Gesetze der Physik

Wie gut, dass es so viel Raum im Universum gibt

Von Ulf von Rauchhaupt
03.11.2021
, 22:40
Zum Glück sind die Farben hier nicht auch noch geladen wie im Inneren der Kernbausteine. Dort walten die Kräfte verschiedener Farbladungen und verhindern, dass man Quarks je auseinander bekommt, wie Frank Wilczek schon als Student erkannte.
Auf dem Weg zu einem tiefen Verständnis gibt es viel zu verlernen: Der Nobelpreisträger Frank Wilczek erläutert Einsichten und Konzepte der Physik.
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Zehn Jahre ist es her, da trat Frank Wilczek in den großen Saal des Brüsseler Rathauses, um der Eröffnung der 25. Solvay-Konferenz beizuwohnen, einem alle drei Jahre stattfindenden Klassentreffen der schlauesten Physiker des Planeten. Nicht alle Teilnehmer waren berechtigt, die goldene Anstecknadel mit dem Konterfei Alfred Nobels zu tragen – eine Miniatur der Medaille, die zu der höchsten Auszeichnung der Branche gehört. Wilczek aber trug das Abzeichen, ebenso ein anderer Forscher. „Sie tragen es ja kopfüber“, rief Wilczek ihm zu und zeigte auf die Nadel, die sich der Kollege verkehrt herum angesteckt hatte. „Ist das eine Art Satanismus?“

Frank Wilczek ist witzig, unprätentiös und auch sonst nicht, wie man sich den typischen Nobelpreisträger vorstellt. Den Preis, auf den viele, die sich darauf Hoffnung machen können, bis lange nach ihrer Emeritierung warten müssen, erhielt der Amerikaner 2004 im Alter von dreiundfünfzig Jahren. Und die Arbeit, für die er geehrt wurde – sie erklärt den Einschluss der Quarks in den Bausteinen der Atomkerne –, hatte er bereits als Student veröffentlicht. Nach dem Nobelpreis landete er noch einmal einen wissenschaftlichen Coup mit seiner Theorie der „Zeitkristalle“, die dann in einer speziellen Form tatsächlich nachgewiesen wurden.

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Zeit, Materie und Energie

Legendär ist auch die Geschichte mit der Waschmittelmarke „Axion“. Wilczek sah als Teenager eine Packung davon im Supermarkt und dachte sich, was für ein schöner Name für ein Elementarteilchen das doch wäre. Später erfand er eine Theorie, die ein neues Teilchen postulierte, welchem er dann diesen Namen geben konnte. Heute ist es gar nicht so unwahrscheinlich, dass es diese Axionen wirklich gibt.

Frank Wilczek: „Fundamentals“. Die zehn Prinzipien der modernen Physik.
Frank Wilczek: „Fundamentals“. Die zehn Prinzipien der modernen Physik. Bild: C.H. Beck Verlag

Wenn jemand wie Wilczek ein allgemein verständliches Buch über seine Wissenschaft schreibt, sind die Erwartungen groß – und schnell enttäuscht, wenn dann so etwas dabei herauskommt wie „Fundamentals – Die zehn Prinzipien der modernen Physik“, das kaum ein halbes Jahr nach dem Erscheinen des englischen Originals nun auf Deutsch vorliegt. Der Untertitel der Übersetzung führt gleich auf die falsche Spur. Die zehn Kapitel des Buches verhandeln keine Prinzipien in irgendeinem systematischen Sinn, etwa Symmetrien oder das Äquivalenzprinzip, das Albert Einstein ­seiner Allgemeinen Relativitätstheorie zugrunde legte. Wissenschaftstheoretische Prinzipien kommen zwar vor, aber nur in einem Unterkapitel als Merkmale physikalischer Gesetze. Die ersten fünf von Wilczeks „Keys to reality“, so der originale Untertitel des Buches, sind vielmehr Gliederungspunkte dessen, was er über Raum, Zeit, Materie, Energie und eben das Wesen physikalischer Gesetze festhalten will. Es folgen fünf weitere Kapitel, etwa über den Kosmos und über Komplexität und eins mit der Überschrift „Rätsel bleiben“.

