Glaube und Naturwissenschaft

Kürzlich verbrachten wir im Urlaub ein paar Tage in einem Hotel, das „belebtes Wasser“ anbot. An einem schön gestalteten Wasserhahn neben einem großen Fenster, das einen wunderbaren Blick in die Natur bot, stand „Belebtes Wasser erfrischt Körper, Geist und Seele für mehr Wohlbefinden und eine höhere Lebensqualität“ und ein Verweis auf eine Firma. Als ich nachforschte, mit welcher Methode das Wasser „belebt“ wird, erfuhr ich, dass ein spezieller Silizium-„Speicher“ angeblich natürliche, positive Energien auf das vorbeifließende Wasser überträgt. Das Ergebnis sei ein „feiner, weicher Geschmack“. Dieser Siliziumspeicher sei „dauerhaft energetisch programmiert“. Er wird von außen an die Wasserleitung angebracht und wirkt auf das Wasser durch die Leitungswand hindurch. Als Physikerin weiß ich, dass derartige Behauptungen wissenschaftlich nicht haltbar sind. Beginnen wir mit dem Silizium-„Speicher“: Es heißt, dass er dauerhaft an das Wasser positive Energie abgeben kann. Was ist mit dieser ...

Im ersten Kapitel der Bibel heißt es, dass Gott am vierten Schöpfungstag die Sonne, den Mond und die Sterne schuf. Junge-Erde-Kreationisten verstehen diesen Text so, dass alle Sterne an einem einzigen Tag vor ungefähr 10.000 Jahren erschaffen wurden. Die Astrophysik ist jedoch zu ganz anderen Erkenntnissen gelangt. Nach heutigem Verständnis entstehen Sterne fortlaufend und entwickeln sich über sehr lange Zeiträume. Ob diese Vorstellung zutrifft, lässt sich anhand der beobachtbaren Eigenschaften der Sterne überprüfen. Schauen wir uns deshalb die verschiedenen Lebensstadien der Sterne genauer an. Den heutigen Modellen zufolge bilden sich Sterne in kalten Gas- und Staubwolken, die überwiegend aus Wasserstoff bestehen, daneben aber auch Helium und geringe Mengen anderer chemischer Elemente enthalten. Dichteschwankungen führen dazu, dass die Schwerkraft einzelne Bereiche der Wolke immer weiter zusammenzieht. Während die Gaswolke kollabiert, steigen Druck und Temperatur in ihrem Inneren an...

Kaum ein Begriff der modernen Physik hat so viele Missverständnisse hervorgebracht wie die dunkle Materie. Weil sie unsichtbar ist und ihre Natur bis heute unbekannt bleibt, wurde die dunkle Materie immer wieder Gegenstand esoterischer Spekulationen. Manche Autoren brachten sie mit spirituellen Realitäten, kosmischem Bewusstsein oder göttlichen Kräften in Verbindung. Mit der wissenschaftlichen Bedeutung des Begriffs hat dies jedoch nichts zu tun. Der Begriff „dunkel“ bedeutet in diesem Zusammenhang lediglich, dass diese Materie kein Licht aussendet, weil sie nicht mit elektromagnetischer Strahlung wechselwirkt. Sie ist nicht geheimnisvoll, übernatürlich oder spirituell. Wenn sie existiert, dann gehört sie vollständig zur physikalischen Welt und unterliegt denselben Naturgesetzen wie Sterne, Planeten und Galaxien. Interessanterweise entstand die Idee der dunklen Materie nicht aus theoretischen Überlegungen, sondern aus Messungen. Astronomen stellten immer wieder fest, dass die Gravita...

  Man hört immer wieder, dass unsere Erde ein ganz besonderer Planet sei, dessen Existenz extrem unwahrscheinlich ist. Daraus wird dann gefolgert, dass Gott bei der Entstehung der Erde seine Hand im Spiel hatte, weil er einen lebensfreundlichen Planeten schaffen wollte. Doch wie speziell ist die Erde wirklich? Und was wissen wir über die Prozesse, durch die Planeten gebildet werden? Der US-amerikanische Astrophysiker Sean Raymond, der führend in der Forschung zur Planetenentstehung ist, erklärt auf seiner Webseite in einer auch für Nicht-Experten verständlichen Sprache den Wissensstand. Dieses Wissen beruht erstens auf der Untersuchung unseres Sonnensystems, insbesondere auch der Meteoriten, zum anderen auf der Beobachtung anderer Sternen und der sie umkreisenden Planeten, und drittens auf Computersimulationen von Planetenentstehung. Die Geschichte unseres Sonnensystems begann vor etwa 4,6 Milliarden Jahren in einer riesigen Gas- und Staubwolke, die hauptsächlich aus Wassersto...

