Sabine Hossenfelder: Das häßliche Universum

Realität ist das, was nicht verschwindet wenn man aufhört daran zu glauben.
Philip K. Dick (https://www.nur-zitate.com/autor/Philip_K_Dick)

Die Belletristik ist voll von Titel, auf denen uns Protagonisten bzw. -innen auf einem Selbsterfahrungstrip begegnen, auch biographisches in dieser Hinsicht ist nicht seltenm Dieser Blog hier enthält einiges an Beispielen, Was seltener ist oder vielmehr die Ausnahme, das ist eine solche Hinterfragung des eigenen Treibens, ist die Suche nach einer Antwort aus inneren Unbefriedigung heraus im Sachbuchbereich. Hossenfelder legt mit ihrem Titel Das häßliche Universum genau das jedoch vor.

Sabine Hossenfelder ist nicht irgendwer, sie ist Insiderin, ein theoretische Physikern, die ihr Fach und die Klaviatur der modernen Medien beherrscht [http://sabinehossenfelder.com, hier finden sich auch die Links zu ihren social-web-accounts]. Fachlich befasst sie sich mit (so formuliert es die Wiki) „Gravitation und Quantengravitation sowie Physik jenseits des Standardmodells“ und das merkt man dem Buch an, denn obwohl die Darstellung einer Sinnsuche, ist es durchsetzt von fachlichen Aspekten.

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Worum geht es? Seit der Mensch denken kann, versucht er sich die Welt zu erklären. Die alten Griechen hatten ihre Modelle, die Religionen hatten sie und schließlich natürlich auch die moderne Wissenschaft, für die es Regeln gibt, die einzuhalten sind, wenn es gute Wissenschaft sein soll. Denkt man. Und denkt nicht oder nur selten daran, welche anderen Kriterien immer wieder, ex- und implizit verwendet werden: Schönheit, Einfachheit, Natürlichkeit…. So konstruierte beispielsweise Kepler sein Sonnensystem ursprünglich mit auf Kreisbahnen rotierenden Planeten in Abständen, die aus den platonischen Körpern ableitbar waren: es war einfach ein harmonisches, schönes, Modell. Mit dem Nachteil, daß die Überprüfung an der Realität zeigte, daß es nicht stimmte…. Maxwell, um ein zweites Beispiel zu nennen, war seinerzeit über seine wunderschönen Gleichungen gar nicht so glücklich, der (nach damaligem Konsens) notwendige Bezug zur Mechanik (in den Gleichungen tauchen ja nur Felder auf….) fehlte ihm…

Solange das Wechselspiel zwischen erklärender Theorie und praktischer Überprüfung durch Experimente und Beobachtungen funktionierte, war dieses implizite Einbeziehen nicht-wissenschaftlicher Kriterien nur wenig problematisch, Kepler schwenkte auf Ellipsenbahnen um, und die Felder, von den Maxwell in seinen Gleichungen erzählt, sind einfach da, brauchen keinen mechanischen ‚Anker‘.