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Der Mensch als Mitte zwischen Makro- und Mikrokosmos

Das Ganze ist nicht ausschließlich ein Sammelsurium von Versatzstücken, die in einem populären Sachbuch über physikalische Themen heutzutage vorkommen müssen. Es finden sich immer wieder ausgesprochen originelle Gedanken und Formulierungen („Teilchen sind Avatare von Feldern“) und sehr gute leicht verständliche Erklärungen schwieriger Sachverhalte – vor allem dort, wo Wil­czek über sein eigenes Gebiet schreibt, die Theorie der Teilchen und der Quantenfelder, die ihnen zugrunde liegen. Und hier und da blitzt auch Wilczeks Sprachwitz auf. Wenn er etwa erklärt, wie wichtig es für den Fortschritt in der Physik oft ist, Alltagsintuitionen zu überwinden, formuliert Wilczek das so: „Auf dem Weg zu einem tiefen Verständnis gibt es viel zu verlernen ...“

Sympathisch ist auch Wilczeks Bemühen, auf die existenziellen Fragen einzugehen, die seine Leser an die physikalischen Wissenschaften haben könnten. Blaise Pascals Erschaudern vor den unermesslichen Räumen des Universums etwa wendet er ins Positive: „Es gibt viel Raum“ – aber das ist doch ein Überfluss, der zu feiern sei, zumal der Größe des Alls die nicht weniger eindrucksvolle Unermesslichkeit der Zahl an Atomen in einem menschlichen Körper gegenüberstehe. Der Mensch als Mitte zwischen Makro- und Mikrokosmos und seine Fähigkeit, beides zu begreifen, ist ein altes Motiv populärer Bücher über den Kosmos – aber eine Reflexion dessen, wie weit das Begreifen denn geht und vielleicht nur gehen kann, ist nicht mehr Wilczeks Thema. Sooft er philosophische Fragen streift, so dünn – und in ihrer Simplizität angreifbar – sind häufig auch seine Einlassungen dazu.

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Der Kosmische Mikrowellenhintergrund und der Große Hadronenspeicherring

Etwas überzeugender über den Tellerrand seines Fachs blickt Wilczek im letzten Kapitel seines Buches. Denn dort unternimmt er nichts weniger als eine Ehrenrettung des durch Niels Bohr zunächst berühmt und dann auch berüchtigt gewordenen Begriffs der Komplementarität. Wilczek besteht darauf, dass an ein und demselben Gegenstand, der aus verschiedenen wissenschaftlichen Perspektiven betrachtet wird, auch verschiedene, zuweilen unvereinbare Eigenschaften erkennbar werden können – ohne dass eine Perspektive ontologisch tiefer blicke als die anderen. Natürlich leistet auch Wilczek keine erschöpfende Erörterung dieser Position, aber er sieht darin einen Weg zur Lösung etwa der Frage der Vereinbarkeit naturgesetzlich verfasster materieller Hirnstrukturen mit geistigen Phänomenen wie dem ästhetischen Empfinden oder der Fähigkeit zu freiem Willen.

Zusammen mit dem vorletzten Kapitel, jenem mit dem Titel „Rätsel bleiben“, ist dieses letzte der gelungenste Teil des Buches und auf jeden Fall die Lektüre wert. Wie „Fundamentals“ überhaupt in der zweiten Hälfte deutlich gehaltvoller wird. In der ersten dagegen häufen sich auch sachliche Fehler. So war der Astrophysiker Georges Lemaître zwar katholischer Priester, aber kein Jesuit, und es sind heute nicht „Hunderte“ extrasolarer Planeten bekannt, sondern über viereinhalbtausend. Zudem wird manches, was nicht in Wilczeks weiteres Fachgebiet fällt, etwa die Kohlenstoff-14-Datierungsmethode, ausgesprochen schlampig erklärt.

Sind das noch Petitessen, leidet anderswo die Verständlichkeit, jedenfalls für nicht vorgebildete Leser. Etwa wenn der Urknall als Explosion bezeichnet oder über die Zeit gesprochen wird, als gälte noch Newtons Auffassung und nicht die Einsteins. Es ist möglich, dass einige dieser Punkte gar nicht Wilczek anzulasten sind, sondern der offenbar unter Zeitdruck entstandenen Übersetzung. Ein Fachlektorat hätte hier zumindest dafür gesorgt, dass der Kosmische Mikrowellenhintergrund und der Große Hadronenspeicherring am Genfer Forschungszentrum mit ihren überall eingeführten englischen Abkürzungen CMB und LHC vorgestellt werden. Stattdessen einfach deutsche zu erfinden („KMH“ und „GHS“) ist eine Irreführung von Lesern ohne Vorkenntnisse. Die mit Vorkenntnissen allerdings dürfte es belustigen – zumal der englische Buchtitel „Fundamentals“ ja beibehalten wurde. Allerdings ist das kaum die Art von Humor, die Frank Wilczek bevorzugen würde.

Frank Wilczek: „Fundamentals“. Die zehn Prinzipien der modernen Physik. Aus dem Englischen von Jens Hagestedt. C.H. Beck Verlag, München 2021. 255 S., geb., 24,– €.

Quelle: F.A.Z.
Autorenporträt / Rauchhaupt, Ulf von (UvR)
Ulf von Rauchhaupt
Redakteur im Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.
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