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13.6.2005 | Von:
Simon Singh

Perfekter Wissenschaftler oder beschädigtes Genie?

Essay

Als es um den Ursprung des Universums ging, lag Einstein vollständig falsch – und war doch auf dem richtigen Weg. Deshalb war Einstein ein Genie höchsten Ranges.

Einleitung

Albert Einstein wurde zur Ikone der Physik im 20. Jahrhundert, weil er einen riesigen Intellekt hatte, eine außergewöhnliche Auffassungsgabe und eine brillante Intuition. Dadurch war es ihm möglich, die Beschaffenheit des Universums zu erforschen und Wahrheiten zu entdecken, die allen anderen entgangenwaren. Vor genau hundert Jahren veröffentlichte er Vorträge von Weltbedeutung: über den photoelektrischen Effekt und seinen Ursprung in der Quantenphysik, über die Brown'sche Molekularbewegung und ihre Bedeutung im Verhältnis zur Existenz von Atomen sowie über die Spezielle Relativität, die in der berühmten Formel E = mc² resultiert. Das alles geschah in seinem "Annus Mirabilis": dem Jahr 1905. Diesen bahnbrechenden wissenschaftlichen Arbeiten folgte ein Jahrzehnt später Einsteins größte Leistung: die Allgemeine Relativitätstheorie.


Kein anderer moderner Physiker hat so viele grundlegende Beiträge zur modernen Wissenschaft geleistet, und es wäre leicht, Einstein als perfekten Wissenschaftler zu betrachten. Doch als es um die größte Frage von allen ging, den Ursprung des Universums, lag er vollständig falsch. Auf der Höhe seines Ruhmes und seiner Kreativität unterstützte Einstein das Modell von der Ewigkeit des Universums, während die überwältigende Mehrheit der heutigen Kosmologen das Modell des Urknalls favorisiert. Es impliziert, dass das Universum eben nicht "schon immer" da gewesen, sondern vor einer endlichen Zeit entstanden sein muss.

Einsteins Vorstellung von einem statischen, ewigen Universum stand im Einklang mit der allgemein anerkannten Sichtweise zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Ein statisches Universum war ein angenehmer Gedanke, gab es doch keinen Grund, über verzwickte Fragen nach Alter und Entstehung grübeln zu müssen. Einstein war ein derart heftiger Verfechter dieses Modells, dass er sogar an seiner Allgemeinen Relativitätstheorie herumfeilte, um sie in Einklang mit der Ewigkeit zu bringen. Das Problem lag darin, dass die Vorstellung einer allgemeinen Relativität danach strebt, die Schwerkraft zu beschreiben, die dazu tendiert, alles gegen alles andere zu ziehen. Die Schwerkraft ist ganz wesentlich eine Kraft der Anziehung. Deshalb sollten sich alle Objekte im Universum gegenseitig anziehen, und schließlich würde das Universum zusammenbrechen. Aber warum ist es immer noch da? Warum ist es noch nicht zusammengebrochen, insbesondere, wenn man annimmt, dass es schon immer existiert hat?[1]

Isaac Newton war demselben Problem bereits rund 250 Jahre zuvor begegnet, im Zusammenhang mit seiner eigenen Theorie der Schwerkraft. Auch er glaubte an ein statisches Universum, aber er wusste, dass die Schwerkraft nach einer bestimmten Zeit zwangsläufig dessen Untergang bewirken würde. Seine Lösung für dieses Problem lag darin, Gott für das Auseinanderhalten aller Himmelsobjekte verantwortlich zu machen. Das Justieren ihrer Positionen sah Newton als Teil der kosmischen Kuratorentätigkeit Gottes.

Einstein zögerte, sich auf Gott zu berufen. Seine Strategie, die Vorstellung von einem statischen Universum aufrechtzuerhalten, bestand darin, die Allgemeine Relativitätstheorie zu modifizieren, indem er der vertrauten Schwerkraft eine Antischwerkraft zur Seite stellte. Diese wurde gewissermaßen mit der Brechstange den Gleichungen zur Allgemeinen Relativität beigegeben, und seine Theorie erhielt auf diese Weise eine kosmologische Konstante. Die abweisende Kraft würde der Schwerkraft über kosmische Distanzen hinweg entgegenwirken und so die Stabilität des Universums gewährleisten. Es gab keinerlei Beweise für die Existenz einer Antischwerkraft, aber Einstein nahm an, dass sie existiert, um "Ewigkeit" zu einer lebensfähigen Option zu machen.

Vor diesem Hintergrund kritisierte und verdammte Einstein das Modell des Urknalls, als es in den zwanziger Jahren aufkam. Es besagt, dass sich das heutige Universum ausdehnt und entwickelt, nachdem es vor ungefähr 14 Milliarden Jahren als heißer, dichter und kompakter Urzustand vorhanden war. Nach diesem dynamischen Modell dehnt sich das Universum immer weiter aus und entwickelt sich, es wird größer, kühler und verlassener, je weiter die Zeit voranschreitet. Als der Pionier des Urknalls, der russische Physiker Alexander Friedmann, sein Konzept veröffentlichte, nannte Einstein es "verdächtig". Und als der belgische Wissenschaftler Georges Lemaître unabhängig von Friedmann sein eigenes Urknall-Modell publizierte, bezeichnete es Einstein als "abscheulich". Solche Attacken versetzen heute in Erstaunen, war Einstein doch selbst ein Querdenker, der Theorien entwickelte, die dem Mainstream widersprachen. Und trotzdem agierte er damals wie eine etablierte Autorität, und er war gewiss mitschuldig daran, dass das entstehende Urknall-Modell fürs Erste einen empfindlichen Dämpfer erhielt.

