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Quantenkosmologie

„Vielleicht waren die Philosophen zu höflich“

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Professor Brandenberger, Ihren Vortrag hier auf dem Workshop zur Philosophie der Kosmologie haben Sie mit der Aussage begonnen, dass Sie von den Philosophen etwas lernen wollen. Was genau?

Als naive Wissenschaftler, als naive Kosmologen führen wir verschiedene Berechnungen durch. Und wir behaupten, dass wir über Theorien verfügen, die mit den Beobachtungen übereinstimmen. Wir vergleichen gemittelte theoretische Werte mit räumlich gemittelten Himmelsbeobachtungen. Aber ist das so in Ordnung?

Die Philosophen sollen Ihnen also sagen, wie eine gute wissenschaftliche Theorie aussehen soll?

Nein, ich wüsste gerne, was wir darüber hinaus tun sollten, um zu demonstrieren, dass die Theorie mit den Beobachtungen in Einklang steht.

Aber was können Philosophen dazu sagen?

Vielleicht sagt der Philosoph: Ihr habt eure Arbeit getan, und jetzt müssen wir sie interpretieren. Das ist eine Antwort. Aber vielleicht wird der Philosoph auch sagen: Damit wir über diese Fragen auf einer philosophisch soliden Basis diskutieren können, benötigen wir mehr Informationen. Und das könnte uns dazu bringen, zusätzliche Berechnungen anzustellen.

Besitzen die Gebiete der Kosmologie und der Quantengravitation eine ganz besondere Nähe zur Philosophie?

Ja, denn die Fragen, die wir stellen, wie diejenige nach der Natur der Raumzeit, sind tiefgründige philosophische Fragen. So besitzt jedes kosmologische Modell seinen Anfangspunkt in einem philosophischen Mysterium. Sei es der Urknall, wie er beispielsweise im kosmologischen Urknallmodell enthalten ist, oder sei es die paradoxe Situation, dass die Raumzeit aus dem Nichts entsteht. Was ist also der Ursprung der Zeit? Was ist der Ursprung des Raumes?

Wenn sich die Philosophie und die Kosmologie mit denselben Fragen beschäftigen, gab es dann die Nähe und den Austausch zwischen beiden schon immer?

Ja. Aber die Kosmologie ist erst vor kurzem, seit den achtziger Jahren, zu einer echten Wissenschaft geworden. Dadurch, dass wir jetzt kosmologisch relevante Beobachtungen besitzen, können wir weitere Beobachtungen vorhersagen und damit berechtigt behaupten, Wissenschaft zu betreiben.

Ist es heute unter Kosmologen üblich, philosophische Fragen zu diskutieren?

Ja, Fragen über den Ursprung von Raum und Zeit und über die Urknallsingularität. Hier auf dem Workshop kamen auch Fragen zur Interpretation der Quantentheorie auf. Diese Fragen sind unter Kosmologen nicht sehr verbreitet. Dort gibt es einen gewissen Gruppendruck: Wer über die Interpretation der Quantentheorie nachdenkt, outet sich als Physiker im Ruhestand. Das ist ein starker Grund, warum jüngere Physiker sich nicht trauen, sich solchen Fragen zu widmen.

Haben Sie mit Stephen Hawking über Philosophie diskutiert?

Nein. Ich war Postdoc in seiner Gruppe, aber wir haben nur über kosmische Strings diskutiert. Damals habe ich noch nicht im Gebiet der Quantenkosmologie gearbeitet. Hawking diskutierte diese Themen mit Don Page.

Sie haben das Verhältnis von Theorien und Beobachtungen als philosophisches Thema erwähnt. Wo würden Sie sich noch philosophischen Rat erhoffen?

Ein anderes Beispiel wäre der Anfangszustand des Universums. Welche theoretischen Anforderungen man an diesen Zustand stellt. Wir haben dies hier auch auf dem Workshop diskutiert und verschiedene Ansätze gehört. Ich hätte hier allerdings gerne etwas mehr von den Philosophen erfahren. Meinungsverschiedenheiten traten vor allem zwischen mir und meinem Kollegen Abhay Ashtekar auf, der auf dem Gebiet der Schleifen-Quantengravitation arbeitet.

Warum waren die Philosophen so ruhig?

Vielleicht waren sie zu höflich.

Vielleicht zögern sie aber auch, den Physikern Vorschriften zu machen? Würden Sie denen das nicht übelnehmen?

Nein, das würde ich nicht.

