Wo liegt die Strasse zur Realität? (1010-1045)

Foto, LizenzWas ist die treibende Kraft hinter dem wissenschaftlichen Fortschritt? Aus welchem Loch kommen sie, die neuen Theorien? Ästhetik ist ein wichtiger Punkt; kein ernstzunehmender Mensch würde Jahrzehnte an einer hässlichen Theorie forschen. Warum mathematisch schöne Theorien am Ende auch so oft richtig sind, warum also Massstäbe des Denkens relevant sind für das Erkennen der Welt, das ist ein grosses Rätsel. Verwandte Frage: Warum gehorcht das Universum überhaupt mathematischen Strukturen, die doch, so möchte man naiv annehmen, unserem Denken entspringen? Liegt es daran, dass unser Denken wiederum dem Universum entspringt, mit seinen spezifischen Gesetzen und Konstanten? Angenommen ein Gastwissenschaftler aus einem vollkommen anderen Universum wäre zu Besuch, hätte er eine Chance, unsere Welt zu verstehen?


Foto, LizenzVollkommen ignoriert von Penrose übrigens der Einfluss von gesellschaftlichen Faktoren oder noch einfacher: des Dahinsterbens von Experten auf die Entwicklung der Forschung. Seit der letzten Revolution des physikalischen Weltbildes sind nichtmal 100 Jahre vergangen, nur zwei Generationen an Wissenschaftlern liegen zwischen mir und Einstein. Penrose gehört zu einer dieser Generationen. Einerseits ist es schwer einzusehen, dass in tausend Jahren niemand mehr über uns reden wird. Newton, Einstein, Mr. X wird es heissen, und wer wäre nicht gern Mr. X? Andererseits kann nicht jedes Jahrhundert die Physik neu erfinden, wo soll das hinführen? Sind wir eben eine mittelmässige Generation, meine Güte. Irgendjemand muss auch die Drecksarbeit erledigen.


Foto, LizenzDie Show ist zu Ende. Seit ich im November beim Prolog anfing, es scheint eine Ewigkeit her zu sein, wurden Kinder geboren, die mittlerweile sprechen und laufen können. Menschenleben wurden gerettet und vernichtet, jedenfalls in Die Hard IV und cirka 40 Folgen House. Ein mir bekannter Hund starb unverdient an einem Karzinom in der Achselhöhle. Orion ging jeden Tag früher unter und ist mittlerweile nur noch in der Dämmerung zu sehen. Eine Dämmerung, die jetzt wieder die halbe Nacht dauert. Es ist ein gutes Buch, jedenfalls wenn man sich vorwiegend mit Hilfe von kalten Duschen, Kniebeugen am offenen Fenster und viel Schnaps am Leben erhält.

Und doch ist da weder Stolz noch Zufriedenheit, stattdessen grosses Bedauern, nicht noch mehr Zeit mit dem Buch verbracht zu haben. Wer auf den ersten 400 Seiten nicht bei der Sache ist, wird später auf der Strecke bleiben, wenn die Sätze so dicht und unverständlich werden wie ein Bericht vom Cricket. Ich hatte die Chance, etwas Aussergewöhnliches zu lernen. Stattdessen nur die übliche Halbleere im Kopf. An jedem einzelnen Tag in diesem Winter habe ich gefroren. Frieren, Dunkelheit, Penrose und ein toter Hund, daran werde ich mich in hundert Jahren erinnern. In einer idealen Welt sollte ich im nächsten Winter noch einmal von vorne anfangen. Ich habe gelogen. Es wird keine Elefanten mehr geben. Stattdessen einen pathetischen Schluss.

