Leseproben:


Vorbemerkungen des Autors

 Von früh an lernen wir eine Menge Phänomene, Naturgesetze, und was Menschen im Laufe der Zeit zu einer Fülle von Problemen gesagt oder gedacht haben. In teils sehr apodiktischer Weise werden wir von Ideologien, Philosophie und Religion mit ihren grundverschiedenen Ansichten über unsere Welt konfrontiert und hören ziemlich bruchstückhaft, zumeist aber nicht weniger dogmatisch, wie die Physik unser Universum sieht.

Leider ist davon all zu vieles bereits arg überholt, da schon längst als irrig erkannt. So manches anderes Wissen wurde im Laufe unserer Kulturgeschichte aus unterschiedlichsten Gründen verfälscht: Einiges davon aus hehren Zielen, weil man meinte, dadurch die Verständlichkeit zu verbessern, wie bei Teilen der Newton’schen Mechanik. Wir kennen aber auch Fehlinformationen, die aus purem Eigennutz bewusst in die Welt gesetzt worden sind, wie etwa die Behauptung, im  Mittelalter hätten wir an eine scheibenförmige Erde geglaubt.

Das vorliegende Buch katapultiert uns in lockerer und allgemein verständlicher Weise – immer aber fachlich völlig korrekt – in eine Weltsicht, die ins 21. Jahrhundert passt. Es räumt mit so manchen Fehlinformationen und Verfälschungen auf und zeigt uns die tatsächlichen Bedeutungen von „Materie“, „Gott“, „Zeit“ und „Raum“.

Wir erfahren, was unsere physi­kalischen Theorien zu unse­rem Weltver­ständnis beitragen können, was die Religionen, die Philo­so­phie und die Ideolo­gien. Es zeigt uns auch, wie rational und objektiv die Naturwissenschaft ist, welchen Standpunkt die mechanistische Physik vertreten hat, und was die moderne Naturwissenschaft kann und will.

Es war dabei hilfreich, dass sich der Autor seit Jahren bemüht, die moderne Physik „alltagstauglich“ zu machen, indem er sie fachlich korrekt in eine ver­­ständ­liche Sprache und Begriffswelt übersetzt, um so ihre Einbindung in das allgemeine Kulturleben zu ermöglichen – frei nach dem Motto „Unser Wissen muss einfach und verständlich werden“. Zwei Bücher sind dazu von ihm bereits erschienen: Die Werkstatt der Natur – Eine moderne Einführung in die Quantentheorie (ISBN 3-900 799-628) und Das kosmische Spiel – Die verständ­liche Welt der Relativitätstheorie (ISBN 3-900 799-63-6).

Die zweite Schiene zu dem vorliegenden Buch ist eine bislang völlig unbemerkte, aber um so erstaunlichere Parallele, die den Autor seit seinen Studententagen fasziniert: Die Phy­sik benötigt drei transzendente Begriffe – in Abgrenzung zur Philosophie – als im Rahmen ihrer Wissenschaft nicht mehr hinterfragbare Basis ihrer selbst, und der christliche Gott der Dreifaltigkeit wird als drei verschie­dene Personen in einem We­sen geglaubt.

Der Autor ist daher seit langem um eine möglichst geschlossene Welt­an­schau­ung bemüht, die na­tur­wissenschaft­liches Arbeiten und den Glau­ben an den christ­lichen Gott als harmonisch ver­ein­­bar ausweist. Das vorliegende Buch ist ein erstes Ergebnis seiner diesbezüglichen Gedanken. Er bemühte sich nach bestem Gewissen um sachliches, objektives Erzählen und unterscheidet rigide zwischen verifizierbaren Tatsachen und seinen persönlichen Ansichten, wie der geneigte Leser unschwer zu konstatieren vermag.

 

Jänner 2010                                                                                                                                       Josef Tomiska








1.         Der Geist und die Materie

Es gibt keine unbestrittene Wahrheit.
Voltaire
Was ist Wahrheit?
Pontius Pilatus (Joh. 18–38)

1.1.      Die Fronten


Naturwissenschaft und Gott werden insbesondere seit dem Aufkommen des mechanistischen Weltbildes im 19. Jahrhundert gerne als Schlagwörter für völlig unvereinbare Weltanschauungen gebraucht. Dass sich Vertreter unterschiedlicher Weltsichten bisweilen hart bekämpfen, ist nichts Neues, denn seit je befehden sich Philosophen und Religionen unter- und gegeneinander, jeder in der vollen Überzeugung, die „wahre“ Wahrheit zu kennen.
    Neu hingegen ist, dass sich mit den Erfolgen der neuzeitlichen Naturwissenschaft eine bis dahin unbekannte Ebene der Wissenserkenntnis aufgetan hat, die auf der Nachprüfbarkeit mithilfe von gezielten Experimenten beruht. Die modernen Materialisten und Deterministen sind überzeugt, dass ihre Weltsicht auf dieser naturwissenschaftlichen Methode beruht und deshalb jeder anderen Weltanschauung überlegen sein muss. Gottesgläubige hingegen berufen sich für ihre Welterklärungen oft auf höhere Wahrheiten.
    Einer der Hauptstreitpunkte ist die Kernfrage einer jeden Weltanschauung, was das eigentlich „Wirkliche“, der „Urgrund“ unseres Universums ist, der gerne das „Absolute“ (lat.: abgelöst) oder „Unbedingte“ genannt wird, weil er allein aus sich selbst heraus existiert. Dieses „Absolute“ („Unbedingte“) muss in jeder Weltsicht von allem anderen völlig unabhängig existieren können, es muss sich „selbst genug“ sein und ermöglichen, dass sich die Existenz aller anderen Dinge unserer Welt darauf zurückführen lässt.     
    Auf der Erklärungssuche, was dieses Absolute denn sei, wurden im Laufe unserer Kulturgeschichte die beiden Begriffe „Materie“ und „Geist“ geprägt. Die Spiritualisten („spiritus“ [lat.]: Geist) sind von einer eigenständigen Existenz des „Geistes“ überzeugt, die sich keinesfalls auf irgendwelche „natürliche“, physiologische Vorgänge zurückführen lässt. Im Spiritualismus werden also das „Körperliche“ und das „Geistige“ als zwei radikal verschiedene und getrennte Substanzen aufgefasst. Viele Spiritualisten – insbesondere die Idealisten – sehen den „Geist“ sogar als das grundlegend Wichtigere in unserer Welt an, nämlich als das einzig „Absolute“.
    Die modernen Materialisten dekretieren hingegen, dass es den „Geist“ als eigenständige Existenz gar nicht gibt, sondern alles durch die „Materie“ bedingt wird. Sie fühlen sich in ihrer Position dadurch bestärkt, dass der „Geist“ kein Teil der physikalischen Begriffswelt ist. Diese „Materie“ ist für sie daher das einzig „Absolute“, denn sie bringt ihnen zufolge sämtliche von uns wahrgenommenen Dinge und Vorkommnisse dieser Welt hervor. Auch unser menschliches Bewusstsein, unsere Gedanken und Ideen sind nach Auffassung der Materialisten reine Erscheinungsformen dieser „Materie“ bzw. können auf solche zurückgeführt werden: Das „Geistige“ ist für sie bloß eine Folge von materiell körperlichen Prozessen.

1.2       Der Geist

Der „Geist“ der Spiritualisten, der philosophische Begriff des „Geistes“ also, hat nichts mit den „Geistern“ zu tun, denen wir in Naturreligionen und im Aberglauben begegnen. Für Thales von Milet (640/624–546[?] v. Chr.), der traditionell als Begründer der Philosophie gilt und von Platon zu einem der sieben Weisen des Altertums gezählt worden ist, gab es noch keinen „Geist“. Er sah im „Wasser“ den Urgrund (griech.: arché) allen Seins und allen Geschehens, allerdings galt es ihm noch als lebendig und als Inbegriff allen Feuchtens.

Der Begriff des „Geistes“ wurde erst etwa hundert Jahre später durch Heraklit von Ephesus (ca. 544–484) in unsere europäische Kulturgeschichte eingebracht, ist aber seither praktisch aus keiner Weltanschauung mehr wegzudenken. Er wurde und wird jedoch in so vielfältiger Weise gebraucht, dass sich kaum ein gemeinsamer Nenner finden lässt. Dieses Schicksal teilt er – wie wir bald sehen werden – mit seinem Gegenspieler, der „Materie“.

Heraklit nannte ihn „logos“ (griech.: Wort, Vernunft, Begriff), er dachte ihn als eine ordnende Weltkraft, eine ewige Weltstruktur, die überall enthalten ist und alle Geschehnisse unserer Welt steuert. Dieser „logos“ verbleibt nach Heraklit für uns eine völlig undurchschaubare „All-Vernunft“, die „nicht will und doch will mit dem Namen des ‚Zeus‘ benannt werden“. Er wollte offenbar damit sagen, dass die Bezeichnung seines „logos“ mit dem Namen „Zeus“ deshalb versagen muss, weil diese seine Welt bestimmende Kraft nicht mit dem Gott der damaligen griechischen Volksreligion identisch war. Aber sie schien ihm andererseits deshalb gerechtfertigt, weil mit „Zeus“ auch jene göttliche Realität bezeichnet worden war, die alles ist und sich in alles verwandeln kann.

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1.3       Die Materie

Die Materialisten verstehen sich im radikalen Gegensatz zu den Idealisten, für sie ist die „Materie“ geradezu die Inkarnation aller Erkenntnisse und Ursachen. Sie glauben felsenfest, dass die Materie das Bestimmende, die Grundlage und Ursache des gesamten Seins ist. Sie soll ihrer Überzeugung nach auch unser Bewusstsein bewirken. Die Materie wird als der Urgrund des gesamten Universums definiert, aber die Materialisten bleiben uns schuldig zu erklären, was genau sie unter ihrer „Materie“ verstehen!

    Sie können es nicht, denn niemand von uns kann schlüssig definieren, was unter Materie genau zu verstehen ist – selbst wenn wir seit der antiken Philosophie viel darüber räsoniert haben! Weder die Philosophie noch die Naturwissenschaft kann uns schlüssig erklären, was wir unter „Materie“ zu verstehen haben. Im weit verbreiteten achtbändigen Lehrbuch der Experimentalphysik von Bergmann-Schaefer finden wir zwar die Erscheinungs- und Strukturformen der Materie, aber keine explizite Definition der „Materie“.

    In Meyers Physik-Lexikon werden wir allerdings fündig: „Materie ist der Inbegriff des Stofflichen, und ihre Grundeigenschaft ist die Masse.“ Die Bedeutung des „Stoffes“ müssen wir uns aber aus anderen Quellen suchen. Chemiebücher erklären uns zumeist, dass die Chemie die Lehre von den Stoffen und deren Veränderungen sei, aber meist ebenfalls nicht, was wir uns unter „Stoff“ vorzustellen haben. „Stoff“ und „Substanz“ werden dabei im Allgemeinen weitgehend synonym gebraucht.

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Max Planck (deutscher Physiker, 1858–1947; Nobelpreis für Physik 1918), der Begründer der Quantentheorie für die Vorgänge im submikroskopisch Kleinen, war überzeugt, dass es gar keine „Materie an sich“ gibt. Für ihn bestand Materie nur durch eine Kraft, welche die Atomteilchen in Schwingung bringt und zusammenhält. Hinter dieser Kraft war für Max Planck ein bewusster intelligenter Geist anzunehmen. Dieser Geist war für ihn der Urgrund der Materie. Er sagte: „So scheue ich mich nicht, diesen geheimnisvollen Schöpfer ebenso zu nennen wie ihn alle alten Kulturvölker der Erde genannt haben – ‚Gott‘!“

 
1.5       Religion

 

Der britische Physiker Paul Dirac (1902–1984), Schöpfer der relativistischen Quantentheorie der Elektronen (die zur Entdeckung der Antimaterie führte), für die er 1933 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, war dagegen überzeugter Atheist und Kommunist. In einem Gespräch mit seinem kongenialen deutschen Kollegen Werner Heisenberg (1901–1976; Nobelpreis für Physik 1932 für die nach ihm benannte Unschärferelation), das dieser in seinem Buch Der Teil und das Ganze: Gespräche im Umkreis der Atomphysik wiedergibt, zeigt sich Dirac verwundert:

„Ich weiß nicht, warum wir hier über Religion reden. Wenn man ehrlich ist – und das muss man als Naturwissenschaftler doch vor allem sein –, muss man zugeben, dass in der Religion lauter falsche Behauptungen ausgesprochen werden, für die es in der Wirklichkeit keinerlei Rechtfertigung gibt.

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3.         Die kopernikanische Wende

Aristoteles hatte ganz recht, wenn er sagte,

Zweifel sei der Weisheit Anfang.

Voltaire

3.1       Der aristotelische Kosmos

Mit Aristoteles begann die Naturwissenschaft im engeren Sinne. Bei ihm war „Natur“ allerdings eher eine Bestimmung des einzelnen Seienden als eine Bestimmung der Welt als Ganzes, wenngleich auch Aristoteles die Welt als eine geordnete Ganzheit verstand. Wie bei den anderen antiken Naturforschern, stand bei Aristoteles das Phänomen der Bewegung im Vordergrund. Er verstand die „Natur“ als dasjenige „Etwas“, welches das Prinzip seiner Bewegung in sich selbst trägt, sowohl für die räumliche Fortbewegung als auch für die Entwicklung.

Damit war die innere Zielgerichtetheit des Naturgeschehens, das „Prinzip der Teleologie“, die entscheidende Eigenschaft seines Naturbegriffes. So betrachtete er es als die Natur der Samen, sich zu Pflanzen zu entwickeln. Entsprechend hatte jedes Ding seinen natürlichen Platz in der Welt, in der die leichten Dinge nach oben steigen, während die schweren sich zur Erde hin bewegen. Aristoteles unterschied daher zwischen einer natürlichen Bewegung, nach der sich die Dinge zu ihrem natürlichen Ort bewegen, und einer erzwungenen, nach der ein Ding von Menschen in eine bestimmte Richtung gezwungen wird. Die Weiterentwicklung dieser Beobachtung führte zu einer Unterscheidung zwischen Natur und Kultur: Kultur als das vom Menschen Hervorgebrachte im Gegensatz zur Natur als demjenigen an den Dingen, das nicht von Menschen erzeugt wird.

Er prägte für mehr als 2000 Jahre unser Weltbild. Die Physik des Aristoteles ging von einem kugelförmigen Universum aus, in dessen Mittelpunkt die Erde ruhte. Das Universum sollte völlig von Materie erfüllt sein, wobei Aristoteles zwischen den vier Elementen der irdischen Welt und dem kristallenen Äther der Himmelssphären unterschied. Für Aristoteles bildete die kugelförmige Erde den ruhenden Mittelpunkt des Weltalls.

Wie uns Bild 4 zeigt, wurde die Erde von kristallenen Himmelssphären umgeben gedacht. Die innerste Kugelschale trug den Mond, die folgenden waren Sitz der Sonne und der verschiedenen Planeten. Die äußerste Sphäre war das Himmelsgewölbe, an dem die Fixsterne befestigt waren. Außerhalb dieser Sphäre war nichts, nicht einmal Raum. Denn eine der Grundlagen des aristotelischen Systems besagte, dass es keinen leeren Raum gäbe. Raum war nur zusammen mit Materie denkbar und so konnte es außerhalb der Fixsternkugel weder Raum noch Materie geben.

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3.3       Wie die Erdkugel zur Scheibe wurde

Wie kam eigentlich das Mittelalter zum Glauben an eine scheibenförmige Erde? Sämtliche Astronomen und Astrologen des Mittelalters benutzten für ihre Berechnungen das ptolemäische System, in dem die Erde ebenso Kugelgestalt hatte wie im aristotelischen Himmelssystem. Auch bereits die Pythagoräer und danach die meisten anderen antiken Philosophen waren überzeugt, dass die Erde nur kugelförmig sein könne. Sie hatten sogar ihren Umfang auf 10 Prozent genau gemessen.

Insbesondere der deutsche Romanist Reinhard Krüger, der österreichische Philologe Rudolf Simek sowie der amerikanische Historiker J. B. Russell fanden nach umfangreichen Recherchen seit den 1990er-Jahren heraus, dass weder die kirchlichen noch die weltlichen Gelehrten der Spätantike und des Mittelalters geglaubt hatten, die Erde wäre eine Scheibe. Einzig die beiden Kirchenväter Laktantius und Severianus von Gabala sowie der ägyptische Mönch Indikopleustes vertraten diese Ansicht. Doch deren Weltsicht galt als zu abartig, als dass sie im Mittelalter gelehrt worden wären. Erst neuzeitliche Gelehrte entdeckten deren Schriften wieder und schufen mit ihrer Hilfe die Scheibenlegende.

Mit Ausnahme dieser drei Autoren gab es im christlichen Mittelalter niemanden, der eine Flacherde vertreten hätte. Die Polemik, die dem Mittelalter ein Weltbild mit einer Erdscheibe zuschrieb, setzte zunächst zaghaft, aber doch zu Beginn des 17. Jahrhunderts ein. Vermutlich wollte man das stark kirchlich beeinflusste Mittelalter – und damit die Kirche selbst – als besonders primitiv und wissenschaftsfeindlich erscheinen lassen. Dadurch konnte man die eigene Zeit als naturwissenschaftlich ausgerichtetes, „aufgeklärtes Zeitalter“ – vor allem mit dem neuen, mechanistischen Weltbild sowie dem aufkommenden Positivismus und Materialismus – als weit überlegen erscheinen lassen. Papst Silvester II. (950–1003) etwa verfasste Abhandlungen darüber, wie man Erdgloben herstellte und welchen exakten Umfang die Erde hatte. Der Kirchenlehrer Hermann der Lahme (1013–1054) benützte solche Globen in seinem Unterricht. Krüger entdeckte insgesamt ein helles, modern denkendes Mittelalter. Dazu passt gut, dass der Philosoph, Theologe und größte Kirchenvater Augustinus (354–430) – der selbstverständlich von der Kugelgestalt der Erde überzeugt war – extrem moderne Ansichten über die „Zeit“ hatte.

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5.         Unser Erkenntnis- und Vorstellungsvermögen

                                                                     Da streiten sich die Leut’ herum,
                                                                           oft um den Wert des Glücks,
                                                                                   der eine heißt den andern dumm,
                                                                                   am End’ weiß keiner nix!
                                                                                 J. Nestroy, Hobellied

 5.1       Wissenschaft

Erstaunlicherweise können wir im doch so ausgezeichneten Philosophielexikon von Rowohlt zwar nicht nachlesen, was allgemein unter „Wissenschaft“ zu verstehen sei, finden aber die Definition der „Naturwissenschaft“: „Bezeichnung für die empirischen Wissenschaften, die die Natur und deren Bewegungsgesetze erforschen. Zu den Naturwissenschaften zählen u. a. Astronomie, Physik, Chemie, Biologie ... Die sogenannten exakten Naturwissenschaften bedienen sich mathematischer Methoden und eines mathematischen Begriffsapparats in der Entwicklung und Formulierung von Theorien und Gesetzmäßigkeiten.“

Jetzt müssen wir nur noch klären, was wir unter „Natur“, „Wissenschaft“, „Bewegungsgesetze“, „erforschen“ etc. zu verstehen haben. Das Konversationslexikon von Brockhaus gibt uns Auskunft, dass „Wissenschaft der Inbegriff des durch Forschung, Lehre und überlieferter Literatur gebildeten, geordneten und begründeten, für gesichert erachteten Wissens einer Zeit ist; auch die für seinen Erwerb typische methodisch-systematische Forschungs- und Erkenntnisarbeit sowie ihr organisatorisch-institutioneller Rahmen“. Unter „Forschung“ haben wir dabei „die Gesamtheit der methodisch-systematischen, schöpferisch-geistigen Bemühungen im Rahmen der Wissenschaft zu verstehen, die zur Gewinnung neuer, allgemein nachprüfbarer Erkenntnisse unternommen werden“.

