World

Was die Welt im Innersten zusammen hält

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Am Anfang war das Teilchen

Mit abstrakten Gedanken und der Mathematik als Sprache begannen er und eine kleine Gruppe von Physikern zu Beginn des letzten Jahrhunderts, die gesamte Sicht auf die materielle Welt zu revolutionieren. Die westliche Welt hatte bis zu jener Zeit eine zunehmend materialistische Einstellung zur Wirklichkeit entwickelt. Nun begann die Forschung in der Physik, ein neues Bild der materiellen Wirklichkeit zu zeichnen. Heisenberg selber formulierte in einem Vortrag den sich offenbarenden Zwiespalt der neuen Forschung so:

 „Bis jetzt hatten wir immer an die alte Vorstellung des Demokrit geglaubt, was man mit dem Satz umschreiben kann: Am Anfang war das Teilchen (…) aber vielleicht gab es gar keine kleinsten Teilchen, die man nicht mehr teilen kann (…). Aber was war dann der Anfang? Ein Naturgesetz, Mathematik, Symmetrie? Am Anfang war die Symmetrie. Das klang nach Platons Philosophie im Timaios.“ [1]

Für Demokrit waren die Bausteine der Materie kleinste Teilchen, ein kleines unteilbares Stück unsichtbare Materie, aus dem sich die sichtbare Welt zusammensetzt. Diese Vorstellung war Grundlage der materialistischen Weltsicht der westlichen Welt. Durch die Entdeckung der subatomaren Welt erfuhr diese Sicht eine langsame Wandlung. Neue Forschungsergebnisse zeigten, dass das Atom in Wirklichkeit nicht aus einer einheitlichen Substanz besteht, sondern größtenteils leer ist. Es entwickelte sich die Vorstellung vom Atom als Planetensystem bestehend aus einem Atomkern und den Elektronen, die um diesen Kern kreisen. Es sollte sich jedoch noch zeigen, dass die Wirklichkeit dieser „kleinen Welt“ sehr viel rätselhafter und paradoxer ist, als es in dieser Vorstellung den Anschein hat.

Atome sind kleine Planetensysteme

Der Physiker und Mathematiker Arnold Sommerfeld sah in den Atomen kleine Planetensysteme. Der Atomkern ist das Zentrum und die Elektronen bewegen sich in festen Bahnen um diesen Kern. Als Physikstudent war es eine der ersten Aufgaben des jungen Heisenberg, für die Elektronenbahnen einen mathematischen Ausdruck zu finden. Jedoch passten Heisenbergs mathematische Formulierungen absolut nicht zu Sommerfelds Vorstellungen. In den Berechnungen und später auch in der Experimentalphysik entwickelte sich die Vorstellung, dass die Materie eine Art Doppelnatur hat. Heisenbergs Berechnungen führten zu der umstrittenen Erkenntnis, dass es statt Elektronenbahnen Aufenthaltswahrscheinlichkeiten für Elektronen im Atom gibt. Die Elektronen selbst entstehen erst im Moment der Beobachtung. Albert Einstein prüfte Heisenbergs Berechnungen und überzeugte sich von ihrer Fehlerlosigkeit. Die Interpretation des jungen Heisenberg konnte er dennoch nicht akzeptieren.

Doch selbst diese Teilchen, diese Bestandteile der Atome, sind aus noch kleineren Teilchen zusammengesetzt, ließen sich weiter zerlegen. Und auch das war noch nicht die ganze Wirklichkeit.

Neue Erkenntnisse in der Untersuchung der Natur des Lichtes und andere mathematische Ansätze untermauerten Heisenbergs Vermutungen. Die Vorstellung von den Atomen als kleinste unteilbare Kugeln aus Materie veränderte sich. Raum und Zeit waren in Einsteins Relativitätstheorie in eine neue Beziehung zueinander getreten. Nach der klassischen griechischen Naturphilosophie gab es im Raum eine „Substanz“, die mit dem Wasser verglichen wurde, in der sich die Veränderungen über die Zeit kontinuierlich vollziehen. Daraus wurde nun ein Quantenfeld, das ganz andere Effekte zeigt, als sich durch die klassische Physik voraussagen lässt.

Die Welt entsteht mit der Beobachtung

Darauf beruhende Gedankenexperimente, die als „Schrödingers Katze“ berühmt wurden, hinterfragten die Beständigkeit unserer materiellen Wirklichkeit. Es waren allerdings lediglich Gedankenexperimente ohne Auswirkung auf die täglich erlebte Wirklichkeit. Bei der Erarbeitung der Quantenfeldtheorie gelangten die Physiker zu der Ansicht, dass es Felder sind, die aus einem undefinierbaren Zustand reiner Potentialität bestehen. Quantenfelder sind keine Materie im herkömmlichen Sinn, sondern bestehen aus „Wirks“, wie der Heisenbergschüler Hans Peter Dürr es nannte. Damit wurde aus der Physik der Teilchen eine Physik der Wechselwirkungen.

