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Folge 40: Ein neues Verständnis vom Universum

Folge 40: Ein neues Verständnis vom Universum

Ist die Natur sprunghaft statt beständig? Sind Zeit und Raum wirklich relativ? Zu Beginn des 20. Jahrhunderts begründeten die Entdeckungen von Max Planck und Albert Einstein ein neues Verständnis vom Universum.

Es ist eine erstaunliche Karriere, die der "Quantensprung" gemacht hat. Der Ausdruck dient dazu, außerordentliche Neuerungen zu beschreiben. Der Fiskalpakt? "Ein Quantensprung für Europa", findet Rainer Brüdele. Der neue Luxus-Kleinwagen eines schwäbischen Autobauers? "Ein optischer Quantensprung", jubelt die Fachpresse. Und selbst der Regionalfußball erlebt in der Berichterstattung bisweilen Quantensprünge - etwa, wenn ein Kicker von einer neuen Position aus besser spielt als je erwartet.
Kulturgeschichte der Menschheit


Auf seinem Weg von der Wissenschafts- in die Umgangssprache hat der Quantensprung einen erstaunlichen Bedeutungswandel mitgemacht. Dabei wissen die meisten, die von ihm reden, nicht, was sich eigentlich dahinter verbirgt.

Höhere Physik:
Die Sache ist nicht einfach, denn sie hat mit höherer Physik zu tun. Das physikalische Konzept des Quantensprungs resultiert aus der Quantentheorie und ist eine Entdeckung des deutschen Physikers Max Planck (1858-1947). Planck, der das Verhalten von Wärmestrahlung erforschte, entdeckte 1900: Strahlung wird nicht kontinuierlich, sondern in Energiepaketen - den Quanten - emittiert. Das Verhalten eines einzelnen Quants lässt sich prinzipiell nicht vorhersagen, weil es dafür keine erkennbare Ursache gibt. Es sind nur statistische Wahrscheinlichkeitsaussagen möglich.

Stetigkeit widerlegt:
Der Quantensprung bezeichnet somit den Übergang zwischen zwei Werten einer physikalischen Größe im atomaren Bereich. Gleichzeitig ist er Ausdruck des Bruchs mit dem philosophischen Prinzip der Stetigkeit natürlicher Vorgänge, das bis dahin in der klassischen Physik wie in der Philosophie galt. Diesem Prinzip zufolge konnte es in der Natur keine sprunghaften Veränderungen geben - doch genau das hatte Planck nun widerlegt.

Nobelpreis für Planck:
Am 14. Dezember 1900 stellte der 42-Jährige auf der Sitzung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft seine Erkenntnisse vor, acht Jahre später erhielt er für seine Begründung den Nobelpreis für Physik. Plancks Quantentheorie brachte das Weltbild der klassischen Physik ins Wanken und legte einen entscheidenden Grundstein für die moderne Wissenschaft und Technik: Ohne seine Erkenntnisse gäbe es wohl die gesamte Mikroelektronik nicht, keinen Laser und keine Energiesparlampen.
Entdecker von Albert Einstein:
Noch ein weiterer Verdienst kommt Max Planck zu: Er zählte zu den Entdeckern von Albert Einstein (1879-1955) und gehörte zu den ersten prominenten Naturwissenschaftlern, die dessen Relativitätstheorie 1905 unterstützten. Zu diesem Zeitpunkt war der Physiker mit der imposanten Haarmähne der Öffentlichkeit noch unbekannt. Doch das Jahr 1905, Einsteins "annus mirabilis" (Wunderjahr), sollte alles verändern.

Spezielle Relativitätstheorie:
In rascher Folge veröffentlichte der erst 26-Jährige mehrere revolutionäre Arbeiten, darunter die Spezielle Relativitätstheorie mit der weltberühmten Formel E = mc. Unter der Annahme, dass die Lichtgeschwindigkeit die Tempogrenze unseres Universums darstellt, erklärte er darin die Relativität von Raum und Zeit.

Geschwindigkeit des Lichts:
Einstein, der seine Erkenntnisse durch bloße Überlegung gewann, stellte folgende Theorie auf: Angenommen, in einem sehr schnellen Zug wird genau in der Mitte ein Lichtblitz ausgelöst. Das Licht breitet sich nach vorne und hinten gleich schnell aus und trifft also gleichzeitig am vorderen und hinteren Ende des Zuges auf - so sieht es der Fahrgast im Zug. Ein Beobachter an der Bahnstrecke sieht auch, wie das Licht sich in beide Richtungen ausbreitet. Das hintere Ende des Zuges kommt aber dem Licht entgegen, während der vordere Teil des Zuges enteilt. Also kommt das Licht hinten eher an als vorne. Sehen kann man das nicht, weil der Unterschied viel zu gering ist. Aber mit sehr genauen Uhren kann man es messen.

Berühmte Formel:
Gleichzeitigkeit ist also relativ. Für den Fahrgast im Zug trifft das Lichtsignal gleichzeitig am vorderen und hinteren Ende des Zuges ein; für den Beobachter an der Bahnstrecke eher am hinteren Ende als am vorderen. Der Bahnsteigbeobachter sieht eine Zeitspanne zwischen beiden Ereignissen, der Zugbeobachter nicht. Also sind auch Zeitspannen relativ. Und: Um eine Strecke zu messen, muss man gleichzeitig ihren Anfang und ihr Ende feststellen, also sind auch räumliche Strecken relativ, je nach Beobachtungssituation unterschiedlich. Raum und Zeit sind relativ, also ist alles, was wir beobachten und uns vorstellen können, relativ. Etwas später bezog Einstein auch die Masse, also die Trägheit von Körpern, mit ein, was ihn zu seiner Formel E = mc brachte: Energie gleich Masse mal Lichtgeschwindigkeit hoch zwei.

