Kritik der reinen Physik (1): Der Geist der Revolution
25. Februar 2011, 11:29
Uhr
In Nordafrika greift der Geist der Revolution um sich. In meinem Büro ist alles friedlich und auf Systemerhalt ausgerichtet. Bereits zwei Stockwerke über mir sind die Fronten allerdings weiter weit weniger klar. Wenn man sich mit Professor Pavel Kroupa unterhält, ist der Geist der Revolution plötzlich auch in unserem Argelander Institut für Astronomie greifbar. Pavel Kroupa redet oft vom Scheitern des etablierten Systems, von der Notwendigkeit von Alternativen und von den Mechanismen, mit denen Systemgegner an ihrer Arbeit gehindert werden.
Die "Freiheitsgöttin", Vorbild der Marianne. Quelle: Education Civique Juridique et Sociale
Wenn sich Pavel Kroupa derart in Rage redet, diskutiert er allerdings nicht über Politik. Sein Thema ist die so genannte „Dark matter crisis", d.h. die Krise des etablierten, kosmologischen Standardmodels, dem so genannten „Lambda Cold Dark Matter Concordance Cosmological Model" (LCDM CCM). Dieses Modell macht Aussagen über die Entwicklung und Zusammensetzung des Universums, und scheint überaus gut mit der Mehrzahl kosmologischer Beobachtungsdaten überein zu stimmen. Die in ihm enthaltenen freien Parameter konnten in den letzten Jahrzehnten sehr präzise bestimmt werden, so dass die Geschichte unseres Universums im Großen und Ganzen recht gut verstanden zu sein scheint. Der Schönheitsfehler ist bekanntlich die Notwendigkeit zweier bisher völlig unverstandener Größen: der dunklen Energie und der dunklen Materie, die zusammen etwa 96% des Energie-Materie Inhalts des Universums ausmachen.
Dunkle Materie ist insbesondere notwendig, um die Rotationskurven von Galaxien zu erklären und zusätzliche Masse in Galaxienhaufen zu liefern. Man braucht dunkle Materie, damit sich die beobachtbare Materie in Galaxien so bewegt, wie sie es nach Newton sollte. Dennoch gibt es auf der Skala von Galaxien Probleme mit dem CCM Modell. Insbesondere die Eigenschaften von Satelliten-Galaxien, kleinen Galaxien, die größere Galaxien wie die Milchstraße begleiten, können durch das Standardmodell nicht erklärt werden. Hier setzt Pavel Kroupa an. Er nimmt die Probleme des Standardmodells zum Anlass, sich für alternative kosmologische Modelle einer modifizierten Gravitation auszusprechen, wie z.B. MOND (modifizierte Newtonsche Dynamik) oder MOG (modifizierte Gravitation). In seinem Streitgespräch mit Prof. Simon White im letzten November hier in Bonn, in dem Argumente für und gegen eine Abkehr vom Standardmodell diskutiert wurden, verglich Pavel Kroupa die heutige Situation der Kosmologie mit derjenigen der Kopernikanischen Wende. Auf seiner Homepage führt er darüber hinaus als Analogien die Entwicklung der Quantenmechanik und den Übergang zur Relativitätstheorie an. Dies alles sind klassische Beispiele wissenschaftlicher Umbrüche, wissenschaftlicher Revolutionen. Aber wie kommt man überhaupt darauf, als Wissenschaftler im Kontext der Physik über Revolutionen zu sprechen?
