Die Physiker und der Elfenbeinturm: Wahr oder gut erfunden?

Von Otto Sager

Wahr oder gut erfunden? Gibt es den Elfenbeinturm oder will man damit die Forscher als Sonderlingen abstempeln? Sind die Aussagen der theoretischen Physik wahr oder fehlt der experimentelle Beweis? Können Physiker einen Beitrag leisten zu religiösen oder philosophischen Fragestellungen? Und wie verhalten sie sich bei den grossen Herausforderungen der heutigen Zeit: Gentechnik, Digitalisierung, Klimawandel? Damit einher geht die Frage nach der Verantwortung der Wissenschaftler.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Books on Demand
• Erscheinungsdatum: 5. Mai 2021
• ISBN: 9783752680379

Otto Sager

Otto Sager; Dr.sc.nat., geboren in Zürich, humanistisches Gymnasium in Einsiedeln. Studium der Physik an der ETH-Zürich. Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Hochfrequenztechnik der ETH, später Ingenieur-Physiker in der Industrie. Weiterbildung in Betriebswirtschaft, Mitglied der Konzernleitung in einem schweizerischen Industriekonzern. Später war er in der Management-Ausbildung tätig. Im Ruhestand verfasste er verschiedene Bücher zur Geschichte der Naturwissenschaften. Otto Sager ist verheiratet und Vater zweier erwachsenen Söhne. Er lebt in Zollikon bei Zürich.

Buchvorschau

Zu diesem Buch

‘Wahr oder gut erfunden?’ ist der Untertitel zu diesem Buch. Gibt es den Elfenbeinturm oder will man damit die Forscher als Sonderlingen abstempeln? – Sind die Aussagen der theoretischen Physik wahr oder fehlt der experimentelle Beweis? – Können Physiker einen Beitrag leisten zu religiösen oder philosophischen Fragestellungen? – Und wie verhalten sie sich bei den grossen Herausforderungen der heutigen Zeit: Gentechnik – Digitalisierung – Klimawandel? – Und wie versuchen Politiker Forscher für ihre Zweck einzuspannen? – Dies sind die Themen, die in diesem Buch behandelt werden. Dabei stehen folgende Fragestellungen im Vordergrund: Kann das hoch entwickelte Gehirn des Menschen die Natur in ihren Grundfesten erkennen oder nicht? – Gibt es eine wertfreie Physik, die nur das Ziel kennt, Wissen zu vermehren? – Damit einher geht die Frage nach der Verantwortung der Wissenschaftler. – Wenn ein Forscher einzig für seine Aufgabe lebt und sich um die gesellschaftlichen Folgen seiner Tätigkeit nicht kümmert, dann arbeitet er im Elfenbeinturm. Der praktische Wissenschaftler – oder der Ingenieur – trägt die Verantwortung für sein Tun und die Folgen seiner Entwicklungen. Wertneutrales Wissen gibt es hier nicht. Am Schluss geben die Dichter Bert Brecht, Michael Frayn, Heinar Klipphardt und Friedrich Dürrenmatt in Theaterstücken ihre Sicht der Physiker und deren Aufgaben in der Gesellschaft wieder. Die Komödie ‚Die Physiker‘ bildet den Abschluss dieses Buches, wobei sich alle ihre Gedanken machen können, ob die heutige Welt eine Irrenanstalt sei.

Inhalt

Vorwort

Die Physiker im Elfenbeinturm

Hawking und Laughlin

Die Physiker und das anthropische Prinzip

Nussbaumer und Gassner

Die Physiker und die Krise im Elfenbeinturm

Weinberg und Hossenfelder

Die Physiker und die Religion

Einstein und Lemaître

Die Physiker und die Philosophie

von Weizsäcker und Feynman

Die Physiker und die Psychologie

Pauli und Jung

Die Physiker und die Kommunikation

Dirac und Scherrer

Die Physiker und die Biophysik

Schrödinger und Watson

Die Physiker und die Digitalisierung

Leonardo und Zuckerberg

Die Physiker und der Klimawandel

Capra und Gates

Die Physiker und die Politik

Archimedes und Heisenberg

Die Rolle der Physiker im Theater

Brechts ‘Galilei’

Frayns ‘Heisenberg’

Kipphardts ‘Oppenheimer’

Dürrenmatts ‘Möbius’

Glossar

Für meine Frau

Ingeborg

und unsere Familie

Thomas, Silvia, Stephan, Rita

Christoph, Nicole, Ron, Nick

se non è vero, è ben trovato

(Giordano Bruno 1548-1600)

