Sternengeschichten Folge 453: Das elektrische Universum und das mächtige Gefühl des Staunens

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Sternengeschichten Folge 453: Das elektrische Universum und das mächtige Gefühl des Staunens

In den Sternengeschichten habe ich auch immer viel von der historischen Entwicklung der Astronomie erzählt. Weil es spannend ist, weil es interessant ist zu wissen, wer wann was herausgefunden hat und vor allem wie. Dadurch lernt man nämlich auch, welche Fehler wir auf dem Weg zur Erkenntnis gemacht haben. Und wir haben jede Menge davon gemacht! Es ist ein Vorurteil zu denken, die Wissenschaft würde behaupten, alles letztgültig verstanden zu haben. Ganz im Gegenteil; wenn es so wäre, dann bräuchte es ja keine Wissenschaft mehr. Allen Forscherinnen und Forschern ist mehr als deutlich bewusst, wie viel wir noch nicht wissen. Daraus folgt aber auch nicht, dass alles, was wir jetzt wissen, Gefahr läuft, irgendwann falsch zu sein. Isaac Newton und Albert Einstein sind ein gutes Beispiel dafür. Newton hat im 17. Jahrhundert ein Modell aufgestellt, mit dem er unter anderem beschreiben konnte, wie sich die Himmelskörper bewegen. Albert Einstein hat im frühen 20. Jahrhundert das gleiche getan. Newtons Gravitationstheorie war höchst erfolgreich; sie war quasi die Grundlage auf der die moderne Naturwissenschaft erst aufgebaut werden konnte. Mit Newtons Theorie konnte man die Bewegung der Himmelskörper sehr viel genauer vorhersagen als früher. Man konnte damit erklären, wie Ebbe und Flut funktionieren, warum die Erde so aussieht, wie sie aussieht, und so weiter. Newtons Beschreibung der Natur war super. Aber war sie auch “richtig”? Manche Dinge ließen sich damit nur schlecht beschreiben. Die Bewegung des Planeten Merkur, zum Beispiel. Newton konnte außerdem nicht erklären, WARUM die Gravitation eigentlich zwischen den Himmelskörpern wirkt, er konnte nur mathematisch beschreiben, wie sie es tut. Albert Einsteins Theorie der Gravitation – die allgemeine Relativitätstheorie – konnte dagegen sehr gut erklären, wie Merkur sich bewegt, wie ich in Folge 222 ausführlich erzählt habe. Sie hat die Gravitation als Auswirkung der Krümmung von Raum und Zeit beschrieben. Einsteins Theorie konnte all das, was Newtons Theorie konnte, nur deutlich besser und sie konnte darüber hinaus auch völlig neue Phänomene vorhersagen und erklären, die komplett außerhalb von Newtons Reichweite liegen.

Ist Einsteins Theorie also richtig und Newtons Theorie falsch? Das kann man so sagen, aber man sollte es eigentlich nicht. Die absoluten Kategorien “richtig” und “falsch” lassen sich hier nicht anwenden. Newtons Gravitationstheorie beschreibt das Universum schlechter als das von Einstein. Aber in vielen Fällen immer noch ausreichend genau. Wenn es zum Beispiel darum geht, die Bewegung von Planeten zu berechnen, weil man eine Raumsonde zum Mars schicken will, dann kommt man mit Newtons Theorie immer noch wunderbar aus. Wenn ich berechnen will, wie ein Flugzeug fliegt; wie schnell ein Ball zu Boden fällt oder wie stark die Stützpfeiler einer Brücke sein müssen: Dann rechnen wir das heute immer noch mit Newtons Theorie aus und nicht mit der von Albert Einstein. Wir tun das, obwohl wir wissen, dass Einsteins Theorie besser ist. Aber wir wissen auch, dass die Unterschiede zwischen den beiden Modellen in sehr, sehr vielen Fällen nur minimal sind und keine Rolle spielen. Statt uns auf “richtig” und “falsch” zu konzentrieren, sollten wir lieber von Erweiterungen sprechen. Albert Einstein hat Newtons Theorie nicht widerlegt oder ersetzt. Sondern erweitert. Oder anders gesagt: Die Gravitationstheorie von Newton war eine Annäherung an die genauere Beschreibung, die Albert Einstein gefunden hat. Die allgemeine Relativitätstheorie wird erst dann relevant, wenn sehr starke Gravitationskräfte im Spiel sind oder Geschwindigkeiten, die nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegen. Dort wo das nicht der Fall ist, liefern beide Theorien quasi identische Ergebnisse.