Theorie erfüllt sich:
Der Weltöffentlichkeit schlagartig bekannt wurde der Physiker, als sich 1919 eine der wesentlichen Voraussagen der weiterführenden Allgemeinen Relativitätstheorie bestätigte. Dieser Theorie zufolge krümmen große Massen den Raum selbst, so dass auch das Licht abgelenkt wird. Genau diese Ablenkung wurde 1919 während einer Sonnenfinsternis bei Sternen nahe der vom Mond verdeckten Sonne beobachtet.

Noch heute aktuell:
Für seine Arbeiten erhielt Albert Einstein 1921 den Nobelpreis für Physik, und noch heute sind sie in der Forschung aktuell. Für unser Weltbild und in der Geschichte der Aufklärung dürfen sie sicher als ein Höhepunkt und gleichzeitig als Wendepunkt gelten: Indem Einstein Gesetzmäßigkeiten in Bereichen, die unserem Verständnis kaum oder gar nicht zugänglich sind, aufzeigte, relativierte er ungewollt ein zentrales Anliegen der Aufklärung: mit dem Verstand das Unbegreifliche und Mysteriöse vollständig zu verdrängen.
Weitere Beiträge der Serie auf www.volksfreund.de/geschichte
Extra

Mit Albert Einstein sind wir, gemessen an historischen Dimensionen, gewissermaßen in der Gegenwart angekommen. Unsere Serie "Kulturgeschichte der Menschheit" war der Vorgeschichte gewidmet. Sie setzte ein bei den zivilisatorischen Anfängen in der Jungsteinzeit, und sie endet jetzt dort, wo Geschichte realer Erfahrungshorizont noch lebender Menschen ist. Als Einstein 1955 starb, hatten die ältesten unserer Leser längst das Erwachsenenalter erreicht. Als Kinder hatten sie vielleicht schon den Ersten Weltkrieg, den Untergang des deutschen Kaiserreiches, die Weimarer Republik und das Entstehen der Sowjetunion erlebt. Für noch mehr Zeitgenossen sind Nazidiktatur und Holocaust, Stalinismus, Zweiter Weltkrieg, Wirtschaftswunder, Kalter Krieg und atomarer Overkill prägende Lebenserfahrungen. Für deren Kinder wiederum ist auch das bereits Geschichte, waren vielmehr Vietnamkrieg, 68er-Bewegung oder Entkolonialisierung der Dritten Welt dominantes Geschehen. Für die Enkel und/oder Urenkel schließlich beginnt jüngste Geschichte mit dem Zusammenbruch des Sowjetreiches, deutscher Wiedervereinigung, Globalisierung, digitaler Revolution oder Klimakrise. Menschliche Geschichte ist ein fließender Prozess, ihre Gliederung nach Epochen und Umbruchsmomenten entsteht erst im Rückblick. Im sechsten Jahrhundert begann das Mittelalter, mit dem 16. die Neuzeit, mit dem 20. die Moderne. In welchem Zeitalter leben wir heute? In der "Postmoderne", sagt man behelfsmäßig. Demnächst wird wohl eine neue Generation zumindest für Moderne und Postmoderne neue Bezeichnungen einführen, weil nun mal jede Gegenwart Moderne ist. Gleichwohl benötigen die jeweils Nachgeborenen solch eine Strukturierung, um sich überhaupt im gewaltigen Kosmos der Historie zurechtzufinden. Naturgemäß muss eine Artikelreihe wie diese Mut zur Lücke haben. Denn 40 Zeitungsseiten sind zwar eine Menge, können aber doch nur einige wenige markante Punkte, besondere Abschnitte oder wirkmächtige Entwicklungen aus gut 30 000 Jahren Zivilisationsgeschichte herausgreifen. Ebenso naturgemäß lässt sich über die getroffene Themenauswahl streiten. Andere Autoren hätten vielleicht andere Aspekte hervorgehoben oder sie unter anderen Blickwinkeln beleuchtet. Ziel unserer Reihe konnte und sollte keine wissenschaftliche Gesamtdarstellung für Kenner sein. Sie war gedacht als möglichst spannende Lektüre und lesefreundliche Orientierungshilfe für Laien auch und gerade ohne akademische Vorbildung. Wenn es gelungen ist, das Interesse an einzelnen Aspekten oder auch dem Verlauf der Geschichte zu wecken und zum Nachdenken über unser aller Herkommen und Gewordensein anzuregen, hat diese Serie ihren Zweck erfüllt. Andreas PechtImpressum:


Der Text dieser Seite entstand auf Basis eines Vortrages, den Stephan von den Benken im Rahmen der Akademie der Marienberger Seminare gehalten hat. Die Textbearbeitung für den Abdruck in der Zeitung haben Andrea Mertes und Andreas Pecht übernommen. Für den Inhalt verantwortlich: Marienberger Seminare e.V. Der 80-minütige Originalvortrag ist als Audio-CD mit bebildertem Begleitheft zu beziehen bei Marienberger Seminare e.V., Telefon 02661/6702, Info: www.marienberger-akademie.de Die TV-Serie "Kulturgeschichte der Menschheit" ist eine Kooperation der Marienberger Seminare mit mehreren Regionalzeitungen. Sie wird gefördert vom Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Jugend und Kultur des Landes Rheinland-Pfalz. red