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Wir wollen uns also nun einem
ganz besonderen Außenseiterthema zuwenden.
Einem, welches den Namen auch wirklich verdient,
wie ich finde. Dem Hyperraum. So absurd das zunächst
klingen mag, aber eigentlich kam jeder schon mal
zumindest ansatzweise mit ihm in Berührung.
Wir haben z. B. alle schon mal was von schwarzen
Löchern gehört. In SF-Filmen gehören
sie sozusagen zum Standard, bereiten im Allgemeinen
tapferen Raumschiffbesatzungen mächtige Kopfschmerzen
und manchmal wird sogar ganz mutig durch sie hindurch
gereist. Wie z.B. in „Das Philadelphia Experiment“.
Ich bin von je her fasziniert von derlei Themen,
nur hatte es leider noch nie jemand geschafft,
meine Fragen diesbezüglich befriedigend zu
beantworten. Als Kind schlug ich mich mit Fragen
herum, wie die Welt wohl entstanden sein mag.
Wie ich mir die Unendlichkeit des Universums vorstellen
müsste. War es eigentlich unendlich? Und
wenn nicht, was war es dann? Wenn es nicht unendlich
war, was kam nach der Endlichkeit? Fragen über
Fragen, die mir kein Mensch beantworten konnte.
Schlimmer noch. Die wenigsten Menschen verstanden,
warum ich mir all diese Fragen überhaupt
stellte. Ich hatte mich im Grunde schon damit
abgefunden, dass ich diesbezüglich mit ewiger
Ungewissheit leben müsste. Doch niemals sollte
man sich mit so etwas abfinden, das weiß
ich heute, denn plötzlich stieß ich
auf dieses Buch.
Meine Begeisterung kannte keine Grenzen mehr.
Endlich war da jemand, der sich beruflich - was
für ein Segen! - nur mit Dingen wie Zeit
und Raum befasste und es sogar für nötig
hielt, ein Buch darüber zu schreiben, welches
auch Dumme verstehen können. Michio Kaku
bot wahrscheinlich zum ersten Mal wissenschaftlich
stichhaltige, dabei aber auch verständliche
Erläuterungen zu den faszinierenden Forschungsberichten
über den Hyperraum. Meine Neugier und Begeisterung
aus Kindertagen, die ich mehr oder weniger hatte
so lange unterdrücken müssen, war zurückgekehrt
und nahm erneut in alter Manier von mir Besitz.
Dies ist nun mein Versuch, einer ebenso gut verständlichen
Zusammenfassung, für all die, die einerseits
zu faul sind das Buch selbst zu lesen, andererseits
vor Neugier fast umkommen, weil sie ja doch wissen
möchten, um was es geht... Oder all die,
denen das Gebiet der theoretischen Physik vollkommenes
Neuland bedeutet und die sich hinterher dafür
entscheiden, sich das Buch von Michio Kaku zu
besorgen, wozu ich persönlich nur raten kann.
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Um was geht es nun? Wovon sprechen wir hier? Was
ist der Hyperraum eigentlich? Um dies befriedigend
erklären zu können, beginnen wir dort,
wo wir uns noch recht gut zu Recht finden. In
unserer bekannten, vorstellbaren Welt. Wohl keine
alltägliche Vorstellung über eben diese
unsere Welt ist so tief verwurzelt wie die, dass
sie dreidimensional ist. Offenkundig reichen Länge,
Breite und Höhe aus, um alle Objekte in unserem
sichtbaren Universum zu beschreiben. Nehmen wir
die Zeit als weitere Dimension hinzu, so lässt
sich noch jedes Ereignis im Universum in vier
Dimensionen beschreiben. Überall, wo wir
mit unseren Augen und Instrumenten hin gedrungen
sind – vom Innersten des Atoms, bis zu den
fernsten Regionen von Galaxienhaufen -, haben
wir nur Belege für diese vier Dimensionen
gefunden. Dieses Buch hier, befasst sich mit der
wissenschaftlichen Revolution, die durch die Hyperraumtheorie
herbeigeführt wurde. Danach gibt es neben
den üblicherweise akzeptierten vier Dimensionen
von Raum und Zeit noch weitere. Wissenschaftlich
wird die Hyperraumtheorie als Kaluza-Klein-Theorie
oder Supergravitation bezeichnet. In ihrer kühnsten
Form heißt sie Superstringtheorie und sagt
sogar die genaue Dimensionszahl voraus: nämlich
zehn. Warum zehn? Nun das ist eine sehr gute Frage,
mit deren Beantwortung ich aber noch ein wenig
warten möchte, da ich befürchte, dass
dies zum jetzigen Zeitpunkt doch verfrüht
wäre.
