Auslese | Neue Sachbücher
Physiker erzählen eine kurze Geschichte von fast allem

Wie der Kosmos entstand und warum er die Gestalt hat, die wir beobachten können, sind Fragen die Menschen seit Jahrtausenden umtreiben. Die moderne Physik gibt mit der Urknalltheorie Antworten. Vor 13,8 Milliarden Jahren entstanden aus einem extrem heißen Feuerball Raum, Zeit und Materie. Aus dem Nichts wurde etwas – und bildete im Lauf der Zeit immer komplexere Strukturen wie Sonnen und Planeten, Apfelbäume und zweibeinige Primaten, die in ihrem Schatten über Naturgesetze und den Sinn ihres Lebens nachdenken.

Um zu erklären, wie sich solch komplexe Geschöpfe wie der Mensch das Licht der Welt erblicken konnten, benötigen Wissenschaftler längst keinen Schöpfer mehr. Ihren Modellen und Berechnungen zufolge könnten Entropie und Evolution nach dem Big Bang den Stein aus eigener Kraft ins Rollen gebracht haben.

In aktuellen Sachbüchern erzählen zwei Physiker und Bestsellerautoren ihre Variante der Genesis: Eine Geschichte vom Leben, dem Universum und dem ganzen Rest. Das Dlf-Sachbuchtrio diskutiert, wie stimmig und gelungen die Schöpfungsgeschichten von Columbia University-Professor Brian Greene und von Guido Tonelli von der Universität Pisa geraten sind.

"In der Fülle der Zeit wird alles Lebendige sterben." Mit diesem ebenso wahren wie düsteren Satz beginnt Brian Greene sein neues Buch. Das betrachtet nichts weniger als den Ursprung des Kosmos, die Bildung von Materie, Sternen und Planeten, die Entstehung des Lebens, des Bewusstseins und der Kultur bis hin zum Ende vom Allem – die Geschichte geht schlecht aus. Für uns ebenso wie für das Universum.

Brian Greene ist Professor für Physik und Mathematik an der Columbia University. In seiner täglichen Arbeit beschäftigt er sich mit Themen wie der Stringtheorie, den Ursprüngen des Kosmos oder der Großen Vereinheitlichten Theorie. Dass, erklärt er, liege daran, dass er auf der Suche ist nach Gesetzen und Wahrheiten, die über Zeit und Ort hinausgehen – die für immer bestehen, auch wenn die, die sie erkannt haben, längst zu Staub zerfallen ist.

Doch was treibt den Menschen überhaupt an, nach dem Zeitlosen zu suchen, nach Ewigkeit? "Vielleicht liegt der Ursprung in unserem besonderen Bewusstsein davon, dass wir selber alles andere als zeitlos sind, dass unser Leben gerade nicht ewig währt." Die Art und Weise, wie Menschen versuchen die Zeit zu überwinden, sei unterschiedlich: Der eine verlege sich auf die Wissenschaft, der andere auf die Kunst, oder die Philosophie, die Familie, die Politik. Und dass, obwohl nicht nur das Leben vergänglich ist: "Nichts ist von Dauer, nichts ist absolut" stellt der Autor fest.

Doch das hält ihn nicht davon ab, mit "Bis zum Ende der Zeit" ein äußerst unterhaltsames Buch zu schreiben, nichts weniger als der Versuch einer großen einheitlichen Theorie von so ziemlich allem: vom Urknall bis zu Shakespeare. Und im Mittelpunkt steht dabei – die Entropie. Sie wird normalerweise mit Unordnung assoziiert, und die soll im Allgemeinen zunehmen. Doch die Entropie ist auch der Grund dafür, dass sich Ordnung bildet: Sterne, Galaxien, Planeten - und letztlich alles Lebendige in allen seinen Formen und Ausprägungen.

Diesen scheinbaren Widerspruch löst Brian Greene über das, was er die "Zweischritt-Entropie" nennt. Dieses Prinzip zieht sich durch das ganze Buch und der Autor versteht darunter jeden Prozess, in dessen Verlauf die Entropie eines Systems abnimmt, weil er für eine mehr als ausgleichende Zunahme der Entropie in der Umgebung sorgt. Zum Tragen kommt die Zweischritt-Entropie beispielsweise bei der Entstehung von Sternen. Die bilden sich aus Gaswolken, die so massereich sind, dass die Gravitation plötzlich das Sagen hat. Ein Gasmolekül, das sich von der Mitte wegbewegt, spürt die Gravitationsanziehung aller anderen Moleküle: Sie verlangsamen es – und langsamer bedeutet, dass die Temperatur in der sich ausdehnenden Hülle sinkt. Für Moleküle näher am Zentrum ist es umgekehrt: Sie werden immer schneller nach innen gezogen. Die Folge: Der Kern der Gaswolke schrumpft, und weil größere Geschwindigkeit auch höhere Temperatur bedeutet, wird er heißer. "Im Kern steigt die Temperatur, was die Entropie wachsen lässt, und das Volumen nimmt ab, sodass die Entropie sinkt. Berechnungen zeigen, dass die Entropiezunahme der Hülle größer ist als die Entropieabnahme im Kern, was dazu führt, dass die Entropie durch den Prozess insgesamt steigt, was ihr ein verdientes zustimmendes Nicken des Zweiten Hauptsatzes einbringt."

Das zweite Prinzip, das sich wie ein roter Faden durch das Buch zieht, ist die Evolution: Die natürliche Auslese, die die Lebenswelt um uns herum hat entstehen lassen – und natürlich auch uns selbst.

