WIEVIEL PSYCHOLOGIE STECKT IN DER PHYSIK?

Wieso gilt eine wissenschaftliche Theorie eigentlich als richtig oder falsch? Wenn Sie glauben, dass es dabei nur darauf ankommt, ob physikalische Beweise oder Gegenbeweise vorliegen oder nicht, muss ich Sie enttäuschen. Das ist nur die halbe Wahrheit.

Den Rest finden Sie im Reich der Psychologie …

Anerkennung dringend gesucht!

Die Geschichte Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie beispielsweise ist voller Emotionen und spektakulärer Beweismittel – aber ob daraus die richtigen Schlüsse gezogen wurden, steht buchstäblich in den Sternen.

Als Einstein zwischen 1912 und 1915 im Ringkampf mit der Mathematik seiner berühmten Theorie Schritt für Schritt immer näher kam, war das eine enorme gedankliche Leistung – und harte Arbeit. Er schrieb: „Ich beschäftige mich jetzt ausschließlich mit dem Gravitationsproblem. Das eine ist sicher, dass ich mich im Leben noch nicht annähernd so geplagt habe. Rauchen wie ein Schlot, arbeiten wie ein Ross, Essen ohne Überlegung und Auswahl, Spazierengehen leider selten, schlafen unregelmäßig.“

Gegen Ende 1915 wurde der Stress umso größer, als Einstein klar wurde, dass der berühmte Mathematiker David Hilbert auf seine Ideen aufmerksam geworden war. Ab sofort war Einstein getrieben von der Angst, dass der brillante Hilbert ihm noch zuvorkommen könnte beim Aufstellen der Gleichungen, die später als „Einsteinsche Gleichungen“ in die Geschichte eingehen sollten.

Mit den Gleichungen war Einstein praktisch am Ziel. Er war von der Richtigkeit seiner Berechnungen überzeugt und konnte vor Herzklopfen nicht schlafen, als er mit seiner Theorie eine beobachtete Anomalie der Umlaufbahn des Merkur um die Sonne korrekt berechnen konnte. Aber dennoch stand noch die offizielle, allgemeine Anerkennung aus. Der Ritterschlag fehlte noch. Und den konnte damals nur die führende Institution von Wissenschaftlern jener Zeit, die Royal Society in London vergeben. Auch wenn vermutlich keiner der Mitglieder die Einsteinsche Relativitätstheorie überhaupt verstand!

Was fehlte, war jedenfalls eine unabhängige Bestätigung seiner Theorie, ein Beleg, der von der Royal Society anerkannt wurde. Etwa fünf Jahre lang versuchten mehrere Wissenschaftler, die Relativitätstheorie durch Messungen von Naturphänomenen zu belegen oder zu widerlegen. Z.B. durch die Messung der Ablenkung von Sternenlicht durch die Gravitation unserer Sonne. Das war jedoch nur bei einer totalen Sonnenfinsternis möglich.

Der Moment, ab dem Einstein recht hatte

Der erste Weltkrieg machte es damals nicht leicht, auf dem Globus umherzureisen, um geeignete Sonnenfinsternisse zu vermessen. Da wurden auch schon mal Wissenschaftler als feindliche Spione festgesetzt, weil ihre merkwürdigen Messinstrumente Verdacht erregten – so passierte es dem Astronomen Erwin Freundlich auf der Krim 1914!

Aber Ende 1919 war es dann soweit. Dem jungen britischen Physiker Arthur Eddington gelang eine Expedition zu den abgelegenen Orten Sobral in Brasilien und Principe vor der westafrikanischen Küste. Zunächst störte das schlechte Wetter die Messungen, nur ganz wenige glückten. Die Fotoplatten aber wurden anschließend von der Hitze des Klimas stark beeinträchtigt. Die Auswertung der Ergebnisse war darum äußerst diffizil – und leider gar nicht eindeutig.

Dann aber ließ Eddington ein den gewünschten Ergebnissen widersprechendes Foto einfach weg (erst im Nachhinein stellte sich dies als gerechtfertigt heraus) und so passte es ganz gut: Einstein hatte eine Ablenkung des Sternenlichts von 1,7 Bogensekunden vorausgesagt und etwa dieser Wert konnte nun aus den Messdaten herausinterpretiert werden.

Eddington reiste nach London und präsentierte seine Ergebnisse am 06.11.1919 vor der Royal Society. Die führenden Physiker der Welt waren anwesend, darunter auch der berühmte, 84-jährige Lord Kelvin.

Eddington machte seine Sache gut, er trat entschieden und überzeugend auf und referierte, dass seine Messungen die neue Gravitationstheorie von Einstein bestätigten. Diese Aussage hatte eine ungeheure Wirkung: Wenn Einstein recht hatte, galt im Universum nicht die Newtonsche Physik, sondern die Einsteinsche!

Alle Anwesenden waren sich der Dimension dieser wissenschaftlichen Umwälzung bewusst, und einige der älteren Koryphäen verweigerten prompt ihre Zustimmung, Lord Kelvin verließ sogar erschüttert den Raum. Doch die anderen reagierten enthusiastisch.

Am nächsten Tag titelte die New York Times: „Einsteins Theorie triumphiert“ – und darunter: „Sterne nicht dort, wo erwartet, aber niemand muss sich Sorgen machen.“

Ab diesem Moment hatte sich Einsteins Theorie durchgesetzt.

