Wissenschaft

Streit um die Weltformel: Der einsame Einstein

Albert Einstein war am Ende seines Lebens ein einsamer Mensch.

Albert Einstein war am Ende seines Lebens ein einsamer Mensch.

Albert Einstein war der berühmteste Physiker des 20. Jahrhunderts, verlor aber den Anschluss an die wissenschaftliche Diskussion. War wirklich Sturheit der Grund?

Albert Einstein war in jeder Beziehung ein aussergewöhnlicher Mensch. Er war ungewöhnlich, weil er sich dorthin traute, wohin sich nur wenige wagten; und er war dort höchst gewöhnlich, wo viele erwarteten, dass er doch ungewöhnlich sein müsste. Geistig war er zu grossen Höhenflügen und Abstraktionsleistungen fähig, im normalen Leben andererseits «geerdet», bis es für seine Umwelt manchmal fast peinlich wurde. Sein älterer Sohn Hans Albert soll jedes Mal Dandy-Allüren entwickelt haben, wenn er mit seinem Hippie-Vater in Princeton zusammengekommen war.

Spätestens ab 1919, als Eddington die geschwärzten Fotoplatten vorstellte, auf denen er die Ablenkung des Lichts durch die Sonnenmassen gemessen hatte, war Einstein ein Star. Seine Theorie hatte das vorausgesagt. Die berühmte Schlagzeile der «Times», dass am Himmel alles schief sei, dass man sich aber keine Sorgen machen müsse, weil der Professor Einstein alles im Griff habe, zeigt den Hype heute noch.

Zusammen mit dem Umstand, dass es Engländer gewesen waren, die 1919, kurz nach dem Ende des Ersten Weltkriegs, die Theorie eines «deutschen» Professors (eigentlich war Einstein Schweizer geworden, aber zu der Zeit Professor in Berlin) bestätigte, machte das Einstein über Nacht zur Weltberühmtheit Nummer 1.

Einstieg mit Umwegen

1905 war Einstein 26 Jahre alt und Angestellter am Berner Patentamt. Er wollte nie etwas anderes werden als Physiker, den Start in die wissenschaftliche Karriere hatte er sich durch Eigensinn und wenig kooperatives Gebaren seinen Professoren gegenüber aber selber extrem erschwert. Er schrieb viele Bewerbungen, aber keiner der Gelehrten wollte ihn als Assistenten anstellen – und das wäre das normale Verfahren zur Professur und Wissenschafterexistenz gewesen. Dass er nicht aufgab, sondern trotz Pensum am Patentamt und der Familie, die er auch schon hatte, weiter über Physik nachdachte, ist bezeichnend für ihn. 1905 nennt man sein «annus mirabilis», denn er veröffentlichte fünf Papers, die alle bahnbrechend waren. Und das letzte, ein nachgereichtes, enthielt auch noch die berühmte Formel: E = mc2, wenn auch etwas anders notiert.

Lichtgeschwindigkeit spielt in vielerlei Hinsicht eine Rolle, das zeigte Einstein in seiner speziellen Relativitätstheorie von 1905, von der man auf jeden Fall behalten sollte, dass Raum und Zeit irgendwie miteinander verhängt sind. Und es gibt auch sonst komische Effekt mit den Längen von Dingen und Zeitverzerrungen. 1915 präsentierte er dann eine Art Verallgemeinerung, die Allgemeine Relativitätstheorie (ART). Abstrakt gesagt spielen hier auch Systeme eine Rolle, die sich zueinander in beschleunigter Bewegung verhalten. Neu war, dass die ART eine andere «Erklärung» für die Gravitation lieferte als die klassische von Newton. Man sollte sie besser eine «relativistische Gravitationstheorie» nennen, sagt Roland Horisberger, Teilchenphysiker an der ETH und am PSI.

Einfach und völlig klar

Dem Dilettanten kommt der Unterschied etwa so vor: Die 1905er-Theorie war eine eher philosophische Überlegung und Analyse physikalischer Begriffe. Die Theorie von 1915 war bereits eine knifflige mathematische Arbeit, der die Anschaulichkeit weitgehend fehlte. Deshalb ist es nicht ganz leicht, in Alltagsbegriffen wiederzugeben, was die Theorie leistet. Buchautor David Bodanis beschreibt es so: Die Theorie beschreibt eine Beziehung zwischen der Geometrie G (oder der Struktur) des Raumes (der Raumzeit) und den Dingen T (der Materie, eigentlich Masse und Energie), die sich darin bewegen. Die Geometrie lenkt die Dinge, sie können sich nur so bewegen, wie es die Geometrie erlaubt; andererseits bestimmen (verzerren) die Dinge den Raum ihrer Umgebung, sie bestimmten die Geometrie. In völlig vereinfachter Form kann man das «G = T» oder «T = G» schreiben.

