Tetrabase

 
 
 

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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