Wie sind das Universum, die Erde und wir entstanden? Einer der wenigen Menschen, die vielleicht eine Antwort auf die Kernfrage der Existenz geben könnten, war Stephen W. Hawking. Der Engländer galt als bedeutendster Physiktheoretiker seit Albert Einstein. 1970 bekräftigte er mit seinem Kollegen Roger Penrose die Urknall-Theorie. Derzufolge war die Materie im Universum anfangs zu einer dichten Kompaktheit komprimiert, die als "Singularität" bezeichnet wird. Zudem forschte Hawking an der Physik der ähnlich gearteten Schwarzen Löcher.
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Als Playboy-Autor Morgan Strong den Forscher 1990 traf, erklärte Hawking, warum er der Urknall-Idee nicht mehr anhänge und warum es wichtiger wäre, allgemeine Relativität und Quantenmechanik in einer Universaltheorie zu verbinden. Ein Gespräch, das an die Grenzen des Alltagsverstands führte - und auch Hawking viel Kraft kostete: Seit 1963 litt er an einer schweren Nervenerkrankung, die ihn bewegungsunfähig an den Rollstuhl fesselte und 1985 den Verlust seines Sprechvermögens bewirkte. Verständlich macht er sich mit Hilfe eines Sprachcomputers.
Playboy: Hello, Professor Hawking!
Hawking: Hello, how are you? Stoßen Sie sich bitte nicht an meinem amerikanischen Akzent (lächelt).
Playboy: Ihr Computer hört sich wie jemand aus dem Mittelwesten an. Könnten Sie uns etwas über Ihr Leben erzählen, noch bevor die Geheimnisse des Universums Ihr Interesse erregten?
Ja. Ich wurde am 8. Januar 1942 geboren, auf den Tag 300 Jahre nach Galileo Galileis Tod. Ich wurde in Oxford geboren - obgleich das Zuhause meiner Eltern in London lag - weil Oxford während des Krieges ein sicherer Ort war.
Galilei wurde aufgrund seiner Theorien über das Universum von der katholischen Kirche wegen Ketzerei vor Gericht gestellt und eingekerkert. Hatte er etwas mit Ihnen gemein?
Ja. Allerdings wurden, so schätze ich, an diesem Tag 200.000 weitere Kinder geboren (lächelt). Und ich weiß nicht, ob irgendeines von ihnen sich später für Astronomie interessierte.
Sie hatten mit dem Papst (Johannes Paul II., d. Red. ) eine kleine Meinungsverschiedenheit. Warnte er Sie nicht, Sie könnten in Ihrer Arbeit zu weit gehen?
Ja. Es gibt zwei Ansichten über das Universum. Die eine lautet, dass es von einer geheimnisvollen geistigen Macht gelenkt wird - von Kräften, die sich nie gänzlich begreifen lassen. Die andere lautet, dass es von rational nachvollziehbaren Gesetzen bestimmt wird, die man in mathematische Theoreme fassen kann. Es ist doch klar, welche Ansicht ich vertrete.
"In der Schule gehörte ich immer zum Durchschnitt der Klasse"
Ihr Bestreben ist es, auf wissenschaftlichen Entdeckungen beruhende Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie das Universum entstand. Die Kirchenführer hingegen glauben, diese Erkenntnisse bereits zu besitzen, nicht wahr?
Die Geschichte unserer Zivilisation zeigt die allmähliche Entdeckung von immer mehr wissenschaftlichen Gesetzen auf, die einen immer größer werdenden Teil unserer Erfahrung bestimmen. Ich sehe keinen Grund, warum das nicht weitergehen sollte, bis wir eine vollständige einheitliche Theorie über sämtliche Aspekte des Universums haben. Ich halte nicht viel von Mystizismus. Für mich ist er ein allzu leichter Ausweg für jene, die nicht willens sind, sich um ein Verständnis der rational fassbaren Gesetze zu bemühen, die das Universum bestimmen. Ich meine, von den Tagen Galileis an haben die Kirchenoberen gelernt, sich besser nicht über die Kosmologie zu äußern.
Kehren wir zu Ihrer persönlichen Entwicklung zurück. Sie hatten eine mehr oder minder konventionelle Kindheit. Während Ihrer Schulzeit wurden bei Ihnen noch keine unüblichen genialen Fähigkeiten offenkundig.
Nein. Ich besuchte eine Public School - Saint Albans. In der Schule gehörte ich immer zum Durchschnitt der Klasse.
