Moderne Physik und christlicher Glaube E-Book

Albrecht Kellner

• Herausgeber: SCM Hänssler
• Kategorie: Religion und Spiritualität
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2022

Seitenzahl: 210

Beschreibung

Steht die Bibel im Widerspruch zur Naturwissenschaft? Die gängige Meinung, dass Naturwissenschaft und Bibel sich widersprechen, war richtig - aber nur in Bezug auf die inzwischen überholte "klassische" Physik. Der Physiker Albrecht Kellner zeigt in verständlicher und fundierter Weise, dass die Erkenntnisse der modernen Physik die biblischen Aussagen heute weitgehend bestätigen. Nicht die Bibel hat sich dabei geändert, sondern die Physik. Man könnte daher auch sagen, dass die Bibel der Naturwissenschaft bescheinigt, heute auf dem richtigen Weg zu sein! Dieses Buch weist nicht nur auf die faszinierenden Zusammenhänge von Glaube und Wissenschaft hin, sondern ist auch eine Reise zum Sinn des Lebens, wie ihn die Bibel beschreibt.

Leseprobe

ALBRECHT KELLNER

MODERNE PHYSIK UND CHRISTLICHERGLAUBE

WIE DIE BIBEL DIE WISSENSCHAFT BESTÄTIGT

SCM Hänssler ist ein Imprint der SCM Verlagsgruppe, die zur Stiftung Christliche Medien gehört, einer gemeinnützigen Stiftung, die sich für die Förderung und Verbreitung christlicher Bücher, Zeitschriften, Filme und Musik einsetzt.

ISBN 978-3-7751-7552-4 (E-Book)

ISBN 978-3-7751-6152-7 (lieferbare Buchausgabe)

Datenkonvertierung E-Book: CPI books GmbH, Leck

© 2022 Hänssler in der SCM Verlagsgruppe GmbH

Max-Eyth-Straße 41 · 71088 Holzgerlingen

Internet: www.scm-haenssler.de; E-Mail: [email protected]

Die Bibelverse sind, wenn nicht anders angegeben, folgender Ausgabe entnommen:

Lutherbibel, revidiert 2017, © 2016 Deutsche Bibelgesellschaft, Stuttgart

Umschlaggestaltung: Grafikbüro Sonnhüter, www.grafikbuero-sonnhueter.de

Titelbild: Sylverarts Vectors, p_jirawat (shutterstock.com)

Autorenfoto: © 2015 ERF Medien, Andreas Lehmann

Satz: typoscript GmbH, Walddorfhäslach

INHALT

Über den Autor

Vorwort

Einleitung

Der Anfang

Von Ptolemäus zu Newton

Von Newton zu Einstein

Die Entdeckung des Anfangs

Die Entstehung des Weltalls: Hinweis auf einen Schöpfer?

Sterne und Galaxien

Sterne

Galaxien

Planet Erde

Wie alles begann

Protoplanet Erde

Die Sonne zündete!

Die Erde wird urbar gemacht!

Die Erschaffung des Lebens

Die Schöpfung in sechs Tagen

Der zweite Schöpfungsbericht

Fazit

Der Mensch

Die Substanz des Menschen

Die Komplexität des Menschen

Der Energiegehalt des Menschen

Die Evolutionstheorie

Information und Wirklichkeit

Information und Quantenphysik

Ein neues Weltbild

Das maßgeschneiderte Universum

Feinabstimmungen im Universum

Deutungen der Feinabstimmungen

Feinabstimmungen im Sonnensystem

Die Bibel bestätigt die Physik

Die Aussagekraft naturwissenschaftlicher Erkenntnisse

Der Urstoff des Universums

Die Erschaffung des Weltalls

Die Entwicklung der Erde

Fazit

KI, Robotik und das Evangelium

Sensomotorik

Information

Bewusstsein

Künstliche und natürliche Intelligenz

Eine revolutionäre Diagnose des Bösen

Eine revolutionäre Therapie des Bösen

Die Voraussetzung

Die Erfahrung

Der Zugang

Zusammenfassung

Nachwort

Danksagung

Anmerkungen

ÜBER DEN AUTOR

Dr. Albrecht Kellner (Jg. 1945) ist Physiker und war in der Kernenergietechnik und dann als Manager bei der Raumfahrtfirma »Astrium Space Transportation« beschäftigt, zuletzt als stellv. Techn. Direktor. Er ist gefragter Referent, speziell zum Thema Naturwissenschaft und christlicher Glaube. Er ist verheiratet und lebt in Niedersachsen.