Vorwort

‘Wahr oder gut erfunden?’ ist der Untertitel zu diesem Buch. Gibt es den Elfenbeinturm oder will man damit die Forscher als Sonderlingen abstempeln? – Sind die Aussagen der theoretischen Physik wahr oder fehlt der experimentelle Beweis? – Können Physiker einen Beitrag leisten zu religiösen oder philosophischen Fragestellungen? – Und wie verhalten sie sich bei den grossen Herausforderungen der heutigen Zeit: Gentechnik – Digitalisierung – Klimawandel? – Und wie versuchen Politiker Forscher für ihre Zweck einzuspannen? – Dies sind die Themen, die in diesem Buch behandelt werden. Beim Schreiben haben mich immer wieder folgende Fragestellungen beschäftigt:

Kann das hoch entwickelte Gehirn des Menschen die Natur in ihren Grundfesten erkennen oder nicht? – Sind die Begriffe und Erfahrungen, die wir aus unserer Umwelt benutzen, universell gültig? – Dies ist die Position des wissenschaftlichen Realismus. Ohne den Glauben an eine real existierende Aussenwelt, die man mit wissenschaftlichen Methoden erforschen kann, ist eine sachlich begründete Physik kaum denkbar. Diese Vorstellungen von der Aussenwelt sind aber nicht objektiv überprüfbar, sie sind höchstens ein brauchbares Modell oder ein nützliches Konstrukt unseres Geistes. Für Physiker, die diese Auffassung vertreten, enthält der wissenschaftliche Realismus anthropologische Elemente, die keinen Platz in der Physik haben sollten. Auch die Astronomen wollen keine anthropologischen Elemente zulassen, glauben aber an eine real existierende Aussenwelt, die man mit immer besseren Beobachtungsinstrumenten erforschen kann.

Gibt es eine wertfreie Physik, die nur das Ziel kennt, Wissen zu vermehren? – Damit einher geht die Frage nach der Verantwortung der Wissenschaftler. Ein Forscher, der einzig für seine Aufgabe lebt und sich um die gesellschaftlichen Folgen seiner Tätigkeit nicht kümmert, arbeitet im Elfenbeinturm, um diese Metapher zu gebrauchen. Für Bert Brecht muss der Physiker sich um die gesellschaftlichen Belange kümmern. Er legt deshalb Galileo Galilei folgende Aussage in den Mund: «Ich halte dafür, dass das einzige Ziel der Wissenschaft darin besteht, die Mühseligkeit der menschlichen Existenz zu erleichtern. Wenn Wissenschaftler sich damit begnügen, Wissen um des Wissens willen anzuhäufen, kann die Wissenschaft zum Krüppel gemacht werden.» Um aber Wissen produktiv einsetzen zu können, braucht es zusätzlich Ingenieure oder Ingenieur-Physiker, welche das neueste Wissen dazu benutzen, um neue Lösungen zu finden. Der praktische Wissenschaftler – oder der Ingenieur – trägt die Verantwortung für sein Tun und die Folgen seiner Entwicklungen. Wertneutrales Wissen darf es hier nicht geben. Die Ingenieur-Physiker führen kein Leben im Elfenbeinturm. Beispiele ihrer grossen Leistungen sind der Bau des Large Hadron Collider am CERN, die modernen Analysegeräte der Medizin (MRI, CT, Szintigramme) oder ihre Beiträge zur Erforschung des Klimawandels.

Bei der hier vorliegenden Betrachtung ist der ‘elfenbeinerne Turm’ auf eine wertfreie Naturwissenschaft, wie man sie vor allem in der ‘reinen’ Physik findet, eingeschränkt. Res Jost (1918-1990) hat in seinem vielbeachteten Aufsatz ‘Das Märchen vom elfenbeinernen Turm’¹ einen anderen Kreis gezogen. Nach ihm steht jede naturwissenschaftliche Tätigkeit im Verdacht, dass sie in einem Elfenbeinturm stattfindet. Für ihn ist die Aussage, der Forscher lebe in seinem Elfenbeinturm, eine Beschimpfung. Dabei bemerkt er, dass er nirgends dieses Märchen finden konnte. Auch das Leben eines Forschers wird nicht nur von edlen Motiven geleitet und muss nicht so idyllisch verlaufen, wie das gerne von Leuten angenommen wird, die durch harte Arbeit Geld verdienen. Für diese Leute sind Forscher Schmarotzer. Jost erzählt dann die turbulente Geschichte bei der Erforschung der räumlichen Struktur der DNA durch James D. Watson und Francis Crick. «Aber von der stolzen Abgeschiedenheit im blöden Elfenbeinturm ist hier nichts zu merken.»² – Im vorliegenden Buch ist der Elfenbeinturm keine Beschimpfung. Ein Grossteil der heutigen Physiker im Elfenbeinturm ist mit dem Suchen nach einer grossen vereinheitlichten Theorie beschäftigt, die dem Standardmodell der Elementarteilchen zugrunde gelegt werden könnte. Und nach einiger Zeit, so hofft man, werde man auch eine Theorie der Quantengravitation entwickeln können, sodass einer Weltformel nichts mehr im Wege stehe. Dabei wird Wissen um des Wissens willen angehäuft. Solche Erkenntnisse können als ‘schön’ empfunden werden, vor allem wenn sie symmetrische Strukturen aufzeigen. Hier zeigt sich die Verwandtschaft zu Kunstwerken, die oft auch symmetrischen Gesetzen gehorchen.