Sie waren tatsächlich nur ein Durchschnittsschüler?
(lächelt) Als ich zwölf war, wettete einer von meinen Freunden mit einem anderen um eine Tüte Bonbons, dass aus mir nie etwas werden würde. Ich weiß nicht, ob die Wette je eingelöst wurde, und wenn ja, wer Recht behielt.
"Die damals vorherrschende Einstellung war ziemlich lässig, nicht aufs Arbeiten ausgerichtet"
Während Ihrer Studienzeit in Oxford waren Sie - so haben wir vernommen - gleichfalls ein nicht eben lerneifriger Student?
Die damals vorherrschende Einstellung war ziemlich lässig, nicht aufs Arbeiten ausgerichtet. In Oxford hatte man brillant zu sein, ohne sich deshalb große Mühe zu geben, oder sollte sich mit seiner Beschränktheit eben abfinden und einen viertklassigen Grad erwerben. Harte Arbeit, damit man einen besseren Abschluss machte, galt als Kennzeichen eines Strebers, die schlimmste Bezeichnung im Oxford-Jargon.
In Ihrem letzten Jahr in Oxford wurde bei Ihnen ALS, amyotrophische Lateralsklerose, diagnostiziert, auch Lou-Gehrig-Krankheit genannt, die binnen kurzer Zeit zum Tod führen soll. Das muss Ihre Persönlichkeit doch verändert haben?
Ja. Wenn man mit der Möglichkeit eines frühen Todes konfrontiert wird, begreift man, dass das Leben lebenswert ist und dass es viele Dinge gibt, die man vollbringen möchte. (...) Die Erkenntnis, dass ich eine unheilbare Krankheit hatte, die mich wahrscheinlich umbringen würde, war ein ziemlicher Schock. Warum stieß das mir zu? Warum sollte ich so enden? Aber als ich im Krankenhaus lag, erlebte ich, wie ein Junge im gegenüberliegenden Bett an Leukämie starb. Es war kein schöner Anblick. Es gab also Menschen, denen es schlimmer erging als mir. Wenn mich ein Anflug von Selbstmitleid befällt, denke ich an diesen Jungen.
Verwunderlich, dass Ihre Reaktion so maßvoll ausfiel. Die meisten Menschen hätten sich aufgegeben.
Meine Träume waren eine Zeit lang recht wirr. Bevor man meinen Zustand diagnostizierte, hatte mich das Leben angeödet. Es schien nichts zu geben, wofür man sich hätte einsetzen können. Kurz nach meiner Entlassung aus dem Krankenhaus träumte ich, dass ich hingerichtet werden sollte. Plötzlich wurde mir klar, dass es, sollte ich eine Gnadenfrist erhalten, so vieles gab, das einen Einsatz lohnte. Danach träumte ich mehrmals, dass ich mein Leben opfern würde, um andere zu retten. Denn wenn ich schon sterben musste, sollte das etwas Gutes bewirken.
Macht Sie diese schreckliche Krankheit nicht zornig?
Doch. Ich bin ein normaler Mensch mit normalen Bedürfnissen und Emotionen.
Sie werden jetzt rund um die Uhr medizinisch versorgt.
Ja. 1985 bekam ich eine Lungenentzündung. Ich musste einen Luftröhrenschnitt über mich ergehen lassen. Seitdem muss ich rund um die Uhr betreut werden.
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Liegt es an dieser Operation, dass Sie nicht mehr sprechen können?
Ja. Vor der Operation war meine Aussprache undeutlich, sodass mich nur wenige Menschen, die mich gut kannten, verstanden. (...) Doch nach der Operation konnte ich mich nur dadurch verständlich machen, dass ich die Wörter buchstabierte, die Augenbrauen hochzog, wenn jemand auf den richtigen Buchstaben auf einer Karte deutete. Es ist sehr schwierig, auf diese Weise ein Gespräch zu führen, geschweige denn eine wissenschaftliche Abhandlung zu schreiben.
Doch jetzt haben Sie ja einen Computer.
Walt Woltosz, ein Software-Experte in Kalifornien, hörte von meiner Notlage. Er schickte mir ein Computerprogramm namens Equalizer, das er ausgearbeitet hatte. Es ermöglichte mir, Wörter aus einer Reihe von Menüs auf dem Bildschirm auszuwählen, indem ich mit meiner Hand auf einen Schalter drückte. Habe ich das, was ich sagen möchte, zusammengestellt, kann ich es in einen Sprachsynthesizer eingeben.