VORWORT

Oft höre ich die erstaunte Frage: »Wie können Sie als Physiker Christ sein?« Begründet wird dieses Unverständnis meist mit zwei Unterstellungen: Erstens: Als Christ muss man glauben. Das heißt, man muss Dinge für wahr halten, die man nicht beweisen oder erfahren kann. Und zweitens: Man muss sogar Dinge für wahr halten, die im Widerspruch zu den Erkenntnissen der Naturwissenschaft stehen.

Bis zu meinem 25. Lebensjahr hätte ich diese Frage nach einer Begründung für das Christsein eines Physikers genauso und mit dem gleichen Unverständnis stellen können. Evangelisch getauft und konfirmiert, hatte ich als gelegentlicher Kirchgänger mit meinen Eltern zu Weihnachten und Ostern doch nicht die geringste Ahnung davon, dass sich hinter dem Christsein weit mehr verbirgt, als man landläufig annimmt. Insbesondere wäre es mir nicht im Traum eingefallen, dass ich später ausgerechnet im christlichen Glauben in meiner Suche nach dem Sinn des Lebens auf unmissverständliche Weise fündig werden sollte.

Schon in meiner Teenagerzeit war ich ein Sinnsuchender. Vielleicht ist das dem Umstand geschuldet, dass ich in Namibia geboren und aufgewachsen bin und dort mit allerhand gewaltigen Naturphänomenen konfrontiert war. So liegt mein Geburtsort Swakopmund an der Küste der ältesten Wüste der Welt, der Namib. Mittlerweile ist diese Stadt ein beliebter Kurort geworden, der in den heißen Sommermonaten von zahllosen Urlaubern bevölkert ist. Aber als ich dort aufwuchs, war es ein kleiner Ort mit vergleichsweise wenigen, direkt in den Sand gebauten Häusern. Wenn man auf der Hauptstraße stand und in eine Richtung blickte, sah man das Meer, und wenn man sich umdrehte, die endlose Wüste. Ein Hauch der Einsamkeit durchwehte den Ort und früh hatte ich den Eindruck, in totaler Abgeschiedenheit auf einem seltsamen Planeten zu wohnen.

Dieser Eindruck verstärkte sich noch, wenn der sonntägliche Spaziergang mit meinen Eltern nicht etwa in einen Park führte – den gab es dort nicht –, sondern an die endlosen Strände am Atlantik oder durch die Weiten der Dünenlandschaften entlang der Küste. Oder wenn wir aufs Geratewohl in die Wüste fuhren, bis wir einen kleinen Baum fanden, an dessen dürftigen Schatten man kampieren konnte, den mitgebrachten Kuchen und den Kaffee auspackten und nach einem Picknick nachdenklich wieder nach Hause fuhren. Der Anblick der Wüste mit den riesigen Weiten von Nichts, mit den schroffen, schwarzen Felsmassiven in der Ferne ließ mich unwillkürlich erahnen, wie man sich auf dem Mond fühlen musste, und hinterließ unauslöschliche Erinnerungen.

Am überwältigendsten war aber stets der Eindruck, den der namibische Sternenhimmel vermittelte, der nicht zu vergleichen ist mit dem, was man in nördlichen Breitengraden meist zu sehen bekommt: Der ganze Himmel ist übersät mit unendlich vielen kristallklar funkelnden Sternen, die Milchstraße ist überdeutlich als breites Band glitzernder Punkte zu sehen, und wenn man den Feldstecher auf einen dieser Punkte richtet, dann löst sich dieser in dutzende weitere Punkte auf – das Ganze ist eine kristallklare, dreidimensionale Struktur!

Es waren wohl diese Eindrücke, die in mir mehr oder weniger bewusst die Ahnung aufsteigen ließen, dass sich hinter diesen Phänomenen ein tieferer Sinn verbergen muss. Ob man den entdecken könnte? Dass mir niemand diese Frage beantworten konnte, hinderte mich nicht daran – als Teenager vielleicht zunächst noch eher unbewusst, aber später immer expliziter –, nach einem Sinn des Lebens zu forschen.

Konsequenterweise schiffte ich mich nach dem Abitur in einen der großen Passagierdampfer zur Fahrt von dem etwas südlich von Swakopmund gelegenen öden Hafenstädtchen Walfischbucht nach Europa zum Studium der Physik ein. Fliegen war damals für Normalsterbliche noch unerschwinglich und zudem mit vielen Zwischenlandungen entlang der afrikanischen Küste äußerst mühsam.

