Der Stoff, aus dem der Kosmos ist: Raum, Zeit und die Beschaffenheit der Wirklichkeit

Ein wichtiges und interessantes, aber auch schwieriges Buch. Die rund 600 Seiten wollen erst einmal gelesen sein. Tut man dies gewissenhaft mit dem Ziel, den Inhalt zu verstehen, dann schafft man am Tag kaum ein Kapitel. Schon allein die Kleinschrift des Textes (die vielen Anmerkungen sind noch kleiner gedruckt) verlangt dem Leser einiges ab.
Dafür handelt Greene alles ab, was wichtig für das Thema ist, bis zum aktuellen Stand: Urknall, Standardmodell, Inflation (recht gut), die String- & M-Theorie. Er kann gut erklären, manchmal wird es jedoch etwas langatmig und lässig oder comic-haft (Rückgriff auf die Simpsons).
Im letzten Drittel scheint das Buch für den hauptsächlich in der erfahrbaren Welt Lebenden zunehmend esoterisch zu werden bis hin zu Science Fiction.
Auffällig: In seiner Darstellung verteilt sich der Ruhm der neueren theoretischen Physik fast nur auf Wissenschaftler an amerikanischen Unis, die europäischen Leistungen um und nach 1900 dagegen werden nicht so sehr personalisiert (Ausnahme Einstein). Die Heisenbergsche Unschärferelation - eine immense intellektuelle Leistung und für ihn Kern der alles beherrschenden Quantentheorie - wird fast nur ohne dessen Namen Quantenunschärfe genannt.

Brian Greene beschreibt sehr ausführlich und anschaulich den heutigen Stand des physikalischen Wissens (des Wissens über Physik?) (des Wissens der Physiker!)

Für mich ganz besonders wichtig: Er geht auch offen auf Fragen ein, die andere Autoren eher vermeiden. Mir persönlich liegen da zwei am Herzen: 'Wie ist das mit dem Urknall?' und 'Wie ist das mit der Energieerhaltung?'

Zum Urknall schreibt er:
S. 325 (unten) und 326: '...Doch wie der Dynamitstab nur explodiert, wenn er gezündet wird, so ereignete sich der Urknall gemäß den Inflationsmodellen erst, als die richtigen Bedingungen vorlagen..., und das muss zeitlich nicht unbedingt mit der Schöpfung des Universums zusammengefallen sein. ... um unsere nach wie vor bestehende Unsicherheit in Hinblick auf den eigentlichen Ursprung zum Ausdruck zu bringen: dass wir, wenn die Inflationsmodelle stimmen, immer noch nicht wissen, warum es ein Inflaton-Feld gibt ... und warum es, in Leibnitz' grundsätzlicherer Formulierung, etwas gibt anstelle von nichts.'

Ich habe schon etliche Bücher über Physik gelesen, aber Brian Greene ist der erste Autor, der offen auch darüber schreibt, was man noch nicht weiß. Gratulation dazu. Für mich als Laien (bin ja nur Ingenieur und kein Physiker) ist es in anderen Büchern oft schwer, die Dinge zu verstehen, weil nicht offen gesagt wird, 'das und das und das nehmen wir an' und 'das und das und das wissen wir auch nicht'.

