Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2020

Die schönsten Träume von Freiheit werden im Kerker geträumt.
(Friedrich Schiller)

27. Juli 2024

Nachdem Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie (kurz ART) veröffentlicht hatte, knöpften sich einige Mathematiker die Formeln vor. Einstein deutete die Gravitation nicht mehr wie der große Isaac Newton als unabhängige Kraft, sondern als geometrische Eigenschaft der gekrümmten Raumzeit. Zur Beschreibung dieser Raumzeit bediente sich Einstein der Differentialgeometrie, die mit einer simplen Bruchrechnung so viel zu tun hat wie eine Raumstation mit einem Segelflieger. Der Deutsche Karl Schwarzschild war der erste Mathematiker, dem etwas Merkwürdiges aufgefallen war. Presst man laut Einsteins ART einen Stern auf eine bestimmte Größe zusammen, dann liegt die Fluchtgeschwindigkeit über der Lichtgeschwindigkeit. Der Stern frisst dann nicht nur sein eigenes Licht, sondern alles, was ihm zu nahe kommt und lässt es nie wieder los. Als der Physiker John Wheeler diesem Ungeheuer den Namen „Black Hole“ (Schwarzes Loch) gab, war ein Mythos geboren, der nun zu Nobelpreisehren führte.

Supermassereich

Der Physik-Nobelpreis des Jahres 2020 geht an eine Frau und zwei Männer, die dem Phänomen der Schwarzen Löcher einige Geheimnisse entlockt haben. Es sind das der britische Mathematiker und Physiker Roger Penrose zu einer Hälfte, und die andere Hälfte teilen sich der deutsche Astrophysiker Reinhard Genzel und die US-Astronomin Andrea Ghez. Andrea Ghez und Reinhard Genzel entdeckten, dass ein unsichtbares und außergewöhnlich schweres Objekt die Umlaufbahnen von Sternen im Zentrum unserer Galaxie bestimmt. Ein supermassereiches Schwarzes Loch ist die einzige bekannte Erklärung. Die Entstehung eines Schwarzen Lochs kann man sich schon länger als Rest einer Supernova erklären, aber Schwarze Löcher mit Tausenden oder Millionen Sonnenmassen wurden lange Zeit als Märchen abgetan. Heute weiß man, dass sie existieren.

Einsteins Zweifel

Einstein war ein merkwürdiges Genie. Er glaubte, seine berühmte Formel E = mc² sei zwar richtig, habe aber keine praktische Bedeutung. E = mc² hat aber sehr wohl eine praktische Bedeutung. Die Atombombe lässt grüßen. Einstein glaubte auch, dass Schwarze Löcher nicht existieren, diese Monster, die alles einsaugen, was ihnen zu nahe kommt. Jahre nach Einsteins Tod berechneten der vor zwei Jahren verstorbene Physiker Stephen Hawking und sein ehemaliger Universitätslehrer Roger Penrose die Energiebedingungen im Zusammenhang mit der Masse- und Energieverteilung im Weltraum. Die Formeln von Penrose und Hawking bilden heute ein allgemein anerkanntes mathematisches Theoriengebäude – auch über Schwarze Löcher. Leider hat Stephen Hawking, der Mann im Rollstuhl, diesen Triumph nicht mehr erlebt.

Helden der Wissenschaft:
Max Planck
(1858-1947) entdeckte den Quantensprung, das Allerkleinste, was die Natur an Energie zu bieten hat. In der Folge versuchte er mehrfach, seine eigene bahnbrechende Theorie zu widerlegen, was ihm nicht gelang.