Erwartungsvoll begann ich in Göttingen an der ehrwürdigen Georg-August-Universität das Studium. Aber schon nach wenigen Semestern erkannte ich, dass die Physik keine Antwort auf die Sinnfrage zu geben vermag. Sie erhebt auch nicht den Anspruch, dies zu leisten. Mehr noch: Man kann ihre Ergebnisse auch nicht zur Beurteilung der Frage heranziehen, ob es überhaupt einen Sinn gibt oder nicht. Die Aufgabe der Physik ist eine völlig andere: Sie beobachtet und protokolliert die Naturphänomene, aber das Rätsel ihrer Vorgegebenheit kann sie nicht lösen. Sie kann ihre Gesetze entdecken und in mathematischen Modellen aufschreiben, aber den Grund für die erstaunlichen Gesetzmäßigkeiten in der Natur kennt sie nicht.

Gleichwohl werden ihre Ergebnisse immer wieder dahingehend interpretiert, dass sie die Natur aus sich selbst heraus »erklären« könne, und zwar in dem Sinne, dass deswegen eine tiefer liegende Ursache überflüssig sei. Allerdings beruht diese Interpretation auf einer nur oberflächlichen Kenntnis der Physik und hier insbesondere der modernen Physik. Einer tieferen Durchdringung der Naturwissenschaft hält sie nicht stand. Vielleicht am treffendsten beschreibt diesen Umstand ein Zitat, das dem berühmten Physiker, dem Begründer der Quantenphysik Werner Heisenberg zugeschrieben wird: »Der erste Trunk aus dem Becher der Naturwissenschaft macht atheistisch, aber am Grunde des Bechers wartet Gott.«

Diese Erkenntnis auch in meinem Leben war Anlass für mich, dieses Buch zu schreiben, und das verbinde ich mit der Hoffnung, dass es dem einen oder anderen Leser eine Hilfe bei dieser seltsamen Sinnsuche sein möge, mit der jeder Mensch – bewusst oder unbewusst – unterwegs ist.

Oder, falls der Leser bereits fündig geworden ist, dass ihm damit eine Argumentationshilfe an die Hand gegeben ist, anderen Suchenden Vorurteile und Schwierigkeiten auf diesem Weg auszuräumen.

EINLEITUNG

Das Christentum und damit die stabilisierenden Werte unserer westlichen Gesellschaft geraten immer mehr in Vergessenheit. Erst recht ist in Vergessenheit geraten, was das eigentliche Wesen des Christseins ist. Generell meint man, dass es sich lediglich um die Zugehörigkeit zu einer der Denominationen handelt, deren wesentliches Merkmal in einem Verhaltenskodex besteht, dessen Qualitäten sie propagiert und dessen kollektive Einhaltung sie fordert – ähnlich wie bei allen anderen Religionen. Dass das Christentum in diesem Sinne gerade keine Religion ist, sondern in seiner eigentlichen Bedeutung etwas ganz anderes anbietet, nämlich eine individuelle, innere Erfahrung, die unmissverständlich die Qualität des Sinns des Lebens trägt, ist heutzutage weitgehend unbekannt.

Der Grund hierfür liegt zum einen sicherlich in dem historischen Erscheinungsbild eines immer wieder falsch verstandenen und missbrauchten Christentums, und zum anderen in der Dominanz naturwissenschaftlicher Erkenntnisse im Weltbild des modernen Menschen. Die gängige Meinung ist, dass Naturwissenschaft und Bibel sich widersprechen. Das war richtig – aber nur in Bezug auf die inzwischen überholte »klassische« Physik. Seit etwa hundert Jahren hat sich ein gewaltiger Umbruch in der Physik ereignet, deren Erkenntnisse sich den biblischen Aussagen, soweit diese einen naturwissenschaftlichen Bezug haben, erstaunlich deutlich angenähert haben. Die früheren Bedenken hinsichtlich der Vereinbarkeit von Glauben und Naturwissenschaft sind heutzutage weitgehend ausgeräumt.

Man kann sagen, dass die moderne Physik die Richtigkeit der Bibel heute weitestgehend bestätigt. Dabei sind es aber nicht die biblischen Aussagen, die sich geändert haben, sondern die naturwissenschaftlichen Erkenntnisse. Genauer müsste man daher sagen, dass nicht die Naturwissenschaft die Bibel bestätigt, sondern die Bibel der Naturwissenschaft bescheinigt, heute auf dem richtigen Weg zu sein!