Wenngleich diese Formulierungen ein wenig nach Zirkeldefinitionen klingen, ist doch die Forderung nach allgemeiner Nachprüfbarkeit deutlich akzentuiert. Damit wird das, was wir unter „Wissenschaft“ verstehen, grundsätzlich von der Spekulation unterschieden, obwohl jede „Wissenschaft“ zu jeder Zeit auch Ordnungsprinzipien braucht, die aus gewohnten Denkmustern und/oder Wunschvorstellungen stammen und daher Glaubensangelegenheiten darstellen.

 
5.2       Die Physik

In der Physik beschäftigen wir uns mit dem Aufbau und Werden unserer Welt. Aber anders als in Philosophie und Religion versuchen wir in der Naturwissenschaft, Erklärungen für die Ereignisse und Erlebnisse zu finden, ohne auf Geister, Dämonen oder Götter zurückgreifen zu müssen. Dabei bleibt die Frage absichtlich und vorsätzlich ausgeklammert, ob es solche „höhere“ Mächte gibt oder geben könnte. Die Wissenschaft der Physik interessiert sich einzig dafür, inwieweit wir Menschen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Eindrücken, die wir in unserer Welt erleben, herstellen können – und zwar ausschließlich aufgrund von weltlichen Gesetzmäßigkeiten.

Von Philosophie und Religion wurde die Physik dadurch abgekoppelt, dass wir Begriffe wie Geister, Gott und Seele absichtlich und ausnahmslos aus ihrem Wortschatz ausgeschlossen haben. Das bedeutet keineswegs, dass die Menschen, die sich berufsmäßig mit Naturwissenschaft beschäftigen, weder philosophische Vorlieben haben, noch religiös sein dürfen. Im Gegenteil! Die Geschichte unserer Naturwissenschaft zeigt, dass sich die überwältigende Mehrheit auch der erfolgreichsten Physiker immer sehr stark mit philosophischen Fragen beschäftigte und eine Reihe von ihnen religiös waren und sind.

Die Einschränkung bedeutet nur, dass wir in der Physik für Erklärungen, warum Erscheinungen in der Natur so und nicht anders beobachtet werden, sämtliche Begründungen der Art „Das ist Gottes Wille“ oder „Das ist die Macht der Geister“ ausschließen. Die grundlegenden Fragen nach der Herkunft der physikalischen Gesetzmäßigkeiten und dem „Warum“ der Existenz der Natur als Ganzes werden damit ebenfalls aus dem Arbeitsgebiet der Naturwissenschaft ausgeschlossen. Diese Fragen gehören nach dem Arbeitsverständnis der Physik zu den Gebieten der Philosophie und Religion.

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6.         Gott

                                                                                                                                                                                       Was ist ein Name? Was uns Rose heißt,
                                                                                                                                                   wie es auch hieße, würde lieblich duften.
                                                                                                                                                                                       Shakespeare, Romeo und Julia

 6.1       Newton, Voltaire und Einstein

Die physikalischen Theorien hatten für Newton dort zu enden, wo ihre Gültigkeit endet, nämlich „in der Überantwortung aller endlichen Weltmodelle an den unendlichen, alles umspannenden Pantokrator“. Darin offenbart die Natur ihre Schwäche, diese zweite Seite von ihr, das Unvermögen, aus eigener Kraft zu bestehen. Die Natur selbst wies für Newton auf eine „erste Ursache“ hin, die für ihn nicht aus ihr selbst kommen konnte. Welch ein Unterschied in Newtons eigentlichen Gedanken zu dem, was die Nachwelt und insbesondere die Materialisten daraus gemacht haben!

„Im unbegreiflichen Weltall offenbart sich eine grenzenlose Vernunft“, sagte Albert Einstein und auf die Frage nach Gott antwortete er: „Die gängige Vorstellung, ich sei Atheist, beruht auf einem Irrtum. Wer sie aus meinen wissenschaftlichen Thesen (Anm. des Verf.: seinen beiden Relativitätstheorien) herausliest, hat diese kaum verstanden.“ Für den Schweizer Mikrobiologen und Genetiker Werner Arber (*1929; Nobelpreis 1978) wiederum „ist Gott der, der sich etwas selbst Organisierendes erschaffen hat. Er war schlau genug, so zu planen, dass er nicht eingreifen muss.“

Voltaire, eigentlich François Marie Arouet (1694–1778), der wohl bekannteste Vertreter der französischen Aufklärung, schrieb über den Glauben an Gott:

„Wer ist vom wahren Glauben erfüllt? Wer ist ‚Deist‘? Derjenige, der zu Gott sagt: ich bete dich an und diene dir? Derjenige ist es, der zum Türken, zum Chinesen, zum Indianer und zum Russen sagt: ich liebe dich. Es ist nach dem buchstäblichen Verstande nichts gewisser, als was der Kanzler Francis Bacon gesagt hat, dass nämlich ein wenig Philosophie den Menschen zum Atheisten, viel Philosophie hingegen zur Erkenntnis eines Gottes führe. Solange man mit Epikur glaubte, dass der blinde Zufall regiere, oder mit Aristoteles und verschiedenen alten Gelehrten der Meinung war, dass nur die Fäulnis Neues hervorbringe und die Welt von Materie und Bewegung alleine lebe, so lange konnte man nicht an die Vorsehung glauben. Allein seit man die Natur beobachtete, um ihren Gesetzen zu folgen, seitdem man wahrgenommen hat, dass alles seinen Keim hat, seitdem man mit Zuverlässigkeit erkannt hat, dass ein Pilz ebenso viel wie jede Welt das Werk einer unendlichen Weisheit ist – seitdem haben die, welche denken, angebetet, wo ihre Vorgänger Gotteslästerungen verbreiteten. Die Naturkünder sind die Herolde der Vorsehung geworden; ein Katechet lehrt Gott den Kindern, ein Newton beweist ihn den Weisen.

Wer in Gott nur ein unendlich mächtiges Wesen und in seinen Geschöpfen bloß wunderbare Maschinen sieht, der hat ebenso wenig Religion wie ein Europäer, der den König von China bewundert, ein Untertan dieses Fürsten ist. Allein derjenige, der glaubt, dass Gott zwischen sich und uns Menschen ein Verhältnis zu setzen für nötig befunden hat, dass er sie frei, zum Guten wie zum Bösen fähig geschaffen und allen die gesunde Vernunft, diesen Naturtrieb des Menschen, worauf das natürliche Gesetz gegründet ist, mitgeteilt hat, wer das glaubt, hat eine Religion. Unsere geoffenbarte Religion selbst ist und kann nichts anderes sein als dieses natürliche Gesetz.“

Eigentlich schade, dass die Schriften dieses Mannes bis in die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts auf dem römisch-katholischen Index der verbotenen Bücher standen und nicht wenigstens Teile daraus Pflichtlektüre für alle wissenschaftlich und philosophisch Interessierten wurden.

 6.2          Fimbultyr

 „Doch nach der Finsternis kommt die Morgendämmerung. Die Erde taucht erneut aus dem Meer, wieder grün und schön, und Saat wächst aus den Feldern. Und wo zuvor noch Möwen auf den schaukelten Wellen tanzten, wiegen sich nun goldene Ähren im Wind. Die Götter, darunter auch Balder (Anm. der Verf.: Der Gott der Trauer, Sohn von Odin und Frigg) erwachen zu neuem Leben.

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8.         Ein modernes Weltbild

Dreißig Speichen treffen die Nabe/
Die Leere dazwischen macht das Rad.
Lehm formt der Töpfer zu Gefäßen/
Die Leere darinnen macht das Gefäß.
Fenster und Türen bricht man in Mauern/
Die Leere damitten macht die Behausung.
Das Sichtbare bildet die Form eines Werkes.
Das Nicht-Sichtbare macht seinen Wert aus.
Laotse, Tao Te King

 8.1       Das Prinzip der lokalen Freiheit

 
Die moderne Physik zeigt uns, dass unsere Erkenntnisfähigkeit prinzipiellen Beschränkungen unterworfen ist: Seitdem wir erkannt haben, dass wir weder unendlich schnell noch unendlich fein beobachten können, müssen wir uns damit abfinden, dass uns Menschen massive Beobachtungsgrenzen gesetzt sind, die wir durch nichts in der Welt umgehen können. Diese Beschränkungen können wir unter keinen Umständen aufheben.

Heisenberg hat diesen Sachverhalt im Wirkungskreis der Quantenmechanik mit seiner berühmten Unschärferelation zum ersten Mal ausgedrückt: Weil wir zu jeder Beobachtung eines Geschehnisses die Übertragung von mindestens einem Planck’schen Wirkungsquant h  brauchen, können wir das Zusammenspiel von zwei Naturgrößen, deren Produkt die Wirkungsgröße ergibt, immer nur bis auf ein Wirkungsquant genau ermitteln.

Insbesondere gilt dies für die gleichzeitige Bestimmung von Zeit und Energie sowie von Ort und Impuls. Je präziser wir etwa den Ort eines Atomelektrons vermessen, desto verschwommener verhält sich sein Impuls und vice versa. Messtechnisch wird uns dieser Sachverhalt sofort evident: Licht entsteht oder wird absorbiert durch den Bahnwechsel eines Atomelektrons. Wie sollen wir dann mit Licht etwa seinen Aufenthaltsort vermessen?

Und wenn es uns durch Tricks doch gelingt, dann verändern wir dabei seinen Bewegungszustand – und damit seinen Impuls. Für die Gegenstände unserer Umwelt ist diese Beschränkung ohne Bedeutung, da für sie die Wirkungseinheit viel zu winzig ist und die Auswirkungen der Unschärferelation weit unter jeglicher denkbaren Messgenauigkeit liegen.

Zusammen mit der Unschärferelation von Zeit und Energie ergibt sich daraus, dass wir in unserer Mikrowelt entweder nur ein scharfes kinematisches Bild des raum-zeitlichen Verhaltens der Geschehnisse ermitteln können oder nur die genaue Kenntnis der dazu notwendigen Impuls- und Energiebewegungen, unter Preisgabe des Wunsches, auch über die örtlichen und zeitlichen Abfolgen der Ereignisse Bescheid zu erhalten. Denn: Je schärfer das kinematische (Raum-Zeit) Bild, desto ungenauer das dynamische (Impuls-Energie) Bild und umgekehrt.

Die Heisenberg’sche Unschärferelation erzwingt, dass wir in unserem Universum keine geometrisch scharf gezeichneten Bahnkurven finden können. Die dadurch erzeugten Unsicherheiten sind ein Bauprinzip unseres Universums, das zweischneidige Bedeutung besitzt: Einerseits ermöglicht nur der diese Unschärfen bedingende digitale Charakter der Wirkung einheitliche Baupläne für die Atome unserer Elemente, andererseits lassen sich ihretwegen jedoch die gegenseitigen Wechselwirkungen nicht mehr exakt bestimmen, wodurch ein gewisses Maß an Unbestimmtheiten in unseren Kosmos hineingezwungen wird.

Dabei erhebt sich sofort die Frage, ob ein vollständiger Determinismus in einem so komplexen Gefüge, wie unser Universum es zweifellos darstellt, überhaupt durchführbar wäre. Oder ob nicht gerade in den durch die Unschärferelation bedingten lokalen Freiheiten jenes Prinzip zu finden ist, welches es den Geschehnissen in unserem Kosmos gestattet, sich selbst dynamisch zu regeln. Vielleicht stellen diese lokalen Freiheiten sogar das Werkzeug dar, unser Weltall seine Entwicklung dynamisch selbst finden zu lassen und dabei jederzeit stabil zu bleiben.

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9.         Conclusio

In meiner Religion gibt es keine Philosophie.

Michael Faraday 

Ich fühle Mut, mich in die Welt zu wagen.

                                                                                                                         Goethe, Faust

 9.1       Verzicht auf Bilder vom Unvorstellbaren

 
Selbstverständlich brauchen wir nach wie vor zu jeder Zeit Halt, haben wir Bedarf an Erklärungen und Vorstellungen, die es uns ermöglichen, all die Eindrücke und Erlebnisse zu „verstehen“, mit denen wir tagtäglich konfrontiert werden – in der prähistorischen Zeit vermutlich ebenso wie heute. Wir wünschen uns möglichst verständliche Bilder und Ordnungen in unserer Denkwelt, um das Unbegreifliche, das Unvorstellbare, das wir täglich erleben, verarbeiten und verkraften zu können. Wir wollen vertrautes Wissen: jeder Einzelne von uns und die Menschheit als Ganzes. Der Wunsch nach vertrautem Wissen ist wohl der Ausdruck für unseren Wunsch nach Schutz und Geborgenheit, nach Sicherheit und Berechenbarkeit des Lebens.

Wir Menschen sollten aber niemals zu leugnen versuchen, dass wir Lebewesen mit einer langen Entwicklungsgeschichte sind. Das Primäre ist für uns zu jeder Zeit immer das biologische Überleben. Somit ist es nicht verwunderlich, dass das menschliche Vorstellungsvermögen uns in unserem biologischen Überleben zu unterstützen hat. Die Hauptbegriffe unserer Vorstellungswelt sind dabei geprägt von den Erfahrungen und Notwendigkeiten dieses jahrtausendelangen Überlebenskampfes und entziehen sich daher einer verständlich bleibenden Verallgemeinerung auf abstrakte Wissenschaftsgebiete.

Die Sicherung der Notwendigkeiten zum Überleben und zur Fortpflanzung ist das primäre Aufgabengebiet unserer Sinnesorgane und unseres Gehirns. Die Funktionsprinzipien unserer Umwelt interessieren das Lebewesen Mensch dagegen erst sekundär. Dementsprechend haben wir keine Möglichkeiten, Naturabläufe außerhalb unserer biologisch relevanten Welt unmittelbar zu erkennen oder auch nur plastisch vorzustellen.

Für die Erklärung von Geschehnissen, welche sich außerhalb unserer biologischen Erfahrungswelt ereignen, greifen wir daher zwangsläufig auf uns wohl vertraute Erklärungen zurück. Der Sophist Protagoras von Abdera (490–411 v. Chr.) hat mit seinem berühmten Ausspruch, dass „der Mensch das Maß aller Dinge sei“, bis heute völlig recht. Ergänzen sollten wir ihn noch durch den Zusatz: „Und die gewohnten Dinge sind das Maß seiner Vorstellung“, denn ein Haupthindernis für das Verständnis neuer Weltvorstellungen wurzelt in dem Dilemma, dass wir nur jene Erklärungen verstandesmäßig begreifen können, die wir gefühlsmäßig akzeptieren wollen. Erst dann, wenn wir emotional dazu bereit sind, gelingt es uns, Neues zu verstehen und damit unser Weltbild zu modifizieren.

Egal ob in der Naturwissenschaft, Philosophie und Theologie, überall arbeiten wir mit Begriffen, die jenseits unserer Vorstellungswelt angesiedelt sind, die also unsere Erfahrens-, Gegenstands- und Seinswelt überschreiten und die wir daher als „transzendent“ bezeichnen. Bei Kant ist dies alles, was er unter den „Dingen an sich“ subsumiert. Transzendent nennen wir somit jenen Bereich unserer Welt, der sich unserer Sinneswahrnehmung a priori entzieht und entweder nur durch Intuition erkennbar oder im Glauben als Sphäre des Übernatürlichen – meist Göttlichen – erlebbar ist.

Wir benötigen somit in unseren Denkwelten einen geeigneten Umgang mit der Transzendenz. Einen solchen zu finden stellt eines der schwierigsten Unterfangen im Aufbau unserer Weltbilder und Weltanschauungen dar: Einerseits müssen wir uns die transzendenten Begriffe möglichst vertraut machen, andererseits dürfen wir dazu aber keine allzu konkreten Bildern verwenden, denn solche verbauen uns den Weg zu einem besseren Verständnis unserer Welt.

Dem britischen Physiker Lord Kelvin (1824–1907) etwa, der zwar einer der ganz Großen in der Entwicklung der Wärmelehre gewesen ist, aber dogmatisch starr an seinem Wunsch nach einer völlig konkret vorstellbaren, mechanistischen Weltbeschreibung festgehalten hat, ist es so ergangen, wie das folgende Zitat aus dem Jahre 1884 zeigt:

„Ich (Anm d. Verf.: Lord Kelvin) bin niemals zufrieden, bevor ich ein mechanisches Modell des Gegenstandes konstruiert habe, mit dem ich mich beschäftige. Wenn es mir gelingt, ein solches herzustellen, verstehe ich, andernfalls nicht. Daher kann ich die elektromagnetische Theorie des Lichts nicht begreifen. Ich möchte das Licht so vollständig verstehen wie möglich, ohne Dinge einzuführen, die ich noch weniger verstehe. Daher halte ich an der einfachen Dynamik fest, denn dort kann ich ein Modell finden, nicht jedoch in der elektromagnetischen Theorie.“

Der biblische Gott hat keinen Bart, keine Hände, ja keinen Körper. Warum malen wir ihn dennoch oft als alten Mann? In Exodus 20,4 steht: „Du sollst Dir kein Bild von mir machen.“ Dies ist doch eine eindeutige Warnung, dass jeder Versuch, Gott bildhaft darzustellen, nicht nur zum Scheitern verurteilt ist, sondern uns auch noch arg in die Irre führt, weil es uns dazu verleitet, Gott doch etwas menschlich-körperlich zu denken.

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9.3       Wir brauchen Naturwissenschaft und Mystik

Wir Menschen müssen akzeptieren lernen, dass unserer Erkenntnisfähigkeit Grenzen gesetzt sind. Dies ist eine der grundlegenden Erkenntnisse aus der Quantenmechanik und den Relativitätstheorien. Wo sie genau liegen, das wissen wir noch nicht, aber sie existieren, wie schon die Unschärferelation und die Unmöglichkeit, das Dreikörperproblem exakt zu lösen, zeigen. Dementsprechend vorsichtig und bescheiden sollten wir alle urteilen: in der Wissenschaft ebenso wie in den Philosophien, Ideologien und Religionen.

Wir können die Naturwissenschaft weder dazu verwenden, die Nicht-Existenz eines persönlichen Gottes schlüssig zu beweisen, noch umgekehrt aus unserem Wissen über die Natur die Notwendigkeit der Existenz eines solchen Gottes ableiten. Die Interpretation der transzendenten Basisbegriffe unserer Weltanschauungen bleibt in jedem Fall von rein logischer Notwendigkeit ausgeschlossen und muss aus unserer Wunsch- und Gefühlswelt heraus bestimmt werden.

