Universum »Ideen sollten scheitern dürfen«
Auf der Suche nach der Weltformel wird die Physik immer mehr zur Esoterik – ein Gespräch mit dem Physiker Lee Smolin
Seit Albert Einstein ist die Physik auf der Suche nach einer »Theorie für Alles«. Zwei Kandidaten gelten derzeit als vielversprechend: die Stringtheorie, der zufolge die Welt aus winzigen schwingenden Saiten aufgebaut ist, und die Schleifen-Quantengravitation (»loop quantum gravity«), die den geometrischen Raum als Verkettung winziger Quanten und Schleifen beschreibt. Beide Fraktionen haben sich wenig zu sagen. Am Albert-Einstein-Institut in Potsdam tagen in dieser Woche die Anhänger der Schleifen-Quantengravitation auf ihrer Jahreskonferenz LOOPS 05. Lee Smolin, Professor am Perimeter Institute of Theoretical Physics in Waterloo, Kanada, ist einer ihrer Protagonisten.
DIE ZEIT: Seit hundert Jahren versuchen Physiker die Weltformel zu finden. Warum dauert das so lange?
Lee Smolin: Vom Anfang des 19. Jahrhunderts bis Mitte der 1970er Jahre hat die Physik sich sehr schnell weiterentwickelt, Theorie und Experiment gingen Hand in Hand. Die letzte wichtige Entdeckung war das Standardmodell der Teilchenphysik um das Jahr 1974, das bald darauf bestätigt wurde. Seitdem gab es zwar faszinierende Entwicklungen, aber die meisten sind theoretischer Natur ohne Vorhersagen für Experimente. Theorie und Experiment haben den Kontakt verloren.
ZEIT: Woran liegt das?
Smolin: Als Einstein seine Theorien veröffentlichte, machte er stets Vorhersagen, die man experimentell überprüfen konnte, etwa zur Relativitätstheorie oder zur Theorie der Lichtquanten. Als Einstein entdeckte, dass seine Theorien auch die Existenz von »Gravitationslinsen« vorhersagten, publizierte er diese Ergebnisse erst gar nicht, weil er daran zweifelte, dass man sie experimentell bestätigen könnte. Es gab in der Wissenschaft ein ungeschriebenes Gesetz, dass man nur dann eine Theorie veröffentlicht, wenn sie zu überprüfbaren Beobachtungen führt. Das ist heute nicht mehr der Fall, wie die Stringtheorie zeigt.
ZEIT: Was haben Sie gegen die Stringtheorie?
Smolin: Wir wissen inzwischen, dass es von der Stringtheorie 10 500 unterschiedliche mögliche Versionen gibt, also praktisch unendlich viele. Die Theorie macht keine wie auch immer gearteten Vorhersagen. Die Stringtheorie steckt in einer Krise.
ZEIT: Die Zeitschrift Discover hat Sie den neuen Einstein genannt, weil Sie eine Alternative zur Stringtheorie mitentwickelt haben. Es gibt also Hoffnung.
Smolin: Zunächst mal mache ich mir Sorgen. Die Organisation von Wissenschaft in akademischen Institutionen verlangsamt den Fortschritt enorm, in Deutschland noch mehr als anderswo. Dazu braucht man nur zurückzublicken: Fast alle wichtigen Entdeckungen und Ideen kamen von Wissenschaftlern, die zwischen 20 und 30 Jahre alt waren. Aber was tun junge Forscher in einer hierarchisierten akademischen Welt, wenn sie Karriere machen wollen? Sie versuchen Leute zu beeindrucken, die zwei Generationen älter sind. Ein 25-Jähriger muss etwas leisten, was ein 65-jähriger Professor verstehen kann. Der wahre Fortschritt kommt aber nur dann, wenn junge Leute ihren eigenen Weg gehen.
ZEIT: Sie klingen ja wie ein Alt-68er. Wie jung sind Sie?
Smolin: Alt genug, um sagen zu können, dass ich die Physik seit 30 Jahren verfolge, was schon ziemlich unheimlich ist.
ZEIT: Wo würde Einstein heute landen?
- Datum 13.10.2005 - 14:00 Uhr
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- Quelle (c) DIE ZEIT 13.10.2005 Nr.42
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Hoppla, das war etwas schnell. Erstmal die beckmesserische Anmerkung, dass natuerlich 10 hoch 500 "Stringtheorien" gemeint sind, also eine 1 mit 500 Nullen. Das macht das Problem aber nur groesser.
Was in dem Interview nicht klar wird, ist dass das, worauf sich diese Zahl bezieht, die vermutete Zahl nicht von wirklich verschiedenen Stringtheorien sind, davon gibt es nach wie vor ein bis fuenf, je nach Zaehlung. Vielmehr handelt es sich dabei um die Zahl der stationaeren Zustaende in der Theorie.
Fuer so eine Zaehlung gibt es eine genaue Analogie aus dem taeglichen Leben: Die Elektrodynamik, beschrieben in den Maxwellgleichungen, ist die Theorie all solcher Phaenomene wie Magnetismus, Elektrezitaet, Licht und Radiowellen.
Nur ist es in den Grenzen der Theorie moeglich, jedes moegliche Lied im Radio zu uebertragen, die Elektrodynamik erlaubt sowohl Bach als auch Dieter Bohlen. Wenn das entsprechende Radioprogramm "in der Luft" zwischen Radiosender und -empfaenger ist, sind diese Radiowellen verschiedene Zustaende der Maxwellschen Theorie. Niemand wuerde sich darueber aufregen, dass es mindestens so viele Zustaende in der Maxwelltheorie gibt, wie es Lieder gibt.
Nur wenn man sich eine "Radiotheorie" erhofft, die vorhersagt, welches Lied erklingt, wenn ich mein Radio einschalte, wird man von der Maxwelltheorie enttaeuscht sein. Diese enthaelt naemlich mindestens so viele verschiedene Radiotheorien, wie es Lieder gibt.
Genauso ist es mit der Stringtheorie: Diese hat eben moeglicher Weise 10^500 Zustaende, aber sie sind eben nur die Zustaende einer einzigen Theorie. Nur als 'Teilchentheorien', die den Radiotheorien entsprechen, sind es entsprechend viele Theorien.
Umgekehrt ist, wenn ich recht informiert bin, der angebich messbare Effekt der Schleifentheorie eine Verletzung der sogenannten Dispersionsrelation, dh der Lorentzinvarianz der speziellen Relativitaetstheorie. Diese kommt dort zustande, weil diese Theorie die Symmetrie zwischen Raum und Zeit zerbricht. Es wuerde mich aber nicht ueberraschen, wenn dies ein "das Kind mit dem Bade wegwerfen" ist.
Alle diese Argumente und noch mehr gibt es in ausfuehrlicher in meinem Blog:
http://atdotde.blogger.com
insbesondere die beiden Artikel ueber meine Eindruecke von der Konferenz (The Others und folgender), die Radiotheorie wird im Artikel "Theory and Practice" erlaeutert (ist schon etwas aelter).
Viel Spass
Dr. Robert Helling
Physiker und zugegebener Massen Stringtheoretiker
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