Im Paralleluniversum (eBook)

Kapitel zwei Das paradoxe Universum

In dem Stück Wie es euch gefällt schrieb Shakespeare die unsterblichen Zeilen:

Die ganze Welt ist Bühne

Und alle Fraun und Männer bloße Spieler.

Sie treten auf und gehen wieder ab.

Im Mittelalter war die Welt in der Tat eine Bühne, eine kleine, statische Bühne, bestehend aus einer winzigen, flachen Erde, um die sich die Himmelskörper geheimnisvoll auf ihren vollkommenen Himmelsbahnen bewegten. Kometen galten als Vorzeichen, die den Tod von Königen ankündigten. Als der große Komet 1066 über England hinzog, versetzte er die sächsischen Soldaten von König Harold in Angst und Schrecken. Rasch unterlagen sie den vorrückenden, siegreichen Truppen von Wilhelm dem Eroberer, womit die Voraussetzungen für die Entstehung des modernen England geschaffen wurden.

1682 tauchte der Komet ein zweites Mal über England auf und löste in ganz Europa abergläubische Furcht aus. Vom Bauern bis zum König schien dieser unerwartete kosmische Besucher, der über den Himmel raste, alle in seinen Bann zu ziehen. Woher kam der Komet? Wohin verschwand er und was bedeutete er?

Edmund Halley, ein wohlhabender Gentleman und Amateurastronom, war so fasziniert von dem Kometen, dass er einen der größten Wissenschaftler der Zeit um seine Meinung bat: Isaac Newton. Als er von Newton wissen wollte, welche Kraft für die Bewegung des Kometen verantwortlich sei, erwiderte Newton seelenruhig, der Komet bewege sich auf einer Ellipsenbahn, wie aus dem quadratischen Abstandsgesetz hervorgehe (das heißt, die auf den Kometen einwirkende Kraft verringert sich mit dem Quadrat seiner Entfernung von der Sonne). Tatsächlich habe er den Weg des Kometen mit einem Teleskop verfolgt, das er erfunden habe (das Spiegelteleskop, das heute von Astronomen in aller Welt verwendet wird), und die Bahn des Kometen entspreche genau dem Gravitationsgesetz, das er zwanzig Jahre zuvor entwickelt habe.

Ungläubig fragte Halley: «Woher wisst Ihr das?» – «Ganz einfach», erwiderte Newton, «ich habe es berechnet.»[*] Nicht in seinen kühnsten Träumen hatte Halley erwartet, dass sich das Geheimnis der Himmelskörper, welches die Menschheit staunen ließ, seit die ersten Hominiden den Blick zum Himmel hoben, durch ein neues Gravitationsgesetz erklären lasse.

Tief beeindruckt von der Bedeutung dieser ungeheuren wissenschaftliche Leistung, bot Halley großzügig an, die Drucklegung der neuen Theorie zu finanzieren. Dank der Ermutigung und dem Geld von Halley veröffentlichte Newton 1687 sein umfangreiches Werk Philosophiae naturalis principia mathematica («Mathematische Prinzipien der Naturlehre»). Man hat es eines der wichtigsten Bücher genannt, die jemals veröffentlicht wurden. Dank dieses Geniestreichs waren Naturforscher, denen die größeren Gesetze des Sonnensystems bislang ein Buch mit sieben Siegeln gewesen waren, plötzlich in der Lage, die Bewegungen der Himmelskörper mit höchster Genauigkeit vorherzusagen. Die Wirkung der Principia in den Salons und an den Höfen Europas war so groß, dass der Dichter Alexander Pope schrieb:

Natur und Naturgesetz lagen tief verborgen in der Nacht,

Da sprach Gott: Es werde Newton! und alles ward Licht.

(Wenn die Bahn des Kometen eine Ellipse war, dann musste man, wie Halley erkannte, berechnen können, wann der Himmelskörper wieder über London auftauchen würde. Als er alte Quellen zu Rate zog, erkannte er, dass es sich bei den Kometen von 1531, 1607 und 1682 in Wahrheit um ein und denselben Kometen handelte. Der Komet, der so entscheidend für die Entstehung des modernen England war, wurde im Laufe der aufgezeichneten Geschichte immer wieder gesehen, unter anderem von Julius Caesar. Halley sagte vorher, der Komet werde 1758 zurückkehren, wenn er und Newton längst gestorben wären. Als der Komet am ersten Weihnachtstag dieses Jahres tatsächlich zurückkehrte, gab man ihm den Namen Halleyscher Komet.)

Zwanzig Jahre zuvor hatte Newton das allgemeine Gravitationsgesetz entdeckt, als die Universität Cambridge aus Furcht vor der Pest geschlossen wurde und er gezwungen war, sich auf sein Landgut in Woolsthorpe zurückzuziehen. Später berichtete er gern, er habe bei einem Spaziergang dort einen Apfel fallen sehen. Angesichts dieses Vorgangs stellte er sich eine Frage, die den Gang der Geschichte verändern sollte: Wenn ein Apfel fällt, fällt dann nicht auch der Mond? Im Zuge eines wahren Geniestreichs wurde Newton klar, dass Äpfel, der Mond und die Planeten dem gleichen Gravitationsgesetz gehorchen, dass sie alle dem gleichen quadratischen Abstandsgesetz unterworfen sind. Als Newton feststellte, dass die Mathematik des 17. Jahrhunderts zu primitiv war, um für dieses Kraftgesetz Lösungen zu finden, erfand er einen neuen mathematischen Zweig, die Infinitesimalrechnung, die ihm erlaubte, die Bewegung fallender Äpfel und Monde zu bestimmen.

