#Women in Science (5) Sabine Hossenfelder

Es wird feierlich bei den #WomeninScience, denn der heutige Beitrag kommt von der Gewinnerin des Buchblog-Awards 2018, den sie völlig zu Recht für ihren immens spannenden Blog „Elementares Lesen“ bekam. Petra führt uns zudem mit der heutigen Physikerin endlich auch einmal in die Gegenwart und wir werfen mit der Autorin einen kritischen Blick auf die heutige Physik. Ich habe das Buch bereits hier liegen und bin schon sehr gespannt darauf:

Hossenfelder_Universum

Sabine Hossenfelder ist theoretische Physikerin. Sie studierte Mathematik und Physik an der Goethe-Universität Frankfurt und wurde dort 2003 mit Auszeichnung über „Schwarze Löcher in Extra-Dimensionen“ promoviert. Nach Forschungsaufenthalten in den USA, am Perimeter Institute im kanadischen Waterloo und am NORDITA-Institut für Theoretische Physik in Stockholm arbeitet die 42-Jährige heute am Frankfurt Institute for Advanced Studies über Quantengravitation und Physik jenseits des Standardmodells der Elementarteilchen. Sie veröffentlicht Artikel in diversen Wissenschaftsmagazinen und betreibt das Blog Backreaction.

In ihrem Buch Das hässliche Universum, das 2018 zunächst in englischer Sprache unter dem Titel „Lost in Maths“ erschien, kritisiert Sabine Hossenfelder die Irrwege der gegenwärtigen Physik. Seit Jahrzehnten gibt es in der Grundlagenforschung keine nennenswerten Fortschritte, denn die Wissenschaftler lassen sich von falschen Idealen leiten. Eine Theorie muss schön, natürlich und einfach sein, um Anerkennung in der Wissenschaftsgemeinde zu finden. Der Weg zu neuen Erkenntnissen wird dadurch versperrt. Die Physik ist in der Sprache der Mathematik formuliert, und so ist der Originaltitel des Buches „Lost in Maths“ zu verstehen als eine Verlorenheit in der Mathematik, in möglichst eleganten Formeln. In der Geschichte der Wissenschaften war die Orientierung an ästhetischen Prinzipien oft hilfreich. In der modernen Physik hat sie keinen Platz mehr und führt zum Scheitern einer ganzen Generation, stellt die Autorin fest. Was hat das subjektive Schönheitsempfinden mit objektiver Wissenschaft zu tun? Wo bleiben die Ergebnisse zum Beweis all der schönen Theorien?

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Foto: © S. Hossenfelder; CC BY-SA 4.0

Hossenfelder besuchte Teilchenphysiker, Stringtheoretiker und Kosmologen, die sie mit dieser verfahrenen Situation konfrontierte. Sie sprach unter anderem mit Gian Giudice vom Schweizer Kernforschungszentrum CERN, der die emotionale Kraft schöner Theorien betont, und Frank Wilczek, Nobelpreisträger von 2004, der von der Schönheit des Universums überzeugt ist; mit Steven Weinberg, Nobelpreisträger von 1979, der versucht, sie von der Existenz des Multiversums zu überzeugen; mit Astrophysikerin Katherine Mack, die von der bisher erfolglosen Suche nach Axionen erzählt – jenen unsichtbaren Teilchen, aus denen Dunkle Materie vermeintlich besteht, und mit dem Stringtheoretiker Joseph Polchinski, dem die hässliche Wahrheit, die sich aus seinen Berechnungen über Schwarze Löcher ergab, Kopfzerbrechen bereitet. Diese Gespräche vermitteln einen Überblick über den aktuellen Stand der Grundlagenphysik. Sie zeigen aber auch die Ratlosigkeit mancher Wissenschaftler über den mangelnden Erfolg ihrer teuren Experimente.

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Am heutigen Zustand kritisiert Sabine Hossenfelder, dass alle der Meute folgen und sich auf die angesagten Forschungsrichtungen konzentrieren. Physiker, die gegen den Strom schwimmen, erhalten keine Gelder für ihre Projekte und werden angefeindet. Hossenfelder verschweigt auch nicht ihre eigene, oft prekäre berufliche Situation von einem befristeten Job zum nächsten. Trotz ihrer Kritik am Wissenschaftsbetrieb hat sie die Hoffnung auf Veränderungen nicht aufgegeben und macht Vorschläge für eine ausgewogene, von objektiven Kriterien geleitete Forschung.