Psychologie entscheidet über richtig oder falsch

Dass die Messergebnisse damals durchaus anzuzweifeln waren? Egal. Dass die Überzeugungskraft der Ergebnisse ganz wesentlich von Eddingtons Präsentationskünsten abhingen? Ach, kommen Sie! Dass kaum einer die Theorie überhaupt verstand? Was soll’s! Und dass man bis heute die von Einsteins Theorie vorhergesagten und in der Natur gemessenen Ergebnisse auch ganz anders interpretieren kann, als es Einstein und alle anderen Wissenschaftler damals und auch bis heute tun? Geschenkt!

Anstatt nämlich die Ablenkung mit einer Raumkrümmung zu interpretieren, können Sie auch genauso gut eine variable Lichtgeschwindigkeit annehmen. Einstein selbst hatte diese Idee 1911 sogar erwähnt. Die Wissenschaft hat diese vielleicht beste Idee des 20. Jahrhunderts seitdem konsequent übersehen. Sie würde eine einfachere und logischere Interpretation der Allgemeinen Relativitätstheorie ermöglichen, die die kosmologischen Daten viel besser beschreibt. Aber seit dem Triumph in der Royal Society von 1919 interessiert das niemanden.

Denn die ganze Wahrheit ist: Ob eine physikalische Theorie als richtig oder falsch gilt, hängt im Wesentlichen von einem soziologischen und psychologischen Prozess unter den Experten ab.

Glauben Sie’s oder glauben Sie’s nicht!

100 JAHRE FÜR DIE TONNE

a lady fly in zero gravity roomWenn Außenseiter nach ihrem Tode immer noch Außenseiter bleiben, sind ihre Ideen entweder zu wirr oder zu avantgarde.

Die vom großen Physiker Ernst Mach sind weder das eine, noch das andere. Warum sie dennoch in der Physik nur als Anekdote betrachtet werden, lässt tief blicken – in die Köpfe der heutigen Physiker.

Warum ich das meine? Ernst Mach hat sich unter anderem mit der Frage beschäftigt, wie er Newtons Gravitationsgesetz verbessern könnte. Das hat nämlich – dieser Meinung sind außer Mach auch andere bedeutende Physiker wie Paul Dirac und Robert H. Dicke – einen veritablen Pferdefuß. Anlass für Machs Kritik ist das sogenannte Eimer-Experiment von Newton und seine Folgerungen daraus.

Stellen Sie sich einen halbvoll mit Wasser gefüllten Eimer vor. Dieser Eimer beginnt nun zu rotieren wie ein Karussell. Was macht das Wasser im Eimer?

Richtig: Erstmal gar nichts. Es bewegt newtonsEimersich nicht. Irgendwann überträgt sich die
Bewegung des Eimers jedoch auf das Wasser und es beginnt, sich mit dem Eimer zu drehen. Dabei steigt es an den Wänden des Eimers hoch. Wenn Sie den Eimer nun anhalten, dreht sich das Wasser noch eine Weile weiter und die Wölbung seiner Oberfläche lässt nur mit der Zeit langsam nach.

Wie kann es sein, dass das Wasser nicht sofort auf die Bewegung des Eimers reagiert? Newton nannte dieses Verhalten „Trägheit“ und seine Schlussfolgerung war, dass es außer der Bewegung des Eimers noch einen zweiten Bezug geben müsse, der das Wasser beeinflusst.

Um diesen zweiten Bezug zu erklären, nahm Newton einen absoluten Raum an, der alles beinhaltet, aber selber nicht direkt beobachtbar ist. Nur seine Wirkung bekommen Sie zu spüren – zum Beispiel als die Kraft, die an Ihren Armen zieht, wenn Sie sich drehen oder die das Wasser an der Eimerwand emporsteigen lässt.

„Was für eine Idee,“ sagen Sie jetzt vielleicht. Physikern wie Albert Einstein oder eben auch Ernst Mach bereitete Newtons Schlussfolgerung jedoch einige Kopfschmerzen. Dieser absolute Raum ist nämlich nur sehr schwer nachzuweisen und hat deshalb gute Chancen, ein ewiges a priori zu bleiben. Bis heute kann jedenfalls niemand behaupten, er hätte einen Beweis für den absoluten Raum gefunden.

Ernst Mach hatte dazu jedoch eine geniale Idee: Statt einen absoluten Raum anzunehmen, der nicht nachweisbar ist, könnte die Trägheit doch dadurch zustande kommen, dass alle Massen im Universum auf das Wasser einwirken.

Albert Einstein kannte diese Idee und zog sie mit ins Kalkül, während er seine Relativitätstheorie entwarf. Die Trägheit nicht von einem absoluten Raum abhängig zu machen, würde ja auch hervorragend zur Idee der Relativität von Zeit und Raum passen. Damit wäre auch die Gravitation von den entfernten Massen im Universum  abhängig. Leider konnte er Machs Vorschlag trotzdem nicht vollständig in seine Theorie integrieren.

Wenn Sie heute also Machs Idee wiederaufleben lassen wollen, müssen Sie sehr wahrscheinlich sowohl Newtons Gravitation – den Grundstein der klassischen Mechanik – als auch Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie – den Grundstein der modernen Physik – überdenken. Das würde allerdings hundert Jahre etablierte Physik in Frage stellen, was nicht allen heutigen Physikern gefällt…

Und doch gibt es einige moderne Daten, die darauf hindeuten, dass Mach Recht hatte! Viele heute offene Fragen würden dann vielleicht geklärt.

 

Mit diesem faszinierenden Ansatz habe ich mich auch in meinem gerade erschienenen Buch „Einsteins verlorener Schlüssel – Warum wir die beste Idee des 20. Jahrhunderts übersehen haben“ beschäftigt. Wer es lesen möchte, findet es hier:
http://www.amazon.de/Einsteins-verlorener-Schlüssel-Jahrhunderts-übersehen/dp/1517045452/