Der gute Newton lag nicht falsch.

Das ist es, was Wissenschaft eigentlich Tag für Tag versucht: Eine immer genauere und bessere Beschreibung der Realität zu finden. Die dabei aber immer das bestehende Wissen inkludieren muss. Denn das basiert ja auf realen Beobachtungen. Newton hat seine Theorie aufgestellt, um die tatsächlich am Himmel zu sehende Bewegung der Himmelskörper mathematisch zu beschreiben. Eine Erweiterung von Newtons Theorie kann da nicht einfach komplett andere Ergebnisse liefern, sie muss die Realität ebenso genau beschreiben und dann noch besser sein.

Die Geschichte der Wissenschaft ist voll mit “falschen” Theorien wie Newtons Gravitation. Nur dass die eben nicht wirklich “falsch” sind, sondern meistens eben einfach nur dem bestmöglichen Stand der damaligen Erkenntnis entsprochen haben. Und modifiziert beziehungsweise erweitert worden sind, als man bessere Erkenntnisse, neue und genauere Daten oder unerwartete Entdeckungen gemacht hat. Eine veraltete Theorie ist nicht zwingend falsch und war im Allgemeinen echte Wissenschaft, als sie noch nicht veraltet war. Aber natürlich gibt es Ausnahmen. Im Laufe der Geschichte sind auch immer wieder Theorien aufgetaucht, die alles Bestehende komplett in Frage gestellt und ein völlig neues Bild des Universums präsentiert haben. Albert Einsteins spezielle Relativitätstheorie war so ein Fall; also jetzt nicht die Sache mit der Gravitation, sondern das mit “Nichts kann schneller als Licht sein” und “Bewegte Uhren gehen langsamer”, und so weiter. Das war tatsächlich ein radikaler Wandel; bis dahin dachte man, dass Raum und Zeit getrennt voneinander existieren und absolut sind, also quasi einfach nur eine Bühne, auf der alles andere stattfindet. Einstein hat behauptet, dass beide Phänomene zusammenhängen und diese “Raumzeit” tatsächlich auch “etwas” ist. Er hat gezeigt, dass die Zeit unterschiedlich schnell vergeht, je nachdem wie schnell man sich bewegt. Und so weiter. Das waren dramatische Behauptungen. Aber Einstein konnte Vorhersagen machen, die immer und immer wieder bestätigt wurden. Und er konnte zeigen, dass seine Theorie auch all das was vorher da gewesen war, umfasst und erklären kann. Die Entwicklung der Quantenmechanik war ein ähnlich radikaler Wandel des Weltbildes.

Aber nicht immer, wenn jemand behauptet, das Universum sei radikal anders als man bisher geglaubt hat, hat man es auch mit echter Wissenschaft zu tun. Womit wir jetzt endlich beim “elektrischen Universum” aus dem Titel der Folge sind. Damit wird keine in sich konsistene Theorie zur Beschreibung des Kosmos bezeichnet. Es handelt sich eher um eine von verschiedensten Leuten zusammengetragene und immer wieder unterschiedlich interpretierte Sammlung an Gedanken, die alle auf einer Grundthese basieren: So gut wie alle Phänomene im Universum werden durch elektrische Kräfte verursacht. Das steht im Widerspruch zu den derzeitigen Erkenntnissen von Astronomie und Physik. Hier ist die Gravitationskraft die Kraft, die das Universum auf großen Skalen dominiert. Die Bewegung der Planeten um die Sonne; die Entstehung von Sternen, die Eigenschaften von Galaxien, die Bildung von Planeten: Und so weiter – all das können wir nur verstehen, wenn wir die Gravitation berücksichtigen. Im Kontext des “elektrischen Universum” wird das aber als falsch angesehen; hier verlässt man sich auf die Elektrizität.