Für einen Gott christlicher Prägung darf es gar keinen logisch einwandfreien und zwingenden Gottesbeweis geben, denn ansonsten könnte das Christentum keine Willensfreiheit für uns Menschen postulieren, wir wären ja nicht mehr wirklich frei in unserer Entscheidung, Gott zu akzeptieren, sondern faktisch zum Glauben verdammt. Denn: Welcher Mensch würde sich bei völliger Gewissheit über einen solchen Gott trauen, diesem zuwiderzuhandeln?

Hier irren christliche Theologen ebenso dramatisch wie seinerzeit in ihrer Überzeugung, die Bibel wäre auch als Lehrbuch für Astrophysik zuständig. Die christlichen „Gottesbeweise“ sind nur Irrtümer in dem Sinne, dass immer wieder versucht worden ist, die Existenz Gottes durch falsche Argumente schlüssig zu machen. Das Christentum etwa kann doch unzweifelsfrei so gelesen werden, dass Liebe und Güte die echten Schlüssel für den Gottesglauben sind.

Persönlich stimmt der Autor völlig mit der Aussage von Fritjof Capra in dessen Buch Das Tao der Physik überein, dass „die Naturwissenschaft nicht auf die Mystik angewiesen ist und die Mystik nicht auf die Naturwissenschaft – doch die Menschheit kann auf keine der beiden verzichten“. Dem Autor ist insbesondere eine Welt mit Liebe und Güte sympathischer als eine ohne sie. Daher bemüht er sich seit Langem um eine möglichst geschlossene Weltanschauung, die naturwissenschaftliches Arbeiten und den Glauben an den christlichen Gott als harmonisch vereinbar erlaubt. Deshalb wünscht er sich, an einen Gott der Liebe glauben zu lernen.

Leider ist die Geschichte des Christentums keine „Liebesgeschichte“ geworden, den unbestritten wertvollen Leistungen steht eine überaus schlimme Ansammlung von völlig unverständlichen Verbrechen an der Menschlichkeit gegenüber. Allerdings hat auch der gelebte Atheismus etwa in Form des Dialektischen Materialismus ganz sicher keine bessere Menschlichkeitsbilanz. Die Geschichte bietet uns keine Entscheidungshilfe, außer vielleicht den Hinweis, dass weder der Glaube an einen persönlichen Gott, noch die Überzeugung, dass es einen solchen nicht gibt, die Ursache menschlichen Leids war und ist, sondern nur deren allzu fanatische und doktrinäre Anhänger.

Wir können und dürfen uns von der modernen Naturwissenschaft keine Klärung in Hinblick auf die Existenz eines persönlichen Gottes erwarten, denn sie ist dafür nicht zuständig. Wissenschaft ist geistige Neugierde und Religion ist für ein gesundes Gefühlsleben von unschätzbarem Wert. Verstand und Gefühl sind die beiden integrierenden Bestandteile unseres Menschseins: Jeden, der gefühllos handelt, bezeichnen wir als „unmenschlich“ und umgekehrt nennen wir jeden „tierisch“, der ohne Benützung seines Verstandes seinen Trieben freien Lauf lässt.

Einer der berühmtesten Sätze der europäischen Philosophie ist der Ausspruch von Descartes „Cogito ergo sum“ – „Ich denke, daher bin ich“. Aber: Sind wir nicht auch einfach deshalb, weil wir lieben, uns freuen und traurig sein können? „Ich liebe, ich freue mich, ich bin traurig, ich sehne mich nach Liebe, daher bin ich.“ Warum also sollen unsere Weltanschauungen immer nur allein auf der „ratio“ beruhen müssen und nicht auf einer ausgewogenen Balance zwischen Gefühl und Verstand? Wie wir im vorangehenden Punkt „Eine neue Weltsicht entsteht“ gesehen haben, sind selbst in den umfassendsten und abstraktesten physikalischen Theorien Gefühlsentscheidungen eingebettet. Hören wir doch auf, unseren Verstand wichtiger zu nehmen als unsere Gefühlswelt!

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9.4       Vorteile einer eigenständigen Physik

Die Eigenständigkeit und scharfe Abgrenzung der Naturforschung gegenüber Philosophien, Ideologien und Religionen bedeutet für die Erarbeitung einer Weltanschauung tatsächlich einen nicht zu überschätzenden Fortschritt: Wie Bild 15-A illustriert, sind bei einheitlichen Welterklärungen die Interpretationen der transzendenten Begriffswelt mit den erfahrbaren und erforschbaren Aspekten unserer Welt untrennbar verwoben. Das verhilft ihnen häufig zu Vorteilen in Bezug auf Überschaubarkeit, Eleganz und leichtere Fasslichkeit – das gilt insbesondere für das aristotelische Weltbild, das für mehr als 2000 Jahre unsere Vorstellungswelt prägte.

Allerdings bieten solche einheitlichen Weltanschauungen nur karge Möglichkeiten zur Revision der Erklärung von Naturvorgängen, denn selbst Abänderungen von Details haben bei diesen einheitlich formulierten Systemen meist zur Folge, dass das gesamte Weltbild zu revidieren ist. Deshalb durfte es zur Zeit Galileis nicht mehr Sterne am Himmel geben als bei Aristoteles beschrieben, und die „Fernrohre“ wurden daher als „Teufelsinstrumente“ bezeichnet, weil sie uns die wahre Sicht verblenden, indem sie uns vorgaukeln, dass es viel mehr Sterne geben würde.

Die Abgrenzung der Naturwissenschaft erlaubt hingegen – wie in Bild 15-B schematisch dargestellt –, dass wir unser Weltall mit den Methoden der experimentellen Forschung betrachten und beschreiben können, ohne die individuell geglaubten Inhalte unserer transzendenten Begriffswelt zu tangieren. Die Kopplungsbasis sind drei aufeinander abgestimmte physikalische Begriffe. Wie wir gesehen haben, ist die kosmische Troika Energie – Impuls – Impulsmoment dafür bestens geeignet.

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10.       Bemerkungen zum Christentum

Die Wahrheit ist nicht das Beweisbare,
sondern das Unabwendbare.
Antoine de Saint-Exupéry

 Geht zu Gott.
Max Planck

 10.1     Beurteilt werden soll die Konzeption

Wir müssen alle Ideologien, Philosophien und Religionen nach ihrer Konzeption beurteilen und nicht nach Realisierungsversuchen. Der Dialektische Materialismus darf somit nicht nach den Gräueltaten gerichtet werden, welche ein Stalin, ein Mao Tse-tung oder der Vietkong verübt haben, sondern nach den Schriften seiner Schöpfer. Seine Vor- und Nachteile müssen wir insbesondere aus dem Schriftwerk von Marx, Engels und Lenin charakterisieren und nicht nach den Massenmorden, die in ihren Namen verübt worden sind. Genauso dürfen wir aber auch das Christentum nicht nach den Handlungen diverser Kirchenführer oder der Inquisition beurteilen, sondern müssen uns hier ebenfalls der Mühe unterziehen, die Botschaft zu analysieren, welche uns die Bibel zeigt.

Wissenschaft, Kunst und politische Bewegungen sind genauso bunt gemischte Gruppen mit teils deutlich divergierenden Überzeugungen wie sämtliche ideologische, philosophische oder religiöse Gemeinschaften. Den Zusammenhalt über längere Zeit hinweg bilden vor allem Tradition, Gewohnheit und vom Inhalt her einige Kernaussagen, deren Interpretation aber schon oft unterschiedlich ausfällt.

Überall finden wir daher Neid, Herrschsucht und Flügelkämpfe. Jede Gruppierung kennt Extremisten, weniger Radikale und Versöhnliche. Romantiker, Liberale, Fundamentalisten, Revolutionäre, Modernisierer, Konservative und Reaktionäre sind eben nicht das Produkt irgendeiner Ideologie oder Religion, sondern Ausdruck der Geisteshaltung von uns Menschen, die sich in jenen Gruppierungen besonders manifestiert, in denen wir uns am stärksten engagieren.

In der Wissenschaft haben wir es schon kennengelernt: Die verschiedenen Ansichten über Raum, Zeit und Materie sowie über das Aussehen unseres Universums prallten im Laufe unserer Wissenschaftsgeschichte oftmals derart heftig aufeinander, dass wir von Geisteskriegen sprechen können, die immer wieder ausgebrochen sind. Es hat dabei leider immer wieder Tote gegeben: So mancher Gelehrte wurde in den Selbstmord getrieben (wie Boltzmann) oder beging ihn aus Schmach, wenn er erkannte, dass er jahrelang allzu vehement einen schlimmen Irrtum vertreten hatte. Letzteres geschah noch im 20. Jahrhundert – etwa bei einem Wiener Technikprofessor, bei dem der Vater des Autors studierte.

Warum sollte es in Religionsgemeinschaften anders zugehen? Überall sind es gleich fehlerhafte Menschen mit ihren Träumen, Wünschen, Begierden und Eitelkeiten. So auch im Christentum: Es kennt und nennt all diese Fehler beim Namen, sie heißen Sünden. Eine Grundmaxime dieser Glaubenslehre sagt, dass wir alle fehlerhafte, sündige Menschen sind, die sich bemühen müssen, ihre Fehler immer wieder im Zaum zu halten.

Auch der Papst ist nicht fehlerfrei, sonst würde er keinen Beichtvater benötigen. Die viel kritisierte Unfehlbarkeit des Papstes bezieht sich ausschließlich auf die feierliche Verkündung einer grundlegenden Glaubenswahrheit, eines Dogmas eben. Und selbst diese steht nicht in der Bibel. Dort steht allerdings ganz deutlich, dass nicht der Buchstabe der Gesetze wichtig ist, sondern deren Sinn. Im Neuen Testament wird daher immer wieder eindringlich gezeigt, dass formale Gesetzeskriterien nichtig sind, wenn Liebe und Güte gefordert sind.

Sämtliche Kirchengebote und Messzeremonien, alle Rituale und Gebetstexte sind im Laufe der Kirchengeschichte eingeführt worden, teils sogar aus dem Wunsch, gewohnte Gebräuche der Missionierten christlich umzudeuten – denken wir nur an Weihnachten und Ostern. Priester durften lange Jahre hindurch verheiratet sein und der Wissensschatz unserer Kirchenväter musste auch erst erdacht werden! Anglikanische und evangelische Priester, die zum katholischen Glauben übertreten, dürfen Priester bleiben, nicht aber jene katholischen Untergrundpriester des vergangenen Ostblocks, die zu Tarnzwecken verheiratet gewesen sind. Diese mussten nach dem Fall der Sowjetherrschaft ihr Priesteramt aufgeben. Soll das alles in sich theologisch widerspruchsfrei fundiert sein?

10.2     Der Gott des Christentums ist anders

Nirgendwo in der Bibel steht, dass sich das Christentum Anleihen bei Platon und Aristoteles zu holen hatte. Es steht aber deutlich darin, dass wir Menschen uns kein wie auch immer geartetes Bild des biblischen Gottes machen sollen. Spätestens seit der modernen Physik wissen wir, warum: Jeder Versuch, sich ein Wesen vorzustellen, das nicht in unserem Universum entstanden ist, muss notwendigerweise zu völlig falschen Ansichten führen. Schon in der Welt der atomaren und subatomaren Gebilde dürfen wir uns keine Bilder von den dort ablaufenden Vorgängen machen, weil diese notwendigerweise falsch wären.

Vielleicht half die extreme Fokussierung auf die Raum-Zeit-Struktur unserer Welt, uns loszulösen von zu viel Mystik, um die uns umgebenden immanenten Phänomene besser als solche erkennen und beschreiben zu können. Aber Raum und Zeit sind jene Größen, die am wenigsten zu einem Gott – insbesondere zum Gott des Christentums – passen, also die „weltlichsten“ Begriffe, die wir kennen. Das materielle, raum-zeitliche Weltbild entspricht einer Konkretisierung des Universums faktisch unter Ausklammerung einer Wechselwirkungsmöglichkeit mit Gott – vielleicht wurde deshalb die klassische Naturwissenschaft so oft als atheistisch empfunden.

...


Epilog

Dieses Buch ist unvollständig. Wie sollten wir auch auf der Suche nach dem Ursprung aller Dinge, auf der Suche nach einer schlüssigen Antwort, ob es einen Schöpfergott gibt oder nicht, je Gewissheit erlangen können? Es kann alles immer nur Stückwerk sein. Für die wesentlichen Fragen nach dem „Woher“, „Warum“ und „Wie“ der Entstehung und Entfaltung unseres Universum kann uns niemand beweisbare Antworten geben.

Die Philosophen nicht, weil sie nur „Liebende“ der Wahrheit sind, Suchende, die nirgendwo Gewissheit im Verständnis der modernen Naturforschung zu finden vermögen. Die Religionen nicht, weil sie keinen logisch einwandfreien Beweis dafür haben, dass ihre Botschaft tatsächlich stimmig ist. Infolgedessen können sie von uns auch nur „geglaubt“ werden. Aber auch die Physik nicht, da sie ja all ihr Wissen auf transzendenten Begriffen aufbaut, also auf einer Basis von drei Gegebenheiten, deren unterschiedliches Auftreten sie zwar beobachten kann, die Antwortsuche nach dem Wesen, der Entstehung oder der Begründung einer etwaigen „Existenz an sich“ aber absichtlich aus ihrem Arbeitsgebiet ausgeschlossen hat.

            Niemand kann uns Gewissheit geben und so von der Mühsal befreien, nach für uns schlüssigen Antworten auf die immer gleichen Fragen der Menschheit zu suchen. Wie sollten wir denn auch aus dem Innern unseres Universums nach „außerhalb“ schauen können? Wir wissen nicht einmal, ob unsere Logik tatsächlich „die Logik des Universums“ ist oder von anderen Existenzen arg belächelt würde.

Wir haben jedoch klar gesehen, dass sich das Wissen der modernen Naturwissenschaft unschwer mit dem Glauben an den Gott des Christentums zu einer harmonischen Weltanschauung vereinen lässt. Ein solches Unterfangen ist daher um nichts weniger „wissenschaftlich“, als eine Welterklärung ohne Gott zu suchen. Da es weder einen denknotwendigen Schluss gibt, dass der Gott der christlichen Offenbarung existiert, noch einen, dass er nicht existiert, obliegt es einzig dem persönlichen Gefühl eines jeden einzelnen von uns Menschen, seine Präferenzen zu setzen.

Dem Autor ist eine Welt mit Liebe und Güte sympathischer als eine ohne sie. Es klingt ihm auch die Aussicht auf eine Existenz, losgelöst von unserem körperlichen Leben, deutlich verlockender als ein totales Nichts nach seinem körperlichen Tod. Der Autor hofft daher, dass es die Trinität, den gütigen Gott der Liebe tatsächlich gibt, und er bemüht sich, an ihn glauben zu lernen. Jedem wünscht er aus ganzem Herzen, geistige Zufriedenheit zu erlangen, und hofft, dass er dazu ein klein wenig beitragen konnte.

www.Jesus.de (Feber 2010)


Josef Tomiska: Physik, Gott und die Materie

Josef Tomiska sucht Gott. Er stellt sich dabei verschiedene Fragen: Wie kann ich Gott fassen? Wie haben sich die Weltbilder auseinanderentwickelt? Und: Wie und warum passen sie zusammen, ja ergänzen sich sogar?

Der Professor für Physikalische Chemie an der Universität in Wien will mit seinem Buch zeigen, dass eine geschlossene, einheitliche Weltanschauung möglich ist, die zudem die naturwissenschaftlichen Arbeiten und den Glauben an den christlichen Gott als harmonisch vereinbar ausweist.

Das Buch ist darauf ausgerichtet, uns zu zeigen, dass vieles zusammenpassen kann, wenn unsere Vorstellungen von Ideologie und Weltanschauung es nur zulassen würden. Dafür bringt der Autor viele manchmal erstaunlich einfache Beispiele. So setzt er in einer grafischen Gegenüberstellung Lehrsätze aus der Modernen Physik mit Lehrsätzen des Christentums in ein Verhältnis. Wo die Physik behauptet: "Wir brauchen drei unabhängige Größen, die aber zusammenwirken müssen. Zum Beispiel Impuls, Energie, Wirkung", da stellt Josef Tomiska den Satz der christlichen Lehre gegenüber: "Der dreieinige Gott (Trinität) sind drei Personen in einem Wesen. Gott Vater, der Schöpfer, Gott Sohn, Gott Heiliger Geist".

Über viele Seiten hinweg liest sich dieses Buch spannend wie ein Krimi. Der Herr Professor zeigt, dass er sich Laien gegenüber gut verständlich auszudrücken vermag. Interessant wird es besonders da, wo er dem Christentum Kritisches zu sagen hat. So räumt er mit Hilfe von Altmeister Karl Rahner mit unserem derzeitigen Gottesbegriff auf. "Nach Karl Rahner ist die Heilsgeschichte des Christentums eine Geschichte des offenen Dialogs zwischen diesem Gott und den Menschen, und zwar mit einem offenen Ende . . ." (Es geht sehr spannend weiter!). Tomiska bringt an dieser Stelle Hegels Gottesbild mit ins Spiel und stellt fest: Sie sind gar nicht so unterschiedlich.

Am Ende des Buches kommt dann für den Leser die Ernüchterung, besser gesagt: Der Autor erinnert seine Leser an ihre Verantwortung. Er sagt noch einmal eindeutig: weder die Wissenschaft noch der Glaube kann jemals mit Beweisen für oder gegen die Existenz eines Gottes auftrumpfen.

Vielleicht ist es für uns Menschen unterschiedlicher Weltanschauungen besser, mehr nach dem zu fragen, was uns verbindet. Dieses Buch ist ein hervorragender Einstieg dazu.




Neue Luzerner Zeitung (Feber 2010)

 


Wiener Zeitung - Wissen und Religion

Tomiska, Josef: Physik, Gott und die Materie.

 

Aufzählung(wt) Moderne Naturwissenschaft und der Glaube an einen Gott, der das Universum geschaffen hat, müssen kein Widerspruch sein. Zu diesem hochinteressanten Schluss kommt nicht etwa ein geistlich inspirierter Philosoph, sondern Josef Tomiska, theoretischer Physiker und Professor für Physikalische Chemie an der Uni Wien. Ihm gelingt es gekonnt, in seinem tiefsinnigen Buch – trotz aller Gegensätze – den Bogen zwischen mathematischer Logik und Mystik zu spannen. Schon Albert Einstein hat auf die Frage nach Gott geantwortet: "Im unbegreiflichen Weltall offenbart sich eine grenzenlose Vernunft". Allgemein verständlich – immer aber fachlich völlig korrekt – katapultiert Tomiska den Leser vor dem Hintergrund des aktuellen Wissensstandes in eine Weltsicht, die ins 21. Jahrhundert passt.