Das hässliche Universum, 2018 im Verlag S. Fischer erschienen, ist eine faszinierende Reise in die moderne Physik und ihre Grenzen. Mir hat die trockene, selbstironische Art der Autorin sehr gut gefallen und über manche Hürden beim physikalischen Verständnis hinweg geholfen. Wer mehr erfahren möchte, sollte auch Sabine Hossenfelders Blog Backreaction lesen, in dem die streitbare Physikerin sich mit aktuellen Entwicklungen der Forschung auseinandersetzt – eine Plattform für lebhafte Debatten

Hirngymnastik – Physik

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Physik ist die Basis zum Verständnis der Welt um uns herum, der Welt in uns und auch der Welt über uns und damit eine der fundamental wichtigen Wissenschaften. Dennoch bin ich wahrscheinlich nicht die Einzige hier, die in der Schule einen großen Bogen um das Fach gemacht hat.

Mich interessieren die großen Zusammenhänge und das Warum. Das Wie in der Regel nicht so sehr. Damit bin ich in der Schule in der naturwissenschaftlichen Fächern nicht weit gekommen. Da ging es immer nur fröhlich induktiv zur Sache. Vom spezifischen zum Allgemeinen, wenn das Allgemeine überhaupt mal thematisiert wurde.

Das ist wirklich traurig, denn Physik wurde damit bei so vielen Menschen zum Hassfach, dabei ist es eine Wissenschaft, die unsere Vorstellungskraft herausfordert wie kaum eine andere. Konzepte wie die Relativitätstheorie, die Stringtheorie oder auch die Quantenphysik hauen dem gesunden Menschenverstand erst einmal einfach nur die Beine weg.

Physik ist auch die Basis für große Entdeckungen und Erfindungen wie Computer, Laser und Elektronenmikroskopie, ohne die wir unsere DNA vermutlich nicht hätten entschlüsseln können. Physik befasst sich mit dem Studium des Universums und den fernsten Galaxien bis hin zu den kleinsten subatomaren Partikeln oder der Nanotechnologie.

Wer Naturwissenschaften spannend findet, kommt um Physik nicht herum und daher wurde es einfach Zeit für eine entsprechende Hirngymnastik. Die hat mir aber auch wirklich einiges abgefordert und ich habe dabei versucht Bücher zu finden, die weitestgehend ohne Formeln auskommen, bzw. eher deduktiv vorgehen.

„Die Physik der Zukunft – Unser Leben in 100 Jahren“ – Michio Kaku

Das Buch ist ein guter Einstieg für Leute mit wenig naturwissenschaftlichem Grundwissen (wie ich). Kein Buch für Hardcore Science Freaks, dafür ist es zu leichtgewichtig.

Michio Kaku ist Professor für Theoretische Physik am City College of New York und defintiv jemand, der es schafft Physik spannend und mitreissend zu erzählen. Jedes der folgenden Kapitel  Computer, Künstliche Intelligenz, Medizin, Nanotechnologie, Energie, Raumfahrt, Wohlstand und die Zukunft der Menschheit ist jeweils in drei Unterbereiche aufgeteilt: die nahe Zukunft von heute bis 2030, die Mitte des Jahrhunderts 2030 – 2070 und die ferne Zukunft 2070 – 2100. In jedem Kapitel deckt er die wichtigen Entdeckungen und Erfindungen ab, die sich entwickeln werden ausgehend von den heutigen Technologien und unserem jetzigen Wissensstand.

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Foto: Scientific American

Kaku ist ein Optimist und sieht für nahezu alle Probleme der Menschheit eine technische Lösung. Damit werden einige ihre Schwierigkeiten haben, ich gehöre auch eher zu den manchmal zu optimistischen Vertretern und schwimme daher mit Kaku wunderbar auf einer Wellenlänge.

Besonders spannend fand ich das Computer Interface über eine Kontaktlinse, was eine ziemlich effektive Nutzung in der Medizin mit sich bringen könnte. Kaku sieht die Möglichkeit, das wir innerhalb der nächsten 100 Jahre in der Lage sein werden, Computer telepathisch zu bedienen. Es gibt bereits Sensoren für Paraplegiker, die ins Hirn gesetzt werden und die es ihnen dann ermöglichen, gedankliche Impulse in emails beispielsweise umzusetzen. Die nächste Entwicklung werden Arme und Beine sein, die von den Patienten über die Gedanken gesteuert werden.