Die moderne Physik leidet, so habe ich Hossenfelder verstanden, an mehreren Stellen. Nachdem Anfang des letzten Jahrhunderts Einsteins Relativitätstheorie und die Quantentheorie unser Verständnis von der Welt grundlegend geändert haben, sind die Physiker nach wie vor bemüht, beide Theoriegebäude zusammenzuführen, aber die Gravitation weigert sich beharrlich der Quantisierung; es ist Hossenfelders eigenes Arbeitsgebiet, dort Fortschritte zu erzielen. Das im Lauf der Jahre durch Theorie und Experiment entwickelte Standardmodell dessen, wie Materie aufgebaut ist (und das mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens als fünfundzwanzigstes des Teilchenzoos vervollständigt ist) hat bei allem Erfolg auch seine Schwachstellen, die der Klärung bedürfen – oder von denen die Gemeinschaft der Physiker annimmt, daß sie Fragen offen lassen, weil sie deren Vorstellung von einer „schönen“Theorie widersprechen oder einfach nur Erscheinungen sind, die seltsam wirken. Nur böse Zungen (wie beispieslweise Hossenfelders) würden behaupten, daß solche (vorgeblich?) zu lösenden Fragen auch ein Arbeitsbeschaffungsprogramm für Physiker sind… Ergebnis der Suche sind dann Theorien, die nach den Kriterien der Symmetrie (die wir als schön empfinden) gestaltet werden wie z.b. SUSY, die Supersymmetrie oder – bekannter noch – die Stringtheorie. All das ist dann zu schön, um nicht wahr zu sein – das kleine Problem, daß eine experimentelle Bestätigung der hehren Theorie nicht gelingt, oder sogar prinzipiell nicht möglich ist – man kann eben nicht alles haben… Lese ich als Laie von Vorstellungen von Multiversen und zwar von fast unzählig vielen denke ich mir, dann kann ich doch eigentlich auch an Gott glauben, dessen Existenz oder Nicht-Existenz (wenngleich das keine Frage der Physik ist) ebenso wenig beweisbar ist.

SUSY, um noch einmal darauf zurück zu kommen, sucht nach Teilchen, deren Existenz sie als Theorie, die Subjektives wie Schönheit und vor allem Symmetrieeigenschaften mit berücksichtigt, postuliert. Bei CERN, wo die Gemeinschaft der Physiker so große Hoffnung auf den LHC gesetzt hat, ist jedoch bis jetzt nichts entdeckt worden – schlecht oder vllt doch nicht, kann man damit doch die Forderung nach einem potenteren Beschleuniger begründen, mit dem dann ganz sicher… Auch eine Art Arbeitsplatzsicherung. Die SUSY-Teilchen im Übrigen sind ebenfalls Kandidaten für die Dunkle Energie bzw. Materie, mit der die Kosmologen den  offensichtlich und zur Erklärung des Galaxienbewegung fehlende Massenanteil … nun ja… erklären. Ein anderer Kandidat für diese offene Frage sind die WIMPs, zu deren Charakteristikum gehört, daß man sie praktisch nicht entdecken kann (WI: weakly interacting) – es sei denn, man hat große, mächtig große Experimente. Aber bis jetzt sind sie jedenfalls nicht mächtig groß genug…

Der eine oder andere naturwissenschaftlich Interessierte hat’s villeicht gelesen und erinnert sich an die Beule, die in einem der LHC-Messreihen bei 750 GeV auftrat ((Diphoton Excess, https://en.wikipedia.org/wiki/750_GeV_diphoton_excess): die Gemeinschaft der Wissenschaftler rotierte und hatte, so schildert es Hossenfelder, nach kurzer Zeit schon Hunderte von Aufsätzen zum Thema inclusive Deutungen und Erklärungen. Dumm nur, daß erneute Messreihen die Beule als statistische Fluktuation entlarvten, einem Nichtereignis also, für das die Wiki im oben zitieren Beitrag immer noch die/eine Deutung dokumentiert, anstatt sich auf den letzten Absatz zu beschränken…

Einfachheit, Natürlichkeit, Schönheit – es sind Gesichtspunkte, die nicht naturwissenschaftlich sind, die von Menschen intuitiv verwendet werden. Ganz sicher ist vieles, was an Erkenntnissen gewonnen wurde, ’schön‘ so wie wir heute die schon erwähnten Maxwell-Gleichungen als ’schön‘ empfinden. Aber die Bedeutung der Begriffe wandelt sich im Lauf der Zeit, allein das schon schließt sie im Grunde aus. Nicht alles, was ‚wahr“ ist, muss auch schön sein – oder anders herum formuliert: ‚wahres‘ kann auch ‚häßlich‘ sein. Und ebenso gilt, daß nicht alles, was schön ist, auch wahr sein muss, dies ist der Knackpunkt, an dem Hossenfelder ansetzt. Die Suche unter der Berücksichtigung dieser Begriffe kann (und nach Hossenfelder tun sie es) die gesamte Forschung in die Irre führen. Manche Dinge sind eben einfach so, wie sie sind.