Dabei müssen wir die Welt heute völlig anders sehen als vor 100 Jahren und akzeptieren, dass unsere "Wissenschaft" zwar extrem erfolgreich ist, doch immer Menschenwerk bleibt, schreibt Tomiska zu Recht. Vor allem aber, dass unsere Welt so gestaltet ist, dass wir ihr Wesen vermutlich niemals wirklich erkennen, sondern immer nur in einem kleinen Teil von ihr eine Bühne aufbauen können, die nur eines kann: ein auf uns Menschen zugeschnittenes Bild unseres Universums vermitteln. Wir wissen nicht einmal, ob unsere Logik tatsächlich "die Logik des Universums" ist oder von anderen Existenzen arg belächelt würde. Was es für ein modernes Weltbild braucht, ist, endlich die "ratio" mit menschlichen Gefühlen in Einklang zu bringen, meint er. Es bedarf einer ausgewogenen Balance zwischen Gefühl/Glauben und Verstand, um ein holistisches Weltbild zu schaffen, das Wissenschaft und Religion ihren Daseinszweck ermöglicht und nichts ausschließt. Auch den Glauben an eine göttliche Vernunft nicht.

Josef Tomiska: Physik, Gott und die Materie – Warum Wissenschaft und Glaube kein Widerspruch sind. Ueberreuter Verlag, 207 Seiten, 19,95 Euro.

Printausgabe vom Dienstag, 27. April 2010
Online seit: Montag, 26. April 2010 17:59:00




“Professor Tomiska gehört zu den ProfessorInnen der Universität Wien, die seit Beginn der Aktion ‘University Meets Public’ mit ihrer Begeisterung für ihr wissenschaftliches Fach ihr Auditorium mitreißen: bei der Lektüre des Buches wird Ihnen auffallen, dass das Übersichtswissen, das Ihnen geboten wird, fachlich korrekt die wesentlichen Strukturen der submikroskopisch kleinen Welt der Quantenphänomene leicht verständlich aufbereitet.”

 

Ao. Univ.Prof. Dr. Arthur Mettinger

Vizerektor Lehre und Internationales, Universität Wien.


Bestellung:

  franz.draxler@vhs.at   -  oder in jeder Buchhandlung.




Einleitung

Das vorliegende Buch ist das erste Ergebnis meines Versuches, die moderne Natursicht so verständlich zu formulieren, dass sie von einer breiteren Öffentlichkeit in unsere Kulturwelt integriert werden kann. Das Hauptziel ist, die LeserInnen in einen abgegrenzten Teil dieser neuen  Weltsicht zu führen, nämlich in die submikroskopisch kleine Welt der Quantenphänomene: Wie gelingt es der Natur, (fast) alle Wasserstoffatome exakt gleich aufzubauen? Wer sorgt dafür, dass der Kaffee genauso schmeckt, ob das Wasser aus Atomen besteht, die schon einmal im Pazifik geschwommen sind oder nur im Schwarzen Meer? Wo sind die Produktionsstätten der chemischen Elemente? Woher nimmt die Sonne ihre Hitze?

Das Buch ist keineswegs „populärwissenschaftlich“ verfasst, denn eine Unterscheidung zwischen Populär- und Fachwissen lehne ich aus didaktischen Überlegungen kategorisch ab und strukturiere lieber in Übersichts- und Detailwissen. Übersichtswissen bleibt bei aller Vereinfachung der Darstellung fachlich korrekt und bereitet die wesentlichen Strukturen eines Gegenstandes leicht verständlich auf - es lässt sich daher zwanglos immer mehr verdichten und spezialisieren bis hin zum aktuellen Detailwissen. Solches Übersichtswissen möchte ich bieten, denn wir benötigen es alle für unser Weltbild und den Fachstudenten hilft es zusätzlich zu einem rascheren Vordringen an unsere Forschungs- und Industriefront.

Während meiner Gastvorlesung „Foundamentals of Modern Quantum Mechanics“ an der Masaryk Universität (Brünn, CFR) wurde ich einmal von einem zuhörenden tschechischen Kollegen dahingegen kritisiert, dass ich zwar eine ausgezeichnete Vorlesung hielte, aber einige meiner Beispiele für eine Universität zu einfach wären. Auf meine Frage, ob die von ihm monierten Beispiele falsch oder unzutreffend seien, verneinte er dies, wiederholte aber, dass sie für eine Universität zu einfach sind. Ich verstand seine Kritik zwar als Lob und gleichzeitig auch, warum wir so manches Mal Mühe haben, uns eine neue wissenschaftliche Thematik anzueignen.

Mein Buch soll eine Einführung in unsere neuen Weltvorstellungen geben, so wie wir sie heute sehen können. Es bricht damit ziemlich radikal mit den üblichen Konzepten, die auf dem Nachvollzug des physikalisch-historischen Werdeganges beruhen. Über Hundert Jahre nach den ersten Arbeiten zur Quantentheorie erscheint es mir dies hoch an der Zeit. Der Zugang in die neue Natursicht wird nämlich drastisch vereinfacht, wenn wir die Pfeiler der modernen Physik nicht als Ergebnis, sondern als Aus­gangs­punkt unserer Überlegungen nehmen - Frei nach dem Motto: „Die Natur ist nicht ‚ideal’, sondern real - und das hat Konsequenzen!“ Selbstverständlich andere als die uns aus der klassischen (Newton’schen) Weltsicht vertrauten.

Die Rückbesinnung darauf, dass wir biologische Lebewesen sind, zeigt uns, dass unsere  Sinnesorgane und die Verarbeitungsfähigkeit unseres Hirns primär für die biologische Notwendigkeit zum Überleben und zur Fortpflanzung ausgelegt sind, und die Beschäftigung mit den Funktionsprinzipien unserer Umwelt für das Lebewesen Mensch erst von sekundärer Bedeutung ist. Damit wird verständlich, warum wir keine Möglichkeiten besitzen, die Naturabläufe außerhalb unserer biologisch relevanten Welt unmittelbar zu erkennen und sie uns plastisch vorstellen zu können. Somit wird auch der zweite Paradigmenwechsel der modernen Physik evident, dass wir nicht mehr das Aussehen der „wirklichen“ Welt, sondern ausschließlich nur noch die menschliche Sicht des Universums für erforschbar halten.

Die wichtigste Lehre der modernen Physik wird als Leitfaden meiner Einführung benützt: Nämlich die Erkenntnis, dass alles in der Natur - jede Bewegung, jede Beobachtung, jede Kommunikation  - mit Arbeit verbunden ist. Daher muss bei jeder Bewegung auch etwas transportiert werden, und das Kraftspiel, die Dynamik, ist damit in jedes Geschehnis automatisch einbezogen. Daraus resultieren zwanglos alle Beobachtungsbeschränkungen die uns das moderne Weltbild auferlegt: Wir können eben kein Atomteilchen mit sowenig Energie und Impuls beobachten, dass wir es in seinem Geschehen nicht stören. Und wir können auch nicht soviel Arbeit (Energie) aufbringen, um ein Masseobjekt auf Lichtschnelligkeit zu beschleunigen.

Jede Wechselwirkung zwischen Objekten unseres Universums entpuppt sich damit auch als Energie- und Impulsaustausch. Die Regeln, wie solche Transporte in der realen Natur durchgeführt werden sind die Kernpunkte der Quanten- und Relativitätstheorien. Der berühmte „Wellen-Körper- Dualismus“ wird dadurch ebenso harmonisch erklärt wie die Äquivalenz von Masse und Energie sowie die Bedeutung der Lichtschnelligkeit als Ausbreitungsschnelligkeit der Kraftwirkungen - letztere allerdings erst im Zwillingsbuch „Das kosmische Spiel“, das ebenfalls in der Edition Volkshochschule erscheinen wird. Dadurch, dass die Bedeutung der drei kosmischen Erhaltungsgrößen Energie, Impuls und Drehimpuls für die Vorgänge in unserem Universum in den Vordergrund gestellt werden, ergeben sich auch einfachere Antworten auf so manche philosophische Fragestellungen.

April 2005                                                                                            Josef Tomiska


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  franz.draxler@vhs.at   -  oder in jeder Buchhandlung.

Leseproben:

1.         Die Entdeckung der Quantenwelt 

    Die Götter bauten eine Brücke von der Erde

    zum Himmel, Bifröst genannt. Sie kennt jeder.

    Regenbogen heißt sie bei den Menschen. Sie hat

    drei Farben und ist sehr stark und mit mehr

   Geschick und Kunst gefertigt als andere Bauten.

Snorra-Edda

Jeder Regenbogen zeigt uns immer dieselben Farben Violett, Indigo, Blau, Grün, Gelb, Orange und Rot. Wieso eigentlich? Selbstverständlich kennen wir alle die Antwort: Unsere Sonne schickt uns gar kein weißes sondern ein Bündel voll buntes Licht, das sich aus eben diesen „Regenbogenfarben“ zusammensetzt. Dieses wird beim Durchgang durch eine Fülle von Regentropfen ganz genau so in seine Bestandteile aufgefächert wie wir es von den Glasprismen her kennen. Daher sehen wir die Regenbögen nur, wenn die Sonne hinter unserem Rücken steht und eine Regenwand beleuchtet. Warum strahlt unsere Sonne aber gerade dieses Farbenbündel ab? Und woher nimmt sie ihre Hitze? Wenn wir in unseren Küchen Kaffeewasser erhitzen wollen, dann brauchen wir dazu Brennmaterial. Der Sonnenschein erledigt das dagegen von ganz alleine. Wirklich? Kann der Sonnenschein zaubern? Wohl nicht. Woher also nimmt der Sonnenschein die Fähigkeit, unsere Körper zu erwärmen?

Wie gelingt es der Natur, (fast) alle Goldteilchen untereinander exakt gleich anzufertigen? Und wie erfährt etwa unsere Erde, wie schwer die einzelnen Äpfel, der Mond und alle anderen Körper dieser Welt sind und auch, weit entfernt sie sich in jedem Augenblick vom Erdmittelpunkt aufhalten? Das Newton’sche Schwerkraftgesetz sagt uns doch, daß sich alle Körper untereinander mit einer Kraftstärke anziehen, die proportional zu den jeweiligen Körpermassen und umgekehrt proportional zu den Quadraten ihrer Mittelpunktsentfernungen ist. Die Erde benötigt diese Da­ten also unbedingt, um ihre Anziehungskraft auf jeden einzelnen Körper in jedem Augenblick richtig einzustellen. wo ist also diese Kraftlogistik und wie funktioniert sie?

1.1       Forschungsreisen in die Natur

Viele Fragen verbleiben in der mechanistischen Weltsicht völlig rätselhaft, wir finden für sie in unserer vertrauten und gewohnten Umwelt keine Antwort. Wie sollten wir auch, die Werkstatt der Natur befindet sich gar nicht in unserem gewohnten, biologischen Lebensraum. Es war ein aufregendes Abenteuer, herauszufinden, daß sich hinter unserer Alltagswelt eine völlig andere Welt versteckt hat, nämlich die „Quantenwelt“ der atomaren und subatomaren Gebilde. Diese „Quantenwelt“ ist die Werkstatt der Natur, sie ist für die Erzeugung des Lichtes ebenso zuständig wie für die exakt gleiche Herstellung (fast) aller Goldteilchen. Dort entdeckten wir auch die Logistiken für die Kraftübertragung und ebenso die Regeln, nach denen sich die verschiedenen Materialien zu neuen Stoffen verbinden.

Jede Forschungsreise ist ein Abenteuer, ein spannendes Erlebnis. Wir müssen dabei immer mit Überraschungen rechnen, denn es gilt ja, in noch unbekannte Teile unserer Welt vorzudringen. Unsere Motive für solche Expeditionen in die Natur können vielfältig sein: Der Wunsch, eigene Vorstellungen bestätigt zu finden, aber auch geistige Abenteuerlust, pure Neugierde oder ein Schuß Sportsgeist nach dem Motto „Wir wollen sehen, wie weit wir kommen können, wie tief wir eindringe können, was uns alles gelingt“. Hierbei ist es gleichgültig, ob es sich um Expeditionen in die Geographie unserer Welt handelt, ob wir unsere Kenntnis über die Fauna und Flora unserer Erde erweitern wollen oder ob wir in die Funktionsstrukturen des Mikrokosmos einzudringen wünschen. Jedes Experiment der Naturwissenschaft ist ebenso eine Entdeckungsreise wie jene der Entdecker der Neuen Welt, der Erforscher der Wüsten, Urwälder, der Polargebiete und der Tiefen unserer Meere.

Wir benützen meist nur unterschiedliche Transportmittel und Werkzeuge, wenngleich einiges wie Photokameras, Maßbänder oder Uhren bei allen unseren Expeditionen eine wichtige Rolle spielen. In der Naturwissenschaft müssen wir allerdings viele unserer Erlebnisse künstlich herbeiführen: In freier Wildbahn kommt schon mal ein wildes Tier ganz ungefragt auf uns zu, in unseren Laboratorien hingegen müssen wir unsere Abenteuerszenarien meist selbst zusammenstellen, um zu erfahren, welche Überraschungen die Natur ansonsten vor uns verborgen hielte.

Kein Wunder, daß wir um so mehr Überraschungen erleben, je ausgeklügelter und machtvoller unsere Werkzeuge geworden sind. Ein Elektronenmikroskop ist ein Transportmittel in die Grottenbahn des submikroskopischen Kosmos. Unsere Himmelsteleskope sind vergleichbar mit Ozeanschiffen oder Fernzügen, welche uns die ungeahnten Weiten des Universums schauen lassen. Und die Teilchenbeschleuniger der Hochenergiephysik spielen wiederum die Rolle von Zeitmaschinen, denn sie ermöglichen uns einen Blick näher hin zu den Geschehnissen aus den Anfängen unseres Kosmos zu tätigen. Je höhere Energiekonzentrationen uns hier gelingen, desto stärker gehen unsere Forschungsreisen in der Zeitskala des Kosmos zurück, desto mehr erfahren wir von den Entwicklungsstufen unseres Universums. Wir betreiben dabei also quasi Ahnenforschung, denn unser Interesse gilt hier den Wurzeln unserer gesamten, heutigen Erlebniswelt - sowohl dem Stammbaum der Materieteilchen als auch dem Werden der vier fundamentalen Kräfte unserer Welt.

Bei anderen, einfacheren und weniger spektakulären Entdeckungsreisen erweitern wir beispielsweise unser Wissen um die vielfältigen Kraftspiele im Kosmos oder lernen das Licht und den Aufbau unserer Materie immer besser verstehen. Manchmal werden wir dabei gewaltig überrascht: So mußten wir erfahren, daß sämtliche Geschehnisse nahe der Ausbreitungsschnelligkeit des Lichts die Gesetze der Newton’schen Mechanik genauso ignorieren wie die Geschehnisse in der Quantenwelt der atomaren und subatomaren Gebilde.

Überrascht wurden wir auch durch die Energie, den Impuls und den Drehimpuls: Diese drei Größen weisen Eigenschaften und Wirkungsbereiche auf, die wir im neunzehnten Jahrhundert dramatisch unterschätzt haben: Sie prägen nicht nur die körperlichen Stöße und die anderen mechanischen Bewegungen. Nein, sie treten bei jedem Geschehnis im gesamten Kosmos auf. Sie sind überall dabei, bei allem, was wir bemerken können: Bei jedem Körper, bei jeder Strahlung, und bei jeder anderen Veränderung im Gefüge der Erscheinungen unserer Welt - eben bei allem, was in unserer Natur vor sich geht. Klar, daß solch große Mächte, die überall mitmischen, die alles kontrollieren und diktieren, daß diese Größen ihre eigenen Spielregeln haben und sich nicht so plastisch begreifen lassen wie eine Gänsefeder, ein Pudel oder ein Diamant. Sobald wir diese akzeptieren, sind wir schon den wichtigsten Schritt zum Verständnis der Quantenwelt gegangen.

            Anfangs war die Erforschung der Quantenwelt ausschließlich aus wissenschaftlicher Neugier motiviert. Heute jedoch werden ihre Gesetze bereits kommerziell genutzt: Der Bau vieler unserer modernen Alltagsgeräte wie Handys, TV-Geräte, Computer und all den anderen Gerä­ten mit Bau­teilen, in denen Tausende elektrische Schalt­krei­­se auf nicht einmal Finger­hut­größe zu­sam­mengepfercht sind, wird einzig und allein nur durch die Funktions­prin­­­­zi­­pien der Quantenwelt ermöglicht. Desgleichen beruhen eine Reihe medizinischer Behandlungsmethoden ebenso auf ihnen (Nobelpreis 2003) wie die Nach­richten­übermittlung der heutigen Geheimdienste.

 

1.2       Der Bruch eines Denktabus

 

Die „Schwarzen Körper“, auch „Schwarzstrahler“ genannt, sind der ex­tre­mste Gegensatz zu unseren Spiegeln, sie fungieren quasi als „Anti­spie­gel“. Ihr eigenwilliges, den Gesetzen der Mechanik hohnsprechendes Strahlungsverhalten war der Schlüssel zur Entdeckung  der Quantenwelt. Lichtspiegel kennen wir alle aus dem Bade­zim­mer, und wissen, daß sie im Finstern nicht funktionieren. Wie sollten sie auch, denn ihre Arbeit be­­steht ja darin, auf­tref­fen­de Lichtstrahlen möglichst vollständig zurückzuwerfen, zu „reflektieren“. Und Finsternis be­­­­deu­tet, es gibt kein Licht, das reflektiert werden kann.

Körper können das Licht aber nicht nur reflektieren, sondern auch durchlassen oder verschlucken („absorbieren“). Lichtdurchlässige Körper heißen auch „durchsichtig“ bzw. „durchscheinend“ und die lichtabsorbierenden „undurchsichtig“. Seit wir aber wissen, daß es außer dem sichtbaren Licht noch viele andere Arten elektromagnetischer Strahlung mit unterschiedlichstem Verhalten gibt (Bild 1), müssen wir das Stoffverhalten für jeden einzelnen Strahlungstyp ge­trennt betrach­ten und klassifizieren. Die Be­zeich­nungen „spie­geln“, „durchsichtig“ und „un­durch­sichtig“ waren uns da schon so gewohnt, daß wir damit sinngemäß das Verhalten der Stoffe gegenüber allen uns bekannten Strahlungsarten charakterisieren. Spiegel gibt es daher für alle Ar­ten von elektromagnetischer Strah­­­­lung: Für die Funk- und Radiowellen ebenso wie für die Wärmestrahlung („Infrarot“), die Ultraviolett-, Röntgen- und Gammastrahlung. Dasselbe gilt für die Absorption. Schiefer ist beispielsweise für Licht völlig undurchsichtig, aber durchlässig für Radiolangwellen.

 

Praktisch alle Körper un­se­­rer Umwelt sind mehr oder we­ni­­ger gute Licht- und Wärme­spie­gel, zumindest für einen Teil dieser Strahlen. Davon lebt ja unser Farb­­empfinden. Körper die wir als rotgefärbt sehen, reflek­tie­ren zwar das in unserem Son­­­nen­­licht enthaltene rote Licht, absorbieren hinge­gen alle an­de­ren Bestandteile des Sonnenlichtes. Bei „grünen“ Körpern wird nur der Grünteil des Son­nen­lich­tes gespiegelt, usf. Das Fehlen von Licht emp­­finden wir als finster, als schwarz. Kör­­per, die kein Licht reflektieren, sind für unsere Au­gen schwarz, eben „Schwarzkörper“.

...