Biotechnologie in Kombination mit Nanotechnologie gibt Raum für jede Menge spekulative Szenarien. Auch die Genetik ist natürlich ein großer Spekulations-Spielplatz. Wird Jurassic Park Wirklichkeit? Auch wenn die DNA möglicherweise bereits zu weit abgebaut ist, könnte man ggf die Genome von Vögeln und Echsen kreuzen um so einen Dinosaurier zu erzeugen ?

Kaku diskutiert auch die Frage nach der Zukunft der Arbeit. Wie werden wir in Zukunft leben, wenn Arbeit weitestgehend von Maschinen oder künstlicher Intelligenz übernommen wird ? Damit wir uns da eher in eine Zukunft Richtung Star Trek entwickeln und nicht vor lauter Faulheit und Sinnlosigkeit degenerieren, sollten wir lieber heute als morgen mit entsprechenden Diskussionen beginnen, wie die Zukunft ohne Arbeit aussehen soll.

Die größte Sorge bereitet Kaku der Klimawandel und die globale Erwärmung, die wir selbst bei hoffnungsvollen Zukunftprojektionen nur mit Schwierigkeiten in den Griff bekommen werden.

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Kaku beschreibt einen Tag im Leben eines Menschen im Jahr 2100 – ob es so sein wird, werden die heutigen Leser in der Regel wohl nicht mehr erleben. Das Buch endet mit einem Zitat von Gandhi, das die Herausforderungen für die Menschheit am besten zusammenfasst:

Die Wurzeln der Gewalt

Reichtum ohne Arbeit,
Vergnügen ohne Gewissen,
Wissen ohne Charakter,
Handel ohne Moral,
Wissenschaft ohne Menschlichkeit,
Anbetung ohne Opfer,
Politik ohne Prinzipien

Ganz besonders möchte ich euch den Physik-Vortrag von Michio Kaku der „Floating University“ ans Herz legen, der für mich der Anstoss war, meine nächste Hirngymnastik der Physik zu widmen:

http://www.floatinguniversity.com/lectures-kaku

Und wer keine Lust hat zu lesen, der kann sich auch seinen Votrag „The Physics of the Future“ anhören:

„Das Top Quark, Picasso und Mercedes-Benz oder Was ist Physik“ – Hans Graßmann

Der Physiker und Mitentdecker des Top Quark stellt Erkundungen zum Wesen, zur Geschichte und zu den Grundzügen der Physik an und das ganz unterhaltsam – mittels einer Entdeckungsreise zu den elementaren Erkenntnissen über Raum, Zeit und Materie.

Erschienen ist das Buch Mitte der 90er Jahre, aber das hat einzig beim Kapitel über Gravitationswellen ein wenig gestört, ansonsten haben sich die Grundlagen der Physik in den zwanzig Jahren nicht großartig verändert. Graßmann startet mit der Geschichte der Physik, gibt Einblicke in die Teilchenphysik und den Aufbau der Materie und Antimaterie, geht auf Quantenphysik, Relativitätstheorie und Stringtheorie ein und beschäftigt sich dann mit dem Nutzen der Physik.

Hans Graßmann versucht der Physik ihren Schrecken zu nehmen. Wenn man weiß, wie es zum Sonnenbrand kommt und wie eine Gitarre funktioniert, kann auch den Aufbau der Welt und die Physik verstehen.

Der Stil des Buches war mir zu onkelhaft, dennoch habe ich gemerkt, wie weitere Puzzleteilchen in meinem Hirn ihr Plätzchen gefunden haben und damit hat das Buch letztlich seinen Zweck erfüllt. Ein paar Bilder und Grafiken würden dem Buch ganz gut tun.

„Wer sein ganzes Leben damit verbringt, dem Nützlichkeitsprinzip zu huldigen, wird früher oder später feststellen, wie unnütz er ist.“

Vermutlich würde Physik nach wie vor nicht zu meinen Lieblingsfächern in der Schule zählen, aber den ganz großen Schrecken hat es verloren und ich finde Naturwissenschaft viel zu spannend, um nicht auch Lust zu haben mich mit Physik zu beschäftigen. Ich hoffe, ich habe Euch mit dieser Hirngymnastik ein bisschen Lust darauf machen können.

Ich habe ich mich ja mit der Physik dem Universum bereits genähert, ich greife also zu den Sternen und mache mit Astrophysik/Kosmologie weiter.

Michio Kaku – „Die Physik der Zukunft“ ist im Rowohlt Verlag erschienen
Hans Graßmann – „Das Top Quark, Picasso und Mercedes Benz“ ist im Rowohlt Verlag erschienen.