Obwohl uns die gewaltige Umwälzung in der Physik mit ihren bahnbrechenden Erkenntnissen speziell in der Relativitätstheorie und Quantenphysik tiefe Einblicke in die Entstehung des Universums ermöglicht und uns die modernen Technologien bescherte, ist ihre ebenso gewaltige Auswirkung auf unser Weltbild noch weitestgehend unbekannt.

Insbesondere ist man heute immer noch der Auffassung, dass die Physik alles erklärt, und was sie heute noch nicht erklären kann, das würde sie in der Zukunft noch tun können. Und damit wäre die Hypothese »Gott« überflüssig. Dabei war es gerade die Abkehr von den Vorverständnissen der klassischen Physik, mit denen man meinte, sich die Welt erklärt zu haben, zu der weit demütigeren Haltung des Beobachters, der staunend die ihm vorgegebene und rätselhafte Natur zur Kenntnis nahm, die am Anfang des vorigen Jahrhunderts zu den dramatischen Durchbrüchen der Physik führten. Die Physiker mussten von ihren lieb gewonnenen »Erklärungen« der Welt abrücken und begreifen, dass nicht sie die Natur ergründen können, sondern dass sich die Natur in ihrem unergründlichen Wesen nur dann etwas weiter öffnet, wenn man sie unbelastet von vorgefertigten Erklärungen lediglich zur Kenntnis nimmt und sie einfach nur beschreibt. Die Physik erklärt nichts, sie beschreibt nur.

Dass man fälschlicherweise der Physik den Nimbus des Alles-erklären-Könnens unterstellt, hat vor allem mit einem Missverständnis sowohl der Bedeutung des Wortes »erklären« als auch der Natur der physikalischen Gesetze zu tun. So kann man zum Beispiel die Meinung hören, dass die Funktionsweise der Prozessoren in einem Handy mit den Gesetzen der Quantenphysik »erklärt« wird. Genau genommen handelt es sich dabei aber nicht um eine Erklärung in einem endgültigen, ontologischen Sinn, sondern lediglich um eine Beschreibung der Funktionsweise der Prozessoren anhand dieser quantenphysikalischen Gesetze. Die Gesetze selbst, auf die man die Funktionsweise des Handys zurückführen kann, sind aber nur Beschreibungen der nach wie vor rätselhaften quantenmechanischen Phänomene, die die Physiker in mühsamer Kleinarbeit entdeckt hatten. Sie erlauben lediglich, die Vorgänge in der Natur und ihre Gesetzmäßigkeit zur Entwicklung von Handys zu nutzen, mehr nicht.

Insofern ist der Argumentation gegen die Existenz eines Schöpfers damit, dass die Physik alles erklären könne, der Boden entzogen. Darüber hinaus gilt sogar, dass vieles in der modernen Physik und Kosmologie eher auf die Existenz eines Schöpfers hinweist als diese verneint. Gerade deswegen befassen und befassten sich namhafte Wissenschaftler wie der verstorbene Physiker Stephen Hawking mit der Frage nach einem Urheber von allem, wobei dessen Schlussfolgerung kurz vor seinem Tode – die Hypothese »Gott« sei überflüssig – zur Überraschung seiner Kollegen auf einem gedanklichen Fehler beruht, wie in diesem Buch noch beschrieben werden wird. Auf eine unerwartet tiefsinnige Weise bestätigt diese fehlerhafte Schlussfolgerung geradezu die umgekehrte Schlussfolgerung: die Hypothese »Gott« ist offenbar nicht überflüssig!

Zielsetzung dieses Buches ist es, diese heute noch wenig bekannte Konvergenz von biblischen Aussagen und Erkenntnissen der modernen Naturwissenschaft aufzuzeigen, und zwar sowohl generell hinsichtlich der Existenz eines Schöpfers als auch speziell hinsichtlich der einzelnen Aussagen der Bibel mit naturwissenschaftlicher Bedeutung.