Der Urspung dieser Hypothese lässt sich nicht eindeutig zurück verfolgen. Im Jahr 1883 hat ein anonymer englischer Autor, der sich selbst “Torpedo” genannt hat, ein Heftchen mit dem Titel “Das elektrische Universum: Leuchtende Gedanken zur Überlegung und Fakten aus vielen Quellen” veröffentlicht. Darin erklärt er, dass die Dinge nicht so sind, wie man sie uns glauben machen will. Und in Wahrheit alles ganz anders ist. Die Astronomie wisse zum Beispiel gar nicht, wie Licht und Wärme von der Sonne funktionieren würden. Warum etwa ist es in England im Dezember und Januar so viel kälter als im Juni, wo doch die Erde auf ihrer elliptischen Bahn näher an der Sonne sei als im Sommer? Mit der Neigung der Erdachse hätte das nichts zu tun, so Torpedo, das könne auch gar nicht sein. Denn Licht sei zwar Licht, aber er könne sich nicht vorstellen, dass auch Wärme so funktioniert wie ein Lichtstrahl. Wenn die Sonne ein heißes Objekt sei, dann müsse es wärmer sein, wenn wir näher dran sind und Ende. Und weil es im englischen Winter kalt ist, könne die Sonne nicht heiß sein. Die Wärme die wir auf der Erde spüren, käme stattdessen durch elektrische Effekte in unserer Atmosphäre zustande.

Jahreszeiten dank gekippte Achse! (Bild: gemeinfrei)

1883 ist schon ein bisschen her. Aber auch damals hätte jemand wie Torpedo eigentlich schon wissen können, dass diese Argumentation Unsinn ist. Ja, es stimmt: Die Erde kommt auf ihrer Bahn der Sonne tatsächlich Anfang Januar am nächsten. Das hat aber nichts damit zu tun, dass es bei uns im Winter kalt ist. Was man – auch im 19. Jahrhundert – leicht dadurch feststellen kann, dass auf der südlichen Hälfte der Erde die Temperaturen im Januar alles andere als kalt sind. In Australien befindet man sich dann etwa mitten im Hochsommer. Die Jahreszeiten werden – wie man heute schon in der Schule lernt – tatsächlich durch die Neigung der Erdachse verursacht. Im Winter trifft das Sonnenlicht unter einem flacheren Winkel auf die Erde und die Sonne steht auch kürzer am Himmel und deswegen erreicht uns weniger Energie. Und dass Wärme tatsächlich nichts anderes als Licht ist, das wir mit unseren Augen nicht sehen können, kann man sich heute mit jeder Wärmebildkamera ansehen (oder auch jeder Handykamera, die einem zum Beispiel das ansonsten unsichtbare Infrarotlicht zeigt, das aus einer Fernbedienung kommt). Torpedo schreibt noch seitenweise weiter, bevor er dann dazu übergeht, die Leute um Geld zu bitten, um von ihm das Geheimnis des Perpetuum Mobiles zu kaufen und seltsame Gedanken über Religion äußert.