Die Art, wie der Harvard-Forscher Entropie und andere physikalische Phänomene erklärt, ist bewundernswert. Man beginnt - trotz aller Komplexität - tatsächlich zu glauben, dass man versteht, was man da liest. Gekonnt schlägt Brian Greene auch Brücken zur Chemie, zur Biologie, zur Psychologie oder Philosophie – und zieht jeweils ausgewiesene Experten des Gebietes hinzu, um das es gerade geht. Er stellt Theorien vor, Hypothesen, schreibt offen, wo es nur Vermutungen gibt, aber keine Beweise. Und der Leser folgt ihm gerne durch dieses Wunderland der Ideen, und steigt dabei langsam auf – von der Entropie und dem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik bis zum Bewusstsein, dem freien Willen, der Sprache und sogar der Religion.

Die Physik, so hofft der Autor, könne das eines Tages alles erklären. Schließlich funktioniere der Verstand über Neuronen und elektrochemische Impulse - und damit im Grunde mit nichts "Exotischerem als den Bausteinen und Grundkräften, die auch meine Kaffeetasse zusammenhalten". Das Bewusstsein, schreibt Brian Greene, werde damit zwar enträtselt, sei aber eigentlich nur noch umso außergewöhnlicher und keineswegs entwertet. Noch sei das alles allerdings hypothetisch, räumt er ein, denn die Neurophysik ist noch nicht so weit.

Und wie wird das Ende von allem aussehen? Auch das bestimme die Zweischritt-Entropie, ist der Physiker überzeugt. Sie baut nicht nur alles auf, sondern wird, so Greene, in fernster Zukunft auch alles zerstören: Am Ende zerfallen die Dinge. "Das Universum wird ein leerer und kalter Ort sein, der sich nicht an uns erinnert."

Guido Tonelli: Genesis. Die Geschichte des Universums in sieben Tagen
Eine Rezension von Michael Lange

Mit viel Fantasie und klassischer Bildung präsentiert der Physik-Professor Guido Tonelli eine neue Schöpfungsgeschichte. Nicht handelnde Gottheiten gestalten das Universum, sondern die Kräfte der Physik. Nach dem Vorbild des ersten Buches Mose im Alten Testament fasst er die Vorgänge, die zur Entstehung des Universums führten, in sieben Tagen zusammen.

Es beginnt mit einem hauchdünnen Schaum. Darin Myriaden winziger Fluktuationen. Das Bild erinnere ihn an die "Ursuppe der Mythen", schreibt Tonelli, wobei unklar bleibt, was er damit meint. Aber Erklärungen sind in dieser Schöpfungsgeschichte nicht so wichtig. Es geht um die Verknüpfung neuer naturwissenschaftlicher Erkenntnisse mit den Bildern, die die Kultur der letzten Jahrtausende überliefert hat. So taucht aus dem Schaum, griechisch "aphros", die Göttin Aphrodite auf, die in der griechischen Sagenwelt Schönheit und Liebe verkörpert.

Die neue Genesis beginnt in kleinsten Schritten, die nur Bruchteile von Sekunden umfassen. Dann werden die Zeitabschnitte immer länger, von Minuten bis zu Jahrmillionen. Der letzte Schöpfungstag erstreckt sich schließlich über fünf Milliarden Jahre und beinhaltet die Entstehung der Sterne, der Planeten im Allgemeinen, der Erde im Besonderen, die Entwicklung des Lebens und die Geschichte der Menschheit.

Statt wie andere Kosmologie-Autoren, die den heutigen Forschungsstand für Laien vereinfachen und verständlich machen, legt Tonelli wenig Wert auf Didaktik. Die Physik liefert den Rahmen für eine Erzählung vom Ursprung des Universums. Nicht Götter spielen die Hauptrolle, sondern Energien, Kräfte und verschiedenste Elementarteilchen. Bei der Beschreibung lässt er seine Gedanken schweifen. Es fallen ihm Vergleiche und Metaphern ein, die zum großen Teil aus dem klassischen Bildungskanon stammen. So greift er gerne auf Beispiele aus Malerei oder Architektur zurück. Er beschreibt die Symmetrie der Elementarteilchen mit einem Gemälde von Caravaggio. Und zur kosmischen Hintergrundstrahlung fällt ihm die Klagemauer in Jerusalem ein.

Beim Geschichtenerzählen ist Tonelli jedoch im Vergleich mit überlieferten Mythen eindeutig im Nachteil. Zürnende, liebende oder eifersüchtige Götter bieten eindeutig mehr Spannung und Unterhaltung als physikalische Kräfte, die sich anziehen, abstoßen oder vereinigen. Dennoch versucht er sein Bestes, um es dem Alten Testament gleichzutun. Ähnlich wie bei seinem Vorbild aus der Bibel sind die Vergleiche und Sprachbilder nicht unbedingt wörtlich zu nehmen. Stattdessen geht es ihm um ein Gesamtgemälde, das Wissenschaft und Kultur vereint.

Das neue Buch "Genesis" liefert eine Mischung aus aktueller Physik und klassischer Kulturgeschichte. Wer sich für beides interessiert, wird Bekanntes entdecken, aber auch auf neue Gedanken stoßen. Als Physikbuch für Einsteiger ist "Genesis" allerdings ungeeignet. Seine Stärken sind die Philosophie und das Zusammenführen getrennter Gedankenwelten. Wie schon im Alten Testament geht es in diesem Buch nicht um Verständnis, sondern um ein neues Weltbild.

Außerdem empfiehlt das Sachbuch-Trio folgende Bücher: