„Neues Rätsel um das Gottes-Teilchen“, „Hoffnung auf das Higgs“: In den vergangenen Wochen hat sie wieder einmal ein paar kleinere Schlagzeilen gemacht, die Teilchenphysik. An den Grenzen unseres Wissens über das, was die Welt im Innersten zusammenhält, geht es derzeit jedoch bestenfalls noch zäh voran. Alexander Unzicker, Autor des Buches „Vom Urknall zum Durchknall“, sieht die Physik deshalb in einer Sackgasse. Eine kritische Würdigung.

Es geht um jene Grundlagenforschung, die mittels gigantischer Beschleuniger wie dem Large Hadron Collider (LHC) in Genf der faszinierenden Frage nachgeht, woraus unsere Welt letztlich besteht und was sie zusammenhält: Was ist Materie? Woraus besteht sie, welche Kräfte wirken – und wie erklärt man sich das Wirken dieser Kräfte?

Dem gängigen physikalischen Weltbild zufolge wird die Welt von einer für Laien schwer zu überschauenden Vielzahl von Teilchen bevölkert. Die bekanntesten sind Protonen und Neutronen, die sich zu Atomkernen formieren, selbst aber wiederum aus Quarks bestehen. Dazu kommen das Elektron und ähnliche Teilchen, die als punktförmig und ohne innere Struktur gelten, zu allen Teilchen die sogenannten Antiteilchen und schließlich weitere Teilchen wie das Photon, die für die Wechselwirkungen zwischen den zuvor genannten Partikeln verantwortlich sein sollen.

Dieses sogenannte Standardmodell und seine experimentelle Erforschung gilt unter Physikern als Erfolgsgeschichte. Abgeschlossen und in Stein gemeißelt ist das Projekt aber mitnichten. Man muss in die Grundgleichungen zu viele unerklärliche Voraussetzungen hineinstecken. Warum hat beispielsweise die Elementarladung gerade den in der Natur vorfindlichen Wert und keinen anderen? Warum wirken die Grundkräfte nicht stärker oder schwächer, als sie es tatsächlich tun? Theoretischen Physikern sind solche freien Parameter in der Theorie, die nur experimentell bestimmt werden können, ein Dorn im Auge. Und umgekehrt fahnden die Experimentalphysiker bisher erfolglos nach einem Teilchen, das im Standardmodell eine zentrale Rolle spielt: eben dem Higgs-Boson.

„Viel Lächerliches unter dem Namen Physik“

Einer, dem diese neuerliche Enttäuschung tatsächlich gefallen dürfte, ist Alexander Unzicker. In seinem Buch „Vom Urknall zum Durchknall. Die absurde Jagd nach der Weltformel“ beschreibt der Physiklehrer, warum die Grundlagenforschung von Kosmologie bis Teilchen- und Hochenergiephysik sich seiner Meinung nach komplett verrannt hat. Unzicker tut dies so grundsätzlich und polemisch-pointiert, wie es der Titel erwarten lässt. Gleich zu Beginn holt der Autor zur schallenden Ohrfeige aus: Es gebe „im Moment viel Lächerliches unter dem Namen Physik“. Während im frühen 20. Jahrhundert mit Relativitätstheorie und Quantenphysik Homo sapiens eine „große Leistung“ vollbracht habe, kranke die heutige Physik – jedenfalls die genannten, grundlegenden Disziplinen – „daran, dass sie sich von der naturwissenschaftlichen Methode löst“. Sie verliere sich in Science Fiction und verspiele ihre intellektuelle Autorität.

Das ist starker Tobak, der vielen ehrbaren Forschern die Zornesröte ins Gesicht treiben dürfte. Als Unzicker seine Thesen kürzlich in einem süffigen Vortrag beim interdisziplinären ESSSAT-Workshop in der Evangelischen Akademie in Bonn vorstellte, erntete er bei anwesenden Naturwissenschaftlern jedenfalls scharfen Widerspruch. Was – außer einem Selbstdarstellungsdrang nach dem Motto des schillernden Astronomen Fred Hoyle: „It is better to be interesting and wrong than boring and right“ – kann einen Physiker dazu bewegen, der eigenen Zunft dermaßen in den Rücken zu fallen?