Neben dieser Auffassung einer Diskrepanz zwischen Bibel und Physik gibt es in unserer naturwissenschaftlich geprägten Gesellschaft eine weitere Schwierigkeit in Bezug auf den christlichen Glauben: der Glaube selbst. Während man bei der Physik davon ausgeht, dass alle ihre Erkenntnisse auf überprüfbaren Fakten beruhen, ist man allenthalben der Meinung, dass das wesentliche Merkmal eines Christen darin besteht, dass er Dinge für wahr halten muss, die er nicht beweisen oder überprüfen kann.

Diese Vorstellung von einem »blinden« Glauben des Christen beruht auf einem Irrtum. Abgesehen davon, dass auch die Physiker an etwas glauben müssen, was sie nie beweisen können – nämlich dass die Naturgesetze auch morgen noch gelten –, ist das zentrale Merkmal des Christseins wie in der Physik tatsächlich auch ein konkretes Erkennen. Der Glaube ist nur die Funktion, mit der man geistige Realitäten erfasst. Entscheidend ist, dass man vom Glauben zum Erkennen, zu einer inneren Wahrheitsempfindung kommt. Erst dann hat das Christsein in seiner eigentlichen Bedeutung überhaupt erst begonnen. Dieser Prozess, durch den man zur Entdeckung von bis dato unbekannter Realitäten kommt, ist auch sonst nicht unbekannt. Zum Beispiel glaubte Kolumbus, dass er Land finden würde, und fand Amerika – aufgrund dieses Glaubens. Analog verhält es sich mit der Entdeckung bzw. Erfahrung eines Christen. Bei diesem Erkennen des Christen handelt es sich um eine konkrete, unmissverständliche Erfahrung, dort, wo man Wahrheit erfährt, aus der sich der Sinn des menschlichen Lebens erschließt.

Obwohl diese Erfahrung subjektiv in dem Sinne ist, dass sie im Geist des Menschen entsteht und nur von ihm selbst wahrgenommen wird, ist sie doch objektiv in dem Sinne, dass jeder die gleiche Erfahrung macht, sofern er die Voraussetzung für ihr Eintreten erfüllt. So wie man im Falle eines wissenschaftlichen Experimentes dann von objektiven Erkenntnissen spricht, wenn andere Naturwissenschaftler das gleiche Experiment mit dem gleichen inhaltlichen Ergebnis wiederholen können, kann man auch im Falle der christlichen Grunderfahrung von einem objektiven Erkennen sprechen. Das »Experiment«, sich auf die christliche Erfahrung einzulassen, zeitigt immer das gleiche Ergebnis. Der einzige Unterschied zur naturwissenschaftlichen Vorgehensweise besteht offensichtlich darin, dass der Experimentator sich nicht außerhalb seines experimentellen Apparates befindet, sondern selber diesen »experimentellen Aufbau« darstellt. Wesen und Inhalt dieser erstaunlichen und weitgehend unbekannten Erfahrungsgrundlage des Christseins zu erläutern, ist eine weitere Zielsetzung dieses Buches.

DER ANFANG

Bis vor rund hundert Jahren war die Vorstellung, dass das Universum einen Anfang gehabt haben könnte, für Naturwissenschaftler völlig inakzeptabel. Allenthalben war man der Auffassung, dass der Sternenhimmel, das Weltall, mehr oder weniger immer so aussah wie heute, also ohne Anfang und ohne Ende sei. Und wenn es keinen Anfang gibt, dann gibt es auch keinen »Anfänger«. Zumindest ließe die Existenz der Schöpfung keinen Schluss auf die Existenz eines Schöpfers zu, wie sie etwa der christliche Glaube voraussetzt. Dass der Apostel Paulus von Tarsus es als selbstverständlich ansah, dass man die Existenz Gottes und sein Wesen an der Schöpfung erkennen könne, wie er es einer Gemeinde in Rom schrieb: »Denn sein unsichtbares Wesen – das ist seine ewige Kraft und Gottheit – wird seit der Schöpfung der Welt, wenn man es wahrnimmt, ersehen an seinen Werken« (Römer 1,20), sei eben nicht selbstverständlich.

Doch die Annahme der Unendlichkeit und Unveränderlichkeit des Universums fand zu Beginn des letzten Jahrhunderts auf dramatische Weise ein jähes Ende. Dabei bestand die Dramatik nicht nur in der Tatsache dieses Endes, sondern auch darin, dass dieses Ende von den Physikern selbst zunächst gar nicht erkannt wurde und sie sich erst mühsam mit den Implikationen ihrer eigenen Theorien abfinden mussten. Was war geschehen?

