Vielleicht muss man sich Teilchenphysiker als Teilnehmer einer Polarexpedition vorstellen. Einer sehr langen, sehr mühsamen Reise zum Südpol. Der Weg ist weit, Schneestürme erschweren die Sicht, der Wind weht rau. Die Sonne haben die Männer und Frauen schon seit Längerem nicht mehr gesehen. Aber ihr Ziel ist klar, trotz der antarktischen Finsternis: Sie wollen erforschen, was die Welt im Innersten zusammenhält, wie es seit Faust so schön heißt. Und das bedeutet im Moment: den Urknall entschlüsseln, in dem vor 13,8 Milliarden Jahren unser Universum entstand.

Im Verlauf der Expedition sind einige der Naturforscher zu Legenden geworden. Dazu gehört auch der Schotte Peter Higgs, der in diesem Jahr mit François Englert den Physiknobelpreis erhalten hat. Higgs hat im Jahr 1964 ein Elementarteilchen vorhergesagt, das im vergangenen Jahr nach mühsamer Suche am Genfer Riesenbeschleuniger LHC nachgewiesen wurde.

Aber das Higgs-Boson, populärwissenschaftlich fehlgedeutet als "Gottesteilchen", ist nicht das Ende der Reise. Bis zum Südpol ist es noch ein weiter Weg. Seit 350 Jahren sind die Physiker schon unterwegs. Anfangs eilten sie ihrem Ziel mit Riesenschritten entgegen. Doch je näher sie dem Ziel kommen, desto mühsamer wird die Reise. Es ist gar nicht mehr so klar, ob das ganze Unternehmen überhaupt zum Ziel führen kann.

Die Kompassnadel dreht sich wild im Kreis. Die Zweifler unter den Forschern tuscheln so laut wie lange nicht mehr: Müssen wir das waghalsigste Abenteuer der modernen Wissenschaft unvollendet abbrechen? Existiert das Ziel, von dem wir träumen, vielleicht überhaupt nicht?

Der Entdecker des Kompasses kann nichts für den Schlamassel. Er saß im Garten eines britischen Weilers namens Woolsthorpe-by-Colsterworth, es war im Jahr 1664 oder 1665, so genau ist das nicht überliefert. Jedenfalls kam ihm dort die entscheidende Idee. Angeblich fiel ein Apfel vom Baum. Isaac Newton jedenfalls erkannte: Die Schwerkraft lässt nicht nur Äpfel auf den Boden fallen – alle Massen ziehen einander an, und das lässt sich mit einer einzigen, einfachen Formel beschreiben.

Seither diente die Mathematik Generationen von Gelehrten als Orientierungshilfe auf dem Weg zur Wahrheit. Die Formelsprache leitet sie beim Verständnis der Naturerscheinungen, sie ist ihr Kompass und Wegweiser bei dem Versuch, das Chaos der Realität zu bändigen.

Eines der ersten Expeditionsmitglieder, das auf dem Weg zum Pol den Wert dieses Kompasses erkannte, war James Clerk Maxwell, im polaren Schneesturm erkennbar an seinem mächtigen Zausebart. Maxwell sah sich im 19. Jahrhundert mit einer verwirrenden Vielfalt elektrischer und magnetischer Phänomene konfrontiert. Doch mithilfe der Mathematik verwandelte er das Chaos in Schönheit; er formulierte vier elegante Gleichungen, die eine profunde Wahrheit offenbarten: Magnetische und elektrische Kräfte sind zwei Facetten desselben Naturphänomens. Die "Elektrodynamik" war geboren, sie ermöglichte Stromleitungen, Glühbirnen und Radios.

Doch schon kurz nach Maxwells Entdeckung stand die Polarexpedition plötzlich an einem Scheideweg. Eine Gruppe von Männern wollte ein geheimnisvolles Fluidum ausgemacht haben – den "Äther", eine hypothetische Trägersubstanz für die elektromagnetischen Erscheinungen. Ohne Äther kein Licht. Die anderen glaubten fest, auch ohne solch eine Hilfskonstruktion auszukommen, die Wellen würden sich auch im völlig leeren Raum ausbreiten. Ende des 19. Jahrhunderts widerlegten mehrere Experiment die Äther-Hypothese. Die Expedition war kurz davor, kehrt zu machen.

Doch zwei große Durchbrüche zu Beginn des 20. Jahrhunderts brachten die Physiker wieder auf die richtige Fährte. Die Quantenphysik und die Allgemeine Relativitätstheorie offenbarten die wahre Natur von Licht, Raum und Zeit. Erstere beschreibt das Innerste der Materie als Wechselspiel von Elementarteilchen und Feldern. Letztere macht die Schwerkraft zu einer Eigenschaft des Weltraums: Jede Masse verbeult ihn, wie eine Perle ein gespanntes Seidentuch. Die geistigen Väter der beiden großen Theorien, Albert Einstein sowie Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger und Paul Dirac, ließen sich erneut von der Mathematik leiten – dass ihre Theorien die Wirklichkeit beschreiben, zeigte sich erst Jahre später.