Sonntag, 14. August 2022

Auslese: Das Quantenrätsel
Die Revolution der Physik und ihre Folgen

Die Quantentheorie ist unsere täglicher Begleiter: Mobiltelefone oder das Internet beruhen auf ihren bizarren Gesetzen. Doch was bedeuten sie wirklich und was passierte, als ihre Entdeckung vor 100 Jahren unseren Blick auf die Welt für immer veränderte? Zwei neue Sachbücher geben Antworten.

Ralf Krauter im Gespräch mit Dagmar Röhrlich und Michael Lange | 12.12.2021

Albert Einstein spricht in einer berühmten Rede im Februar 1950 zur Frage des Atom-Wettrüstens.
Albert Einstein im Februar 1950 (picture alliance / dpa)
Vor 100 Jahren stellte ein Dutzend Physiker unser Weltbild auf den Kopf. Max Planck, Albert Einstein, Nils Bohr, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger und andere waren die Wegbereiter der Quantentheorie. Sie besagt, dass Materiebausteine wie Atome und Elektronen eine Wellennatur haben - mit der Folge, dass nur Wahrscheinlichkeitsaussagen über ihren Aufenthaltsort möglich sind und jede Beobachtung ihren Zustand verändert. Die Vermessung der Wirklichkeit, an der Generationen von Wissenschaftlern gearbeitet hatten, stieß plötzlich an fundamentale Grenzen. Unsere Vorstellung von Realität geriet ins Wanken. Heute gilt die Quantentheorie als die am genauesten bestätigte wissenschaftliche Theorie aller Zeiten - Mobiltelefone und Kernspintomographen, Internet und Satellitennavigation beruhen auf ihren kontraintuitiven Gesetzen. Doch ihre Interpretation gibt bis heute Rätsel auf.
Zwei neue Sachbücher schildern die historischen Ursprünge der Quantentheorie, das bewegte Leben und Wirken ihrer Väter sowie die abenteuerlichen Folgen ihrer gedanklichen Revolution: „Das Zeitalter der Unschärfe“ von Tobias Hürter und „Helgoland“ von Carlo Rovelli. Das DLF-Sachbuchtrio verrät, was sich zu lesen lohnt.
Die Cover der neuen Sachbücher von Tobias Hürter und Carlo Rovelli.
Die Cover der neuen Sachbücher von Tobias Hürter und Carlo Rovelli. (Ralf Krauter, Deutschlandfunk)

Tobias Hürter: "Das Zeitalter der Unschärfe"
Eine Rezension von Michael Lange

Es beginnt mit einer Promotionsfeier im Juni 1903 in Paris. Die Physikerin im schwarzen Kleid, Marie Curie, ist bereits 39 Jahre alt und auf dem Höhepunkt ihrer Karriere. Kurz nach dem Doktortitel wird sie bereits für den Nobelpreis vorgeschlagen.

Der Journalist Tobias Hürter, gelernter Mathematiker und Philosoph, präsentiert sie als fleißige, zielstrebige Frau, die gegen alle Widerstände die Hürden ihrer Zeit überwindet. Ihr Zuhause ist ihr Labor, in dem sie Schritt für Schritt die Geheimnisse der Atome und ihrer Strahlung enthüllt, ohne Rücksicht auf die eigene Gesundheit.

Ganz anders Max Planck, der in seinem großbürgerlichen Haus in Berlin hochrangige Gäste empfängt. Hürther beschreibt ihn als preußischen Pflichtmenschen, der sich eine jugendliche Begeisterung für die Physik erhalten hat. Beim Empfang spricht er am liebsten über wissenschaftliche Details, und als alle Gäste gegangen sind, setzt er die Gedanken, die er wie Puzzleteile seit Jahren im Kopf hin und her schiebt, neu zusammen. Mitten in der Nacht entwickelt er die Strahlungsformel, die akkurat den vorliegenden Messdaten entspricht. In seiner Begeisterung setzt er sich ans Klavier und intoniert Beethovens Ode an die Freude.

Physiker verändern die Welt  

Das Buch von Tobias Hürter ist keine historische Abhandlung und schon gar kein logisch aufgebautes Physikbuch. Die aneinandergereihten Szenen lesen sich wie die Geschichte einer Rockband. Drei völlig unterschiedliche Charaktere laufen sich über den Weg, lassen ihren Ideen freien Lauf und haben Spaß daran, die Wissenschaft ihrer Zeit aufzumischen. Nachdem Marie Curie, Max Planck und andere die Vorarbeit geleistet haben, stellen Einstein, Bohr und Heisenberg die Lehren der althergebrachten Physik auf den Kopf. Gemeinsam schaffen sie, was ihnen einzeln nie gelungen wäre.