Von Ptolemäus zu Newton

Im Prinzip war es das Ergebnis eines fundamentalen Wandels im Denken der Physiker, welcher der Physik in großen zeitlichen Abständen immer wieder zu gewaltigen Durchbrüchen verholfen hat. Salopp formuliert kann man diesen Wandel als Schritte von philosophisch geleiteten Überlegungen und entsprechend festgefügten Vorurteilen oder Vorverständnissen über die Natur zu der immer genaueren Kenntnisnahme von empirischen Manifestationen dieser Natur beschreiben. Überlegungen zu bislang ungeklärten oder neu entdeckten Phänomenen treiben diesen Wandel immer wieder genau dann an, wenn geistige Mauern überwunden werden, die der Physiker Ralf Bergmann beschreibt als »gedankliche Festlegungen, die so tief verwurzelt sind, dass sie nicht mehr hinterfragt werden«1. Und es hat den Anschein, als ob dieser Prozess nie zu Ende kommen würde.

Erstaunlicherweise – und darauf wird später genauer eingegangen werden – scheint dieser Prozess im Bereich der Naturwissenschaft auch eine Entsprechung bei der Sinnfindung eines Menschen zu haben. Erst wenn bisherige, festgefahrene Vorstellungen aufgebrochen und infrage gestellt werden, kann Neues, bislang noch nicht Bekanntes, entdeckt werden. Erst als ich mich mit 25 Jahren nicht mehr von meiner bisherigen Auffassung vom Christentum als einer wertebasierten, einengenden Religion bestimmen ließ, war mir der Blick auf die eigentliche Bedeutung des Christseins möglich.

Erst als Naturwissenschaftler und Mathematiker wie Kopernikus, Kepler und Galilei die damals vorherrschende, im Wesentlichen von Ptolemäus geprägte Auffassung von einem geozentrischen Universum infrage stellten, konnten sie den Schritt zu einem heliozentrischen Weltbild vollziehen.

Ptolemäus beschrieb im 2. Jahrhundert n. Chr. eine Kosmologie, nach der die Erde Mittelpunkt des Weltalls war und von Himmelskörpern umkreist wurde. Allerdings gab es deutliche Diskrepanzen zu Beobachtungen, die mit diesem Modell nicht zu erklären waren. Im Jahre 1543 schlug Nikolaus Kopernikus in dem Buch De revolutionibus orbium coelestium ein wesentlich einfacheres Weltbild vor, das diese Probleme in einer ersten Näherung löste. Demnach bewegten sich die Planeten auf Kreisbahnen um einen Punkt, der nahe der Sonne lag und auch von dieser umkreist wurde. Diese Abkehr vom ptolemäischen Weltbild wurde durch die Beobachtungen des Astronomen Tycho Brahe unterstützt, dessen großes Datenmaterial seinem Assistenten Johannes Kepler später ermöglichte, das kopernikanische Modell durch die Annahme zu verfeinern, dass erstens die Planeten die Sonne selbst umrunden, und dass zweitens dies auf Ellipsen statt auf Kreisbahnen geschieht! Diese Erkenntnis wurde durch die Entdeckung der Jupitermonde durch Galileo Galilei unterstützt: Das waren Himmelskörper, deren Bewegungsmittelpunkt auch nicht die Erde war, sondern der Jupiter. Wie sehr vorgefasste Meinungen den Schritt zu neuen Erkenntnissen dann aber immer noch behindern können, zeigt sich daran, dass Galilei seine heliozentrischen Ansichten später widerrufen musste und zu lebenslangem Hausarrest verurteilt wurde.

Schließlich setzte sich jedoch der Ausbruch aus den als sicher geglaubten Erkenntnissen zur unvoreingenommenen Kenntnisnahme der empirischen Daten durch und fand damals seinen krönenden Abschluss in den genialen Arbeiten von Isaac Newton. Damit war der Startpunkt für eine Entwicklung gesetzt, an deren Ende die noch genialere Arbeit Albert Einsteins stehen sollte, die letztlich zu der bahnbrechenden Erkenntnis führte, dass das Universum doch einen Anfang hat.

Auch ein Laie kann diese faszinierende Entwicklung in etwa nachvollziehen, und deshalb soll im Folgenden der Versuch unternommen werden, die entsprechenden Gedankengänge kurz nachzuzeichnen, auch wenn dabei einige simple Formeln vorkommen.