Es gibt eine Menge Abhandlungen über dieses
Thema. Wissenschaftliche Forschungsberichte in
der stattlichen Anzahl von über 5000 Stück
haben die literarische Welt der Physik bereichert,
doch für das Laienpublikum war bisher noch
nichts geschrieben worden, um die faszinierenden
Möglichkeiten und Eigenschaften des höherdimensionalen
Raumes zu erklären. Was ist nun an der Hyperraumtheorie
eigentlich so interessant? Die Antwort darauf
ist so überwältigend wie einfach: Es
ist die Fähigkeit, alle bekannten physikalischen
Phänomene in einem erstaunlich einfachen
Begriffsrahmen zu vereinheitlichen und dabei zu
zeigen, dass die Naturgesetze einfacher und eleganter
werden, wenn man sie in höheren Dimensionen
ausdrückt.
Dazu ein kleines Bespiel für
die Veranschaulichung. Für viele alte Völker
war früher zum Beispiel das Wetter ein absolutes
Geheimnis. Sie fragten sich vielleicht, wodurch
Jahreszeiten entstehen, oder warum es wärmer
wird, wenn man weiter nach Süden kommt. Mal
davon ausgehend, dass die Erde für sie flach
war, weil sie ihnen als zweidimensionale Ebene
erschien, konnten sie sich das Wetter einfach
nicht erklären. Stellen wir uns nun vor,
wir setzen das „alte Volk“ in ein
Raumschiff und schicken es in den Weltraum, was
passiert dann? Plötzlich steht ihnen die
Möglichkeit offen, ihre Welt aus einer höheren
Dimension zu betrachten (eine, die sie vorher
nicht kannten) und haben damit eine Chance, all
die Phänomene zu erklären, die ihnen
so lange das absolute Rätsel gewesen waren.
Sie sehen die Erde aus dem Weltraum in ihrer Gesamtheit.
Sie sehen die ca. 23° geneigte Erdachse, die
dafür verantwortlich ist, dass die nördliche
Erdhalbkugel während eines Abschnitts ihrer
Umlaufbahn weniger Sonnenlicht erhält, als
die südliche und dass deshalb Jahreszeiten
entstehen. Wir sehen, die Lösung des Problems
liegt einfach darin, dass man im Raum nach oben
geht, in diesem Beispiel in die dritte Dimension.
Tatsachen, die sich in einer flachen Welt nicht
verstehen lassen, werden im dreidimensionalen
Raum plötzlich einleuchtend. Schon hier wird
deutlich, was damit gemeint ist, wenn es heißt,
physikalische Gesetze werden einfacher, wenn man
sie in höheren Dimensionen ausdrückt.
Dieses Buch besticht durch seine Verständlichkeit.
Da es sich um ein Thema handelt, dass sich mit
Dingen beschäftigt, die sich unserer Vorstellungskraft
entziehen, ist dem Autor deshalb großer
Dank geschuldet. Nicht zuletzt durch sein Vermögen,
dem Leser durch einfache Beispiele aus „seiner“
Welt die unverständlichen Themen zu veranschaulichen,
wird das Lesen des Buches wirklich zum Genuss.
So möchte ich Euch eines der, wie ich finde,
schönsten Beispiele nicht vorenthalten. Es
handelt sich hierbei um das Erlebnis aus der Kindheit
des Autors, welches ihn dazu bewogen hat, theoretische
Physik zu studieren und mich einfach nur durch
das Lesen des Abschnittes fast hätte dazu
verleiten können, dies ebenfalls zu tun…
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„Manchmal suchten meine Eltern mit mir
den berühmten Japanischen Teegarten in San
Francisco auf. In einer meiner glücklichsten
Kindheitserinnerungen hocke ich dort am Teich
und bin fasziniert von den in allen Farben schillernden
Karpfen, die langsam unter den Wasserrosen hindurchschwimmen.
In diesen stillen Augenblicken lies ich meiner
Phantasie freien Lauf. Ich stellte alle möglichen
Fragen, wie zum Beispiel die Karpfen ihre Welt
um sich herum sehen mochten. Und ich dachte: Was
für eine seltsame Welt mochte das wohl sein!