Wieso entschieden Sie sich bei Ihrem Forschungsvorhaben für theoretische Physik?
Wegen meiner Krankheit. Ich habe diesen Bereich gewählt, weil ich wusste, dass ich ALS habe. Anders als bei vielen anderen Wissenschaften muss man bei der Kosmologie keine Vorlesungen halten.
Wollen wir doch mal sehen, ob auch wir etwas davon begreifen können. In Ihrem Buch "Eine kurze Geschichte der Zeit" verwenden Sie nur eine fundamentale Gleichung, die die Grundlage Ihrer Arbeit darstellt. Würden Sie sie uns erläutern?
Diese Gleichung, E = mc2, drückt die Tatsache aus, dass Energie und Masse eigentlich das Gleiche sind. E bedeutet Energie und m Masse. Die Lichtgeschwindigkeit c steht in der Gleichung, um die Einheiten auf beiden Seiten einander anzugleichen. Man kann aber auch Einheiten verwenden, bei denen c gleich eins ist. Diese Gleichung ist deshalb wichtig, weil sie zeigt, dass man Materie in Energie umwandeln kann und umgekehrt. Es scheint sogar, dass in den frühen Stadien des Universums die gesamte Materie aus Energie entstand. (...)
Sobald also die Materie entstanden war, existierte die Energie in der Materie, die sich im Universum verbreitete. Woher stammte die Energie, die für die Auslösung des Urknalls nötig war?
Die für die Entstehung des Urknalls benötigte Energie entstammte dem Universum, das sie schuf.
In der Gleichung ist auch die Zeit wichtig. Wieso?
Vor Einstein stellte man sich vor, dass die Zeit vom Raum völlig getrennt sei. Man glaubte, dass es eine sogenannte absolute Zeit gäbe. Das heißt, dass man jedem Ereignis einen eindeutigen Zeitwert zumessen könnte. Experimente zeigten jedoch auf, dass das nicht der Fall sein konnte. Und Einstein wies nach, dass sich die Experimente erklären ließen, wenn man davon ausging, dass die Zeit vom Raum nicht getrennt, sondern mit ihm in einer sogenannten Raumzeit verbunden war. (...)
Später konnte Einstein aufzeigen, dass die Schwerkraft sich erklären ließ, wenn die Raumzeit nicht flach, sondern gekrümmt war. Diese Vorstellung der Raumzeit hat unsere Ansicht des Universums völlig verändert.
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Ein Schwarzes Loch bildet gleichfalls einen Bestandteil Ihrer Theorie. Könnten Sie das erläutern?
Ein Schwarzes Loch ist ein Bereich, in dem das Gravitationsfeld so stark ist, dass dem nichts entweichen kann. Innerhalb eines Schwarzen Lochs wird es eine Singularität geben, wo die Raumzeit aufhört. Diese Singularität, ein unendlich dichter Materiepunkt, ähnelt der Singularität, die beim Urknall auftrat und der Beginn des ganzen Universums ist.
Und warum nennt man das ein Schwarzes Loch?
Das Gravitationsfeld der Singularität wäre so stark, dass selbst das Licht dem angrenzenden Bereich nicht entkommen könnte, sondern vom Gravitationsfeld hineingezogen werden würde. Der Bereich nun, dem es nicht entkommen kann, wird Schwarzes Loch genannt. Seine Grenzzone nennt man den Ereignishorizont.
Wie findet man ein Schwarzes Loch, wenn es nicht beobachtbar ist?
Von 1970 bis 1974 beschäftigte ich mich hauptsächlich mit Schwarzen Löchern. 1974 machte ich meine vielleicht erstaunlichste Entdeckung: Schwarze Löcher sind nicht gänzlich "schwarz". Zieht man ein Verhalten in sehr kleinem Ausmaß in Betracht, können einzelne Teilchen und auch Strahlung aus einem Schwarzen Loch heraussickern. Das Schwarze Loch emittiert Strahlung, als wäre es ein heißer Körper.
Wird so ein Schwarzes Loch, wenn Ihre Theorien zutreffen, schließlich auf ähnliche Weise explodieren, wie es bei der Entstehung des Universums der Fall war?
Ja.
Wieso kommt es dazu?
Wegen des Unschärfeprinzips der Quantenmechanik werden Teilchen und Energie aus dem Schwarzen Loch langsam heraussickern. Dadurch wird es immer kleiner und wird seine Energie immer schneller verlieren. Schließlich wird das Schwarze Loch in einer ungeheuren Explosion verschwinden.
