensionen von Raum und Zeit. Annahmen, die man wahrscheinlich niemals beweisen kann. Diese teilweise spekulative Theorie rückt dadurch aber nicht in die Nähe von sogenannten Pseudowissenschaften wie Astrologie und Parapsychologie. Warum dies so ist, diskutiert Richard Morris in dem letzten Teil "Wissenschaftliche Vorstellungskraft".
Die Themen, die Richard Morris behandelt, sind komplex und deshalb nicht leicht faßbar, auch wenn man vieles schon einmal gehört hat. Alle drei Teile seines Buchs sind in sich abgeschlossen und können unabhängig voneinander gelesen werden. Insgesamt bietet Morris eine gelungene Einführung in den derzeitigen Wissensstand der Kosmologie und der Teilchenphysik, die für blutige Laien ebenso geeignet ist wie für Leser mit Vorkenntnissen.
MANFRED LINDINGER
Richard Morris: "Gott würfelt nicht". Universum, Materie und kreative Intelligenz. Aus dem Amerikanischen von Dirk Oetzmann. Europa Verlag, Hamburg, Wien 2001. 240 S., geb., 32,50 DM.
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Und Gott würfelt womöglich doch! Richard Morris erforscht die Möglichkeiten der Wissenschaft
Gleich vorweg: der deutsche Titel dieses Buches von dem in San Francisco stationierten Physiker Richard Morris, ist grob irreführend. Der Originaltitel lautet viel treffender: The Universe, the Eleventh Dimension, and Everything – What We Know and How We Know It.
Sein Buch, mit zahlreichen niedlichen Grafiken ausgestattet, führt kenntnisreich ein in die Geschichte unseres Tohuwabohus: vom Urknall, der ja überall stattfand, bis zur kreativen Intelligenz der drei wichtigsten Physiker des letzten Jahrhunderts: Einstein, Bohr und Planck. Was war eigentlich vor dem Urknall? Man weiß ziemlich genau, was nach circa einer Sekunde geschah, aber davor herrscht offenbar reine Spekulation. Konnte es gar kein Vorher geben? Eine Antwort gab Augustinus im 11. Buch seiner Bekenntnisse: Was tat Gott, bevor er die Welt geschaffen hat? „Er machte Höllen für die, die solche Geheimnisse ergründen wollen. ” Aber wir stellen uns diese Frage doch und fragen auch, wie wir uns Phänomene wie Schwarze Löcher, Singularitäten und Unsichtbare Materie erklären könnten. Morris versteht das meisterhaft, zeigt aber auch die Grenzen seiner Wissenschaft auf.
Diskutiert werden unter anderem die Bildung von Teilchen aus dem Nichts, die sogenannte Quantenfluktuation: Ist dadurch unser Universum entstanden? Oder verdankt sich das All einer plötzlichen Veränderung in der Dimensionalität des Raums? Dann wäre der Urknall der Augenblick gewesen, als das Universum sich in seiner jetzigen Form „kristallisierte”. Oder ist es das Resultat einer Art von „Quantenwust”, der keine bestimmte Dimension hatte? Dann erhalten Zeit und Raum ihre Bedeutung erst nach der Entstehung des Alls. Die Frage nach dem Vorher wird insignifikant: Es gab kein Vorher, was bereits Augustinus postulierte: „Ehe Gott Himmel und Erde macht, machte er nichts. ” Für Morris haben diese Hypothesen eins gemeinsam – sie dürften unüberprüfbar sein.
Die Hoffnung auf eine Superstring-Theorie, die eine elfte (oder zwölfte) Dimension fordert, könnte so eitel nicht sein. Doch was haben wir uns darunter vorzustellen? Können wir sie beweisen? Eine funktionierende Superstring-Theorie würde es uns ermöglichen, die vier elementaren Kräfte, also Elektromagnetismus, Schwerkraft, schwache und starke Kernkraft, „in einem einzigen System unterzubringen”. Experimentell nachgewiesen, so Morris, sei sie zum jetzigen Zeitpunkt nicht, und keiner wisse, wann oder wie dies geschehen werde. Dennoch sei das Problem der Vereinheitlichung „das wichtigste der gesamten Physik” geworden. Derzeit sind Superstrings und Membrane „tatsächlich die einzigen Strohhalme”, denn bis jetzt gäbe es keine andere Möglichkeit, das Standardmodell zu erweitern. Was allerdings kein Beweis seiner Richtigkeit ist.