Da sie ihr ganzes Leben in dem flachen Teich verbrachten,
glaubten sie sicherlich, ihr Universum bestehe
aus dem trüben Wasser mit den Rosen. Während
sie den größten Teil ihrer Zeit mit
Futtersuche auf dem Grund des Teiches zu tun hatten,
waren sie sich wohl nur höchst wage bewusst,
wenn überhaupt, dass es noch eine fremde
Welt über der Oberfläche geben könnte.
Die Beschaffenheit meiner Welt überstieg
ihr Fassungsvermögen. Mich faszinierte, dass
ich nur ein paar Zentimeter von den Karpfen entfernt
sitzen konnte und doch durch Welten von ihnen
getrennt war. Wir beide, der Karpfen und ich,
verbrachten unser Leben in zwei verschiedenen
Universen und vermochten nie in die Welt des anderen
zu gelangen, obwohl wir doch nur durch eine winzige
Barriere getrennt waren – die Wasseroberfläche.
Vielleicht gab es unter ihnen auch „Karpfenwissenschaftler“.
Sicherlich spotteten die über jeden Fisch,
so malte ich mir aus, der behauptete, es könnte
eine Parallelwelt über den Wasserrosen geben.
Für einen Karpfenwissenschaftler waren nur
Dinge real, die ein Fisch sehen und berühren
konnte. Der Teich war ihnen alles. Eine unsichtbare
Welt jenseits des Teiches war ohne jeden wissenschaftlichen
Sinn.
Einmal wurde ich vom Regen überrascht. Die
Wasseroberfläche geriet in wilden Aufruhr
und die Wellen bewegten die Wasserrosen hin und
her. Nachdem ich mich vor Wind und Regen in Sicherheit
gebracht hatte, fragte ich mich, wie all das den
Karpfen erscheinen mochte. Für sie musste
es so aussehen, als bewegten sich die Wasserrosen
von allein. Da das Wasser, in dem sie lebten,
ihnen vermutlich unsichtbar erschien, nicht anders
als uns Luft und Raum, waren sie sicherlich verblüfft
darüber, dass die Wasserrosen sich von allein
bewegen konnten.
So verfielen ihre Wissenschaftler, wie ich mir
ausmalte, auf eine schlaue Erfindung, eine so
genannte Kraft, um ihre Unwissenheit zu verbergen.
Da sie sich die Wellen auf der für sie unsichtbaren
Oberfläche ja nicht vorstellen konnten, gelangten
sie zu dem Schluss, Wasserrosen könnten auch
ohne Berührung durch eine geheimnisvolle,
unsichtbare Kraft bewegt werden. Vielleicht versahen
sie diese illusionäre Kraft ja auch noch
mit einem eindrucksvollen Namen, wie zum Beispiel
Fernwirkung, oder dergleichen.
Einmal versuchte ich mir vorzustellen, was geschähe,
wenn ich ins Wasser griffe und einen der Karpfenwissenschaftler
heraus ziehen würde. Wie mochte dies wohl
den anderen Karpfen erscheinen? Für sie würde
es wohl ein wirklich beunruhigendes Ereignis sein.
Zunächst würden sie bemerken, dass einer
ihrer Wissenschaftler aus ihrem Universum verschwunden
wäre. Er hätte sich einfach in Luft
aufgelöst, ohne eine Spur zu hinterlassen.
In ihrem Universum wäre nicht der geringste
Hinweis auf den verschwunden Wissenschaftler zu
entdecken. Doch Sekunden später, wenn ich
ihn zurück in den Teich geworfen hätte,
würde er plötzlich aus dem Nichts wieder
auftauchen. Die andern Karpfen müssten den
Eindruck haben, es sei ein Wunder geschehen.
Sobald er sich wieder gefasst hätte, würde
der Wissenschaftler eine wahrhaft erstaunliche
Geschichte erzählen: „Aus heiterem
Himmel wurde ich irgendwie aus dem Universum –
den Teich – geworfen und in eine geheimnisvolle
Unterwelt gehoben, in der es blendende Lichter
und merkwürdig geformte Dinge gab, wie ich
sie noch nie zuvor erblickt hatte. Am merkwürdigsten
aber war das Geschöpf, das mich gefangen
hielt und nicht die geringste Ähnlichkeit
mit einem Fisch hatte. Erschrocken bemerkte ich,
dass es überhaupt keine Flossen besaß,
sich aber ohne sie bewegen konnte. Mir fiel auf,
dass die Naturgesetze in dieser Welt keine Geltung
mehr hatten. Dann wurde ich plötzlich wieder
in unsere Welt zurück geworfen.“ Natürlich
wäre eine solche Geschichte von einer Reise
über die Grenzen des Universums hinaus so
phantastisch, dass die meisten Karpfen sie als
völligen Quatsch abtäten.“
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Ja, wir sind scheinbar wie Karpfen, die zufrieden
in ihrem Teich schwimmen. Wir sind der festen
Überzeugung, dass unser Universum nur aus
den Dingen besteht, die wir berühren oder
sehen können. Überheblich weisen wir
jede Vermutung zurück, es könnte auch
Parallelwelten oder zusätzliche Dimensionen
geben, die sich unserer Wahrnehmung entziehen.