In den Principia hatte Newton auch die Gesetze der Mechanik niedergelegt, das heißt, die Bewegungsgesetze, welche die Bahnen aller irdischen und himmlischen Körper bestimmen. Mit Hilfe dieser Gesetze konnte man Maschinen entwerfen, die Dampfkraft nutzen und Lokomotiven bauen, die ihrerseits die Voraussetzungen für die industrielle Revolution und die moderne Zivilisation schufen. Heute werden beim Bau jedes Wolkenkratzers, jeder Brücke und jeder Rakete Newtons Bewegungsgesetze zugrunde gelegt.

Newton schenkte uns nicht nur die ewigen Bewegungsgesetze, er brachte auch unser Weltbild zu Fall, indem er uns die vollkommen neue Vorstellung eines Universums vermittelte, in dem die geheimnisvollen Gesetze, die über die Himmelskörper regieren, identisch mit den Gesetzen sind, die das Geschehen auf der Erde bestimmen. Der Schauplatz des Lebens war nicht mehr von Schrecken erregenden himmlischen Omina umgeben: Die Gesetze, die für die Schauspieler zuständig waren, galten auch für die Kulisse.

Bentleys Paradoxon

Da die Principia einen so weiten Horizont erfassten, warfen sie die ersten verwirrenden Paradoxa über die Beschaffenheit des Universums auf. Wie groß ist die Welt, wenn sie eine Bühne ist? Ist sie endlich oder unendlich? Das ist eine jahrhundertealte Frage: Schon der römische Philosoph Lukrez war von ihr fasziniert und schrieb: «Was nun das All ist, so ist es in keiner Richtung der Straßen endlich begrenzt; sonst müsste es doch ein Äußerstes haben, wenn nicht darüber hinaus etwas ist, was begrenzt.»[*]

Doch Newtons Theorie offenbarte auch die Paradoxa, die jeder Theorie eines endlichen oder unendlichen Universums innewohnen. Schon einfachste Fragen führten in einen Morast von Widersprüchen. Newton sonnte sich bereits in dem Ruhm, dem ihm die Veröffentlichung der Principia brachte, als er entdeckte, das seine Gravitationstheorie mit einer ganzen Reihe von Paradoxa gespickt war. 1692 schrieb der Geistliche Richard Bentley einen entwaffnend schlichten, aber nichtsdestoweniger beunruhigenden Brief an Newton. Da die Gravitation immer anziehend und nie abstoßend wirke, schrieb Bentley, folge daraus doch, dass jede Ansammlung von Sternen ohne äußere Einwirkung in sich zusammenstürzen müsse. Wenn das Universum endlich sei, müsse der Nachthimmel, statt ewig und statisch zu sein, den Schauplatz eines unermesslichen Gemetzels bieten, in dessen Verlauf Sterne aufeinander prallten und zu einem feurigen Superstern verschmölzen. Falls das Universum hingegen unendlich sei, müsse die Kraft, die auf jedes Objekt einwirke und es nach links oder rechts ziehe, ebenfalls unendlich sein. Folglich müssten die Sterne in einer feurigen Katastrophe in Stücke gerissen werden.

Zunächst hatte es den Anschein, als hätte Bentley den Meister damit matt gesetzt. Entweder war das Universum endlich (dann müsste es zu einem Feuerball zusammenstürzen), oder es war unendlich (dann würden alle Sterne in Stücke gerissen). Jede dieser Möglichkeiten war eine Katastrophe für die junge Theorie, die Newton vorgeschlagen hatte. Zum ersten Mal in der Geschichte offenbarte dieses Problem die versteckten, aber unvermeidlichen Paradoxien, die jeder Gravitationstheorie innewohnen, wenn sie auf das gesamte Universum angewandt werden.

Nach eingehender Überlegung antwortete Newton, er habe eine Lücke in der Argumentation entdeckt. Er ziehe die Idee eines unendlichen Universums vor, allerdings eines von vollkommener Gleichförmigkeit. Wenn dann ein Stern von einer unendlichen Anzahl anderer Sterne nach rechts gezogen werde, werde diese Kraft durch eine unendliche Anhäufung von Sternen auf der anderen Seite exakt aufgehoben. So befänden sich alle Kräfte in allen Richtungen in vollkommenem Gleichgewicht, mit dem Erfolg, dass ein statisches Universum entstehe. Wenn die Gravitation also immer anziehend wirke, sei die Lösung für Bentleys Paradoxon ein gleichförmiges, unendliches Universum.

Damit hatte Newton in der Tat eine Lücke in Bentleys Argumentation gefunden. Doch Newton war klug genug, um die Schwäche der eigenen...