Mein Kernproblem seit langem ist aber das mit der Energieerhaltung. Als Ingenieur habe ich ja mal den ersten Hauptsatz gelernt, das ist der von der Energieerhaltung, und dann gibt es da plötzlich einen Urknall und ein Universum voll Energie und Materie, und Materie ist ja auch Energie, und das auch noch unheimlich viel (E = mc²), und das habe ich in meinem kleinen Kopf nie auf die Reihe gekriegt, wo denn nun diese Energie herkommen soll, die Universum steckt.
Dazu schreibt Brian Greene:
S. 352: 'Woher kommt all die Masse/Energie, aus der das Universum besteht?'
und weiter S. 353 unten: ' ... wächst auch die im Inflaton-Feld verkörperte Gesamtenergie mit der Expansion des Universums an, weil es Energie aus der Gravitation gewinnt.
Näheres dazu in den Anmerkungen auf Seite 590 (Anmerkung 2 zu Kapitel 11): '... Das heißt, die Energie im Inflaton-Feld nimmt zu, während die Energie des Gravitationsfelds abnimmt. Das besondere Merkmal des Gravitationsfelds, das seit Newtons Zeit bekannt ist, liegt darin, dass seine Energie beliebig negativ werden kann. Die Gravitation ist also wie eine Bank, die bereit ist, unbegrenzte Geldbeträge zu verleihen: Die Gravitation verkörpert einen grenzenlosen Energievorrat, den das Inflaton-Feld während der Expansion des Raumes anzapft.'
Leider führt Herr Greene das Thema 'Man leiht sich Energie bei der Gravitation' nicht weiter aus. Aber er hat mich schon auf einige Ideen gebracht: Also im Moment, wir schreiben das Jahr 2009, es herrscht die Kreditklemme, da mir niemand was leihen. Nicht mal die Gravitation, fürchte ich. Aber eines Tags geht es der Wirtschaft wieder besser, und dann bastele ich mir im Keller eine Anlage, mit der ich mir Energie von der Gravitation leihen kann. Damit heize ich dann mein Haus, versorge meine Lampen und den Backofen mit Strom und spare unheimlich viel Geld. Wenn das alles gut klappt, dann melde ich mich bei meinem E-Werk und erzähle denen, dass ich auf meinem Dachboden (die sollen ja nicht in meinen Keller gucken, am Ende bauen die sonst meine Anlage nach), also dass ich auf meinem Dachboden die total innovative Solaranlage erfunden habe und dass ich ab jetzt jedes Jahr ein paar Gigawatt absolut umweltfreundlichen FCKW- und CO2-freien Strom ins Netz einspeisen möchte. (Ja, mir ist schon klar, dass man dafür die Strasse bei uns aufreißen und dicke Kabel legen muss. Aber das rechnet sich bestimmt.) Und dann versorge ich aus meinem Keller die Welt mit umweltfreundlichem und kostenlosem Gravitationsstrom, und den leiht mir die Gravitation einfach so. Vielleicht kriege ich ja noch den Nobelpreis für Biologie, weil ich mit meinem Strom helfe, die Klimakatastrophe zu vermeiden und damit rette ich viele Spezies (einschließlich der menschlichen) und das freut die Biologen. Aber vielleicht sollte ich den Nobelpreis doch lieber ablehnen, zu viel Publicity. Wer weiß, ob die Gravitation nicht doch eines Tages ankommt und ihre Gigawatts zurückhaben möchte?

Wie verzinst sich eigentlich Gravitationsenergie?

Ein kleines Nebenthema betrifft die Lichtgeschwindigkeit. Als Science Fiction Fan ging es mir ja schon immer auf den Geist, dass meine Weltraumhelden sich nur mit argen Verrenkungen hinreichend schnell bewegen können, um ihre wichtigen Aufgaben zu erledigen. Auch für das Problem scheint es eine Lösung zu geben. Herr Greene schreibt auf Seite 589: 'Tatsächlich hat der kolossale nach außen gerichtete Druck der abstoßenden Gravitation während der inflationären Phase jede Raumregion von jeder anderen weit schneller als mit Lichtgeschwindigkeit entfernt. Wie oben gezeigt, steht das nicht im Widerspruch zur speziellen Relativitätstheorie, da die Geschwindigkeitsbegrenzung, die durch das Licht gesetzt wird, eine Bewegung durch den Raum betrifft, keine Bewegung, die durch Aufblähung des Raums zustande kommt. Eine neue und wichtige Eigenschaft der Inflationsmodelle ist also eine kurze Periode, in de eine überlichtschnelle Expansion des Raums stattfand.'

Damit kann man ja schon einen Überlicht-Antrieb entwerfen:
Vor unserem Raumschiff dehnen wir den Raum inflationär aus. Und zwar in zwei Dimensionen ringförmig mit einem Radius von etwa etwa 100 Meter. Damit haben wir ein großes Loch zum durchfliegen.
So, und jetzt kommt die dritte Dimension. Nach vorne, also in Flugrichtung, also da, wo wir eigentlich hinwollen. Vor uns liegt ja nur noch ein inflationäres 100-Meter-Loch, das alle denkbaren Hindernisse beseitigt.
In unserer Flugrichtung dehnen wir den Raum auch aus. Inflationär und mit Überlichtgeschwindigkeit. Und um Lichtjahre, nicht Meter, eben so weit wie unsere Reise gehen soll. Hinter unserem Raumschiff machen wir die inflationäre Ausdehnung wieder rückgängig. Damit gewinnen wir die verbrauchte Energie, bis auf ein paar Verluste von etwa 1%, sofort zurück und können so noch länger und noch weiter fliegen. Und wir vermeiden hässliche Paradoxien durch einen permanent aufgeblähten Raum.

