Öffnet sich durch die Teilchenbeschleunigung am Ende ein schwarzes Loch, das uns alle in eine fremde Welt hineinsaugt? Vielleicht eine neue vielversprechende Idee für Reiseveranstalter wie Richard Branson.
Setzen Physiker unser Leben aufs Spiel? Wir verschwinden so schnell im Schwarzen Loch, dass wir das nie erfahren werden. Es gibt Tagespolitik und Jahresrückblicke und es gibt die Ur-Knall-Simulation, hinter der jede andere Nachricht verblasst. Heute um 13:00 Uhr hat es im Cern-Teilchenbeschleuniger nahe Genf Wumm gemacht, mal wieder so richtig geknallt – und die Erde existiert. Noch. Schnell noch eine Zigarette rauchen. Vielleicht ist es die letzte.
Wissenschaftler haben lange darauf hingearbeitet, zwei Protonenstrahlen gegeneinander zu lenken und aufeinander prallen zu lassen. Die Energie, die dabei aufgewendet wird, ist mit großem Abstand die höchste, die je zum Einsatz gekommen ist. Man will damit den Urknall, der vor 13,7 Milliarden Jahren unser Universum entstehen ließ und es seitdem so lange expandieren lässt, bis es wieder in sich zusammenfallen wird, simulieren. Die Forscher sind wie immer auf der Suche nach neuen noch kleineren Teilchen als bisher.
Die Suche nach dem kleinsten Teilchen
Es geht im Wesentlichen um das Auffinden eines kleinen Teilchens, des so genannten Higgs-Bosons, und den Beweis des Higgs-Mechanismus. Der Higgs-Mechanismus ist deshalb wichtig, weil er dazu führen würde, dass Teilchen, die eigentlich keine Masse haben, durch ihn welche erhielten. Es gibt Theorien, wie die Yang-Mills-Theorie, die sich auf physikalische Wechselwirkungen beziehen. Um sie zu beweisen, müssen jene Akteure gefunden werden, die in diesen Theorien als existent vermutet werden. Dabei spielt das erwähnte Higgs-Boson bzw. Eichboson eine wichtige Rolle, die aber unvollständig wäre ohne jene Aspekte, die dazu führen, dass aus diesem masselosen Teilchen eins mit Masse wird.
Kleine Bausteine als Nachweis fürs große Ganze
Was soll das alles? Der Beweis der Überlegungen, wie unser Universum beschaffen ist, das heißt, wie seine Mikrostruktur aussieht, aus welchen Teilchen die Materie zusammengesetzt ist, verrät den Wissenschaftlern, ob Theorien wie die Relativitätstheorie (in vielen Fällen inzwischen bewiesen) oder die Stringtheorie (bisher nur ein theoretisches, unbewiesenes Denkmodell) richtig sind. Die Überprüfbarkeit universaler Gedankengebäude vollzieht sich sozusagen im Nachweis allerkleinster Bausteine und ihrer Zerfallsgeschwindigkeiten. Man läßt die Teilchen in gigantischen magnetischen Beschleunigungsringen kollidieren und wertet dies aus. So kann man den Nachweis führen, ob das Teilchen tatsächlich existent ist.
Das, was fürs Kleinste gilt, gilt nicht fürs Größte
Ein wichtiger Punkt, der alle Teilchenphysiker umtreibt – im Grunde ihr spannendster Krimi – ist, dass die Relativitäts-Theorie, die physikalische Phenomäne im großen Maßstab, wenn es um Gravitation, Planeten, Galaxien und Universen geht, erfolgreich beschreibt, offenbar aber nicht für allerkleinste Vorkommnisse gilt. Zu deren Beschreibung hat sich die Quantenmechanik etabliert, die in der praktischen Anwendung erste Erfolge vorzuweisen hat, sie aber nicht mathematisch-physikalisch erklären kann. Lässt sich beispielsweise im großen Maßstab etwa die Umlaufbahn eines Mondes oder die Flugbahn eines Asteroiden sicher berechnen und damit vorhersagen, ist dies im atomaren Maßstab nicht möglich. Anstatt dort mehrere exakte Berechnungen gleichzeitig anstellen zu können, sprechen Quantenmechaniker eigentlich wissenschaftsunüblich – weil wenig genau – von den „Aufenthaltswahrscheinlichkeiten“ der Teilchen. Schon der alte Heisenberg schrieb in einer Arbeit, mit der er berühmt geworden ist, von einer „Unschärfe-Relation“ – und wurde damit zu einem der Väter der Quantenmechanik. Das spannende Ziel also, das alle Wissenschaftler umtreibt, ist eine so genannte Weltformel, die die beiden Theorien vereinigt.