In einer auch für Laien recht anschaulichen, mit wissenschaftshistorischen Anekdötchen gespickten Tour d’Horizon arbeitet Unzicker in Vortrag und Buch die groben Züge des heutigen physikalischen Weltbilds ab, um es Kapitel für Kapitel mit seinen an den allgemeinen Menschenverstand appellierenden und mit Zitaten großer Forscher unterfütterten Argumenten zu zerpflücken. Ein Bereich sind Kosmologie und Urknalltheorie. Hier beschreibt Unzicker etwa das grundlegende Problem, aus dem winzigen uns zugänglichen Teil auf die Gesamtheit des Universums zu schließen. Aus der Gültigkeit des Gravitationsgesetzes in unserem Sonnensystem auf das gesamte All zu verallgemeinern, entspreche dem Versuch, zwei um Haaresbreite entfernte Punkte zu nehmen und daraus eine Gerade bis New York oder noch viel weiter zu extrapolieren.

Aussagen über die ersten Sekundenbruchteile des Universums?

Dann hat Unzicker die Inflationshypothese im Visier. Diese erklärt eine ansonsten unverständliche Feinabstimmung bestimmter kosmologischer Parameter durch die Theorie, dass sich das Universum irgendwann in den ersten 10 hoch minus 30 Sekunden seiner Existenz extrem schnell ausdehnte, bevor die weitaus langsamere kosmische Expansion einsetzte, wie sie heute beobachtbar ist. Unzicker weist darauf hin, dass das früheste Ereignis in der Geschichte des Alls, bis zu dem wir in gewissem Sinne direkt zurückschauen können, etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall stattfand. Damals kondensierten Atome aus dem vorherigen heißen Strahlungs-Teilchen-Gemisch. Das Universum wurde somit durchsichtig für die vorhandene elektromagnetische Strahlung, die seither durch Expansion und Abkühlung immer langwelliger wurde, heute aber immer noch als kosmische Hintergrundstrahlung im Mikrowellenbereich (entsprechend einer Temperatur des Alls von 3 Kelvin oder etwa -270 °C) messbar ist. Ereignisse der ersten 380.000 Jahre sind dagegen jeder unmittelbaren Beobachtung unzugänglich. Wissenschaftlich seriös darüber zu sprechen, was innerhalb der ersten Sekundenbruchteile nach dem Urknall geschah, ist Unzicker zufolge deshalb ausgeschlossen – ganz zu schweigen von den bei manchen Kosmologen und Medien beliebten Spekulationen, was „vor“ dem Urknall war.

Zum Thema Higgs-Teilchen erzählt Unzicker das oben erwähnte Cocktailparty-Gleichnis – um sodann schadenfroh aufzulisten, wie viele britische Premierminister seit Margaret Thatcher kamen und gingen, ohne dass die Experimentalphysiker das Higgs zu fassen bekommen hätten. Unzicker selbst glaubt nicht an das Higgs und wettet sogar online auf die Nicht-Entdeckung (www.bet-on-the-higgs.com).

Aber auch das Standardmodell an sich hat er auf dem Kieker. Aus ursprünglich erfolgreichen Ansätzen wie etwa der Quantenelektrodynamik sei seit der Mitte des 20. Jahrhunderts ein undurchdringliches Dickicht aus Teilchen, halbgaren mathematischen Beschreibungen und viel zu vielen willkürlich gewählten Parametern gewuchert. Ganz zu schweigen von dem Wildwuchs bei weitergehenden, die Gravitation einbeziehenden Theorien, namentlich den Stringtheorien. Und natürlich bekommt der LHC sein Fett weg: Letztlich sei das internationale, Milliarden Euro teure Projekt ein Spielzeug für Physiker.

Realismus vs. unrealistische Hoffnungen

Dies wird etwa aus den Schriften John Polkinghornes deutlich, der als theoretischer Physiker Zeitzeuge und Beteiligter bei der Entstehung des Standardmodells war und als späterer Naturwissenschaftler-Theologe auch wissenschaftsphilosophisch kompetent ist. Polkinghorne betont immer wieder, dass Physiker im ontologischen Sinne Realisten sind. Als Beispiel nennt er in seinem Buch „Rochester Roundabout – The Story of High Energy Physics“: Wenn sie herausfinden, dass Protonen und Neutronen aus Quarks und Gluonen bestehen, bedeute das für Physiker eben nicht nur, dass Quarks und Gluonen hilfreiche Denkfiguren seien. Sondern sie gingen davon aus, dass es diese Quarks und Gluonen tatsächlich gebe.