Twistorschlusspanikepios (934-1009)

Stringtheorie. Schleifenquantengravitation. Twistortheorie. Drei lange Kapitel, drei Gesellschaftsspiele auf dem Weg zur Theorie von Allem. Noch mal das Grundproblem: Die zwei dominierenden physikalischen Theorien der Gegenwart, Quanten und Relativität, funktionieren getrennt beide super, beruhen jedoch auf unvereinbaren Prämissen. Sie zu einer neuen Theorie zu vereinen, das ist das Ziel. Und auch wenn das total einfach klingt, gibt es offenbar diversen Anlass zum Hadern. Abgesehen von den üblichen komplizierten Sachfragen, auf die hier aus, ähm, Gründen nicht näher eingegangen werden soll¹, gibt es zumindest zwei leicht überraschende Probleme.


Foto, LizenzDas eine ist, dass niemand so genau weiss, ob man jetzt die Quantentheorie an die Relativitätstheorie anschrauben soll oder umgekehrt. Welche von beiden ist das Klavier, welche der Notenständer? Penrose zum Beispiel hält Einstein für ewig und fordert radikale Umbauten an den Quanten, damit alles zusammenpasst. (Von mir aus sehr gern.) Die zweite Schwierigkeit ist so ähnlich wie das Deep-Thought-Problem bei Douglas Adams: Es besteht keine Einigkeit darüber, welche Art Fragen man eigentlich mit der grossen Theorie, wie auch immer sie aussehen mag, beantworten können sollte. Gelegentlich stehen Stringtheoretiker auf und sagen "42", worauf Penrose nur erwidert: "Sechs mal neun?" So geht es zu in der theoretischen Physik.²

Penrose selbst hat ein halbes Jahrhundert mit Twistoren gearbeitet, so verwundert es nicht, dass er eine gewisse Vorliebe für diese Art Welterklärung unterhält. Geht man allein nach der Eklektizität der Terminologie, so ist die Twistortheorie klar allen Konkurrenten überlegen, vor allem weil es in ihr Hyperkähler Manifolds und Sheaf Cohomology (alles richtig geschrieben) gibt. Letzteres benötigt man zum Beispiel, um das unmögliche Dreieck zu beschreiben, das offenbar an jeder Stelle einwandfrei aussieht, nur insgesamt betrachtet beim Mann von der Strasse Kopfschütteln verursacht. Nicht so für den Kohomologen! Gern würde man mehr davon wissen, aber vielleicht geht es auch ohne.


Foto, LizenzAber dann begreife ich doch noch alles. Am letzten Dienstag stehe ich drei Stunden lang in der Carling Academy Glasgow und starre in Richtung Mars Volta. Die Musik von Marsvolta – Inertiatic, Tarantism, Faminepulse, Tetragrammaton, Meccaamputechture, Metatron – klingt ähnlich fantasmatisch wie die Spezifikationen der Twistor-Theorie. Das grossflächige Gemälde im Bühnenhintergrund rankt sich um ein überdimensioniertes Auge, Mensch oder Tier, das mich unverwandt anstarrt. Ein Metallzylinder mit Lichtschlitzen dreht sich direkt unter dem Auge und schleudert sanfte Blitze durch den Saal. Es dauert ein wenig, bis ich verstehe, dass dies kein Konzert ist, sondern eine Art Therapie, aber als es soweit ist, kommt der Rest ohne Vorwarnung.

Die Welt ist im Halbdunkel meines Kopfes und ich sehe von aussen auf sie herab. Komplex und wirr sieht sie aus, keine Frage, aber sie ist warm, lebendig, wunderschön und zuckt besonnen in einem der zwölf Takte von Wax Simulacra. Man kann gar nichts falsch machen. An jedem Ende schliessen sich Kreise und leuchtende Ströme laufen von mir einmal bis zum Ereignishorizont und zurück. Ich stehe in einem Raum, die Zeit vergeht und Licht macht lichtartige Dinge. Das Gerümpel verwandelt sich in vollkommene Klarheit und Strings, Branes, Spinloops, Twistoren in grosse Horntiere, die friedlich am Ufer grasen³. Das Universum sieht ein für allemal deutlich besser aus als, sagen wir, eine Buchmesse.

¹ Unter anderem die zahlreichen Versuche zur Quantisierung der bislang kontinuierlich gedachten Raum-Zeit-Struktur – man hackt kleine Stufen in Raum und Zeit, damit man nicht so leicht runterfällt.