Später im Buch von Jost erfolgt eine wichtige Aussage: «Der Naturforscher untersucht nicht das Einmalige, was er wegwerfend als zufällig bezeichnet …. sondern das Wiederholbare, Regelmässige, das Gesetzmässige, was ein Avantgardist als das Langweilige bezeichnen könnte.» Auch Ingenieur-Physiker verlassen sich nicht auf das Zufällige. Viele bauen Geräte, die dann industriell in grösseren Serien fehlerfrei hergestellt werden können. Dabei müssen Störeffekte eliminiert werden. Jost fährt dann weiter und bemerkt, dass Geschäftsleute das Einmalige und Zufällige brauchen. Und dies findet man auch in der realen Umgebung. Wenn Wissenschaftler die Natur beobachten, dann sehen sie auch das Einmalige und Zufällige. Dir Natur ist ein komplexes System mit Nichtlinearitäten und Rückkopplungen. Das Verhalten solche Systeme ist nicht prognostizierbar. Leider wird dies bei den Diskussionen um den Klimawandel zu wenig beachtet. Physiker im Elfenbeinturm, die sich auf das streng Gesetzmässige konzentrieren, können zu diesen komplexen Fragen nur wenig beitragen.

Alle Beiträge beginnen mit ‘Die Physiker und … ‘ Damit meine ich alle Physiker, Frauen und Männer! ‘Die Physiker’ ist also wie ‘Die Eltern’ oder ‘Die Grosseltern’ nicht geschlechtsspezifisch gemeint. Leider sind die Physikerinnen im Folgenden untervertreten. Dabei könnten Physikerinnen wie Sabine Hossenfelder oder Lavinia Heisenberg neue Wege aufzeigen, die aus der Krise der modernen Physik führen könnten. Die von mir angesprochenen Sachverhalte versuchte ich auf nur wenigen Seiten feuilletonhaft-elegant darzustellen. Die einzelnen Beiträge sind in sich abgeschlossen, so dass die Leserinnen und Leser diejenigen herauspicken können, die sie speziell interessieren. Diese Form habe ich in meinem Buch ‘Debatten zur Kulturgeschichte der Physik’³ verwendet. Einige der Beiträge aus diesem Buch habe ich weiterverwendet und überarbeitet. Zusätzlich habe ich neue und aktuelle Themen aufgenommen, so dass ich viele gesellschaftlich relevante Aspekte im vorliegenden Buch zur Diskussion stellen kann.

Nach den Sachbeiträgen zur heutigen Physik, den religiösen und philosophischen Ansichten der Physiker und den Herausforderungen der modernen Gesellschaft lasse ich Theaterautoren ihre Sicht der Physiker und deren Aufgaben in der Gesellschaft darlegen. Das erste Stück ist Brechts ‘Leben des Galilei’, welches eine breite Resonanz gefunden hat. Physiker sind Menschen, und sie sind in Extremsituationen besonders exponiert. Dies zeigt die Begegnung von Niels Bohr mit Werner Heisenberg zur Zeit des Zweiten Weltkriegs. Diese Episode wäre wohl in Vergessenheit geraten, hätte nicht Michael Frayn das Theaterstück ‚Kopenhagen‘ geschrieben. Im Theaterstück ‘In Sachen J.R. Oppenheimer’ zeigt Klipphardt, wie Politiker und Militärs die Arbeit der Physiker bewerten. Mit Friedrich Dürrenmatts Komödie ‚Die Physiker‘ findet dieses Buch den Abschluss, wobei sich alle ihre Gedanken machen können, ob die heutige Welt eine Irrenanstalt sei.