Kann man über diese Folgerung hinaus durch Augenschein feststellen, was ein Schwarzes Loch ist?
Wir bräuchten einen Freiwilligen, der in das Schwarze Loch hineinspringt, um so herauszufinden, was sich darin abspielt. Leider wird er es uns nicht mitteilen können. (...) Seine Teilchen würden erhalten bleiben, aber das ist, denke ich, ein geringer Trost (lächelt).
Gibt es denn keine Möglichkeit, dass ein Astronaut durch ein sogenanntes Wurmloch entkommen könnte?
Doch. Teilchen, die in ein Schwarzes Loch fallen, könnten durch einen schmalen Stollen oder ein Wurmloch gelangen und irgendwo im Universum auftauchen. Aber Wurmlöcher gibt es nur in der imaginären Zeit.
Was ist die imaginäre Zeit?
Die imaginäre Zeit ist eine andere Richtung der Zeit, eine, die im rechten Winkel zur gewöhnlichen, realen Zeit abläuft. Es hat den Anschein, als würde es eine große Anzahl Wurmlöcher in der imaginären Zeit geben, die sich überall abzweigen und zusammenfügen. Wir nehmen sie nicht direkt wahr, aber sie wirken auf alles ein, was wir direkt beobachten. Es ist ein aufregender Forschungsbereich. In den letzten 15 Jahren haben wir erkannt, dass es möglich sein könnte, bei Verwendung der Quantentheorie Zeit und Raum völlig zu vereinen. Das würde bedeuten, dass wir von dem eindimensionalen, linearen Verhalten der Zeit abkommen könnten. (...)
Welcher unmittelbare Nutzen ergibt sich aus dem Verständnis der imaginären Zeit und der Wurmlöcher?
Wir haben davon gesprochen, ob jemals etwas einem Schwarzen Loch entkommen könnte. Die imaginäre Zeit kann ein Schlupfloch für Objekte liefern, die in ein Schwarzes Loch fallen. Die gewöhnliche Geschichte eines Objekts in der realen Zeit wird in einem Schwarzen Loch enden, in seiner Existenz ausgelöscht werden. Betrachtet man jedoch die Geschichte des Objekts in der imaginären Zeit, kann die Geschichte nicht enden, wenn die Annahme von der Grenzenlosigkeit des Universums richtig ist.
Könnten Sie uns kurz die "Annahme von der Grenzenlosigkeit" erklären?
1983 stellten Jim Hartle und ich das Konzept auf, dass Zeit und Raum im Ausmaß endlich sind, aber keine Grenze oder Trennlinie besitzen. Sie ähneln der Oberfläche der Erde, haben aber zwei Dimensionen mehr. Die Erdoberfläche ist in ihrem Ausmaß endlich, aber sie hat keinen Rand. Ich sage immer, dass ich bei all meinen Reisen noch nie abgestürzt bin (lächelt). (...) Nur wenn sich das Universum in diesem grenzenlosen Zustand befindet, bestimmen die wissenschaftlichen Gesetze von sich aus, wie sich das Universum - bis zu den Beschränkungen des Unschärfeprinzips - verhalten müsste.
Könnten Sie uns Heisenbergs Unschärfeprinzip kurz erklären?
Werner Heisenberg, ein deutscher Physiker, formulierte sein berühmt gewordenes Unschärfeprinzip 1926. Um die künftige Position und Geschwindigkeit eines Teilchens zu bestimmen, muss man seine gegenwärtige Position und Geschwindigkeit genau messen. Man könnte das etwa dadurch machen, dass man Licht auf das Teilchen strahlen lässt. Einige Lichtwellen werden von dem Teilchen gestreut und zeigen so seine Position an. Man wird jedoch die Position des Teilchens nicht genauer feststellen können, als der Abstand zwischen den Wellenbergen des Lichtes groß ist. Man bräuchte also Licht kürzerer Wellenlänge, um die genaue Position des Teilchens anzugeben. Nun kann man aber nach dem Planck'schen Quantenprinzip nicht eine beliebig kleine Menge Licht verwenden; man müsste mindestens ein Quant (die unteilbare Einheit, in der Lichtwellen emittiert oder absorbiert werden) verwenden. Dieses Quant wird das Teilchen in seiner Bewegung stören und seine Geschwindigkeit auf eine Weise verändern, die man nicht vorhersagen kann. (...) Mit anderen Worten: Je genauer man versucht, die Position des Teilchens festzustellen, desto weniger genau kann man seine Geschwindigkeit messen und umgekehrt.
