Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/physik-weg-mit-der-schoenheit-1810-137161.html    Veröffentlicht: 26.10.2018 09:03    Kurz-URL: https://glm.io/137161

Physik

Weg mit der Schönheit!

Ist eine Theorie richtig, nur weil sie schön ist? Nein, sagt Sabine Hossenfelder. In ihrem Buch "Das hässliche Universum" zeigt die theoretische Physikerin, wie das Schönheitsdenken die Wissenschaft lähmt und erklärt dabei recht unterhaltsam die unterschiedlichen Theorien und Modelle der Teilchenphysik.

Der Kopf ist zum Denken da, erst recht der von theoretischen Physikern. Sabine Hossenfelder benutzt ihn darüber hinaus zum Augenrollen, Kopfschütteln und immer wieder für ein Augenzwinkern. In ihrem Buch "Das hässliche Universum: Warum unsere Suche nach Schönheit die Physik in eine Sackgasse führt", das im Verlag S. Fischer erschienen ist, nimmt sie sich äußerst kritisch die aktuelle Forschung zur Teilchenphysik vor.

Der Titel bringt auf den Punkt, womit sich Sabine Hossenfelder auf 368 Seiten auseinandersetzt: Sie bemängelt, dass sich zu viele Kollegen von Schönheit, Eleganz und Einfachheit überzeugen lassen, statt auf den experimentellen Beweis einer Theorie zu warten. Nur hätten schöne, elegante und einfache Theorien in den vergangenen Jahrzehnten zwar manche wissenschaftliche Karriere befördert, sich bei der Darstellung von Naturgesetzen aber immer wieder auch als ungenau und fehlerhaft erwiesen, stellt die Autorin fest. Und damit ist Sabine Hossenfelder nicht einverstanden. Als Physikerin aus Leidenschaft beschreibt sie sich und entsprechend leidenschaftlich ist auch ihr Kampf gegen den Schönheitsglauben.

Zu schön, um wahr zu sein

Damit die Leser - Kollegen wie Laien - begreifen, worum es in ihrer Auseinandersetzung geht, erklärt Sabine Hossenfelder so verständlich wie möglich die Grundlagen der Teilchenphysik. Dass sie komplexe Theorien gut erklären kann, beweist die Wissenschaftlerin auch auf ihrem Youtube-Kanal. Wie Schönheit die Physik in die Irre leitet, zeigt sie unterhaltsam an einigen Beispielen, etwa an Susy, der unter Teilchenphysikern lange äußerst beliebten Theorie der Supersymmetrie. Danach hat jedes Teilchen ein symmetrisches Partnerteilchen, den sogenannten Superpartner. Teilchen unterteilen sich in Fermionen, die sich niemals zusammen an einem Ort aufhalten würden, und in Bosonen, die der Grüppchenbildung nicht abgeneigt sind. Nach der Theorie sollte es zu jedem Fermion ein Boson geben, das dessen Superpartner ist und die gleiche Masse hat - und umgekehrt auch. Weil die Theorie der Supersymmetrie sich eben auch durch Schönheit auszeichnet, wurde sie in der Wissenschaft schnell populär und diente der Vorhersage weiterer Teilchen.

Doch ob der theoretische Ansatz stimmt, zeigt sich erst im experimentellen Nachweis, wenn also die vorausgesagten Teilchen tatsächlich gefunden werden. Beim Higgs-Boson war das der Fall. Das bereits in den 1960er Jahren vorausgesagte Teilchen wurde im Juli 2012 am Large Hadron Collider, dem teuersten und leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt, am Cern bei Genf entdeckt. Bei allen anderen Teilchen hatte man dieses Glück bislang nicht.

Zwar wird schon über größere Beschleuniger nachgedacht, insgeheim aber auch darüber, ob Susy nicht vielleicht doch nur eine schöne Hypothese ist, die nicht aufgeht. Das ist gravierend, denn laut Hossenfelder bauen nicht nur viele aktuell als grundlegend geltende Naturgesetze auf Susy auf, sondern auch zahlreiche Karrieren. Weil theoretische Physiker nicht damit rechnen dürfen, ein neues grundlegendes Naturgesetz innerhalb ihres Berufslebens überprüfen zu können, suchten sie bei der Wahl ihres Forschungswegs nach anderen Kriterien, schreibt die Autorin und stellt fest: "Die ästhetische Attraktivität ist eines dieser Kriterien."