² Am Grunde dieses Problems liegt erneut die Frage, was eigentlich diese Wirklichkeit ist, auf der wir die ganze Zeit herumhacken. Zwei Theoretiker tasten im Dunkeln einen Elefanten ab, die einen befühlen die Ohren, die anderen den Schwanz. Kein Wunder, dass es so ausgeht, wie es ausgeht.

³ Mehr über Elefanten im grossen Finale.

No strings attached (869-933)

Kapitel 31 ist der Beardmore-Gletscher der Penroseexpedition: Ein grosses, eisiges Hindernis, nach dem es nur noch geradeaus ins Ziel geht. Alle Ponies sind verzehrt, die Männer vor einen hunderte Kilo schweren Schlitten gespannt, Tunnelblick in Richtung Südpol. Mehr als sechzig Seiten, mit Abstand die längste Etappe, und gleichzeitig technisch eine der schwersten, voll mit Blizzards, D-branes, Skorbut, Superstrings, Erfrierungen. Vor lauter Eis und Schnee weiss niemand mehr, wieviele Dimensionen das Universum hat, und jeder ist froh, wenn er am Ende des Tages einen Calabi-Yau-Raum zum Ausruhen hat. Wer hier durchkommt, kann seinen Enkelkindern von Heldentaten berichten. A Man's a Man for A'That.

Hier werden keine Stilpunkte mehr vergeben, und jedes Versäumnis aus den vergangenen 900 Seiten wird gnadenlos bestraft. Der Text ist dauerhaft V55 und so dicht wie ein Neutronenstern. Ein willkürlich ausgewählter Absatz:

Calabi-Yau spaces have additional properties , deemed essential for the string programme: they possess metrics that are Ricci-flat, and are endowed with spinor fields that are constant with respect to the metric connection. These constant spinor fields play necessary roles as supersymmetry generators. Without them, supersymmetry would not be possible. The various such spinor fields, for a given choice of Calabi-Yau space, can be (formally) 'rotated into each other' by a symmetry-group action.

Für Roger Penrose ist das Kapitel ein Ausbruch ins Feindesland, das Land der Strings, und die Mehrzahl der fachlichen Kritiker des Buches befasst sich ausnahmslos mit diesen unverständlichen 65 Seiten. Es ist eine der Situationen, in denen man zunächst dem einen zuhört, alles für plausibel hält, dann wendet man sich den anderen zu und sie klingen auch vernünftig. 26 Dimensionen sind schlecht, so Penrose, stimmt natürlich. Aber wieso nicht 26, wenn es doch schon 4 sind? Auch wieder wahr. Stringtheorie, meint Penrose, sei anmassend und arrogant, was man nur missbilligen kann. Dann aber Edward Witten: String theory has the remarkable property of predicting gravity.* Und Joseph Polchinski: There are no alternatives... all good ideas are part of string theory. Ist das nicht andererseits eine Art grossartige Arroganz?

Wissenschaftler, wie ich sie kenne, sind nette Menschen. Sie hören höflich zu, wenn jemand ihrer Meinung nach unsinnigen Quatsch erzählt, trinken ein Glas Wein mit demjenigen, fahren nach Hause und schreiben aus Spass eine elaborierte Replik mit Tausenden von Fussnoten. Wissenschaftler erledigen ihre Arbeit aus Spass, was nur funktioniert, wenn man besessen ist. Niemand kann mehrere Jahrzehnte seines Lebens damit verbringen, ein paar Lichtpunkte möglichst genau kennenzulernen, wenn er nicht besessen davon ist. Das Problem dabei: Wer von seinem Beruf besessen ist, kann ihn nicht so einfach wechseln. Man kann seinen Gegnern nur aus dem Weg gehen, indem man irgendwann stirbt.