3.2       Die submikroskopisch kleine Welt

 
Die Natur ist wesentlich vielfältiger als es der vertraute Lebensraum von uns Menschen ahnen läßt. Zwar erleben wir auch auf unserer Erde Kräfte, die unsere Vorstellungen sprengen - denken wir an Blitz, Vulkanausbrüche, Erdbeben und Orkane. Unsere Sonne läßt auch diese irdischen Naturgewalten als winzige Schwäch­­­linge erscheinen: Ihre Masse ist ja eine Million mal größer als die unserer Erde, sie zwingt mit ungeheurer Kraft ihre neun Planeten, sie immer wieder aufs Neue zu umkreisen, und sie strahlt seit Jahrmilliarden gigantische Mengen an Energie in den Weltenraum. Dennoch ist sie nur ein mittelgroßer Stern unter den zig Milliarden Sonnen unseres Sternenverbandes oder Galaxis (Bild 8 ), den wir Milchstraße getauft haben, und in unserem Universum kennen wir heute Abermilliarden solcher Galaxien (Bild 9).

Aber nicht nur das gigantisch Große ist uns jeglicher Vorstellung entrückt, sondern auch das Kleine: Ein Tausendstel Millimeter ist uns als Winzigkeit zwischen dem Nonius einer Mikrometerschraube erahnungsfähig. Mit den besten Mikroskopen können wir tausendmal besser sehen, also ein Millionstel Millimeter (1 nm „Nanometer“) noch an die Ahnungsgrenze unserer Weltsicht bringen. Mit erstklassigen 500-keV-Elektronenmikroskopen dehnen wir diese Distanz nochmals auf 15 Millimeter auf, so daß wir heute schon ein Milliardstel Millimeter sichtbar machen können, aber nur in ebenen Schnitten, ohne räumliches Gefüge. In Bild 10 sehen wir solche ultramikroskopische Bilder von zwei Kristallen, nämlich ein mit Hilfe sämtlicher Tricks rekonstruiertes Bild eines Niobiumoxid-Kristalls (a), und einen Kristall mit dem beinahe unaussprechlichen Namen Kupfer-Chlor­phthalo­cya­nin, für den seine Strukturformel ins Bild miteingezeichnet ist (b).

Noch vor wenigen Jahren waren solche Bilder undenkbar. Lange Zeit meinten wir, die Atome würden sich für immer unserem Blick entziehen. Die Erfordernisse der Mikroelektronik hatten aber in den achtziger Jahre des zwanzigsten Jahrhunderts die Industrie gewaltige Summen in die elektro-optische Forschung pumpen lassen, so daß wir heute unseren Sehhorizont bis zu den atomaren Bereichen ausgedehnt haben. Wir sehen heute also bereits die großen Objekte des Mikrokosmos.

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4.         Die innere Struktur der Natur

            Die berühmte Frage „Was ist das Prinzip, das die Welt im Innersten zusammenhält?“ des Dr. Faust bleibt im ganzen Drama von Goethe (selbstverständlich) unbeantwortet. Aus heutiger Sicht unseres Universums sind es vier fundamentale Wechselwirkungen ("Kräfte"), die alle­samt auf ihre Weise dazu beitragen müssen, daß uns die Materie in so vielfältiger Weise zu erscheinen vermag.

Die Quantenwelt der atomaren und subatomaren Gebilde ist ebenso wie der gesamte übrige Kosmos dynamisch aufgebaut. Wir kennen in unserem Universum keine einzige statische Nische, in der sich auch nur ein einziges Objekt dauerhaft in Ruhe befände. Nichts in unserem Kosmos bleibt dauerhaft im selben Zustand, alles verändert sich. Jeder Naturvorgang - vom Zerbersten ganzer Sternenverbände bis hin zur Beob­ach­tung mit Hilfe eines winzigen Lichtquants bedeutet ja, daß Energien, Impulse und Drehimpulse verschoben werden müssen. Oft genug werden dabei auch die geometrischen Bilder von Massekörper verändert, bei allen elektromagnetischen Vorgängen muß dazu noch elektrische Ladung umverteilt werden, usf.

4.1       Die Natur arbeitet überall

Wenngleich wir mit Newton einig sind, daß Speku­la­tio­nen in der Natur­wis­­sen­­schaft kei­­nen Platz haben dürfen, müssen wir uns dennoch mit den Regelmechanismen unserer Welt auseinandersetzen. Gedanken darüber, wie die an Naturvorgängen beteiligten Gebilde von­ein­­an­­der das für ihre gegenseitige Wechselbeziehung Notwendige erfah­­ren kön­n­en, sind phy­­si­kalisch legitim. Sie sind sogar unabdinglich, wenn wir mehr trans­por­tie­ren wol­len als bloße mathematische Punkte in einer Reißbrett­welt zwi­schen gedachtem Raum und gedachter Zeit.

Es hat sich ein­gebürgert, die Wirk­ursache einer jeden „Veränderung“ in einer zuvor erfolgten „Bewegung“ zu denken: Wann immer wir eine Verän­de­rung des Zustandes unserer Welt feststellen, sagen wir daher, daß sie durch eine „Be­wegung“ entstanden ist. Da Veränderungen der geo­metrischen Lagen von bewegten Körpern am augenfälligsten sind, vermeinten wir denn auch lange Zeit, daß sie die eigentliche Bewegung darstellen würden.

Dies führte zur Überbetonung der kinematischen Na­turbeschreibung, bei der wir die geometrischen Bahnen bestimmen, welche die  Schwer­punkte von Körpern im Laufe des Bewegungsvorganges überstreichen. Wenn­gleich mit Hilfe der Newton’schen Sicht die Körperbe­we­gungen des Alltags hervorragend beschrieben werden können, mußten wir mit ihr in einer Sack­gas­­se landen auf unserem Weg zum besseren Verständnis der Geschehnisse in dieser Welt: Sie zeich­­­­nete ja ein rein geometrisches Bild von den Bewegungen in unserer Umwelt, sie zeigte uns im wesentlichen nur, welche Bah­nen mathematische (Schwer)-Punkte im Laufe der Zeit in einem geo­me­tri­schen Raum durchliefen.

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6.         Die Quantenwelt

6.1       Heisenberg’sche Unschärferelation

Keine einzige Messung ist vollkommen exakt, bei Gebrauch von Meßapparaturen sind Meßfehler unvermeidlich, denn jeder Maßstab, jede Uhr unterliegt den Umweltseinflüssen, und kein Maßvergleich kann völlig fehlerfrei durchgeführt werden. Darüber hinaus gibt es auch prinzipielle Beschränkungen: Seitdem wir erkannt haben, daß wir weder unendlich schnell noch un­end­lich fein beobachten können, müssen wir uns damit abfinden, daß uns Menschen massive Beobachtungsgrenzen gesetzt sind, die wir durch nichts in der Welt umgehen können.

Die menschliche Erkenntnisfähigkeit ist daher nicht unendlich groß, sondern strikten Beschränkungen unterworfen, die wir unter keinen Umständen umgehen können. Die daraus resultierenden Ungenauigkeiten der Messungen, ihre „Unsicherheiten“ oder „Unschärfen“ werden gerne so wie die Differenzen mit dem großen griechischen D bezeichnet: Die Ungenauigkeit der Orte schreiben wir daher als Dx, jene der Impulse als Dp, die Unsicherheit der gemessenen Zeiten als Dt und die der Energie als DE.

Heisenberg hat diesen Sachverhalt im Wirkungskreis der Quantenmechanik mit seiner berühmten - in Bild 19 gezeigten - Unschärferelation zum ersten Mal ausgedrückt: Weil wir zu jeder Beobachtung eines Geschehnisses die Über­tragung von mindestens einer Wirkungseinheit (einem Wirkungsquant) h  brauchen, können wir von zwei physikalischen Grö­ßen, deren Pro­dukt die Wirkung ist, während eines Experimentes nur den Wert einer von ihnen genauer ermitteln. Der Wert der zweiten Größe wird dabei  um so verschwom­mener, je präziser die erste Größe gemessen wird. Insbesondere gilt dies für die gleichzeitige Bestimmung von Ort und Impuls sowie von Zeit und Energie.

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6.3       Quantenwirklichkeit

Die Quantentheorie ist die von uns Menschen am besten beherrschte Natur­beschreibung, aber gleichzeitig auch jene, die wir am wenigsten verstehen. Deshalb gibt es schier unzählige Versuche, die weltanschaulichen Konsequenzen heraus­zu­ar­beiten. Doch es spießt sich bisher völlig. Persönlich meine ich, daß wir erst dann den Durchbruch im philosophischen Verständnis der Quantenwelt schaffen werden, wenn wir uns von den statischen Modellen der klassischen Physik völlig gelöst haben werden.

Erst, wenn unsere Kultur die modernen Paradigmen der Physik voll ak­zep­tiert haben wird und damit die Vorstellungen „idealer“ Naturgesetze und eines bis ins letzte winzige Detail vollkommen kanalisierten Universums überwunden wor­den sind, erst wenn wir uns an mehr Argumentationsweisen mit Hilfe der Im­puls-, Ener­gie- und Drehimpulsspiele gewöhnt haben werden und nicht mehr alles in ein Geo­me­trie-Zeit-Korsett zu zwängen wünschen, erst dann werden wir meiner Über­zeu­gung nach eine Chance erhalten, einsichtige Interpretationsmodelle zu ent­wickeln

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6.5       Lokale Freiheit unserer Welt

Die Heisenberg’sche Unschärferelation erzwingt, daß wir in unserem Universum keine geometrisch scharf gezeichneten Bahnkurven finden können, da kein Bündel von Ortunsicherheit Dx und Impulsunsicherheit Dp eines Particles genauer fixiert werden kann als (Dx .Dp) >= Elementarwirkung h. Diese Unsicherheiten sind ein Bauprinzip unseres Universums, das zweischneidige Bedeutung besitzt: Einerseits ermöglicht nur der digitale Charakter der Wirkung einheitliche Baupläne für die Atome unserer Elemente (siehe Kapitel 8.4 Atome und ihre Teile), andererseits zwingt sie gewisse Zufälligkeiten in unseren Kosmos, da die gegenseitigen Wechselwirkungen nicht mehr exakt bestimmbar sein können.

Es erhebt sich dabei sofort die Frage, ob ein vollständiger Determinismus in so einem komplexen Gefüge wie unser Universum es zweifellos darstellt, überhaupt durchführbar wäre. Oder ob nicht gerade in den durch die Unschärferelation be­dingten lokalen Freiheiten jenes Prinzip zu finden ist, welches es den Gescheh­nis­sen in unserem Kosmos gestattet, sich selbst dynamisch zu regeln. Vielleicht stellen diese lokalen Freiheiten sogar das Werkzeug dar, unser Weltall dynamisch seine Entwicklung selbst finden zu lassen und dabei jederzeit stabil zu bleiben.

Selbststabilisierende Systeme kennen wir aus der Umwelt: Fliehkraftregler, die bei schneller oder langsamer werdender Rotation gegensteuern, stabile Gleich­gewichtslagen wie Mulden oder Senken für Kugeln, die bei Auslenkung wieder zurückfallen. Die ökologischen Gleichgewichte zwischen Flora und Fauna, Raub­tie­ren und ihrem Futter, die Anpassung von Flora und Fauna an die Witterung und sonstigen Umweltgegebenheiten, usf.

Ja, auch die Ausformung nicht nur von höherem Leben ist vermutlich ein solcher dynamischer Ausleseprozeß, dessen Facetten erst während der Entwick­lung fixiert werden - ansonsten wären die Chancen praktisch Null, das jeder Ent­wick­lungsstufe notwendige und passende  Umfeld rechtzeitig zur Verfügung zu stellen. Wir brauchen also gar keine komplizierten philosophischen Spekulationen, um mit der Unsicherheit zu leben, welche durch den digitalen Charakter der Wirkung in unser Universum eingeprägt ist. Wir müssen uns nur vom übertriebenen Deter­mi­nis­mus-Wunsch des klassischen Weltbildes lösen.

In der klassischen Physik wird so gerne der Laplace’sche Dämon bemüht - warum eigentlich ein Dämon und kein Mensch? Ganz einfach deshalb, weil auch Laplace wußte, daß wir Menschen nie in der Lage sein würden, alle Geschehnisse des Universums konkret zu erfassen. Die Bewegungsgesetze der klassischen Welt geben zwar im Prinzip an, wie wir aus den momentanen Daten für die Orte und Im­pul­se der Teilchen ihr künftiges Schicksal ermitteln können, aber in der Praxis ge­lingt uns nicht einmal mehr die Bestimmung der exakten Bewegungen von drei Körpern, die sich gegenseitig beeinflussen! Hier müssen wir bereits mit Näherungen arbeiten, die wir zwar gut beherrschen, wie Marslandungen beweisen, aber dennoch bleiben sie Näherungen.

Und die Welt weist beträchtlich mehr als drei Teilchen auf - woher also der exakte Determinismus? Er war immer nur Wunschdenken, ähnlich dem unendlich feinen Beobachten, dem unendlich schnellen Schauen, der unendlich starren Kör­per, den wahren Längen, usf. Zählen wir zusammen: (i) Die Naturwissenschaft sucht nicht die Wahrheit sondern die Nützlichkeit, die Techne für den avisierten Zweck. (ii) Unser Gegen­stand behandelt die nachprüfbaren Geschehnisse dieser Welt - also müssen wir beobachten. Ansonsten machen wir das, was wir nicht wollen, nämlich Spekulation. (iii) Exakter Determinismus bleibt uns aufgrund der mathematisch-physikalischen Fakten seit je verwehrt, er war immer schon Schimäre - allerdings nie als solche bloß­gestellt, sondern „im Prinzip“ gedacht. Was hindert uns daran, ihn geistig endgültig so wegzulegen wie wir es mit dem liebgewordenen Himmels- oder Lichtäther schon getan haben und es bei dem „absoluten Raum“ und der „absoluten Zeit“ schon zu unternehmen begonnen haben?

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7.         Erscheinungsformen der Materie

Gott hat eine verborgene Kunst in die Kräfte der Natur gelegt,

die ihr die Fähigkeit verleiht, sich selbst aus einem Aggregat

zu einem vollkommenen Weltsystem zu bilden.

Immanuel Kant

7.1       „Atomos“, Urpunkte und Elementarteilchen

Zumindest seit der antiken griechischen Phi­lo­­sophie denken wir uns die Entwicklung der Welt so gestaltet, daß ein Baustoff (die „Materie“) vor­lag, aus dem unter Einwirkung eines gestalterisches Prinzips alles herausgeformt geworden ist, was wir in unse­­rer Umwelt bemerken können. Es steht längst nicht mehr zur Diskussion, ob diese Zerlegung sinn­voll ist oder nicht, denn wir können bis dato gar nicht mehr anders, als in dieser Teilung zu denken: Hier die Ma­terie, der Baustoff unseres Universums, da die ordnende Kraft, welche die Entwicklung, das Wer­den der konkret anzuschauenden Körper in unserem Kosmos hervorgebracht hat.

Die­ses Schema zieht sich all die Jahrhunderte durch, wenngleich die Vor­stel­lung darüber, was nun Urstoff und Urprinzip sei, kunterbunt durcheinander gelaufen ist, und wir viele Jahrhunderte lang vergessen hatten, darüber nachzudenken, auf welche Art und Weise die ordnenden Kräfte in unserer realen Welt wirken. Unter Materie verstehen wir aber nicht nur den „Urbaustoff“ aus dem unser gesamtes Weltall geworden ist, sondern insbesondere auch alle die uns be­merk­baren körperlichen Din­ge, also alle Objekte unserer Umwelt, die wir als Stoffe oder  Substanzen bezeichnen.

All die ver­schie­­denen Vorstellungen über den „Urstoff“ unseres Universums, mit denen Philoso­phen und Na­tur­forscher im Laufe der Jahrhunderte unsere Kulturgeschichte be­rei­chert ha­ben, sind Aus­druck für den Wunsch, das gesamte Universum aus einer einzigen Wurzel he­raus gebildet zu sehen. Die besonders von Leu­­kipp, Demokrit und Epikur geforderten, aber nicht näher spezifizierten „Unteilbaren“ (gr.: ato­­­mos) haben weder mit unseren chemischen Atomen gemein, noch mit unseren „Elementarteilchen. Dennoch liest es sich in den Fragmenten, die uns von Demokrit er­hal­­ten geblieben sind, unglaublich modern: „Der gebräuchlichen Redeweise nach gibt es Farbe, Süßes, Bit­te­res, in Wahrheit aber nur Unteilbares (atomos) und Leeres.“ Für die „Atomisten“ der antiken Phi­­lo­sophie waren sowohl die Natur als auch die Seele aus unveränderlichen „ato­mos“ und lee­rem Raum aufgebaut. Ihre „atomos“ und ihr „leerer Raum“ waren für sie das allein Wirk­li­che. Damit enden schon die semantischen Gemein­sam­kei­ten.

Demokrit behauptete, daß alle Eigenschaften, die den „vier Elementen“ zugeschrieben worden waren, in Wirklichkeit die der ato­mos seien. Er dekretierte, die atomos seien ewig, unteilbar, unveränderlich und in steter Bewe­gung (was für die heutigen Atome auch gilt). Des weiteren, daß es unzählige davon gäbe, die sich alle nur durch Größe und Form voneinander unterscheiden würden. Alles war bei ihm aus den atomos zusammengesetzt, und die atomos waren auch für alles verantwortlich, insbesondere betrachtete er sie auch als Ursache jeglicher Veränderungen, indem diese durch Trennung und Verbindung von den atomos erzeugt werden sollten: Beim Zusammenprallen etwa bleiben sie entweder aneinander hän­gen und bilden so die Körper oder sie stoßen einander ab. Für Demokrit war die Welt das Produkt eines rie­si­gen Wirbels und die Erde durch die massereichsten atomos gebildet worden, die sich in der Mitte dieses Wirbels und daher auch im Zentrum des Universums zu befinden hatten.

Platon verwarf dann die mechanischen atomos und restaurierte die Elementenlehre, aller­dings geometrisch interpretiert: Für ihn waren die vier Elemente durch die vier regel­mäßi­­gen Polyeder gegeben, welche aus Urdreiecken aufgebaut gedacht waren. ...

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7.3       Atome

Die Atome unserer chemischen Grundstoffe (Elemente) sind Winzlinge in der Größen­ord­nung von einem Zehnmillionstel Millimeter (10-7 mm), aber schon lange teilbar geworden. Wie wissen bereits, daß sie aus zwei grundlegend verschiedenen, noch viel kleineren Teilen bestehen: Aus einem Kern und ihrer Elektronenhülle. Die Elek­­tro­nen­hülle ist die Quelle des Lichts, und das Aussehen des Kerns entscheidet, um wel­ches chemi­sches Element es sich handelt. Wir können heute viele Elemente ineinander überführen - teils durch „Kern­verschmelzung“, teils durch „Kernspaltung“. Ersteres geschieht in unserer Son­­ne und in den Wasserstoffbomben, letzteres in den Atombomben und bei der Radio­akti­vi­tät. Näheres darüber erfahren wir in Kapitel 10.