In diesem Semester halte ich eine Vorlesung zur Theoretischen Physik für Lehramtsstudierende. Vor einer Woche behandelte ich das Noether-Theorem, das eine fundamentale Rolle in der modernen Physik spielt. Es ist nach der Mathematikerin Emmy Noether benannt. Als ich mich über ihre Lebensgeschichte informierte, beeindruckte mich diese Persönlichkeit sehr, nicht nur als herausragende Wissenschaftlerin, sondern auch als Mensch. Auch wenn wir keine Hinweise darauf haben, dass sie ihren jüdischen Glauben aktiv praktiziert oder sich ausdrücklich dazu geäußert hat, wird in vielen Berichten über sie deutlich, welche Haltung sie gelebt hat: eine bemerkenswerte Selbstlosigkeit, eine extreme Großzügigkeit im Umgang mit anderen, eine tiefe Freude an gemeinsamer Erkenntnis und eine konsequente Bescheidenheit gegenüber Ruhm und Status. Wer war diese Frau, die unter schwierigen Bedingungen arbeitete, die Mathematik revolutionierte und dabei vielen Menschen in Erinnerung blieb, und das nicht nur wegen...

Haben Sie schon vom Noah-Effekt oder dem Joseph-Effekt gehört? Man findet diese Effekte in dem Zeitverlauf von täglichen Regenmengen, Börsenkursen, dem Wasserstand von Flüssen, den Budgets von Ministerien, der Anzahl von Sonneneruptionen und vielen mehr. Der Noah-Effekt ist nach der biblischen Geschichte von der Sintflut benannt und besagt, dass extreme Ereignisse viel schlimmer sein können, als eine naive statistische Berechnung nahelegt. Beispiele sind unerwartet verheerende Einbrüche der Börsenkurse oder ‚sintflutartige‘ Regenfälle. Der Joseph-Effekt bezieht sich auf die biblische Geschichte, in der Joseph die Träume des Pharao deutet und ihm ankündigt, dass erst sieben fette Jahre mit reicher Ernte kommen werden und dann sieben magere Jahre, in denen die Ernte fast ausbleibt (1. Mose 41). Passend dazu besagt der Joseph-Effekt, dass Trends über eine gewisse Zeit anhalten. Beide Effekte bedeuten, dass Zeitverläufe von Daten, so zufällig sie auch aussehen, sich anders verhalten als ...

Vor einigen Jahren hielt ein bekannter Professor einen Vortrag über seine Quantentheorie des Universums im Physik-Kolloquium der TU Darmstadt. Je länger der Vortrag dauerte, desto mehr fühlte ich mich wie im Märchen „Des Kaisers neue Kleider“: Der Vortragende sprach von der „Wellenfunktion des Universums“, deren Zeitentwicklung deterministisch abläuft. Doch weder die Existenz dieser Wellenfunktion, noch die deterministische Zeitentwicklung ist durch Beobachtung belegbar. Im Gegenteil: Diese mathematische Beschreibung des Universums passt überhaupt nicht zu dem, wie wir das Universum tatsächlich wahrnehmen, nämlich als ein Universum, dessen Entwicklung kreative und unvorhersehbare Facetten hat. Im letzten Blogbeitrag habe ich argumentiert, dass schon ein Messgerät oder eine Katze nicht durch eine Wellenfunktion beschrieben werden kann. Für das Universum als Ganzes ist dies erst recht völlig unmöglich. Um seine Gleichungen mit der Beobachtung in Beziehung zu setzen, griff der Vortragend...