Etwa vor 300 Jahren fand Newton heraus – was eigentlich jedem sofort einleuchtet –, dass sich ein Körper unter der Einwirkung einer Kraft beschleunigt in Bewegung setzt. Ferner fand er heraus, dass jeder Körper träge ist. Er beschleunigt umso langsamer, je größer seine Masse ist. Diese Masse nennt man deswegen auch »träge Masse«, hier abgekürzt mit Mt. Diese Erkenntnisse fasste er nun in seinem berühmten Bewegungsgesetz zusammen:

Damit konnte Newton tatsächlich die ungeheure Vielfalt sämtlicher vorkommender mechanischer Abläufe beschreiben.

Hinzu kam seine Formulierung des Gravitationsgesetzes. Dahinter steht die Idee, dass ein materieller Körper, wie etwa die Erde, ein Kraftfeld um sich herum aufbaut, das auf ein anderes Objekt eine Anziehungskraft ausübt und es damit »schwer« erscheinen lässt bzw. ihm ein Gewicht verleiht, wie zum Beispiel einem Apfel, der an einem Apfelbaum hängt. Die Größe dieser Kraft ist proportional zur Masse dieses Objektes. Das muss zunächst aber nicht die genannte träge Masse sein, und man nennt sie deswegen vorsichtshalber »schwere Masse«, hier abgekürzt mit Ms. Zur Berechnung der Anziehungskraft eines materiellen Körpers auf ein anderes Objekt werden noch weitere Faktoren benötigt, die mit dem materiellen Körper zusammenhängen, der die Anziehungskraft ausübt, und hier der Einfachheit halber nicht weiter dargestellt werden. So kann man die Gravitationskraft, die auf das Objekt mit der schweren Masse Ms einwirkt, beschreiben als

Der bahnbrechende Gedankenblitz Newtons bestand nun darin, dass er erkannte, dass dieses Gesetz nicht nur auf der Erde gilt und nicht etwa nur den Fall eines Apfels vom Baum bestimmt, sondern universelle Gültigkeit besitzt – also auch zum Beispiel für die Bahn der Planeten um die Sonne.

Indem er diese Gravitationskraft in seine Bewegungsgleichung einsetzte, folgte etwa für die Bewegungsgleichung der Erde um die Sonne (wobei die Sonne infolge ihrer großen Masse in dieser Gleichung als ruhend angenommen wird):

Damit lieferte er die endgültige Bestätigung der Korrektheit des heliozentrischen Weltbildes, denn mit dieser Formel konnte er die Bewegung aller Planeten mit großer Genauigkeit berechnen.

Von Newton zu Einstein

Diese Gleichung wurde für alle Physiker zu einer Selbstverständlichkeit. Nach einer ersten Zeit der Gewöhnung fand daran niemand mehr etwas Besonderes – bis 200 Jahre später einem jungen Physiker namens Albert Einstein etwas Merkwürdiges auffiel, was alle anderen bislang übersehen hatten.

Die nun folgende Betrachtung ist stark vereinfacht und entspricht nicht ganz seinem Gedankengang, spiegelt aber das Wesentliche wider: Sämtliche Messungen hatten nämlich gezeigt, dass träge und schwere Masse eines Körpers einander proportional sind und man sie einander gleichsetzen kann. Somit können beide Massen aus der obigen Gleichung herausgekürzt werden. Das heißt, die Beschleunigung, die etwa die Erde im Gravitationsfeld der Sonne erfährt, hängt gar nicht von ihrer eigenen Masse ab, denn ihre Masse erscheint gar nicht mehr in der Gleichung! Wäre die Masse der Erde etwas größer oder kleiner, würde die Erde immer noch die gleiche Bahn um die Sonne verfolgen! Irgendwie scheint ihre Bahn im Raum schon vorgezeichnet zu sein. Das hieße, dass ihre Bahn gar nicht von ihrer Eigenschaft, ihrer Masse, abhängt, sondern eine Eigenschaft des Raumes wäre!

Und genau das führte zu der so genialen wie verwegenen Idee Einsteins: Nicht ein Gravitationsfeld bestimmt die Bewegung der Planeten, sondern die Geometrie des Raumes! Die Sonne krümmt den Raum derart, dass die Erde in diesem gekrümmten Raum einer gekrümmten, ellipsenförmigen Bahn um die Sonne folgen muss. Und diese Wirkung der Sonne auf den sie umgebenden Raum gilt für alle Massen, nicht nur für die Erde. Die gedankliche Revolution war vollzogen: Massen erzeugen kein Gravitationsfeld um sich herum, sondern sie krümmen den Raum! Je größer die Massen, desto stärker die Krümmung.