Nach Heisenberg wurde die Erscheinung der Materie an die Erwartung und Beobachtung der Menschen gekoppelt. Das Feld aus potentieller Substanz formt sich nach den Erwartungen des Beobachters zu realer Substanz. So wird es zumindest auf der Ebene der Quantenfelder im Experiment sichtbar. Vielleicht lässt diese Erkenntnis die Vorstellung der indischen Philosophen, die unsere Welt als Scheinwelt, als Maya beschreiben, in einem neuen Licht erscheinen.

In der für uns sichtbaren Welt scheint die Erwartung ebenfalls die Wirklichkeit zu formen, hier allerdings mit größerer Trägheit. Bauwerke wie die Pyramide von Gizeh, die bis heute Wallfahrtsort und Geheimnis menschlichen Wirkens ist, waren schon in der Antike weit über ihre Grenzen bekannt. Ihre Wirklichkeit für die Menschheit hat schon fast etwas Zeitloses. Sie zeigt, dass der Mensch und die von ihm gestaltete Materie schon sehr lange eng miteinander verwoben sind und nicht nur in der Sichtbarkeit, sondern auch philosophisch eine lange wechselvolle Geschichte miteinander teilen. Kulturelle Symbole menschlichen Wirkens können oft über tausende von Jahren ihre Wirkung im Menschen und seiner Welt entfalten.

Im Anfang war die Symmetrie

Die Vorsokratiker entwickelten ihre Philosophien entlang der sinnesorganischen Wahrnehmung der Natur. Ihre Bilder vom Aufbau der Welt wurden weitgehend direkt aus der Naturbeobachtung mit äußeren und inneren Sinnen abgeleitet. Die Erkenntnis der Wirklichkeit, die sich daraus entwickelte, blieb für jeden nachvollziehbar, der seine Sinnesorgane in entsprechender Weise zu gebrauchen wusste. Mit Platon und seiner Ideenwelt wurde das Denken vorherrschend und nahm seinen Platz neben der naturphilosophischen Betrachtung ein. Für Platon waren die Grundlagen der Materie keine kleinen Kugeln, sondern Kräfte. Die Materie war aufgebaut aus den sogenannten Platonischen Körpern. Er ordnete den Elementen Erde, Wasser, Luft und Feuer vier Grundkräfte zu und jeder von ihnen einen Platonischen Grundkörper, eine Symmetrie. Das Feuer entspricht zum Beispiel der Pyramide und die Erde dem Kubus.

Die neuere Physik knüpft in gewissem Ausmaß an diese Vorstellung an. Sie ist eine Physik der Wechselwirkung. Wenn wir – zum Vergleich – eine Menschengruppe beobachten, dann stand bislang der einzelne Mensch im Fokus, die Analyse seiner Erscheinung, Anatomie und Form. Die Wissenschaft fragte nach dem Bauplan und „Material“ der Körper. Nach der „neuen Physik“ ist nun eher die Interaktion zwischen den Menschen interessant. Was durch ihren Austausch untereinander sichtbar wird, und ob es vielleicht einen „Plan“, ein Gesetz gibt, das die Entwicklung der Interaktion beschreiben kann. Diesem Plan liegen dann vielleicht bestimmte Symmetrien zugrunde, die wie Naturgesetze wirken. Um diese Wechselwirkungen näher zu erforschen, trat die abstrakte Mathematik an die Stelle der naturphilosophischen Betrachtung.

Die Abstraktion

Platon öffnete mit seinem Denken eine Tür ins Abstrakte, in Gebiete, die der sinnesorganischen Wahrnehmung verschlossen sind. Die Mathematik ist ein Instrument, das die Gesetzmäßigkeiten dieser Welt sichtbar machen will. Sie ist in der Lage, einem Menschen, der ihre Sprache versteht, zu zeigen, was in Bereichen geschieht, die der sinnesorganischen Wahrnehmung nicht mehr zugänglich sind. Es gibt Mathematiker, die der festen Überzeugung sind, dass Gott selbst „Mathematiker“ ist.

Doch nicht alle sind der Überzeugung, dass dieser Weg gefahrlos gegangen werden kann. Der Forschung mit Hilfe mathematischer Abstraktion, wie zum Beispiel Isaac Newton sie betrieb, setzte Johann Wolfgang von Goethe eine Forschung mit Hilfe der sinnesorganischen Wahrnehmung entgegen. Er hielt den abstrakten Weg für zu gefährlich. Auch Werner Heisenberg stand aufgrund seiner intensiven Forschungen über Goethes Schriften der Abstraktion kritisch gegenüber. Er musste allerdings erkennen, dass es aufgrund der historischen Entwicklung der Wissenschaft für die Menschheit an dieser Stelle kein Zurück zu Goethes Forderungen mehr gab.