Polkinghorne spricht von der „störrischen Faktizität der Natur“: Entsprächen den Begriffen keine konkreten physikalischen Realitäten, wie könnte die physikalisch-theoretische Beschreibung immer wieder zutreffende Vorhersagen über die empirische Wirklichkeit liefern? So sei für Physiker auch die Entstehung des Standardmodells „die Geschichte eines zunehmend genauen Verständnisses einer tatsächlichen Wirklichkeit“. Zu hoffen, dass das Standardmodell durch komplett andere Konzepte abgelöst werden könnte, macht nach dieser Auffassung keinen Sinn – es würde bedeuten, dass die Welt selbst gegen eine andere ausgetauscht werden müsste.

Besser zu Unzickers Hoffnung passende philosophische Positionen wie Thomas Kuhns Auffassung von wissenschaftlichen „Revolutionen“, bei denen ein herrschendes wissenschaftliches Weltbild durch eine inkommensurable, völlig neue Betrachtungsweise abgelöst wird, widerlegt Polkinghorne anhand neuerer historischer Beispiele. So sei zumindest innerhalb der modernen Wissenschaft – in Übereinstimmung mit dem, was der Realismus erwarten lässt – immer eine gewisse Kontinuität gegeben; eine neue Theorie müsse etwa die experimentell bestätigten Vorhersagen der alten Theorie reproduzieren können.

Die Grenzen der Empirie

Weniger problematisch als sein Zweifel am Standardmodell ist Unzickers Skepsis gegenüber Theorien, die keine messbaren Vorhersagen liefern. Damit reiht er sich freilich in eine Reihe von Kritikern ein – siehe etwa das auch von ihm zitierte Buch „Die Zukunft der Physik: Probleme der String-Theorie und wie es weitergeht“ des renommierten theoretischen Physikers Lee Smolin. Anders als dieser beschränkt sich Unzicker allerdings weitgehend auf die Rolle des Spielverderbers. Konkrete Alternativen entwickelt er nicht.

Zudem geht Unzicker zu leichtfertig darüber hinweg, dass sich die Wissenschaftsphilosophie seit Poppers Falsifikationismus und Kuhns Revolutionen weiterentwickelt hat. Polkinghorne weiß an Popper etwa zu kritisieren, dass dieser zu einseitig auf formal-logische Argumente setzt. An der wahren Wissenschaft sei neben dem Kopf auch das Herz beteiligt, schreibt Polkinghorne. Nicht nur kalte Logik, auch „tacit skills“, also informelles, nicht-explizites Wissen und entsprechende Fertigkeiten, kommen zum Einsatz. Vor diesem Hintergrund erscheint es vorschnell, wenn Unzicker die Stringtheorie oder die Überlegungen der Kosmologen zum ganz jungen Universum als unwissenschaftlich abtun möchte. Worauf Unzicker dabei abzielt, wird nicht ganz klar. Will er erkenntnisgerichtete Forschung jenseits des empirisch Zugänglichen gegen angewandte Wissenschaft ausspielen? Wenn er etwa zu Beginn seines Vortrags oder auch am Anfang seines Buches diverse drängende Menschheitsprobleme erwähnt, könnte man diesen Eindruck gewinnen. Dass das Streben nach Erkenntnis über die Welt ein legitimes Projekt ist und wohl untrennbar zum Menschen gehört, bestreitet er andererseits nicht.

Polkinghorne hat zu diesem Erkenntnisprojekt noch die interessante Anmerkung, dass es doch eigentlich höchst wundersam sei, als wie zugänglich sich die Welt für unseren forschenden Verstand bisher erwiesen hat. Die Frage nach einer Erklärung für diese Zugänglichkeit weist für Polkinghorne unweigerlich in die Theologie. Wenn aber Gott eine rational strukturierte Welt geschaffen hat und wir in unserem rationalen Erkenntnisprozess somit in gewissem Sinne auch an Gottes Wesen teilhaben, dann liefert das Grund zu der Hoffnung, dass ein Forschen auch jenseits der (bislang) empirisch zugänglichen Bereiche nicht unfruchtbar sein wird.