Zollikon, im April 2021 Otto Sager

Vom Standardmodell der Elementarteilchen zu Physik und Chemie

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¹ Jost R., Das Märchen vom elfenbeinernen Turm. Berlin 1995: Springer (Lecture Notes in Physics). Vgl. dazu den Beitrag ‘Die Physiker und die Biophysik’ in diesem Buch.

² Watson J.D., Die Doppelhelix. Hamburg 1969: Rowohlt.

³ Sager O., Debatten zur Kulturgeschichte der Physik. Norderstedt 2018: Books on Demand.

Die Physiker im Elfenbeinturm

Hawking und Laughlin

Zum Thema

Seit die Physik als eigenständige Wissenschaft betrieben wird, ist die reduktionistische Sicht- und Arbeitsweise die Richtschnur der Physiker. Schon Galilei musste versuchen, Störeffekte auszuschliessen, damit er sein Fallgesetz formulieren konnte. René Descartes (1596-1650) hatte die Überzeugung, dass alles im Universum nach streng mathematischen Gesetzen ablaufe. Auch die Idee, dass man ein kompliziertes System dadurch einer mathematischen Beschreibung zugänglich machen könne, indem man es in Teilsysteme zerlegt und diese analysiert, geht auf Descartes zurück. Heutzutage versucht man mit Hilfe der grossen Beschleuniger immer tiefer in die Materie vorzudringen und man möchte wissen, ‚was die Welt im Innersten zusammenhält (Goethe).‘ Die mathematischen Physiker suchen nach einer vereinheitlichen Theorie und nach der Weltformel. Der ‚Mainstream‘ der heute tätigen Physiker hängt dieser Weltsicht an und in populärwissenschaftlichen Büchern wird diese Sicht dem Publikum ‚als der Weisheit letzter Schluss‘ dargestellt. Stephen Hawking hat zusammen mit Leonard Mlodinow diese Weltsicht in seinem Buch ‚Der grosse Entwurf – Eine neue Erklärung des Universums‘ ausführlich beschrieben.

Nun aber zeigt sich, dass oft das Ganze mehr ist als die Summe der Teile. Solche emergente Systeme weisen eigene, neue Ordnungssysteme auf, die auch mit einer noch zu findenden Weltformel nicht erklärt werden können. Dies gilt nicht nur für physikalische, sondern auch für soziale Systeme. In den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts kam vor allem aus den Sozialwissenschaften erste Kritik an der reduktionistischen Denkweise auf. Man sprach vom überholten linearen Denken, dem das vernetzte Denken entgegengesetzt wurde. Dabei sollte die Newton – Kultur durch die New Age – Kultur abgelöst werden. Der grosse Prophet des New Age war der Physiker Fritjof Capra (*1939) mit seinem Bestseller ‚Wendezeit‘ und der Aussage: «Weiterleben kann die Menschheit nur, wenn sie von Grund auf anders denken lernt: komplex statt linear – in Netzen und Bögen statt in Zielgeraden, in Werten statt in Quantitäten. Denn die Welt ist mehr als die Summe der Teile.» In der Zwischenzeit ist es wieder ziemlich still um das New Age geworden. Nun aber hat der Nobelpreisträger Robert Laughlin die Physiker mit Nachdruck darauf aufmerksam gemacht, dass eine Vielzahl der beobachteten Phänomene und Messresultate auf emergenten Eigenschaften der Materie beruhen. Diese Sicht hat er in seinem Buch: ‚Abschied von der Weltformel – Die Neuerfindung der Physik‘ einem breiteren Publikum vorgestellt.

Porträts

Stephen Hawking wurde am 8. Januar 1942 in Oxford geboren. Er erwarb 1962 seinen Bachelor an der Universität Oxford. Er promovierte 1966 mit einer theoretischen Arbeit über Astronomie und Kosmologie in Cambridge. Von 1979 bis 2009 war er der Inhaber des Lucasischen Lehrstuhls für Mathematik an der Universität Cambridge (GB), den einst Newton und später Dirac innehatten. 1963 wurde bei ihm eine schwere Nervenkrankheit (Amyotrope Latheralsklerose – ALS) diagnostiziert, die ihn an den Rollstuhl fesselte. Seine geistigen Fähigkeiten wurden aber durch die Krankheit nicht betroffen; er verlor aber mit der Zeit seine Fähigkeit zu sprechen. Dass er trotz dieser Behinderungen weiter wissenschaftlich tätig blieb und auch populärwissenschaftliche Bücher verfasste, machte ihn zu einer Kultfigur ähnlich wie Albert Einstein. In seinen wissenschaftlichen Arbeiten zeigte er, dass in der Allgemeinen Relativitätstheorie