Die Atomteilchen und viele ihrer Bausteine heißen „-Ons“ nach dem griechischen Wort für „Seiendes“. Das „Prot“-On ist das „Erste Seiende“, das „Elektr“-On das „Wie Bernstein-Seiende“ und das „Neutr“-On das „Weder-Noch-Seiende“ nämlich weder das erste, noch das wie Bernstein Seiende. Der Kern selbst besteht aus Protonen und Neutronen, weshalb wir sie auch  „Kernteilchen“ (Nukleonen; nucleus (lat.): Kern) nennen (Bild 24). Die Zahl der Kern­pro­tonen fixiert den Typ des chemischen Elementes und stimmt mit dessen Ordnungsnummer im Periodensystem der Elemente (Bild 15) überein: Wasserstoff besitzt ein Proton, Helium 2,  Lithium 3, Kohlenstoff 6, Sauerstoff 8, Eisen 26, Gold 79 und Uran 92.

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7.4          Die Teilchen des Universums

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Die Natur kennt zwei fundamental von einander getrennte Teilchenwelten: Die Bausteine der Materie und die Überträgerteilchen der Kräfte. Der Spin aller Materieteilchen ist halbzahlig, während die Kraftüberträger ganzzahligen Spin aufweisen. Alle Individuen einer jeden Teilchenart sind untereinander identisch. Wir können ebensowenig ein Proton von einem anderen unterscheiden, wie auch die Atome eines Elementes untereinander ununterscheidbar sind. Dies gilt für die Materieteilchen aber nur solange, wie sie sich frei bewegen. Der österreichische Physiker Wolfgang Pauli (1900-1958; Nobelpreis 1945) fand nämlich heraus, daß sie in Gesellschaft ihrer Artgenossen eitel werden.

Materieteilchen derselben Art, die miteinander in Kontakt stehen, können sich daher nicht in allen Eigenschaften gleichen, müssen sich also mindestens in einem Merkmal unterscheiden („Pauliverbot“). Die Elektronen eines Atoms etwa dürfen nicht alle dieselbe Energie aufweisen, nur zwei von ihnen können die Minimalenergie haben, alle anderen müssen höhere Energieinhalte aufweisen. Zwei dürfen es deshalb sein, weil auch dem Spin zwei Drehsinnwerte zugesprochen werden kann: (+1/2) und (-1/2). Die höchste Energie eines gebundenen Elektrons heißt „Fermi-Energie“ oder  „Fermikante“ (Enrico Fermi: italienischer Physiker, 1901-1954; Nobelpreis 1938).

Alle Teilchen, die dem Pauliverbot gehorchen, werden auch Fermi-Teilchen oder Fermionen genannt, die anderen heißen nach dem indischen Physiker S.N. Bose (1894-1947) „Bosonen“. Die drei Atombausteine sind also auch „Fermionen“, die Photonen (Spin 0) dagegen „Bosonen“. Bei den Kraftüberträgern gilt das Pauliverbot ebensowenig wie bei Teilchenverbänden, deren Gesamtspin ganzzahlig geworden ist. Hier können alle solche Teilchen ein- und dieselbe Energie aufweisen. Ansonsten wäre beispielsweise der LASER ebenso unmöglich wie die Phänomene der Superflüssigkeiten  und der Superleitung.

Die Eitelkeit der Materieteilchen hat eine handfeste Notwendigkeit für den Aufbau unserer Materie: Nach dem Pauliverbot können sich keine zwei gleichen Materieteilchen im selben Zustand befinden, also innerhalb der  Unschärfegrenzen nicht dieselbe Geschwindigkeit und Position annehmen. Das verhindert, daß die Mate­rieteilchen unter Krafteinfluß in einen Zustand extremer Dichte zusammenklumpen. Wenn sie sich durch die Anziehungskräfte nahegekommen sind, dann müs­sen sie sich mit unterschiedlichen Impulsen bewegen, so daß sie wieder auseinander streben.

Ohne Pauliverbot wären die Quarks nicht fähig gewesen, einzelne Protonen und Neutronen zu bilden, und diese wiederum nicht zusammen mit Elektronen die einzelnen Atome. Alle Materieteilchen wären in einen Einheitsbrei zusammengestürzt, wie wir ihn von den Bosonen her kennen (z.B.: Superflüssigkeit). Wohingegen für eine Kraftübertragung jegliche zusätzliche Unterscheidung der entsprechenden Überträgerteilchen stören würde, denn hier dient alles nur einem Zweck: Die Wechselbeziehung zwischen zwei oder mehreren materiellen Gebilden herzustellen und aufrechtzuerhalten.

Modern bezeichnen wir nur mehr zwölf Particles als Elementarteilchen: 6 Lep­tonen und 6 Quarks. Ihnen allen können nur noch Durchmesser zugeschrieben wer­den, die kleiner sind als 10-15 m, den meisten von ihnen sogar weniger als 10-18 m. Die sechs Leptonen sind neben dem altbekannten, stabilen Elektron, das Myon und Tauon sowie drei Neutrinos. Die Neutrinos treten jedoch nur zusammen mit einem Elektron, Myon oder Tauon auf, von denen sie auch ihren Zusatznamen erhalten haben. Sie können auch frei im Weltenraum fliegen, ohne daß sie stärker bemerkt werden.

            Alle anderen Materieteilchen sind aus den Quarks zusammengesetzt. Sie treten in sechs „Flavors“ auf, die up, down, strange, charme, bottom und top heißen, und ein jedes besitzt auch sein Antiquark. Während die Hadronen immer aus drei Quarks zusammengesetzt sind, bestehen die Mesonen aus einem Quark mit seinem Antiquark. Ein Proton ist ein Ensemble aus zwei up-Quarks und einem down-Quark, das Neutron besitzt hingegen nur ein up-Quark, dafür aber zwei down-Quarks. Da Protonen eine positive elektrische Elementarladung zeigen und aus drei Quarks bestehen, dürfen letztere nur Ladungsdritteln besitzen. Dies bedeutet allerdings keinen Widerspruch zum Begriff „Elementarladung“, da sich die Quarks im heutigen Kosmos nicht mehr frei bewegen können, sondern immer im Innern von Materieteilchen eingefroren sind.

            Die up-, charme- und top-Quarks weisen je zwei Drittel der positiven Elementarladung auf und die drei anderen je ein Drittel der negativen. Somit kann das Proton eine positive elektrische Elementarladung zeigen, und das Neutron elektrisch neutral erscheinen. Die Umwandlung eines Protons in ein Neutron geschieht mitnichten dadurch, daß es sich mit einem Elektron verbindet, wie in vielen älteren Büchern zu lesen ist. Sie erfordert vielmehr die Verwandlung eines up-Quarks in ein down-Quark während eines extrem komplizierten Prozesses, der beide Kernkräfte benötigt und bis heute noch nicht ganz geklärt ist (vgl. Kapitel 8).

            Die gesamte Materie unseres Universums, ob in den Sternengebilden, im Gestein oder in der Pflanzen- und Tierwelt anzutreffen, besteht letztendlich aus bloß drei Teilchenarten, nämlich aus zwei Quarktypen („up-“ und „down-“) und den Elektronen (Bild 25). Die anderen Elementarteilchen sind erforderlich, um die in die Hunderte gehende Fülle subatomarer Gebilde zu beschreiben, die wir heute kennen. In Tabelle 4 sind die Charakteristika des Aufbaues unserer Materie kurz zusammengefaßt.




8.         Die vier Kräfte der Natur

8.1       Kraftwirkungen

Aus unserem Alltag kennen wir viele Kräfte: Elastische Kräfte, Reibungskräfte, Trägheitskräfte, chemische Bindungskräfte, magnetische, elektrostatische Kräfte, die Dipolkraft, usf. In der modernen Natursicht ist es uns gelungen, sämtliche dieser Kräfte auf vier grund­legende Wechselwirkungen zurück­zu­führen: Diese vier grundlegend ver­schie­de­nen Arten von Wech­sel­wirkungen oder Kräften sind notwendig, dass die Materie sich uns in so viel­fäl­ti­ger Weise zu zeigen vermag. Damit sind sie auch die Antwort auf Dr. Fausts Frage „nach dem Prinzip, das die Welt im In­ners­ten zusam­men­hält“. Es besteht aus heutiger Sicht unseres Universums aus

Diese vier fundamentalen Wechselwirkungen sind perfekt aufeinander abgestimmt, jede hat ihre klar umrissenen Hauptdomänen. Durch ihre unterschiedliche Wirkungsweise ermöglichen sie damit sowohl den Aufbau der kosmischen Strukturen als auch die Vorgänge in den Winzigkeiten der subatomaren Welt. In Tabelle 5 sind für diese vier Fundamentalkräfte der Natur die Reich­weiten und die Namen der Vermittlerteilchen (Vermittler-Particles) zusammengefaßt, und Tabelle 6 zeigt uns die Aufteilung ihrer Hauptdomänen. Wegen ihrer extrem kurzen Reichweite sind die beiden Kernkräfte auf die subatomaren Gebilde beschränkt. Die Welt der großen Körper wird von unserer Schwerkraft geprägt und die Stoffeigenschaften der Materie sind die Hauptdomäne der elektromagnetischen Kraft.


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8.3       Vereinheitlichung der Wechselwirkungen

 Der heute aussichtsreichste Weg zu einer Vereinheitlichung der vier Wechselwirkungen wird in Bild 28 skizziert. Es geht dabei um das Finden einer gemeinsamen Wurzel, aus der alle vier Kräfte entsprungen sein konnten. Uns ist bereits gelungen, eine gemeinsame Theorie für die  elektromagne­ti­sche Kraft und die schwache Wechselwirkung zu erhalten, die sogenannte „elek­tro­schwache“ Theorie. Dazu werden die berühmt gewordenen „Higgsteilchen“ gebraucht, welche als Abschirmung der schwachen Wechselwirkung zu fungieren haben.

Alle Prozesse der elektroschwachen Wechselwirkung werden durch den Austausch von vier Überträgerteilchen erklärt: dem masselosen Photon, das die Wechselwirkung zwischen elektrisch geladenen Teilchen vermittelt, und den drei Überträgern der schwachen Ladung (W+-, W-- und Z0-Particle). Im Gegensatz zum Photon, das nur mit elektrisch geladenen Teilchen wechselwirkt, vermittelt das Z0-Particle auch Prozesse, bei denen elektrisch neutrale Teilchen beteiligt sind, wie etwa die Streuung von Neutrinos an Elektronen. 1973 gelang am CERN der Nachweis dieser Reaktionen. Bei Prozessen mit geladenen Teilchen sind sowohl das Photon als auch das Z0-Teilchen beteiligt, und es kommt zu experimentell nachweisbaren Interferenzen dieser beiden Austauschvorgänge. Mit Präzisionsexperimenten zur Elektron-Positron-Vernichtung am Speicherring LEP konnten die Aussagen der elektroschwachen Theorie eindrucksvoll bestätigt werden.

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9.1       Die Entstehung der Elemente

Die „natürlichen“ Elemente werden im wesentlichen durch Kernreaktionen in den Sonnen selbst gebildet. Allerdings gelingt es keiner Sonne, im Alleingang sämtliche chemische Elemente hervorzubringen. Die Sonnen erster Generation hatten als Rohstoff im wesentlichen nur Wasserstoff zur Verfügung und verbrannten diesen vorwiegend zu Helium  - so wie unsere Sonne auch. Diese Kernverschmelzung liefert jene ungeheuren Mengen an Energie, welche die Sonnen teils über zehn Milliarden Jahre lang in den Weltraum abstrahlen.

Wenn im Zentralgebiet eines Sternes der Wasserstoff zu Helium fusioniert worden ist, steigt die Temperatur an, bis die Umwandlung in höhere Kerne möglich wird. Helium fusioniert zu Beryllium, das teils sofort wieder zerfällt und dabei den Sternenkern immer weiter aufheizt, so daß auch Kohlenstoff und auch die höheren Ele­mente bis zu Kalzium entstehen können. Die Bildung eines neuen, schwereren Kerns bedeutet aber die gleichzeitige Vernichtung eines oder mehrerer, leichterer Kerne.

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Ende:
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Trotz der ungeheuren Probleme, die mit der Entwicklung von Kernfusionskraftwerken verbunden sind, erscheinen offensichtlich die Aussichten auf Erfolg den zuständigen Stellen als nicht hoffnungslos. Derzeit können allenfalls kleine Fusionsvorgänge im Millisekundenbereich erzielt werden. Wie daraus in halb­wegs absehbarer Zeit Kraftwerke entstehen soll, bleibt offensichtlich ein Geheimnis der die Kernfusion puschenden Gremien. Es darf allerdings vermutet werden, dass die in die Fusionstechnik gepumpten Forschungsmilliarden für die Erforschung von effizienteren Techniken zur Nützung von Sonnenenergie auf Jahrzehnte besser an­gelegt wären. Die Natur wusste vielleicht sehr genau, warum sie die Energieversorgung zig Millionen Kilometer von unserem Planeten entfernt angesiedelt hat, und hier auf unserer Erde biologische Rezeptoren und Transformatoren in Form unserer Flora entstehen ließ, sodass wir in der Vergangenheit keinerlei Befürchtungen bezüglich Reaktorunfall, Wirtschaftlichkeit und Entsorgung des radioaktiven Abfalls zu hegen hatten.

Es hatte sich bis dato allemal als klug erwiesen, die Natur als Lehrmeister anzusehen, sich aus ihr schlau zu machen, ihre Techniken zu kopieren. Überall dort aber, wo wir es besser wissen wollten als die Natur, dort erlitten wir regelmäßig Schiffbruch - Verkarstung und Verwüstung ganzer Regionen, das Baumsterben und all das andere verhängnisvolle Kippen ökologischer Gleichgewichte. Die Natur setzt bei jedem Geschehnis bloß die dafür minimale Energiemenge ein - vielleicht sollten auch wir uns bei unserer Lebensgestaltung stärker an dieses Minimalprinzip halten und weniger versuchen, über riskanteste Techniken unseren vielfach schlicht überhöhten Energiebedarf zu decken. Und uns dafür umso öfter an den Schönheiten der Natur zu erfreuen sowie an der faszinierenden Genialität ihrer „Werkstatt“.



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“Ich bin davon überzeugt, dass es  Josef Tomiska auch mit diesem Buch gelingen wird, Sie für die Geheimnisse der Natur zu begeistern und wünsche Ihnen spannende Lektüre!”

Ao. Univ. Prof. Dr. Arthur Mettinger
Vizerektor Lehre und Internationales, Universität Wien


“... In seinen Büchern spürt man die Dynamik, die vom Autor selbst ausgeht.
In abgewandelter Form kann man sagen: Die Energie des Prof. Tomiska prägt sein Werk.”

STR. Dr. Michael Ludwig
Vorsitzender des Verbandes Wiener Volksbildung
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Einleitung

 

Die Welt der Relativitätstheorie ist überhaupt nicht so bizarr, wie sie uns vordergründig erscheinen mag. Im Gegenteil: sie zeigt uns eine Welt geballter Dynamik, deren Kraftspiele Myriaden von Sternen gebären und nach turbulentem Leben wieder vernichten. Sie sperrt die Naturgebilde nicht länger in ein absolutes Korsett der starren Figuren ein, sondern lässt sie für jeden Blickwinkel einen ganz individuellen Habitus besitzen.

So mancher geneigte Leser mag jetzt schon verspüren, dass die Relativitätstheorien und die Weltraumfahrt für den Autor die eigentlichen Triebfedern waren, Physik zu studieren. Der Traum einer NASA-Karriere wurde jedoch durch das vorzeitige Stoppen des Mond­­pro­gramms abrupt beendet, die dadurch losgetretene Entlassungswelle an Physikern war so enorm, dass ein anderer Arbeitsplatz zu suchen war. Meiner alten Liebe bin ich aber immer treu geblieben, was meine Gattin teils sehr leidvoll erfahren hat. Für ihre Geduld und ihr Verständnis dafür möchte ich ihr hier sehr herzlich danken.

Umso erfreuter war ich, als mich Studenten im Jahre 1986 nach meiner Habilitation zum Dozenten für Physikalische Chemie an der Universität Wien aufforderten, doch eine Vorlesung über Relativitätstheorie für Chemiker zu halten. Allerdings wurde mir bald deutlich, wie unbefrie­di­gend und ineffizient die traditio­nellen Vermitt­lungs­tech­ni­­­­­ken naturwissen­schaft­lichen Wissens sind. Der Wunsch entstand daher, mich frei zu spielen von den ungeschrie­be­nen Gesetzen naturwissenschaftlichen Studiums, „fundierte“ Vorlesungen müs­­­­sen einen mathe­ma­tisch präzisen Aufbau und - salopp formuliert - ein gerüttelt Maß an Un­ver­­­­ständ­lichkeit auf­weisen. Hierbei wurde mir auch ganz klar bewusst, dass auf diese Art das Wissen der modernen Physik auf den kleinen Bereich der Fachleute beschränkt bleiben muss.

Ihren Ruf der Unverständlichkeit verdankt die Relativitätstheorie vor allem ihrem wissenschaftlich-historischen Werdeganges, der mühsam genug war, um den notwendigen Bruch mit den mechanistischen Weltvorstellungen zu vollziehen. Der Zugang vereinfacht sich jedoch drastisch, wenn wir die Eckpfeiler der modernen Weltsicht als Ausgangspunkt unserer Entdeckungsreisen in die kosmische Welt nehmen. Konkret bedeutet dies, dass wir nicht mehr die geometrischen Bahnkurven der Massekörper in den Vordergrund unserer Betrachtung stellen dürfen, sondern die Dynamik ihrer Bewegung. Nur so können wir die Geheimnisse des kosmischen Spiels aufspüren, und die Energie mitsamt ihren beiden kongenialen Partnern (Impuls und Drehimpuls)  als die wahren Machthaber des Universums entdecken.

Die Energie enttarnt sich als der große Baumeister unseres Universums, und ihre Trägheit erweist sich als jene Bremse, die verhindert, dass wir so schnell wie das Licht fliegen können. Keine Wechselwirkung zwischen Objekten unseres Universums erfolgt ohne Austausch eines Energie-Impuls-Paketes. Die Regeln, wie solche Transporte in der realen Natur durchgeführt werden sind Kernpunkte der Relativitäts- und Quantentheorien. Die Äquivalenz von Masse und Energie sowie die Bedeutung der Lichtschnelligkeit als Ausbreitungsschnelligkeit der Kraftwirkungen werden dadurch in diesem Buch ebenso harmonisch erklärt wie der „Wellen-Körper-Dualismus“ im quantentheoretischen Buchzwilling „Die Werkstatt der Natur“, die heuer schon in der Edition Volkshochschule erschienen ist.

Die Rückbesinnung darauf, dass wir biologische Lebewesen sind, zeigt uns, dass unsere  Sinnesorgane und die Verarbeitungsfähigkeit unseres Hirns primär für die biologische Notwendigkeit zum Überleben und zur Fortpflanzung ausgelegt sind, und die Beschäftigung mit den Funktionsprinzipien unserer Umwelt für das Lebewesen Mensch erst von sekundärer Bedeutung ist. Damit wird verständlich, warum wir keine Möglichkeiten besitzen, die Naturabläufe außerhalb unserer biologisch relevanten Welt unmittelbar zu erkennen und sie uns plastisch vorstellen zu können. Somit wird auch der zweite Paradigmenwechsel der modernen Physik evident, dass wir nicht mehr das Aussehen der „wirklichen“ Welt, sondern ausschließlich nur noch die menschliche Sicht des Universums für erforschbar halten.