Absurde Thesen über das Universum und Pseudowissenschaft findet man in der Geschichte in großer Menge; und über irgendein komisches Flugblatt aus dem 19. Jahrhundert müsste man eigentlich gar nicht diskutieren. Die Idee des “elektrischen Universums” existiert aber auch heute noch. Nicht in der Welt der echten Wissenschaft – aber abseits davon taucht es immer wieder auf. Es ist, wie gesagt, nicht möglich, einen allgemeinen Überblick darüber zu geben, was diese Hypothese umfasst. Es gibt keine einheitliche Theorie des elektrischen Universums, nur jede Menge überall verstreute Gedanken. Die aber nicht sonderlich tiefgehender sind als die von Torpedo im 19. Jahrhundert. Ein Beispiel: Auch die modernen Anhänger des elektrischen Universums sind der Meinung, die Sonne wäre kein heißer Ball aus Gas, in dem Kernfusion stattfindet und der deswegen Licht und Energie produziert. Stattdessen sei die Sonne eine “elektrische Entladung”, die über einen entsprechenden “galaktischen Stromkreis” versorgt wird. Auch die Planeten sind nicht entstanden, als sich Material in einer Scheibe aus Gas und Staub durch Gravitationskraft zusammengeballt hat, sondern verdanken ihrer Existenz elektrischen Phänomenen. Jetzt seien sie zwar in elektrische Felder gehüllt, die die elektrischen Kräfte im Sonnensystem abschirmen, weswegen es so aussieht, als spiele nur die Gravitationskraft eine Rolle. Das aber könne sich jederzeit ändern… und elektrische Entladungen überall stattfinden. Die vielen Krater, die man auf diversen Himmelskörper sehen kann, seien ein Beleg dafür. Denn die Krater sind ja alle annähernd kreisförmig; wenn sie aber durch Kollisionen mit Asteroiden entstanden sind, müssten sie ja auch oval, langgestreckt und so weiter sein, je nachdem unter welchem Winkel das Objekt auftrifft. Stattdessen würden die Krater durch gigantische Blitzentladungen entstehen.

Und so weiter. So gut wie alles, was die moderne Astronomie herausgefunden hat, wird von Anhängern des elektrischen Universums angezweifelt. Angefangen bei der Entstehung des Universums selbst bis hin zu den Zeitskalen (Die Erde sei vielleicht viel jünger als die Geologie behauptet). Nichts ist so, wie die Wissenschaft behauptet, alles ist ganz anders, nämlich elektrisch. Natürlich lässt sich jede dieser Behauptungen widerlegen. Am Ende landet man aber immer da, wo man auch schon bei Torpedo im 19. Jahrhundert war. Er hat damals argumentiert: Ich kann mir nicht vorstellen, wie die Jahreszeiten entstehen. Also kann es nicht so sein, wie die Wissenschaft behauptet. Und genau so läuft es heute immer noch: Ja, es klingt auf den ersten Blick seltsam, dass alle Krater annähernd rund sind, egal unter welchem Winkel die Asteroiden einschlagen. Aber wenn man WIRKLICH darüber nachdenkt, die entsprechenden Kräfte und freiwerdenden Energien berechnet (wobei man natürlich die Gravitation berücksichtigen muss), dann sieht man leicht, dass diese Energie so gewaltig ist, dass der Krater durch eine Explosion verursacht wird, die dann eben immer einen kreisförmigen Krater erzeugt – wie ich auch in der Folge 220 im Detail erklärt habe.

Und ja, es ist auch schwer, sich die Quanteneffekte im Inneren der Sonne anschaulich vorzustellen. Das heißt aber nicht, dass sie nicht da sind und man kann deswegen nicht folgern – wie die Anhänger des elektrischen Universums es tun – dass dort keine Kernfusion möglich ist. Man darf sich nicht wundern, dass die Welt seltsam wirkt, wenn man sie an den Grenzen der eigenen Vorstellungskraft misst. Aus “Ich kann mir nicht vorstellen, wie das funktioniert” darf man eben gerade nicht folgern “Wenn ich mir nicht vorstellen kann, wie das funktioniert, dann KANN es auch nicht funktionieren”. Isaac Newton konnte sich auch nicht vorstellen, WIE die Gravitationskraft zwischen den Planeten wirkt. Aber er wusste, wie er diese Wirkung mathematisch sehr genau beschreiben konnte. Und das hat ihm gereicht. Er hat seine Theorie deswegen nicht einfach verworfen. Und später kam dann ja eh Einstein und hat das erklärt, was Newton sich noch nicht vorstellen konnte.

