Christian Hermenau - Der Raum so weit, so groß die Welt

Der Weg zum Physiker ist lang und mühevoll und die wirklich spannenden Themen werden oft nur kurz behandelt oder verschwinden wieder aus der Anschaulichkeit in die Mathematik. Das Physikstudium bietet wenig Raum für philosophische Betrachtungen. Meistens bleibt die Ausbildung sehr sachlich und nüchtern, mit einem hohen Maß an Spezialisierung.

Die Physik ist eine Grundlagenwissenschaft. Auf ihren Erkenntnissen bauen die weiterführenden Naturwissenschaften und die Technik auf. Es steht weder die Anwendungsbezogenheit im Vordergrund noch ob es für den Menschen wichtig ist, ob es ihm in irgendeiner Weise Nutzen bringt. Sie beschäftigt sich mit den grundlegenden Phänomenen in der Natur und versucht ihre Eigenschaften und ihr Verhalten, in Modellen und Gesetzmäßigkeiten zu erklären. Liest man über die großen Entdeckungen in der modernen Physik, dann wird man angeregt, sich selbst über elementare Dinge wie die Materie oder den Raum Gedanken zu machen. Studiert man später Physik, fällt gleich auf, wie wenig das Erhabene im Studium eine Rolle spielt und wie sachlich die Lehre mit dem Geheimnisvollen, dem Unbekannten umgeht. Auch im späteren Tätigkeitsfeld eines Physikers, wird nicht mehr über die großen, offenen Fragen diskutiert, als in anderen Bereichen der Gesellschaft. Mit den wirklich großen, spekulativen Fragen der Physik beschäftigt sich beruflich später nur ein äußerst kleiner, fast elitärer Kreis, an den großen Grundlagen-Laboratorien und in den bedeutenden Universitäten. Vielen Physikern, aber auch fachfremden Menschen, die sich Gedanken über den Aufbau der Welt machen, ist dieser Zugang meist verwehrt. Gehör findet nur, wer Einlass zu den alles bestimmenden akademischen Zeitschriften der Physik hat. Dafür braucht man Reputation. Es muss ein angesehenes Institut oder ein großes Forschungslabor hinter ihm stehen. Außenstehende haben da keine Chance. Es geht nicht darum über falsche Ideen und kreativen Gedanken sich weiterzuentwickeln, sich hoch zu irren, etwas auszuprobieren und daraus zu lernen, sondern wer den Zugang hat, wer ganz oben steht, der gibt den Weg vor, er bestimmt was richtig und was falsch ist. Doch auch innerhalb der Fachkreise werden Kritiken oder aufgedeckte Fehler nicht als Bereicherung auf dem Weg zu neuem Erkenntnisgewinn gesehen, sondern sie werden wie ein Angriff auf die eigene Person gewertet. Mitstreiter gelten als Konkurrenten auf die wenigen Karriereposten.

Die scheinbar so objektive Physik wird in den großen, spekulativen Fragen von einigen wenigen festgelegt und selbst wenn die zunehmenden Ungereimtheiten schwer auf ihr lasten, so bauen sich weiter die Karrieren innerhalb der Physik, auf die bewährten Standardmodelle auf, die fest in der Hand der alten Ordnung liegen.

Galilei stritt sich noch mit der über Jahrhunderte alles bestimmenden Autorität der Kirche und den gesellschaftlich hoch im Ansehen stehenden Theologen - er, als kleiner Mathematicus, gegen die Kardinäle Roms. Heute sind es die Mechanismen der Physik selber, die zwar zweifellos höchste Standards hervorgebracht haben, nun aber wegen der Qualität ihrer Ergebnisse und dem Establishment, in Reglosigkeit erstarren.

Wie in allen Bereichen im Miteinander von Menschen, geht es auch in der Physik nicht nur um die Wahrheit , selbst wenn sie von naturwissenschaftlich denkenden Menschen als Alibifunktion herhalten muss, sondern auch hier geht es um Einfluss und Macht, um Karrieren, den Ruf und das Geld. Auch die Physik des 21. Jahrhunderts ist nicht frei davon und wir sollten weiter kritisch mit den anerkannten Lehren sein.

Zu Galileis Zeiten sah die Welt, aus der heutigen Sicht, noch viel einfacher aus. Er musste nur die Obrigkeit davon überzeugen, dass sich die Erde um ihre eigene Achse dreht und nicht das Universum um die Erde. Doch ist das wirklich so einfach zu erklären? Warum merken wir denn nichts von der Bewegung der Erde, obwohl sie in nur 24 Stunden, am Äquator, ihren gesamten Umfang zurücklegt. Müssten wir denn nicht weggeschleudert werden? Warum wird uns nicht schwindelig bei diesen hohen Drehgeschwindigkeiten?

