Worum geht's eigentlich?

Verstehen statt Staunen: Die Suche nach der Weltformel

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Es war ein Dienstagabend im Juli 2012. Im großen Auditorium des CERN-Hauptgebäudes in Genf saßen Physiker aus aller Welt, manche seit Mitternacht angestanden, manche per Livestream zugeschaltet aus Konferenzräumen in Melbourne, Tokio und Boston. Als Fabiola Gianotti, damals Sprecherin des ATLAS-Experiments, die Kurven auf die Leinwand projizierte und sagte: „Wir haben ein neues Boson gefunden" — da brach ein Applaus aus, der einem Rockkonzert ähnlicher war als einer Wissenschaftskonferenz.

Das Higgs-Boson. 48 Jahre nach der Vorhersage. Bestätigt.

Peter Higgs selbst, damals 83 Jahre alt und mit einem Taschentuch dabeigewesen, weinte.

Und doch — noch am selben Abend, in den Bars und Kantinen rund um das CERN-Gelände, sprach kaum jemand davon, dass die Physik nun fertig sei. Im Gegenteil. Das Higgs-Boson war der letzte fehlende Baustein des Standardmodells der Teilchenphysik — und damit der Beweis, dass das Standardmodell korrekt ist. Aber das Standardmodell, so vollständig es in seinem Bereich ist, beschreibt nur drei der vier Grundkräfte der Natur. Die vierte — die Gravitation — fügt sich nicht ein.

Das ist das Problem, das diesen Kurs antreibt.

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Albert Einstein verbrachte die letzten 30 Jahre seines Lebens — von 1925 bis zu seinem Tod 1955 — damit, eine einzige Theorie zu finden, die Gravitation und Elektromagnetismus vereint. Er scheiterte. Nicht wegen mangelnder Intelligenz, sondern weil er zu früh war: Die Quantenmechanik war damals noch jung, und Einstein vertraute ihr grundsätzlich nicht.

In seinen letzten Jahrzehnten in Princeton arbeitete Einstein nahezu isoliert von der Hauptströmung der Physik, die sich in der Quantenmechanik und Kernphysik bewegte, während er an seiner "Unified Field Theory" tüftelte — ohne Erfolg.

Was Einstein nicht schaffte, versucht die Physik seither. Mit mehr Werkzeugen, mehr Mathematik, mehr Experimentaldaten. Und noch immer ohne abschließende Antwort.

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Die Frage, die hinter dieser Suche steht, ist eigentlich einfach zu formulieren:

Warum gibt es vier Grundkräfte — Gravitation, Elektromagnetismus, Starke Kraft, Schwache Kraft — und nicht eine?

Das Universum hätte mit einer auskommen können. Oder mit zwanzig. Dass es genau vier sind, könnte Zufall sein. Oder es könnte ein Hinweis sein, dass sie ursprünglich eine waren.

Die Physik hat gute Gründe, das zweite zu vermuten. Drei der vier Kräfte sind bereits zu einem Rahmen vereint: dem Standardmodell. Nur die Gravitation — beschrieben durch Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie — passt nicht hinein.

Das ist kein technisches Ärgernis. Es ist ein fundamentaler Widerspruch. Zwei Theorien, die beide auf ihre jeweilige Domäne angewendet zu den präzisesten Vorhersagen führen, die die Wissenschaft je gemacht hat, widersprechen sich auf einer grundlegenderen Ebene. Das ist so, als würden zwei exzellente Karten desselben Landes behaupten, dass eine Straße existiert, und die andere, dass sie nicht existiert — beide haben recht in ihrem jeweiligen Maßstab, aber zusammen ergeben sie keinen Sinn.

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Was wäre, wenn man es löst?

Keine neue Maschine, kein neues Gerät — zumindest nicht direkt. Was sich ändern würde, ist unser Verständnis des Tiefsten: warum die Naturkonstanten die Werte haben, die sie haben. Warum die Masse des Elektrons genau das ist, was sie ist. Warum das Universum so ist, wie es ist, und nicht anders.

Und was wäre, wenn man es nie löst?

Das ist die dunklere Frage. Vielleicht gibt es keine Weltformel. Vielleicht ist die Suche nach ihr der ambitionierteste Irrtum der Wissenschaftsgeschichte. Vielleicht ist sie prinzipiell nicht auffindbar.

Beide Möglichkeiten haben philosophische und wissenschaftspolitische Konsequenzen — und dieser Kurs behandelt beide ehrlich.

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Die zentrale Frage dieses Kurses:

Warum sucht die Physik seit hundert Jahren nach einer einzigen Theorie, die alles erklärt — und was wäre, wenn wir sie fänden? Oder nie fänden?

Wir beginnen mit dem, was wir wissen.

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Nächste Lektion: Warum sollte mich das interessieren? — Drei Gründe, warum diese Suche über Physikvorlesungen hinausgeht.

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Lesezeit: ca. 8–9 Minuten