Wenn unsere Wissenschaftler Kräfte erfinden,
tun sie dies auch nur, weil sie sich nicht vorstellen
können, dass der leere Raum um uns herum
von Schwingungen erfüllt sein könnte.
Und manch einer rümpft die Nase, wenn von
höheren Dimensionen die Rede ist, weil man
sie in Laboratorien nicht exakt messen kann.
Das Problem welches wir nun haben besteht tatsächlich
darin, dass wir uns räumliche Dimensionen,
die höher als die Dritte sind, nun mal nicht
vorstellen können. Damit müssen wir
uns erst einmal abfinden. Man könnte unser
Unvermögen die vierte räumliche Dimension
zu sehen mit der Unfähigkeit eines Blinden
vergleichen, sich eine Vorstellung von Farbe zu
machen. Wir können ihm „Rot“
noch so anschaulich beschreiben, unsere Worte
werden den erfahrungsträchtigen Begriff der
Farbe nie transportieren können.
Man vermutet, das rührt daher, dass sich
unser Gehirn unter den Einfluss unzähliger
Notfälle entwickelt hat, die es in drei Dimensionen
zu bewältigen gab. Ohne unsere Denkprozesse
zu unterbrechen, können wir augenblicklich
einen uns angreifenden Löwen erkennen und
darauf reagieren. Unser Überleben hing oft
genug davon ab, dass wir uns eine genaue Vorstellung
davon machen konnten, wie sich Objekte in drei
Dimensionen bewegen, drehen und verbiegen. Wer
das beherrschte hatte einen wesentlichen Überlebensvorteil
gegenüber denjenigen, die dazu nicht in der
Lage waren. Leider gab es keinen entsprechenden
Selektionsdruck, der dafür sorgte, dass die
Menschen mit Bewegungen in vier räumlichen
Dimensionen umzugehen lernten. Wer in den „harten
Zeiten“ fähig war in der vierten Dimension
zu sehen, vermochte deshalb noch nicht besser
mit einem Säbelzahntiger fertig zu werden.
Während wir uns - so sehr wir uns auch bemühen
– keine Vorstellung von höheren Dimensionen
machen können, haben Mathematiker, Physiker
und Computer kein Problem damit, Gleichungen im
mehrdimensionalen Raum zu lösen. Und Gott
sei Dank wächst inzwischen die Erkenntnis,
dass dies auch nötig ist, da die dreidimensionale
Theorie tatsächlich „zu klein“
ist, um die Kräfte zu beschreiben, die unser
Universum bestimmen. Wenn wir die Dimensionszahl
der Raumzeit erhöhen, haben wir plötzlich
genug Platz, um alle bekannten physikalischen
Kräfte zu vereinigen. Ähnlich wie das
alte Volk aus unserem Beispiel kein Problem mehr
damit hatte, die zwei scheinbar unabhängigen
Phänomene von Wetter und Tag und Nacht zu
vereinen, nachdem sie in der Dimension nach oben
gegangen waren.
Es fällt uns schwer, die physikalischen Kräfte
des Universums in Einklang zu bringen. Es kommt
uns vor, als wären sie im Grunde unabhängig
voneinander (wie Tag- und Nachtwechsel und Jahreszeiten).