Wissenschaftler sind also im Allgemeinen nette Menschen. Aber dann wurde erst die Stringtheorie, dann das Internet und dann die Blogs erfunden. Die Folge: Nobelpreisträger Frank Wilczek verreisst das Buch für Science (kostenpflichtig). Jaron Lanier verteidigt Penrose im American Scientist. Peter Woit folgt ihm in seiner Kritik der Stringtheorie, kaum überraschend, ist doch sein Blog Not Even Wrong gerade der Kritik der Stringtheorie gewidmet. Und Lubos Motl, tschechischer Theoretiker mit einer Vorliebe für grauenvolles Webdesign, erfindet das Stringflamen und verbringt seine Zeit damit, das Internet vollzukommentieren, mit Schmähungen für jeden, der keinen String im Herzen herumträgt.

Am Ende wird es für eine der Parteien so ausgehen wie Anfang 1912 für die englische Terra-Nova-Expedition: Nach langen Qualen muss man erkennen, dass die Ponytheorie falsch war. Man kämpft sich mit Notlösungen weiter vorwärts, nur um am Ziel festzustellen, dass jemand anderes mit der deutlich besseren Hundetheorie mehr Erfolg hatte. Dieselbe Hundetheorie, die man kurz vorher noch mit Spott und Hohn bedachte.

I'm anxious, anxious about these animals of ours. So schrieb Scott in seinem Tagebuch schon im Dezember 1910 über seine Ponies, lange bevor sie eines nach dem anderen in der Antarktis ihren Geist aufgaben. Hoffentlich findet man später ein ähnliches Statement im Tagebuch eines Stringtheoretikers. Noch gut 100 Meilen zum Ziel.

* Dies war genau der allererste Satz, den ich im Penrose-Buch las. Es war im Sommer des Jahres 2006, die tiefstehende Sonne schien in die kanadische Dachkammer, der Baum vor dem Fenster rankte sich leise durch meinen Kopf. Eine Weile stand dieser Satz alleine und schillernd im Universum. Dann klappte ich das Buch wieder zu. Anderthalb Jahre vergingen ohne psychedelische Nebenwirkungen.

Das halbe Stockwerk der Physik (816-868)

Foto, LizenzLöst die Serie LOST, the best show on TV, das Realitätsproblem der Quantenmechanik? Erinnern wir uns: Solange man nicht hinsieht, verläuft die Entwicklung eines eingesperrten Quants kontinuierlich und vorhersagbar. Sieht man aber nach, kollabiert die Wellenfunktion und wir nehmen nur eine Möglichkeit wahr. Aber wo sind all die anderen? Im Omnium überlagern sich alle möglichen Ausgänge des Experiments in einem riesigen, gewaltigen Wahrscheinlichkeitssumpf. Die Tatsache, dass wir nichts davon mitbekommen, bedeutet lediglich, dass unser Bewusstsein uns eine kontinuierliche, klassische Welt vorspielt, wo in Wirklichkeit eine Superposition von Tod und Leben, Amerika und Insel, Vergangenheit und Zukunft stattfindet.

Das Omnium ist ein Fernsehgerät mit unendlich vielen Kanälen, und in jedem der Kanäle spielt eine Kopie von mir mit. In einem Programm stürze ich mit dem Flugzeug auf eine Insel und überlebe, im anderen sieht man meine Leiche auf dem Grund des Pazifiks, im dritten rettet mir Dr. House das Leben, im vierten blogge ich über Roger Penrose, und so weiter. Nur eines interessiert mich jetzt noch: Wer zur Hölle sieht sich den ganzen seichten Dreck an?


Foto, LizenzPenrose hingegen glaubt nicht an das Omnium. Er hält den Kollaps der Wellenfunktion, die seltsamen Sprünge in der Quantenwelt, nicht für ein Artefakt, sondern für einen realen, objektiven Prozess. Und er sieht in der Gravitation, dem einzigen Ding, das nicht in das schöne Gerüst der Quantenmechanik passt, die Ursache für das sprunghafte Gebaren von Kleinteilen. Es kommt mir wie ein kaum glaubhafter Zufall vor. Angenommen man baut ein Auto aus seinen Einzelteilen zusammen. Am Ende funktioniert alles, aber nur, wenn man sich die Augen beim Fahren zuhält, ein hinnehmbares Problem also. Ausserdem bleibt ein schwarzer Kasten übrig, der nirgendwo passte. Sollte man das Auto komplett demontieren, nur weil auf dem schwarzen Kasten in roter Schrift "Help me!" steht? Oder einfach in Richtung Large Hadron Collider weiterfahren? Es wird schon irgendwie auch ohne den Kasten funktionieren.

Für einen kurzen Moment bleibt der Fernseher so stehen, dass ich mit eingezogenem Kopf durch die Gänge des siebeneinhalbten Stockwerk laufe. Irgendwo dazwischen sind wir angekommen, zwischen nur das Offensichtliche erkennen und eine Art Ahnung haben, damit falschgelegen zu haben. Wie man damit weiterleben soll? Man muss nicht lange nach der Antwort suchen: The 'experts' really don't know any more than guys like me and Chef Ed, posting on the internet while living in our moms' basements. (Fish in einem Basketballforum)

Hasensterben (782-815)

Foto, LizenzSeit zwei Tagen Sturm. Auf dem Parkplatz weht der Wind in Böen durch die letzten Reste des Kaninchens, das im November dort starb. Von dem einst stattlichen Kadaver bleibt nur noch ein Fellfleck zurück, der im Sturm dahinschmilzt. Der Zerfall des Kaninchens hält Schritt mit meinem Lesetempo, hundert Seiten Penrose pro Verwesungshalbwertszeit. Erst wenn das Kaninchen vollständig im Himmel ist, werde ich die Wirklichkeit verstehen.

In der Welt von Roger Penrose sterben übrigens keine Kaninchen, sondern Katzen, und zwar einen reibungslos schnellen Tod (oder auch nicht) im Gedankenexperiment. Schrödingers Katzenparadoxon ist ein gutes Beispiel für ein, wie ich es ab jetzt nenne, V05-Problem. Seit Tagen denke ich darüber nach, die kanonischen Klassen des Verstehens um eine zweite Dimension zu erweitern. Immer wieder gerate ich in Situationen, in denen ich zunächst versuche, mit einer Dampfwalze ein totes Kaninchen zu überfahren, weil ich glaube, es handelt sich um V5, bevor mir aufällt, dass ich es in Wahrheit mit V0 zu tun habe. Folglich lege ich die Dampfwalze beiseite, nur um dann wieder zu erkennen, dass V0 auf einer höheren Ebene auch V5 sein kann, insgesamt also V05. Das richtige Denken verlangt nach einer sanften, mehrstöckigen Dampfwalze. V05-Probleme sind der Teufel in trivialer Verkleidung.


Foto, LizenzWoher kommen die seltsamen Sprünge in der Quantenwelt? Warum verhält sich die Welt radikal anders, wenn wir etwas messen? Und warum gibt es keine Quantenphänomene in makroskopischen Objekten? Mit anderen Worten: Warum ist die Katze nie gleichzeitig tot und lebendig? Und letztlich: Was ist real, die Wellenfunktion, die wir nie beobachten können, oder die Katze oder etwas ganz anderes? Verändert sich mit der Messung wirklich die Realität oder nur das Wissen des Beobachters? Oder sein Bewusstsein? Oder nur eine von vielen Kopien seines Bewusstseins?

Die einen sagen so, die anderen so. Wieder andere, so wie Hawking, kümmern sich gar nicht um Realität und glauben, dass sie das nichts angeht. Penrose natürlich denkt weder das eine noch das andere noch das dritte, sondern glaubt an eine bessere Zukunft in Kapitel 30.

Bescheuerte Begriffe für den aktiven Wortschatz: FAPP (for all practical purposes), Omnium (ultimative Weltwellenfunktion, Überlagerung aller möglichen Welten, kann man weder anfassen noch essen)