Das vorliegende Buch ist keineswegs „populärwissenschaftlich“ verfasst, denn eine Unterscheidung zwischen Populär- und Fachwissen lehne ich aus didaktischen Überlegungen grundsätzlich ab und strukturiere lieber in Übersichts- und Detailwissen. Übersichtswissen bleibt bei aller Vereinfachung der Darstellung fachlich korrekt und bereitet die wesentlichen Strukturen eines Gegenstandes leicht verständlich auf. Solches Übersichtswissen möchte ich bieten, denn wir alle benötigen es für unser Weltbild und den Fachstudenten hilft es zusätzlich zu einem rascheren Vordringen an die Forschungsfront. Dadurch, dass die Bedeutung der drei kosmischen Erhaltungsgrößen Energie, Impuls und Drehimpuls für die Vorgänge in unserem Universum in den Vordergrund gestellt werden, ergeben sich auch einfachere Antworten auf so manche philosophische Fragestellungen.

Ohne den über Jahre dauernden, teils schier endlosen Gesprächen und Diskussionen mit meinen beiden Freunden Dr. Reiner Lück und Dr. Ingo Arpshofen vom Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart wäre dieses Buch wohl nicht zustande gekommen. Ich möchte daher auch Ihnen an dieser Stelle herzlich danke sagen. Und ebenso meinem väterlichen Freund Univ.-Prof. Dr. Bruno Predel, emeritierter Direktor dieses Institutes, dem ich persönlich sehr viel zu verdanken habe.

 September 2005                                                                               Josef Tomiska



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Leseproben:

1.         Natur und Wissenschaft

                                                   Ist es denn Wirklichkeit, was ich sah?

               Mozart, Die Zauberflöte

 1.1       Das Ende des naiven Realismus

     Unser Weltbild ist im zwanzigsten Jahrhundert noch viel gewaltiger revolutioniert worden als seinerzeit durch Nikolaus Kopernikus (1473-1543; polnischer Astro­nom), der unsere Erde aus dem Zentrum des Universums auf eine Planetenbahn um unsere Sonne geschleudert hat. Der deutsche Physiker Albert Einstein (1879-1955; Nobelpreis 1921) zertrümmerte mit seiner Relativitätstheorie unsere mechanistischen Vorstellungen von Raum, Zeit und Bewegung. Und alles, das die Relativitätstheorie noch vom mechanistischen Kosmos des neunzehnten Jahrhunderts übrig gelassen hatte, wurde von den Quantentheorien hinweggefegt. Aus dem Zusammenspiel dieser beiden revolutionären Weltbilder entstand dann allerdings jenes Werkzeug (Relativistische Quantenfeldtheorie), mit dem wir in unseren Labors sogar die berühmte Antimaterie erzeugen können - zwar nur in winzigsten Mengen, aber dennoch.

Wir Menschen fragen uns schon lange, wie es zur Entstehung von unserer Welt und des sie umgebenden „Himmels“ gekommen ist. In den uns bekannten Kulturperioden fanden wir dazu die unterschiedlichsten Ant­worten. Die Suche nach den grundlegenden Verursachungen dieser Welt ging dabei in zwei völlig konträre Richtungen: Zum einen nach dem Urgrund unseres Universums, nach einem obersten, höchsten Wesen, von dem her sich die Welt als Ganzes bestimmen lässt. Im Laufe unserer Kulturgeschichte wurde hierfür der Begriff des „Absoluten“ (lat.: abgelöst) geprägt. Es galt und gilt uns als das eigentlich „Wirkliche“. Wir sprechen damit das „Unbedingte“ an, also das von allem anderen völlig Unabhängige, dasjenige, was sich selbst genügt. Das „Absolute“ ist für uns der Begriff für jenes Existierende, das für sich allein in dieser, seiner Form da sein kann und auch da ist. Diese Fragen werden von der Na­tur­wissenschaft bewusst ausgeklammert, sie sind nicht Teil der natur­wissen­schaft­lichen Arbeit, sondern gehören zu Philosophie und Religion.

Die Naturwissenschaft forscht hingegen in anderer Richtung, sie beschäftigt sich ausschließlich damit, wie das schon wohlvorhandene Universum aussieht, und wie die einzelnen Geschehnisse in ihm voneinander abhängen. Auch in diesem Zusammenhang wird der Begriff „absolut“ verwendet: Wir waren seit Anbeginn unserer wissenschaftlichen Beschäftigung mit der Natur davon überzeugt, dass der Kosmos eine unbedingte, unveränderliche Form aufweisen würde. Deshalb war sowohl in der Aristotelischen Vorstellung als auch in der mechanistischen Weltsicht das Universum exakt so aufgebaut gedacht gewesen, wie wir es unmittelbar sehen: Der Himmel vorwiegend blau, die Wiesen grün, die Entfernungen waren in ihrer Kilometerzahl (oder in Meilen,...) absolut gegeben, und die Zeit ordnete alle Geschehnisse dieser Welt unbestechlich in ein Früher und Später ein. Aus dieser Überzeugung heraus wollten wir auch jedem Objekt dieser Welt eine „objektiv wahre“ Größe und jedem Geschehnis eine „objektiv wahre“ Zeitdauer zuschreiben.

Das ging aber nur solange gut, solange unsere Naturbeobachtungen nicht allzu genau waren. Je besser im ausgehenden neunzehnten Jahrhundert unsere Messtechnik wurde, desto eindeutiger wurde es, dass einige Naturvorgänge im offenen Widerspruch zu den Behauptungen des mechanistischen Weltbildes stehen. Diese Widersprüche wurden unser Eingangstor in die dynamische Welt des modernen Naturbildes: Durch sie entdeckten wir nicht nur die Existenz einer submikroskopisch kleinen Welt mit all den Molekülen, Atomen und den subatomaren Teilchen (Elektronen, Protonen,...), sondern sie erzwangen auch jene völlig neue Betrach­tungs­weise unserer Natur, die seit Einsteins Arbeiten unter den Namen „Relativitäts­theorie“ firmiert.

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1.2       Moderne Weltsicht

Die Naturwissenschaft ist in unserer Kulturwelt zuständig für das Entwerfen jener Bilder der Natur, mit denen wir die realen Gegebenheiten unserer sinnlichen Beobachtungen erläutern und zu einem einheitlichen Ganzen zusammenfassen können. Dazu ist die tatsächliche Durchführbarkeit und Wiederholbarkeit unserer Experimente notwendig. In der Tat war hier der klassischen Physik ein Fehler unterlaufen, indem sie der Platonischen Überzeugung treu geblieben war, dass die wahren Weltgesetze losgelöst von aller Materie existieren würden (Platon: griechischer Philosoph; 427/28-347/48 v. Chr.).

Zur Zeit Einsteins ist die Relativitätstheorie ein gewagtes, revolutionär gezeichnetes Bild unserer Natur gewesen, das nur durch einige wenige experimentelle Beobachtungen gestützt war. Heute hingegen sind die allermeisten der damals so kühn und undenkbar anmutenden Konsequenzen dieser Theorie im tatsächlichen Verhalten der Natur wieder gefunden und unwiderlegbar bewiesen worden. Sie sind vermutlich nur deshalb noch nicht Allgemeingut unseres Kulturlebens geworden, weil sich das allgemeine Interesse in den letzten Jahrzehnten von den Naturwissenschaften doch deutlich wegbewegt hat.

Die Welt der modernen Naturwissenschaft zeigt sich viel dynamischer und lebendiger als das Newton’sche Universum der starren mechanischen Kugeln, für welches ursprünglich schon zehntausend Jahre die Ewigkeit bedeutet hatten (Sir Isaac Newton: englischer Physiker, Mathematiker und Astronom; 1643-1727; Sir ab 1705). Heute sehen wir unsere Welt voller Werden und Vergehen, denn nicht nur die Angehörigen der Fauna und Flora unserer Erde, sondern auch die allermeisten Objekte der Quantenwelt und die Myriaden von Sternen werden geboren und sterben wieder. Viele der Himmelsgiganten leben unvorstellbare 10 bis 15 Milliarden Jahre, einige sogar noch länger, dafür müssen die massereichsten Sterne schon nach wenigen Millionen Jahren sterben.

Manche Sterne explodieren, andere erkalten und wieder andere komprimieren ihre Materie auf eine Kugel von wenigen Kilometer Durchmesser. Letztere zie­hen sich also in sich selbst zurück und leben dann quasi als extreme Autisten, denn sie verweigern jegliche Kommunikation mit der Außenwelt - wir nennen sie „Schwar­ze Löcher“. Die Sternenfriedhöfe sind Geburtsstätte neuer Myriaden von Sternen, wodurch allmählich die schwereren Elemente wie Eisen, Gold und Uran ent­stehen konnten. Immer wieder durchquert ein Sternenreich ein anderes, meist bemerken die involvierten Galaxien fast nichts von ihrer Durchdringung. Hin und wieder geschehen aber Kollisionen mit entsprechend gewaltigen kosmischen Spektakeln.

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2.         Fakten der Realität

Übertriebene Farben fährden das Sehen.

Überstiegene Töne töten das Hören.

Überspitzte Kost kostet den Geschmack.

     Laotse, Tao Te King

 

2.1       Das Licht ist „langsam“

Mit den Fortschritten in unserer Messtechnik musste sich auch New­­tons Schwer­­kraftgesetz immer strengere Prüfungen gefallen lassen. Die Jupiter­mon­de ge­hör­ten zu den ersten, die aus­ge­wählt worden waren, um mittels genauer Lang­zeit­beob­ach­tun­­gen New­tons Formel an neueren Objek­ten zu bestätigen. Doch, es wurde zunächst ein Flop, denn ein­mal ver­späteten sich die Jupitermonde gleich um etwa acht Minuten, ein ander­mal eilten sie den Vor­aus­sagen um dieselbe Zeit voraus. War das Schwerkraftgesetz nicht gut oder waren die damaligen Ansichten über das Licht falsch? Der dänische Astronom Ole (Olaf) Roemer (1644-1710) ver­traute Newton und fand 1676 heraus, dass die Un­pünkt­lich­keit der Jupitermonde Methode hat­te: Immer, wenn der Riesenplanet relativ nahe bei der Erde war, tauchten seine Monde früher auf als nach Newtons Fahrplan vorgesehen, dafür ver­­spä­teten sie sich regelmäßig in ihrem Erscheinen, wenn er sich weit von uns ent­fernt hatte.

Sein Gedanke war: Wenn nun das Licht mitnichten unendlich schnell wäre, sondern Zeit zu seiner Ausbreitung benötigen würde, dann hätten die Unpünktlichkeiten der Jupitermonde eine ein­­fache Erklärung: Wir sehen im Fernrohr gar nicht die Monde dort, wo sie sich im Au­gen­­blick der Beobachtung befinden, sondern dort, wo sie vor der Zeitspanne waren, die das Licht benötigt, um von diesen Monden zur Erde zu gelangen. Mit seinen schlechten Uhren und einer noch etwas fal­­schen Erdbahn kam er auf eine Lichtschnelligkeit von 215 000 km/sec. Heute wissen wir, dass Licht sogar noch schneller ist und zwar fast 300 000 km/sec. Damit kann das Licht unseren Erdäquator in einer Sekunde siebeneinhalb Mal um­run­den. Von der Son­­ne braucht es im Mittel dennoch über acht Minuten zu uns, zum Jupiter etwa vierzig Minu­ten und zum Neptun schon vier Stunden!

Dennoch wird die Lichtschnelligkeit in der klassischen Mechanik ignoriert und so getan, als ob wir unendlich schnell schauen und messen könnten. Schon im siebzehnten Jahrhundert glaubte man daran, dass die Lichtbrechung beim Übergang von einem Medium in ein anderes (z.B. von Luft in Wasser) dadurch zustande kommt, dass das Licht in den verschiedenen Medien unterschiedlich hohe Ausbreitungsschnelligkeiten aufweist. Zwar waren die eingefleischten Mechaniker wie Descartes felsenfest davon überzeugt, dass sich Licht um so schnel­ler ausbreiten würde, je dichter das zu durchquerende Medium wäre, aber der fran­zösische Mathematiker Pierre de Fermat (1601-1665) vertrat die bis heute als rich­tig erkannte Ansicht, dass es umgekehrt wäre, dass sich Licht also in optisch dünneren Medien schneller ausbreitet als in dichteren. Die unendlich schnelle Lichtausbreitung geisterte dennoch durch unsere Kulturgeschichte - auch durch die der Physik.

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3.         Die dynamische Welt

    Ich möchte wissen, wie Gott diese Welt erschaffen hat.

    Albert Einstein

3.1       Doppelspiel der Bewegung 

Das Augenscheinliche ist nicht immer das prägende Element des Geschehens, wie wir schon aus Poli­tik und Geselligkeitsvereinen wissen: Oft gibt es „graue Eminenzen“, die ruhig und beinahe unbemerkt, still ihre Fäden ziehen. Sie sind dann die eigentlich Mächtigen und nicht die im Ram­penlicht Stehenden. Bei den Naturvorgängen verhält es sich nicht anders, denn sie werden mitnichten von den oft spektakulär verlau­fenden oberflächlichen Veränderungen geprägt, sondern durch unsichtbare Geschehnisse. Das liegt daran, dass wir ja nur die körperlichen Teile unserer Welt bemerken können - und sonst nichts. Von Kraftwirkungen, Energieströmen, von elektrischer Ladung, von Licht und all den anderen nicht körperlichen Phä­no­menen unserer Welt erfahren wir ausnahmslos nur über die von ihnen verursachten Veränderungen in der Körperwelt.

Beispielsweise sprechen wir von „Wasserwellen“, wo sich die Oberfläche von Wasser wellig zeigt. Wir sind davon fasziniert und beeindruckt. Sie sind schön anzusehen und manchmal Furcht erregend gewaltig. Woher nehmen sie aber ihre Kraft? Hier werden wir nun überrascht, denn die von uns wahrgenommenen „Ober­­flä­chen­wellen“ bilden nur einen kleinen Ausschnitt der eigentlichen „Wasserwellen“, die sich als in die Tiefe gehende Kreisbewegungen entpuppen. Sie transportieren dabei gar kein Wasser, sondern Energie und Impuls. Initiiert werden diese Wellen entweder durch den Wind, durch ins Wasser geworfene Steine, durch Seebeben oder durch fahrende Schif­fe. Diese Verursacher geben bei ihrem Kontakt mit dem Wasser einen Teil ihrer Energien und Impulse an die sie berührenden Wasserteilchen ab, die sich daraufhin kreisförmig in die Tiefe zu bewegen beginnen. Dabei stoßen sie andere Wasserteilchen an, wodurch sie ihrerseits wieder Energie und Impuls an die­se weitergeben, usf.: Die Wellen­be­wegung ist im Lau­fen.

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Jetzt aber, mit der erkannten Äquivalenz von Energie und (träger) Masse vergegenwärtigen wir eine völlig neue Situation: Es setzt nicht nur die „Mas­se“ sondern auch die Energie jeder äußeren Krafteinwirkung einen Träg­heits­wider­stand ent­gegen. Es muss damit nicht nur die am „ruhenden“ Objekt gemessene Masse („Ruhmasse mo“) be­­schleu­­nigt werden, sondern der gesamte Energieinhalt des Objektes. Damit ist der Trägheitswiderstand von Naturgebilden abhängig von ihren Transportgeschwindigkeiten! Ein Teil der Literatur be­lässt da­bei die Masse als einziges Trägheitsmaß, spricht von Massenzunahme durch die Beschleunigung und benützt dafür den Begriff einer „dynamischen Mas­se“. Wesentlich einfacher ist es hingegen, unter der „Masse“ eines Gebildes ausschließlich nur seine „Ruhmasse“ zu verstehen und als Trägheitsmaß die Energie selbst heranzuziehen.

Ein neben uns ruhendes Objekt - etwa unser geparktes Auto - weist uns gegenüber weder Impuls noch Bewegungsenergie auf sondern nur seine Ruhmasse. Dieser entspricht aufgrund der Energie-Massen­äqui­va­lenz ein Energiebetrag, der sinngemäß die „Ruhenergie“ des Objektes heißt (Eo = mo.c2). Unter der Ruhenergie E0 eines Gebildes verstehen wir also jene Energie, die ein Betrachter kon­statiert, demgegenüber das Gebilde keinerlei Impuls zeigt. Diese etwas kompliziert anmutende Ausdrucksweise ist notwendig, da sich die Begriffe „ruhend“ und „bewegt“ bald schon als abhängig vom Betrachterstandpunkt herausstellen werden.

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4.         Geschwindigkeit, Zeit und Geometrie

    Die Physik ist nicht deshalb mathematisch, weil wir so viel

    über die physikalische Welt wissen, sondern weil wir so wenig

    wissen: Wir können nur ihre mathematischen Eigenschaften

    entdecken.

                                                                                                          Bertrand Russell

 

4.1       Die Relativität der Geschwindigkeit

 

Jetzt: Wir machen eine Momentaufnahme unserer Umwelt. Und jetzt wieder eine neue Bestandaufnahme. Bei jedem „Jetzt“ erfolgt eine neue Momentaufnahme unserer Umwelt, wobei immer nur die Eindrücke des jeweiligen „Jetzt“ zählen. Sie sind das einzig real Greifbare in unserer Sinnenwelt. Alles andere ist Erinnerung oder Erwartung. Wir können bei jedem „Jetzt“ einen Finger umlegen oder eine Marke auf einen Ast machen, wie in Bild 12 gezeigt. Bemerken wir „jetzt“ ein Tier oder einen Stein, dann ist es für uns oft wichtig, zu wissen, ob wir uns nun schützen müssen, und ob wir es im Bedarfsfalle auch einfangen können – mit oder ohne Werkzeug.


Wir vergleichen dazu die Wegstücke, welche die Objekte unserer Aufmerksamkeit zwischen den einzelnen „Jetzt“ zurückgelegt haben. In unserem Bild 12 sind diese ein Hase und ein Stein. Beim ersten „Jetzt“ war der Hase gerade bei der einzelnen Blume. Beim nächsten „Jetzt“ passiert er die Doppelblüte, dann das Dreiblumenbüschel, und schließlich bei der letzten unserer „Jetzt“-Beobachtungen sichten wir ihn bei den vier Blüten. Auf diese Art und Weise beobachten wir nicht nur den Hasenlauf sondern alle Bewegungen in unserer Welt. Wo wir keine Wegmarken finden, dort können wir auch keine Bewegungen feststellen, außer wir wissen um die Größe des bewegten Objektes Bescheid. Dann lassen dessen scheinbaren Größenveränderungen uns ebenfalls darauf schließen, wann das Objekt wo sein wird.

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Die Angabe einer Fortbewegungsgeschwindigkeit hat also nur Sinn, wenn wir dazu sagen, worauf wir sie beziehen. Deshalb sprechen wir von der „Relativität“ unserer Geschwindigkeiten. Für die Zugsfahrpläne etwa wäre es unsinnig, die Geschwindigkeit der Erdrotation dazuzuzählen. Zum andern hängen unsere Geschwindigkeitsangaben auch davon ab, wie sicher wir Zeit und Längen be­stimmen können. Die Schnelligkeit gilt uns nur als Maß dafür, wie groß das Wegstück ist, das innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne überwunden werden kann. Von doppelt so hoher Geschwindigkeit sprechen wir sowohl, wenn wir konstatieren, dass wir in derselben Zeit den doppelten Weg zurücklegen, als auch dann, wenn wir für die Durchquerung der ursprünglichen Weglänge nur die halbe Zeitspanne benötigen. Schlechte Uhren produzieren damit ebenso willkürliche Geschwindigkeitsangaben wie ungenaue Maßstäbe. Verstellt uns jemand die Gangschnelligkeit unserer Uhr oder verändert jemand die Länge unseres Maßstabes durch Dehnen oder Schrumpfen des Trägermaterials, dann sind wir dennoch felsenfest davon überzeugt, die richtigen Ge­schwin­dig­keiten gemessen zu haben.