Vielleicht sehe ich das ja auch alles falsch. Auf jeden Fall freue ich mich über Kommentare.

Ben

Zu diesem fantastischen Buch wurde hier schon so viel Gutes geschrieben. Ich kann mich dem nur anschließen. Schön geschrieben (und wohl gut übersetzt), die schwierigen Sachverhalte sehr anschaulich dargestellt und man spürt die Faszination des Autors für sein Thema und die Ehrfurcht vor dieser unserer Realität. Einfach hinreißend...

... das ich seit langem gelesen habe (nein, das ist nicht wahr, Richard Dawkins ist ebenso gute Lektuere).
Aber Brian Green`s Thema ist wohl fuer die meisten Laien weitaus schwieriger nachzuvollziehen, und Green hat es geschafft, mich (eine voellige Niete, wenn es um Mathematik und Physik geht) mit seinem Thema und seiner Art, die Dinge zu erklaeren, zu fesseln. Besser als jeder Thriller. So sollte, meiner Meinung nach, Wissenschaft fuer Laien geschrieben sein: interessant, klar verstaendlich, aber ohne zu vereinfachen, mit Beispielen, Skizzen, die das Verstaendnis erleichtern. Besser geht es nicht.

Großartig verständlich und bildlich geschildert - auch wenn man von der Quantenphysik nicht allzu viel Ahnung hat.

Aus Interesse an der Thematik und wegen der guten Bewertung hab ich mich zum Kauf entschlossen.
Leider wurde ich schnell enttäuscht.
Die anfänglichen Exkurse z.B. in die Quantenmechanik, sind völlig nutzlos und ohne späteren sinnvollen Zusammenhang. Und schon ist die erste Hälfte des Buches vorbei.
Ab der zweiten Hälfte wirds allmählich interessanter, fällt aber zum Schluss hin wieder stark ab.

Ein Großes Problem ist, dass er versucht es anschaulich zu erklären, dabei aber alles so stark verfremdet, dass man letzlich nichts neues hinzugewinnt. Wohl ein Kompromiss der fehlgeschlagen ist: für Laien oft zu schwierig, für Fortgeschrittene zu viel Gerede um den eigentlichen Kern.
Auch in Summe ist der Autor ein Freund vieler Worte. Den Inhalt könnte man wahrscheinlich auf die Hälfte der Seitenzahl komprimieren, ohne dass dabei etwas verloren geht. Sowas nagt am Lesespass.

Nach all den Worten gibts aber auch Gutes zu sagen:
Als einführendes Werk in popularwissenschaftliche Themen ist es durchaus zu Gebrauchen. Und wer nichts Bestimmtes sucht, ausser einen umfassenden Überblick über durchaus interessante Themen, der wird bei diesem Buch zu seinem Spaß kommen.

Ich habe mich bereits seit Jahren durch Bücher zu diesen Themen "gefressen". In dem vorliegenden Werk sind -endlich- alle Themenbereiche umfassend und didaktisch ansprechend behandelt.
Sehr empfehlenswertes Buch!

Neben all den anderen Rezensionen kann ich nur ergänzen: einige Dinge werden in ihren Konsequenzen zu Ende gedacht, wie das Problem der Entropie, des Nichtunterscheidens der Vergangenheit bzw Zukunft in vielen Formeln, obwohl es da durch die Erfahrung einen Unterschied geben muß.
Gefallen hat mir auch der Exkurs über wieweit wir der Erfahrung vertrauen können und ob etwas, was nicht beobachtet wird oder werden kann überhaupt von Relevanz ist.
Nach Simon Singhs "Big Bang" keine Langeweile wegen der Wiederholung, sondern eben ein anderer Blickwinkel.
Bei entsprechendem Interesse purer Lese und Denkspaß, wer sich dafür nicht interessiert, wird es hier auch nicht tun, da mitdenken gefordert ist.