Nach einer Pause spielte Einstein 1917 selbst mit seinen Formeln (hinter der einfachen Form stehen 16 Gleichungen, von denen zehn relevant sind – das Rechnen damit ist ziemlich schwierig) herum, kam beim Rechnen aber auf eine beunruhigende Erkenntnis: Seine Formel erlaubte ein Universum, das sich zusammenzog oder ausdehnte. Alle Astronomen-Koryphäen versicherten ihm aber, das sei keineswegs der Fall. Das Universum sei statisch. Einstein glaubte ihnen und «flickte» seine Formel, indem er auf der linken Seite eine Konstante einbaute, welche verhinderte, dass unerwünschte Ergebnisse zustande kommen. Er nannte sie die «kosmologische Konstante» und bezeichnete sie mit dem griechischen Buchstaben Lambda. Seine Formel sah dann so aus: G - Λ = T.

Das gefiel Einstein überhaupt nicht. Es verletzte seine grundlegendsten Prinzipien. Für ihn mussten mathematische Formeln auch ästhetischen Anforderungen genügen. Lambda war ein Murks. Obwohl Einstein nicht an einen persönlichen Gott glaubte, redete er doch gerne vom «Alten». So etwas würde der nie gemacht haben, war er überzeugt. «Entweder war er noch nicht bei der tiefsten Ebene der Wahrheit angelangt, oder dem Universum fehlte die Einfachheit, an die er so gern glauben mochte», schreibt Bodanis.

Ohne Lambda, aber auch bizarr

Ein russischer Mathematiker, Alexander Friedmann, hatte ebenfalls gerechnet. Er fand 1922 etwas Erstaunliches heraus: Einsteins ursprüngliche Gleichung beinhaltete Millionen von Sze-
narien für Universen. Er schrieb einen Aufsatz für die «Zeitschrift für Physik». Einstein las ihn, glaubte aber nicht daran. Friedmann war konsterniert. Schliesslich gelang es einem Kollegen von ihm, Einstein in Holland aufzutreiben. Es gelang ihm auch, den berühmten Kollegen umzustimmen: Er habe einen «Rechenfehler gemacht», als er Friedmann kritisiert habe, schrieb Einstein in der «Zeitschrift für Physik». Aber ohne Lambda war das Universum, wie es seine Formel beschrieb, noch rätselhafter. Er behalf sich mit der Formulierung, die Berechnungen seien zwar korrekt, aber «ohne physikalische Bedeutung». 1927 kam dann ein belgischer Priester, Georges Lemaître, er habe den mathematischen Beweis, dass sich das Universum ausdehne. Und die amerikanischen Astronomen Edwin Hubble und Milton Humason lieferten die empirische Bestätigung: Unser Universum dehnt sich aus. Lambda konnte wieder entsorgt werden.

Einstein und Gottes Würfel

Bodanis hält diese Erfahrung Einsteins für den wesentlichen Grund, dass er sich mit der Quantentheorie nicht anfreunden konnte. «Gott würfelt nicht.» Die Quantentheorie liefert nur Wahrscheinlichkeiten statt feste Ergebnisse. In der Welt des Allerkleinsten gibt es keine Kausalität. Prinzipiell hat offenbar die Natur dem Menschen den Blick ins Innerste des Atoms versperrt. Die Ereignisse von damals sind längst legendär: Die Diskussion zwischen Einstein und seinem Freund Niels Bohr. Die Gedankenexperimente, mit denen er ihn herausforderte. Schliesslich das Einstein-Podolsky- Rosen-Gedankenexperiment, das eine Absurdität beschrieb, das die Theorie nahelegte: Zwei Teilchen verhalten sich genau gleich, obwohl sie räumlich getrennt sind. «Geisterhafte Fernwirkung» – heute ist das Phänomen als «Verschränkung» experimentell nachgewiesen.

Einstein hätte geglaubt, dass er nur lange genug durchhalten müsse, dann wäre es zu Ende mit diesem Spuk, insinuiert Bodanis. Schliesslich sei das mit der «kosmologischen Konstante» auch so herausgekommen. Dass seine Versuche mit der vereinheitlichten Theorie (ohne Quantentheorie) fehlschlugen, wer kann ihm das vorwerfen? Er hatte sich klar geäussert, welche Bedingungen eine physikalische Erklärung erfüllen musste. Dass er die Quantentheorie «unvollendet» («incomplete») fand, war nicht Unkenntnis geschuldet – schliesslich hatte er ihre Grundlagen fast alle selber gefunden –, sondern seinem Selbstverständnis von Wissenschaft. «Einstein stellte damals die richtigen Fragen – und das sehr scharfsinnig», sagt der Physiker Horisberger, «warum soll man ihm jetzt deswegen ‹Irrtümer› vorwerfen?»

Verwandtes Thema:

Meistgesehen

Artboard 1