Falls die Superstring-Theorie tatsächlich stimmen sollte, könnte es neben Oben und Unten, Vorne und Hinten und Seitwärts zusätzliche weitere Richtungen „einwärts” gegeben haben, so Kollege Frank Close. Diese höheren Dimensionen könnten beim Urknall „geschrumpft” sein, die bekannten blähten sich bei der Expansion des Alls immens auf. Doch die ersteren sind so winzig, dass sie wohl erst, wenn überhaupt, in diesem Jahrhundert beobachtet werden können. Aber was nicht ist, kann ja noch werden. Vergleichbare Probleme birgt offenkundig die Existenz Dunkler, besser: ünsichtbarer Materie und das Phänomen Schwarzer Löcher, die man zwar nicht sehen, aber nachweisen kann. In diesen Singularitäten gilt Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie nicht mehr.
Geklärt ist nach Meinung der meisten Wissenschaftler der Zwist zwischen Einstein („Gott würfelt nicht!”) und Bohr, dem hier Recht gegeben wird. Bohr hatte bekanntlich entgegnet, selbst Einstein könne nicht wissen, wie Gott handelt. Die subatomare Welt unterliegt naturgemäß Wahrscheinlichkeiten und würfelt also irrlichternd doch. Des weiteren die Frage, ob sich das All ewiglich ausdehnen wird (Big Bang) oder sich irgendwann einmal wieder kontrahiert (Big Crunch): Morris versucht nachzuweisen, dass Big Bang regiert und das Universum offen ist. Im Cern (Genf) konnte man Anfang 2000 erstmals ein Quark-Gluon-Plasma im Labor erzeugen. Die Quantenchromodynamik, also der Zustand wenige Millionstel Sekunden nach dem Urknall vor 15 Milliarden, funktioniert: ein Materiezustand, der mindestens eine Million mal so heiß war wie die Temperatur im Zentrum unserer Sonne.
Nicht die wissenschaftliche Vorstellungskraft, die kreative Intelligenz der Forscher hat sich im letzten Jahrhundert verändert, „sondern das, worauf sie sich richtet”. Früher versuchten Wissenschaftler, die Welt zu erklären. Heute kreieren sie „neue, mögliche Welten”. Dubios erscheint Morris die Vision einer Gemeinschaft der Quantenmechanik mit östlicher Mystik. Da sei es wahrscheinlich noch leichter, Übereinstimmungen „zwischen theoretischer Physik und Fußball zu finden. In der Tat wurden Karrieren von Physikern und Mittelstürmern verglichen. ” Also spielt Planck mit Andy Cole in der ersten Liga, und nicht mit al-Halladj.
THOMAS ECKARDT
RICHARD MORRIS: Gott würfelt nicht. Universum, Materie und kreative Intelligenz. Aus dem Amerikanischen von Dirk Oetzmann. Europa Verlag, Hamburg Wien 2001. 240 Seiten, 32,50 Mark.
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Perlentaucher-Notiz zur Süddeutsche Zeitung-Rezension
Das Buch des amerikanischen Physikers Richard Morris führt "kenntnisreich" in die Geschichte der Physik vom Urknall bis zur Leistung Einsteins, Bohrs und Plancks ein, wie Thomas Eckardt lobt. Dabei sei der deutsche Titel "Gott würfelt nicht" - ein Zitat Einsteins - irreführend. Treffender sei vielmehr der englische Titel "The Universe, the 11th Dimension, and Everything - What we know and how we know it". Morris berichte nämlich von schwarzen Löchern, unsichtbarer Materie und Singularitäten, was er meisterhaft verstehe. Er zeigt aber auch die Grenzen der Wissenschaft, so Eckardt. Der Autor diskutiere unter anderem die sogenannte "Superstring-Theorie" nach der es neben den bekannten weitere Richtungen "einwärts" gegeben haben könnte, ebenso wie die Frage, ob es im All zum Big Bang (ewige Ausdehnung) oder zum Big Crunch (Kontraktion) kommen kann. Seine Theorien unterlege Morris mit den Bekenntnissen des Augustinus. Leider verrät der Rezensent nicht, wie verständlich das Buch für agnostische Laien ist.
© Perlentaucher Medien GmbH
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