Das Zeitalter der Unschärfe

Quantenphänomene in der Physik in den Jahren 1895 – 1945 geschichtlich verständlich aufbereitet.

Die Quantenmechanik ist das neue, auf dem Kontinent heiß diskutierte Forschungsthema. Es geht nicht um Fakten, die sich durch Experimente oder mathematische Argumente klären ließen. Die Fakten liegen offen zutage. Es geht um die Deutung der Fakten. Niels Bohr, Max Born, Paul Ehrenfest und weitere Physiker müssen sich auf eine philosophische Diskussion über Begriffsbildung einlassen. Was in Atomen geschieht, lässt sich nicht mit den hergebrachten Begriffen von Ort und Bewegung beschreiben. Die Formeln stehen da, fest und mathematisch schlüssig. Aber was bedeuten sie, wenn die alten Begriffe wie Ort und Geschwindigkeit nicht mehr gelten? Zu verschieden sind die Perspektiven. Bohr z.B. lässt Wellenbild und Teilchenbild gleichberechtigt – ja, sie widersprechen sich, aber sie ergänzen sich auch und ergeben gemeinsam ein vollständiges Bild des Geschehens in Atomen- so argumentiert Bohr. Die Kluft zwischen Theorie und Wirklichkeit scheint unüberbrückbar. Damals bei Einstein wunderte Heisenberg sich über die Frage: Was kommt zuerst, die Theorie oder die Beobachtung? Doch wohl die Beobachtung, hielt Heisenberg damals für selbstverständlich. Man muss sehen können, worüber man nachdenkt. Ist das nicht der Witz an empirischer Forschung? Erst die Theorie entscheidet, was man beobachten kann – so argumentieren andere Wissenschaftler. Im Verlauf so mancher Konferenz tritt die Konfliktlinie zwischen den Teilnehmern deutlich hervor: alte gegen neue Quantenphysik. Albert Einstein, Erwin Schrödinger, Max Planck, Hendrick Lorentz, die alten, verteidigen die etablierte Ordnung der klassischen Physik, in der die Wellen sanft rollen und die Teilchen sich auf stetigen Bahnen bewegen. Sie sind »Realisten«, sie wollen die Welt beschreiben, wie sie wirklich ist. Die jungen »Instrumentalisten«, allen voran Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli und Paul Dirac, sind begierig, die Quantenmechanik voranzutreiben, sie auf die offenen Fragen über Atome und Strahlung anzuwenden. Für alles, was nach Philosophie und Semantik riecht, fehlt ihnen das Verständnis. Es geht in diesem Zwist um nichts Geringeres als die Seele der Physik.

Durch die Machtergreifung Hitlers werden all diese wissenschaftlichen Strukturen verstört.

Einstein, überzeugter Pazifist, später in den USA, schreibt am 10.03.1933: Zur politischen Freiheit gehört die Freiheit der mündlichen und schriftlichen Äußerung politischer Überzeugung, zur Toleranz die Achtung vor jeglicher Überzeugung eines Individuums. Diese Bedingungen sind gegenwärtig in Deutschland nicht erfüllt. Es werden dort diejenigen verfolgt, die sich um die Pflege internationaler Verständigung besonders verdient gemacht haben, darunter einige der führenden Künstler. Er drängt Roosevelt zur Entwicklung einer Atombombe. Die jüngst entdeckte Kernspaltung könne zu »äußerst wirkungsvollen Waffen neuen Typs« führen, warnt er den Präsidenten und schlägt ihm einen Plan vor, die Erforschung der Kernspaltung für militärische Zwecke zu forcieren. Das Manhattan-Projekt verwandelt nicht nur die Vereinigten Staaten in eine Uranfabrik. Es verlangt die vereinten Kräfte dreier Staaten: Großbritanniens, Kanadas und der USA. Das Manhattan-Projekt wird viele der besten Physiker der Welt beschäftigen, darunter einige, die aus Deutschland oder einem mit ihm verbündeten Staat geflohen sind. Otto Frisch, inzwischen in England, rechnet aus, dass schon in 50 Kilogramm U-235 die Sprengkraft von 15 000 Tonnen TNT steckt. In einer genügend großen Menge Uran-235, der »kritischen Masse«, entwickelt sich daraus eine Neutronenkaskade, die eine Kettenreaktion in Gang setzt. Mit einer Urankugel von der Größe eines Handballs könnte man eine ganze Stadt zerstören. Oder viele Tage lang mit Strom versorgen, wenn man die Kettenreaktion kontrolliert ablaufen lässt. Die Angst, die Deutschen könnten schneller in der Entwicklung einer Atombombe sein, befeuert das Projekt, an dem schon bald 125 000 Menschen mitarbeiten. Einer von ihnen ist Niels Bohr, der auch aus Dänemark fliehen musste. Nicht einmal Albert Einstein konnte sich aus der Weltgeschichte heraushalten, auch er gab einen Anstoß zum Bau der Atombombe, was er später bereute. Das ist die dunkle Seite der Geschichte, die von den Rissen in Marie Curies Fingerkuppen zur Atombombe von Hiroshima führt. Doch keinem von ihnen gelang mehr ein Fortschritt, der mit der Quantenmechanik oder der Relativitätstheorie vergleichbar wäre.

3,5 Sterne

Der Autor hat wirklich sehr viel Recherchearbeit getätigt, um eine zusammenhängende Geschichte der Entwicklung der Physik von 1895 bis 1945 abzuliefern. Sind die ersten Kapitel, z.B. über die Curies, noch eher eigenständig, so verschmelzen die Geschichten in den späteren Kapiteln immer mehr. Genauso, wie die Arbeiten des einen Physikers von dem anderen fortgeführt wurden oder sie zumindest von ihm beeinflusst wurden (oder manchmal eben auch genau das Gegenteil hervorbrachten).

Auch die unterschiedlichen Forschungstypen werden beschrieben, so sind manche Physiker großartig im Nachdenken und ihre Arbeit überlappt sich schon fast mit der Philosophie. Andere widerum müssen Dinge durch Experimente herausfinden, nur das ist für sie das einzig Wahre. Welche Ausdauer beide Forschertypen beweisen mussten, um überhaupt zu einem Ergebnis zu kommen - ob das dann auch richtig oder doch falsch war ist erstmal gänzlich unerheblich - war mir gar nicht bewusst, wird aber von Tobias Hürter in diesem Buch sehr gut verdeutlicht.

Wenn Hürter dann allzu sehr ins Detail geht, ist es für mich als Laie doch manchmal auch unverständlich geworden und ich habe ganze Abschnitte übersprungen, um etwas später dann wieder einzusteigen. Insgesamt ein sehr gutes Buch für alle Physik-Interessierte. Und es beweist wohl, dass in keiner Wissenschaft "alles, was es zu erforschen gibt, schon erforscht wurde" - so wie es einige Fachleute um 1900 herum damals von der Physik dachten.