Bestimmt haben Sie schon von Schrödingers Katze gehört, die gleichzeitig tot und lebendig ist. Diese Vorstellung geht auf ein Gedankenexperiment zurück, das der Physiker Erwin Schrödinger im Jahr 1935 vorschlug, um die paradoxen Seiten der Quantenmechanik aufzuzeigen. Auf der Wikipedia-Seite zu Schrödingers Katze findet man das Originalzitat: „ Man kann auch ganz burleske Fälle konstruieren. Eine Katze wird in eine Stahlkammer gesperrt, zusammen mit folgender Höllenmaschine (die man gegen den direkten Zugriff der Katze sichern muß): in einem Geigerschen Zählrohr befindet sich eine winzige Menge radioaktiver Substanz, so wenig, daß im Laufe einer Stunde vielleicht eines von den Atomen zerfällt, ebenso wahrscheinlich aber auch keines; geschieht es, so spricht das Zählrohr an und betätigt über ein Relais ein Hämmerchen, das ein Kölbchen mit Blausäure zertrümmert. Hat man dieses ganze System eine Stunde lang sich selbst überlassen, so wird man sich sagen, daß die Katze noch lebt, wenn in...

Kaum ein Gesetz der Physik wurde so oft für theologische Zwecke herangezogen wie der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, der auch ‚Entropiesatz‘ genannt wird. Die einen behaupten, dass er Wunder verbietet, insbesondere die Auferstehung der Toten. Andere sagen, dass er erst nach dem Sündenfall in Kraft trat oder dass er die Entstehung von Leben auf der Erde durch natürliche Prozesse unmöglich macht. Bevor ich diskutiere, was an diesen Behauptungen dran ist, möchte ich den Entropiesatz ein wenig erklären: Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass in einem abgeschlossenen System nur solche Prozesse ablaufen, bei denen sich die Entropie erhöht. ‚Entropie‘ wird oft mit ‚Unordnung‘ gleichgesetzt, doch das trifft es nicht ganz. Die Entropie eines Zustands ist größer, wenn er durch eine größere Zahl von Anordnungen realisiert werden kann. Für ein Gas in einer Kammer heißt das, dass eine gleichmäßige Verteilung der Atome über die Kammer die größte Entropie hat; denn wenn man alle den...

Es ist beeindruckend, was wir alles über das Universum herausfinden konnten: Das Universum ist riesig und enthält mindestens 200 Milliarden Galaxien, von denen jede ca. 100 Millarden Sterne umfasst. Licht braucht zwischen 3.000 und 300.000 Jahren, um eine Galaxie zu durchqueren; von den am weitesten entfernten Galaxien, die wir mit Weltraumteleskopen noch sehen können, war das Licht bis zu uns sogar 13,5 Milliarden Jahre lang unterwegs. Das Alter des Universums beträgt ungefähr 13,7 Milliarden Jahre. Wenn wir mit den Weltraumteleskopen in die Tiefen des Universums schauen, schauen wir gleichzeitig in seine Vergangenheit. Wie die Kosmologie als Wissenschaft begann und man entdeckte, dass das Universum ganz klein und heiß anfing, habe ich im Blogbeitrag „ Am Anfang war der Urknall “ erzählt. Wenn man die verschiedenen Arten von Beobachtungen mit physikalischen Modellen und Rechnungen verbindet, entsteht ein gut fundiertes Gesamtbild von der Geschichte unseres Universums: Nachdem elektr...

So manche populärwissenschaftlichen Darstellungen der Physik erwecken den Eindruck, dass die Physik nun den Platz einnimmt, den einst die Religionen eingenommen haben: Sie gibt angeblich Antwort auf die letzten Fragen nach dem Woher und Wohin und nach der Grundlage von allem Sein. Woher kommt diese Vorstellung? Eine bedenkenswerte Antwort darauf gibt die Wissenschaftsjournalistin Margaret Wertheim in ihrem Buch „Die Hosen des Pythagoras“. Sie weist darauf hin, dass die mathematische Erforschung der Natur schon seit den alten Griechen eine enge Verbindung zur Religion hatte. Diese religiöse Dimension der Physik ging selbst dann nicht verloren, als sich die Wissenschaft im 18. Jahrhundert von der Theologie unabhängig machte. Im Folgenden fasse ich einige Teile der Geschichte zusammen, die Margaret Wertheim erzählt. Für den griechischen Philosophen Pythagoras (ca. 570-510 v. Chr.) und seine Anhänger war das Universum von göttlichen mathematischen Harmonien erfüllt. „Alles ist Zahl“ war d...