Als der Urknall nur eine Theorie war

BLITZE DER SCHÖPFUNG
George Gamow, Fred Hoyle und die Urknall-Debatte
Von Paul Halpern

Das Universum verändert sich. Aber die Wissenschaftler haben das vor einem Jahrhundert nicht erkannt, als Astronomen wie Edwin Hubble und Henrietta Leavitt erkannten, dass andere Galaxien existieren und dass sie mit unglaublichen Geschwindigkeiten von der Milchstraße wegrasen. Diese monumentale Entdeckung löste jahrzehntelange epische Debatten über die Weite und die Ursprünge des Universums aus, an denen ein Zusammenprall von Titanen, dem russisch-amerikanischen Kernphysiker George Gamow und dem britischen Astrophysiker Fred Hoyle beteiligt war.

In seinem neuen Buch „Flashes of Creation“ dokumentiert Paul Halpern den Aufstieg von Gamow und Hoyle zu Führern mit meist gegensätzlichen Ansichten der Kosmologie, als sie stritten, ob alles vor Milliarden von Jahren mit einem Urknall begann.

Halpern, selbst Physiker an der University of the Sciences in Philadelphia, bringt ihre faszinierenden Geschichten gekonnt ans Licht, aus dem Schatten der sich überschneidenden Quantenphysik-Debatten zwischen Albert Einstein und Niels Bohr, über die Halpern in einem früheren Buch geschrieben hat. Halpern stellt auch grundlegende Fragen darüber, wie Wissenschaft gemacht werden sollte. Wann entscheidest du dich zum Beispiel, eine Theorie aufzugeben? Letztendlich versucht sein Buch, Hoyle zu rechtfertigen, der in seinen späteren Jahren nicht zugab, dass seine Idee verloren ging.

Bis diese beiden kühnen Theoretiker kamen, steckte die Astrophysik in einer Sackgasse. Die Wissenschaftler waren sich nicht sicher, wie sie Hubbles Beobachtungen interpretieren sollten, und niemand verstand, wie das Universum chemische Elemente schuf und aufbaute. „Es ist klar, dass die intuitiven, von Gamow und Hoyle geteilten Stile der Hosenbeine zu ihrer Zeit unbedingt gebraucht wurden“, schreibt Halpern.

Gamow und Hoyle stellen eine herausfordernde „gemeinsame Biografie“ dar, räumt Halpern ein, auch weil sich ihre parallelen Geschichten so selten überschneiden. Sie hatten nur ein bedeutendes persönliches Treffen im Sommer 1956 in La Jolla, Kalifornien, wo Gamow kurzzeitig als Berater für General Dynamics, das Luftfahrt- und Verteidigungsunternehmen, gedient hatte. Sie diskutierten viele Ideen in dieser Küstenstadt und hingen in Gamows weißem Cadillac ab, aber zum größten Teil fanden ihre Debatten auf den Seiten von Physikjournalen, Zeitungen und Magazinen statt, darunter Scientific American.

Sie traten auch häufig in frühen Fernseh- und Radioprogrammen auf und wurden zu den ersten bekannten Wissenschaftskommunikatoren, die heute Carl Sagan, Neil deGrasse Tyson, Bill Nye, Carolyn Porco, Pamela Gay und anderen den Weg ebnen. Hoyle schrieb den Science-Fiction-Roman „The Black Cloud“ und das Fernsehdrehbuch „A for Andromeda“, während Gamow „One, Two, Three … Infinity“ und die Mr. Tompkins-Serie produzierte, deren Dilemma der Hauptfigur Aspekte der modernen Wissenschaft illustrierte.

Jahrelang blieben ihre Duelltheorien – ein Urknall von Materie und Energie (von Gamow ausgezeichnet) im Vergleich zu einem stationären Universum, das Materie und Energie durch Quantenfluktuationen erzeugte (von Hoyle ausgezeichnet) – hochspekulativ. Ursprünglich sagte die Urknalltheorie ein nur ein paar Milliarden Jahre altes Universum voraus, was im Widerspruch zu Beobachtungen der Sonne und anderer Sterne stand, von denen bekannt ist, dass sie viel älter sind. Die Physiker waren gleichmäßig auf die beiden aufgeteilt.

Aber das änderte sich, als mehr Beweise auftauchten und eine Schlüsselentdeckung die Debatte schließlich beilegen schien. Im Jahr 1964 bemerkten die Astronomen Arno Penzias und Robert Wilson mit der Holmdel-Horn-Antenne in New Jersey ein konstantes Signal von Funkstatik. Nach Ausschluss möglicher experimenteller Geräuschquellen (einschließlich Tauben und deren Kot auf der Antenne) schlossen sie, dass das Funkrauschen einen kosmischen Ursprung hatte. Sie und ihre Kollegen erkannten schließlich, dass das Signal von der Reliktstrahlung des heißen Feuerballs des frühen Universums stammte.

Danach wurde die Urknalltheorie schnell zu einem Konsens auf dem Gebiet. Während Hoyles Steady-State-Idee schließlich scheiterte, leistete er viele andere bedeutende Beiträge, insbesondere in Bezug auf stellare Prozesse und Supernova-Explosionen, von denen er zeigte, dass sie chemische Elemente zu schwereren Atomen verschmelzen und Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und mehr produzieren können. Um dies und das ganze Buch hindurch zu erklären, liefert Halpern viele hilfreiche Metaphern und Analogien. Er erinnert die Leser auch daran, dass Hoyle, Gamow und ihre theoretischen Physik-Kollegen diese Errungenschaften lange vor der Blütezeit der Supercomputer erreichten.

Halpern scheut die Fehler der Charaktere nicht. Insbesondere zeigt er, wie Hoyles späteres Werk am Rande der Physik lag, einschließlich seiner umstrittenen „Panspermie“-Hypothese, dass organisches Material und sogar Leben auf der Erde von kollidierenden Kometen stammten, und seine erfolglosen Versuche, die Steady-State-Theorie wiederzubeleben. Aber das sollte sein Vermächtnis nicht trüben.

Hoyles Investition in die Theorie wirft wichtige philosophische und soziologische Fragen auf, wann wir eine Idee als erwiesen betrachten sollten. Es ist auch die Art von Dilemma, das sich durch die zeitgenössischen Debatten unter Physikern zieht: über dunkle Materie versus modifizierte Gravitationstheorien; darüber, was dunkle Energie ist und wie die „Inflation“ des Universums kurz nach dem Urknall geschah; und über eine anhaltende Diskrepanz bei den Messungen der Expansionsrate des Universums, die als „Hubble-Spannung“ bekannt ist. Halpern erwähnt diese aktiven Forschungsgebiete leider nur kurz, die Gamow und Hoyle viel zu verdanken haben.

An einer Stelle des Buches erzählt Halpern von einem Gespräch, das er mit Geoff Burbidge hatte, einem Kollegen von Hoyle, der auch weiterhin ein Steady-State-Modell unterstützte. Die Kosmologie brauche Alternativen, argumentierte er, nicht Lemminge, die ihrem Anführer über eine Klippe folgten.

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