Wäre Ihr Konzept, sollte es sich beweisen lassen, für die Wissenschaft von großer Bedeutung?
Für die Wissenschaft wäre es nicht schlecht, wenn sich das Universum in dem grenzenlosen Zustand befände. Aber wie lässt sich das feststellen? Die Antwort ist, dass das Konzept vom grenzenlosen Zustand definitive Voraussagen darüber zulässt, wie sich das Universum verhalten sollte. Wenn das Konzept richtig wäre, gäbe es keine Singularitäten, und die wissenschaftlichen Gesetze würden überall gelten, auch zu Beginn des Universums. Wie das Universum entstand, würde von wissenschaftlichen Gesetzen bestimmt werden. Und mein Bestreben zu erfahren, wie das Universum entstand, wäre erfolgreich gewesen. Allerdings wüsste ich dann noch immer nicht, warum.
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Aber haben Sie nicht gesagt, bei einem grenzenlosen Zustand würde es keine Singularitäten geben? Und haben Sie nicht in Ihren Forschungsarbeiten stets die Notwendigkeit hervorgehoben, es müsste Singularitäten geben?
Es ist interessant zu beobachten, wie sich das Meinungsklima, was Singularitäten betrifft, wandelt. Als ich mein Studium abgeschlossen hatte, nahm sie fast keiner ernst. Jetzt - als Folge der Singularitätstheorie - nimmt fast jeder an, dass das Universum mit einer Singularität begann. In der Zwischenzeit habe ich jedoch meine Ansicht geändert. Ich nehme weiterhin an, dass das Universum einen Anfang hat, aber das war keine Singularität.
Wie sind Sie zu dieser Folgerung gekommen?
Die allgemeine Relativitätstheorie ist das, was man eine klassische Theorie nennt. Das heißt, sie berücksichtigt nicht die Tatsache, dass Teilchen keine genau definierte Position und Geschwindigkeit haben, sondern aufgrund des Unschärfeprinzips der Quantenmechanik über einen kleinen Bereich sozusagen verschmiert sind. Das spielt bei normalen Situationen keine Rolle, weil der Radius der Raumzeitkrümmung sehr groß ist, verglichen mit der Unschärfe der Position eines Teilchens. Die Singularitätstheorie deutet jedoch darauf hin, dass die Raumzeit zu Beginn der gegenwärtigen Expansionsphase des Universums überaus verzerrt sein und einen kleinen Krümmungsradius haben muss. In dieser Situation ist die Unschärfe sehr bedeutsam. Somit bringt sich die allgemeine Relativitätstheorie durch die Voraussage von Singularitäten selbst zu Fall. Um Klarheit über den Beginn des Universums zu gewinnen, brauchen wir eine Theorie, die die allgemeine Relativität mit der Quantenmechanik verbindet. (...)
Was könnte die Allgemeinheit gewinnen, wenn sie versucht, diese Konzepte zu begreifen? Die meisten Menschen würden wohl einwenden, dass wir näherliegende Probleme haben, mit denen wir uns auseinandersetzen müssen.
Deswegen habe ich auch einen Teil meiner Zeit für den Versuch dazu verwendet, zu erklären, was wir da machen. Ich meine, dass die Kenntnis der umfassenden Folgerungen aus den neuesten Entdeckungen in der Kosmologie der Öffentlichkeit nützt. Zugegeben, das Verständnis der Kosmologie wird zur Ernährung der Menschen nicht beitragen. Damit wird man auch die Wäsche nicht sauberer waschen können. Aber wir Menschen leben nicht von Brot allein. Wir alle haben das Bedürfnis, uns mit dem Universum, in dem wir uns befinden, auseinanderzusetzen, zu verstehen, wie wir da hineingeraten sind.
Ihnen sind viele Auszeichnungen verliehen worden, aber noch nicht der Nobelpreis. Denken Sie, dass Sie eines Tages den Nobelpreis erhalten werden?
Ich weiß nicht, ob ich jemals den Nobelpreis erhalten werde, weil dieser nur für theoretische Forschungsarbeiten verliehen wird, die von Beobachtungen bestätigt worden sind. Es ist nun mal überaus schwer, die Dinge zu beobachten, an denen ich arbeite (lächelt).