Die Theorie der Weltentheorie
Das war lange Zeit erklärtes Ziel. Es gibt einen Ansatz, der eine theoretische Vereinheitlichung denkbar macht. Die drei Grundkräfte, die zusammengeführt und vereinheitlicht werden sollen, sind die elektromagnetische, die schwache Wechselwirkung und die starke Wechselwirkung. Die mathematischen Modelle für diese drei Kräfte weisen Ähnlichkeiten auf, weshalb man meint, sie irgendwann zusammenführen zu können. Wenn man die Energien dieser Kräfte hochrechnet und verstärken würde, würde man einen Punkt erreichen, an dem alle Wechselwirkungen ähnlich stark sind. An dieser Stelle könnte man die Gravitation in das Modell einfügen. Das Problem ist, das dies Theorie bleiben muß, solange keine Nachweise dafür geführt werden können. Die einzige Möglichkeit, einen Beweis zu erzielen, bietet der Cern-Teilchenbeschleuniger.
Kann es eine Theorie überhaupt geben?
Inzwischen nähren sich auch Zweifel, ob es diese vereinheitlichende Theorie überhaupt geben kann. Vielleicht ist ein Umdenken angesagt, vielleicht wird nach weiteren Jahrzehnten der Forschung, von Teilchenkollisionen und mathematischen Berechnungen die Wissenschaft vor einem riesigen leeren Monitor stehen, den sie anstarrt, wie das Kaninchen die Schlange – und plötzlich weiß sie, dass sie gar nichts weiß und auch niemals etwas wissen wird. Warum das so sein könnte? In vergangenen Tagen, lange ist es her, war der Glaube an die Berechenbarkeit der Welt groß und unerschütterlich. Je weiter sich jedoch Mathematik als theoretisches Instrument und Physik als theoretisch-experimentelles Feld verästelt und auch verwoben haben, desto mehr wuchs die Erkenntnis, dass selbst die Mathematik, die Grundlagen für alles Mögliche, das ja auch funktioniert, gelegt hat – ob bei der Statik von Brücken und Flugzeugen oder bei der statistischen Hochrechnung von Wahlergebnissen –, ihre Grenzen hat.
Die völlig unwahrscheinliche Geschichte der Prim-Zahlen
Da ist zum Beispiel die Sache mit den Primzahlen: Primzahlen sind unter Umständen auch dem Laien aus Spionagefilmen bekannt, weil man sich ihre Unberechenbarkeit bei Verschlüsslungscodes für Spionagenachrichten zunutze macht, inzwischen aber auch für Allerweltsverschlüsselungen im Internet. Eine Primzahl lässt sich nur durch 1 oder durch sich selbst teilen. Wann sie aber in der Zahlenkette von 1 bis Unendlich auftaucht, ist unklar und folgt offensichtlich keiner erkennbaren Regelmäßigkeit. Primzahlen gelten also von Hause aus als relativ unberechenbar. Irgendwann wurde klar, dass es äußerst schwierig sein würde, eine Formel zu entwickeln, die das Vorkommen aller Primzahlen in der unendlichen Gesamt-Menge aller Zahlen abbildet – also quasi vorhersagen kann.
Die unberechenbare Zahl
Denn das wollen Mathematiker: Formeln, mit denen sie alles Mögliche beschreiben können. Das mündet in Wettersimulationsmodelle, die rein mathematisch basiert sind, damit kann man Betrüger beim Finanzamt entlarven, wenn man die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten von sich zu oft wiederholenden Zahlen nachweist oder damit kann man Geschehnisse an der Börse kontrollieren. Was die Primzahlen betrifft, so wurden schon Millionenbeträge für Wettbewerbe ausgeschrieben, um dem Phenomän näher zu kommen, aber kein Mathematiker, mochte er noch so genial sein und sich noch so leistungsfähiger Supercomputer bedienen, konnte die Regelmäßigkeiten der Primzahlenfolge erkennen und in einer Formel beschreiben. Warum? Vielleicht gibt es keine Regelmäßigkeiten, oder es gibt Komplexitäten, die so chaotisch sind, dass sie sich nicht mathematisch beschreiben lassen. Was wäre, wenn überall dort in der Wissenschaft, wo es entscheidend für eine universelle Beschreibung unserer Welt wäre, die Komplexität der Wirklichkeit Dimensionen annimmt, die jenseits dessen liegen, was ein Mensch erfassen und in einer Formel abbilden könnte?