Albert Einstein und der sechs Jahre jüngere Niels Bohr sind bei einer Begegnung in Kopenhagen so sehr in ihre Gespräche vertieft, dass sie gleich mehrfach an der richtigen Haltestelle vorbeifahren. Gerade, weil sie unterschiedlicher Meinung sind, schaffen sie ein Gedankengebäude, gegen das sich konservative Physiker noch lange wehren werden. Auch Bohr und der junge Überflieger Werner Heisenberg tauschen auf langen Spaziergängen ihre Gedanken aus. Sie sprechen über Physik, aber auch über Philosophie. Die mathematische Beschreibung ihrer Gedankenwelt entwickelt Heisenberg dann eines nachts alleine, bei einem Aufenthalt auf der Nordseeinsel Helgoland.

Am Ende explodiert die Bombe

Doch nach und nach treten dann neue Ideengeber auf den Plan, darunter Max Born, Wolfgang Pauli, Erwin Schrödinger und Paul Dirac. Die Diskussionen um die Deutung der Quantentheorie werden kontroverser und spalten die Quantenrevolutionäre in verschiedene Lager. Doch letztlich ist es die Politik, die die kreative Gemeinschaft auseinanderreißt. Die Vertrautheit vergangener Zeiten verschwindet. Was bleibt, ist gegenseitiges Misstrauen. Heisenberg arrangiert sich mit den Nationalsozialisten und versucht, eine Atombombe zu entwickeln. Einstein bewegt die US-Regierung zum Start des Manhattan-Projektes - und schließlich detoniert über Hiroshima die erste Atombombe.

Tobias Hürter hat einer vielfach erzählten Geschichte neue Spannung verliehen. Indem er die Lebensgeschichten verschiedener Genies neu zusammensetzt, entsteht ein romanhaftes Sachbuch, das sich beim Lesen mehr und mehr zum Pageturner entwickelt. Der Autor präsentiert die Größen der Physik in einem facettenreichen Zeitgemälde. Er interessiert sich weniger für Atomphysik und Quantentheorie, umso mehr für das kontroverse Ringen um Erkenntnis.
Das Zeitalter der Unschärfe
Die glänzenden und die dunklen Jahre der Physik 1895-1945
Von Tobias Hürter  
Klett-Cotta-Verlag, 400 Seiten, 25 Euro

Carlo Rovelli: "Helgoland - Wie die Quantentheorie unsere Welt verändert"
Eine Rezension von Dagmar Röhrlich

Die Welt um uns herum scheint vertraut. Stuhl, Schreibtisch, Computer, Brille – alles hat Form und Farbe und Gewicht. Jedenfalls denken wir das. Allerdings machte Werner Heisenberg vor fast 100 Jahren auf Helgoland eine seltsame Entdeckung: Physikalisch betrachtet sind wir und alles um uns herum so etwas wie - Illusion. Auf der kargen, baumlosen Insel, auf die sich der Physiker wegen seines schlimmen Heuschnupfens geflüchtet hatte, warf der 23jährige „als erster einen Blick in eines der schwindelerregendsten Geheimnisse der Natur“, schreibt Carlo Rovelli: die Quantentheorie. Er zitiert Heisenberg: „Im ersten Augenblick war ich zutiefst erschrocken. Ich hatte das Gefühl, durch die Oberfläche der atomaren Erscheinungen hindurch auf einen tief darunter liegenden Grund von merkwürdiger innerer Schönheit zu schauen“.

Um diese „merkwürdige innere Schönheit“ dreht sich das neue Buch Rovellis, der zu den weltweit führenden theoretischen Physikern zählt, denn die Quantentheorie ist die „mächtigsten Theorie“, die der Mensch entwickelt hat - und die, von der String-Theorie einmal abgesehen, vielleicht merkwürdigste. Denn obwohl wir sie tagtäglich nutzen, etwa sobald wir den Computer einschalten, weiß doch niemand, was sie wirklich bedeutet. Sie erklärt nicht, sondern ist vielmehr eine Methode, um unglaublich genaue Vorhersagen über das Verhalten von Materie und Energie zu machen.

Es braucht eine neue Sicht auf die Realität

Die Theorie entstand, weil Physiker wie Albert Einstein oder Max Planck - um nur zwei zu nennen - vor mehr als 100 Jahren bewiesen, dass die Realität um einiges seltsamer ist als gedacht. Wie funktioniert ein Atom, warum bewegen sich die Elektronen in festen Abständen und mit festgelegten Energien um den Kern - und warum in aller Welt „springen“ sie von einer Bahn auf die andere? Mit der klassischen Physik kam man im atomaren und subatomaren Bereich nicht weiter.

Doch die Quantentheorie ist rätselhaft. Selbst für die Leute, die sie erforschen. Das führt der Autor dankenswerterweise gleich zu Beginn aus. Ein geschickter Schachzug, denn es macht Mut weiterzulesen. Carlo Rovelli erklärt, dass die „quantische Welt“ eine vollkommen neue Sicht notwendig macht auf das, was wir Realität nennen. Die ist - so schreibt er - ein riesiges Netzwerk von Wechselwirkungen, in dem es keine Dinge gibt, sondern nur Beziehungen. Die Merkmale eines Objekts sind die Art, auf die sie auf andere Objekte einwirken.