Das war dieser entscheidende Schritt heraus aus einem festgefügten Vorverständnis von der Natur, der eingangs erwähnt wurde! Bislang hatte man es als selbstverständlich angesehen, dass der Raum nur ein unveränderlicher Rahmen sei, in dem man die Bewegungen von Planeten und allen anderen Objekten beschreiben kann. Nun nahm der Raum selbst an dem Geschehen teil und bestimmte es! Und umgekehrt wurde er von dem Geschehen selbst wieder beeinflusst, indem er von den Massen in seiner Krümmung bestimmt wurde.

Das war einer der folgenschwersten Umbrüche in der Geschichte der Physik, der unser ganzes Verständnis vom Universum revolutionieren sollte. Allerdings musste nun erst noch der Gewaltakt vollzogen werden, die Gleichungen zu finden, die die Krümmung des Raumes durch Massen korrekt beschreiben würden. Neben der bahnbrechenden Idee, dass Massen den Raum krümmen, war die Erarbeitung dieser Gleichungen die zweite Meisterleistung Einsteins, wobei ihm dabei allerdings ein guter Freund, der Züricher Mathematikprofessor Marcel Grossmann, helfen musste, um ihn in die erforderliche Mathematik gekrümmter Räume einzuführen, die glücklicherweise einige Jahrzehnte zuvor gerade entwickelt worden war.

1915 war es dann so weit, und Einstein konnte der verblüfften Fachwelt sein äußerst elegantes Gleichungssystem, die sogenannten Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie, vorstellen. Sie bestehen aus einem Satz von sogenannten partiellen Differenzialgleichungen, in denen die Größen, die die Krümmung des Raumes beschreiben, mit den Größen verknüpft werden, die die Materie beschreiben.

Sofort machte man sich an die Arbeit, diese neue Theorie durch Überprüfung der durch sie vorhergesagten Naturphänomene zu verifizieren. Als Erstes konnten die Physiker nachweisen, dass ein gewisses Verhalten des Planeten Merkur, das mit der Newton’schen Theorie nicht erklärt werden konnte, nun korrekt beschrieben wurde. Als Nächstes überprüfte man die verblüffende Folgerung aus dieser neuen Theorie, dass große Massen Lichtstrahlen verbiegen würden. Dies geschah 1919 anlässlich einer Sonnenfinsternis, die es erlaubte, die Positionen von Sternen, wie sie von der Erde aus in der unmittelbaren Umgebung der Sonne gesehen werden, infolge der Abdunkelung durch den Mond noch zu sehen und zu überprüfen. Und in der Tat: Als die vom Mond abgedunkelte Sonne in die Bahn der von einigen Sternen ausgehenden Lichtstrahlen vorrückte, erschienen die Sterne von ihren ursprünglichen Positionen am Himmel versetzt, und zwar exakt um den von Einstein vorausberechneten Betrag!

Inzwischen ist diese Theorie auch durch viele andere Messungen sehr gut bestätigt – so zum Beispiel auch die erstaunliche Vorhersage, dass Uhren in der Nähe großer Massen langsamer gehen als in größerer Entfernung. Dies hängt damit zusammen, dass die Feldgleichungen neben den drei Raumkoordinaten auch die Zeit enthalten und dass Massen nicht nur den Raum verkrümmen, sondern auch die Zeit. So erstaunlich dieser Befund ist – ohne eine entsprechende Korrektur im Gang der Uhren, die entscheidend in die Positionsbestimmung eingeht, würde heute kein Navigationssystem in den Autos auf unseren Straßen funktionieren. Die Zeit an Bord der Navigationssatelliten, die in ca. 2000 Kilometern Höhe die Erde umkreisen, verstreicht tatsächlich schneller als in den Autos auf der Erde, weil in dieser Höhe die Erdanziehung schwächer ist als auf dem Boden! Der Vollständigkeit halber sei noch hinzugefügt, dass aufgrund der Speziellen Relativitätstheorie Einsteins die Zeit auf den Satelliten infolge ihrer hohen Bahngeschwindigkeit anderseits wiederum etwas langsamer vergeht. Ohne die Berücksichtigung beider Effekte in der Berechnung in unseren Navigationssystemen läge die Positionsbestimmung um viele Meter daneben!

Die Entdeckung des Anfangs