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Die allermeisten großen Denker unserer Kulturgeschichte kamen ohne die Vorstellungen einer absoluten Zeit und eines absoluten Raumes zurecht. Diese beiden Begriffe sind niemals eine Denknotwendigkeit gewesen und können daher aus unserem Kulturbild problemlos wieder entfernt werden. Heute sind wir in der glücklichen Lage, den experimentellen Nachweis zu besitzen, dass es für unser Universum tatsächlich weder eine absolute Zeit noch einen absoluten Raum geben kann. Für die moderne Weltsicht wird der Begriff einer „Zeitlosigkeit“ wieder wichtig, denn wir können uns die Vorgänge bei hohen Geschwindigkeiten nur so erklären, dass unser Universum mitnichten in eine „Zeit“ hineingeworfen ist. Die „Zeit“ muss in ihre ursprüngliche Bedeutung der „zit“ zurückgeführt werden. Sie wird dann zur Eigenschaft des Weltalls, nicht zu dessen Voraussetzung.

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5.         Die Gegenwart ist nur bei uns

„...woher kommt all die Ordnung und Schönheit,

die wir in der Welt sehen?“

Isaac Newton

 5.1       Wir machen die Gegenwart

Schon vor etwa sechzehnhundert Jahren hatte der  Philosoph, Theologe und größte Kirchenvater Augustinus (354-430) erkannt, dass sich die Gegenwart nur in unserem Bewusstsein abspielt. Wo immer wir uns aufhalten, wo immer wir „hier und jetzt“ sagen, dort ist unsere „Gegenwart“. Sie begleitet uns also und kann durch nichts von uns getrennt werden. Wir sind immer in der Gegenwart, niemals in der Vergangenheit und niemals in der Zukunft. Er beschrieb diesen Sachverhalt in seinen „Bekenntnissen“ folgendermaßen: „Was nun also klar und deutlich ist, ist dies, dass es nicht Zukunft gibt noch auch Ver­gangenheit. Eigentlich also kann man nicht sagen: Es gibt drei Zeiten, Vergangenheit, Ge­gen­wart und Zu­kunft. Genauer vielleicht wäre es zu sagen: Es gibt drei Zeiten, die Gegenwart  der

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5.4       Das Trägheitsfeld ist unser „Raum“

Es erscheint uns völlig selbstverständlich, dass der „(leere) absolute Raum“ für sich existieren soll, also ein Substrat, welches übrig bleibt, wenn wir unseren gesamten Kosmos mitsamt allen darin befindlichen Körpern und Kraftfeldern entfernen. Der „(leere) absolute Raum“ war in der mechanistischen Sicht ebenso wie die „absolute Zeit“ als ein Gebilde gedacht gewesen, welches den Aufbau und Ablauf des Universums einzig durch seine bloße Existenz mitzubestimmen in der Lage war. Nichts in unserer Welt kann mit diesem „(leeren) absoluten Raum“ kommunizieren, denn ihm ist keine andere Eigenschaft zugedacht worden, als in seiner Länge, Breite und Höhe immerwährend zu existieren. Ihm wurden keine Kommunikationsmittel geschenkt, und er kann daher weder von uns noch von irgendwelchen anderen uns bekannten Naturgebilden aufgespürt werden.

Der „(leere) absolute Raum“ bekam von der mechanistischen Weltsicht eine wahrhaft autistische Existenz verpasst: Er hatte einfach nur in seiner Absolutheit da zu sein und bildete damit gleichsam Bühne und Kulisse für alle Geschehnisse unseres Universums. Wir vermeinen dennoch, ohne solch einen eigentümlichen Gebilde nicht denken zu können. Warum eigentlich? Wir benützen diesen „(leeren) absoluten Raum“ doch nur für zweierlei: Als Aufnahmeplatz für die Körper und für die geometrische Orientierung zwischen ihnen.

Wir sind nämlich aus unserer biologischen Umwelt her gewohnt, dass alle Objekte einen vorher schon existierenden Platz benötigen, wo sie sich aufhalten und bewegen können. Solch ein Aufenthaltsraum ist in einem real existierenden Universum mit Körpergebilden sicher und unabhängig von den Umständen seiner Werdegeschichte vorhanden. Die notwendigen Ingredienzien für das Zustandekommen unseres Weltalls bleiben uns, die wir ein Produkt dieser Welt sind, hingegen ohnehin verborgen. Wir können ja bloß versuchen, die Chronologie unseres bereits real existierenden Kosmos nachzuzeichnen. Die Umstände jedoch, welche letztlich die Entstehung unseres Universums bewirkten, verbleiben grund­sätzlich außerhalb unserer physikalischen Erkenntnisfähigkeit. Wir benötigen daher auch dafür keinen unabhängig von unserem Universum existierenden, absoluten (leeren) Raum.

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6.         Unsere reale Erlebniswelt

        Der Urgrund der Dinge bleibt der Erkenntnis verschlossen.

                                                                                                                     Voltaire

                    Bei Gott ist ein Tag wie 1000 Jahre

                                                                              und 1000 Jahre wie ein Tag.

                                                                                                                 2 Petrus 3, 8

 6.1       Erlebnisbilder in den Welten

 

Mit der Erkenntnis, dass wir für jede Informationsübertragung  zumindest ein winziges En­er­gie-Impuls-Paket benötigen, gibt es für uns keine Möglichkeit mehr, eine objektiv gültige Gleichzeitigkeit von all jenen Geschehnissen zu konstruieren, die sich in unterschiedlichen Trägheitswelten ereignen. Andererseits sind sinnvolle Messergebnisse sowohl an Weglängen als auch an Zeitspannen nur durch einen gleichzeitigen Vergleich mit den entsprechenden Referenz- oder Einheitsgrößen  zu erhalten (vgl. „Zeit- und Längenmessung“ in Kapitel 4). Für die Zeitmessung bedeutet dies, dass sich die Uhr im Moment der Zeitmessung am Ort des Geschehnisses befinden muss. Die (Durchschnitts-)Schnelligkeit eines Gebildes lässt sich daher nur mit Hilfe von zwei synchronisierten Uhren ermitteln, die am Anfang und Ende der Messstrecke platziert sind. Und eine sinnvolle Längenbestimmung erfordert denselben experimentellen Aufwand, da ja beide Enden einer auszumessenden Strecke gleichzeitig am Messband markiert werden müssen, was selbstverständlich nur mit Hilfe von zwei synchronisierten Uhren zu bewerkstelligen ist.

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Dieser Weltabstand hat über­raschen­de und faszinierende Eigenschaften: Innerhalb einer Trägheitswelt übernimmt er bei ruhenden Uhren vollständig die Rolle der uns gewohnten Zeit - hierbei sind die Bezeichnungen Eigen- oder Ruhzeit auch voll zutreffend. Bei der Ermittlung der Weg­län­­gen hat er hingegen überhaupt nichts mit unserem Zeitbegriff zu tun, sondern wandelt sich chamäleonartig zum geometrischen Abstandsmaß! Korrekte Längenmessungen müssen  gleichzeitig durchgeführt werden, daher verschwindet der Zeitterm des Weltabstandes in der betreffenden Trägheitswelt (hier: blauer Raum) und es verbleibt die (negative) geometrische Länge als Weltabstand (-xB² = [c.tG]² - xG²).

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7.         Die Energie prägt das Universum

Das Wesen /  das begriffen werden kann /

Ist nicht das Wesen des Unbegreiflichen.

Der Name / der gesagt werden kann /

Ist nicht der Name des Namenlosen.

Unnambar ist das All-Eine / ist Innen.

Nambar ist das All-Viele / ist Außen.

Das Nachgiebige überwindet das Starre.

Das Nichtsichtbare durchdringt das Sichtbare.

So wird das Tätige des Nicht-Tuns ersichtlich.

Laotse, Tao Te King

 7.1       Trägheitsfeld und Energiekraft

Aristoteles musste sich genauso anstrengen, um einen 1 kg schwe­ren Stein 5 m weit zu wer­fen, wie später Descartes, Newton und Einstein. Desgleichen waren sie sich ziemlich einig, wie lange Sonne, Mond und der Merkur brauchen, um wiederum exakt an dieselbe Stelle des Firmaments zu gelangen. Selbstverständlich wären die drei Älteren verblüfft gewesen, welch präzise Chronometer und Fernrohre am Übergang zum 20. Jahrhundert existierten, aber sie hätten zweifellos alle daraus resultierenden Verbesserungen des Datenmaterials akzeptiert.

Die Begründungen für diese unumstrittenen Fakten wan­delten sich allerdings im Laufe unserer Kulturgeschichte ganz gewaltig: Aristoteles war überzeugt, er müsse sich einzig deshalb an­stren­gen, weil er den Stein von dessen „natürlichen Ort“ in der Nähe des Mittelpunktes des Kosmos weg­gestoßen hatte. Und die Himmelskörper waren für ihn göttliche Wesen gewesen, die sich Kraft ihrer Natur immerwährend auf ihren kristallenen Himmelssphären bewegten (vgl. „Der Lichtäther ist Fiktion“ in Kapitel 2). Descartes hingegen glaubte felsenfest daran, die Ur­sache für die Planetenbewegungen in den Wir­bel­bildungen eines den gan­zen Welt­­raum er­­fül­lenden Äthers gefunden zu haben. Diese verursachten für ihn auch die Schwe­­­re seines Stei­nes. Manche seiner Zeitgenossen vermuteten aber auch, dass Englein mit ihrem Flügelschlag die Planeten auf ihren Bahnen voran­trei­ben würden.

Newton wiederum hatte sich kategorisch geweigert, über die Ursache der Schwer­kraft zu „spekulieren“. Er dekretierte dafür, dass seine „Schwer­kraft“ ihren Sitz in der Masse selbst hätte, und sich daher alle Massekörper gegenseitig anzuziehen hätten, wie wir es schon im ersten Kapitel kennen gelernt haben. Mit seinem berühmten „Gra­vi­ta­tions­ge­setz“ lieferte er gleich ein Rechen­schema dazu, mit Hilfe dessen er schon vor dem Wurf erfahren konn­­te, wie stark er sich an­zu­stren­gen haben werde. In der Folge ermöglichte es auch, die Umlaufbahnen der Planeten um unsere Sonne und die der Monde um ihre Planeten (fast) minutiös zu berechnen (vgl. „Masse und Schwerkraft“ in Kapitel 1). Und Einstein schrieb dafür seine allgemeine Relativitätstheorie.

Streng genommen kennen wir die „Schwerkraft“ nur von unserer Erde: Wir müssen uns jedes Mal anstrengen, wenn wir einen Stein heben wollen. Je stärker wir uns anstrengen müssen, desto „schwerer“ nennen wir den Stein, desto größer sein „Gewicht“. Weil die größeren Steine auch die „schwereren“ sind, verbanden wir bald die „Schwere“ mit der Klumpengröße und sprachen bald schon von der Stein-“Masse“ (massa (lat.): Teig, Klumpen). Bis Newton war daher das Wort „Masse“ ein Synonym für „Schwe­re“ und „Gewicht“ - ja teilweise sogar als Synonym für die Materie selbst.

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Das Äquivalenzprinzip besagt, dass nicht nur das „Schwerefeld“ sondern auch das Trägheitsfeld direkt auf die Energie - und somit auf alle transportfähigen Gebilde der Welt - wirkt („koppelt“). Schwere- wie Trägheitswirkung werden also von sämtlichen Teilchen des Universums in ein- und derselben Weise über die Energie erregt, und sie erzeugen an ihnen selbst identisch dieselben Beschleunigungseffekte. Bei diesem Tatbestand erhebt sich die Frage, ob wir hier noch länger von zwei verschiedenen Kraftfeldern sprechen sollen - oder nicht besser davon, dass sich Trägheit und Schwere bloß als verschiedene Zustände ein und desselben universellen Kraftfeldes manifestieren.

Doch von welchem? Selbstverständlich vom Trägheitsfeld, denn wir haben dessen Grundzustand ja schon als unseren „leeren“ Raum identifiziert. Dieser zeigt sich uns immer dann, wenn wir in ein und demselben Bewegungszustand verharren, wir uns also „kräftefrei“ fühlen. Wo immer wir aber an Transportgebilden Beschleunigungen konstatieren, dort zeigt sich uns das universelle Trägheitsfeld unmittelbar, weil in erregten Zuständen, die wir traditionellerweise in „Schwer“- und „Trägheits“-Kräfte“ unterteilen.

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7.4       Die „­gekrümmte“ RaumZeit

Die Relativitätstheorien gestalten unseren physikalischen Erlebnisraum völlig neu und erfordern somit für seine Beschreibung auch neue mathematische Hilfsmittel: Solange wir überzeugt waren, dass wir unendlich schnell zu schauen vermögen, konnte unser Eigen- oder Ruhraum auf das ganze Universum ausgedehnt werden. Es konnte an eine absolute Zeit geglaubt werden, die für uns die Rolle einer jeder­zeit ablesbaren Referenzuhr spielte. Damit gab es im Universum eine universell gültige Gleichzeitigkeit, die uns garantierte, jederzeit und überall dieselbe geometrische Gestalt der Naturgebilde erfahren zu können. Wir lebten in einer Welt der gleichförmig dahin fließenden, absoluten Zeit und in einem absolut dastehenden, dreidimensionalen Raum, in dem die Regeln der euklidischen (ebenen) Geometrie strikt gelten. Der Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten des Universums ist dabei stets mit Hilfe des pythagoreischen Lehrsatzes definiert (Bild 17).

Diese bequeme Weltsicht wurde uns mit der Erkenntnis, dass der schnellst­mögliche Informationsaustausch nur mit der (Vakuums-)Licht­schnellig­keit bewerkstelligt werden kann, nachhaltig zer­stört: Bei endlich schnellem Schauvermögen gibt es weder eine einheitliche, von überall identisch abrufbare Referenzuhr, noch universell gültige geometrische For­men der Naturgebilde. Selbst die geometrische Gestalt der Körper unseres eigenen Ruhraums muss jetzt aus den visuellen Bildern konstruiert werden. Letzteres lässt sich jedoch verhältnismäßig einfach durchführen, denn unser Eigenraum ist als Trägheitswelt keinerlei äußerer Kraft ausgesetzt. Infolgedessen gelten in ihm überall dieselbe Eigenzeit und Geometrie (Bild 28A).


Durch die Nicht-Existenz einer kosmischen Referenzuhr sind wir bei unserer Zeitmessung jedoch den technischen Eigenschaften unserer Uhren ausgeliefert. Dies hat zur Folge, dass unsere Weltzeit von den Eigenzeiten aller anderen Trägheitswelten abweicht (Bild 23; siehe auch Tabelle 5). Analoges gilt für die Geometrie: Die in unserer Eigenwelt für die Naturgebilde konstruierte geometrische Gestalt wird in keiner anderen Erlebniswelt erhalten. Da sich jedoch innerhalb einer jeden Trägheitswelt durch nachträgliche Rekonstruktionen die Raum- von den Zeiterlebnissen trennen lassen, ist die Geometrie eines jeden Eigenraums nach wie vor euklidisch und das Abstandsmaß pythagoreisch.

Die endlich schnelle Informationsübertragung reduziert damit die einstige universelle Regentschaft der euklidischen Geometrie auf die einzelnen Trägheitswelten: Sobald wir nämlich unsere Eigenzeit als Weltzeit betrachten, müssen wir unsere Zeitchronologie mit dem Werkzeug „dreidimensionaler euklidischer (ebener) Raum“ zu jener gemeinsamen Raum-Zeit Beschreibung verweben, die wir als „Minkowskigeometrie“ kennen gelernt haben. Wichtigster Unterschied ist dabei, dass hier die früher als unabhängig angesehenen Zeit- und Weglängen zu einem gemein­samen Abstandsmaß, dem Weltabstand verknüpft sind, der auch oft als „Eigenzeit“ bezeichnet wird. Infolgedessen scheinen jedem Beobachter alle für ihn bewegten Uhren ihren Gang verlangsamt zu haben, und die mitbeweg­ten Maßstäbe geschrumpft zu sein. Wie Bild 22 illustriert, werden diese Verzerrungen bewegter Uhren und Maßstäbe aus beiden involvierten Trägheitswelten heraus völlig symmetrisch wahrgenommen.

Dies ändert sich aber radikal, sobald eine der beiden Beobachterwelten eine Beschleunigung erfährt. Deshalb wird in unserem Universum überall dort die Symme­trie der Zeit- und Maßstabsverzerrung gestört, wo (große) Energiekonzentrationen (Masseansamm­lungen) wie Planeten und Sonnen auftreten. Wie Bild 28B zeigt, verlangsamt sich der Uhrgang umso mehr, je größer die Wirkung der Energiekraft (Schwerkraft) ist. Und um­gekehrt gehen die Uhren umso schneller, je kleiner die auf sie einwirkende Schwer­kraft ist (Bild 28B). Das Auftreten von unterschiedlich starker Energiekraft (Schwerkraft) vereitelt damit jedwede Möglichkeit zur Synchronisation von Uhren. In einem unterschiedlich starken („inhomogenen“) Schwerefeld, wie dem der Sonnen und Planeten, reduziert sich daher die Gültigkeit der Eigenzeit auf einen einzigen Punkt, nämlich den Aufenthaltsort des Beobachters.

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Ende:
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Angesichts der unermesslichen Weite und des geheuren Alters unseres Universums sollten wir in unseren Erklärungsansprüchen durchaus bescheiden bleiben. Auch wenn sich unsere Forschung seit Jahren intensiv mit dem Frühstadium des Kosmos beschäftigt, ist es dennoch weitgehend unbekannt und vor allem keiner experimentellen Forschung zugänglich. Ob etwa die kosmische Hintergrundstrahlung tatsächlich ein Beweis für einen homogenen Urnebel darstellt, wird ebenso erst die Zukunft weisen müssen, wie die Stimmigkeit vieler anderer Annahmen auch - insbesondere, ob unser Universum tatsächlich aus einem „Urknall“ heraus entstanden ist oder einen völlig anderen Lebenslauf hat.

Eines steht heute aber bereits außer jeden Zweifel: Die Energie ist Hauptakteur im kosmischen Spiel. Sie prägt mit ihrer Schwerewirkung sowohl die großräumige Struktur des Universums als auch das Schicksal der einzelnen Sterne. Zusammen mit dem Impuls und Drehimpuls, den beiden anderen „Global Players“ des Universums, bewirkt und kontrolliert sie  alle Bewegungen und Entwicklungen in unserer Welt - von den astronomisch großen bis hin zu den winzigsten der submikroskopischen Quantenwelt. Und ermöglicht daher auch unsere Erlebniswelt in der RaumZeit.



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