Sagt Ihre Offenheit auch etwas über den aktuellen Zustand der Quantengravitation aus? Wie würden Sie die derzeitige Situation in diesem Feld beschreiben?

Momentan ist die Atmosphäre ziemlich pessimistisch. Vor fünfzehn Jahren gab es zwei dominierende Ansätze: die Stringtheorie und die Schleifen-Quantengravitation. Die Anhängerschaft der Schleifen-Quantengravitation hat sich seitdem vollkommen aufgespalten, und die meisten Stringtheoretiker beschäftigen sich im Moment mit Anwendungen der Stringtheorie statt mit deren Weiterentwicklung.

Diese Zersplitterung ist Grund für den Pessimismus?

Ich denke, der Grund ist der fehlende Fortschritt, und zwar in allen verfolgten Ansätzen. Das gilt für die Stringtheorie, wo dies seit der Jahrtausendwende der Fall ist, es gilt aber wohl auch für die Schleifen-Quantengravitation. Es sind schwierige Fragen, mit denen sich diese Gebiete beschäftigen, da ist Fortschritt langsam.

Sie haben beschrieben, dass es heute verschiedene kosmologische Beobachtungen gibt. Die 21-cm-Linie des neutralen Wasserstoffs und die kosmischen Hintergrundstrahlungen erlauben uns einen Blick in die Frühphase des Universums. Aber helfen uns diese Beobachtungen wirklich dabei, kosmologische Theorien falsifizieren zu können?

Lassen Sie mich ein Beispiel geben. Wenn Sie reine Quantenkosmologie machen würden, ohne ein skalares Feld einzuführen, nur mit Materie, die sich wie eine ideale Flüssigkeit verhält. Dann bekämen Sie Resultate, die den Beobachtungen vollständig widersprechen. Die Antwort ist also: ja. Die vorliegenden Beobachtungen können bereits einige kosmologische Szenarien ausschließen.

Werden wir denn deutlich mehr Theorien ausschließen können, wenn die B-Moden in der Polarisation der kosmischen Hintergrundstrahlung gefunden werden? Deren vermeintliche Detektion wurde ja – wie sich zeigte fälschlicherweise – vor einigen Jahren bereits vom Bicep2-Experiment vermeldet.

Wenn wir B-Moden finden, dann zeigt es, dass das Ekpyrotische Modell falsch ist: ein quantenkosmologischer Ansatz mit bestimmten Annahmen über Materie. Ein solcher Befund sagt aber entgegen weitläufigen Behauptungen nichts über das Inflationsmodell aus. Das hätte damals im Kontext der Bicep2-Beobachtungen niemals behauptet werden dürfen.

In der Tat wurde das Bicep2-Ergebnis damals als Bestätigung der Inflationstheorie verkauft, selbst in der wissenschaftlichen Veröffentlichung.

Klar, sie haben daraus eine große Geschichte gemacht. Das war auch politisch motiviert. Einer der wissenschaftlichen Leiter des Experiments arbeitet in Stanford, wo auch einer der Begründer der Inflationstheorie, Andrei Linde, lehrt. Ich denke, es ist eine Tatsache, dass die Leute versuchen, zu schnell zu arbeiten. Wenn du dir eine wunderschöne Theorie ausdenkst und dann Vorhersagen machst, dann siehst du es als Bestätigung der Theorie, wenn diese Vorhersagen mit Beobachtungen übereinstimmen. Aber du vergisst, dass es auch noch andere Theorien gibt, welche die gleichen Vorhersagen machen.

Das führt zu der Frage, wann man sagen kann, dass eine Theorie falsifiziert wurde. Sie haben hier auf dem Workshop gesagt, dass sie eine Theorie dann verwerfen würden, sobald ihre einfachste Version durch Beobachtungen entkräftet wurde. Auch wenn man sie durch eine kompliziertere Version ersetzen könnte, die den Widerspruch zu den Beobachtungen aufheben würde.

Das stimmt. Es wäre aber interessant, wenn wir als Physiker hier Leitlinien von den Philosophen bekommen könnten.

Aber dann noch einmal die Frage: Was kann Philosophen in eine Position versetzten, hier Leitlinien geben zu können?

Die Tatsache, dass sie das alles aus einer gewissen Entfernung beobachten. Sie interessieren sich auch für fundamentale Fragen, aber sie verfolgen keine Eigeninteressen. Insofern könnten sie Orientierung liefern. Das hoffe ich zumindest.

Das Gespräch führte Sibylle Anderl.

Quelle: F.A.Z.
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