Die Welt ist fast aus Nichts gemacht

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1 Die Welt ist fast aus Nichts gemacht Ein Gespräch mit dem Physiker Martinus Veltman beim 58. Nobelpreisträgertreffen in Lindau Am europäischen Kernforschungszentrum in Genf (CERN) wird in den nächsten Wochen der Large Hadron Collider (LHC) in Betrieb gehen, ein gigantischer Teilchenbeschleuniger, von dem sich Physiker in aller Welt enorme Erkenntnisse über die Entstehung der Welt und die Entdeckung neuer Elementarteilchen versprechen. Martinus Veltman, von 1961 bis 1966 einer der Forscher der ersten Jahre am CERN, ist mit seinen Erwartungen etwas vorsichtiger als manche seiner Kollegen aus der Kosmologie, wie er uns beim 58. Nobelpreisträgertreffen in Lindau erklärte. Zusammen mit seinem ehemaligen Doktoranden Gerardus t Hooft ist der heute 77-jährige Veltman 1999 mit dem Physiknobelpreis ausgezeichnet worden, weil beide bereits Anfang der siebziger Jahre eine mathematische Grundlage für das Standardmodell der Teilchenphysik gelegt hatten, das viele (aber nicht alle) Aspekte der Welt präzise erklären kann. Zwölf Teilchen, vier fundamentale Kräfte und zwölf Austauschteilchen, die diese Kräfte vermitteln, bestimmen demnach das Geschehen in der Natur. Die Existenz eines 25. Teilchens, des so genannten Higgs-Bosons, das den anderen Teilchen erst potentielle Energie und damit ihre Masse geben soll, wird von Theoretikern seit langem postuliert, konnte von den Experimentalphysikern bisher aber nicht gefunden werden. Die unvorstellbar hohen Energien, unter denen Teilchen sich im LHC gegenseitig zertrümmern werden, sollen das ändern. Herr Professor Veltman, unsere Welt besteht aus Atomen. Diese Atome bestehen aus Quarks, Neutrinos und Elektronen, die alle keine messbare Ausdehnung haben. Im Raum zwischen Atomkern und Elektronen herrscht vorwiegend Leere. Ist unsere Welt fast nur aus Nichts gemacht? Ja, das ist richtig. Ja! Das geht Ihnen so einfach von den Lippen. Für die meisten Menschen ist das unfassbar. Wir sitzen hier, schauen auf den sonnig blinkenden Bodensee und die Reste des Schnees auf den Schweizer Bergen und das soll fast nur aus Nichts gemacht sein? Wir dürfen uns da nicht missverstehen. Die Elementarteilchen, aus denen unsere Welt besteht, haben tatsächlich keine Ausdehnung. Aber sie bewegen sich innerhalb von Feldern. Unsere Welt ist im wesentlichen aus Kraftfeldern 1

2 gemacht. Aus der Schwerkraft. Aus der starken und der schwachen Kraft innerhalb des Atomkerns. Und aus elektromagnetischen Feldern wie dem Licht. Und Atome entstehen, weil es Felder von elektrischen Wechselwirkungen gibt, in die sich Elektronen hineinbewegen. Also sind sie nicht wirklich leer. Ist das erschreckend oder erstaunlich für Sie, dass unser Leben im Wesentlichen von Kraftfeldern bestimmt wird, zwischen denen wenig anderes ist? Nein, das bedeutet mir nichts. Das sind leere Worte. Als Physiker versuche ich einfach, die Natur zu studieren. Da ist kein Platz für große Gefühle. Aber manchmal doch für große Worte. Denn Kraftfelder gibt es ja offenbar auch im Vakuum. Ihr Kollege David Gross hat deshalb vorhin in seinem Vortrag gesagt: Unsere größte Aufgabe ist es, das Nichts zu verstehen. Wenn wir erst einmal das Vakuum verstanden haben, ist alles andere trivial. Stimmen Sie dem zu? Nein, ich bin kein abstrakter Mensch. Verstehen kann ich eine Sache nur auf einer praktischen Ebene, wenn ich alles über sie weiß und vorhersagen kann, wie sie funktioniert. Ich bin Realist und Sie werden mich nicht mit buddhistischen Begriffen fangen. Natürlich spielt das Vakuum eine große Rolle, die noch nicht ausreichend verstanden ist. Aber deshalb ist unser Universum nicht vom Vakuum dominiert. Es ist voll von Partikeln, die allerdings, wie gesagt, genau genommen keine Ausdehnung haben. Darauf habe ich schon bei meiner Antrittsvorlesung 1968 in Utrecht Bezug genommen. Wir könnten uns ja vorstellen, habe ich damals phantasiert, dass alle Elementarteilchen in Wirklichkeit winzige schwarze Löcher sind. Dann dürften wir Physiker aber darauf gespannt sein, was die Natur um diese Löcher herumgestrickt hat. Nun gibt es in der Physik ja eine besondere Spannung zwischen Theorie und Praxis, zwischen Experiment und Spekulation. Einerseits sind nur solche Theorien brauchbar, die sich testen lassen; andererseits kann man nicht immer größere Experimente unternehmen. Es wäre sinnlos, einen Teilchenbeschleuniger zu bauen, 2