Die Entdeckung der Kernspaltung führte sehr schnell zum Abwurf der ersten beiden Atombomben. Hier zeigte sich das ganze Dilemma einer abstrakten Wissenschaft, die von Menschen betrieben wird, die nicht die Tiefe dessen erfassen, was sie tun. Heisenberg sah sich mit der Schuldfrage des Wissenschaftlers konfrontiert.

Die Wissenschaft im ewigen Strom der Erkenntnis

Die Gefahr der Abstraktion besteht darin, dass durch Entdeckungen in der Wissenschaft Möglichkeiten geschaffen werden, durch die sich die Menschheit selbst vernichten kann. Werner Heisenberg hat den Bau der Atombombe im Nationalsozialismus zu verhindern gewusst.

Nach einer langen Diskussion mit seinen Kollegen ließ sich für ihn die Frage des Schuldig-Werdens nicht abschließend klären. Er sah die Wissenschaft in ihrer Dynamik und Geschichte als einen eigenständigen Entwicklungsstrom an, in den ein Wissenschaftler zu seiner Zeit eintaucht und aus dem er sich mit seinem Tod wieder löst.

Hinter diesem Entwicklungsstrom wirkt eine Wahrheit als Kraft oder Potentialität, die Heisenberg in seinen philosophischen Schriften an einem bestimmten Punkt seiner Berechnungen zur Quantentheorie andeutete:

„Der Energiesatz hatte sich in allen als gültig erwiesen, und so konnte ich an der mathematischen Widerspruchsfreiheit und Geschlossenheit der damit angedeuteten Quantenmechanik nicht mehr zweifeln. Im ersten Augenblick war ich zutiefst erschrocken. Ich hatte das Gefühl, durch die Oberfläche der atomaren Erscheinungen hindurch auf einen tief darunterliegenden Grund von merkwürdiger innerer Schönheit zu schauen, und es wurde mir fast schwindelig bei dem Gedanken, dass ich nun dieser Fülle von mathematischen Strukturen nachgehen sollte, die die Natur dort unten vor mir ausgebreitet hatte.[2]

Der Mystiker Jacob Böhme schreibt in seinem Buch Aurora oder die Morgenröte im Aufgang, dass 15 Minuten einer Schau in die geistigen Hintergründe den Menschen mehr lehren als ein ganzes universitäres Studium. In solchen Augenblicken erkennt der Mensch jene Kräfte, die die Welt im Innersten zusammenhalten.

Die Weltformel

Eine ähnliche innere Schau mag Werner Heisenberg vor allem in den letzten Jahren seines Lebens dazu veranlasst haben, an einer Weltformel zu arbeitet. Ausgehend von der Vorstellung Platons, dass sämtliche Materie mathematischen Gesetzen folgt, suchte er nach einer Möglichkeit, Relativitätstheorie und Quantenphysik mathematisch zusammenzuführen.

Das mag dem Quantenfeld, jenem Urgrund der Wissenschaft geschuldet sein, dem sich Werner Heisenberg verpflichtet fühlte. In ihm sah er die Potentialität, über die sichtbare Welt hinauszuwachsen. Dieser Impuls gipfelt vielleicht in dem mythologischen Traum, das Morgenrot einer neuen Welt herbeizuführen, in der die Gefahr jeder Abstraktion überwunden ist.

 

Literatur:

Platon, Timaios, in: Gesammelte Werke. https://books.apple.com/de/book/platon-gesammelte-werke/id1176539779

Heisenberg, Werner, Gesammelte Werke, Band III: Der Teil und das Ganze, Gespräche im Umkreis der Atomphysik; Die Tendenz zur Abstraktion in der modernen Kunst und Wissenschaft, München 1985,

Heisenberg, Werner, Gesammelte Werke, Band I: Gedanken der antiken Naturphilosophie in der modernen Physik; Platons Vorstellungen von den kleinsten Bausteinen der Materie und die Elementarteilchen der modernen Physik, München 1985

Heisenberg, Werner, Gesammelte Werke, Band II: Das Naturbild Goethes und die technisch-naturwissenschaftliche Welt; Sprache und Wirklichkeit in der modernen Naturwissenschaft, München 1985

 


[1] Heisenberg, Werner, Der Teil und das Ganze, München 1969, E-Book Ausgabe, 9. Auflage 2012, S. 387 ff.

[2] Heisenberg, Werner, Der Teil und das Ganze, München 1969, E-Book Ausgabe, 9. Auflage 2012, S. 183 ff.

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