Ich kann mir vorstellen, daß Sabine Hossenfelders Buch ihr nicht nur neue Freunde beschert, gut gemeinte Ratschläge, die sie erhielt, rieten ihr vom Schreiben des Buches ab, auch, weil es sie von eigener Forschung abhielt. Aber – dies kann man nachvollziehen – wenn solche fundamentalen Fragen im Hinterkopf bohren, dürfte das kritiklose einfach-weiter-so schwer fallen… Andererseits spürt man bei den Antworten der Kollegen auf ihre Fragen, daß auch bei Ihnen oft Unsicherheiten herrschen, Zweifel nagen und Irritationen verwirren – wobei man natürlich als Leser nicht weiß, wie repräsentativ die befragte Forschergemeinde für diese Zweifel ist, jedenfalls gibt es dieses Unbehagen [Hinweis: Im neuesten Heft Spektrum der Wissenschaft 11.18 befassen sich zwei große Beiträge unter Berufung auf Hossenfelders Buch im Titelthema Die Schönheit der Naturgesetze ebenso mit dieser Frage, falls da also jemand Zugriff hat…]

Hossenfelder beschreibt in ihrem Buch die Suche nach Antworten, es ist in der Tat so etwas wie eine ‚Road-Faction‘. Sie interviewt Kollegen, besucht sie, diskutiert mit ihnen, stellt ihnen Fragen zur Zukunft der Physik und hört oft zweifelnd die Antworten. Das Buch enthält eine Menge Physik, wenn die Autorin versucht, die Problemfelder darzustellen, es sind Passagen, die ich zugegebenermaßen nicht immer wirklich nachvollziehen konnte. Aber darauf kommt es glaube ich auch nicht so drauf an, Das häßliche Universum ist schließlich kein Lehrbuch. Wichtig ist, daß das Unbehagen der Autorin an der ihrer Meinung nach vermehrt unter nicht-wissenschaftlichen Einflüssen stehenden Methodik der gegenwärtigen physikalischen Forschung deutlich und nachvollziehbar wird.

Es ist nicht gerade populär, den eigenen Stamm zu kritisieren.
Aber dieses Zelt stinkt.

Ein hartes Diktum Hossenfelders als Facit aus ihrer Sinnsuche, das ich mit zwei Zitaten veranschaulichen will: Das blinde Vertrauen der theoretischen Physiker auf Schönheitskriterien und der daraus entstehende Mangel an Fortschritten offenbaren das Versagen der Wissenschaft, sich selbst zu korrigieren. Damit meint Hossenfelder u.a., daß die Trennung zwischen Philosophie und Physik nicht mehr beachtet wird, philosophische Kriterien zur Beurteilung physikalischer Gesetze herangezogen werden. Dies führt sie zu Fragen wie Sollten wir numerischen Zufälligkeiten überhaupt Aufmerksamkeit schenken oder: Haben wir Grund zu der Annahme, daß grundlegende Gesetze einfach sein sollten? , Ansätze, die die physikalische Forschung in eine Sackgasse führen, die neue Physik, die sich angeblich hinter dem Standardmodell verbirgt, wird jetzt schon Jahrzehnten gesucht, aber nicht gefunden: Fünfhundert Theorien, um ein Signal zu erklären, das keines war [vgl. oben Diphoton-Excess], und 193 Modelle für das junge Universum beweisen überdeutlich, dass die heutigen Qualitätsstandards für die Bewertung unserer Theorien nicht mehr zu gebrauchen sind. Um künftig vielversprechende Experimente auszuwählen, brauchen wir neue Regeln.