Ich habe das Buch kürzlich in einer Bahnhofsbücherei entdeckt. Da ich gerade Hoimar von Dithfurts "Im Anfang war der Wasserstoff"" verschlungen hatte, kam mir das Buch gerade recht. Beide beginnen ja mit dem Universum, seiner Entstehung und der zugehörigen Physik. Dithfurt streift das naturgemäß (er war ja Neurologe und Wissenschaftsautor) und führt uns überzeugend vor Augen wie (geradezu selbstverständlich) Leben auf dem Planeten Erde entsteht bis hin zur Bildung von Bewußtsein beim Menschen. Green geht den anderen Weg. Er analysiert die uns so selbstverständlichen Begriffe von Raum und Zeit mit einiger Akribie und scheut auch nicht die Frage, woher denn die Richtung der Zeit stammt. Hierzu widmet er ein ganzes Kapitel dem zweiten Hauptsatz der Wärmelehre, d.h. der Entropie, um zu begründen, woher die Richtungsunsymmetrie der Zeit denn ursächlich kommt. Viel Raum widmet er auch der Quantenphysik, speziell der schon Einstein nicht geheuerlichen Nichtlokalität in Form der "spukhaften Fernwirkungen" vom einen Ende des Kosmos möglicherweise zum anderen. Dann ist der Boden bereitet für die Klärung der ultimativen Frage: warum ist das Universum so wie es ist? Warum haben die Quarks nur ein drittel der Elektronenladung, warum ist das Bottom-Quark fast 380000 mal schwerer als ein Elektron und so fort. Alle diese Fragen waren es ja, die bisher immer als "letzte" Fragen nicht geklärt werden konnten und für immer rätselhaft bleiben zu müssen schienen oder dem Ratschluß eines obersten Kreators überantwortet wurden. Hier hat nun die Superstringtheorie ihren Auftritt. Sie leistet die Vereinheitlichung von Quantentheorie und Allgemeiner Relativitätstheorie, ohne die scheußlichen Auswirkungen der punktförmigen Teilchen, sie zwingt uns in ein Denkschema von 9 oder 10 Raumdimensionen und Green erklärt auch, weshalb diese Zusatzdimensionen kein Artefakt der Theorie, sonder ein notwendiges Ergebnis sind, auf dessen Basis dann sich aus den Energien der Schwingungsmuster der Strings die Eigenschaften der bisherigen Elementarteilchen des Standardmodelles der Teilchenphysik ergeben. Das ist man schon -gewissermaßen-- geplättet.
Das Buch ist relativ leicht lesbar, da es keiner Formeln bedarf und die wichtigen Sachverhalte immer wieder - fast in jedem Kapitel - wiederholt werden, sodaß bei gemeinsamen Schlußfolgerungen (Autor, Übersetzer und Leser) das Werkzeug eben bei der Hand ist. Der Übersetzer hat sehr gute Arbeit geleistet, nirgendwo gibt es einen Bruch in der Entwicklung der Gedanken (das kann ein Übersetzer schon mal deutlich versemmeln).
Ich denke, daß dies ein wichtiges Buch ist, weil es nicht nur Fakten schildert, sondern auch Begründungen liefert und Gedankengänge entwickelt. Das macht Spaß!

Dr. Friedrich Wörndle

Brian Greene schafft es mit seinem Buch, den Leser von der ersten Seite an gefangen zu halten. Aufbauend auf der Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie, der Greene ein paar überraschende Ansichten abgewinnen kann, leitet er über in ein Kapitel über das Konzept "Zeit", welches so wohl noch nicht Eingang in die populärwissenschaftliche Literatur gefunden hat. Die nächsten Kapitel behandeln Quantenmechanik, Urknall-Theorie, Superstringtheorie, M-Theorie, sowie populäre Konzepte wie Zeitreisen u.ä.
Stets bemüht um anschauliche Vergleiche - was Greene mühelos von der Hand geht - und mit Humor gelingt es ihm, dem Leser seine Begeisterung über die Superstringtheorie und über Kosmologie allgemein näherzubringen. Konsequent verbannt der Autor schwierigere und nicht unbedingt notwendige Fakten in die Endnoten, womit er die Verständlichkeit für Laien immens erhöht, ohne Fachleute vor den Kopf zu stoßen und mögliche Zweideutigkeiten im Raum stehen zu lassen.
Der Leser wird mit kleinen Schritten immer weiter geführt, von einem Aha-Erlebnis zum nächsten, bis man dann rückblickend den Eindruck erhält, dieses hochkomplexe und theoretische Gebiet wunderbar überschauen zu können, und verstanden zu haben, warum es eigentlich geht. Und das ganz ohne Formeln und andere mathematische Gebilde!
Fazit: Ein sehr zu empfehlendes Buch für alle, die schon immer wissen wollten, woraus die Welt besteht und was der Stand der Wissenschaft ist.

P.S.: Ich habe zuerst Greenes Buch "Das elegante Universum" gelesen, und würde jedem Interessierten empfehlen, zuerst das besprochene Buch zu lesen und dann "Das elegante Universum", da man die Superstringtheorie dann auf jeden Fall besser in den Kontext einordnen kann.