Quelle: "Garching Simulation", Jenkins et al. 1998, Astophysical Journal
Der Begriff der wissenschaftlichen Revolution wurde geprägt durch Thomas Kuhn und sein 1962 erschienenes Buch „The Structure of Scientific Revolution". Eine der Hauptthesen des Buches ist, dass die Entwicklung der Wissenschaft nicht so verläuft, dass durch Wissenschaft kumulativ einfach immer mehr Wissen angehäuft wird. Stattdessen sieht Kuhn radikale Brüche in der Geschichte der Wissenschaft, die verhindern dass man sagen kann, dass man immer mehr weiß. Man weiß einfach „anderes". Es ändern sich wissenschaftliche Methoden, der wissenschaftliche Gegenstandsbereich, wissenschaftliche Begriffe und wissenschaftliche Maßstäbe. Dies alles führt gemäß Kuhn dazu, dass es keine Verständigung zwischen vor- und nachrevolutionärer Wissenschaft gibt. Man ist in Hinsicht auf bestimmte Fragen einfach verschiedener Meinung, und es gibt keine Instanz, die in der Lage wäre zu entscheiden, wer Recht hat. So gibt es beispielsweise sowohl im Rahmen des Standardmodells als auch im Rahmen modifizierter Gravitationstheorien Beobachtungen, die nicht erklärt werden können. Welche sieht man als die entscheidenden an? Ist es „schlimmer", wenn die Eigenschaften von Satellitengalaxien nicht erklärt werden können, als wenn die Theorie gegebenenfalls komplizierter wird und Schwächen auf großen Skalen hat?
Letztendlich endet man bei Fragen der persönlichen Gewichtung, und das macht die Stimmung im Umfeld wissenschaftlicher Revolutionen gerade so stark emotional aufgeladen. Wo es keine eindeutigen Argumente mehr gibt, kann man nicht mehr überzeugen, sondern nur noch überreden. Dazu kommt, dass sich das Potential neuer Theorien erst voll entfalten kann, sobald der Wissenschaftsbetrieb ausreichend Ressourcen für eine detaillierte Ausarbeitung des neuen Ansatzes bereitstellt. Der Grund, dies zu tun, kann aber immer nur der Glaube an das Potential der neuen Theorie sein. Ob dieser Glauben wirklich gerechtfertigt ist, kann sich erst im Nachhinein herausstellen. Um das „Wagnis" einer neuen Theorie wirklich einzugehen, und sich vom Etablierten abzuwenden, muss die Unzufriedenheit mit den bestehenden Verhältnissen groß genug sein. Sich vom Mainstream abzuwenden birgt immer ein Risiko, es bringt Unsicherheit und die Gefahr, für immer aus der wissenschaftlichen Gemeinschaft ausgeschlossen zu werden.
Die Notwendigkeit einer allgemeinen Unzufriedenheit mit dem bestehenden System ist neben der Aufspaltung der Community in verschiedene Lager nach Kuhn einer der Punkte, der die Analogie zu einer politischen Revolution passend macht. Auch in der Politik muss die Unzufriedenheit einen gewissen Wert erreicht haben, damit das Volk keinen anderen Ausweg mehr sieht, als auf die Straße zu gehen.
Die Debatte: Simon White (links), Pavel Kroupa (rechts) und Hans-Peter Nilles im November's Bethe Colloquium 2010. Quelle: Marcelo de Lima Leal Ferreira
Und genau wie in der Politik versucht das etablierte Wissenschaftssystem seine Stellung möglichst lange zu verteidigen. So wie Mubarak versuchte, durch minimale Zugeständnisse an die Demonstranten seinen Präsidentenstatus möglichst lange zu verteidigen, gibt es auch in Wissenschaft die Strategie, den Gültigkeitsbereich der in Frage stehenden Theorie einzuschränken und Probleme durch ad hoc Annahmen zu entschärfen. Ob die Einführung von dunkler Energie und dunkler Materie auch bereits als solche ad hoc Annahmen und damit als Anzeichen zukünftig schwindender Macht des CCM Modells zu sehen sind, oder ob es einfach nur eine Frage er Zeit ist, bis sich im Rahmen der etablierten Theorie eine Antwort auf die Frage nach deren Natur finden wird, muss sich zeigen.
In Ägypten ist Mubarak gestürzt, Gaddafi wackelt. Das Standardmodell hingegen ist bislang fest an der Macht. Man wird sehen, ob und falls ja wann die Unzufriedenheit innerhalb der Kosmologie so stark sein wird, dass wir auch hier eine Revolution erleben können, oder ob sich das Standardmodell dauerhaft als zutreffende Beschreibung des Universums erweisen wird.
Wenn Sie diesen Beitrag kommentieren möchten, bitten wir Sie, sich vorher anzumelden.
Nutzen Sie dazu das Login-Feld oben im Kopf rechts. Dort können Sie sich auch neu
registrieren, falls Sie noch kein Passwort haben.