Poetisches Schreiben über ein knallhartes Thema

Die Welt der Quanten sei luftiger als von der alten Physik erdacht, luftig wie „Burano-Spitze“ aus Venedig. Rovelli versteht sich aufs poetische Formulieren, selbst bei einem Hardcore-Thema wie diesem. Und dass er Schrödingers Katze nicht einem tödlichen Gift aussetzt, sondern einem Narkosemittel, so dass sie nur einschläft, das werden ihm alle Katzenfreunde danken - allen voran die Rezensentin, die dieses Buch wirklich gerne gelesen hat. Es ist spannend, informativ, unterhaltsam - man fühlt sich ein wenig wie der Mensch auf Flammerions Holzschnitt „Der Wanderer am Weltenrand“, der am Horizont seiner Welt mit den Schultern in der Himmelssphäre steckt und sieht, was sich dahinter befindet. Mit einem Minimum an wissenschaftlichen Fakten und Theorien gewährt Carlo Rovelli seinem Leser einen Blick in den schwindelerregenden Abgrund, in den Heisenberg als erster geblickt hat.
Helgoland
Wie die Quantentheorie unsere Welt verändert
Von Carlo Rovelli
Aus dem Italienischen übersetzt von Enrico Heinemann
Rowohlt Verlag, 207 Seiten, 22 Euro

Außerdem empfiehlt das Dlf-Sachbuchtrio:

Im Wald vor lauter Bäumen
Unsere komplexe Welt besser verstehen
Von Dirk Brockmann
dtv, 232 Seiten, 22 Euro

Rezension von Ralf Krauter
Einer der führenden deutschen Komplexitätsforscher erklärt, wie die Welt funktioniert, indem er persönliche Erlebnisse geschickt mit einer Einführung in die verschiedenen zentralen Aspekte der Komplexitätsforschung verknüpft: Netzwerktheorie, Kritikalität, Kipppunkte, kollektives Verhalten und Kooperation. Nachdem der Professor an der Humboldt-Universität die Essenz dieser Phänomene herausgeschält hat, erklärt er unter anderem, wie die Milliarden Fische in einem Schwarm ihre Bewegungen koordinieren, warum die Wagenburgmentalität von Querdenkern so schwer aufzubrechen ist und warum unsere Freunde immer mehr Bekannte haben als wir selbst. Alle, die mehr Durchblick haben wollen, bei den vielfältigen dynamischen Geschehnissen auf unserem Planeten – ob in der Ökologie, Ökonomie, Politik, Gesellschaft oder Pandemie-Bekämpfung – werden dieses Buch mit großem Interesse und Gewinn lesen.
Pandemien – Wie Viren die Welt verändern
Von Philipp Kohlhöfer, mit einem Vorwort von Christian Drosten
Verlag S. Fischer, 544 Seiten, 25 Euro

Rezension von Michael Lange
Ein Sachbuch wie ein Krimi, vollgestopft mit interessanten Details, Rückblicken und Ideen, die die vieldiskutierte Corona-Pandemie in neuem Licht erscheinen lassen. Rasant, gut recherchiert, einfallsreich, und ganz nah dran an den Wissenschaftlern, besonders an Christian Drosten, den der Autor immer wieder begleitet hat. Philipp Kohlhöfer entführt uns in eine Fledermaushöhle, erklärt anschaulich die PCR-Methode zum Virusnachweis und die Herdenimmunität in der Rinderzucht. Das Ganze lockert er immer wieder auf mit spielerischen Verweisen auf die Pop-Kultur: Walking Dead, Game of Thrones und sogar Modern Talking – auch nach über 30 Jahren noch immer grauenhaft. Ein Buch, wie die Pandemie, voller Überraschungen.
Die Wellen des Lichts
Christiaan Huygens und die Erfindung der modernen Naturwissenschaft
Von Hugh Aldersey-Williams
Aus dem Englischen übersetzt von Elsbeth Ranke und Sabine Reinhardus
Hanser Verlag, 496 Seiten, 28 Euro

Rezension von Dagmar Röhrlich
1629 wurde Christiaan Huygens in den Niederlanden geboren. Er war Astronom, Mathematiker und Physiker, entdeckte den Saturnmond Titan, entwickelte eine Wellentheorie des Lichts und baute die exaktesten Pendeluhren seiner Zeit – um nur einen kurzen Auszug über sein Schaffen zu geben. Doch obwohl er zu den großen Naturforschern seiner Zeit gehört, kennt heute kaum jemand diesen ungewöhnlichen Mann. Das will Hugh Aldersey-Williams ändern. Er porträtiert in seinem Buch „Die Wellen des Lichts“ Christiaan Huygens, der sich als erster professioneller Naturwissenschaftler sah, seine ebenso außergewöhnliche Familie und die politische und kulturelle Entwicklung jener Zeit. Es gibt sicherlich mitreißender geschriebene Wissenschaftlerporträts als dieses, doch die Fleißarbeit, die darin steckt, ist beeindruckend und macht das Buch lesenswert. Denn in dieser Zeit wurden die Grundlagen für die Aufklärung gelegt – und damit für unser Leben heute.