3 der die ganze Erde umrundet, sagten Sie vorhin in Ihrem Vortrag. Wie soll man diesem Dilemma entgehen? Es gibt viele offene Fragen, für deren Beantwortung wir noch kein experimentelles Werkzeug haben. Aber es gibt interessante Fragen, von denen wir noch nicht einmal wissen, wie wir sie formulieren sollen, damit wir sie beantworten können. Wäre es für Sie nicht interessant herauszufinden, warum Sie existieren? Wie wollen Sie das herausfinden? Aber das ist eine philosophische und keine wissenschaftliche Frage. Das hängt davon ab, auf welchem Level Sie diese Frage stellen. Warum existiert dieses Elementarteilchen? Warum existiert dieses Kraftfeld? Was machen die hier? Und warum? Es sind solche Fragen nach der Existenz des Elementaren, die mich am meisten bewegen. Das gleicht dennoch dem philosophischen Staunen darüber, dass wir hier sind. Das Wunder aller Wunder, dass die Welt überhaupt existiert. Das mag sein. Aber als Physiker suche ich darauf keine tiefe philosophische Antwort. Ich frage auf einer relativ einfachen Ebene: Warum sind die zwölf Elementarteilchen in drei Familien zu je vier Mitgliedern unterteilt, wenngleich in unserer Alltagswelt nur eine dieser Familien eine Rolle spielt. Was steht dahinter? Wir sind da in einem ähnlichen Stadium wie die Wissenschaft des 19. Jahrhunderts, als Mendeljew das Periodensystem mit 92 Elementen aufstellte, ohne zu wissen, was hinter dieser Einteilung steht. Denn der Aufbau der Atome aus Kern und Elektronenhülle wurde erst später entdeckt. Vielleicht verhält es sich mit den Elementarteilchen genauso. Wenn wir theoretisch richtig fragen, könnten wir das herausbekommen. Aber das Standardmodell ist doch schon heute tauglich, um zu erklären, wie sich die ungeheure Energie des Urknalls teilweise in Materie verwandeln konnte? 3

4 Das weiß ich nicht, dazu habe ich keinen Zugang, ich habe keine Mittel, das zu prüfen, da müssen Sie die Kosmologen fragen. Ich bin nicht so dumm, meine Forschung mit Fragen zu beginnen, die ich praktisch nicht beantworten kann. Aber verschmelzen die Kosmologie und die Teilchenphysik nicht immer mehr zu einer Disziplin? Zeigt sich das nicht daran, dass im LHC am CERN die Entstehung der Welt durch den Zusammenstoss hochenergetischer Teilchen simuliert werden soll? Diese Konvergenz gibt es nur in den Köpfen der Kosmologen, die gerne das große Wort über die Entstehung der Welt führen. Sie irren sich oft, aber zweifeln nie. Wir Partikelphysiker sind da bescheidener. Seit Einstein wissen wir, dass Energie und Materie identisch beziehungsweise zwei Seiten derselben Medaille sind. Aber wir wissen weder genau, was Materie noch was Energie ist. Sind beide nicht nur Kopfgeburten und Konzepte der Physiker? Sie hören nicht auf, nach dem Warum zu fragen. Das ist gefährlich. Physiker dürfen sich diese Art von Fragen nicht stellen, sonst enden Sie auf dem Scheiterhaufen. Es gibt für mich deshalb eine klare Demarkationslinie, die ich als Physiker in unserer Unterhaltung nicht überschreiten möchte, auch wenn ich als Mensch manchmal nachts wach liege und mich frage, welchen Sinn mein Leben hat. Als Physiker müssen wir aber eine scharfe Trennlinie zwischen unserer Wissenschaft und der Religion ziehen. Sonst beginnen wir an Spekulationen über Supersymmetrien oder Superstrings zu glauben statt mit Theorien zu arbeiten, die wir wirklich überprüfen können. Außerhalb Ihres Berufs und jenseits der Demarkationslinie: Glauben Sie an Gott? Nein. Aber immer wieder durchdringt mich dieses Warum, warum, warum? Und dann scheint mir oft, dass wir Menschen doch viel zu komplizierte Wesen sind, als dass wir durch die Evolution alleine hätten entstehen können. Schauen Sie sich doch um, sehen Sie die vielen hundert Studierenden aus aller Welt, die hier nach Lindau gekommen sind, um mit uns Nobelpreisträgern zu 4

5 diskutieren und ihren Weg in die Zukunft zu suchen. Die blinden Gesetze des Zufalls allein können deren Vielfalt und Intelligenz nicht erzeugt haben. Das wäre ja so, als entstünde aus einem Haufen alten Eisens auf Dauer wie von selbst ein moderner Computer. Was geben Sie diesen jungen Wissenschaftlern mit auf ihren Weg? Vielleicht ist in der Art, wie Quarks und Leptonen am Anfang unserer Welt entstanden sind, ein Muster ausgelegt, aus dem sich ablesen ließe, was uns Menschen möglich macht. Vielleicht ist einer genial genug, das herauszufinden. Aber wissen Sie, das ist jetzt pure Phantasie und noch lange nicht Physik. Das Gespräch führte Joachim Pietzsch 5