Des Pudels Cern: Die letzten Abenteuer der Menschheit
Die Cern-Forscher jedenfalls geben nicht auf. Sie wollen Beweise liefern. Sie wollen noch kleinere Teilchen nachweisen. Sie sind die letzten Helden der Welt, vergleichbar mit Christoph Columbus oder den Astronauten bei der Mondlandung. Durch den Nachweis, den sie erbringen, würde sich ein gewaltiges Puzzle um einen weiteren Stein schließen. Aber kein Mensch weiß, wie viele Teile dieses Puzzle hat.
Zweifel bleiben: Ist das Ende der Welt nah?
Im Vorfeld des neuen Kapitels, das im Large Hadron Collider (LHC) des Cern heute mit der Teilchenkollision aufgeblättert wurde, hatte es Befürchtungen gegeben, unsere Welt könnte bei der Simulation untergehen oder in einem schwarzen Loch verschwinden. Der Tübinger Biochemiker Otto Rössler hatte sogar gegen den Betrieb des LHC geklagt aber nicht Recht bekommen. Tipp: Heute Nacht mal aus dem Fenster gucken, ob alles noch da ist.
März 30th, 2010 at 16:31
Guten Tag,
Guter Artikel. Zu Ihrer Information:
Nicht Professor Rössler hat geklagt sondern eine Deutsche Staatsbürgerin, welche in Zurich lebt.
Mehr zu diesem Urteil und zu den von Prof. Roessler beschriebenen Gefahren des CERN LHC:
‘Wenn Einstein recht hat, ist der CERN LHC gefährlich’: VIDEO des Interviews mit Professor Otto E. Rössler über die Gefahren am CERN LHC
http://www.stopcern.com/blog1.php/2010/03/27/breaking-news-video-vom-interview-mit-pr
März 30th, 2010 at 17:16
Danke für die Richtigstellung und Ergänzung.
März 30th, 2010 at 19:22
Also ich find’ das echt geil. Endlich mal Butter bei die Fische! Dieser ganze Käse mit Erderwärmung, Umweltverschmutzung und Waldsterben – das dauert doch ewig, da erleben wir doch gar nix mehr von mit. Noch nicht mal das Öl ist bis jetzt alle.
Aber hier – wenn das klappt (wovon ich nicht ausgehe, ist sicher nur wieder so’n Medienhype) – da sieht man doch endlich mal Ergebnisse! Oder auch nicht, heißt ja schwarzes Loch.
Obwohl: R. Branson guckt bestimmt mit einer auserwählten, gut zahlenden Gesellschaft vom Ereignishorizont aus zu!
Während unser Avatar Maximilian Schell das schwarze Loch ja schon 1979 durchreist hat…
http://de.wikipedia.org/wiki/Das_schwarze_Loch
März 30th, 2010 at 20:00
Das ist eine Sichtweise, die mir gefällt. Endlich mal jemand, der selbst angesichts des möglichen Weltuntergangs positiv denkt. Ich knie’ übrigens gerade in meinem Bücherzimmer. Hier unten, am Fuß des Regals hat sich so eine schwarze Stelle gebildet, die bereits einige Bücher eingesogen hat. Zuerst dachte ich, ich hätte den Staubsauger zu starkt eingestellt, dan.-nn,m,. . nn,mn,..hil
März 31st, 2010 at 15:53
Interessante Seite mit ständig aktuallisiertem Newsbereich. Die beste und verständlichste Seite über den LHC die ich kenne.
http://www.lhc-facts.ch
April 19th, 2010 at 17:14
… dies klingt zunächst geistreich. In einem schlechten Fall ist diese grausame ex post Argumentation nicht möglich. Darum empfehle ich den Wechsel zu einer ex ante Argumentation – siehe hierzu meine Beiträge im Netz (“strategy”, “Alf Pretzell”). Dies als Gegenstrategie, immer wieder rauszuschauen und nachzugucken, ob alles noch da ist, verehrtes Endoplast-Team.
… dem stimme ich zu, so gerne ich auch hätte, dass die Protonen nicht fliegen und die öffentliche Revision erfolgt.
Mit Grüßen Alf Pretzell
April 19th, 2010 at 17:33
… der “schlechte Fall” war für die Reaktortechnik der 26.4.1986, hier GAU genannt. Daran kann ich mich noch erinnern.
Solange in diesem Kontext solch ein Spruch der Art “Ist doch nichts passiert” auf kleinen blogs wie diesem fällt, bin ich nicht grimmig.
Wenn die LSAG-Truppe des CERN solche Argumente verwendet, bin ich grimmig, sehr sogar.
