Douglas Palmer - Big Ideas. Das Wissenschafts-Buch

Martinus Beijerinck

EIN PARADIGMENWECHSEL

1900–1945

Quanten sind diskrete Energiepakete

Max Planck

Jetzt weiß ich, wie das Atom aussieht

Ernest Rutherford

Gravitation ist eine Verzerrung im Raum-Zeit-Kontinuum

Albert Einstein

Die sich verschiebenden Kontinente sind riesige Teile eines sich stets ändernden Puzzles

Alfred Wegener

Chromosomen spielen eine Rolle in der Vererbung

Thomas Hunt Morgan

Teilchen haben wellenartige Eigenschaften

Erwin Schrödinger

Unbestimmtheit ist unvermeidlich

Werner Heisenberg

Das Universum ist groß … und wird immer größer

Edwin Hubble

Der Radius des Raums war anfangs null

Georges Lemaître

Jedes Materieteilchen hat ein Gegenstück aus Antimaterie

Paul Dirac

Es gibt eine Obergrenze, ab der ein kollabierender Stern instabil wird

Subrahmanyan Chandrasekhar

Leben ist Lernen

Konrad Lorenz

95 Prozent des Universums fehlen

Fritz Zwicky

Eine universelle Rechenmaschine

Alan Turing

Die Natur der chemischen Bindung

Linus Pauling

Eine furchtbare Kraft steckt im Atomkern

J. Robert Oppenheimer

GRUNDBAUSTEINE

1945–HEUTE

Wir bestehen aus Sternenstaub

Fred Hoyle

Springende Gene

Barbara McClintock

Die seltsame Theorie von Licht und Materie

Richard Feynman

Das Leben ist kein Wunder

Harold Urey und Stanley Miller

Wir möchten eine Struktur für das Salz der Desoxyribonukleinsäure (DNA) vorschlagen

James Watson und Francis Crick

Alles, was passieren kann, passiert auch

Hugh Everett III

Ein perfektes Tic Tac Toe

Donald Michie

Die Einheit der Fundamentalkräfte

Sheldon Glashow

Der Grund für die globale Erwärmung sind wir selbst

Charles Keeling

Der Schmetterlingseffekt

Edward Lorenz

Das Vakuum ist nicht das Nichts

Peter Higgs

Symbiose gibt es überall

Lynn Margulis

Die Dreierbande – Quarks

Murray Gell-Mann

Eine Theorie für Alles?

Gabriele Veneziano

Schwarze Löcher verdampfen

Stephen Hawking

Die Erde und alle ihre Lebensformen bilden einen einzigen lebenden Organismus namens Gaia

James Lovelock

Eine Wolke besteht aus Schwaden auf Schwaden

Benoît Mandelbrot

Ein Quantenmodell für Computer

Yuri Manin

Gene können sich von einer Art zu einer anderen bewegen

Michael Syvanen

Der Fußball hält sehr hohen Druck aus

Harold Kroto

Genübertragung auf Menschen kann Krankheiten heilen

William French Anderson

Der Entwurf neuer Lebensformen am Bildschirm

Craig Venter

Ein neues Gesetz der Natur

Ian Wilmut

Welten jenseits unseres Sonnensystems

Geoffrey Marcy

ANHANG

GLOSSAR

DANK

Wissenschaft ist die permanente Suche nach Wahrheit – ein ständiger Versuch zu enthüllen, wie das Universum funktioniert, der bis in die ältesten Kulturen zurückreicht. Getrieben durch Neugier, baut sie auf logisches Denken, Beobachtung und Experimente. Der griechische Philosoph Aristoteles etwa schuf in seinen wissenschaftlichen Schriften die Grundlagen für viele der nachfolgenden Werke. Er war ein guter Naturbeobachter, aber da er rein auf Logik und Erörterungen vertraute und keinerlei Experimente durchführte, verstand er vieles falsch. So behauptete er, dass große Körper schneller fielen als kleine und doppelt so schwere Körper auch doppelt so schnell. Diese Vorstellung ist zwar falsch, doch sie wurde erst 1590 von dem italienischen Astronomen Galileo Galilei widerlegt. Heute mag es selbstverständlich sein, dass gute Wissenschaftler sich auf empirische Befunde stützen, doch das galt nicht immer.

Ein logisches System für das wissenschaftliche Vorgehen wurde erstmals im frühen 17. Jahrhundert von dem englischen Philosophen Francis Bacon vorgeschlagen. Er baute auf dem 600 Jahre alten Werk des arabischen Gelehrten Alhazen auf und wurde schon bald von dem französischen Philosophen René Descartes bestärkt. In dem System müssen Forscher Beobachtungen machen, eine Theorie zu ihrer Erklärung entwickeln und dann die Theorie mit Experimenten prüfen. Anschließend wird die Theorie Kollegen vorgelegt, die entweder Lücken in den Überlegungen finden und sie so widerlegen oder die Experimente wiederholen und die Ergebnisse bestätigen können.

Das Aufstellen einer überprüfbaren Hypothese oder Vorhersage ist immer von Nutzen. Der englische Astronom Edmond Halley beobachtete 1682 einen Kometen.

»Alle Wahrheiten sind leicht zu verstehen, wenn sie entdeckt sind. Es kommt darauf an, sie zu entdecken. «

Galileo Galilei

Da ihm die Ähnlichkeit zu bereits 1531 und 1607 gesichteten Kometen auffiel, behauptete er, es handele sich bei allen um denselben Kometen, der auf einer Bahn um die Sonne kreise. Er berechnete, dass der Komet 1758 wiederkehren würde – und er hatte recht, wenn auch nur knapp: Der Komet wurde am 25. Dezember gesichtet. Heute heißt er Halley’scher Komet. Da Astronomen kaum Versuche durchführen können, müssen sie Belege aus Beobachtungen herleiten.

Manchmal eröffnen Versuche auch völlig neue Blickwinkel: Als der Physiker Ernest Rutherford seinen Studenten zusah, die Alphateilchen auf eine Goldfolie schossen und dabei nur kleine Streuwinkel untersuchten, schlug er ihnen vor, den Detektor auch neben der Teilchenquelle aufzustellen. Zu ihrer aller Überraschung prallten einige Teilchen von der papierdünnen Folie zurück – so, als würden Granaten von Seidenpapier reflektiert. Das führte ihn zu einer neuen Idee über den Aufbau der Atome.

Ein Versuch ist umso überzeugender, je besser der Forscher mit seiner neuen Theorie das Ergebnis vorhersagen kann. Wenn die Vorhersage tatsächlich eintritt, ist die Theorie gestützt. Dennoch kann die Wissenschaft nicht beweisen , dass eine Theorie korrekt ist. Der Wissenschaftsphilosoph Karl Popper zeigte im 20. Jahrhundert, dass Theorien nur widerlegt werden können. Jeder Versuch, der zum erwarteten Ergebnis führt, stützt eine Theorie, doch nur ein gescheitertes Experiment kann sie zum Einsturz bringen.