Doch vielleicht sollten wir nicht zu scharf über Einstein urteilen, denn als Friedmann und Lemaître ihre Modelle vom Urknall präsentierten, gab es keinerlei empirische Beweise, die ihre Vorstellungen erhärtet hätten. Erst 1929 bewies Edmund Hubble im Mount Wilson Observatorium in Südkalifornien, dass alle entfernten Galaxien im Universum weiter auseinander streben, so als ob sie Trümmer einer kosmischen Explosion seien. Genau das müsste man erwarten, würde das Modell des Urknalls zutreffen. Es ist Einsteins großes Verdienst, dass er rasch seine Meinung änderte, als er von Hubbles Beobachtungen erfuhr, und die Seiten in der kosmologischen Debatte wechselte. Fortan unterstützte er das Modell vom Urknall und nannte es "die schönste und befriedigendste Erklärung der Schöpfung".

Aber wenn das Universum erst vor einer bestimmbaren Zeit mit dem Urknall geschaffen wurde und unmittelbar danach die Expansion begann, dann gab es keinen Grund mehr, die Existenz einer Antischwerkraft anzunehmen, die als ewiger Wächter gegen den kosmischen Kollaps zu wirken hätte. Die kosmologische Konstante, die Einstein in seine Gleichung zur Allgemeinen Relativität eingebaut hatte, war also ganz offenbar überflüssig, und Einstein strich sie. Er war von seiner kosmologischen Konstante derart peinlich berührt, dass er sie "die größte Eselei" seiner Karriere nannte.

Es könnte so scheinen, dass Einstein aus dieser Geschichte als beschädigtes Genie hervorgeht, als eines, das nicht perfekt war. Aber es gibt einen Kniff in der Geschichte, einen, der belegen mag, dass Einstein vielleicht sogar besser als perfekt war: Wenn Schwerkraft ein Anziehungsfaktor ist, der alles zusammenziehen möchte, dann sollte sich auch die Ausdehnung des Universums verlangsamen. Aber als Astronomen im Jahr 1998 versuchten, diese Entschleunigung zu messen, gelangten sie zu einem überraschenden Befund: Die Expansion des Universums beschleunigt sich. Die Galaxien scheinen sich im Zeitverlauf schneller und schneller voneinander wegzubewegen.

Die Entdeckung der Beschleunigung des Universums war ein Schock für die Kosmologen, und sie haben sich mit diesem Rätsel in den vergangenen Jahren intensiv auseinander gesetzt. Beobachtungen scheinen anzudeuten, dass das Universum tatsächlich von einer abweisenden Antischwerkraft auseinander gerissen wird. Die treibende Kraft hinter dieser Repulsion wird "Dunkle Energie" genannt. Doch eine Erklärung für dieses Phänomen fehlt bislang noch weitgehend. Und hier liegt der Kniff der Geschichte: Für viele Kosmologen ähnelt die offenbar wirksame Antischwerkraft jener Kraft, die Einstein einst eingeführt hatte, um die Stabilität des Universums aufrechtzuerhalten. "Dunkle Energie" könnte ein Ausdruck für jene kosmologische Konstante sein. Diese ist heute wieder modern, ungefähr sieben Jahrzehnte, nachdem Einstein sie verworfen hat. Er hatte sie aus falschen Gründen eingeführt, und doch hat sie sich auf seltsame Weise als höchst angemessen erwiesen, um die aktuellen Beobachtungen des Universums zu erklären.

Ich erinnere mich an ein Gespräch mit dem japanischen Mathematiker Goro Shimura, dessen Forschungen entscheidend zum Beweis des "Letzten Satzes" des französischen Mathematikers Pierre de Fermat - lange Zeit eines der größten ungelösten Rätsel der Mathematik - beigetragen haben. Er beschrieb, wie sein Kollege Yutaka Taniyama bei seinen mathematischen Berechnungen immer wieder Fehler machte, die sich aber letztlich selbst neutralisierten und ihn so zu neuen und originellen Schlussfolgerungen führten. Shimura erzählte mir, wie er versuchte, diese Eigenart seines Freundes zu kopieren, nämlich derartig fruchtbringende Fehler zu begehen: "Er war sehr begabt darin, viele Fehler zu begehen, die aber meistens in die richtige Richtung wiesen. Ich beneidete ihn sehr für diese außergewöhnliche Fähigkeit und versuchte vergeblich, ihn zu imitieren, aber ich fand es sehr schwierig, gute Fehler zu machen."

Einstein, so scheint es, hatte keine Probleme damit, "gute Fehler" zu begehen. Selbst wo er falsch lag, war er doch auf dem richtigen Weg, wie sich heute herausstellt. Vielleicht ist das der Beweis dafür, dass Einstein ein Genie von höchstem Rang war.


Fußnoten

1.
Übersetzung aus dem Englischen von Hans-Georg Golz, Bonn. Simon Singh ist der Autor von "Fermats Letzter Satz" (1998) und "Geheime Botschaften. Die Kunst der Verschlüsselung von der Antike bis in die Zeiten des Internets" (2000), erschienen im Carl Hanser Verlag, München. Sein Buch "Big Bang. The most important scientific discovery of all time" (2004) erscheint im September auf Deutsch.