Jim Al-Khalilis Zweiteiler „Alles und Nichts“ (als DVD)

Frog1(Wie aus Nichts Alles wurde (DVD), Grünwald, 2015)

(Stefan Gillessen, Vom ganz Großen und ganz Kleinen, 8.10.2015)

 

Die DVD enthält 2 Filme: „Alles“ und „Nichts“.

Durch beide Erzählungen führt der Physiker Jim Al-Khalili von der University of Surrey (England).

Alles

Der erste Film will eine Antwort auf das Olbersche Paradoxon geben, nämlich auf die Frage: Warum ist es nachts dunkel? (Wenn doch die Sterne alles hell erleuchten…)

Der Begriff Alles wird im Film also (nur) astronomisch gefasst: Auf das Universum bezogen.

Die Erzählung beginnt mitten in der Wissenschaftsgeschichte: 1573 gehen John Dees (1527-1608) Parallaticae commentationis praxeosque nucleus quidam und Thomas Digges’ (1546-1595) Alae seu scalae mathematicae in Druck. Das Revolutionäre ihrer Auffassung liegt darin, dass sie als erste das bisherige Paradigma eines statisch, schalenartig konstruierten Himmelsgewölbes als Illusion verwarfen und stattdessen das Universum als ein dynamisches Geschehen dachten, in dem die Fixsterne nicht auf einer äußeren Schale fest montiert sind. Denn nur so sei erklärbar, dass der Nachthimmel dunkel sei.

1923 dann entdeckte Edwin Hubble (1889-1953) einen Stern, den Cepheiden V1, der nicht Teil unserer Galaxie, der Milchstraße sein konnte, sondern einer weiter entfernten Galaxie zugehörig sein musste (dem Andromeda-Nebel). So musste auch die bis dahin vorherrschende Idee, dass es nur eine einzige, unsere Galaxie (die Milchstraße) gebe, verworfen werden.

Später, 1929, legt Hubble eine Abhandlung vor, in der er ausgehend von Vesto Sliphers (1875-1969) Entdeckung der spektralen Rotverschiebung u.a. „die Relation zwischen Geschwindigkeit der Galaxien und deren Entfernungen“ bestimmt und die Expansion des Universums aufzeigt.

Wenn sich aber das Universum ausdehnt, und zwar immer schneller ausdehnt, dann muss es ursprünglich (aus logischen Erwägungen heraus) sehr klein gewesen sein: Ein Nichts. Die Entstehung erfolgte – dem derzeit vorherrschenden Paradigma entsprechend – aus einem Urknall, der (so die Hochrechnungen) vor 13,7 Milliarden Jahren stattgefunden „hat“/haben soll.

Nichts

Der zweite Film beginnt da, wo der erste aufhörte: Mit der Behauptung, dass Alles aus Nichts entstanden sei. Beide Filme zusammen intendieren, eine Theorie von allem zu komponieren.

Der Film Nichts beginnt daher mit Überlegungen zum Begriff Leere. Während Aristoteles (noch) die Ansicht vertreten habe, dass die Natur Leere verabscheue (horror vacui), zeigten Physiker nach ihm, dass das Universum weitgehend leer ist, aber nicht völlig leer…

Ausgangspunkt des Films sind die Experimente von Evangelista Torricelli (1608-1647) und – im Film übergangen – Vincenzo Viviani (1622-1703), die einen leeren Raum, ein Vakuum erzeugten, indem sie ein Rohr, das an einer Seite geschlossen war, mit Quecksilber füllten und es dann kopfüber in ein Quecksilberbad stellten. Daraufhin sank die Quecksilbersäule, und ein Vakuum entstand. [Unerwähnt bleibt: Das Sinken der Quecksilbersäule auf denselben Stand trotz Verwendung unterschiedlich geformter Röhren legte sodann den Schluss nahe, dass die Kraft, die das Quecksilber am vollständigen Auslaufen hinderte, von außen kommen musste:] Die Quecksilbersäule im Rohr war ein Maß für das Gewicht der Atmosphäre. Torricelli und Viviani wiesen nach, dass Luft ein Gewicht hat.

Insbesondere Blaise Pascals (1623-1662) darauf aufbauende weitere Experimente zeigten, dass der Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt: Die Erde ist von einer Atmosphäre umschlossen, die mit zunehmender Höhe schnell dünner wird.

Jim Al-Khalili kommentiert:

„Das Nichts ist überall; […] das Vakuum ist der Grundzustand der Natur.“

In der Folgezeit wurden die Eigenschaften des Nichts näher untersucht. Ein Experiment zeigte, dass das Läuten einer Klingel im Vakuum nicht zu hören, aber zu sehen ist. Dies führte zu der Annahme, dass ein Lichtäther existiere. Das sollte ein Medium geringster Dichte sein, das den Raum lückenlos fülle und es (überhaupt erst) ermögliche, dass sich Lichtwellen und andere elektromagnetische Wellen ähnlich ausbreiteten wie Schallwellen in Luft. Die Experimente von Albert Abraham Michelson (1852-1931) und E.W. Morley zur Bestimmung der Relativität der Lichtgeschwindigkeit falsifizierten jedoch die Unterstellung. Die Experimente zeigten statt Divergenz vielmehr Identität und legten so die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nahe: Dass Licht immer mit identischer Geschwindigkeit unterwegs ist. Doch wenn dem so wäre, bräuchte Licht keinen Äther. Einstein erklärte 1905: Licht kann sich in einem komplett leeren Raum verbreiten.

Hinzu kommt, dass man in der Quantenwelt nie sicher sein kann, was passiert: Die Natur basiert auf Unwägbarkeit. In sehr kleinen Zeitintervallen in sehr kleinen Volumen im Vakuum könnten, so Heisenbergs Unschärferelation, Teilchen (Materie aus dem Nichts) sehr schnell entstehen, sofern sie auch sehr schnell wieder zerfielen. Ein Vakuum sei insofern voller Quantenfluktuationen; „es lebt“ (Al-Khalili).

In 1928 vereinte Paul Dirac Einsteins spezielle Relativitätstheorie mit den Gesetzen der Quantenmechanik. Er entdeckte, dass es im Vakuum nicht nur (virtuelle) Elektronen, sondern auch Anti-Elektronen geben müsse, die sich zu Energie annihilierten. Er erklärte, „wie Materie im Vakuum entstehen kann und sich ebenso schnell wieder auflöst.“ (Al-Khalili)

Der derzeit vorherrschenden Auffassung entsprechend ist das Universum aus einem Vakuum entstanden, das sehr schnell expandiert. Al-Khalili:

„Das heißt, dass die Gesetze der Quantenwelt mit zur Struktur des gesamten Kosmos beigetragen haben. […] Unser Universum ist eine Quantenwelt“.

Fazit:

Beide Filme zeichnen den Werdegang der Wissenschaft sowohl in Astronomie als auch in Vakuum-Forschung in sehr sehr groben Zügen nach. Insbesondere die mathematischen Bezüge sind leider (fast) komplett ausgeblendet. Formeln werden (z.B. im Fall Dirac, Einstein) zwar gezeigt, aber nicht ausführlich besprochen. Formeln und erst recht Zusammenhänge zwischen Formeln werden als so komplex angesehen, dass sie nicht besprochen werden.

Frog4

Am Strand von Stralsund

Frog1Stralsund, Mitte Dezember 2015

Als ich am 15.12. abends mit dem Zug im Bahnhof ankam, war es schon stockdunkel. Auf der Fahrt zum Hotel erzählte mir der Taxifahrer, dass es nach der Wende für ihn als Kind toll war, mit den andern Jungs und Mädels durch die verlassenen Häuser zu streichen und auf den Dachböden nach Schätzen zu wühlen. Es wäre gewesen, als ob die nur einmal, aber für immer Ausgereisten sich nur zu Kurzausflügen aufgemacht hätten oder spontan vereist, oder auch Hals über Kopf abgehauen wären, weil sie reichlich Brauchbares, ja, ihr komplettes Alltagsleben zurückließen.

Am nächsten Morgen konnte ich vom Bett aus durch die zwei abgeschrägten Dachfenster meines Zimmers im Rügenblick, 2. Obergeschoß, den Wolken verhangenen Himmel sehen und nach dem Aufstehen geradeaus auf die gegenüberliegenden Häuser. Gegen Mittag ging ich ans Meer hinunter und dann den Sandstrand entlang bis hin zum Hafen. Es waren nur wenige Leute unterwegs. Ein Mann kam mir entgegen, der rückwärts ging. Aus einem Beutel, den er bei sich trug, mit mehreren Litern Fassungsvermögen, wie mir schien, nahm er ab und an etwas heraus, das er an zwei Schwäne verfütterte, die ihn fest im Blick knapp hinter ihm her watschelten. Der eine, der sich näher am Wasser hielt, fraß ihm sogar aus der Hand. Wenig später sah ich eine junge Frau, vielleicht eine Studentin von der nahen Fachhochschule, mit ihrem Hund: Ein zotteliges Wirrwarr in Grau, mit einem Körper kaum größer als zwei ausgewachsene Ratten und einem Paar sehr freundlich-neugieriger Augen. Zum Leidwesen seiner Herrin fand mich der Hund, sobald ich in seinen Spielbezirk kam, wesentlich attraktiver als all die anderen Spuren, denen er zuvor kreuz und quer über den Strand hinterherschnüffelte, so dass sie ihn nach einiger Zeit, als alles Rufen nichts half, auflas und sich mit ihm im Arm in Gegenrichtung zum Wasser eilig davonmachte. Die einzige weitere Person, die mir begegnete, war eine ältere Dame, die mich mit schnellen, zielstrebigen Schritten überholte. Alle drei Personen waren eingemummelt wie in tiefem Winter, obwohl die Temperatur auf mich eher frühlingshaft wirkte.

Auf dem Weg zurück zum Hotel ging ich auf dem asphaltierten, durch Laternen hell ausgeleuchteten Weg, der parallel zum Strand vom Hafen weg bis ans Ende der Stadt verläuft. Diesmal waren vor allem Radfahrer unterwegs. Doch wie schon auf dem Hinweg: Gegrüßt hat keiner. Die Leute an der See scheinen zunächst recht einsilbig verschlossen, als ob sie Paul Dirac nacheiferten, von dem es hieß, er habe stets reiflichst überlegt, um, sofern es ihm überhaupt geboten schien, sich dann zum einen so präzise als möglich zu fassen und zum andern dabei nur so viele Wörter als unbedingt nötig aufzuwenden.

Am Hafen sah ich eine Schiffskarten-Verkaufsbude, die in großen Buchstaben Tagesausflüge nach Hiddensee anpries, aber jetzt im Winter geschlossen war. Da spätestens reifte in mir der Entschluss, Lutz Seilers Kruso zu kaufen und in der zweiten Nacht im Rügenblick und anschließend auf der Rückfahrt nach Köln, noch den Stralsunder Wind und das Meer in der Nase, auszulesen. Doch das Buch erwies sich als zu voluminös und gehaltvoll, um mit ihm so rasch zu Ende zu kommen…

Frog4