Notgedrungen und unausweichlich muss (und die Autorin macht dies sehr deutlich) an der Wissenschaftspolitik Kritik geübt werden. Hatte Gauß noch das Arbeitsmotto ‚pauca sed matura‘, gilt heute ‚publish or perish‘: veröffentliche viel und häufig (aber bitte keine Nicht-Ergebnisse, die wollen wir nicht). Wenig zu publizieren und damit in der Masse der Forscher unterzugehen, kann sich kaum noch jemand leisten: da Festanstellung immer seltener werden, müssen Fördergelder beantragt werden und wer bekommt die? Genau… Auch hier weiß Hossenfelder, wovon sie spricht, die USA, Schweden, Kanada und jetzt Deutschland sind ihre Stationen auf der Jagd nach eigener Förderung…

Parallel dazu ist eine weitere Folge dieser Entwicklung, daß unkonventionelle Ideen unterdrückt werden: man arbeitet und publiziert in dem Fachgebiet, das bevorzugt gefördert wird, in dem man hoffentlich zitiert wird und sich einen Namen machen kann. Alternative Arbeitsansätze haben so kaum eine Chance. Zudem ist beispielsweise ein Stringtheoretiker ‚billig‘ zu haben, experimentelle Verifizierung spielt in diesem Fach eine eher untergeordnete Rolle, eine Investion in die Stringtheoretiker also recht kostengünstig: das ganze Procedere erinnert an ein sich selbst erhaltendes System.

Vielleicht befinden wir uns in der Grundlagenphysik in einer Sackgasse, weil wir die Grenzen dessen erreicht haben, was Menschen begreifen können. Mit dieser aufrüttelnden Frage Hossenfelders, die ich hier einfach so stehen lasse,  will ich es gut sein lassen mit dieser Vorstellung eines Buches, das mutig ist, denn es stellt begründete Fragen, die man nicht als Nebensächlichkeiten abtun kann. Der LHC beispielsweise, der bis jetzt nichts von einer versprochenen „Neuen Physik hinter dem Standardmodell“ aufgezeigt hat, hat schließlich Milliarden gekostet. Es dürfte provozieren, falls man es in der Gemeinde der Physiker nicht einfach verdrängt, im besten jedoch Fall zum Nachdenken anregen. Grundlagenphysik ist auf der experimentellen Seite extrem teuer und es sind Steuergelder, mit denen die riesigen Anlagen gebaut werden. Eine Argumentation, die mehr ist als die vage Hoffnung, mit dieser (oder jener) Maschine bestimmt etwas zu finden, reicht da nicht, wenn man verantwortlich handeln will.

Suma summarum kann ich das Buch jedem naturwissenschaftlich Interessiertem nur empfehlen, zumal Hossenfelder zwar viel Fachliches geschrieben hat, aber das Ganze mit einer gehörigen Portion Humor und (Selbst)Ironie zu würzen weiß. Es ist ein persönliches Buch, in dem eine Physikern ihr Tun hinterfragt, wissen will, ob sie überhaupt mit der Fragestellung, die sie untersucht, geerdet ist oder ob sie sich in ein wissenschaftliches Traumschloß begeben hat, in dem sie losgelöst von der Realität agiert. Deutlich zu spüren ist der Wunsch – und die Forderung! – an die Gemeinschaft der theoretischen Physiker, sich selbst und ihr Tun zu hinterfragen und auf Relevanz zu überprüfen.

Sabine Hossenfelder
Das hässliche Universum
Warum unsere Suche nach Schönheit die Physik in die Sackgasse führt
Originalausgabe: Lost in Math. How Beauty Leads Physics Astray
Übersetzt aus dem Englischen von Gabriele Gockel, Sonja Schuhmacher, Kollektiv Druck-Reif
diese Ausgabe: Fischer, HC, ca. 360 S., mit ausführlichem Register und Anmerkungen, 2018