Das hier ist die Rezension eines
Kapitels von “Der Stoff aus dem der Kosmos
ist” von Brian Greene. Links zu den Rezensionen der anderen Kapitel kann man hier finden.
In den letzten drei Kapiteln über die Zeit hat Greene erklärt, dass wir uns mit Kosmologie beschäftigen müssen, wenn wir verstehen wollen, warum die Zeit gerichtet erscheint; also die Dinge immer nur auf eine bestimmte Art und Weise ablaufen (Eier zerbrechen, “entbrechen” aber nie; wir erinnern uns nur an die Vergangenheit aber nicht an die Zukunft, usw). Das lässt sich nur erklären, wenn wir davon ausgehen, dass kurz nach dem Urknall ein extrem geordneter Zustand niedriger Entropie geherrscht hat. Die nächsten vier Kapitel im Buch stehen deswegen unter dem Thema “Raumzeit und Kosmologie” und beschäftigen sich mit der Entstehung und Entwicklung unseres Universums.
Greene beginnt das Kapitel Nummer 8 mit einem Zitat von Richard Feynman. Gefragt, wie er die Ergebnisse der modernen Naturwissenschaft in einem Satz zusammenfassen würde, meinte dieser: “Die Welt besteht aus Atomen“. Greene stimmt zu, dass dieser Satz gut ist – meint aber auch, dass, wäre noch ein zweiter Satz erlaubt, dieser wohl heißen müsste:
“Den Gesetzen des Universums liegt Symmetrie zugrunde”
Symmetrien sind in der Physik tatsächlich ein enorm mächtiges Werkzeug zum Verständnis. Die Bedeutung ist hier eng mit der aus unserem Alltag verwandt. Eine Kugel ist zum Beispiel enorm symmetrisch. Es ist vollkommen egal, ob ich sie von oben oder unten, von links oder rechts betrachte oder ob ich sie irgendwie herumdrehe: die Kugel sieht immer absolut gleich aus. Ein Würfel ist nicht ganz so symmetrisch: ihn muss man um 90 Grad bzw. Vielfache davon drehen damit die Manipulation unbemerkt bleibt.
Der Mensch ist symmetrisch – aber nicht so sehr wie die Physik
In der Physik wird der Begriff “Symmetrie” allgemeiner verwendet. Es geht nicht nur um Operationen, die das Aussehen von Dingen unverändert lassen, sondern um Manipulationen, die die Gesetze der Physik unverändert lassen. Ein Beispiel dafür ist die sogenannte “Translationssymmetrie”: für einen Turmspringer ist es völlig egal, ob er in Berlin oder Tokyo vom Brett ins Wasser springt. Die Gesetze der Gravitation, die seine Bewegung beschreiben gelten da wie dort. Er könnte auch in einem Schwimmbecken am Mond trainieren. Dort würde er zwar einen Unterschied im Bewegungsablauf bemerken – aber die Gesetze die seine Bewegung am Mond beschreiben müssen nicht verändert werden. Sie sind identisch mit denen, die auf der Erde gelten. DieseTranslationssymmetrie gilt nicht nur für Newtons Gravitationsgesetz -sie gilt für so gut wie jedes physikalische Gesetz.
Es scheint zwar intuitiv einleuchtend zu sein, dass überall im Universum die selben Naturgesetze gelten – aber Greene weißt darauf hin, dass dies nicht so sein muss. Man kann sich durchaus ein Universum vorstellen, in dem z.B. in der Andromedagalaxie andere Gesetze herrschen als bei uns. Und eventuell sind die Gesetze irgendwo anders auch anders. Wir können es nicht mit absoluter Sicherheit ausschließen. Wir wissen aber, dass zumindest in den Bereichen des Universums, die wir gut genug beobachten können, die gleichen Gesetze herrschen. Und dieser Bereich ist groß!
Neben der Translationssymmetrie, die im Prinzip besagt, dass kein Ort im Universum besonders ist, gibt es auch noch eine Rotationssymmetrie. Jede Richtung ist mit jeder anderen Richtung gleichgestellt. Auch Einsteins spezieller Relativitätstheorie liegt eine Symmetrie zugrunde: die Lichtgeschwindigkeit ist immer gleich, egal wer sie beobachtet. Symmetrien sind aber auch wichtig, wenn wir die Zeit genauer verstehen wollen. Denn die Zeit selbst ist – zumindest in unserem normalen Verständnis – etwas Asymmetrisches. Wenn die Dinge im Universum sich nicht von einem Augenblick zum anderen verändern würden, dann würde der Begriff “Augenblick” bzw. “Zeit” jegliche Bedeutung verlieren. Wäre das Universum auch in dieser Sicht symmetrisch, d.h. gäbe es eine Symmetrie zwischen dem Zustand, in dem das Universum jetzt ist und dem, in dem es vorher war, dann würde “Zeit” nicht existieren. Die Existenz der Zeit beruht also auf der Abwesenheit einer Symmetrie.
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