Die Wirklichkeit, die nicht so ist, wie sie scheint

Eine Reise in die Welt der Quantengravitation

Übersetzung: Heinemann, Enrico

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Was ist Wirklichkeit? Existieren Raum und Zeit tatsächlich, wenn wir uns anschicken, die elementarsten Grundlagen unserer Existenz zu erforschen? Wieviel davon können wir überhaupt verstehen? Carlo Rovelli beschäftigt sich seit vielen Jahren damit, die Grenzen unseres Verstehens zu erweitern. In diesem Buch nimmt er uns mit auf eine Reise, die von dem Realitätsverständnis der griechischen Klassik bis zur Schleifenquantengravitation führt. Ein großer Physiker unserer Zeit macht sich auf, uns ein neues Welt-Bild zu zeichnen: mit einem physikalischen Universum ohne Zeit, einer Raumzeit, d...

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Frankfurter Allgemeine Zeitung - Rezension

Frankfurter Allgemeine Zeitung | Besprechung von 28.01.2017

Schaumige Quanten
Der Physiker Carlo Rovelli rückt der Realität zu Leibe

Was ist Wirklichkeit? In einem Brief an Erwin Schrödinger merkte Einstein dazu an: "Die eigentliche Schwierigkeit liegt darin, dass die Physik eine Art Metaphysik ist. Physik beschreibt ,Wirklichkeit'. Aber wir wissen nicht, was ,Wirklichkeit' ist; wir kennen sie nur durch die physikalische Beschreibung!" Die physikalische Beschreibung ist abstrakt, benutzt in erster Linie die Sprache der Mathematik. Und die Bereiche des Mikrokosmos, die sie beschreibt, sind unserer alltäglichen Erfahrung gar nicht zugänglich. Hier steht mit der Quantenmechanik eine Theorie zur Verfügung, die empirisch ungeheuer erfolgreich ist, über deren korrekte

Interpretation aber noch immer gestritten wird. Ist die Schrödingersche Wellenfunktion real, oder ist sie es nicht?

Das Auseinanderdriften von theoretischem Formalismus und Anschauung hat einige Forscher dazu bewogen, von einer verschleierten Realität zu sprechen, deren Umrisse man nur unscharf erkennen könne. Der Bestsellerautor Brian Greene etwa betitelt eines seiner Bücher mit "Die verborgene Wirklichkeit". Die gleiche Richtung schlägt der in Marseille lehrende Theoretische Physiker Carlo Rovelli ein.

Rovelli geht es allerdings um viel mehr als die Interpretation der Quantenmechanik. Er verfolgt das ehrgeizige Ziel der Vereinigung dieser Theorie mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, der modernen Theorie der Gravitation. Eine solche vereinheitlichte Theorie nennt man Quantengravitation. Üblicherweise kommen sich Einsteins Theorie und die Quantentheorie nicht ins Gehege, da sie für unterschiedliche Bereiche zuständig sind: die Quantenmechanik für die Welt der Atome, Kerne und Elementarteilchen, Einsteins Theorie für die Makrowelt der Planeten, Galaxien und das Universum als Ganzes. Dennoch gibt es Überschneidungspunkte, auch wenn diese in Form von Schwarzen Löchern oder dem frühen Universum sehr entlegen sind. Für den konsistenten Aufbau der Physik benötigt man aber eine einheitliche Sprache.

Eine allgemein akzeptierte Theorie der Quantengravitation steht noch nicht zur Verfügung. Rovelli stellt einen Zugang vor, zu dessen Wegbereitern er selbst gehört - die Schleifentheorie, eher unter dem englischen Namen Loop-Theorie bekannt. Dabei handelt es sich zunächst um einen gewaltigen mathematischen Apparat, der sich kaum für eine populärwissenschaftliche Darstellung eignet. Rovelli sucht trotzdem nach geeigneten Bildern, um zumindest eine zentrale Aussage der Loop-Theorie zu veranschaulichen: die diskrete Natur des Raumes auf kleinsten Skalen. Auf fundamentaler Ebene existieren hier weder Raum noch Zeit. Raum soll durch die Vereinigung von kleinsten Raumquanten entstehen, die sich in einem Netzwerk von Linien und Schleifen um deren Schnittpunkte (Knoten) bilden, Zeit durch die Zusammenfügung dieser Netzwerke zu einem ominösen Spin-Schaum. In den Worten des Autors: "Jeder Kubikzentimeter Raum und jede vergehende Sekunde sind das Ergebnis dieses wabernden Schaums aus unvorstellbar kleinen Quanten." Ereignissen und deren Beziehungen wird dennoch eine fundamentale Rolle zugesprochen; wie das ohne Raum und Zeit gehen soll, bleibt das Geheimnis des Autors.

Rovelli sieht sich in der Tradition der antiken Atomisten. Schon bei Demokrit lassen sich zumindest im Prinzip alle Eigenschaften von Gegenständen aus Gestalt, Lage und Anordnung von kleinen, unsichtbaren Atomen herleiten, von denen angenommen wird, dass sie nicht weiter teilbar seien. Während die modernen Atome nicht mehr elementar sind, soll dies auf Rovellis Raumquanten wieder zutreffen; unterhalb dieser "Volumenpäckchen" gibt es buchstäblich nichts mehr. Wenn auch unvorstellbar groß, so ist die Anzahl dieser Päckchen dennoch endlich, analog zur endlichen Anzahl der Sandkörner in der Argumentation des Archimedes.

Natürlich gibt der Autor, wie von einem solchen Buch nicht anders zu erwarten, auch eine Einführung in Quantentheorie und Relativitätstheorie, mit den bekannten Anwendungen auf Schwarze Löcher und Kosmologie. In den historischen Details nicht immer ganz korrekt, zeugt die lebendige Darstellung von der Leidenschaft des Autors für dieses Thema. Wir erfahren da auch, welchen Einfall der Autor an einem einsamen kalabrischen Strand hatte und welche italienischen Physiker wichtige Ideen zur Loop-Theorie beigesteuert haben.

In einer bekannten Sentenz hat Galilei die Natur mit einem Buch verglichen, das in der Sprache der Mathematik geschrieben sei. Auch die Sprache der Loop-Theorie ist eine mathematische, in der es keinen wabernden Schaum gibt. Die von Rovelli versuchte Übersetzung in Alltagssprache ist poetischer Art und hat wohl wenig gemein mit einer Wirklichkeit, die nicht so ist, wie sie scheint. Was nicht ausschließt, dass man mit Vergnügen von ihr liest.

CLAUS KIEFER.

Carlo Rovelli: "Die Wirklichkeit, die nicht so ist, wie sie scheint".

Eine Reise in die Welt der Quantengravitation. Aus dem Italienischen von Enrico Heinemann. Rowohlt Verlag, Reinbek 2016. 320 S., geb., 22,95 [Euro].

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Bezaubernd. Die Bilder sind lebendig, die Visionen dramatisch. Nature