Warum dies so ist, hat der berühmte Professor
für theoretische Physik an der Universität
Chicago Peter Freund an einem sehr anschaulichen
Beispiel erklärt:
„Stellen Sie sich einen Gepard vor. Dieses
wunderschöne, geschmeidige Tier, eines der
schnellsten der Erde, wie es durch die Savannen
Afrikas streift. In seinem natürlichen Habitat
ist dieses herrliche Geschöpf geradezu ein
Kunstwerk, das an Geschwindigkeit und Anmut von
keinem anderen Tier übertroffen wird. Doch
jetzt stellen Sie sich einen Gepard vor, den man
gefangen hält, weil man seine außergewöhnlichen
Eigenschaften untersuchen möchte. Man hat
ihn in einen viel zu kleinen Käfig gesperrt,
um ihn von allen Seiten betrachten zu können,
was wir ohne Zweifel tun können, nur (!)
von seiner Anmut und Schönheit ist nichts
geblieben. Wir erblicken nur noch den Schatten
seiner einstigen Kraft und Eleganz. So ist es
auch mit den physikalischen Gesetzen, deren ursprüngliches
Habitat der höherdimensionale Raum ist. Doch
wie, bitte schön, kann man diese Gesetze
messen wollen, wenn sie nur noch ein Schatten
ihrer selbst sind und in dem viel zu kleinen Käfig
der dritten Dimension zur Schau gestellt werden?
Wir sehen den Geparden immer nur, wenn er bereits
seine Anmut und Schönheit eingebüßt
hat.“
Jahrzehntelang hat man sich gefragt, warum die
vier Naturkräfte so zerstückelt erscheinen
– warum der Gepard so erbarmungswürdig
und gebrochen aussieht. Das rührt daher,
dass wir immer nur das eingesperrte Tier beobachten.
Der Grund warum uns die vier Kräfte so unähnlich
erscheinen, ist dass die natürliche Umgebung
des Gepard der Hyperraum ist.
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Um uns ein Bild von der scheinbaren Unähnlichkeit
der vier Naturkräfte machen zu können,
möchte ich sie schnell in einem kurzen Abriss
beschreiben.
Elektromagnetische Kraft:
Sie tritt in einer Vielfalt von Formen auf, etwa
als Elektrizität, Magnetismus oder auch als
Licht. Diese Kraft erleuchtet unsere Städte,
füllt unsere Luft mit Musik, erleichtert
unsere Hausarbeit mit entsprechenden Geräten
usw.
Starke Kernkraft
Sie lässt unsere Sterne leuchten und erzeugt
die wärmenden, Lebens spendenden Strahlen
der Sonne. Ohne diese Kraft wäre ein Leben
auf unserem Planeten überhaupt nicht möglich.
Ironischerweise könnte die starke Kernkraft
das Geschenk des Lebens eines Tages möglicherweise
zurückfordern. Als Wasserstoffbombe freigesetzt,
könnte sie alles Leben auf der Erde auslöschen.
Schwache Kernkraft
Sie ist für bestimmte Formen des radioaktiven
Zerfalls verantwortlich. Da radioaktive Materialien
große Wärme emittieren, wenn sie zerfallen
oder auseinander brechen, trägt die schwache
Kernkraft zur Erwärmung des radioaktiven
Gesteins im Erdinneren bei. Diese Wärme ist
z.B. verantwortlich für die Hitze, die vulkanischen
Prozessen zugrunde liegt. Aber auch die Kraft
des radioaktiven Zerfalls kann tödlich sein,
wie wir noch vom Beispiel Tschernobyl wissen.
Aber selbst ohne Pannen, bleibt diese Kraft gefährlich
genug. Denken wir nur an den radioaktiven Abfall,
jenes unvermeidliche Nebenprodukt bei der Kernwaffenherstellung
oder der Kernkraftwerke, deren Rückstände
ihre schädliche Wirkung noch über Jahrmillionen
(!) entfalten können.
(Aus National Geographic, 9/01 „Wie alt
ist die Welt“: ...Uran 235 z.B. hat eine
Halbwertzeit von 704 Mio Jahren. Das heißt
eine Probe mit 1Mio Uran 235 Atomen benötigt
schlappe 4,3 Mrd Jahre, bis es vollständig
zu Blei 207 zerfallen ist. So alt ist das älteste
Gestein auf der Erde!)
Gravitation
Sie hält die Erde und alles andere in ihrer
Umlaufbahn und sorgt für den Zusammenhalt
ganzer Galaxien. Selbst die Sonne würde ohne
sie wie Millionen und Abermillionen von Wasserstoffbomben
explodieren. Tatsächlich ist die Sonne das
Resultat eines empfindlichen Gleichgewichts zwischen
der Gravitation, die bestrebt ist den Stern zu
zermalmen und der Kernkraft, die darum bemüht
ist, die Sonne auseinander fliegen zu lassen.
Toll oder?
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Der
Schwanz des Geparden |
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