Physiker sind eben auch nur Menschen mit ihren Eitelkeiten, Schwächen und Macken. Das wäre eigentlich halb so wild, wäre es nicht der allgemeine Anspruch an eine exakte Wissenschaft wie die Physik, zuallererst der Objektivität und Überprüfbarkeit ihrer Theorien verpflichtet zu sein. Wenn etwa Gian Francesco Giudice, der die Theorieabteilung am Cern leitet, schwärmt: "Auf eine schöne Theorie zu stoßen hat dieselbe emotionale Wirkung, wie vor einem Kunstwerk zu stehen", hält Hossenfelder entgegen: "Wir entwickeln keine Theorien, um emotionale Reaktionen hervorzurufen; wir suchen Erklärungen für das, was wir beobachten." Der Natur ist es schließlich egal, wie hübsch oder elegant eine Annahme ist. Stimmen muss sie.

Koryphäen und Exoten

Bei der Recherche für ihr Buch hat Sabine Hossenfelder mit populären Kollegen über ihre Haltung zur Schönheit in der theoretischen Physik gesprochen, darunter mit Nima Arkani-Hamed, einem der führenden Teilchenphysiker. Dass die vorhergesagten Susy-Partner bisher nicht bewiesen werden konnten, versucht er mit einer Weiterentwicklung von Susy zu erklären, mit Split-Susy. Danach konnten die vorhergesagten Partner-Teilchen am LHC nicht produziert werden, weil sie schlichtweg zu schwer dafür sind. Für viele Kollegen war dieser Ansatz ein Affront und ein Bruch mit der Schönheit von Susy: "Ich wurde bei Konferenzen regelrecht von den Leuten angeschrien. Das ist mir vorher nie passiert und auch hinterher nicht mehr", zitiert ihn Hossenfelder.

Im Verlauf ihrer Recherchen traf sie auch den Nobelpreisträger Steven Weinberg, der 1979 für die Vereinigung der elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkung ausgezeichnet wurde. Weinberg zieht gerne eine Analogie zur Pferdezucht: Wenn ein Züchter ein schönes Pferd auswählt, dann spricht durch sein Schönheitsempfinden auch die Erfahrung, die ihm sagt, dieses Pferd gehört zu der Sorte, die Rennen gewinnen kann. Entsprechend sieht er in der theoretischen Wissenschaft Ästhetik im Zusammenspiel mit Erfahrung. Das beschreibt er gegenüber Hossenfelder in einem langen Vortrag, der mit dem griechischen Altertum beginnt und schließlich in der Phantasie gipfelt, eine Weltformel zu finden, die alles beschreibt.

Einer, der glaubt, eine Art Weltformel gefunden zu haben, ist Garrett Lisi. Der auf der Hawaii-Insel Maui lebende Physiker und Extremsportler ist als unabhängiger Forscher gewissermaßen das Enfant terrible unter seinen Kollegen, vor allem wegen seiner Theorie von Allem, die er 2007 zum ersten Mal publiziert hat. Sie basiert auf der aus der Stringtheorie kommenden Lie-Gruppe E8. Diese nach dem norwegischen Mathematiker Sophus Lie benannte mathematische Struktur beschreibt ihre Elemente in einem mehrdimensionalen Raum so, dass sie sich drehen lassen, ohne dass die Gruppe ihr Aussehen verändert. Selbst wer keinen Hang für physikalische-mathematische Strukturen hat, wird Gefallen an der grafischen Darstellung von E8 finden, denn sie ist schlichtweg schön. Doch Lisi weiß, wie spekulativ seine Theorie ist, dass sie keineswegs bewiesen ist und eines Tages auch widerlegt sein kann.

Hossenfelders Buch ist für viele interessant. Wer zu ihrem Kollegenkreis zählt, fühlt sich nach der Lektüre vielleicht angeregt, die eigene wissenschaftliche Herangehensweise zu überdenken oder in die Diskussion einzusteigen. Wer über Gelder für die Forschung entscheidet, wird womöglich noch einmal genauer den Sinn der zu fördernden Projekte hinterfragen. Und interessierte Laien werden locker, aber nie oberflächlich, leidenschaftlich, aber immer mit Humor und mit reichlich Anspielungen auf Douglas Adams an das Thema herangeführt. So heißt ein Kapitel: "Der Weltraum, unendliche Weiten: In welchem ich versuche, einen Stringtheoretiker zu verstehen, und mir das fast gelingt".

"Das hässliche Universum: Warum unsere Suche nach Schönheit die Physik in eine Sackgasse führt" ist im Verlag S. Fischer erschienen und kostet 22 Euro. Das englische Original ist unter dem Titel "Lost in Math. How Beauty Leads Physics Astray" bei Basic Books erschienen.  (fzw)


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