April 19th, 2010 at 18:54
Trotzdem: Hin und wieder schaue ich aus dem Fenster, um zu gucken wie es steht
Ansonsten ist die Diskussion, wie gefährlich die Forschungen mit dem LHC sind, eine hochgradig komplexe Fachdiskussion. Ich finde es berechtigt, in diese Diskussion einzusteigen und die Forscher müssen sich auch erklären. Technikgläubigkeit kann nicht gut sein. Man hat seinerzeit zum Ende des Weltkrieg II. auch Atombomben gezündet, ohne zu wissen, ob nicht eventuell die gesamte Atmosphäre in Brand gerät. Von daher sind Fragen wichtig.
Aus meiner Sicht bleibt aber ganz allgemein nur ein Argument bestehen, das generell bei komplexer Technik gilt: Man kann nie alle Faktoren und Inderdependenzen kennen.
April 19th, 2010 at 18:56
Ansonsten gibt es hier einen Diskussionsverlauf zum Thema zu betrachten, der viele Argumente mit einschließt.
April 20th, 2010 at 01:23
Trotzdem: Hin und wieder schaue ich aus dem Fenster, um zu gucken wie es steht
… nun gut, das tu ich auch, wie es geht, wie es steht, wie die Wolken so ziehen…
Oktober 9th, 2010 at 23:15
zu Ruhri und dem Avatar Maxi:
Die Helme von Dr. Reinhardts S.T.A.R.-Leibgarde waren sehr schwer und konnten kaum bewegt werden.
… solche Fehler dürfen nicht passieren – dass das jetzt mal klar ist.
Oktober 22nd, 2010 at 19:22
… auch bei den Helmen möchte ich in Zukunft wenig geistreiche Witze unterlassen. Dennoch: So etwas darf einfach nicht passieren.
Leichtes, ultraleichtes Design – übersichtliche Konstruktionsprinzipien
Und nun – mit Grimm leider und einigen Avataren – weiter…
Februar 14th, 2011 at 21:32
Abschließend bei ENDOPLAST will ich mich bedanken beim verehrten Team.
Genau wie bei astrodicticum simplex, US LHC BLOG, TAKE NOTE, deviantART, LHC FACTS und arXiv blog, achtphasen und LHC Kritik verabschiede ich mich im Netz von diesem Thema. Die Diskussion mit Dr. Ellis (einer der “majors” am CERN) stand monatelang im Netz herum ohne Kommentar, meine Generation interessiert sich meiner Erfahrung nach (noch) nicht (genug) für die Thematik:
- genaue Angaben des CERN zu zugrundeliegenden Modellen des Naturvergleichs und genaue Zahlen und Statistiken fehlen
- die von den Gerichten immer wieder geforderte Beweislast der Gefahren bei den Kritikern (BVG, VG Köln) würde bedeuten, dass “wir” vorrechnen sollen, wie solch ein erdgefährdendes strangelet beispielsweise erzeugt wird – das ist in meinen Augen absurd – mir ist eine genaue Prüfung, ob der Naturvergleich stimmig ist, lieber – ist er nicht nach meinen Erkundungen – es reicht völlig, dass die Gefahren akademisch diskutiert werden
- die Gesellschaft verpasste offensichtlich, sich über die Technik- und Theoriefolgenabschätzung nicht nur in diesem Forschungsfeld umfangreichere Gedanken zu machen – das statement in den Statuten dees CERN, nicht zur Waffentechnik beitragen zu wollen, reicht nicht
- dennoch will ich aufgrund unserer schwierigen Epoche (viel Technik, viel Information) keinen persönlich anschuldigen und mit niemandem wetteifern – im Gegenteil, wir suchen Unterstützung für unsere Ansätze
- zumindest ist unser eiliges Voranschreiten in Verbindung mit dem schnellen Internet in meinen Augen keine günstige Konstellation – ich argumentiere mit Homair von Ditfurth und möchte raten zu bedenken, dass “der Geist nicht vom Himmel fiel” nach allem was wir wissen – das bedeutet doch, die Natur steckt in uns, nicht unsere in den vergangenen Dekaden aufgebaute artifizielle Lebenswelt, oftmals fern der Natur
- speziell zum LHC habe ich mich geäußert in den Dokumenten “Strategy to stop …”, counterargumentation basierend auf einer review von W. Bietenholz, counterargumentation mit entsprechenden LSAG-Argumenten, Kommentar zur Ablehnung des BVG der Klage von Frau Schröter, Diskussion mit Dr. Ellis, Wissenschaftsorganisation und – planung
Mit Gruß und Entschuldigung für diese längere Verabschiedung …
A. Pretzell
… und neuem Tatendrang in der Wirklichkeit zu diesem und verwandten Themen