Elektrizität ist da. Aber im Universum nicht so dominant wie die Gravitation (Bild: gemeinfrei)

Es wäre leicht, sich über die Anhänger des elektrischen Universums lustig zu machen. Genau so leicht wäre es, diejenigen zu verspotten, die denken, die Erde wäre eine Scheibe (die gibt es ja leider auch). Aber das wäre weder zielführend, noch angemessen. Ja, das elektrische Universum ist durch nichts belegt. Es ist eben gerade KEINE Theorie, die alles das erklären kann was wir schon wissen und das besser als es bisher möglich war. Es kann die Realität nur schlechter beschreiben als die Theorien, die es ersetzen will; ganz viele Phänomene kann das elektrische Universum gar nicht erklären und am wichtigsten: Die allermeisten Aussagen sind durch reale Beobachtungen und bestehendes Wissen schlicht und einfach widerlegt. Trotzdem wäre es zu einfach, die Leute, die sich das alles ausgedacht haben, “dumm” zu nennen. Das elektrische Universum ist eine schlechte, konfuse, sehr oft falsche und in sich widersprüchliche Beschreibung des Kosmos. Aber sie zeigt auch den dringenden Wunsch, dieses Universum verstehen zu wollen! Genau hier trifft die Pseudowissenschaft auf die echte Wissenschaft. Beide sind davon getrieben, zu wissen, wie alles funktioniert! Ich als Astronom kann diesen Wunsch oder besser gesagt, diesen Drang absolut verstehen! Und ich kann auch verstehen, dass es oft wahnsinnig hart und kompliziert ist, sich das nötige Wissen und die nötigen Methoden anzueignen, die man braucht, wenn man diesem Drang auf eine wissenschaftlich brauchbare Art und Weise nachkommen will. Man muss Jahre an der Universität bringen; muss lernen, muss rechnen, und scheitert unterwegs immer wieder. Das bis zum Ende durchzuziehen ist schwer und nicht unbedingt deswegen, weil man einfach zu blöd dafür wäre. Man braucht auch Glück; man braucht aber vor allem die Möglichkeiten, sich all diese Jahre dem Studium widmen zu können. Das können nicht alle. Und deswegen ist es verständlich, wenn man dann von außen auf die Erkenntnisse der modernen Wissenschaft blickt und sich denkt: Das verstehe ich nicht. Das klingt seltsam. Das klingt nicht logisch. Das muss falsch sein.

Und wenn man dann trotzdem verstehen will, wie die Welt funktioniert, dann sucht man sich eben einen eigenen Weg! Der dann aber leider oft in die Irre führt und bei so etwas wie dem elektrischen Universum oder der flachen Erde landet. Der Astronom Carl Sagan hat einmal gesagt: “Die Wissenschaft vermag ein mächtiges Gefühl des Staunens zu wecken. Aber das gelingt auch der Pseudowissenschaft. Spärliche und schlechte populärwissenschaftliche Darstellungen lassen ökologische Nischen frei, welche die Pseudowissenschaft prompt ausfüllt.”

Wir alle sind von diesem “mächtigen Gefühl des Staunes” angetrieben. Die Wissenschaft sollte den Menschen dabei helfen, es selbst erleben zu können und sich nicht über diejenigen lustig machen, die es dort befriedigen, wo es aus ihrer Sicht befriedigt wird. Wenn die Wissenschaft sich nicht darum kümmert, ihre Erkenntnisse so zu erklären, dass ALLE die das möchten daran teil haben können; wenn sie sich nicht darum kümmert, ihre Erkenntnisse auch verständlich für alle darzustellen – dann darf sie sich auch nicht wundern, wenn die Menschen sich abwenden. Wir treiben Wissenschaft, um das “mächtige Gefühl des Staunens” selbst erleben zu können. Mindestens ebenso wichtig wie die Forschung sollte es uns aber auch sein, dieses Gefühl an alle anderen Menschen zu vermitteln.