So oder so ähnlich argumentierten die Kritiker und waren sich ganz sicher, dass sie Recht hatten. Man müsse es irgendwie fühlen, wenn sich die Erde unter den Füßen bewegt. So etwas bräuchte man auch nicht zu überprüfen - es wäre einfach klar!

Auf der Suche nach einem unwiderlegbaren Beweis dafür, dass sich die Erde dreht und wir trotzdem nicht davon fliegen oder die Bewegung spüren, entdeckte Galilei die Trägheit von Körpern. Er beobachtete genau, wie sich Massen verhielten, wenn sie gleichmäßig bewegt werden, immer und immer wieder. Dann verallgemeinerte er seine Beobachtungen auf den Idealfall und entwickelte daraus eine Gesetzmäßigkeit für alle Körper die sich gleichmäßig bewegen, die er Trägheit nannte. So bemerkte er, über die Untersuchung der Bewegung, dass physikalischen Gesetze unabhängig von dem Bewegungszustand des Bezugssystems sind. Also definierte er zum einen, das Inertialsystem als ein Bezugssystem, das kräftefrei ist und zum anderen das Relativitätsprinzip, das alle Inertialsysteme gleichwertig sind. Zusätzlich entwickelte er eine Koordinatentransformation, um die verschiedenen Bezugssysteme ineinander überführen zu können. Galilei geometrisierte die Welt. Ja er selber ging in seiner Euphorie so weit, die Welt selber, als die Geometrie anzusehen und war mit diesem Grundgedanken überaus erfolgreich.

Nur wenige Generationen später stellte, auf den Erkenntnissen Galileis zu den Relativsystemen, den Fallgesetzen, den Beschleunigungen und den Planetenbewegungen des Nikolaus Kopernikus, in England, Isaak Newton, einer der bedeutendsten Physiker, sein universelles Gravitationsgesetz auf. Newton erkannte als erster den Zusammenhang zwischen dem, dass ein Stein immer nach unten fällt, weil sich die Masse der Erde und der kleine Stein anziehen und dem, dass der Mond und die Erde sich anziehen. Der Mond fällt immerzu um die Erde herum. Es gelang ihm dafür ein Gesetz zu finden, das für alle Massen gilt und anscheinend universelle Gültigkeit besitzt. Zusammen mit den Bewegungsgesetzen legte Newton damit den Grundstein der klassischen Mechanik.

Im Jahre 1686 veröffentlichte Newton sein Werk, die „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“, in dem er erstmals sein Gravitationsgesetz vorstellte. Seitdem bestimmte es den Lauf der Gestirne, Kometen und aller sonstigen Himmelskörper. Es wurde zum unangefochtenen Gesetz, dem sich die ganze Physik und besonders die Himmelsmechanik unterwarfen. Erst zweihundert Jahre später zeigten sich im Detail gewisse Schwächen der Gravitationstheorie. Einstein war da gerade sieben Jahre alt, hatte aber schon die Naturwissenschaft und Technik für sich entdeckt und war speziell von physikalischen Naturphänomenen fasziniert. Bis er allerdings alt genug war um es mit einem Isaak Newton aufnehmen zu können, hatte er noch einen langen mühseligen Erkenntnisweg vor sich. Knapp 30 Jahre später, gehörte er nicht nur zur Elite der Physiker, sondern es gelang ihm die Gravitation Newtons, durch eine genauere, noch umfassendere Theorie der Gravitation, zu erweitern, die nicht nur die Massen einbezog, sondern auch den Raum und die Zeit.

Schon 1905, damals war er noch ein Niemand, fasste er seine Erkenntnisse über bewegte Bezugssysteme in den „Annalen der Physik“ zusammen. Zur Relativität bewegter Bezugssysteme nach Galileo, fand Einstein noch die Relativität von Raum und Zeit. Zwei Grundgrößen allen philosophischen und physikalischen Denkens, die in ihrer absoluten und beständigen Form, unangefochten immer fest waren. Aus präzisen Experimenten zeichnete sich ab, dass anscheinend die Lichtgeschwindigkeit eine Grenzgeschwindigkeit darstellt, die nicht überschritten werden kann. Einstein verallgemeinerte diese Vermutung auf alle Körper und Bewegungen und postulierte, dass zum einen keine Information schneller als mit der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit übermittelt werden kann und zum andern, dass nicht der Raum und die Zeit absolut sind, sondern nur die Lichtgeschwindigkeit. In jedem sich bewegenden Bezugssystem, ist nur die Lichtgeschwindigkeit gleich groß. Nur an ihr kann man sich orientieren.